中国水产资源丰富,是全球最大的水产品养殖与出口国。水产品水分含量高,蛋白质和不饱和脂肪酸稳定性较差,易引起品质劣变,降低食用品质和商业价值。中国每年水产品损失率高达15%左右,而欧美等发达国家平均损失率仅为2%~5%[1],由此可见,水产品保鲜技术已经制约了中国水产行业的健康发展。而先进的保鲜技术有利于水产品远距离运输、贮藏和反季销售,提高市场竞争力。因此选择和优化水产品保鲜技术,延长货架期,一直是国内外学者关注的焦点。

1、水产品品质变化原理

水产品通过糖酵解反应降低pH,ATP分解升高体温,导致蛋白质变性和肌原纤维收缩进入僵直期。随后内源酶水解蛋白质,肌肉松弛软化进入解僵和自溶期。蛋白质水解生成的代谢物又为微生物的生长提供营养,加速鱼体腐败变质。不饱和脂肪酸氧化分解生成的有机物与蛋白质、磷脂等反应生成色素和荧光产物,引起水产品风味和感官品质变化。

2、水产品保鲜技术

为提高水产品鲜度,釆用物理、化学或生物技术抑制内源酶和微生物,延长保质期。

2.1 物理保鲜

采用物理方法抑制或杀灭水产品中微生物,分为低温保鲜与冷杀菌保鲜。

2.1.1 低温保鲜。

采用低温抑制水产品微生物生长及内源酶活性,延长货架期。低温保鲜主要为冰藏、冰温、微冻、冻结等保鲜技术。

2.1.1.1 冰藏保鲜：冰藏保鲜以冰为介质,将鱼体温度下降到贴近冰点,但不冻结的保鲜方式,温度为0~4℃。冰藏保鲜有干冰法与水冰法2种方式。干冰法是把碎冰撒在鱼层上面,层冰层鱼方式保鲜或者把碎冰和鱼混拌。融化后的冰水能清洗鱼体表面,防止氧化及干燥,但也存在鱼与冰接触不良、下层鱼易压烂等缺点,适合渔船运输中暂时贮藏。水冰法是将新鲜的鱼体浸渍于淡水0℃(海水-1℃)左右的冰水混合物中冷却保鲜,适用于死后僵直快或渔获量集中、品种相对单一的围网捕捞渔船,鱼与水的比例为7∶3。水冰法降温快,但长时间浸泡会使水产品膨胀增重,含盐量增加,冷却到0℃时可取出,改干冰法冷藏。有学者将抑菌气体联合冷海水保鲜,刘书来等[2]采用CO2冷海水浸泡南美白对虾,结果显示贮藏8d,虾的TVB-N为195mg/kg,K值为20.3%,同时延缓虾体褐变。

2.1.1.2 冰温保鲜：冰温保鲜采用0℃到鱼体冰点之间的温度进行保鲜的方式,温度为-2~0℃,适用于成熟度较高及冰点较低的鱼体。冰温保鲜能维持鱼体活体性质,但是极小的温度波动也会生成较大、不均匀的冰晶,损伤肌原纤维,精确控温是其技术难点。日本20世纪就研发出冰温保鲜冰箱和以蓄冷壁为核心的冰温库,±0.5℃波动。冰点调节剂能下调鱼体冰点,拓展冰温带。米红波[3]研究低温条件下5%NaCl+5%CaCl2+2.5%山梨醇复配的化学冰点调节剂对中国对虾的保鲜效果,结果显示,冰温贮藏8d,TVC、TVB-N、TMA-N值与感官指标均在可接受范畴内,肌肉微观结构接近于新鲜。冰温和其他保鲜方法联用,提高产品品质。龚婷[4]研究指出在冰温条件下,以3%食盐+0.6%蔗糖为冰点调节剂,3%柠檬酸减菌处理后,采用70%CO2+30%N2气调包装,能抑制草鱼片中微生物生长及质量劣变,保鲜期延长至40d。

