水产品生物保鲜技术的应用及展望

水产品生物保鲜技术的应用及展望摘要：针对水产品生物保鲜剂的作用机理，介绍了乳酸链球菌素、壳聚糖、鱼精蛋白、茶多酚，酶类等不同来源的生物保鲜剂及复合生物保鲜剂在水产品保鲜的应用现状及进展，提出了采用生物保鲜技术结合其他保鲜手段，将更加全面地保持水产品的品质，在水产品保鲜领域具有良好的应用前景。关键词：生物保鲜技术；复合生物保鲜；应用；展望中图分类号：ts254.4 文献标识码：a doi编码：10.3969/j.issn.10066500.2012.05.012application of biopreservation technology on aquatic productsliu shuji1，2，wu chengye1，liu zhiyu1（1.fisheries research institute of fujian， xiamen， fujian 361012， china； 2. college of food science， fujian agriculture and forestry university， fuzhou， fujian 350002， china）abstract： based on the introduction of the function mechanism of aquatic biopreservation， the article elaborated the current applications of chitosan， protamine， tea polyphenols， enzymes and other different resourced biopreservatives in aquatic products. and the article proposed that biopreservation technologies combined with other preservation methods would be applied widely to conserve aquatic products that it could maintain the quality of aquatic products， promising a good and bright prospect.key words： biopreservation technology；complex biopreservative；application； prospect水产品种类繁多，是优质蛋白质的来源之一，其脂肪含量少，富含epa（二十四碳五烯酸）、dha（二十六碳六烯酸）和多种矿物质等，是当前人类膳食的主要部分。然而，由于水产品水分、营养成分含量高，且自身易携带大量的细菌，在加工、储运和销售中极易变色、变味、腐败变质，有的甚至会产生大量有毒有害物质，大大降低了水产品的食用和营养价值，在一定程度上影响水产品加工及水产养殖的发展。因此，水产品的保鲜、保水和保色问题，一直是困扰海洋水产品加工业和广大渔民的技术难题。随着人们经济、生活水平的提高，水产品已进入国际化流通阶段，我国水产品进出口总量逐年增加。在水产品的加工、运输、贮藏及销售等过程中，水产品的保鲜技术发挥着极其重要的作用，并且由于人们对水产品的安全性、新鲜度要求的提高，对水产品的保鲜提出了更高的要求。目前，水产品保鲜主要采用低温保鲜、化学保鲜、气调保鲜和辐照保鲜等。低温保鲜是将水产品保存在低温条件下，使水产品处于冷却或部分冻结状态，是最常用的保鲜方法。但是，经低温保鲜的水产品解冻后会失水、加热失重，易引起蛋白质变性、质构破坏和营养成分流失。化学保鲜是利用山梨酸、山梨酸钾等化学保鲜剂进行抑菌，存在化学保鲜剂在水产品中的残留及安全性问题而引起人们的担忧。因此，采用天然无毒的生物保鲜剂代替化学防腐剂，延长水产品货架期，提高水产品安全性，已成为水产品保藏技术发展的趋势。笔者详细综述了不同生物保鲜剂进行水产品保鲜的机理及生物保鲜技术在水产品保鲜中的应用现状与进展。1 生物保鲜剂水产品保鲜的作用机理自然界生物种类繁多，生物活性物质资源丰富，因而可开发的生物保鲜剂来源十分广泛。