復合香辛料精油對大黃魚中生物胺影響研究

摘要：目的：通過對天然香辛料精油復合有效控制大黃魚中生物胺的累積。方法：首先以0.1%、0.5%、1.0% 3種濃度對大蒜、姜、肉桂、迷迭香、丁香、蔥精油初篩得出較優條件，再以初篩各香辛料精油的較優添加量為梯度中心進行單因素實驗確定4種香辛料精油的適配濃度，最后以組胺、腐胺、尸胺的相對含量均值為響應值進行響應面組合實驗。結果：得出最優配比為肉桂精油0.493%、迷迭香精油0.058%、丁香精油0.060%、大蒜精油0.937%，此時相對含量均值預測值為62.289%。結論：實驗證明了大黃魚中添加復合香辛料精油可以有效抑制生物胺的產生，延緩大黃魚的品質劣變。

關鍵詞：生物胺；香辛料；水產品

中圖分類號：TS225.3 """""文獻標志碼：A """"文章編號：1000-9973（2024）10-0014-05

Study on Effect of Compound Spice Essential Oils on Biogenic

Amines in Pseudosciaena crocea

LUAN Li-ning1， YANG Cong-fa1，2*， LYU Fu-yun3

（1.College of Ocean Food and Biological Engineering， Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005，

China; 2.Institute of Marine Resources Development in Jiangsu Province， Lianyungang 222000，

China; 3.Lianyungang Comprehensive Inspection and Testing Center for Quality and

Technology， Lianyungang 222005， China）

Abstract： Objective： Effectively control the accumulation of biogenic amines in Pseudosciaena crocea by compounding natural spice essential oils. Methods： Firstly， three concentrations of 0.1%， 0.5% and 1.0% are used to preliminarily screen the essential oils of garlic， ginger， cinnamon， rosemary， clove and onion to obtain the optimal conditions. Secondly， single factor experiment is conducted with the optimal addition amount of each spice essential oil as the gradient center to determine the appropriate concentrations of the four spice essential oils. Finally， response surface combination experiment is conducted with the average relative content of histamine， putrescine and cadaverine as the response values. Results： The optimal ratio is obtained to be 0.493% cinnamon essential oil， 0.058%" rosemary essential oil， 0.060% clove essential oil and 0.937% garlic essential oil. The predicted mean value of relative content at this time is 62.289%. Conclusion： In this experiment， it is proven that adding compound spice essential oils into Pseudosciaena crocea can effectively inhibit the production of biogenic amines and delay the quality deterioration of Pseudosciaena crocea.

Key words： biognic amines; spice; aquatic products

生物胺（BAs）是具有脂肪族、芳香族或雜環結構的含氮小分子化合物[1]，由各自的游離氨基酸前體脫羧而成[2]。常見的生物胺有酪胺、組胺、腐胺、尸胺[3]，這些生物胺在細胞生長分化和基因調控中起關鍵作用，是激素[4]、生物堿[5]、核酸[6]或蛋白質[7]合成的前體物質。然而當生物胺攝入過量時會出現中毒癥狀[8]，嚴重時甚至危害人的生命健康。

香辛料是一類含有辛辣成分、有機酸和刺激性揮發油的天然植物材料，安全、無毒、可降解，具有特殊的香味，有抑菌、防腐和抗氧化[9]的功能。研究表明，添加香辛料或其提取物可以減少肉制品中生物胺的形成，因此蔥、生姜、大蒜、丁香、肉桂、迷迭香等[10]香辛料被廣泛用于原料和產品的保鮮。到目前為止，大多研究都集中在香辛料提取物在體外和體內的抗氧化和抗菌性能[11]方面，對水產品中生物胺的天然植物提取物抑制作用的研究較少。為此，本文通過篩選幾種常見香辛料，再對其精油提取物進行復配，研究其對水產品中生物胺組分的抑制效果，從而得出一種能夠有效抑制水產品中生物胺的天然香辛料精油復合配方。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

主要儀器：S433D氨基酸分析儀 賽卡姆（北京）科學儀器有限公司；BSP-250生化培養箱 上海博迅醫療生物儀器股份有限公司；Kjeltec 8100自動凱氏定氮儀 福斯華（北京）科貿有限公司；Multi Reax 545-10000-05-1多點渦旋振蕩器 海道爾夫儀器設備（上海）有限公司。

