综述：监测生物胺：针对主要市场海洋和淡水物种的检测方法比较评估

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Monitoring Biogenic Amines: Comparative Assessment of Detection Methods for Key Market Marine and Freshwater Species

　　摘要

生物胺，主要包括组胺、尸胺和腐胺，是微生物腐败的重要指标，同时也可能对健康构成风险。本文综述了用于定量检测鱼类及其制品中生物胺的成熟和新颖分析方法，以及这些复杂基质中的检测限。传统的色谱方法（高效液相色谱/HPLC、气相色谱GC和毛细管电泳）结合柱前或柱后衍生化处理，具有最高的灵敏度，检测限可低至微克级别。光谱技术（紫外/可见光UV/Vis、荧光NIR、拉曼/SERS和核磁共振NMR）能够实现非侵入性、部分非破坏性的在线测量。基于酶、适配体和分子印迹的传感器，以及免疫测定方法（如ELISA和免疫传感器）因其快速性、易用性和便携性而具有优势。此外，本文还讨论了这些方法在灵敏度、选择性和适用于检测最常见海鱼和淡水鱼种类的生物胺方面的机会与局限性，并提供了一份已检测过生物胺含量的所有海鱼和淡水鱼种的清单，为鱼类中高效且合适的检测方法提供了参考。

缩写

AOX：氨基氧化酶
BSTFA：双(三甲基硅基)三氟乙酰胺
CE：毛细管电泳
DAO：二胺氧化酶
EFSA：欧洲食品安全局
ELISA：酶联免疫吸附测定
FDA：美国食品药品监督管理局
FLD：荧光检测器
GC：气相色谱
HPLC：高效液相色谱
MAO：单胺氧化酶
MIP：分子印迹聚合物
MS：质谱
NIR：近红外
NMR：核磁共振
PCA：主成分分析
PCR：聚合酶链反应
PLS：偏最小二乘法
SAM：自组装单层
SELEX：通过指数富集系统进化配体
SERS：表面增强拉曼光谱
SPR：表面等离子体共振
UV：紫外光

1 引言

在海鲜行业中，新鲜度是鱼类制品的关键质量属性，与消费者安全密切相关。腐败在捕捞后立即开始，导致感官品质下降，如气味和味道的不愉快以及质地变化。腐败会造成经济损失和潜在的健康风险。在这个过程中，生物胺作为新鲜度和腐败的指示物起着关键作用，因为它们参与了生物体的生理功能并具有毒性（Gram和Huss 1996）。生物胺如尸胺、腐胺和组胺是由微生物引起的氨基酸脱羧产物。它们的浓度与鱼类的微生物腐败程度相关。尸胺（由L-赖氨酸生成）和腐胺（由L-精氨酸生成）在储存过程中积累，反映了细菌繁殖的程度（Middlebrooks等人1988）。特别是在食品中，它们可能对人体健康造成危害，因为摄入高量的生物胺与健康风险相关。大多数生物胺具有抑制性、致敏性或毒性。典型生物胺的允许浓度由欧盟法规2073/2005规定（欧盟2005）。因此，定量监测这些胺类可以用来指示新鲜度并确保公共卫生（欧盟2005）。为此，已经开发了几种检测生物胺的方法。严格的安全法规和不断提高的质量要求催生了对快速、可靠且经济有效的分析方法的需求。传统方法依赖于色谱技术，如高效液相色谱（HPLC）和气相色谱（GC），通过柱前或柱后衍生化处理来实现高灵敏度和选择性（Munir等人2020）。最近，基于酶、光学或电化学的生物传感器和免疫测定方法在快速现场或在线筛查方面显示出潜力（Munir等人2020）。此外，振动光谱技术，如近红外（NIR）和拉曼光谱，提供了在加工线上进行非破坏性、实时评估的潜力（Z. Zhang等人2022）。已有许多关于食品中生物胺的综述，主要关注影响生物胺形成的不同因素（Gardini等人2016；Wójcik等人2021）、特定食品组（如鱼类及其制品）中的生物胺（Al Bulushi等人2009；Prester 2011；Visciano等人2020），或不同的检测方法（?nal等人2013；Papageorgiou等人2018；Ahangari等人2021；Givanoudi等人2023；T?r?s等人2023；Z. Chen等人2024）。尽管如此，文献中仍缺乏关于生物胺检测方法直接比较的研究，尤其是在复杂基质（如鱼类）中的分析性能方面。因此，本文将概述用于检测鱼类中生物胺的成熟和新兴方法，并评估其分析性能和实用性。此外，本文还将提供一份已检测过的所有海鱼和淡水鱼种的清单，包括来自更本地市场的鱼类，以便于选择适合的方法并进行特定物种的数据分析。

