水产品味道鲜美,营养丰富,深受广大消费者喜爱,但其在贮运、销售期间容易氧化、受细菌污染导致腐败变质。冰藏法及包冰衣法是目前渔船上渔获水产品及其销售过程中保鲜的主要措施。但传统的冰藏法已不能满足销售商及消费者对水产品货架期的要求。笔者概述了近年来冰温技术、生物保鲜剂技术以及其在水产品等食品保鲜中的应用,并对其应用于水产品保鲜做了展望。
冰温保鲜技术
冰温保鲜机理 冰温是指0℃ 以下、冰点以上的温度区域,其温度介于冷藏和微冻之间,冰温保鲜和微冻保鲜一起被称为中间温度带保鲜。冰温与微冻和冻藏保藏相比,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1.4~2.0倍 。冰温保鲜机理包括:①将食品的温度控制在冰温带内以维持其细胞的活体状态;② 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。
冰温保鲜具有4个优点:①不破坏细胞;②有效抑制有害微生物的活动及各种酶的活性;③ 延长保鲜期;④ 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。但冰温贮藏也有其缺点:可利用的温度范围狭小,一般为一0.5~一2.0℃ ,故温度带的设定十分困难;配套设施的投资较大。
冰温保鲜对水产品品质的影响
冰温贮藏对微生物生长的影响。对于细菌、霉菌、酵母菌等微生物引起的食品变质,或是由酶以及其他因素引起的变质,温度是最主要的影响因素,常用温度系数Q10 。来表示 。大多数微生物体系的Q10。在1.5~2.5,所以在合适的温度区域内,温度每降低10℃ ,生长速率下降2倍。冰温条件下的水分子呈有序排布,微生物可利用的自由水含量大大降低,从而有效抑制微生物的生长 。新鲜水产品常带有大量的耐冷菌,而冰温储藏可显著降低耐冷菌的生长速率,同时引起食物中毒的代表性细菌如沙门氏菌、变形杆菌、副溶血弧菌等均属中温菌,在3~4℃ 以下停止生长繁殖,因此冰温保鲜比冷藏更具安全性。
冰温贮藏对水产品鲜度的影响。目前普遍以K值作为水产品死后至腐败之前鲜度指标,水产品死后的鲜度变化与K值显著相关,对鲢、鳙、罗非鱼等K值增加与温度关系的研究发现, 值变化与温度的相关性在冻结点附近不连续,在邻近冻结点的温度区域其相关性曲线有一拐点,在拐点附近 值变化明显。冰温贮藏鳙鱼及罗非鱼,12 d内K值均在60%左右,处于二级鲜度水平,因此冰温保鲜可有效地抑制K值的增加 。
冰温贮藏对风味的影响。当环境温度接近冻结点时,动植物细胞会相应地释放出醇类、糖类、氨基酸等可溶性分子来降低冻结点以维持不冻结状态。一些研究结果表明,在冰温区内,鱼肉中有利于提高鱼肉鲜味的天冬氨酸、谷氨酸等氨基酸含量也会增加,而呈苦味的亮氨酸、异亮氨酸等减少,因此冰温贮藏过的鱼肉口感和风味亦有所改善。
冰温贮藏对脂肪的影响。冰温可抑制食品内部的脂质氧化、非酶褐变等化学反应 。如对鱼丸在冰温(0℃)和冷藏(5℃)2种储藏温度下脂肪氧化程度检测结果表明,冰温可明显抑制脂肪氧化反应速度,2种条件下TBA值达同一值所需时间,前者是后者的2.5倍 。
冰温对蛋白质的影响。鱼肉的主要成分是肌原纤维蛋白,它在冻结过程中发生变性,伴随着蛋白质变性发生的一系列变化表现为蛋白质盐溶性的降低、Ca-ATPase活性的丧失及持水能力的下降、解冻时引起汁液流失等,从而作为食品原料的加工能力显著下降。由冰温的特点可知,冰温贮藏的鱼处于不冻结的生鲜态时,由于不改变肌肉纤维的结构,而不发生蛋白质变性引起的一系列质构变化,其口感、风味及加工性能接近鲜活鱼的状态。
国内外对冰温的研究现状 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,冰温保鲜技术在这些国家的运用,确保了食品品质与风味,提高了市场竞争力,但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 。冰温对食品成分的影响是冰温应用和研究的前提,冰温在食品保鲜中的适用性也是该技术研究、应用中必须突破的关键技术点。但在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。
生物保鲜剂技术
对于水产品易腐的特点,我国水产品除冷冻冷藏保鲜外,还加入一些化学保鲜剂以延长水产品的货架期。但是使用化学保鲜剂最令人关注的就是卫生安全问题。因此,溶菌酶、Nisin、茶多酚、壳聚糖等一些安全、营养的生物保鲜剂得到大家的关注,这些生物保鲜剂能抑制细菌生长繁殖,使水产品保持良好的感官品质。
溶菌酶生物保鲜剂溶菌酶(Lysozyme),又称胞壁质酶,是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶,因其有溶菌作用,故命名为溶菌酶。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。人们利用细菌细胞壁对溶菌酶的敏感性进行食品防腐保鲜,一般是使用蛋清溶菌酶。在应用溶菌酶作为食品保鲜剂时,必须注意到酶的专一性,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 。目前,溶菌酶在食品领域获得了广泛的应用。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(0~1℃)条件下溶菌酶复合保鲜剂的有效配方。