主要試劑：５-磺基水楊酸（以下簡稱磺基水楊酸，分析純）：美國默克公司；乙腈（色譜純）：北京邁瑞達科技有限公司；羧甲基纖維素鈉（食品級）、檸檬酸、硼酸、EDTA、乙酸鉀、乙酸（均為分析純）：廣東光華科技股份有限公司；茚三酮（分析純）：賽卡姆（北京）科學儀器有限公司；香辛料精油：天津市春合科技開發有限公司。

標準品：組胺鹽酸鹽標準品（純度99%）、腐胺鹽酸鹽標準品（純度95%）：國藥集團化學試劑有限公司；酪胺鹽酸鹽標準品（純度98%）、尸胺鹽酸鹽標準品（純度98%）、章魚胺鹽酸鹽標準品（純度98%）、尸胺鹽酸鹽標準品（純度98%）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；精胺鹽酸鹽標準品（純度99.5%）：日本Sigma公司；亞精胺鹽酸鹽標準品（純度98%）：上海麥克林生化科技股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理

選用的樣品大黃魚購于連云港市家得福超市。通過HM100刀式研磨儀將其打成泥狀，混合樣品，每份20 g分裝于無菌袋內，置于－18 ℃低溫保存箱內。

1.2.2 實驗步驟

樣品制備：準確稱取2 g樣品，加入5 mL 10%磺基水楊酸振蕩。在脂肪含量較高的樣品中加入與水楊酸等體積的正己烷振蕩脫脂后[12]，靜置分層。取水相10 000 r/min冷凍離心15 min，通過0.22 μm濾膜后上機檢測。

香辛料初篩：香辛料精油用乳化劑羧甲基纖維素鈉[13]溶解于超純水中，按0.1%、0.5%、1.0%（質量比）加入樣品中，混勻后于25 ℃常溫貯藏24 h檢測生物胺含量。

單因素分析：篩選后的4種香辛料以初篩最優濃度為梯度中心進行單因素實驗，步驟參考初篩流程。

響應面實驗設計：利用Box-Behnken實驗設計，以4種香辛料精油的不同添加量為考察因素，以與空白對照品各生物胺組分含量的相對百分比均值作為響應值，建立回歸模型分析得到最佳配比質量分數（添加量）。

響應面實驗因素及水平見表1。

1.2.3 試劑配制

生物胺標準溶液的配制參考GB 5009.208—2016《食品安全國家標準 食品中生物胺的測定》[14]。

1.2.4 色譜檢測條件

色譜柱：S-433D鉀系統 LCA K17/K柱（4.6 mm×30 mm，5 μm），賽卡姆（北京）科學儀器有限公司。

流動相：檸檬酸鉀液A1，檸檬酸鉀液B1，再生液：KOH，清洗液：40%的甲醇水溶液，柱溫：70 ℃。

衍生反應系統：衍生液為茚三酮溶液；衍生劑茚三酮溶液衍生從0 min開始到38 min衍生終止，38 min后為清洗液的沖洗時間；反應過程控制反應溫度為130 ℃；流動相流速為0.5 mL/min。檢測器：可見光檢測器，檢測波長570 nm。

2 結果與分析

2.1 香辛料篩選

為研究香辛料對大黃魚中生物胺的影響，添加不同濃度（0.1%、0.5%、1.0%）的大蔥、迷迭香、生姜、大蒜、肉桂和丁香6種香辛料的精油提取物，6種常見香辛料抑制效果見表2。

由表2可知，用大蒜精油處理的樣品對生物胺的抑制作用最明顯。腐胺、尸胺、組胺、酪胺和亞精胺相對含量分別降低了11.2%、18.4%、11.7%、30.9%和17.4%（抑制百分比值由表2中的每種生物胺的相對含量計算）。大蒜精油對生物胺產生的抑制作用與其濃度成比例增加。與大蒜精油相比，測試的其他香辛料精油在降低酪胺含量方面均具有明顯效果。

