食品中腐胺的产生途径及其检测方法和防控技术研究进展

李美娜，邹宇，马堃，韩玲钰，李婷婷

大连民族大学生命科学学院（大连 116600）

腐胺（putrescine，化学名1, 4-二氨基丁烷），又称丁二胺，普遍存在于水产和畜禽类食品中，属于脂肪族直链多胺类生物胺[1]。当人体食入过量腐胺时，会出现恶心头痛、血压升高和心率衰竭等不良反应[2]。腐胺也可以与亚硝酸盐反应生成强致癌物质——亚硝基胺[3]，对人体组织和器官造成更大伤害。因此，食品中腐胺的检测与防控对提高食品的食用安全性和保障人体健康等方面具有重要意义。综述食品中腐胺的产生途径、检测方法和防控技术等方面的研究进展，旨在为降低食品中腐胺含量的研究提供参考。

1 食品中腐胺的产生途径

1.1 鸟氨酸脱羧酶途径

鸟氨酸脱羧酶（ODC）途径是动物和微生物合成腐胺的主要途径，该途径一般由spe F或spe C基因编码调控。经研究发现，ODC作为此过程的限速酶直接参与腐胺的合成，基本过程是以鸟氨酸（L- ornithine）为前体物质，经ODC的催化作用脱去羧基，直接生成腐胺[4]（图1-①）。ODC途径是大多数革兰氏阳性菌产腐胺的主要途径，但不是唯一途径，其中最具代表性的有乳杆菌属、葡萄球菌属和肠杆菌属微生物[5]。在短乳杆菌、酸鱼乳杆菌、植物乳杆菌和假丝酵母等微生物中均检测到除ODC途径以外的其他腐胺产生途径[6]。

1.2 精氨酸脱羧酶途径

精氨酸脱羧酶（ADC）途径是大多数植物和细菌中所特有的腐胺合成途径，ADC一般受spe A基因的调控。该途径首先经过ADC的催化作用，使精氨酸（L-arginine）脱羧生成胍丁胺（Agm），再以胍丁胺为底物，经两种分支途径最终生成腐胺：一种分支途径在假单胞菌、气单胞菌和乳酸菌中最为常见，其反应过程是由胍丁胺在胍基丁胺脱亚胺酶（AgDI）的作用下生成NH3+和N-氨基甲酰腐胺，后者经N-氨基甲酰腐胺氨基水解酶（N-CPAH）的作用脱去脲基生成腐胺[7]（图1-②）；另一种分支途径为胍丁胺经spe B基因编码的脲水解酶作用直接转化为腐胺和尿素，此途径在肠杆菌和芽孢杆菌中较为常见[8]（图1-③）。此外，研究发现，以精氨酸为起始物质催化生成瓜氨酸（CIT），再经脱羧酶的作用生成N-氨甲酰腐胺，最后脱去脲基也可以生成腐胺[9]（图1-④）。王然然等[10]研究发现，黄酒中的乳酸菌可同时利用精氨酸和鸟氨酸为前体物质，经ADC途径和ODC途径形成腐胺。Romano等[11]的研究也表明，很多微生物同时存在ADC和ODC两种腐胺合成途径。

图1 食品中腐胺的产生途径

2 食品中腐胺的检测方法

2.1 高效液相色谱法

高效液相色谱（HPLC）法是由高压输运流动相、高效固定相和高灵敏度检测器共同组成的一种色谱分析技术，是目前我国食品中腐胺检测的主要方法。由于腐胺缺少发色基团并且无紫外或荧光吸收，当利用HPLC测定腐胺含量时，需要对样品进行衍生处理，以形成非极性挥发性化合物，从而改善腐胺的检测灵敏度以及提高其稳定性。曾媛等[12]建立了丹黄酰氯柱前衍生-HPLC法测定金枪鱼中腐胺的含量，结果表明，该方法具有较好的重复性和可行性。Begoña等[13]采用了洗脱时间较快的乙氧基亚甲基烯丙酸二乙酯衍生-HPLC法测定了干酪样品中腐胺和尸胺等生物胺，结果显示，腐胺、尸胺的检出限为0.08～3.91 μmol/L，定量限＜13.02 μmol/L。HPLC法具有检验速度快、柱效高、检测准确性和灵敏度高、检测含量范围要求低、应用范围广等优点；但所用的色谱柱价格较贵，检测的影响因素较多，导致HPLC法的运行成本较高、操作繁琐、耗时较长。

