水产品保鲜与杀菌技术的重要性

水产品保鲜与杀菌技术的重要性

这些食物是人类所需要的优质蛋白质之一。每年提供的蛋白质占动物蛋白质总数的30%以上。这不仅是优质蛋白质的重要来源，也是中国食品安全的重要保障之一。中国是水产品生产和消费大国,2013年总产量达6172万t,水产品加工企业近万家近些年中国水产品消费特点有所变化,其中水产加工品的消费比例大幅度提高,冰鲜水产品需求量还在上升,鲜活水产品的消费比例下降。但在贮藏过程中极易滋长微生物而发生腐败变质,尤其是加工水产品和冰鲜水产品在加工和贮运过程中均需控制其中的微生物。本文综述了水产品抑菌剂、抑菌材料和杀菌技术,对其发展趋势进行了展望,并提出了一些建议,旨在为提高水产品质量安全和保持水产品营养提供借鉴。1在水中的微生物中1.1微生物活动的影响水产品是极易腐败变质的食品,受各种生化和微生物等因素的影响,鲜度下降明显,主要表现在微生物生长、代谢以及产生胺、硫化物、醛、酮、酯和有机酸等,产生不良气味和味道,使产品变得在感官上不可接受。水产品的腐败变质在贮藏前期取决于贮藏的温度和气体成分组成,但是随着贮藏时间的延长,在冻结温度以上微生物活动是影响水产品品质的最主要因素。国内外学者对水产品腐败微生物进行了长期研究,发现尽管水产品的品质下降主要是由微生物活动引起的,然而只由少部分菌群生长繁殖引起的腐败过程,这些菌群称作特定腐败菌或优势腐败菌(SSO)目前国外已经鉴定了一系列水产品中的优势腐败菌。弧菌科等发酵型革兰氏阴性细菌是冷藏鲜鱼的SSO;如果水产品是在受污染的水中捕获,主要腐败菌是肠细菌;而在冷藏过程中,耐冷的革兰氏阴性细菌假单胞菌是特定腐败菌国内已经开展SSO的研究工作,杨宪时等1.2风险可控的致病性感染人类健康水产品中的致病微生物一般分为两类,一类是水产品肠道、鳃、表皮等部位原有的细菌,广泛分布在水体中,如副溶血性弧菌、单增李斯特菌、霍乱弧菌等;另一类是由于加工贮运过程中受到污染的微生物,如志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和大肠杆菌等。副溶血性弧菌是一种革兰氏阴性嗜盐菌,是海水和江河口环境中的固有微生物,能通过食物和水引起人类疾病,同时也对生长在海水和江河口环境中的动物有致病性单增李斯特菌是一种食源性致病菌,对老年人、婴幼儿以及免疫功能下降者可易导致李斯特菌病(死亡率为24%),占总体食源性致病菌导致人死亡案例的28%沙门氏菌引发的食物中毒在细菌性食物中毒占据首位,沙门氏菌具有复杂的抗原结构,一般可分为菌体(O)抗原、鞭毛(H)抗原和表面(Vi)抗原3种,但其耐热性差,60℃条件下维持15min便可杀灭。金黄色葡萄球菌在自然界中无处不在,且其对营养要求低,耐热性强,具有高度的耐盐性,其毒素金黄色葡萄球菌肠毒素是个世界性卫生问题。中国地方标准DB11/519—2008《生食水产品卫生要求》规定沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌和志贺氏菌等致病菌不得检出。目前中国2014年7月1日开始实施的GB29921—2013《食品安全国家标准食品中致病菌限量》对水产品中的致病菌限量有所改变,具体见表1。2热水保护装置2.1热水保鲜剂水产品保鲜剂包括化学保鲜剂、生物保鲜剂和复合保鲜剂。2.1.1食品加工和贮藏过程中使用保鲜剂目前在水产品中应用较多的是化学保鲜剂,常用的化学保鲜剂主要包括有机酸、亚硝酸盐和硝酸盐、糖和食盐等几大类,种类繁多,主要有亚硝酸钠、亚硫酸钠、柠檬酸、山梨酸钾、山梨酸钠、乙酸、尼泊金酯、双乙酸钠和苯甲酸钠等。