2-3水产品保鲜技术.ppt

水产品保鲜技术研究进展,一、生物保鲜技术二、群体感应抑制技术三、冰温气调保鲜技术四、水产品物流配送新技术,水产品保鲜新技术,将某些具有抑菌或杀菌活性的生物保鲜剂配制成适当浓度的溶液,通过浸渍.喷淋或涂抹等方式应用于食品中,进而达到防腐保鲜的效果,化学保鲜剂的卫生安全问题引发了人们对生物保鲜剂的关注,一、生物保鲜技术,生物保鲜剂：来源于生物有机体（从微生物至动、植物）或其组成部分（包括组织、化学成分等）,水产品中常见生物保鲜剂：溶菌酶抗菌肽Nisin植酸茶多酚魔芋甘露聚糖壳聚糖鱼精蛋白,一、生物保鲜技术,溶菌酶：溶菌酶是由129个氨基酸构成的单纯碱性球蛋白，化学性质非常稳定，一般溶菌酶对于酵母、霉菌和革兰氏阴性菌等引起的腐败变质，溶菌酶不能起到防腐作用。但溶菌酶有良好的配伍性，与其他添加剂如植酸、甘氨酸、聚合磷酸盐等复配使用，可大大提高其防腐保鲜的效果。在水产品保鲜方面，陈舜胜等曾以对虾、带鱼段等为试样，运用正交试验法得出在冷藏(5)与冰藏(01)条件下溶菌酶复合保鲜剂的有效配方,一、生物保鲜技术,Nisin：Nisin是由乳酸菌(包括乳酸链球菌、乳酸乳杆菌、啤酒片球菌等)产生的乳酸菌素，对产芽孢杆菌(如肉毒杆菌)、耐热腐败菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌)等革兰氏阳性菌的生长有较好的抑制作用。其抑菌机制是：对营养细胞，它像一种阳离子表面活性剂，通过干扰细胞膜来达到杀菌功能；对孢子则直接杀死或使其“休克”。在水产品保鲜应用中，罗水忠等在虾肉糜保鲜试验中添加001005的Nisin或003Nisin+003山梨酸钾，在25下贮存，活菌总数、嗜冷菌、总挥发性碱基氮值的上升得到有效的控制，保质期由2d延长至56d，而虾肉糜的感官品质没有受到影响。,一、生物保鲜技术,茶多酚：汪兴平等将茶多酚应用于鲜鱼的保鲜，研究表明：06茶多酚制剂有效地抑制鱼脂质氧化和三甲胺、挥发性盐基氮、组胺和吲哚的生成，在25下能贮藏35d茅林春等将茶多酚用于微冻鲫鱼的保鲜，表明茶多酚对于微冻状态下的鲫鱼具有良好的抑菌和抗氧化作用，能够明显延缓鲫鱼的腐败变质；周才琼等研究发现加入025050mgg茶多酚的鱼糜，在5下保鲜效果明显，保鲜时间可达13d,一、生物保鲜技术,壳聚糖：由甲壳素(Chitin)通过脱乙酰制得。防腐的机理主要是壳聚糖类物质的正电荷与微生物细胞膜表面的负电荷作用造成蛋白质类物质及其他细胞内组成成分的流失而达到抑菌防腐的功能在水产品保鲜中的应用：岳晓华等将壳聚糖溶液涂膜于鲫鱼体表，发现壳聚糖涂膜能明显抑制需氧细菌、厌氧细菌的繁殖，延缓挥发性盐基氮的增加，对鲫鱼的保鲜起到良好的效果,一、生物保鲜技术,抗菌肽：抗菌肽（antibacterialpeptides）是具有抗菌活性的肽类的总称。1972年瑞典科学家Boman等首先在果蝇中发现抗菌肽及其具有免疫功能，后用蜡状芽孢杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕（Hyalophoracecropia）蛹产生了世界上第一个抗菌活性多肽天蚕素(Cecropin)，随后人们从细菌、真菌、两栖类、高等植物及哺乳动物中相继发现并获得了具有类似性质的活性多肽,一、生物保鲜技术,抗菌肽的结构（大致分4类）：具有螺旋结构的线性肽,如蜂毒肽、蛙皮肽、天蚕抗菌肽等含有二硫键的折叠结构,如防御肽、昆虫防御肽等由一种或多种氨基酸为主构成的多肽具有环形结构的多肽,一、生物保鲜技术,抗菌肽抑菌机制：抗菌肽的抑菌机制：破坏细胞膜的结构，引起细胞内物质的泄漏和瓦解跨膜电势，影响细胞的正常生理过程，从而导致细胞的死亡。