2.1.1.3 微冻保鲜：微冻保鲜采用略低于鱼体冻结点以下的一种轻度冻结保鲜技术,温度为-3~-2℃。与冷藏和冰温相比,微冻克服了高温冷藏中组织代谢老化,高志立等[5]研究低温条件下带鱼的保鲜效果,结果表明,冷藏、冰温和微冻条件下,带鱼保鲜期分别为5、7、18d,微冻保鲜期是冰温的2.6倍、冷藏的3.6倍。相对于冷冻,微冻避免了低温冷冻中冰晶损伤组织结构,刘美华[6]切片观察低温贮藏30d的大黄鱼,发现温度越低鱼体组织损坏越大,鱼肉冻结率越高(-3、-6、-20℃冻结率分别为30%、65%、90%),生成的冰晶面积越大。鱼体因冻结膨胀产生的内压挤压肌肉组织,导致肌原纤维失水收缩产生空洞;微冻鱼体冰晶细小均匀,组织损伤较低。微冻与其他保鲜法联合,利用栅栏因子效应的保鲜效果更好,范文教等[7]在4℃条件下,0.1%茶多酚浸渍鲢鱼90min后,置于-3℃贮藏,试验表明,鱼体感官指标下降缓慢,TVC、pH、TVB-N、TBA、K值等指标均低于对照组。

2.1.1.4 冷冻保鲜：冷冻保鲜指将鱼体中心温度降至-15℃,再置于-18℃冷库中贮藏的保鲜技术,适用于长期保鲜。鱼体冻藏质量及冻结速率与温度相关。采用液氮或干冰速冻,能较快地通过最大冰晶生长带,生成分布均匀、数量多的细小冰晶,但成本较高,主要用于名贵水产品保鲜。缓慢冻结生成的冰晶体积大、不规则且分布散乱,解冻时汁液流失较大。抗冻剂能够溶解和抑制冰晶生长,马晓斌[8]在-18℃条件下,4%海藻糖+6%聚葡萄糖+5%乳酸钠复配抗冻剂,分析采用抗冻剂的速冻脆肉鲩品质变化,结果表明,冻藏180d后,鱼体保水性、抗氧化性和蛋白质性能均保持较好。低温与复合保鲜剂的协同作用效果更好,Alparslan等[9]研究含有2%橙皮精油的壳聚糖薄膜(CH+OPEO)对深水粉红虾的保鲜效果,结果表明,-18℃冻藏,CH+OPEO组、壳聚糖组和对照组货架期分别为15、10、7d。

2.1.2 冷杀菌保鲜。

冷杀菌是指在恒温或小幅升温条件下,利用其他灭菌原理杀菌,主要有气调保鲜、辐照保鲜等。

2.1.2.1 气调保鲜：气调保鲜(MAP)指在一定温度条件下,利用混合气体置换包装内的气体,减缓产品氧化速度,保持原有品质。MAP内气体的组成和配比、包装材料(PVC、PET、PE、PP等)、冷链温度等对水产品质量影响较大,其中气体的组成和配比是关键因素。MAP一般由CO2、N2、O2组成,CO2抑制大多数需氧菌和霉菌生长,但对某些发酵食品保鲜作用欠佳,对PVC透气性较高。O2抑制大多数厌氧菌生长及低脂鱼的氧化,稳定色泽。N2常作为平衡气体,对PVC透气率低,防止因CO2逸出导致包装塌陷。MAP与其他技术联用成为水产品保鲜的新研究方向,张晓丽等[10]研究发现冷藏条件下,1g/LAOB联合70%CO2+30%N2的MAP处理罗非鱼片,能降低TVC、TBA及TVB-N值,货架期为18d。

2.1.2.2 辐照保鲜：辐照保鲜是利用60Co发出的γ射线、137Cs的X射线(能量≤50MeV)或电子加速器产生的电子束(能量≤10MeV)破坏细菌细胞膜及遗传物质等,干扰正常代谢,达到保鲜目的。辐照处理能杀死大多数腐败微生物,特别是肠道致病菌,且无残留、穿透力强,防止二次污染,但是投入大,易引起蛋白质变性。辐照保鲜作用与辐照剂量、介质和状态、温度及细菌种群等要素相关,辐照剂量又影响水产品安全,1~6kGy辐照剂量对水产品感官影响不明显。Yang等[11]采用10MeV电子束辐射处理低温真空包装三文鱼,试验结果显示,4℃条件下,0.5kGy辐照保鲜,保质期为12d,其中SSP、TVB、a∗值、TBA、TVC对辐照剂量影响显著(P<0.05)。