2.2 薄层色谱法

薄层色谱（TLC）法是一种对混合样品进行分离和测定的层析分离技术。由于食品中含有包括腐胺在内的多种生物胺，所以在测定腐胺的同时，必须将腐胺与其他生物胺进行有效分离，才能对其进行准确测定。Lapa-Guimarães等[14]采用TLC法对鳕鱼和鱿鱼体内腐胺进行了定量分析，试验结果表明，使用氯仿∶三乙胺（6∶1）为展开剂时分离检测效果最佳，检测的线性范围为0.5～50 μg/mL，检测限值为5 ng。与其他腐胺检测方法相比，TLC法操作更为简便、无需特殊昂贵的分析仪器、预处理简单、分离效率较高且显色更容易，对于固定相、展开剂的选择范围更为广泛。TLC法在检测过程中相对耗时，且只能对样品中的腐胺进行定性与半定量测定，因此该方法的量化准确度和重现性不高。

2.3 离子色谱法

腐胺属于强碱，在宽泛的pH范围内均以阳离子形式存在，因此，可以使用离子色谱（IC）法对其进行分析测定。离子色谱法首先以离子交换原理对食品中总胺进行分离，然后使用电化学检测器对腐胺等进行直接测定。林立等[15]利用IonPac CS17色谱柱，建立了离子色谱-抑制型电导检测牛肝菌中腐胺的方法，其中腐胺的检出限为0.002 mg/L，线性范围是0.1～10 mg/L。IC法作为食品中腐胺检测方法中最便捷的方法，无需复杂的柱前衍生处理，较HPLC法更简便、分析时间更短以及避免了衍生化带来的干扰和方法误差，较TLC法提高了分析的稳定性和重现性。但IC法对色谱固定相的选择条件要求较为苛刻，像腐胺等具有多价和疏水性强的离子在典型的阳离子交换树脂上具有强保留性，从而会导致分析时间较长、峰形差、灵敏度低等问题的出现。近年来，中低容量、低疏水性弱阳离子交换色谱固定相的应用逐渐取代原有的固定相，可有效解决上述问题。

2.4 色谱串联质谱法

近年来，随着对胺类物质检测技术的不断发展，一些色谱-质谱联用技术得到了良好的应用。Veronica等[16]采用液相色谱串联质谱（HPLC-MS/MS）法同时快速准确地检测出包括腐胺在内的10种生物胺，且具有良好的可行性和重复性。Myrsini等[17]建立了气相色谱质谱（GC-MS）法测定了葡萄酒中腐胺，通过腐胺的回收率（99.27%）、检测限（0.025 μg/L）及定量限（0.081 μg/L）等结果，验证了该方法的灵敏度、精密度和准确性。近年来，由于超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）法的选择性更强、灵敏度更高、检测时间更短，该方法越来越多地被用于腐胺等食品中有害物质的检测，使液质联用技术的应用更为广泛。

2.5 毛细管电泳法

毛细管电泳（CE）法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品组分间的淌度和分配行为差异而实现分离的方法。CE法作为一种新型分离检测技术，尤其是对于腐胺等生物胺类物质的分析，具有分离数量多、检测时间短、灵敏度高、经济实用且操作简便等特点。董乐[18]采用CE法结合电化学法分离和测定了秋刀鱼中的腐胺，检测线性范围为5×10-5～1×10-2mg/L，检出限为1×10-7mg/L。Adimcilar等[19]建立了CE法用于定量测定乳制品中的腐胺，结果显示，腐胺的检出限为0.041 mg/L，线性范围为0.20～16 mg/L。CE法在生物胺检测方面已越来越受到国内外研究者的广泛关注。