长期以来化学保鲜剂由于其价格低、使用简单、使用量少等优势在全世界水产品加工和贮运过程中发挥着重要作用,可以说没有化学保鲜剂就没有现代食品工业。但近些年人们普遍对化学保鲜剂存在疑虑,究其原因主要包括:人们对自身健康的重视逐步加强,超量食用化学保鲜剂对人体有一定毒副、致癌作用;新闻媒体的不当宣传,公众对化学保鲜剂相关知识的不清晰,食品安全事件的频发造成老百姓对化学保鲜剂的恐慌心理;某些水产加工从业人员滥用化学保鲜剂;生物保鲜剂对化学防腐剂的冲击等。2.1.2其他生物保鲜剂生物保鲜剂直接来源于生物体自身组成成分或其代谢产物,一般具有无味、无毒、安全等特点,此外生物保鲜剂一般都可被生物降解,不会造成二次污染,有些生物保鲜剂还具有营养价值。生物保鲜剂的一般作用机理为隔离食品与空气的接触、延缓氧化作用,或是生物保鲜物质本身具有良好的抑菌作用,从而达到保鲜的效果。生物保鲜剂的种类繁多,按其来源可分为植物源生物保鲜剂(包括大蒜素、植酸、丁香、迷迭香和茶多酚等)、动物源生物保鲜剂和微生物源生物保鲜剂。由于多数生物保鲜剂的抑菌作用不如化学保鲜剂强,通常基于栅栏作用将多种生物保鲜剂复配形成复合生物保鲜剂而用于水产品的保鲜。茶多酚:又称茶单宁、茶鞣质,大多属于缩合单宁,是茶叶提取物的主要成分,是分子量不同、结构与极性差异大、组成复杂的多酚类衍生物的混合体迷迭香提取物:是从迷迭香中提取的具有一定抗氧化活性的混合物,主要成分为酚、酸、黄酮类等物质,具有明显的抗氧化特性。0.2%的迷迭香提取物能够有效抑制水产品中微生物的生长繁殖,有效减缓蛋白质的降解及脂肪的氧化,有效延长大黄鱼、鲫的货架期,并且0.2%与0.3%浓度的迷迭香提取物处理的大黄鱼细菌总数之间无显著性差异植物香精油:具有“液体黄金”的美誉,一般从中草药和香辛料中提取得到,由多种生物活性物质组成,主要包括酚类、萜烯、醇类、烃类、醛类等物质。主要应用在化妆品、制药及食品行业,作为一种食品中的生物保鲜剂目前已有商品化的产品。研究发现了香精油处理过的鲤鱼片、养殖和野生海鲷,通过测定细菌总数、TVB-N含量、过氧化物值、硫代巴比妥酸值、氧化三甲胺含量、游离氨基酸、保水性、肌原纤维蛋白的降解和pH等品质指标,发现香精油可以有效延长冷藏鲤鱼片、养殖和野生海鲷的货架期壳聚糖:为甲壳素脱乙酰化的天然产物,是由氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链多糖,化学名为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖,分子式为(C鱼精蛋白:鱼精蛋白相对分子质量约为6000~10000Da,由约30个氨基酸残基组成,其中2/3是精氨酸Nisin:是从链球菌属的乳酸链球菌发酵产物中提取制备的一类多肽类化合物,是一种抗菌肽其他:另外还有一些植物提取物也在水产品保鲜中有应用,如紫菜多酚、竹醋液延长南美白对虾、中国对虾的货架期2.1.3水产品保鲜材料复合保鲜剂的种类繁多,可将各种生物保鲜剂根据栅栏原理设计合理配比;也可以将化学保鲜剂和生物保鲜剂相结合应用于水产品保鲜中,这样可以避免因过量添加化学保鲜剂而对人体健康产生危害。Li等人2.2水产品保鲜材料由于各种包装材料的水分、气体的通透性不同,对微生物的生长及生物体内酶活性的大小都有一定的影响,从而影响水产品保鲜的货架期。