生物保鲜是指从微生物、动物、植物体中提取的或利用生物工程技术改造获得的，具有无毒、安全，能抑制和杀灭腐败菌、霉菌等功效，能延长食品货架期的物质。不同特性的生物保鲜剂作用于水产品，其作用机理也不尽相同。如有些生物保鲜剂具有抗菌活性，能够抑制或杀死水产品中的腐败菌，减缓tvbn值的上升，保持水产品的鲜度；有些生物保鲜剂具有酶抑制活性，能够抑制水产品中酶的活性，防止变色，保证水产品良好的感官品质；有些生物保鲜剂具有抗氧化活性，能够防止水产品中不饱和脂肪酸等氧化，避免造成水产品品质的劣变。此外，水产品涂抹生物保鲜剂后，可在体表形成一层保护膜，能够减少水分损失，防止微生物污染，保持水产品的品质。因此，根据水产品品质劣变的主要原因及生物保鲜剂的作用机理，采用相应的生物保鲜剂，能起到安全、健康、无毒、高效的效果。2 不同种类生物保鲜剂在水产品中应用根据来源和性质的不同，生物保鲜剂可分为生物源性保鲜剂、酶类保鲜剂和复合生物保鲜剂等等。2.1 生物源性保鲜剂的种类及其应用生物源性保鲜剂原料来源广泛，包括微生物、动、植物源性保鲜剂。微生物代谢可以产生抗生素、细菌素、过氧化氢、有机酸等抑菌物质来改变ph值，从而抑制或杀灭腐败菌。水产品中常用的微生物主要有乳酸菌（包括乳酸乳杆菌、乳酸链球菌等）产生的乳酸菌素nisin、双歧杆菌、假单胞菌等。动、植物体含有多种生物活性物质，如可利用虾蟹、贝类等贝壳制备甲壳素；茶叶中的茶多酚，具有抗氧化、抗菌活性；鱼类精巢提取鱼精蛋白，具有很强的抗菌性等。2.1.1 乳酸链球菌素（ ninhibifory substance， nisin） nisin是链球菌属（streptococcus）中乳酸链球菌发酵产物中提取制备的一类多肽化合物，是一种无毒、安全、营养、高效的食品防腐剂。它能通过吸附到微生物细胞质的磷脂膜上，通过去极化作用，导致细胞内新陈代谢基本物质如atp渗出，引起细胞裂解死亡，对多种革兰氏阳性菌（李斯特菌、小球菌、肉毒杆菌、葡萄球菌等）具有明显的抗菌活性。同时，nisin对芽孢杆菌属如芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、致死肉毒芽孢杆菌等有很强的抑制作用。因此，在水产品保鲜上，利用nisin抑制肉毒梭菌芽孢毒素的作用，可以用于烟熏鲭鱼、鲱鱼片、鳕鱼片等鱼类保鲜。罗水忠等2在nisin对虾肉保鲜效果研究中发现，nisin能有效地抑制虾肉糜中tvc、pc以及tvbn值的上升，保质期由2 d延长至56 d，虾肉糜的感官几乎没有影响。2.1.2 壳聚糖（chitosan） 壳聚糖是一种生物活性物质，由氨基d葡胺糖通过1，4糖苷键连接成的直链状多糖，是甲壳素通过脱乙酰制得的。壳聚糖溶液具有抑菌和抗菌作用。tsai等3研究指出脱乙酰度为98%的虾壳聚糖的多聚阳离子可与细菌表明氨基酸发生交联，且可导致葡萄糖和乳酸脱氢酶从大肠杆菌细胞中渗出，改变细胞膜的通透性。jeon等4利用雪蟹废弃物提取不同分子量和粘度的壳聚糖，制成可食性膜用于大西洋鳕鱼鱼片和鲱鱼的保鲜。darmadji等5发现0.5%1.0%的壳聚糖能抑制腐败菌的生长，减少脂质氧化，保持较好的感官质量。杨胜平等6研究4 冷藏下不同浓度壳聚糖对带鱼品质变化的影响，结果表明，壳聚糖涂膜能较好地保持带鱼的鲜度，抑制细菌的增长，延缓tvbn，tba值及ph值的升高。以1.0%壳聚糖涂膜对带鱼保鲜效果最好，能将一级鲜度延长23 d，二级鲜度延长67 d。因此，壳聚糖不仅具有抑菌活性，且是一种良好成膜性的高分子聚合物，有利于进行涂抹保鲜，可在水产品等食品保鲜中广泛应用。2.1.3 鱼精蛋白（protamine） 鱼精蛋白是存在于鱼类成熟精巢组织中的一类碱性蛋白，具有安全、无毒、无副作用的优点。miller等研究表明鱼精蛋白能有效抑制多种食品腐败菌的生长和繁殖， 对水产品、畜肉制品、蔬菜等食品有防腐效果，因此可作为食品保鲜剂加以利用。李燕等8从鱿鱼精巢组织中分离提取鱼精蛋白，分析了其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度，添加到新鲜鱼糜制品，发现鱼精蛋白是一种有效的天然食品防腐剂。李来好等9用鱼精蛋白、苯甲酸钠和山梨酸钾分别添加在鱼糕制品中于l2 和24 条件下保存，结果表明：添加0.8%鱼精蛋白的鱼糕在l2 和24 的有效保存期分别为7 d和5 d，达到添加0.3%苯甲酸钠和0.2%山梨酸钾的效果。