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餐桌剩余食物中生物胺的形成途径及要素

出处:德宁 作者: 中国水产养殖网 2017-09-19 21:08:00

根据餐桌剩余食物中生物胺的来源不同,可将其分为两种合成途径:第一种是内源性生物胺,通常含量比较低,例如:非发酵食物中含有的部分生物胺等;第二种是餐桌剩余食物中的游离氨基酸在微生物产生的氨基酸脱羧酶作用下脱羧生成(见图1)。
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餐桌剩余食物中生物胺形成的三大要素
一般来说,餐桌剩余食物中的生物胺大多由第二种途径产生。餐桌剩余食物在生产、运输及储存过程中,受到具有氨基酸脱羧酶活性的微生物的污染,在这些微生物的作用下脱去氨基酸上的羧基而生成。该途径生成生物胺需有三大要素:游离氨基酸(生物胺的前体物质),产生氨基酸脱羧酶的微生物,适宜微生物生长的环境。
2.1 微生物
餐桌剩余食物富含的有机物有利于微生物的生长,在适宜的环境条件下,微生物能够大量繁殖,引起腐败变质。但是餐桌剩余食物成分复杂且差异大,导致引起食品腐败的微生物类群不同。蛋白质含量较高的餐桌剩余食物,容易受到假单胞菌属、变形杆菌属、链球菌属等蛋白质分解能力强的微生物的污染而腐败;糖类含量较高的餐桌剩余食物,更易受到酵母属、曲霉属、青霉属等对碳水化合物分解能力较强的微生物的污染而变质;同时餐桌剩余食物在收集、储运过程中极易受大肠杆菌、沙门氏菌等病原微生物的污染。
上述餐桌剩余食物容易受到污染的诸多微生物中,只有具有脱羧酶活性的微生物能够促进生物胺的产生。有研究表明,食品中能产生生物胺的微生物种属主要包括:乳酸杆菌属、肠杆菌属、链球菌属、肠球菌属、酒球菌属、摩根氏菌属、假单胞菌属及梭菌属等。其中产生组胺的主要有乳杆菌属、肠杆菌属、酒球菌属等;产生酪胺的主要有乳酸杆菌属、肉杆菌属、酒球菌属、肠球菌属等;产生尸胺的微生物主要有芽孢杆菌属、链球菌属、李斯特菌属、哈夫尼菌属、埃希氏菌属、梭菌属、弧菌属、志贺氏菌属等;产生腐胺的主要有假单胞菌属、弧菌属、耶尔森菌属、沙门氏菌属、志贺氏菌属及埃希氏菌属等。
用变性梯度凝胶电泳方法检测模拟餐桌剩余食物样品的优势菌,发现优势菌种类从下餐桌开始就存在并随时间变化,魏斯氏菌是餐桌剩余食物中主要的优势菌群。在30℃恒温处理下,餐桌剩余食物中的优势菌群主要以假单胞菌属、乳酸杆菌属和链球菌属等嗜温性细菌为主,而10℃恒温处理下,餐桌剩余食物中的优势菌群主要以能在低温环境下生长繁殖的热死环丝菌和假单胞菌为主。
总体上看,具有氨基酸脱羧酶活性的微生物的存在是餐桌剩余食物中生成生物胺的一个重要因素。而魏斯氏菌能够与葡萄糖反应产生乙醇,乙醇含有组胺和二胺氧化酶(DAO)抑制物,阻止组胺的代谢进程,进一步增加了餐桌剩余食物的毒性风险。
2.2 游离氨基酸
作为生成生物胺的前体物质——游离氨基酸同样必不可少。餐桌剩余食物大部分经过高温烹饪,自身就存在一部分游离氨基酸,加上储存及运输过程中伴随着蛋白质的水解作用,进一步加强了游离氨基酸和多肽的生成,给脱羧反应发生提供了充足的底物。
不同基质自体能产生的氨基酸等反应底物也不一致,在不额外添加发酵微生物的情况下,对餐桌剩余食物30℃恒温处理72h,检测恒温过程中生物胺的含量变化。发现米面型餐桌剩余食物中尸胺的含量随时间变化增长明显,40h后趋于稳定,含量达到400mg/kg,组胺、酪胺、腐胺含量均有增加,但增幅不大;而蛋白质含量较高的肉菜型餐桌剩余食物中尸胺、组胺、酪胺的含量相对米面型较高,并随时间变化增长明显,其中尸胺38h时达到了580mg/kg。结果表明餐桌剩余食物都含有较高的反应底物条件,基质不一样游离氨基酸也不同,与此同时,餐桌剩余食物的蛋白含量越高,产生生物胺的风险就越大。
2.3 环境因子
餐桌剩余食物在运输、储存过程中还受到其他因子的影响,比如水分含量、温度、pH值、盐的浓度、渗透压等。
①温度的影响:在其他因素一致的情况下,在0~30℃之间,温度上升,生物胺形成速度加快;将相同的两组干酪分别在不同温度下成熟1年,9℃保存的一组干酪组胺的含量为2.2mmol/kg,21℃保存的另一组为6.8mmol/kg,组胺含量远高于低温组。将Azeitao干酪样品4℃存放2周后,样品中生物胺和游离氨基酸的含量均差异不显著(P<0.05);而25℃存放两周后,生物胺的含量显著升高(P<0.05)。因此从控制的角度看,低温能够减缓生物胺的形成。
②盐浓度的影响:盐度对生物胺合成的影响跟产生脱羧酶的微生物类群有关。对比两组含盐量不同的干酪时,发现含盐量4.9%的干酪生物胺的含量为3.5mmol/kg,含盐量2.6%组的干酪生物胺含量为2.1mmol/kg。但是在鮓鱼发酵过程中,将NaCl添加量设为1%、3%和5%,NaCl添加量提高加强了对生物胺形成的抑制效果。在盐浓度一致时,使用混合盐(NaCl:KCl=4%:1%),比单纯使用5%NaCl更能显著控制生物胺的含量(P<0.05),在风干鲈鱼的研究中证实该结论。可能混合盐对部分微生物的生理活性抑制效果更好,致使微生物的新陈代谢减缓,脱羧酶含量和活性降低。
③糖度的影响:在鮓鱼发酵过程中,将混合糖(蔗糖:葡萄糖=1:1,m/m)的添加量由0.5%提高至6.5%,酪胺等5种生物胺总含量由60.04mg/kg减至43.37mg/kg,呈递减的趋势。混合糖提供了微生物需要的营养物质,添加量增加,有利于接种的微生物快速增殖,菌体代谢增快,产生的有机酸使体系的pH值下降,从而抑制有害菌的增殖。
④pH值的影响:餐桌剩余食物的pH值在4.0~5.5之间时,氨基酸脱羧酶的酶活性比较高,但pH值过低时能够抑制微生物菌的氨基酸脱羧酶活性,甚至杀死微生物。pH值较低时会引起微生物细胞膜电荷的变化,微生物对营养物质的吸收受阻,影响了微生物的生长和氨基酸脱羧酶的活性,从而降低生物胺的生成。

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