抗菌肽和质膜作用时采用两种主要的机制，一种是“栅桶式”机制，另一种是“毯式”机制。“栅桶式”机制：抗菌肽一般具有两亲性，多个抗菌肽分子形成管束状结构，这种结构的疏水端可以插入细胞膜中形成孔洞，以这种方式作用的抗菌肽分子中含有较多的-螺旋结构“毯式”机制：抗菌肽通过其疏水的氨基酸残基和膜亲和而造成膜损伤，以这种方式作用的抗菌肽分子多含有-折叠结构。,一、生物保鲜技术,海洋生物抗菌肽：1988年Nakamura等在鲎血细胞里发现一种17个氨基酸的抗菌肽，命名为鲎素（Tachyplesin），这是首次从海洋生物中发现的抗菌肽。该肽的分子量为2263，C端-精氨酰胺化，分子中有2个二硫键，具有紧密的发夹结构。Schnapp等从岸蟹(Carcinusmaenas)中分离得到3种具有杀菌作用的肽，分子量6.5kD，富含脯氨酸Oren等从豹鳎体上分离到的Pardaxin多肽，含33个氨基酸残基、具有螺旋-卷曲-螺旋的结构模式,一、生物保鲜技术,海洋生物抗菌肽：Jang等红海鞘的血细胞中纯化出抗菌肽halocidin，分子量为3443Da，由分别含有18个氨基酸残基和15个氨基酸残基的2个不同的亚基组成Lee等从柄海鞘Styelaclava的血细胞中分离出一组由4个-螺旋抗菌肽组成的家族ClavaninsA，B,C，和D，clavaninsA-D富含组氨酸，包含23个残基，C末端酰胺化的抗菌肽Cole等从美洲拟鲽的皮肤黏液中分离出含25个氨基酸的线形抗菌肽Pleurocidin，分子量2.711kD具有两亲性螺旋结构,一、生物保鲜技术,群体感应现象群体感应系统的调控群体感应系统的干预与水产品保鲜,二、群体感应抑制技术,群体感应现象群体感应是当细菌的数量达到一定的密度(quorum)时才能发生的感应现象(sensing)当一个特定的环境中细菌的数量急剧增加时，由细菌所分泌的信号分子的浓度也会相应的升高。比如，细菌在液体培养基中的数量大于或者等于107个/mL时，它们的信息分子的浓度就会超过一个阈值（大约为10nmol/L），这时细菌与细菌之间就会通过某种信号来调整它们的共同行为，从而激活靶基因的表达,展现出新的行为特征，如生物发光、成群浮游、质粒转移、毒性因子的产生和抗菌肽的大量合成等,二、群体感应抑制技术,群体感应现象群体感应过程的发现源于海洋费氏弧菌（Vibriofischeri）的生物发光现象。当V.fischeri菌体浓度上升的同时，AHLs信号分子的浓度会随之增加，而当AHLs信号分子的浓度达到微摩尔级范围的时候，就会与LuxR蛋白结合，结合后的复合物再去激活荧光素酶基因的启动子转录而表现为生物发光。,二、群体感应抑制技术,群体感应系统的调控由于革兰氏阴性菌的酰化高丝氨酸内酯（AHLs）信号系统已被较为清楚的阐明，因此目前开发的以细菌群体感应系统为靶点的保鲜技术，主要是通过抑制细菌中AHLs介导的信号系统来达到抑制腐败菌群体感应的目的,二、群体感应抑制技术,AHLs信号分子的干预调控（一）AHLs降解酶（二）抑制AHLs信号分子的合成（三）群体感应抑制剂（QuorumSensingInhibitor，QSI）,二、群体感应抑制技术,（一）AHLs降解酶产生可以使AHLs分子灭活的AHLs降解酶，使病原菌QS系统不能启动它所调控的基因，如aiiA基因编码的N-酰基高丝氨酸内酯酶（AHL-lactonase）可打开AHLs内酯环，降解信号分子，干扰QS系统；另外一个是N-酰基高丝氨酸酰基转移酶（AHL-acylase），这种酶能够使C4-HSL和C8-HSL脱酰基化，产生L-高丝氨酸，干扰QS系统,二、群体感应抑制技术,（二）抑制AHLs信号分子的合成大量微生物都含有两套基于AHL分子的群体感应系统：las系统和rhl系。