目前水产品包装材料一般都为塑料制品,如聚偏二氯乙烯、聚丙烯、流延聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二酯等,由于其在自然界中降解慢,造成环境污染严重,且对水产品中的微生物没有抑制作用。近些年开发了一些降解性能好、可食用,且对水产品中微生物生长繁殖有一定抑制作用的保鲜材料,主要是以壳聚糖、琼脂等为主要材料,并添加一些抑菌物质。壳聚糖基可食用膜,壳聚糖大分子中含有大量游离氨基(-NHLin等3些冷杀菌技术目前食品工业中应用较多的传统热杀菌技术,但是由于其高温可损害食品中营养物质,故目前对一些冷杀菌技术研究较多,主要包括超高压、臭氧、微波、电解水、辐照、欧姆加热、交变电流、超声波、电磁场、紫外、电离放射和等离子体等杀菌技术。水产品加工过程中用到的杀菌技术也较多,主要有以下几种。3.1超高压杀菌技术超高压食品加工技术始于19世纪末,美国物理学家Bridgman3.2消毒消毒技术臭氧杀菌的作用机理主要是增加细菌细胞膜的通透性,使得其中的酶失活,破坏细胞内的遗传物质,导致细菌死亡3.3微波电场与热微波杀菌是利用电磁场的热效应和非热生物效应共同作用的结果,一方面热使得细菌体内的蛋白质变性,另一方面微波电场可改变细胞膜通透性,使细菌代谢紊乱,从而起到杀菌的作用3.4水产品辐照微生物贮藏保鲜技术辐照杀菌是采用放射性同位素发出的γ射线,或电子加速器产生的电子束,或X射线对食品进行辐照,杀灭水产品中的微生物,并抑制其中酶的活性。但是,人们对辐照保鲜技术的安全性存在争议。国际原子能机构2000年出版的水产品辐照技术报告表明,淡水虾经1145~213kGy辐照后,细菌的数量减少1~2个数量级,保藏期28d;经215kGy辐照的龙虾,在冰块中的保藏期延长了7d3.5采用低频电导电极欧姆加热技术是一种把食品作为电路中的导体,利用食品本身的电导特性把电能转化为热能的技术,采用低频交流电(50~60Hz)配合特殊的惰性电极来提供电流,具有加热均匀、能耗低、处理时间短等优点3.6酸性电解水、酸性电解水的总总回收电解水是指稀盐酸溶液或稀盐溶液经电解装置电解后,产生的具有杀菌特性的碱性电解水和酸性电解水的总称。具有操作简便、成本低、无毒、无污染等特点4生物保鲜剂目前制约水产品生物保鲜剂在水产品保鲜中应用的主要有两个方面:一是生物保鲜剂的保鲜机理还不是很清楚;二是生产成本太高,比如说鱼精蛋白虽然有较好的保鲜效果,但是如果单独使用其成本太高。可以从降低生物保鲜剂的生产成本和复合保鲜剂保鲜两个方面来解决这个问题。但是应该看到在崇尚食用天然食品的当今社会,生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用将会是越来越广泛。水产品的化学保鲜剂虽然存在其本身固有的缺点,如过量食用对人体健康有一定的危害,但是现阶段世界范围内,不可能在短时间完全被生物保鲜剂取代。将化学保鲜剂和生物保鲜剂混合使用,以降低化学保鲜剂的使用量是水产品保鲜行业的发展趋势。在新型水产品保鲜材料方面主要是由于其生产成本较高,而拉伸强度不如现有的塑料制品,从而影响了其在水产品中的推广应用。虽然新型的水产品杀菌技术的运行成本低、杀菌效果好,但是由于其设备的一次性投入太高,以及某些技术不能实现连续化生产以致未能广泛应用。新型水产杀菌技术不仅克服了传统热杀菌的不足,还能最大限度地保持食品原有的品质以满足消费者需求,在水产品贮藏与加工中展现出良好