生物保鮮劑在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

水體清新細(xì)膩，營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，脂肪含量低。它富含epa（24碳5烯酸）、cha（26碳6烯酸）和各種礦物。這是目前人們的主要食物。然而,水產(chǎn)品的特性是鮮度容易下降,腐敗變質(zhì)迅速。因此,對(duì)漁獲后的水產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取相應(yīng)的保鮮處理措施,以延長貨架期。水產(chǎn)品的保鮮通常是用物理或化學(xué)方法延緩或抑制生鮮水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì),以保持其新鮮狀態(tài)與品質(zhì)。目前,國內(nèi)外常用的水產(chǎn)品保鮮技術(shù)主要有低溫保鮮、氣調(diào)保鮮、輻照保鮮和化學(xué)保鮮等。低溫保鮮是將水產(chǎn)品保存在低溫條件下,使水產(chǎn)品處于冷卻或部分凍結(jié)狀態(tài),是最常用的保鮮方法。但是,經(jīng)低溫保鮮的水產(chǎn)品解凍后會(huì)失水、加熱失重,易引起蛋白質(zhì)變性、質(zhì)構(gòu)破壞和營養(yǎng)成分流失。氣調(diào)貯藏雖對(duì)水產(chǎn)品有一定的保鮮效果,但氣調(diào)貯藏操作繁瑣、投資大。輻射保鮮技術(shù)尚處于試驗(yàn)研究階段,對(duì)其使用的安全性分析尚無定論,因而限制了其在水產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的化學(xué)保鮮雖然對(duì)水產(chǎn)品貯藏有一定的效果,但化學(xué)保鮮劑的殘留給環(huán)境和人體健康帶來諸多負(fù)面影響。近年來的化學(xué)保鮮方法引起的安全性問題越來越突出,生物保鮮技術(shù)就這樣逐漸進(jìn)入人們視野。生物保鮮劑指的是從生物中提取的或利用微生物工程技術(shù)改造而獲得的天然的對(duì)人體安全的保鮮劑1對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響不同特性的生物保鮮劑作用于水產(chǎn)品,其作用機(jī)理也不盡相同,主要包含以下幾方面:(1)具有抗菌活性,可抑制或殺死水產(chǎn)品中的腐敗菌,減緩揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的上升,保持水產(chǎn)品鮮度,如有機(jī)酸、乳酸鏈球菌(Nisin)等;(2)具有抗氧化活性,防止水產(chǎn)品中不飽和脂肪酸等氧化造成品質(zhì)劣變,如茶多酚等;(3)具有酶抑制活性,能夠抑制水產(chǎn)品中酶的活性,防止變色,保證水產(chǎn)品良好的感官品質(zhì),如葡萄糖氧化酶、溶菌酶等;(4)形成一層保護(hù)膜,防止腐敗菌污染,減少水產(chǎn)品水分損失,保持水產(chǎn)品品質(zhì),如殼聚糖等。因此,根據(jù)水產(chǎn)品品質(zhì)劣變的主要原因及生物保鮮劑的作用機(jī)理,采用相應(yīng)的生物保鮮劑,能起到安全、健康、無毒、高效的效果。2生姜和感官等生物保鮮劑按其來源可分為植物源、動(dòng)物源與微生物源保鮮劑。植物源生物保鮮劑特點(diǎn)是毒性低、來源豐富與價(jià)格低廉,包括生姜、大蒜、丁香、桂皮、迷迭香和茶多酚等;動(dòng)物源生物保鮮劑是指原本就存在于各種動(dòng)物體中且可以通過人工修正、分解、蒸餾等方法制得的產(chǎn)品,如殼聚糖、魚精蛋白等;微生物源生物保鮮劑可通過微生物代謝產(chǎn)生抗生素、細(xì)菌素、過氧化氫和有機(jī)酸等抑菌物質(zhì)來改變pH,從而抑制或殺滅腐敗菌,包括乳酸鏈球菌(Nisin)、乳酸菌發(fā)酵液等。