Nisin生物保鲜剂 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。研究表明,Nisin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。此外,在冷冻或加热等条件下也可抑制沙门氏菌、大肠杆菌和放线杆菌等革兰氏阴性菌的生长。当Nisin与其他因素如酸味剂、盐等联合作用时,其抗菌活性大大增加” 。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”。Nisin对蛋白酶特别敏感,在消化道中很快被胰凝乳蛋白酶分解。它对人体基本无毒性,也不与医用抗生素产生交叉抗药性,能在肠道中降解,对肠道无害。目前,Nisin作为一种安全无毒的天然食品防腐剂和抗菌添加剂已被许多国家和地区广泛应用于乳制品、罐头食品、蔬菜制品、肉制品及饮料中 。在水产品保鲜应用中,如虾肉糜用Nisin保鲜,罗水忠等在试验中添加0.01% ~0.05%的Nisin或0.03%Nisin+0.03%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2 d延长至56d,而虾肉糜的感官品质没有受到影响。
茶多酚生物保鲜剂 茶多酚(tea polyphenols TP)是茶叶中多酚类物质的总称,为白色不定形粉末。绿茶中茶多酚含量较高,占其干重的20% ~30% 。茶多酚的主要成分为黄烷酮类、花色素类、黄酮醇类、花白素类、酚酸及缩酚酸等6类化合物。儿茶素类化合物是茶多酚的主要活性成分,其基本结构为2-连(或邻)苯酚基苯并吡喃衍生物。正是这种结构具有连或邻苯酚基,其作为抗氧化的活性就高于一般非酚类或单酚羟基类抗氧化剂。汪兴平等将茶多酚应用于鲜鱼的保鲜,研究表明:0.6%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2.5℃下能贮藏35 d ;在研究茶多酚对微冻鲫鱼的保鲜作用实验中,茅林春等得出: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0.25~0.50 mg/g茶多酚的鱼糜,在5℃下保鲜效果明显,保鲜时间可达13 d 。可见,茶多酚应用于水产品保鲜中起到良好的抗氧化与抑菌效果。
壳聚糖生物保鲜剂壳聚糖(Chitosan)是一种生物活性物质,由甲壳素(Chitin)通过脱乙酰制得。研究表明壳聚糖具有抑菌 、抗肿瘤。等生物活性。Leuba和Stosse认为壳聚糖溶液具有抑菌和抗菌作用,其对各种食品腐败菌的最小抑制浓度为:大肠杆菌、枯草杆菌、毛菌、根菌为质量分数0.5% ;巨大芽孢杆菌、苏云金杆菌、曲菌为质量分数1.0% 。关于壳聚糖防腐的机理,从物理化学角度分析,研究人员认为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。张莉等研究表明采用1%的壳聚糖涂膜黄瓜保鲜效果较好,室温下贮藏可延长黄瓜的货架期 。壳聚糖除应用于果蔬保鲜外,在水产品保鲜方面也有突出作用。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 。目前,无论研究还是应用,壳聚糖在国内外越来越引起关注。
其他生物保鲜剂除以上介绍的几种常用的生物保鲜剂外,还有蜂胶、植酸、红曲色素、魔芋甘露聚糖和鱼精蛋白等生物保鲜剂 。它们在食品保鲜贮藏过程中均能有效抑制微生物细菌的生长繁殖,从而延长水产品等食品的货架期,起到保鲜的作用。
生物保鲜剂的复合使用 目前还没有任何一种食品防腐剂能够单独有效地抑制和杀灭所有微生物而能安全地使用于所有食品中。根据栅栏技术的原理,将不同种类的防腐剂综合运用,发挥其协同效应,不仅可以增强其抑菌效果,而且可以降低单一防腐剂的使用量,从而减少其对食品品质的影响,提高其应用的安全性 。曹荣等将溶菌酶、茶多酚、壳聚糖复合配制成的生物保鲜剂应用于牡蛎保鲜中起到很好的作用,将牡蛎的货架期延长近1倍 ;在贻贝的保鲜研究中邱春江等将溶菌酶和Nisin复合使用,保鲜效果良好 。在国外,研究者发现Nisin、溶菌酶、茶多酚之间复合使用,对微生物的抑制均起到良好的协同效应 。
冰温结合生物保鲜剂技术在水产品保鲜中的应用
冰温技术在贮藏保鲜上是一种先进的保鲜技术,若将其与生物保鲜剂技术结合使用,将会使水产品达到更好的保鲜效果。李建雄等曾提出将冰温结合生物保鲜剂技术应用于肉制品保鲜中。目前,对于冰温结合生物保鲜剂技术研究与应用于水产品保鲜方面的报道还不多,大多在冷藏或冻藏条件下结合保鲜剂使用。如茅林春等用茶多酚对微冻鲫鱼的保鲜结果表明: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 。因此,冰温结合生物保鲜剂技术在水产品保鲜中的研究应用有待进一步开发。
冰温技术在国内食品行业的应用尚刚刚起步,同时,随着人们对无公害产品要求的提高,发展天然的生物保鲜剂已是一种必然趋势,生物保鲜剂的应用前景也会更加广阔。通过冰温结合生物保鲜剂的使用将有效延长水产品的货架期,这将对我国水产品加工贮藏技术的进步产生重要的影响。