2 鱼类及其制品中的生物胺

2.1 影响生物合成和积累的因素

生物胺是含有氮的有机化合物，主要由氨基酸的脱羧作用形成。生物胺普遍存在于所有生物体中，包括人类和动物。它们也是蛋白质和氨基酸降解过程中的重要腐败产物（Silla Santos 1996）。鱼类中最常见和值得注意的与腐败相关的生物胺是组胺、尸胺和酪胺。此外，从腐胺生成的精胺和亚精胺也存在于鱼类中（Zarei等人2011）（图1）。图1展示了主要生物胺的化学结构。生物胺根据氨基的数量（单胺、二胺和多胺）（Biji等人2016）或化学组成（芳香族、脂肪族和杂环生物胺）（Silla Santos 1996）进行分类。此外，生物胺还可以根据其来源分为内源性和外源性。内源性生物胺具有生物学功能，由生物体直接合成，而外源性生物胺则通过饮食摄入获得（Ahangari等人2021）。氨基酸脱羧产物是在活细胞中的正常代谢活动中形成的。脱羧酶存在于动物和植物细胞以及微生物中。然而，细菌通常具有较高的脱羧酶活性（Shalaby 1996）。一般来说，氨基酸脱羧酶是通过去除羧基（–COO）来催化生物胺形成的酶（图2）。胺形成的其他机制包括醛和酮的氨基化和转氨作用（Rehner和Daniel 2010）。图2展示了赖氨酸脱羧酶催化赖氨酸生成尸胺的过程。氨基酸作为肽和蛋白质的基本构建块，在所有生物体中普遍存在，使其成为生物胺合成的易得来源（Rehner和Daniel 2010）。特别是在生物体死亡后，通常会导致蛋白质的释放和自溶性蛋白质降解，从而释放出氨基酸。这些游离氨基酸可以通过酶促过程转化为生物胺。这些胺的积累通常与腐败的开始相关，影响自然和受控环境中的保存和分解过程（Rehner和Daniel 2010）。生物胺的形成和积累需要某些基本条件：首先，相应氨基酸的存在；其次，具有脱羧酶活性的微生物的存在；第三，环境条件必须允许微生物的生长及其酶活性（Biji等人2016）。腐败的微生物已经是原材料中的天然微生物群的一部分。它们也可能在捕捞和屠宰过程中受到污染（Huis in ’t Veld 1996）。许多环境条件和因素可以影响生物胺的形成，这取决于原材料的组成，特别是蛋白质含量和游离氨基酸的存在（Ruiz-Capillas和Herrero 2019）。富含蛋白质的食品，尤其是肉类和鱼类，促进了微生物的生长和随后的生物胺形成。许多生物胺，如亚精胺、精胺或腐胺，由于内源性生物合成而自然存在于肉类和肌肉中，例如在增殖的细胞中以及它们在细胞分裂或再生中的作用（Halász等人1994；Silla Santos 1996）。各种微生物表现出脱羧酶活性，在食品和鱼类中形成生物胺中起关键作用。革兰氏阴性肠杆菌科是能够形成生物胺的最重要微生物之一，包括肠杆菌属、大肠杆菌和克雷伯菌属。Morganella morganii被认为是鱼类中产生组胺最强的细菌之一（Oktariani等人2022；Ucar和Ozogul 2024）。此外，光杆菌属、气单胞菌属和革兰氏阳性乳酸菌也可以促进生物胺的形成（Oktariani等人2022；Ucar和Ozogul 2024）。特别是假单胞菌属负责生成尸胺和腐胺（Koutsoumanis等人1999；Ucar和Ozogul 2024）。原材料的水活度、pH值和温度也是影响生物胺形成的环境因素。水活度和温度越高，形成和积累生物胺的可能性越大。因此，处理原材料和减少腐败微生物是减少生物胺形成的最佳方法（Gardini等人2016；Ucar和Ozogul 2024）。