實驗發現0.5%肉桂精油對降低腐胺含量效果最優，同時0.5%的肉桂精油相較其他濃度對生物胺的抑制效果較好，故將0.5%作為肉桂濃度單因素梯度中心。0.1%丁香精油對降低組胺含量效果較好，同時0.1%的丁香精油相較其他濃度抑制效果較好，故將0.1%作為丁香精油濃度單因素梯度中心。迷迭香精油對生物胺的抑制效果在初篩的3種濃度中未體現出，但其濃度越高對生物胺組分的促進效果越明顯，在之后的單因素實驗中會對0.1%以下的濃度進行探究，進一步研究迷迭香精油低濃度對生物胺的影響作用。本次初篩中3種濃度的姜精油對生物胺的抑制效果差異不大，可在下一步的單因素實驗中進一步研究其他濃度的影響。目前國內對生物胺的限量標準只有組胺，歐洲國家對食品中酪胺含量同樣有限制標準，但幾種香辛料精油對酪胺均有明顯的抑制效果且幾種香辛料精油的抑制作用差異不大，因此在本次實驗中對酪胺的抑制作用不納入考察范圍，在水產品的貯藏周期中腐胺和尸胺與產品腐敗變質呈現正相關，但腐胺和尸胺的含量隨著腐敗變質劇烈變化程度遠超其他組分的含量。綜上所述，本次實驗將考察對象確定為組胺、腐胺、尸胺3種組分的相對含量均值，均值越小表明抑制效果越好。

2.2 單因素實驗

5種香辛料精油不同添加量對響應值的影響見圖1。

由圖1可知，大蒜精油添加量與響應值呈負相關，添加量小于0.8%的變化值趨近于成比例變化，但添加量由0.8%增大到1.0%時其響應值變化較小，表明在大蒜精油添加量達到0.8%時已經可以獲得較好的抑制效果，考慮到大蒜精油的風味因素，故將0.8%作為大蒜精油因素的零水平值，肉桂精油和丁香精油分別在0.5%和0.05%時出現明顯轉折，因此將這兩個濃度確定為各自零水平值。生姜精油在梯度內出現兩次轉折，轉折點前后變化幅度明顯不同，具體的機制不明，同時生姜精油的抑制效果相對于其他香辛料精油較弱并且生姜精油對風味的影響較大，綜合考慮，不將生姜精油納入復配范圍。本次實驗的迷迭香精油在選取的梯度中出現轉折，但由0.05%增加至0.07%的變化幅度較小，推測轉折點應在兩者之間，故將0.055%作為迷迭香精油的零水平值。

2.3 響應面組合實驗

實驗選取肉桂精油（A）、迷迭香精油（B）、丁香精油（C）、大蒜精油（D）4個因素為變量，使用Design-Expert 13.0軟件，進行四因素三水平實驗，研究對相對含量均值（Y）的影響。響應面實驗設計及結果見表3。

2.3.1 回歸模型和顯著性分析

利用軟件 Design-Expert 13.0進行多元線性回歸分析，建立相對含量均值（Y）對肉桂精油（A）、迷迭香精油（B）、丁香精油（C）、大蒜精油（D）的二次回歸方程：Y=62.69－0.273A－0.361B－1.43C－1.96D－0.848AB+2.72AC+0.351AD+0.556BC－0.205BD－0.322CD+3.06A2+4.06B2+2.48C2+1.57D2。

回歸模型方差分析結果見表4。

由表4可知，模型的F=146.59（P＜0.01），達到極顯著，表明模型有意義[15];失擬項的F=1.19，P=0.447 4＞0.05，失擬項不顯著，說明不確定因素的影響較小[16]，能夠真實擬合[17]。模型的決定系數R2=0.992 7，說明回歸模型效果較好[18];調整系數RAdj2=0.986 0，說明模型的可信度較高[19]。其中B、C、D的影響均極顯著（P＜0.01），A的影響顯著（P＜0.05），二次項的影響均極顯著（P＜0.01），交互項除AD、BD、CD的影響不顯著外其余均極顯著（P＜0.01），可知大蒜精油與其他香辛料精油的交互作用較弱。根據F值可知4種香辛料精油對抑制效果的順序為大蒜精油（D）＞丁香精油（C）＞迷迭香精油（B）＞肉桂精油（A），這也與初篩及單因素實驗結果一致。根據軟件預測出最佳配比為肉桂精油0.493%、迷迭香精油0.058%、丁香精油0.06%、大蒜精油0.937%，此時相對含量均值預測值為62.289%。

2.3.2 響應曲面和等高線圖分析

響應面實驗結果見圖2～圖4。

本次實驗獲得的曲面彎曲度大，說明幾種香辛料精油對響應值的影響較大，等高線圖趨近橢圓形說明影響因素之間的交互作用顯著[20]，這也與回歸模型分析結果吻合。

3 結論

初篩實驗表明幾種天然香辛料對酪胺組分均有明顯抑制作用，大蔥對組胺、腐胺、尸胺、亞精胺有不同程度的促進作用，其他產物在適當濃度下對生物胺組分均有抑制效果，單因素實驗結果表明，選中的5種香辛料對組胺、腐胺、尸胺均有一定的抑制效果。響應面實驗得到由4種香辛料組合的最優濃度配比為肉桂精油0.493%、迷迭香精油0.058%、丁香精油0.060%、大蒜精油0.937%，此時相對含量均值預測值為62.289%。

參考文獻：

[1]ABUHLEGA T， ALI M R. Biogenic amines in fish： prevention and reduction[J].Journal of Food Processing and Preservation，2022，46（10）：431-450.

