Quel niveau d'histamine dans les poissons?

[Nutrimuscle-Conseils]

An Overview of Histamine and Other Biogenic Amines in Fish and Fish Products
by Pierina Visciano Foods 2020, 9(12), 1795;

The occurrence of biogenic amines in fish is directly associated with microorganisms with decarboxylase activity. These compounds are generally detoxified by oxidases in the intestinal tract of humans, but some conditions, such as alcohol consumption, enzyme deficiency, or monoamino-oxidase antidepressant use, can make their intake by food dangerous. Due to its toxicity, histamine is the unique biogenic amine with regulatory limits for fishery products. This review focuses on biogenic amines in fish, with a detailed picture of the number of alert notifications or intoxication events reported in the last years. The favoring conditions for their formation, as well as the main preventive and control measures to ensure public health, are also reviewed.

[Nutrimuscle-Conseils]

3. Factors Affecting Biogenic Amine Formation in Fresh and Processed Seafood

Several parameters associated with food (i.e., temperature, NaCl, redox potential, pH, water activity (aw), oxygen supply, etc.), as well as the hygienic conditions of manufacturing practices, can play a significant role in BA formation. The highest production by microorganisms occurs at temperatures ranging from 20 to 37 °C, so that the cold chain maintenance after harvesting of fish may prevent BA accumulation by reducing both bacterial growth and enzyme activity [37]. However, some decarboxylases continue their functions even if the microbial cells are not active. This phenomenon was demonstrated for histidine decarboxylase in Gram-negative bacteria such as Morganella morganii, Photobacterium damselae, Photobacterium phosphoreum, and Raoultella planticola [38]. Moreover, the specific metabolism of the microorganisms, the variability of strains belonging to the same species, as well as the complex matrix of analysis can influence decarboxylase responses to the environmental factors [39].
Even if it is important to ice fish as quickly as possible after catching, this practice cannot prevent/inhibit enzyme activities or microbial spoilage. Superchilling is a low temperature-based technique that consists in the decrease of temperature to 1–2 °C below freezing point (i.e., 0 °C) so that only a minor part of the water content of fish is frozen [40]. It reduces most autolytic and microbial reactions compared with normal chilling, and therefore its application can extend the shelf-life of many fish products [41]. Also, freezing at temperatures ranging from −18 to −30 °C inhibits microbial growth, but some enzymatic and nonenzymatic reactions can persist at lower rates and the formation of large ice crystals during such process may increase the risk of texture damage, loss of water holding capacity, and oxidation [42].
Besides temperature, pH and redox potential of the medium can influence amino acid decarboxylase activity. At low pH, microorganisms are more induced to generate decarboxylases as a protective mechanism from acidity, whereas conditions bringing about a diminished redox potential, enhance histamine formation [37]. Photobacterium spp., enterobacteria, and pseudomonads produce low quantities of BAs when NaCl concentrations correspond to 4–5%, even if the decarboxylation reactions are still operating [39].
Some other hurdles can be useful to preserve the characteristics and shelf-life of fish products, i.e., application of osmotic dehydration process, preservatives, and competitive microorganisms, such as lactic acid bacteria (LAB). The use of LAB and their metabolites as biopreservation techniques received much attention over the last two decades [43]. They are generally used for their ability to generate bacteriocins, organic acids, and hydrogen peroxide as inhibitory compounds [44]. Lee et al. [45] described the combined supplement of salt with fermentation by a starter culture (Bacillus polymyxa), decreasing histamine and other BA formation in fish.
The combination of two or more preservation methods (hurdle technology) often shows a greater inhibitory effect against the targeted microorganisms than any single treatment [46]. The application of modified atmospheres with low aw and the addition of nisin extended the shelf-life of chilled fillets of gilthead seabream stored at 0–15 °C [47]. In particular, the modified atmosphere packaging (MAP) technique is based on the use of the three principal gases (i.e., %CO2, %O2, and %N2) inside the package and provides optimal conditions for the effective retardation of both microbiological and chemical processes [48]. The use of MAP and additives containing quercetin reduced the risk of BA production in Pacific white shrimp at 4 °C [49], whereas the shelf-life of striped red mullet was extended by MAP with ozone treatment [50]. The application of MAP together with ultra-violet (UV) radiation caused the reduction of putrescine concentrations during storage at 4 °C for 22 days in fillets of rainbow trout [51]. Also, Yew et al. [52] demonstrated strong reductions in histamine, cadaverine, and putrescine contents in Indian mackerel packaged with MAP (100% CO2) after 12 days of storage at 5 °C. Indeed, other authors [53] reported increases of some BAs when the association of vacuum package and UV treatment was applied in fillets of tambacu during storage at 4 °C for six days. Two different doses of gamma radiation were investigated in samples of sea bream stored in ice, obtaining different results according to BAs. When increases in agmatine, tryptamine, and spermine were observed, cadaverine and putrescine levels decreased [54].
High pressure processing (HPP) is another technique able to inactivate microorganisms and autolytic enzymes at low temperature, thus extending the shelf-life of fish products [55]. The effect of HPP on BA formation was studied by Doeun et al. [56] in half-dried fish at different temperatures for 28 days. The authors observed a decrease of cadaverine and spermidine, while tyramine and spermine increased in concentration.
Many bioactive compounds deriving from plants were investigated for their use against pathogens and spoilage microorganisms [57]. Essential oils (EOs) are produced by different part of plants and consist of complex mixtures of hundreds of individual aromatic volatile oily compounds [58], even if only 300 are used in the food industry [59]. They are distinguished into several groups (i.e., terpenes, terpenoids, aromatics, and other compounds) according to their chemical structure [60]. According to the literature, EOs from oregano, rosemary, thyme, laurel, sage, cinnamon, clove, and basil are the most described antimicrobial and antioxidant agents in fish and fishery products. They can be applied to inhibit bacterial growth or for their bactericidal actions at high concentrations [61]. With regard to their effect on BAs, Özogul et al. [62] reported that rosemary and sage tea extracts could reduce histamine, putrescine, and cadaverine content in fillets of sardine during storage at 3 °C, 100 times smaller than the control group. Similarly, Cai et al. [63] found lower histamine levels in fillets of red drum stored at 4 °C treated with cumin, clove, and spearmint as essential oils.