2.2 毒理学和感官效应

内源性生物胺在人体中参与多种功能，包括神经传递和激素调节。这些生物胺也是核酸和蛋白质合成的前体，对动物的重要生理功能有贡献（Halász等人1994；Ahangari等人2021）。当以低剂量摄入时，外源性生物胺通常不会对人类健康产生显著影响。人体具有解毒机制，涉及胺氧化酶单胺氧化酶（MAO）、二胺氧化酶（DAO）和多胺氧化酶。这些活动主要发生在小肠中，因此只有少量摄入的生物胺能够进入血液（Fogel等人2007；Ruiz-Capillas和Herrero 2019；Kettner等人2022）。然而，即使在健康人体中，某些因素也可能导致毒理学问题。特别是过量摄入腐败或发酵食品会增加生物胺的水平，从而导致健康问题（EFSA 2011；Ruiz-Capillas和Herrero 2019）。另一个促成因素是摄入氨基氧化酶抑制剂（AOX），这些抑制剂可以完全阻断它们的活性。例如MAO和DAO抑制剂抗抑郁药（Mah等人2019；Ruiz-Capillas和Herrero 2019）。最具威胁性的生物胺是组胺（Ucar和Ozogul 2024）。摄入10–50毫克就可能导致不适反应，症状包括发热感、皮肤瘙痒和流口水。摄入100–1000毫克组胺可能导致呕吐、头痛、循环系统症状、腹痛和血压下降（Ruiz-Capillas和Herrero 2019；Kettner等人2022；Ucar和Ozogul 2024）。这些中毒症状在进食后几分钟到几小时内出现（Matissek 2020）。组胺中毒最常见的来源是鲭科鱼类，包括金枪鱼和鲭鱼；因此，组胺中毒也称为鲭鱼中毒（Ruiz-Capillas和Herrero 2019；Tabanelli 2020）。虽然新鲜鱼类中也可能含有组胺，但腐败鱼类的组胺浓度可能高达2000至5000毫克/千克（Matissek 2020）。尽管大多数其他生物胺具有毒性，但由于其高剂量，它们通常会增强组胺的毒性作用而不是自身产生毒性效应（Ucar和Ozogul 2024）。例如，尸胺会增强组胺通过肠壁的转运，并通过干扰组胺的肠道吸收来降低组胺代谢（Schirone等人2022；Ucar和Ozogul 2024）。此外，尸胺和腐胺还可能导致致癌亚硝胺的形成（Schirone等人2022）。生物胺会影响鱼类的感官感知及其在储存过程中的变化。感官上的气味、味道和质地的变化与微生物的变化相关，可以在食品中不同生物胺积累时识别出来（Hu等人2012；Biesuz和Magnaghi 2021）。组胺会导致气味和味道出现酸味和金属味。腐胺以其强烈的腐臭味而闻名。其味道有时被描述为尖锐或略带甜味。尸胺的出现可能导致粪便味、汗味或霉味，并赋予苦味或略带收敛性的味道。酪胺也被描述为苦味和收敛性的味道，增加了腐烂鱼肉的尖锐感（Prester 2011；Alizadeh等人2025）。高水平的生物胺与鱼肉质的变化有关，但并非其原因。肉质变化主要是由于微生物的蛋白质分解作用，导致鱼肉变得柔软、糊状或黏滑。此外，还可以观察到鱼肉的紧实度下降和滴液损失的增加（Chytiri等人2004年；Visciano等人2020年）。

2.3 监管方面

由于生物胺可能对食品的整体质量和安全产生重大影响，美国食品药品监督管理局（FDA）和欧洲食品安全局（EFSA）已经对鱼类中的某些生物胺制定了相应的法规。其中，组胺因其健康影响而受到最严格的监管。FDA规定，鲭鱼中的组胺含量超过50毫克/千克就被视为不安全（FDA 2022年）。欧盟在欧盟法规2073/2005中为渔业产品设定了强制性的微生物标准，要求鲭鱼中的组胺含量不得超过100毫克/千克（欧盟2005年）。此外，一些研究还提出了关于鱼类组胺含量的可能指导原则（表1）。

表1. 鱼类组胺含量的可能指导原则。含量（毫克/千克）

| 含量 | 消费安全性 |
|------|---------|
| <50 | 可安全食用 |
| 50–200 | 可能有毒 |
| 200–1000 | 很可能有毒 |
| >1000 | 有毒且不适合人类食用 |

目前，对于鱼类中的其他生物胺尚未制定监管限制，但一些作者和机构提出了最大可容忍水平，例如奥地利的AGES机构。对于腐胺，建议其最大可容忍水平为170毫克/千克；对于尸胺，可容忍水平为510毫克/千克（奥地利健康与食品安全局）。然而，EFSA在风险评估中建议健康成人每餐摄入的酪胺安全阈值为600毫克。对于具有特定敏感性的个体（如正在接受MAO抑制剂治疗的人），适用的耐受水平要低得多（EFSA 2011年）。另一种方法是Maurer提出的所谓生物胺指数（BAI），该指数通过测量食品样本中腐胺、尸胺、组胺和酪胺的总量来指示鱼的新鲜度。如果含量超过150毫克/千克，则认为鱼已经不新鲜且明显变质（Ruiz-Capillas和Herrero 2019年）。

2.4 新鲜度评估方法

在食品行业中，评估食品新鲜度最常用的方法仍然是微生物方法和感官评估。虽然微生物方法耗时较长，但由于测试者感知的差异，感官评估具有主观性。另一方面，感官评估是一种快速、易于应用的方法，除了对感官评估小组进行标准化培训外，不需要任何专门的仪器设备。为了克服微生物和感官方法的局限性，人们越来越关注使用化学分析方法来确定食品的新鲜度。这些方法可以定量测量特征性的腐败标志物，如挥发性有机化合物、生物胺和脂质氧化产物，从而提供独立于个人口味或嗅觉印象的客观和可重复的结果。现代方法如气相色谱-质谱（GC-MS）、高效液相色谱（HPLC）和近红外光谱（NIR光谱）能够快速自动地检测到这些标志物，通常在食品新鲜度出现任何可见或可察觉的下降之前就能发现问题。在某些情况下，这些方法还可以集成到生产过程中。