las系统由LasR和LasI组成，rhl系统与las系统相似，由RhlR和RhlI组成，其中，LasR和RhlR为信号分子受体。采用反义核苷酸技术和RNAi技术，可特异地与LasR/lasI和rhlR/rhlI转录体结合来抑制luxI基因的表达，从而抑制信号分子的合成,二、群体感应抑制技术,（三）群体感应抑制剂（QSI）阻断AHL信号的传递可以通过竞争性阻断其自身AHL分子与LuxR型蛋白结合来达到。这些抑制剂多为其自身AHL分子的结构类似物，因此能够结合并占据AHL结合位点，抑制AHLs发挥作用,二、群体感应抑制技术,群体感应系统的干预与水产品保鲜,水产品腐败是一个复杂的过程,微生物起着主要作用，微生物的QS系统参与了食品的腐败过程，可能起着关键的作用,因此检测分析水产品中腐败微生物所产生的AHLs，通过干扰腐败菌的QS系统，开发新型的食品“保鲜剂”，对水产品贮藏具有非常重要的意义,二、群体感应抑制技术,对虾腐败不动杆菌（Aci）培养过程中AHLs含量变化,二、群体感应抑制技术,群体感应抑制剂对凡纳滨对虾腐败菌AHLs的调控,二、群体感应抑制技术,三、冰温气调保鲜技术,冰温保鲜技术：冰温保鲜是指0以下、冰点以上的温度区域保鲜食品的方法，其突出优势在于可以避免因冻结而导致的蛋白质变性和干耗等一系列质构劣化现象。冰温贮藏温度虽然仅比冷藏低5，但其贮藏期却是冷藏的1420倍。冰温保鲜机理包括：将食品的温度控制在冰温带内以维持其细胞的活体状态；使水产品等食品的后熟过程在特定的低温环境下进行，能延缓水产品腐败有关的挥发性氮类物质的生成，同时能逐渐积累和鲜度有关的氨基酸,冰温保鲜技术研究现状：自20世纪70年代日本山根昭美博士发现冰温贮藏技术以来，冰温技术在日本得到了广泛应用，并建立了相应的冰温冷藏链体系。目前，在日本冰温技术已覆盖冷藏链的全过程，有“没有冰温就不成为冰箱”的说法。冰温技术在美国和韩国等一些国家和地区也得到了迅速发展，目前国外对冰温技术的研究主要集中在保鲜产品的冷适应过程。近年来，我国也开发了电子冰温培养箱、冰温浓缩机等冰温设备，为冰温保鲜技术的推广提供了技术支持。国内冰温技术大多还停留在研究阶段，在产业化应用方面很少，冰温技术应用于水产品保鲜方面研究也不多,三、冰温气调保鲜技术,冰温保鲜的特点：不破坏细胞；有效抑制有害微生物的活动及各种酶的活性；延长保鲜期；提高食品的品质。其中第4个优点是冷藏及冻藏方法都不具备的！,问题的引出？冰温带的温度范围狭小，一般为-0.5-2.0，温度带的设定十分困难,配套设施的投资大。如何拓宽冰温范围？如何改善冰温条件？,三、冰温气调保鲜技术,水产品物流新技术,时间-温度指示卡射频识别技术（RFID）,时间-温度指示卡,时间-温度时间指示卡（Time-TemperatureIndicator，TTI）是一种简单便宜的装置，作为包装的一部分，它可呈现出易于测量且与时间及温度相关的变化，这种变化通常表现为机械形变或者是颜色变化，能够反映出被指示产品的全部或部分温度历史,（a）表示食品正常保存下的状态；（b)表示食品处于温度高于37超过1h后的颜色状态。此时，指示器的颜色变化表明了食品的品质已经改变，不能再被食用,时间-温度指示卡,时间-温度指示卡,室（a）内贮藏脂肪酸酯和蓝色的酞酸酯混合物，室（b)内有一条长的吸液芯带，当温度高于化学混合物熔点时，聚酯膜就会融化，指示器即被“激活”，化学混合物将沿着轨道向右扩散，通过五个“蓝眼（blueeye）”和位标就可以知道食品的接触温度的历程和剩余货架期。当位标为“5”的“蓝眼”变为蓝色时，表示食品已到了货架期。,时间-温度指示卡,此反应器是基于乙炔单体的聚合反应而设计的。聚合反应随着温度的升高而加速，从而导致指示器颜色更快地变深。