毛细管电泳间接紫外法分析存储温度和热加工对肉类食品中生物胺含量的影响.pdf

鸡肉、牛肉、猪肉等是日常饮食中常见的肉类,其含有丰富的蛋白质等营养成分。然而,在肉类食品的加工和存储过程中,当其暴露在不利的环境(如室温、长时间存储等)下时不可避免地会发生腐败变质。较高的存储温度(新鲜肉5)会促进微生物的生长、增强脱羧酶的活性、加快食物的腐败1。冷藏能够抑制微生物的生长,但热加工可以杀死食物中的 微 生 物,进 而 抑 制 生 物 胺(b i o g e n i c a m i n e s,B A s)的产生2。B A s是一类具有生物活性,并且含氮的低分子质量有机化合物的总称,广泛存在于动植物体和食品中3。其 中,精 胺(s p e r m i n e,S p m)和 亚 精 胺(s p e r m i d i n e,S p d)是肉类食品自身含有的B A s,而腐胺(p u t r e s c i n e,P u t)、尸胺(c a d a v e r i n e,C a d)、组胺(h i s t a m i n e,HA)和酪胺(t y r a m i n e,T A)是在食品变质过程中由各种微生物通过氨基酸脱羧作用产生的4。食用高浓度B A s的食品会对人体健康造成危害,例如:恶心呕吐、呼吸系统疾病和过敏反应的典型皮疹等5。食品中的B A s由于其生理和毒理作用已经构成潜在的公共卫生问题6。近年来,B A s常被用作食品的质量指标,以表征食品的腐败程度7。T e r e s a等8提 出 生 物 胺 指 数(b i o g e n i c a m i n e s i n d e x,B A I)以评价新鲜肉类的品质,B A I是肉类食品中P u t、C a d、HA、T A的含量之和。当B A I 5 m g/k g时,肉质新鲜;若5 m g/k gB A I 2 0 m g/k g,表示肉类开始腐败,但可以接受;如果2 0 m g/k g B A I 5 0 m g/k g时,肉已完全腐败变质。因此,为确保食品安全,准确快速地检测不同温度和加工条件下肉类食品中B A s的含量是非常重要的。目前,常用的B A s检测方法包括高效液相色谱(h i g h p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y,H P L C)9 法、气相色谱(g a s c h r o m a t o g r a p h y,G C)1 0 法、毛细管电 泳(c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s,C E)1 1-1 2 法 等。其中,C E法具有简单、高效等优点,已成为一种强大的分离 技 术1 3。脂 肪 族B A s(P u t、C a d、S p m和S p d)缺乏紫外(u l t r a v i o l e t,UV)生色团,需经衍生化处理才能被UV检测器检测到1 4。但是衍生方法具有反应时间长、操作复杂、易受副产物干扰等缺点1 5。作为一种替代方法,间接UV法能有效地检测出无UV吸收的物质1 6,即将UV吸收探针如咪唑(i m i d a z o l e,I m)溶解在背景缓冲溶液中,利用背景信号与样品区带信号之间的差异进行检测1 7。该方法具有操作简单、试剂消耗少、分析速度快等优点,已成功应用于啤酒中B A s的检测1 7。本文采用一种简单高效的C E间接UV法检测新鲜和煮熟的鸡肉、牛肉和猪肉在4和2 5下储存6d和2 4h过程中B A s的含量,分析存储温度和热加工对肉类食品中B A s含量的影响,以期为延长肉类食品保质期的研究提供依据。1 试验部分1.1 化学试剂 所有化学药品的纯度均为分析纯,无需纯化即可使 用。T A、S p m、S p d、HA和P u t购 自S i g m a-A l d r i c h(美 国 密 苏 里 州 或 中 国 无 锡);C a d购 自A d a m a s-b e t a(中 国 上 海);-环 糊 精(-c y c l o d e x t r i n,-C D)和乙酸(A c e t i c a c i d,HA c)购自T C I C h e m i c a l L t d.(日 本 东 京);I m购 自J&K C h e m i c a l L t d.(中国上海);乙二胺四乙酸(E D T A)和甲醇购自国药控股化学试剂有限公司(中国上海);三 氯 乙 酸(T C A)购 自R o n s R e a g e n t(中 国上海)。准确称量S p d、S p m、P u t、HA、C a d和T A,将其分别溶于超纯水从而配制成质量浓度为1.0 g/L的储备液,并将这些储备溶液于4和黑暗条件下储存。分析前将储备溶液在水中稀释至一定质量浓度,用以制备分析物的标准溶液。1.2 样品制备 从当地的生活超市分别购买5 0 0g新鲜的鸡胸肉、牛里脊和猪里脊。从购买到制备试验样品持续时间少于2h。为确保样本特征的一致性,购买超市当天进购的新鲜肉,并用相同的方式进行处理。每组新鲜肉类约5 0g,将其装入保鲜袋中。另外使用加热器分别将5 0g新鲜的鸡肉、猪肉、牛肉在沸水中煮1 0m i n,冷却至室温后装入保鲜袋中。