3 样品提取和衍生化

由于食品样品中的生物胺浓度通常较低，并且存在潜在的干扰化合物，因此需要特殊的提取、浓缩和衍生化步骤。根据不同的样品类型及其特性，存在多种提取和预处理技术。选择合适的样品预处理方法对于分析的准确性、灵敏度、选择性和速度至关重要。常见的预处理方法包括固相提取、液-液提取或微提取。这些提取过程的目的是去除潜在的干扰化合物并浓缩目标分析物（Sagratini等人2012年；Huang等人2016年；Q. Chang等人2019年；Cao等人2019年；Donthuan等人2014年；Parchami等人2017年；Ochi 2019年；Guo等人2022年）。生物胺的提取通常使用三氯乙酸（TCA）、次氯酸（HClO）、高氯酸（HClO4）或盐酸（HCl）等酸进行（Sagratini等人2012年；Q. Chang等人2019年；Ochi 2019年；Plakidi等人2020年；X. Zhang等人2021年）。首先使用转子-定子分散器将样品与提取溶剂混合均匀，然后进行离心。得到的上清液中含有生物胺，随后用于衍生化。大多数色谱和光谱检测方法都需要进行衍生化，因为生物胺的荧光强度较低。常用的生物胺衍生化试剂包括O-苯二甲醛（OPA），它在巯基乙醇或N-乙酰半胱氨酸（NAC）存在下形成荧光异吲哚衍生物；丹磺酰氯，这是一种在长时间孵育后产生稳定产物的荧光标记剂；或者FMOC-Cl（9-氟苯甲酰氯），用于生成可被紫外光（UV）检测的氨基甲酸酯。不同衍生化方法的稳定性及反应模式各不相同；例如，OPA仅与一级胺反应并产生不稳定的衍生物，而丹磺酰氯和达磺酰氯可以稳定地标记一级和二级胺（Antoine等人1999年；Bomke等人2009年；Male和Luong 2001年；Tahmouzi等人2011年；Sagratini等人2012年；Donthuan等人2014年；Herrero等人2016年；Cao等人2019年）。由于生物胺缺乏挥发性，为了通过GC检测它们，可能需要采用BSTFA（双（三甲基硅基）三氟乙酰胺）进行硅化处理，或使用七氟丁酸酐（HFBA）进行酰化处理，或者与烷基化反应形成稳定的酯或氨基甲酸酯（Munir等人2017年；Petrarca等人2017年）。

4 检测方法

传统方法主要依赖于与相应检测技术结合使用的色谱技术。最近，人们展示了非破坏性和实时光谱检测方法的潜力，并对其进行了开发，这些方法有望用于现场和在线筛查。

4.1 色谱方法

色谱方法是检测生物胺最常用的方法。通过与质谱（MS）的联用以及对生物胺的柱前或柱后衍生化处理，这些方法表现出高灵敏度和选择性。

4.1.1 液相色谱（HPLC）

HPLC以及如今的高性能液相色谱（UPLC）被广泛应用于大多数研究方法中，尤其是使用C18反相柱进行分离（Latorre-Moratalla等人2009年；G. Li等人2014年；Plakidi等人2020年）。可以进行柱前或柱后衍生化处理；柱前衍生化通过降低胺的极性来改善反相柱中的分离效果。衍生化产物可以通过质谱仪（MS）、荧光检测器（FLDs）或UV/Vis检测器进行检测。HPLC-FLD或HPLC-MS/MS能够在低纳克范围内实现高灵敏度。尽管这些方法精确度高，但耗时较长且需要专门的实验室设备（Antoine等人1999年；Bomke等人2009年；Sagratini等人2012年；Cao等人2019年；Ko?ar等人2021年；Kosma和Badeka 2021年；T. Li等人2022年）。

4.1.2 毛细管电泳（CE）

CE是检测食品中生物胺的第二大常用方法。尽管灵敏度较低，但CE具有多个优势，如分析量大时简单、快速且可靠，试剂消耗少，因此成本效益高。通过离线或在线预衍生化等手段可以提高CE的灵敏度。此外，还可以使用无需衍生化的专用缓冲液或即用型试剂盒。检测衍生化产物时，可以采用间接检测和电化学检测方法，以及UV、光度检测和质谱联用（Su等人2000年；Male和Luong 2001年；Cinquina等人2004年；Chiu等人2006年；Rossano等人2006年）。

4.1.3 气相色谱（GC）

只有少数研究使用GC-MS和GC-MS/MS来检测食品中的生物胺。由于生物胺缺乏挥发性，必须对样品进行预处理。根据检测方法的不同，可以使用不同的衍生化试剂，如BSTFA和HFB。GC-MS方法在复杂样品基质中能够实现准确的鉴定，但由于设备成本高和样品制备复杂，限制了其在常规分析中的应用（Huang等人2016年；Munir等人2017年；Munir等人2021年）。

4.2 光谱方法

光谱方法已成为确定生物胺的快速、高灵敏度和选择性的工具。通过靶向衍生化，光谱方法能够检测到皮克级别的生物胺浓度，且样品制备步骤较少。它们的自动化能力和较短的测量时间使其适用于高通量分析，与HPLC或CE的联用可以提高选择性和信号分配能力。此外，许多光谱方法比色谱检测方法对样品的干扰更小。这些方法共同使得在复杂基质中高效可靠地分析生物胺成为可能。