The authors supposed that such treatment inhibited the growth of microorganisms with histidine decarboxylase activity. Vacuum-packed fillets of sardine were stored after the addition of ethanolic extracts from mint and artemisia at 3 °C for 21 days. The contents of histamine, tyramine, and cadaverine were lower in treated than in control samples, and extracts of mint were more efficient than artemisia [64]. Kuley et al. [65] evaluated the inhibitory effects of safflower and bitter lemon extracts on both fish spoilage and growth of pathogenic bacteria. Such effects varied depending on the bacterial strains and specific amines. A general decrease in BA accumulation was observed and histamine production by P. phosphoreum was considerably suppressed. The effects of a microemulsion containing 0.3% or 1% lemon EO on the quality of salted sardines during 150 days of ripening were reported by Alfonzo et al. [66]. The results showed a reduction in Enterobacteriaceae, staphylococci, and rod LAB counts and a lower accumulation of histamine in the treated sardines compared to the control. However, as some EOs can have a negative impact on the sensory characteristics of seafood, even at low doses, some authors suggested the use of edible coating films enriched with EOs as an alternative and interesting option in order to reduce the required doses [67,68]. A more recent approach is active food packaging, i.e., the incorporation of EOs into the food package with a controlled release in order to maintain the organoleptic properties and microbiological integrity of food [69,70].
Also, other natural compounds, such as tea polyphenols and sage extracts, are used for food preservation [71,72,73]. The application of chitosan is becoming more frequent in the seafood industry due to its antibacterial and antioxidant characteristics [74,75].

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Un aperçu de l'histamine et d'autres amines biogènes dans le poisson et les produits de la pêche par Pierina Visciano Foods 2020, 9 (12), 1795;

La présence d'amines biogènes dans les poissons est directement associée à des micro-organismes à activité décarboxylase. Ces composés sont généralement détoxifiés par des oxydases dans le tractus intestinal des humains, mais certaines conditions, telles que la consommation d'alcool, une carence enzymatique ou l'utilisation d'antidépresseurs monoamino-oxydase, peuvent rendre leur consommation alimentaire dangereuse. En raison de sa toxicité, l'histamine est l'amine biogène unique avec des limites réglementaires pour les produits de la pêche. Cette revue se concentre sur les amines biogènes dans les poissons, avec une image détaillée du nombre de notifications d'alerte ou d'événements d'intoxication signalés au cours des dernières années. Les conditions favorables à leur formation, ainsi que les principales mesures de prévention et de contrôle pour assurer la santé publique, sont également revues.