然后,立即分析新鲜和煮熟的肉类样本,将检测的结果记为存储1d 或1h的数据。再将样品分别在4(冷441 第3期杨 雪,等:毛细管电泳间接紫外法分析存储温度和热加工对肉类食品中生物胺含量的影响藏)下储存6d和2 5(室温)下存储2 4h,其标记编号见表1。表1 鸡肉、猪肉和牛肉样品编号T a b l e 1 M a r k i n g n u m b e r s o f c h i c k e n,p o r k a n d b e e f样品新鲜肉编号煮熟肉编号4 2 5 4 2 5 鸡肉C 1-L.T.C 1-R.T.C 2-L.T.C 2-R.T.猪肉P 1-L.T.P 1-R.T.P 2-L.T.P 2-R.T.牛肉B 1-L.T.B 1-R.T.B 2-L.T.B 2-R.T.1.3 B A s提取 按照文献1 8 中的方法,对P u t、HA、C a d、T A、S p d和S p m等6种B A s进行提取,即向3.0g绞碎的样品中加入5 m L 质量分数为2%的T C A溶液,将其在超声机(昆山舒美KQ 2 2 0 0 D A型)中超声处理2 0m i n后提取样品中的B A s,之后将混合液在高速离心机(T G L-1 6 G型)中以1 0 0 0 0 r/m i n的转速离心2 0m i n(离心半径为5.9 c m),收集上清液置于容量瓶中,并添加质量分数为2%的T C A至1 0m L的最 终 体 积。在 进 行C E分 析 前,使 用 孔 径 为0.2 2 m的尼龙过滤器过滤提取液。1.4 B A s的分析 肉类样品中B A s的分析采用C E 间接UV法,即使 用 配 备 光 电 二 极 管 阵 列(P D A)检 测 器 的B e c k m a n P/A C E TM MD Q C E系统(美国贝克曼库尔特)在2 0 0n m波长处测定B A s。在总长度为6 0c m(有效长度为5 0 c m)和内径为7 5m的聚酰亚胺包覆的熔融石英毛细管柱(河北瑞丰色谱有限公司)中实现分离。背景电解质(b a c k g r o u n d e l e c t r o l y t e,B G E)是由浓度为2 0.0 mm o l/L的 I m(作为紫外探针),浓 度 为8.0 mm o l/L的-C D、浓 度 为0.5 mm o l/L 的E D T A和体积分数为6%的甲醇(作为添加剂)组成的。使用浓度为1.0 m o l/L的 HA c调节B G E的p H值为4.5 0。分离电压为+1 5 k V,在压力为3.4 5 k P a的条件下持续进样5 s。2 结果与讨论2.1 存储温度对肉类食品中B A s含量的影响 以新鲜鸡肉样品为例,其在2 5下存储2 4h过程中B A s的变化如图1所示。由图1可知,随着存储时间的延长,新鲜鸡肉发生腐败变质,相继产生P u t、C a d、T A和HA,并且4种B A s的含量不断增加。新鲜鸡肉在2 5下存储2 4h过程中B A s的含量如表2所示。由表2可知,在2 5 条件下,新鲜鸡肉存储4h可以检测到P u t(0.6 9 m g/k g),存储注:A、B、C、D、E、F、G分别表示存储时间为1、4、8、1 2、1 6、2 0、2 4 h;1P u t;2HA;3C a d;4S p d;5 S p m;6T A;*杂质峰;#系统峰。图1 不同存储时间下新鲜鸡肉样品的电泳谱图(2 5)F i g.1 E l e c t r o p h e r o g r a m s o f f r e s h c h i c k e n s a m p l e s f o r d i f f e r e n t s t o r a g e t i m e(2 5)8h可以同时检测到P u t、C a d和T A,其含量分别为1.9 4、1 6.8 0和6 2.8 2 m g/k g,此时B A I值为8 1.5 6 m g/k g,表示鸡肉样品已经完全腐败变质。表3列出了在4下新鲜鸡肉存储6d过程中B A s的含量。由表3可知,新鲜鸡肉在4下存储3 d可以同时检测到P u t(6.9 9 m g/k g)、C a d(2 9.1 5 m g/k g)和T A(2 5.9 5 m g/k g),样品的B A I值为6 2.0 9 m g/k g。由此可见,冷藏可以抑制B A s的产生,延长食品的保质期。另外,对比分析表2和3可知:新鲜鸡肉样品中S p d和S p m的含量随存储时间的延长而减少,这 是 因 为 两 者 在 存 储 过 程 中 被 微 生 物 消耗1 9;随存储时间的延长,在2 5下,新鲜鸡肉样品中P u t、HA、C a d和T A的含量快速增加,而4下新鲜鸡肉样品中这4种B A s的含量增加较为缓慢。需要注意的是,在室温条件下,当在肉类食品中检测出一种腐败类B A s(P u t、C a d、T A和HA)时,预示其品质将会迅速变差。因为2 0 3 7条件有利于微生物的繁殖,并且此时且脱羧酶的活性较高,这会促进B A s的产生,加快肉类腐败变质。2.2 热加工对肉类食品中B A s含量的影响 煮熟鸡肉在4下存储6 d过程中B A s的含量如表4所示。