3一般生物保險(xiǎn)劑在食品保險(xiǎn)中的應(yīng)用研究3.1茶多酚的保鮮作用茶多酚(Teapolyphenols,TP)又稱茶鞣質(zhì)或茶單寧,是從茶葉中提取出來的一種多羥基酚類物質(zhì),主要包括兒茶素、黃酮、花青素和酚酸4類化合物,占茶葉干重的20%~30%。茶多酚安全、無毒,是一種純天然的生物保鮮劑。茶多酚具有抗氧化作用,尤其是兒茶素抗氧化能力更強(qiáng)。茶多酚的抗氧化作用主要通過以下4種機(jī)制完成:(1)茶多酚中的兒茶酚(鄰苯二酚)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的金屬離子螯合的能力,從而降低了金屬離子對(duì)氧化反應(yīng)的催化作用;(2)茶多酚能夠清除超氧離子自由基和羥自由基,從而減少對(duì)細(xì)胞DNA和其他分子的氧化損傷;(3)抑制氧化酶,減少自由基生成;(4)茶多酚能與過氧自由基發(fā)生反應(yīng),從而終止脂質(zhì)過氧化鏈反應(yīng)。茶多酚對(duì)引起食源性疾病的細(xì)菌,如金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌和弧菌等,有抑制作用。將其添加到食品中,不失為一種良好的天然抑菌劑。不同的細(xì)菌對(duì)茶多酚的耐受力不同,取決于細(xì)菌的種類、茶多酚的濃度、茶多酚的結(jié)構(gòu)。目前,茶多酚的抑菌機(jī)理尚未明確,幾種可能的機(jī)制主要有:(1)特異性地凝固細(xì)菌蛋白;(2)與細(xì)菌遺傳物質(zhì)結(jié)合;(3)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。茶多酚能夠逐步破壞假單胞菌細(xì)胞壁的完整性,使得堿性磷酸酶滲出,繼而破壞細(xì)胞膜,并在細(xì)胞膜上形成孔道,加速內(nèi)容物的滲漏,使細(xì)菌代謝發(fā)生紊亂,起到抑菌作用茶多酚對(duì)水產(chǎn)品因具有抗氧化和良好抗菌作用,能有效地抑制微生物的生長,延緩脂肪氧化,延長水產(chǎn)品的貨架期。如表1所示,目前利用茶多酚保鮮的水產(chǎn)品有羅非魚、魚糜、白鰱魚、南美白對(duì)蝦和鯽魚等,試驗(yàn)表明茶多酚應(yīng)用于魚類等水產(chǎn)品保鮮,能有效地抑制細(xì)菌繁殖,減緩脂肪氧化和揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的上升,延緩腐敗變質(zhì),從而延長水產(chǎn)品保鮮期。茶多酚作為一種天然、安全的食品防腐劑,在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用方面雖然已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展,但還存在如下幾個(gè)問題:(1)對(duì)茶多酚防腐機(jī)理的研究還不夠透徹;(2)茶多酚本身容易被氧化而產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化性能的物質(zhì)和新的自由基,當(dāng)食品中加入量過多時(shí),它的作用反而和通常所期望的抗氧化特性相矛盾,達(dá)不到預(yù)期的效果;(3)由于茶多酚的脂溶性較差,直接加入到油脂性食品中會(huì)出現(xiàn)凝聚和沉淀,進(jìn)而影響其抗氧化性能的功效。所以,在加強(qiáng)茶多酚基礎(chǔ)研究的同時(shí),為了解決茶多酚溶解性和易被氧化的問題,可以將其改性。改性的方法主要有乳化法、分子修飾法和溶劑法等。