2.2 化学保鲜。

化学保鲜是采用化学添加剂维持水产品鲜度的方法,主要有臭氧杀菌、化学保鲜等方法。

2.2.1 臭氧杀菌。

臭氧杀菌是通过损伤微生物细胞膜,渗透损坏膜内细胞,引起代谢障碍,导致死亡。臭氧水具有抑菌和稳定色泽作用,郭姗姗等[12]采用2mg/L臭氧水、流速150mL/min淋洗脆肉鲩鱼10min,试验结果表明,冰温条件下,鱼体货架期为14d。臭氧冰通过融化缓慢释放出活性臭氧杀菌,刁石强等[13]研究5mg/kg臭氧冰对罗非鱼片的保鲜效果,结果显示,臭氧冰能降低TVB-N,TVC减少82%~97%,延长货架期3~4d。臭氧和气调包装结合能有效延长保质期,陈丽娇等[14]采用臭氧处理鲟鱼片20min,50%CO2+10%O2+40%N2的MAP,试验表明,鲟鱼片贮藏至28d,TVB-N为175.7mg/kg,比对照组货架期延长3~5d。

2.2.2 化学保鲜技术。

化学保鲜是在鱼体中添加对个体无害的化学添加剂,抑制或杀灭细菌,提高贮藏特性的保鲜技术。化学保鲜操作简单、效果好,但存在抗菌素残留和细菌耐药性等不足,引起消费者担忧。化学和生物保鲜剂混合使用,以降低化学保鲜剂使用量,是水产品保鲜技术的发展方向。姚丽丽等[15]研究1%壳聚糖+0.06%脱氧醋酸钠+8%丙二醇复配保鲜剂对鲫鱼的保鲜效果,结果表明,鲫鱼在4℃贮藏9d,仍保持二级鲜度。近年来,纳米技术为水产品保鲜提供了新的研究趋势,刘永等[16]研究海藻酸钠/纳米SiO2涂膜对鲩鱼鱼肉的保鲜效果,结果表明,4℃条件下,该涂膜能有效抑制丙二醛、TVB-N、pH和TVC,延长保鲜期。

2.3 生物保鲜

生物保鲜剂指从动植物、微生物中提制或经生物技术改良后获取的化合物。按来源分为动物源保鲜剂、植物源保鲜剂、酶类保鲜剂和微生物源保鲜剂。

2.3.1 动物源保鲜剂。

2.3.1.1 壳聚糖：壳聚糖指从节肢动物外壳中的甲壳素脱离55%以上的N-乙酰基衍生而成的一类天然氨基多糖类物质,因其高效的抗菌性、良好的通透性及成膜性而广泛地应用于水产品保鲜。壳聚糖涂膜效率低、干燥困难、强度差、抑菌有限,自身涩味也限制了应用范围,添加增塑剂、表面活化剂和抗菌剂等形成复合膜能有效改善膜的强度和抗菌效果。壳聚糖水溶性较差,可采用酰化、羧甲基化等方法改善溶解性。吴春华[17]把没食子酸嵌入壳聚糖中构造壳聚糖-没食子酸衍生物(CG),并涂膜于银鲳鱼,试验显示,CG处理能抑制细菌生长,延缓脂质氧化,其持水性和感官评价更佳,保质期延长3~6d。

2.3.1.2 抗菌肽：抗菌肽是细胞内特定基因经诱导后编码而成的由20~60个氨基酸构成的一种碱性多肽类化合物。带正电荷的抗菌肽和细胞膜之间通过静电或受体作用相结合,在膜上组成动态的环形孔,且渗入细胞内并干扰代谢,引起细菌死亡。抗菌肽的种类多,目前有2000多种抗菌肽被分离鉴定出来,吴燕燕等[18]研究甲基营养型芽孢杆菌F35抗菌肽对罗非鱼片的保鲜作用,试验优化表明,1.5%~2.0%抗菌肽抑菌效果最佳,贮藏期延长4d以上。

2.3.2 植物源保鲜剂。

2.3.2.1 迷迭香提取物：迷迭香是木兰纲唇形科植物,迷迭香提取物包括迷迭香酚、鼠尾草酚和鼠尾草酸等。迷迭香提取物是天然抗氧化物,避免合成抗氧化物的毒副效应与高温分解的弊端,还有抗氧化及抑菌等特性。Tironi等[19]探讨迷迭香对冻藏三文鱼的保鲜作用,结果表明,200mg/kg迷迭香提取物可降低脂肪氧化,在-11℃条件下,贮藏3个月,肌肉中脂肪为5.3g/kg,鱼肉的色泽、质地等感官评价良好。