由表4可知,在4下煮熟鸡肉存储5d可以同时检测到P u t(2.0 7 m g/k g)和C a d(1.4 6 m g/k g),但在存储6d过程中并未检测到HA,因为食品中HA的含量受产品的种类、微生物种群、温度、加工处理方法和储存条件等因素的影响2 0。对比分析表3和4可知,在冷藏条件下存储1d,煮熟鸡肉中S p d(8.7 0 m g/k g)和S p m(3 0.9 4 m g/k g)的含量分别与新鲜鸡肉中两者的含量(1 0.6 1和3 3.2 8541东华大学学报(自然科学版)第4 9卷 表2 新鲜鸡肉样品在2 5 下存储2 4 h过程中B A s含量T a b l e 2 B A s c o n t e n t s o f f r e s h c h i c k e n s a m p l e s s t o r e d a t 2 5 f o r 2 4 hm g/k g存储时间/hP u tHAC a dTAS p dS p m1N DaN DN DN D1 0.6 11.2 73 3.2 82.7 340.6 90.1 2bN DN D1.1 30.1 49.8 71.0 73 0.8 82.4 381.9 40.3 4N D1 6.8 02.1 06 2.8 23.4 87.4 50.8 22 6.2 81.7 31 25.3 60.9 7N D4 1.5 71.7 31 1 3.5 44.5 47.7 70.9 12 5.0 41.6 81 61 3.4 50.9 14.7 61.0 71 0 0.2 31.8 91 5 5.7 64.9 57.3 50.6 22 3.8 81.4 32 06 6.9 92.5 85 3.2 52.1 32 0 9.8 42.2 11 9 6.4 46.6 46.1 70.5 31 6.5 51.4 82 41 0 7.9 15.7 15 6.0 12.7 52 2 7.0 66.5 21 6 9.3 56.1 75.6 30.4 51 2.8 50.7 5 注:a表示未检测到;b表示平均值标准偏差,n=3。表3 新鲜鸡肉样品在4 下存储6 d过程中B A s含量T a b l e 3 B A s c o n t e n t s o f f r e s h c h i c k e n s a m p l e s s t o r e d a t 4 f o r 6 dm g/k g存储时间/dP u tHAC a dTAS p dS p m1N DaN DN DN D1 0.6 11.2 73 3.2 82.7 32N DN D1.4 10.5 6N D7.7 30.2 12 6.1 22.3 336.9 90.4 4bN D2 9.1 50.7 42 5.9 52.1 33.9 90.3 61 7.6 31.5 141 7.1 70.3 7N D3 7.6 11.1 43 0.7 81.1 71.5 90.2 71 0.6 31.5 154 2.5 80.5 62.8 91.0 97 6.1 50.4 94 3.1 73.0 00.9 50.2 75.4 30.4 164 6.6 91.9 26.7 51.4 28 4.4 71.6 94 5.4 94.1 0N D1.9 10.3 2 注:a表示未检测到;b表示平均值标准偏差,n=3。表4 煮熟鸡肉样品在4 下存储6 d过程中B A s的含量T a b l e 4 B A s c o n t e n t s o f c o o k e d c h i c k e n s a m p l e s s t o r e d a t 4 f o r 6 dm g/k g存储时间/dP u tC a dT AS p dS p m1N DaN DN D8.7 00.8 93 0.9 41.8 02N DN DN D8.0 20.6 22 6.8 51.8 531.0 50.1 9bN DN D7.2 20.3 82 4.9 91.6 941.3 70.5 7N DN D6.2 70.5 41 9.1 71.0 952.0 70.7 21.4 60.5 3N D6.2 40.8 91 5.0 21.0 662.0 00.2 31.8 90.6 42 4.9 23.2 35.1 40.6 41 2.4 21.1 6 注:a表示未检测到;b表示平均值标准偏差,n=3。m g/k g)相比并无明显差异。由于B A s具有热稳定性,其分子结构不会因加热而被破坏。这说明通过加热蒸煮的方式很难去除肉类食品中产生的B A s,也意味着B A s会在原料或产品中积累7。另外,在4下存储6d,煮熟鸡肉样品中P u t(2.0 0 m g/k g)、C a d(1.8 9m g/k g)和T A(2 4.9 2 m g/k g)的含量远低于新鲜 鸡 肉 样 品 中 三 者 的 含 量(4 6.6 9、8 4.4 7和4 5.4 9 m g/k g)。在4下存储6d和2 5下存储2 4h 的新鲜和煮熟鸡肉样品中B A s含量如图2所示。由图2可知,不论是在室温还是冷藏条件下,煮熟鸡肉样品中B A s的含量低于新鲜鸡肉样品。这是因为加热方式可以杀死形成B A s的微生物种群,从而抑制B A s的产生,延长肉类食品的保质期。