3. Facteurs affectant la formation d'amine biogénique dans les fruits de mer frais et transformés

Plusieurs paramètres associés aux aliments (c.-à-d. Température, NaCl, potentiel redox, pH, activité de l'eau (aw), apport en oxygène, etc.), ainsi que les conditions d'hygiène des pratiques de fabrication, peuvent jouer un rôle important dans la formation de BA. La production la plus élevée de micro-organismes se produit à des températures comprises entre 20 et 37 ° C, de sorte que le maintien de la chaîne du froid après la récolte du poisson peut empêcher l'accumulation de BA en réduisant à la fois la croissance bactérienne et l'activité enzymatique [37]. Cependant, certaines décarboxylases continuent leurs fonctions même si les cellules microbiennes ne sont pas actives. Ce phénomène a été mis en évidence pour l'histidine décarboxylase dans des bactéries à Gram négatif telles que Morganella morganii, Photobacterium damselae, Photobacterium phosphoreum et Raoultella planticola [38]. De plus, le métabolisme spécifique des microorganismes, la variabilité des souches appartenant à la même espèce, ainsi que la matrice complexe d'analyse peuvent influencer les réponses de la décarboxylase aux facteurs environnementaux [39]. Même s'il est important de pêcher sur glace le plus rapidement possible après la capture, cette pratique ne peut empêcher / inhiber les activités enzymatiques ou l'altération microbienne. Le surrefroidissement est une technique à basse température qui consiste à réduire la température de 1 à 2 ° C en dessous du point de congélation (c'est-à-dire 0 ° C) de sorte que seule une petite partie de la teneur en eau du poisson soit congelée [40]. Il réduit la plupart des réactions autolytiques et microbiennes par rapport au refroidissement normal et, par conséquent, son application peut prolonger la durée de conservation de nombreux produits de la pêche [41]. De plus, la congélation à des températures allant de −18 à −30 ° C inhibe la croissance microbienne, mais certaines réactions enzymatiques et non enzymatiques peuvent persister à des taux inférieurs et la formation de gros cristaux de glace au cours d'un tel processus peut augmenter le risque de dommages à la texture, de perte d'eau. capacité de rétention et oxydation [42]. Outre la température, le pH et le potentiel redox du milieu peuvent influencer l'activité de décarboxylase des acides aminés. À faible pH, les micro-organismes sont davantage incités à générer des décarboxylases comme mécanisme de protection contre l'acidité, alors que les conditions entraînant un potentiel redox diminué, améliorent la formation d'histamine [37]. Les Photobacterium spp., Les entérobactéries et les pseudomonades produisent de faibles quantités de BA lorsque les concentrations de NaCl correspondent à 4–5%, même si les réactions de décarboxylation sont toujours en cours [39]. Certains autres obstacles peuvent être utiles pour préserver les caractéristiques et la durée de conservation des produits de la pêche, c'est-à-dire l'application d'un processus de déshydratation osmotique, de conservateurs et de micro-organismes concurrents, tels que les bactéries lactiques (LAB). L'utilisation des LAB et de leurs métabolites comme techniques de biopréservation a fait l'objet de beaucoup d'attention au cours des deux dernières décennies [43]. Ils sont généralement utilisés pour leur capacité à générer des bactériocines, des acides organiques et du peroxyde d'hydrogène comme composés inhibiteurs [44]. Lee et coll. [45] ont décrit le supplément combiné de sel avec fermentation par une culture de départ (Bacillus polymyxa), diminuant la formation d'histamine et d'autres BA chez les poissons. La combinaison de deux ou plusieurs méthodes de conservation (technologie des obstacles) montre souvent un effet inhibiteur plus important contre les microorganismes ciblés que n'importe quel traitement unique [46]. L'application d'atmosphères modifiées à faible aw et l'ajout de nisine ont prolongé la durée de conservation des filets réfrigérés de dorade royale conservés entre 0 et 15 ° C [47]. En particulier, la technique d'emballage sous atmosphère modifiée (MAP) est basée sur l'utilisation des trois principaux gaz (c'est-à-dire,% CO2,% O2 et% N2) à l'intérieur de l'emballage et fournit des conditions optimales pour un retard efficace à la fois microbiologique et chimique. processus [48]. L'utilisation de MAP et d'additifs contenant de la quercétine a réduit le risque de production de BA chez les crevettes blanches du Pacifique à 4 ° C [49], tandis que la durée de conservation du rouget rayé a été prolongée par MAP avec un traitement à l'ozone [50]. L'application de MAP associée à un rayonnement ultraviolet (UV) a entraîné une réduction des concentrations de putrescine pendant le stockage à 4 ° C pendant 22 jours dans des filets de truite arc-en-ciel [51]. En outre, Yew et