2.3.2.2 茶多酚提取物：茶多酚是从茶叶中提取的30多种多酚类化合物的总称,主要为儿茶素、黄酮、花青素、酚酸。茶多酚通过损伤细胞膜、凝固细菌蛋白、结合遗传物质等,干扰微生物代谢。茶多酚抑菌谱广、抑菌强,Fan等[20]研究发现在-3℃条件下0.2%茶多酚处理的鲢鱼,其TVC、pH、TVB-N、TBA和K值比对照组低,货架期可达35d。复合保鲜剂能延长保鲜期,郭晓伟[21]研究冰温条件下1.0%茶多酚+0.025%溶菌酶对牡蛎的保鲜作用,结果显示,复合保鲜剂使其优势菌下降38.1%,减缓不饱和脂肪的损失,货架期为16d。

2.3.3 酶类保鲜剂。

酶类保鲜剂利用酶对蛋白质和氨基酸的催化能力,避免或清除外界的不良影响,维持水产品鲜度,常用有溶菌酶、葡萄糖氧化酶等。

2.3.3.1 溶菌酶：溶菌酶是从禽类蛋清内提取的一种碱性酶类。通过水解损伤细胞壁,内容物外逸导致微生物死亡。溶菌酶专门水解G+细胞壁,对G-、霉菌及酵母菌等无效。溶菌酶可降解成氨基酸,具有安全高效、营养和药理功效。溶菌酶与其他保鲜剂复配使用,李静雪[22]研究发现在-1℃条件下,0.97%壳聚糖+0.48%溶菌酶+0.41%VC复配保鲜剂能将鲤鱼货架期延长至20~24d。溶菌酶贮藏过久或环境不适宜,活性会降低,使用时需适当的增加使用量。

2.3.3.2 葡萄糖氧化酶：葡萄糖氧化酶是用黑曲霉、青霉等发酵后制取的一种需氧脱氢酶。葡萄糖氧化酶对β-D葡萄糖的专一性强,通过氧化葡萄糖产生葡萄糖酸,pH下降,从而抑制微生物生长,可作为除葡萄糖剂和脱氧剂。马清河等[23]探讨低温条件下葡萄糖氧化酶对对虾的保鲜作用,结果表明,4℃冷藏货架期为6d,-18℃冷冻货架期为1年,均可维持二级鲜度,表明葡萄糖氧化酶能抑制对虾褐变和酸败。

2.3.4 微生物源保鲜剂。

微生物源保鲜剂指由细菌代谢生成的抑菌化合物,常见的有乳酸链球菌素(Nisin)、ε-聚赖氨酸(ε-PL)等。

2.3.4.1 Nisin：Nisin是由乳酸链球菌产生的细菌素类保鲜剂,可以改变细胞膜通透性,抑制细胞酶活性和核酸表达等,直至细菌裂解死亡。Nisin能抑制G+与产孢子的耐热菌生长,对G-、霉菌和酵母菌的抑制性较差,但与加热、冷冻或EDTA等表面活性剂联用,能提高抑菌范围。Nisin价格较高、抑菌谱较窄,可与其他抑菌手段或保鲜剂联用,延长保鲜期。顾仁勇[24]研究发现在0℃条件下,将0.5%Nisin+0.3%溶菌酶+3.0%抗坏血酸的复配保鲜剂用于斑点叉尾鮰鱼片中,乳酸调节pH为4.5,结合真空包装,货架期可达21d。

2.3.4.2 ε-PL：ε-PL指白色链霉菌以葡萄糖为原料发酵制得的一种由25~35个赖氨酸残基组成的多聚体。ε-PL通过破坏细胞膜,影响蛋白质和核酸的合成,从而抑制细菌、霉菌、酵母菌及耐热的芽孢杆菌生长繁殖。ε-PL抑菌谱广、安全高效,能与乙醇、有机酸、甘油酯等添加剂复配使用,增强抑菌效果。谢晶等[25]研究(4±1)℃条件下,0.07%植酸+1.5%壳聚糖+0.1%ε-聚赖氨酸复配保鲜剂对南美白对虾的保鲜效果,发现其货架期为7~8d。

3、展望

物理保鲜法能够实现工业化大规模保鲜的要求,但须考虑温度波动及各种环境因素的影响。化学保鲜法快捷高效,但存在化合物残留隐患。生物保鲜技术安全高效,但是生物活性提取物结构和成分复杂多样,纯度不高,提纯工艺较复杂,成本较高,还存在一定的气味残留和食品安全问题。由此可见,各种保鲜方法均存在不足,无法完全满足水产品保鲜的需求。针对出现的问题和不足,可按照栅栏理论,将物理、化学和生物保鲜技术联合起来,实施优势互补,提高水产品品质,保鲜技术将朝着安全高效,减少季节、地域等条件限定的方向发展,不断研发新的保鲜技术,改进保鲜设备,创建完善的测量标准,实行规范化管理,实现技术创新与标准化结合,促进和转化中国水产品保鲜技术的战略目标调整和可持续发展。

参考文献:

[1]励建荣.生鲜食品保鲜技术研究进展[J].中国食品学报,2010,10(3):1-12.