2.3 肉的种类对食品中B A s含量的影响 在4下存储6 d和2 5下存储2 4 h的新鲜和煮熟牛肉、猪肉中B A s的含量如表5所示。由表5图2 在4 下存储6 d和2 5 下存储2 4 h的鸡肉样品中B A s的含量F i g.2 B A s c o n t e n t s i n c h i c k e n s a m p l e s s t o r e d a t 4 f o r 6 d a n d 2 5 f o r 2 4 h,r e s p e c t i v e l y可知:在相同的条件下存储,新鲜牛肉和猪肉样品中P u t、HA、C a d和T A的含量高于煮熟牛肉和猪肉样641 第3期杨 雪,等:毛细管电泳间接紫外法分析存储温度和热加工对肉类食品中生物胺含量的影响品,说明热加工同样可以抑制牛肉和猪肉食品中B A s含量的增加;在4下存储6d,新鲜牛肉样品中上述4种B A s的 含 量(5 0.0 9、6.9 2、1 1 1.6 0和7 2.0 8 m g/k g)高 于 新 鲜 猪 肉 样 品(8.9 5、5.4 5、1 1.6 1和8.9 2 m g/k g)。对比分析表2和5可知,在2 5下存储2 4h,新鲜鸡肉样品中P u t(1 0 7.9 1 m g/k g)、HA(5 6.0 1 m g/k g)、C a d(2 2 7.0 6 m g/k g)、T A(1 6 9.3 5 m g/k g)的含量分别是新鲜牛肉和猪肉的3.6和1 0.1倍、4.2和5 4.9倍、4.5和6.9倍、3.7和9.1倍。这是因为鸡肉中较短的肌肉纤维有利于蛋白水解酶的攻击,从而增加了合成 B A s前体(氨基酸)的数量,因此鸡肉中B A s的含量较高2 1。由此可见,肉类食品中B A s的含量会受到肉的种类(原材料)的影响。表5 在4 下存储6 d和2 5 下存储2 4 h的新鲜和煮熟牛肉、猪肉中B A s的含量T a b l e 5 B A s c o n t e n t s i n f r e s h a n d c o o k e d b e e f a n d p o r k s a m p l e s s t o r e d a t 4 f o r 6 d a n d 2 5 f o r 2 4 h m g/k g存储时间(存储温度)样品编号P u tHAC a dTA6 d(4)2 4 h(2 5)B 1-L.T.5 0.0 92.9 7a6.9 21.2 91 1 1.6 02.3 87 2.0 80.8 5P 1-L.T.8.9 51.1 75.4 50.5 01 1.6 10.4 68.9 20.3 4B 2-L.T.N DbN D0.9 50.3 2N DP 2-L.T.N DN D1.3 90.3 4N DB 1-R.T.2 9.7 50.3 91 3.2 91.4 85 0.9 51.2 94 5.0 63.0 5P 1-R.T.1 0.6 90.8 51.0 20.4 53 2.8 10.3 71 8.6 71.1 6B 2-R.T.3.6 70.8 23.6 11.0 72.4 70.6 2N DP 2-R.T.2.6 30.5 73.5 30.6 82.1 00.7 33.3 20.7 5 注:a表示平均值标准偏差,n=3;b表示未检测到。3 结 论 本文使用C E间接UV法分析了室温和冷藏条件下新鲜和煮熟的鸡肉、牛肉和猪肉样品中的B A s含量随存 储 时 间 的 变 化,研 究 发 现:因 为S p d和S p m被微生物消耗,两者的含量随肉类食品存储时间延长而降低;在室温条件下由于P u t、HA、C a d和T A的含量随存储时间延长而迅速增加,肉类食品会快速地腐败变质,而在冷藏条件下这4种B A s含量的增加较为缓慢,这能有效地延长肉类食品的保质期。由于热加工可以杀死形成B A s的微生物种群,因此不论是在室温还是冷藏条件下,煮熟肉类样品中B A s的含量低于新鲜肉类样品。此外,在相同的加工和存储条件下,猪肉样品中B A s的含量低于鸡肉、牛肉样品,说明肉的种类也影响食品中B A s的含量。综上所述,鸡肉、牛肉和猪肉中 B A s 的含量在存储期间发生了变化,但这些变化的程度在不同 B A s 和肉类之间有所不同,表明肉类食品中B A s的产生与积累是一个受到多种因素(原料肉、加工处理方法、存储温度等)相互作用影响的复杂过程。参 考 文 献1D O E UN D,D AVAA T S E R E N M,C HUN G M S.B i o g e n i c a m i n e s i n f o o d sJ.F o o d S c i e n c e a n d B i o t e c h n o l o g y,2 0 1 7,2 6(6):1 4 6 3-1 4 7 4.2C HE N G W,S UN D,C HE NG J.P o r k b i o g e n i c a m i n e i n d e x(B A I)d e t e r m i n a t i o n b a s e d o n c h e m o m e t r i c a n a l y s i s o f h y p e r s p e c t