3 食品中腐胺的防控技术

3.1 物理防控技术

食品中腐胺的物理防控技术主要包括低温贮藏、超声处理、臭氧杀菌和气调包装等。郭慧[20]采用低温贮藏防控技术研究了不同温度下小黄鱼中腐胺的变化规律。结果发现，-20 ℃条件下贮藏的小黄鱼中腐胺含量最高值较常温（25 ℃）下的最高值45.37 mg/kg降低了89%，且低温贮藏显著延长了样品的保质期。赵中辉等[21]采用超声处理技术防控鲅鱼腐胺的产生，样品在贮藏7 d后其腐胺质量分数为283.23 mg/kg，而对照组的腐胺质量分数为819 mg/kg。可见，经超声波处理能够有效抑制鲅鱼中腐胺的产生。Mercogliano等[22]采用臭氧杀菌防控技术处理家禽肉，以腐胺和尸胺浓度作为货架期指标，发现经过处理后的家禽肉较对照组的货架期延长了6 d。Chen等[23]将白蘑进行气调包装用以研究腐胺的物理防控效果，利用N2和CO2包装的白蘑在0～24 h前后腐胺浓度基本无变化，而不经气调包装的白蘑在24 h后腐胺浓度是0 h的130倍。物理防控技术作为较常用的腐胺防控技术，较其他方法的优点是操作更为简便、无二次污染、不会造成食品的营养损失及质地、风味、口感的破坏，但使用此法需相应的大型设备，耗能较大。

3.2 化学防控技术

腐胺的化学防控技术主要是指向食品中添加化学物质（如食盐、糖、山梨酸钾等），达到减少微生物污染和降低腐胺含量的目的。吕佳良等[24]发现，高浓度的NaCl能显著抑制阴沟肠杆菌的生长和鸟氨酸脱羧酶活力，从而起到防控腐胺产生的作用。Taormina等[25]的研究也发现高浓度的NaCl影响奶酪中产腐胺菌的生长和代谢，减少奶酪中腐胺的积累从而提高其食用的安全性。Gençcelep等[26]研究表明，5%的山梨酸钾可起到防控珍珠鲻鱼贮藏期间腐胺产生的作用。另外，苯甲酸[27]和单宁[28]等对食品中腐胺的生成也有一定的防控效果。化学防控技术成本较低且不需要昂贵的仪器设备，但有些添加物质会对食品的风味产生较大影响。

3.3 生物防控技术

生物防控技术是指使用动植物中提取或微生物产生的某些生物活性物质，或利用微生物的拮抗作用添加特定菌株，从而抑制产胺微生物生长和达到抑制腐胺合成的目的。Wang等[29]利用根皮素处理鲑鱼样品，贮藏3 d后发现，4 mg/mL的根皮素处理鲑鱼后较空白组的腐胺含量降低了14倍，防控效果明显。Sun等[30]采用植酸和溶菌酶处理草鱼鱼片防控腐胺的生成，结果表明，经植酸和溶菌酶分别处理的鱼片腐胺含量显著低于对照组，并且植酸和溶菌酶联合使用较单独使用对腐胺生成的抑制效果更好。目前，生物防控技术对减少食品中腐胺含量的研究已较为深入，在水产品方面的应用也十分广泛。

4 结语

控制和减少食品中腐胺含量对人体健康起到至关重要的作用。食品中腐胺的产生主要原因是微生物的脱羧作用，因此减少微生物污染和抑制脱羧酶活性是控制食品中腐胺含量的重要方式。对于一些腐胺含量较高的食品，应该在原料筛选、生产工艺和加工环境等方面严格把控，通过简便准确的腐胺测定方法，实时跟踪监测腐胺含量，并采用多种防控技术，有效降低该食品的食用安全风险。鉴于腐胺的影响和危害，建立通用性强且效果好的检测方法和防控技术将是未来食品中腐胺研究的热点和发展方向。