[2]刘书来,张莎莎,吕飞,等.CO2-冷海水保鲜技术在南美白对虾中的应用[J].农业机械学报,2012,43(12):158-164.

[3]米红波.鲫鱼和中国对虾的无水保活及冰温保鲜技术研究[D].杭州:浙江大学,2014.

[4]龚婷.生鲜草鱼片冰温气调保鲜的研究[D].武汉:华中农业大学,2008.

[5]高志立,谢晶,施建兵,等.不同贮藏条件下带鱼品质的变化[J].食品科学,2013,34(16): 311-315.

[6]刘美华.大黄鱼微冻保鲜的研究[D].福州:福建农林大学,2004.

[7]范文教,孙俊秀,陈云川,等.茶多酚对鲢鱼微冻冷藏保鲜的影响[J].农业工程学报, 2009, 25(2):294-297.

[8]马晓斌.浸渍冻结对脆肉鲩品质影响的研究[D].湛江:广东海洋大学,2015.

[9]ALPARSLAN Y,BAYGAR T.Effect of chitosan film coating combined withorange peel essential oil on the shelf life of deep-water pink shrimp[J].Food & bioprocess technology,2017,10(5):842-853.

[10]张晓丽,马海霞,杨贤庆,等.竹叶抗氧化物结合不同包装方式对鲜罗非鱼片保鲜效果的影响[J].食品科学,2017,38(11):256-261.

[11]YANG Z,WANG H Y,WANG W,et al.Effect of 10 MeV E-beam irradiation combined with vacuum –packaging on the shelf life of Atlantic salmon fillets during storage at 4℃[J].Food chemistry,2014,145: 535-541.

[12]郭姗姗,荣建华,赵思明,等.臭氧水处理对冰温保鲜脆肉鲩鱼片品质的影响[J].食品科学, 2009,30(24):469-473.

[13]刁石强,吴燕燕,王剑河,等.臭氧冰在罗非鱼片保鲜中的应用研究[J].食品科学, 20 07,28(8):501-504. 

[14]陈丽娇,刘杨,程艳,等.气调包装结合臭氧预处理保鲜鲟鱼片[J].福建水产, 2012, 34 (1):26-30.

[15]姚丽丽,陈磊,熊晓辉,等.壳聚糖复配物在鲫鱼低温保鲜中的应用[J].食品工业, 2006 (4):43-44.

[16]刘永,赖文锋,林冰云,等.海藻酸钠/纳米SiO2涂膜对鱼肉的保鲜效果[J].食品工业, 2015(10):79-81.

[17]吴春华.壳聚糖衍生物分子修饰机理及其在银鲳鱼保鲜中的应用研究[D].杭州:浙江大学, 2017.

[18]吴燕燕,张岩,李来好,等.甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽对罗非鱼片保鲜效果的研究[J].食品工业科技,2013,34(2):315-318.

[19]TIRONI V A,TOMÁS M C,AN-ON M C.Quality loss during the frozen storage of sea salmon(Pseudopercis semifasciata).Effect of rosemary(Rosmarinus officinalis L.)extract[J]. LWT-Food Science andTechnology,2010,43(2):263-272.

[20] FAN W J,CHI Y L,ZHANG S.The use of a tea polyphenol dip to extendthe shelf life of silver carp (Hypophthalmicthys molitrix)during storage in ice [J].Food chemisty, 2008,108(1):148-153.

[21]郭晓伟.牡蛎冰温气调保鲜技术研究[D].青岛:中国海洋大学,2010.

[22]李静雪.天然保鲜剂对冰温鲤鱼鱼肉保鲜效果的研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2014.

[23]马清河,胡常英,刘丽娜,等.葡萄糖氧化酶用于对虾保鲜的实验研究[J].食品工业科技, 2005,26(6):159-161,164.

[24]顾仁勇.Nisin、溶菌酶用于斑点叉尾鮰鱼片保鲜的研究[J].食品科学,2010,31(14):305-308.

[25]谢晶,侯伟峰,朱军伟,等.复合生物保鲜剂在南美白对虾防黑变中的应用[J].农业工程学报,2012,28(5):267-272.

吴锁连,康怀彬,李冬姣.水产品保鲜技术研究现状及应用进展[J].安徽农业科学,2019,47(22):4-6,33.