茶多酚經(jīng)改性后,一方面可提高其抑菌性,另一方面也可增加其油溶性,并減緩自行氧化的速度3.2殼聚糖涂膜保鮮水產(chǎn)品的制備工藝及存在的問題殼聚糖(Chitosan,CTS)又稱可溶性甲殼質(zhì)、幾丁聚糖、甲殼胺等,化學(xué)名為2-氨基-β-1,4-葡聚糖,是從蟹、昆蟲、蝦外殼或菌類、藻類植物的細(xì)胞壁中提取的甲殼素,在堿性加熱條件下,脫去分子中C殼聚糖及其衍生物保鮮水產(chǎn)品的機(jī)理大致可以概括為3個(gè)方面:(1)殼聚糖分子具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有很強(qiáng)的保水特性,能減緩水產(chǎn)品中水分的蒸發(fā),降低水產(chǎn)品的失重,改善水產(chǎn)品肌肉的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味如表2所示,目前利用殼聚糖來涂膜保鮮的水產(chǎn)品有鱈魚、對(duì)蝦、沙丁魚和魷魚等,研究主要針對(duì)保鮮劑的濃度、涂膜時(shí)間、貯藏條件以及膜助劑的濃度等對(duì)于貯藏保鮮效果的影響,試驗(yàn)表明:殼聚糖及其衍生物涂膜后具有降低水產(chǎn)品的失、抑制了脂質(zhì)過氧化及微生物的生長繁殖、減緩了揮發(fā)性鹽基氮、三甲胺和細(xì)菌總數(shù)等的產(chǎn)生速率、延長貯藏期限等明顯改善水產(chǎn)品保鮮的效果。目前關(guān)于殼聚糖涂膜保鮮水產(chǎn)品的應(yīng)用研究日益增多,但從現(xiàn)有的報(bào)道可知還存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)不同種類的水產(chǎn)品具有不同的貯藏特性,對(duì)特定的魚、蝦、貝和蟹等水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮時(shí)的最優(yōu)配方難以確定,在選擇保鮮劑濃度時(shí),往往要反復(fù)的嘗試。(2)目前開展的研究規(guī)模相對(duì)較小,大部分僅限實(shí)驗(yàn)室,在開發(fā)食品包裝材料和保鮮被膜并將其應(yīng)于商業(yè)化生產(chǎn)方面缺乏相關(guān)報(bào)道。(3)作為涂膜材料的殼聚糖雖然具有成膜性和阻氣性較好的特點(diǎn),但膜的水溶性差、涂膜效率低、難干燥、機(jī)械強(qiáng)度差和對(duì)一些微生物的抑制方面還存在缺陷和不足。(4)殼聚糖及其衍生物涂覆在魚、蝦類等水產(chǎn)品后直接食用,還存在口感不佳,有澀味等缺陷。(5)關(guān)于殼聚糖其衍生物在水產(chǎn)品貯藏保鮮中應(yīng)用的安全性尚存在爭議3.3ph穩(wěn)定性試驗(yàn)溶菌酶(Lysozyme),別名球蛋白,化學(xué)名稱是N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶,又稱胞壁質(zhì)酶,是一種堿性蛋白質(zhì),它可以水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷鍵,引起細(xì)菌自溶而死亡,所以溶菌酶因其溶解細(xì)菌細(xì)胞而得名。溶菌酶的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,最適pH6~7,最適溫度50℃,在酸性條件下很穩(wěn)定,pH3時(shí)能耐100℃加熱45min。溶菌酶是一種有效的抗菌劑,可選擇性殺滅微生物而不作用于食品中的其他物質(zhì),保證食品原有營養(yǎng)成分不受損失,具有一定的保健作用。對(duì)革蘭陽性菌中的枯草桿菌、耐輻射微球菌有較強(qiáng)分解作用,對(duì)大腸埃希菌、普通變形菌和副溶血性弧菌等革蘭陰性菌也有一定程度的溶解作用。因此,它可安全地替代有害人體健康的化學(xué)防腐劑,如苯甲酸及其鈉鹽等,達(dá)到延長食品貨架期的目的,是一種很好的天然保鮮劑。利用溶菌酶對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮時(shí),將一定濃度溶菌酶噴灑在水產(chǎn)品上,既可起到防腐保鮮效果,也可將溶菌酶與其他保鮮劑配成復(fù)合保鮮劑,提高保鮮效果。