4.2.1 UV/Vis光谱

为了检测生物胺，通常需要在测量前对其进行衍生化处理。衍生化后的化合物在UV/Vis范围内有强烈的吸收特性，从而可以对其进行定量。此外，腐败过程中产生的不同化学代谢物会改变吸收光谱和强度，这有助于确定样品的新鲜度。这种方法通常与初步的液相色谱方法结合使用以提高选择性。它简单、成本低廉且稳定可靠。然而，其检测限通常在微摩尔到毫摩尔范围内，容易受到基质干扰，因此更多用于快速常规检测。由于样品基质的复杂性，可能会发生基质干扰，主要干扰源包括蛋白质、肽、氨基酸、脂质和色素，它们的吸收带可能与生物胺的吸收带重叠。衍生化还可能导致形成紫外活性的副产物或反应残留物，这些物质可能与生物胺的吸收带重叠（Cinquina等人2004年；Pinto等人2016年；Plakidi等人2020年）。

4.2.2 荧光光谱

荧光光谱是一种高灵敏度的生物胺检测方法。与UV/Vis光谱类似，也需要在分析前对生物胺进行衍生化处理，因为它们本身没有荧光特性。为了提高选择性，荧光光谱通常与HPLC或CE结合使用。与UV/Vis光谱相比，荧光光谱的优势在于其在纳摩尔到微摩尔浓度范围内的灵敏度更高，且所需样品量更少。在模型基质中的回收率超过90%。通过适当的校准方法（如基质匹配或标准添加）可以补偿样品基质的影响。缺点是样品和仪器准备较为复杂，因此耗时且成本较高。因此，荧光光谱更常用于精确的痕量分析。此外，与其他方法结合使用时，还可以用于详细研究不同鱼类品种或储存条件（Latorre-Moratalla等人2009年；Tahmouzi等人2011年；Zotou和Notou 2012年；G. Li等人2014年；Plakidi等人2020年）。

4.2.3 近红外光谱（NIR光谱）

NIR光谱是一种非破坏性、客观且成本效益高的在线检测方法，可用于确定鱼的新鲜度。另一个优点是样品制备工作量极少或完全不需要。为了检测生物胺，需要对NIR方法进行多变量校准。例如，需要使用HPLC对不同腐败程度的鱼样进行参考测量以量化生物胺含量。然后根据参考样品调整记录的NIR光谱数据。由于样品基质的复杂性，可能会出现较高的误差率，不同生物胺之间的区分也会变得更加困难。因此，需要准确的化学计量建模方法，如主成分分析（PCA）或偏最小二乘（PLS）回归。一旦建立了可靠的参考数据库，NIR光谱可以提供快速检测生物胺的方法，检测限可达毫克/千克级别（Qu等人2015年；Shim和Jeong 2019年；Zhong等人2024年）。

4.2.4 拉曼光谱

拉曼光谱是一种非破坏性的、客观且成本效益高的在线检测方法，可用于确定鱼的新鲜度。这种方法的优点还包括样品制备工作量少或无需样品制备。由于胺的特征拉曼谱带，该方法对样品中的生物胺含量较低时可能面临拉曼散射概率低的问题，从而导致检测限较高。此外，由于样品中的成分（如蛋白质和色素）可能会引起基质干扰，这些成分可能导致信号抑制或拉曼光谱带的重叠，从而使得生物胺的定量分析变得困难。数据分析通常涉及多元统计方法（例如PLS回归、PCA），因此相当复杂。另一个缺点是高质量拉曼系统和SERS基底的高昂成本（Cheng等人，2013年）。为了解决检测限高的问题，人们经常使用SERS代替拉曼光谱技术，尤其是在生物传感器中。纳米结构金属表面（银、金）可以将拉曼信号放大10^4到10^8倍，并将检测限降低到纳摩尔到微摩尔范围（Bingquan等人，2017年；Jan?i等人，2017年；Xie等人，2017年）。

4.2.5 核磁共振（NMR）
NMR光谱是一种通过分子核自旋的磁性质来研究分子的光谱方法。因此，需要一个强磁场。这种检测方法的优点包括破坏性较低：只需要少量样品，不需要样品衍生化处理，且样品准备步骤也很简单。此外，NMR是一种高度敏感的检测方法，能够在一个光谱中同时分析多种胺类和其他代谢物。由于生物胺类代谢物的结构相似，因此由于信号重叠，定量测定生物胺类较为困难。同样，在复杂的样品基质中也可能出现基质效应，导致背景信号严重重叠（Cheng等人，2013年；Shumilina等人，2015年）。结合其他方法（如液相色谱）可以提高灵敏度。然而，与拉曼光谱一样，NMR的采集和操作成本也较高（Cheng等人，2013年）。NMR更常用于质量评估，包括脂肪含量和分布、持水能力、胶原蛋白含量、pH值以及代谢物（Cheng等人，2013年）。只有少数研究探讨了NMR在检测和定量生物胺类方面的潜力（Cheng等人，2013年；Shumilina等人，2015年；Shumilina等人，2016年）。因此，需要进一步的研究来探讨生物胺类定性及定量检测的实用性和可靠性。