此外，鱼精蛋白具有较高的耐热性，且在碱性条件下具有抗菌特性，不需调整食品ph值，具有良好的应用前景。2.1.4 茶多酚（tea polyphenols） 茶多酚是从茶叶中提取的多酚类物质的总称，包括儿茶素、黄酮类化合物、花青素、酚酸等4大类物质，具有很强的抗菌和抗脂质氧化作用。蓝蔚青等10研究了冷藏（04 ）条件下，不同浓度的茶多酚保鲜液对带鱼段的保鲜效果，发现在相同的贮藏期内，经茶多酚溶液处理后的带鱼段ph值、tvbn及菌落总数明显低于冷藏对照组，而感官值优于未经处理的对照组；采用6 gl1茶多酚保鲜液浸渍处理带鱼，在第10天其感官品质无显著变化，且比对照组延长了至少3 d的二级鲜度货架期。范文教等11研究了茶多酚对鲢鱼微冻冷藏过程中品质变化的影响，表明经茶多酚处理的鲢鱼进行微冻冷藏，感官评分值下降缓慢，细菌总数、ph值，tvbn值，tba值，k值明显低于对照组，说明茶多酚能有效地抑制细菌繁殖，减缓脂肪氧化，延缓腐败变质，延长鲢鱼的保鲜期。励建荣等研究表明，当添加茶多酚能提高梅鱼鱼丸的凝胶性能，延长其货架期。周才琼等13也发现鱼糜中加入0.250.50 mgg1茶多酚，在5 下保鲜时间可达13 d。2.1.5 其他生物源性保鲜剂 蜂胶含有黄酮、芳香酸及其脂类化合物，可抑菌杀虫，抑制金黄色葡萄球菌、链球菌、枯草杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌等，且具有良好的成膜性，可在水产品表面形成一层的保护膜，降低内部的氧分压，形成一种低o2、高co2浓度的环境，抑制酶促褐变，降低呼吸作用，同时在一定程度上减少了内部水分的损失和致病菌的侵染，防止腐败变质。如李升福等14实验表明蜂胶涂膜保鲜剂可控制对虾的ph值，抑制细菌，维持较低的tvbn值，具有较好的保鲜效果。双歧杆菌在厌氧环境下产生乳酸和醋酸，可调节水产品的ph值，从而抑制腐败菌。altieric等用双歧杆菌和麝香草酚处理新鲜比目鱼片后，保存在不同温度和不同气体中，发现低温和缺氧条件下更能增强双歧杆菌的抑菌效果，延长货架期。吴涛等分别采用洋葱、大蒜提取物对新鲜白鲢鱼肉进行保鲜，发现均能缓鱼肉ph，tvbn值，tba值以及菌落总数的升高。赵前程等发现果胶酶解物能够延长鲜活大菱鲜鱼肉的保鲜期。韦航等以海藻糖为主复配一种全新的安全抗冻剂，能有效地抑制冷冻鱼片和鱼丸解冻失水、加热失重，并很好地防止鱼肉蛋白质变性，保持鲜嫩口感，提高冷冻鱼片和鱼丸的品质。张杰等以抗菌性海藻酸钠涂膜罗非鱼片，发现海藻酸钠抗菌膜可明显抑制鱼片细菌总数的增长、维持较低的挥发性盐基氮值和改善鱼片的感官质量，保鲜期延长约5.5 d。2.2 酶类保鲜剂及其应用2.2.1 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase） 葡萄糖氧化酶是黑曲霉等经发酵而制备的高纯度需氧脱氢酶制剂，能专一地将d葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢。产生的葡萄糖酸能够降低水产品的ph值，抑制微生物的生长。同时，在氧化过程中消耗大量的氧，是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止氧化的发生，对于已经部分氧化变质的水产品也可阻止其进一步氧化。如马清河等采用葡萄糖氧化酶为主要成分进行对虾保鲜发现，处理后4 冷藏120 h可保持二级鲜度，18 冷冻储存12个月仍能保持二级鲜度，说明葡萄糖氧化酶具有良好保鲜性能。2.2.2 溶菌酶（lysozyme） 溶菌酶，又称n乙酰胞壁质聚糖水解酶。它可以水解细菌细胞壁的肽聚糖，引起细菌自溶而死亡，所以溶菌酶因其溶解细菌细胞而得名。但是它不能分解芽孢，只能分解芽孢细菌的活细胞，只对革兰氏阳性菌有较强的溶菌作用。溶菌酶具有多种药理作用，如抗感染、消炎、消肿、增强体内免疫机能的功用。利用溶菌酶进行水产品保鲜时，将溶菌酶喷洒在水产品上，可提高保鲜、防腐效果。wassenfal等22研究表明溶菌酶能杀死细菌clostridium tyrobutyricum。