邱春江等在應(yīng)用溶菌酶作為食品保鮮劑時(shí),必需注意到其抗菌譜較窄,對(duì)酵母菌、霉菌和革蘭氏陰性菌等無效,因此單獨(dú)溶菌酶的防腐保鮮作用具有一定局限性,使用時(shí)通常需要添加其他成分,以促進(jìn)其作用效果。將溶菌酶與植酸、聚合磷酸鹽、甘氨酸配合使用,因發(fā)生協(xié)同作用,對(duì)革蘭氏陰性菌的溶菌力顯著加強(qiáng),可提高其防腐效果。3.4抑菌活性的作用乳酸鏈球菌素(Ninhibiforysubstance,Nisin)也稱乳酸鏈球菌肽或尼生素,是鏈球菌屬(Streptococcus)中乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)物中提取制備的一類多肽化合物,是一種無毒、安全、營養(yǎng)和高效的食品防腐劑。它能通過吸附到微生物細(xì)胞質(zhì)的磷脂膜上,通過去極化作用,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)新陳代謝基本物質(zhì)如ATP滲出,引起細(xì)胞裂解死亡,對(duì)多種革蘭氏陽性菌(李斯特菌小球菌、肉毒桿菌和葡萄球菌等)具有明顯的抗菌活性。同時(shí),Nisin對(duì)芽孢桿菌屬如芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌和致死肉毒芽孢桿菌等有很強(qiáng)的抑制作用。Nisin的抑菌機(jī)理分為兩個(gè)方面:(1)Nisin與細(xì)胞膜上lipidⅡ(細(xì)菌萜醇-焦磷酸-N-乙酰胞壁酸-五肽-N-乙酰葡萄糖胺)分子結(jié)合,形成Nisin-lipidⅡ孔洞復(fù)合物,其可與細(xì)胞膜作用形成穿孔通道,使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流失,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡;(2)lipidⅡ分子是細(xì)胞壁合成的重要組成,Nisin與lipidⅡ結(jié)合后阻礙了細(xì)胞壁的正常合成藍(lán)蔚青等4復(fù)合生物保鮮劑的保鮮機(jī)理目前沒有任何一種保鮮劑能有效抑制和殺滅所有微生物,從而安全地使用于所有食品當(dāng)中。由于單一的生物保鮮劑保鮮效果有限,有時(shí)不能達(dá)到預(yù)期目的,這就催生出復(fù)合生物保鮮劑。復(fù)合生物保鮮劑是將多種生物保鮮劑混合或與動(dòng)植物防腐劑混合配成的復(fù)合物,它不僅有著單一生物保鮮劑的作用,同時(shí)可發(fā)揮協(xié)同作用,使生物保鮮劑保鮮效果發(fā)揮到最大。如曹榮等5水產(chǎn)品生物保鮮劑的抑菌效果及機(jī)理研究海洋資源的利用越來越廣,水產(chǎn)品作為人們?nèi)粘ＯM(fèi)的對(duì)象,它的新鮮要求受到大家的關(guān)注,原來的現(xiàn)捕現(xiàn)食模式已不能滿足水產(chǎn)品大流通的要求,在保持水產(chǎn)品原有新鮮程度下,保存時(shí)間越長就越能夠體現(xiàn)水產(chǎn)品的價(jià)值。水產(chǎn)品的生物保鮮技術(shù)與傳統(tǒng)保鮮方法相比,具有一系列的優(yōu)點(diǎn),如對(duì)人體毒副作用小、天然安全以及對(duì)水產(chǎn)品的質(zhì)量影響小等,所以受到了人們的普遍推崇。我國水產(chǎn)品生物保鮮技術(shù)的研究才剛剛起步,大多還停留在實(shí)驗(yàn)室水平。文獻(xiàn)報(bào)道比較多的生物保鮮劑主要有殼聚糖、茶多酚及酶制劑等,但由于生物保鮮劑組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,且部分生物保鮮劑在生物中的含量較低,提取、分離和純化等工藝較為復(fù)雜,導(dǎo)致成本較高,一定程度上限制了生物保鮮劑的推廣與使用。因此,只有在保證食品食用安全、放心的前提下,大力加強(qiáng)水產(chǎn)品生物保鮮劑的抑菌