al. [52] ont démontré de fortes réductions des teneurs en histamine, cadavérine et putrescine chez le maquereau indien emballé avec du MAP (100% CO2) après 12 jours de stockage à 5 ° C. En effet, d'autres auteurs [53] ont rapporté des augmentations de certains BA lorsque l'association de l'emballage sous vide et du traitement UV était appliquée dans des filets de tambacu pendant un stockage à 4 ° C pendant six jours. Deux doses différentes de rayonnement gamma ont été étudiées dans des échantillons de dorade stockée dans la glace, obtenant des résultats différents selon les BA. Lorsque des augmentations de l'agmatine, de la tryptamine et de la spermine ont été observées, les taux de cadavérine et de putrescine ont diminué [54].
Le traitement à haute pression (HPP) est une autre technique capable d'inactiver les micro-organismes et les enzymes autolytiques à basse température, prolongeant ainsi la durée de conservation des produits de la pêche [55]. L'effet de l'HPP sur la formation de BA a été étudié par Doeun et al. [56] dans du poisson semi-séché à différentes températures pendant 28 jours. Les auteurs ont observé une diminution de la cadavérine et de la spermidine, tandis que la tyramine et la spermine augmentaient en concentration. De nombreux composés bioactifs dérivés de plantes ont été étudiés pour leur utilisation contre les agents pathogènes et les micro-organismes de détérioration [57]. Les huiles essentielles (OE) sont produites par différentes parties des plantes et consistent en des mélanges complexes de centaines de composés huileux volatils aromatiques individuels [58], même si seulement 300 sont utilisés dans l'industrie alimentaire [59]. Ils se distinguent en plusieurs groupes (c'est-à-dire, terpènes, terpénoïdes, aromatiques et autres composés) en fonction de leur structure chimique [60]. Selon la littérature, les OE de l'origan, du romarin, du thym, du laurier, de la sauge, de la cannelle, du clou de girofle et du basilic sont les agents antimicrobiens et antioxydants les plus décrits dans le poisson et les produits de la pêche. Ils peuvent être appliqués pour inhiber la croissance bactérienne ou pour leurs actions bactéricides à des concentrations élevées [61]. En ce qui concerne leur effet sur les BA, Özogul et al. [62] ont rapporté que les extraits de thé de romarin et de sauge pouvaient réduire la teneur en histamine, putrescine et cadavérine dans les filets de sardine pendant le stockage à 3 ° C, 100 fois plus petit que le groupe témoin. De même, Cai et al. [63] ont trouvé des niveaux d'histamine inférieurs dans des filets de tambour rouge stockés à 4 ° C traités avec du cumin, du clou de girofle et de la menthe verte comme huiles essentielles. Les auteurs ont supposé qu'un tel traitement inhibait la croissance des microorganismes ayant une activité histidine décarboxylase. Des filets de sardine emballés sous vide ont été conservés après l'addition d'extraits éthanoliques de menthe et d'artémisia à 3 ° C pendant 21 jours. Les teneurs en histamine, tyramine et cadavérine étaient plus faibles dans les échantillons traités que dans les échantillons témoins, et les extraits de menthe étaient plus efficaces que l'artemisia [64]. Kuley et coll. [65] ont évalué les effets inhibiteurs des extraits de carthame et de citron amer sur la détérioration des poissons et la croissance des bactéries pathogènes. Ces effets variaient en fonction des souches bactériennes et des amines spécifiques. Une diminution générale de l'accumulation de BA a été observée et la production d'histamine par P. phosphoreum a été considérablement supprimée. Les effets d'une microémulsion contenant 0,3% ou 1% d'OE de citron sur la qualité des sardines salées pendant 150 jours de maturation ont été rapportés par Alfonzo et al. [66]. Les résultats ont montré une réduction du nombre d'entérobactéries, de staphylocoques et de bâtonnets de LAB et une plus faible accumulation d'histamine dans les sardines traitées par rapport au témoin. Cependant, comme certains OE peuvent avoir un impact négatif sur les caractéristiques sensorielles des fruits de mer, même à faibles doses, certains auteurs ont suggéré l'utilisation de films d'enrobage comestibles enrichis en OE comme option alternative et intéressante afin de réduire les doses requises [67, 68]. Une approche plus récente est l'emballage alimentaire actif, c'est-à-dire l'incorporation d'OE dans l'emballage alimentaire avec une libération contrôlée afin de maintenir les propriétés organoleptiques et l'intégrité microbiologique des aliments [69,70]. En outre, d'autres composés naturels, tels que les polyphénols de thé et les extraits de sauge, sont utilisés pour la conservation des aliments [71, 72, 73]. L'application du chitosane est de plus en plus fréquente dans l'industrie des fruits de mer en raison de ses caractéristiques antibactériennes et antioxydantes [74,75].