[2]LUO Q Q， SHI R Y， GONG P F， et al. Biogenic amines in Huangjiu （Chinese rice wine）：formation， hazard， detection， and reduction[J].LWT-Food Science and Technology，2022，168（2）：113952.

[3]KALAC P. Health effects and occurrence of dietary polyamines：a review for the period 2005-mid 2013[J].Food Chemistry，2014，161：27-39.

[4]BULUSHI I A， POOLE S， DEETH H C， et al. Biogenic amines in fish： roles in intoxication， spoilage， and nitrosamine formation—a review[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2009，49（4）：369-377.

[5]KIM M K， MAH J H， HWANG H J. Biogenic amine formation and bacterial contribution in fish， squid and shellfish[J].Food Chemistry，2009，116（1）：87-95.

[6]PRIYA E R， KALA K， RAVICHANDRAN S， et al. Variation of amino acids in the muscle of crab Portunus sanguinolentus during storage[J].Asian Journal of Biochemistry，2015，10（5）：237-241.

[7]VIDAL-CAROU M C， IZQUIERDO-PULIDO M L， MARTN-MORRO M， et al. Histamine and tyramine in meat products： relationship with meat spoilage[J].Food Chemistry，1990，37（4）：239-249.

[8]LIB B， LU S L. The importance of amine-degrading enzymes on the biogenic amine degradation in fermented foods： a review[J].Process Biochemistry，2020，99（4）：331-339.

[9]SUN Q X， ZHAO X X， CHEN H S， et al. Impact of spice extracts on the formation of biogenic amines and the physicochemical， microbiological and sensory quality of dry sausage[J].Food Control，2018，92：190-200.

[10]ZOGUL F， KULEY E， KENAR M. Effects of rosemary and sage tea extract on biogenic amines formation of sardine （Sardina pilchardus） fillets[J].International Journal of Food Science amp; Technology，2011，46（4）：761-766.

[11]HOUICHER A， BENSID A， REGENSTEIN J M， et al. Control of biogenic amine production and bacterial growth in fish and seafood products using phytochemicals as biopreservatives：a review[J].Food Bioscience，2021，39（2）：100807.

[12]李欣欣，梁玉樹，劉尚群，等.柱后衍生陽離子交換色譜法測定動物源性飼料原料及飼料中的生物胺[J].飼料研究，2022，45（1）：124-129.

[13]李磊，崔麗偉，張冉，等.3種香辛料精油在牛排涂膜保鮮中的應用研究[J].食品科技，2019，44（2）：138-142，151.

[14]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品安全國家標準 食品中生物胺的測定：GB 5009.208—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[15]倪曉瑩，邢軍，劉軍，等.響應面法優化核桃巴旦木復合醬料制備工藝[J].中國調味品，2023，48（6）：125-131.

[16]陳昌威，李蘇，張夢雪，等.響應面法優化即食風味青螺加工工藝[J].中國調味品，2023，48（5）：110-117.

[17]劉有華，王倩楠，皮喬木，等.響應面法優化聚磷菌P6-1除磷條件研究[J].江蘇海洋大學學報（自然科學版），2020，29（3）：13-18.

[18]李蘇，陳昌威，付靖雯，等.條滸苔多糖酶解物制備工藝優化及體外降血脂活性研究[J].江蘇海洋大學學報（自然科學版），2022，31（4）：18-27.

[19]陳科奇，朱海，鄭夢澤，等.D-對羥基苯甘氨酸合成酶重組菌的高密度發酵工藝[J].江蘇海洋大學學報（自然科學版），2022，31（1）：57-65.

[20]李冉冉，李洪軍，賀稚非.響應面法優化丹磺酰氯衍生生物胺的衍生條件[J].食品與發酵工業，2019，45（17）：136-143.

收稿日期：2024-03-25

基金項目：江蘇省海洋資源開發研究院開放課題（HKK201617）；江蘇省市場監管局科技計劃項目（KJ21125123）

作者簡介：欒立寧（1998—），男，碩士，研究方向：食品質量與檢測。

*通信作者：楊從發（1965—），男，副教授，博士，研究方向：功能食品的研發與檢測。