4.3 生物传感器
其他综述和研究并未根据生物识别元件和转换方法对用于检测生物胺类的生物传感器和化学传感器进行明确分类。因此，本综述根据生物识别元件、固定化方法以及常用的转换方法对生物传感器进行了分类。一般来说，一个典型的生物传感器包括一个生物识别元件，该元件作为生物胺类的选择性结合位点，固定在电极上；以及一个转换方法，用于检测分析物或反应产物的电信号或光信号，从而确定生物胺类的存在或数量（图3）（Z. Chen等人，2024年；Vasconcelos等人，2021年）。

4.3.1 生物识别元件
4.3.1.1 生物学方法
最常用的生物识别元件是酶。这些酶基生物传感器使用不同的氧化酶（AOX）来检测生物胺类。根据具体用途，可以使用MAO、DAO或多胺氧化酶。不同氧化酶的组合可以确定生物胺类的总体含量。为了检测特定的生物胺类，必须使用特定的氧化酶或酶（Lange和Wittmann，2002年；Pérez等人，2013年；Apetrei和Apetrei，2016年；Trevisani等人，2019年）。抗体也可以用来精确检测所需的生物胺类。然而，酶提取、分离和纯化的难度较大，因此成本较高。通常会使用介质和纳米材料来提高电化学性能和催化效率，从而提高灵敏度并减少酶的降解（Lange和Wittmann，2002年；Pérez等人，2013年；Apetrei和Apetrei，2016年；Trevisani等人，2019年）。抗体是另一种可能的生物识别元件。与酶类似，抗体由于制造过程（通常涉及动物细胞的免疫）而价格昂贵。另一方面，抗体具有高选择性，能与生物胺类高亲和力结合，并且可以实现纳克级别的检测限（Dong等人，2017年；Shkodra等人，2020年；Peng等人，2022年）。
4.3.1.2 酶适体
酶适体是短的单链DNA或RNA序列或核酸类似物，可作为特定分子靶标（如生物胺类）的配体。它们通过所谓的“系统进化富集法”（SELEX）从随机寡核苷酸中产生。生产步骤与抗体生产类似，包括（i）寡核苷酸的变性，（ii）与靶标的结合，（iii）结合后的酶适体的洗脱，（iv）聚合酶链反应（PCR）扩增，以及（v）最终回收酶适体。对于RNA酶适体，在PCR之前还需要进行逆转录步骤，扩增之后再进行体外转录。核酸酶适体具有三维构象，在与靶标结合后会发生进一步的三级折叠（Dwidar和Yokobayashi，2019年；Lerga等人，2019年；Ho等人，2020年；Duan等人，2022年；C. Li等人，2023年）。作为生物识别元件，酶适体相比酶具有显著优势，包括更高的稳定性、更易于修饰以及潜在的可重复使用性。由于是在体外生产的，酶适体的成本也相对较低。然而，酶适体也存在亲和力问题，可能会与生物胺类的类似物或其他结构相关的胺类发生结合。根据所使用的转换方法不同，其检测限范围从微摩尔到纳摩尔不等（Dwidar和Yokobayashi，2019年；Lerga等人，2020年）。
4.3.1.3 分子印迹聚合物（MIPs）
MIPs是由三维矩阵构成的合成聚合物，其中含有针对目标分子的微孔或纳米孔。在模板和交联剂的存在下，功能单体通过弱静电相互作用自组装形成共聚物。模板提取后，聚合物内部会形成与目标分子互补的微孔，这些微孔可作为可逆的识别位点（Mattsson等人，2018年；Saylan等人，2019年；Munir等人，2023年）。MIPs的优点包括长期存储能力和捕获分子后的重复使用性。它们通常对多种有机溶剂和非生理条件具有抗性。此外，MIPs（如抗体）具有高度特异性，已经成功用于检测组胺、酪胺、色胺、腐胺和多巴胺等物质，检测限可达微克到毫克级别（Horemans等人，2010年；Song等人，2010年；Huang等人，2011年；Meng等人，2014年；Ying等人，2018年；Ying等人，2020年）。然而，由于样品的pH值，生物胺的质子化状态可能会影响其与MIP的非共价结合，从而影响检测效果（Bongaers等人，2010年；Trikka等人，2012年）。