r a l i m a g i n g d a t aJ.LWT-F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 1 6,7 3:1 3-1 9.3A D EMC I L A R V,Z T E K I N N,B E D I A E R I M F.A d i r e c t a n d s e n s i t i v e a n a l y s i s m e t h o d f o r b i o g e n i c a m i n e s i n d a i r y p r o d u c t s b y c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s c o u p l e d w i t h c o n t a c t l e s s c o n d u c t i v i t y d e t e c t i o nJ.F o o d A n a l y t i c a l M e t h o d s,2 0 1 7,1 1(5):1 3 7 4-1 3 7 9.4MAY R C M,S C H I E B E R L E P.D e v e l o p m e n t o f s t a b l e i s o t o p e d i l u t i o n a s s a y s f o r t h e s i m u l t a n e o u s q u a n t i t a t i o n o f b i o g e n i c a m i n e s a n d p o l y a m i n e s i n f o o d s b y L C-M S/M SJ.J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l a n d F o o d C h e m i s t r y,2 0 1 2,6 0(1 2):3 0 2 6-3 0 3 2.5P A R K Y K,L E E J H,MAH J H.O c c u r r e n c e a n d r e d u c t i o n o f b i o g e n i c a m i n e s i n t r a d i t i o n a l A s i a n f e r m e n t e d s o y b e a n f o o d s:a r e v i e wJ.F o o d C h e m i s t r y,2 0 1 9,2 7 8:1-9.6D E L R I O B,R E D RU E L L O B,F E R NAN D E Z M,e t a l.T h e b i o g e n i c a m i n e t r y p t a m i n e,u n l i k e b e t a-p h e n y l e t h y l a m i n e,s h o w s i n v i t r o c y t o t o x i c i t y a t c o n c e n t r a t i o n s t h a t h a v e b e e n f o u n d i n f o o d sJ.F o o d C h e m i s t r y,2 0 2 0,3 3 1:1 2 7 3 0 3.7C L AUD I A R,ANA M H.I m p a c t o f b i o g e n i c a m i n e s o n f o o d q u a l i t y a n d s a f e t yJ.F o o d s,2 0 1 9,8(2):6 2-7 7.8T E R E S A H J,MA R I A I P,T E R E S A V N,e t a l.B i o g e n i c a m i n e s o u r c e s i n c o o k e d c u r e d s h o u l d e r p o r kJ.J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l a n d F o o d C h e m i s t r y,1 9 9 6,4 4:3 0 9 7-3 1 0 1.9HE S,C HE N Y,YAN G X,e t a l.D e t e r m i n a t i o n o f b i o g e n i c a m i n e s i n c h u b m a c k e r e l f r o m d i f f e r e n t s t o r a g e m e t h o d sJ.J o u r n a l o f F o o d S c i e n c e,2 0 2 0,8 5(6):1 6 9 9-1 7 0 6.1 0J U S T YNA P W,VA S I L S,J A C E K N.A n i n s i t u d e r i v a t i z a t i o n-d i s p e r s i