陈舜胜等23研究了溶菌酶复合保鲜剂对对虾、带鱼段、扇贝柱和柔鱼的保鲜效果显著，在其他条件相同的情况下，保鲜期可延长1倍。邱春江等24利用复合生物保鲜剂与冷藏结合，采用溶菌酶、nisin及其二者的混合物对贻贝进行保鲜冷藏处理，从tvbn、细菌总数、epn、ffa指标测定表明均具有显著的保鲜效果。把海胆在含溶菌酶（0.05%）、甘氨酸（0.1m）和食盐（3%）的混合液中浸渍5 min后，除去水分，保存在5 的冷库中，9 d后可直接供食用，无溃烂，色泽无变化。2.2.3 脂肪酶（lipase） 脂肪酶，是一类能催化脂肪水解为脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯的酶，普遍存在于多种微生物及动植物中。目前，脂肪酶已广泛应用于食品工业，近年来也被应用于水产品的保鲜。水产品中一些脂肪含量大的中上层鱼类，如鲭鱼、鲐鱼等，在加工、贮藏过程中易发生脂质变质，因此采用脂肪酶进行脱脂，以延长保藏期。如郑毅等26采用20 ml1的脂肪酶对鲭鱼进行脱脂，效果比碱法脱脂好，且安全无毒。2.3 复合生物保鲜剂的应用复合生物保鲜剂是将多种生物保鲜剂混合或与动植物防腐剂混合配成的复合物，可发挥协同作用，增强抗菌效果。如将nisin与edta或其他表面活性剂配合使用，可扩大抗菌谱，抑制革兰氏阴性菌；将溶菌酶与甘氨酸混合使用，其防腐效果则远高于单独使用溶菌酶；将nisin与纳他霉素配合使用可使抑菌互补；将红曲霉与衣康酸混合使用，防腐效果增强等。赵海鹏等27在多次单因素试验的基础上采用壳聚糖1.5%、茶多酚0.1%、nisin0.02%进行复配，能使南美白对虾冷藏（4 ）的货架期达到89 d。姚丽丽等28以1%壳聚糖、0.06%脱氢醋酸钠和8%丙二醇配制的保鲜液进行鲫鱼保鲜，4 条件下贮藏9 d仍可达到水产品二级新鲜度标准。杨胜平等29研究了壳聚糖结合不同浓度茶多酚涂膜对鲜带鱼冷藏保鲜效果的影响，结果表明，涂膜能够明显抑制细菌的生长繁殖，延缓挥发性盐基氮和tba值的上升。其中1.0%壳聚糖结合0.4%茶多酚复合涂膜带鱼保鲜效果最佳，（41） 冷藏条件下，保鲜期从45 d延长至1213 d。郭良辉等30研究了冷藏条件下nisin与溶菌酶等几种复合生物保鲜剂对三角帆蚌的保鲜效果，可延长保鲜期约1倍或更长时间。曹荣31等将植酸0.5 gl1、edta 0.5 gl1、4hr 0.01 gl1，并与壳聚糖复配，能有效抑制鹰爪虾冷藏过程中黑变的发生，货架期由34 d延长至67 d，延长了约l倍。3 水产品生物保鲜技术的前景与展望虽然目前采用酶制剂或者生物提取物作为水产品保鲜剂的应用研究尚处于实验室阶段，甚至起步阶段，但生物保鲜技术以其天然、无毒、安全的特点备受人们的青睐。并且随着我国水产品消费市场的扩大、生活水平的提高和健康意识的增强，人们对水产品的安全日益重视，用生物保鲜技术代替传统的化学防腐剂已成为保鲜技术的发展趋势3233。应用栅栏理论，将生物保鲜技术与其他的保鲜手段如低温相结合，充分发挥不同保鲜技术的特点，优势互补，抑制水产品中腐败菌的生长，更加全面地保持水产品的品质，延长水产品的货架期，在水产品保鲜领域具有非常广阔的应用前景。参考文献：1 刘国信.天然食品防腐剂乳酸链球菌素j. 山东食品发酵，2008（4）：5153.2 罗水忠，潘利华.乳酸链球菌素用于虾肉糜保鲜的研究j.肉类研究，2004（2）：2324.3 tsai g j， su w h. antibacterial activity of shrimp chitosan against escherichia colij .food prot，1999，62（3）：239243.4 jeon y j， kamil j y， shahidi f. chitosan as an edible invisible film for quality preservation of herring and atlantic codj.agric food chem，2002，50（18）：51675178.5 darmadji p， izumimoto m. effect of chitosan in 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