4.3.2 固定化方法
根据所使用的生物识别元件，有多种适合从传感器或电极上分离的方法。固定化过程有助于保持生物识别元件的活性，或者本身就是转换机制的一部分。因此，生物识别元件的活性必须保留在转换器上。
4.3.2.1 吸附
通常，微生物细胞或酶通过与电极或固定化基质的吸附作用进行结合。吸附过程受范德华力、氢键、静电相互作用或微生物/酶与电极/固定化基质之间的疏水相互作用驱动（Wiseman和Frank，2012年；Rashid和Yusof，2017年；Liu等人，2018年）。
4.3.2.2 自组装单层（SAM）
SAMs是通过将有机分子化学吸附到电极表面形成的薄纳米结构薄膜。这种固定化方法的优点在于可以通过控制温度和反应条件，在表面上组装具有不同末端基团的单独分子。将基底浸入吸附剂稀释液中，使吸附剂与基底表面相互作用并结合，从而形成单分子薄膜（Chaki和Vijayamohanan，2002年；Wu等人，2019年）。
4.3.2.3 共价结合
共价结合是一种高效的酶固定方法，当使用酶作为生物识别元件时，可以提供高的表面覆盖率。在合成过程中，酶会与硫醇或胺类结合，这些基团作为功能团可以与电极表面或预先施加在电极表面的特定功能团结合（Wong等人，2009年；Rashid和Yusof，2017年；Sneha等人，2019年）。
4.3.2.4 固化
固化是一种将酶物理限制在聚合物内部的固定方法，从而增强其机械稳定性。此外，还可以减少酶的渗出和变性。因此，设计了诸如电纺纳米纤维或原始材料（如生物聚合物或水凝胶）等纳米结构载体，为酶提供最佳的物理化学环境。这些纳米结构形成多孔网络或基质，分析物和酶反应产物可以通过这些网络扩散（Datta等人，2013年；Sattar等人，2018年）。
4.3.2.5 交联
酶可以通过分子间反应（如共价键）固定在载体基质上。这种固定方法可以通过使用交联的酶聚集体、交联的酶晶体或两者的组合来改进（Sneha等人，2019年；Thangaraj和Solomon，2019年）。

4.3.3 转换方法
4.3.3.1 电化学
电化学转换方法基于化学修饰的电极，根据所采用的修饰方法不同，可以产生各种类型的传感器。安培传感器在施加电势时通过电极检测电流（Keow等人，2007年；Pérez等人，2013年；Henao-Escobar等人，2016年）。另一种方法是利用电导率测量方法。这种类型的传感器通过测量样品溶液在两个电极之间的电导率来工作，从而无需参考电极。这些传感器常用于检测腐胺、尸胺和组胺（Xing等人，2012年；Adley和Ryan，2015年；Y. Li等人，2017年）。相反，阻抗传感器可以通过检测生物胺与生物识别元件反应时电化学电池阻抗的变化来工作，这种变化随频率变化而变化（Horemans等人，2010年；Bongaers等人，2010年；Peeters等人，2013年）。此外，电极还可以被修改为在接触分析物（即生物胺）时检测其电势的变化，这种传感器被称为电位传感器。检测组胺时主要使用这种类型的传感器。一些研究表明，也可以用这种传感器测定酪胺的含量（Basozabal等人，2014年；Draz等人，2021年；Hidouri等人，2021年）。
4.3.3.2 压电
压电传感器的测量方法利用压电石英晶体记录其表面的分子相互作用。当生物胺与晶体结合时，晶体表面会发生质量变化，从而可以测量共振频率的变化。这种测量基于石英晶体微天平（QCM）原理。两个电极施加交变电压，导致晶体发生机械振荡，进而产生可测量的共振频率（Dai等人，2014年；Rocha-Santos，2014年；Pohanka，2018年）。另一种可能的测量方法是表面声波（SAW），在这种方法中，施加交变电场，使石英晶体产生振动或振荡运动。振荡器（即压电石英晶体）以特征频率振动，通过检测这种频率的变化来量化生物胺的量（Pietrzyk等人，2009年；Y. Q. Fu等人，2017年）。这种方法之前主要用于检测组胺，但也有研究用于检测尸胺的定量（Mutlu等人，2008年；Pietrzyk等人，2009年；Dai等人，2014年；Rocha-Santos，2014年；Y. Q. Fu等人，2017年）。
4.3.3.3 光学
具有光学转换方法的生物传感器包括一个生物识别元件或生物传感元件，该元件连接到光学转换器上，用于测量分析物与电极表面反应时产生的光学信号，例如吸收、透射、发光或反射。光学转换系统的一种可能性是表面等离子体共振（SPR）。它基于金属和介电介质界面处集体电子振荡的激发。该方法对纳米尺度上的折射率微小变化具有极高的敏感性（Jain等人，2008年；Basozabal等人，2014年；S. Jiang等人，2015年）。相比之下，局部表面等离子体共振（localized SPR）描述了一种共振现象，其中入射光激发单个金属纳米粒子（通常是金或银）中的自由电子，使其同步振荡。由此产生的共振波长和等离子体信号强度与粒子大小、形状、间距以及周围基质的介电特性等参数密切相关。这些方法可以与分子印迹（MIP）或特定抗体结合使用来检测生物胺，可以实现微克级别的检测限（Unser等人2015年；Z. Zhang等人2018年；Sharma等人2024年；W. Zhang等人2023年）。另一种方法是表面增强拉曼光谱（SERS），这是一种无标记、快速、非破坏性的生物胺检测方法。这种分子振动光谱技术基于目标分子的非弹性散射过程，通常与MIP结合使用以提高检测效果。生物胺的检测限范围为0至400毫克（Gao等人2015年；Bingquan等人2017年；Jan?i等人2017年；Xie等人2017年；Duan等人2023年）。一种相对较新的生物胺检测方法是光纤传感器（FOBS）。光纤由一个圆柱形核心和包裹在其外的包层组成。由于光纤材料的灵敏度和选择性有限，通常会掺入锗以增加折射率并实现全内反射。检测分析物（即生物胺）涉及测量浓度变化时的折射率变化。生物胺的检测限在微米范围内（Pospiskova等人2013年；Usman等人2016年；W. Zhang等人2023年）。