,RFID与冷链物流,为温度敏感性产品在冷藏运输过程中提供自动化温度监控方案,射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术是自动识别技术的一种高级形式,被称为21世纪十大重要技术项目之一。RFID通过非接触读取数据完成系统基础数据的自动采集工作,从而成为计算机信息处理所需原始数据快速而准确采集的有效工具。仓储物流数字化建设的基础工作之一就是基础数据的采集问题,基础数据的真实与完备是仓储物流数字化建设成功与否的关键,RFID的出现适时地解决了这一问题。,放置RFID温度监测标签,放置RFID温度监测标签在冷链前端，先将基于RFID的温度监测标签放入货箱中，在集约性高的的冷链中，也可以在冷藏箱/货箱制造过程中，将RFID温度监测标签嵌入，成为“智能冷藏箱”。监测标签设定设定温度测量时间间隔和条件机制，使传感器周期性地记录测量到的温度。,RFID温度监测标签,RFID,货箱,RFID温度监测-仓库,总公司仓库或者分公司仓库仓库中装有RFID读写装置,RFID读写装置通含有RFID温度监测标签的货箱读取货箱的温度记录,再通过公司内部局域网或其它通信方式,上传至系统.无需人工控制,整个过程是全自动进行的.,RFID天线,RFID读写器,WAN/LAN/Internet,System,RFID温度监测-运输配送,其它运输工具运输配送(包括第三方运输公司)由于不具备专用车辆的设备,当含有RFID温度监测标签的货箱离开RFID读写装置的读写范围,货箱中的RFID标签就开始自动记录温度数据,并存储在标签中.一旦RFID温度监测标签进入RFID读写装置的读写范围后,读写装置自动读取标签中的历史记录,上传至系统.,RFID天线,RFID读写器,System,通过各种通信方式将历史温度记录上传至系统.,RFID温度监测标签可扩展至512K,相当于524288byte.每十五分种记录一次,每次最大温度记录为10byte,RFID温度监测标签可保存约13107小时/3276天/9年的温度记录.,仓库或其它地方,RFID温度监测-产品送达,产品送达客户产品到达的同时(回收RFID温度监测标签),完整的产品温度变化记录同时在系统中已经保存.客户及相关监管单位通过系统平台,就可以获得完整的产品记录报告,产品质量有了衡量依据.无需人工控制,整个过程是全自动进行的.,(客户),System,产品,监管单位,系统平台,产品批号:XX-XXXX,产品出厂日期:2010-01-10,产品温度变化图:,产品温度变化记录:,关键程序,自动化记录温度,在整个产品温度记录过程中,应用RFID的特性,无需要人工操作,全自动的记录下温度变化情况.无论是一个产品还是多个产品,无论是同一地点还是多个地点,RFID都会将记录准确的上传至系统的数据中心,System,广州分部,上海总部,温度记录的信息化规范化,基于IT技术,将产品和与产品有关相的信息有序结合,并且将数据信息化,规范化的保存.信息化,规范化的数据可以被不同的系统相互利用,完善系统业务,最大化的被企业利用(如:查询,统计).,System,温度记录数据库,客户订单数据库,数据规范,NEC物流系统,供应商管理数据库,运输管理数据库,仓库管理数据库,即时查询温度记录,通过系统平台,即时就可获取有关产品的温度记录数据.温度记录数据通过表格,图形等不同形式展现,更直观易懂,便于相关人员对产品监控.,系统平台,产品温度变化预警,当产品的温度变化到达了危害范围,系统会通过短信,EMAIL等形式,自动发出相关信息,警告产品的相关负责人(包括运输人员).,温度超标,危险!,System,系统平台,负责人员,X先生,你负责的产品XX-XXX在11:15温度超高,请确认.,