4.4 免疫测定

4.4.1 酶联免疫吸附测定（ELISA）
ELISA是一种定量方法，也可用于确定食品中生物胺的浓度。该方法基于特定的抗原-抗体相互作用，涉及一种酶标记的抗体，当加入底物时会产生颜色反应，其强度与胺的浓度成正比。在鱼类样本上的验证研究表明，该方法具有高灵敏度和特异性，并且与高效液相色谱（HPLC）分析结果有很强的相关性。ELISA在使用便捷性、低成本、高样本处理量和自动化方面表现优异。然而，由于可能与基质成分发生交叉反应以及基质效应的影响，其结果准确性会受到限制。因此，在相应样本中进行仔细校准是必不可少的（Givanoudi等人2023年；Shimoji等人2019年）。

5 检测方法的比较与评估
检测鱼类中生物胺的方法性能很大程度上取决于所选择的分析方法，其中组胺是最常检测的生物胺。因此，比较所有可能的方法变体相当困难。因此，本综述提供了选定的生物胺检测方法及其在鱼类中的具体检测限的概述（表2）。有关更多信息，请参考比较不同检测方法的现有文献，例如Papageorgiou等人（2018年）、?nal等人（2013年）或T?r?s等人（2023年）的研究。表2. 鱼类中生物胺的检测方法及其检测限的比较。方法类型 检测方法 目标胺 衍生化 检测限 样本类型 参考文献

4.4.1 酶联免疫吸附测定（ELISA）
ELISA是一种定量方法，也可用于确定食品中生物胺的浓度。该方法基于特定的抗原-抗体相互作用，涉及一种酶标记的抗体，当加入底物时会产生颜色反应，其强度与胺的浓度成正比。在鱼类样本上的验证研究表明，该方法具有高灵敏度和特异性，并且与高效液相色谱（HPLC）分析结果有很强的相关性。ELISA在使用便捷性、低成本、高样本处理量和自动化方面表现优异。然而，由于可能与基质成分发生交叉反应以及基质效应的影响，其结果的准确性可能会受到限制。因此，在相应样本中进行仔细校准是必不可少的（Givanoudi等人2023年；Shimoji等人2019年）。

5 生物胺检测方法的比较与评估
检测鱼类中生物胺的方法性能很大程度上取决于所选择的分析方法，其中组胺是最常检测的生物胺。因此，比较所有可能的方法变体相当困难。因此，本综述提供了选定的生物胺检测方法及其在鱼类中的具体检测限的概述（表2）。有关更多信息，请参考比较不同检测方法的现有文献，例如Papageorgiou等人（2018年）、?nal等人（2013年）或T?r?s等人（2023年）的研究。表2. 鱼类中生物胺的检测方法及其检测限的比较。方法类型 检测方法 目标胺 衍生化 检测限 样本类型 参考文献

5 生物胺检测方法的比较与评估
检测鱼类中生物胺的方法性能很大程度上取决于所选择的分析方法，其中组胺是最常检测的生物胺。因此，比较所有可能的方法变体相当困难。因此，本综述提供了选定的生物胺检测方法及其在鱼类中的具体检测限的概述（表2）。有关更多信息，请参考比较不同检测方法的现有文献，例如Papageorgiou等人（2018年）、?nal等人（2013年）或T?r?s等人（2023年）的研究。表2. 鱼类中生物胺的检测方法及其检测限的比较。方法类型 检测方法 目标胺 衍生化 检测限 样本类型 参考文献

4.4 免疫测定

4.4.1 酶联免疫吸附测定（ELISA）
ELISA是一种定量方法，也可用于确定食品中生物胺的浓度。该方法基于特定的抗原-抗体相互作用，涉及一种酶标记的抗体，当加入底物时会产生颜色反应，其强度与胺的浓度成正比。在鱼类样本上的验证研究表明，该方法具有高灵敏度和特异性，并且与高效液相色谱（HPLC）分析结果有很强的相关性。ELISA在使用便捷性、低成本、高样本处理量和自动化方面表现优异。然而，由于可能与基质成分发生交叉反应以及基质效应的影响，其结果的准确性可能会受到限制。因此，在相应样本中进行仔细校准是必不可少的（Givanoudi等人2023年；Shimoji等人2019年）。致谢

本研究由Interreg Deutschland-Danmark通过“Precise”项目（https://www.interreg-de-dk.eu/）资助。资助方在研究设计、数据收集与分析、发表决定以及手稿准备过程中均未发挥任何作用。开放获取资金的获取与组织工作由Projekt DEAL负责。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。