淡水魚防腐保鮮柵欄因子的研究進展

梁煥秋　趙冰　龔炳德　陳佩　李遠志

摘 要：淡水魚是一種含有豐富蛋白質和脂肪的食品原料，因此，微生物的控制是其捕獲后防腐保鮮的關鍵環節。柵欄技術是通過將多種抑菌、殺菌因子科學地組合，從而抑制保鮮期間淡水魚中微生物的生長和繁殖，保證其安全和品質的一種保鮮技術。本文概述了柵欄效應與微生物的關系，以及淡水魚保鮮中常用柵欄因子的研究現狀與組合方式，以期為淡水魚柵欄保鮮技術的研究和應用提高參考。

關鍵詞：淡水魚；保鮮；微生物；殺菌；柵欄因子

Recent Progress in the Research of Hurdle Factors for Freshwater Fish Preservation

LIANG Huan-qiu1， ZHAO Bing1， GONG Bing-de2， CHEN Pei1， LI Yuan-zhi1，*

（1. College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China；

2. Heyuan Lvzhibao Food Limited Company， Heyuan 517527， China）

Abstract： Microbial control is a key link in the preservation of captured freshwater fish for its rich protein and fat contents. By combining various antibacterial or sterilization factors scientifically， hurdle technology can effectively inhibit microbial growth and reproduction of freshwater fish and ensure the safety and quality during preservation. In order to provide references for the research and application of preservation technologies for freshwater fish， the microbial association of hurdle factors and the current status of research on common hurdle factors and their combinations for the preservation of freshwater fish are summarized in this paper.

Key word： freshwater fish； preservation； microorganism； sterilization； hurdle factor

中圖分類號：TS254.4 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2014）05-0050-04

淡水魚，即能生活在鹽度為3‰的淡水中之魚類。在我國，淡水魚的種類約有800種，其中鯉科屬種約占全部淡水魚的二分之一，其次是鯰科和鰍科等。近10年來，我國淡水魚業發展迅猛，2013年淡水魚產量約為2635.08萬噸[1]，占漁業總產量的40%。除了鮮銷，淡水魚的綜合加工具有保持淡水魚風味、加工過程簡便、保質期長等優點，成為了緩解漁業旺季淡水魚巨大產量的主要途徑。然而淡水魚的蛋白和水分含量高，且自身攜帶大量的細菌，采收后容易變色、變味，甚至腐敗變質，因而在淡水魚的運輸、銷售和綜合加工的前期，不同的防腐保鮮措施成為了近年來的研究熱點。

柵欄效應，即通過合理地設置若干強度不同的阻止微生物生長的“柵欄因子”，從多方面打破食品中微生物的生長平衡，達到阻止其生長繁殖的目的[2]。與單一高強度防腐方法相比，柵欄技術能科學地發揮各種殺菌措施的效應，有效抑制微生物生長繁殖，從而保證食品的感官、衛生質量及安全。本文就目前淡水魚防腐保鮮中應用的柵欄因子及其組合的研究進展進行綜述，以期為柵欄技術應用于淡水魚的防腐保鮮提供一定的參考依據。

1 淡水魚的腐敗與鮮度表征

1.1 淡水魚的腐敗和常見細菌

淡水魚中蛋白質與不飽和脂肪酸的含量高，且其本身帶有的細菌繁多，因而在沒有采取保鮮措施的情況下極容易腐敗變質。引起這種腐敗過程的原因，一方面是由于淡水魚在捕獲時造成死傷，使大量的細菌進入肌肉內。另一方面，在淡水魚離開水環境后，其表面分泌的黏液本身就是細菌的良好培養基，因而極易引來大量可分解蛋白質的細菌入侵。在微生物、酶和氧氣的共同作用下，魚體脂肪酸發生氧化、蛋白質分解成肽和氨基酸[3]，產生異味、變色和組織結構的改變，從而引起腐敗變質。

常見的引起淡水魚類腐敗變質的細菌種類包括假單胞菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、摩氏桿菌屬等[4]。在淡水魚類的貯藏期間，由于各種細菌對特定貯藏條件的耐受程度不同，因而在不同的貯藏條件下魚體容易生長的細菌種類有區別[5]：容易使冷藏淡水魚腐敗變質的細菌包括磷發光桿菌、腐敗希瓦氏菌、熱殺索氏菌等[6]；使真空和氣調包裝淡水魚腐敗變質的細菌是磷發光桿菌和乳酸菌；而有氧低溫貯藏淡水魚的特定腐敗細菌則是假單胞菌。

1.2 淡水魚的鮮度表征評價

鮮度是水產品從起捕到加工或食用前評價其品質質量的一項重要標準[7]。目前，應用較為廣泛的魚類鮮度表征評價方法均根據魚類發生腐敗變質時，其自身發生的變化特征，通常包括感官評定、化學表征（三甲胺、K值、揮發性鹽基氮、吲哚、酸度、丙二醛、總氨和蛋白質特性生化指標等）、微生物學評價和其他快速檢測技術。

2 “柵欄”與微生物

食品在貯藏過程中所采取的用以抑制或殺滅微生物的多種措施，就是柵欄因子（hurdle factor）[8]。這些因子單獨或相互組合作用，形成一道道“柵欄”，這些“柵欄”各自發揮其針對微生物的獨特抑制或殺滅效應，從多方面打破微生物的內平衡，使食品腐敗菌難以入侵，而且能夠保持食品的外觀品質，使食品長期處于良好的保藏狀態。

目前，用于淡水魚防腐保鮮的方法主要分為物理保鮮法、化學保鮮法和生物源保鮮劑法三大類[9]。其中可細分的每一種方法，在應用于淡水魚保鮮柵欄技術組合設置的時候，均可看作是防腐保鮮的一個因子，包括初始菌含量、殺菌溫度、酸度（pH值）、水分活度（aw）、包裝方式、化學防腐和輻照處理等[10]。對于這些不同類型、不同強度柵欄因子，其聯合防腐作用往往會比單一高強度的柵欄因子更有效[11]。對于每一種成熟的食品保鮮技術，其實就是應用了一套獨特的柵欄因子組合。

3 淡水魚防腐保鮮中應用的柵欄因子

3.1 溫度

微生物生長、代謝和繁殖與所處環境的溫度息息相關。而淡水魚的低溫保鮮是一種利用低溫抑制酶的活性和細菌新陳代謝，從而達到延長保鮮期的方法。按照溫度的不同，可分為冷藏、冷水、凍結、冷凍和冰藏保鮮等。此外，還有微凍、冰溫和超冷等保鮮技術。

冷藏與冷水保鮮屬于較為傳統的淡水魚防腐保鮮方法。該法是將捕獲后的淡水魚經過預處理后，直接放在0～4 ℃或較低溫的環境中保藏。是一種簡單、適用于淡水魚短期貯藏的保鮮手段。凍結、冷凍和冰藏保鮮幾種保鮮方法是把淡水魚體的溫度降到其冰點以下的保鮮方法。一般來說，魚體保藏的溫度越低，其保鮮周期越長，在―18 ℃的條件下，淡水魚能貯藏2～3 個月[12]。

微凍保鮮和冰溫保鮮一起被稱為中間溫度帶保鮮[13]。微凍保鮮技術的貯藏溫度是凍結點至―5 ℃左右[14-15]，而冰溫保鮮的貯藏溫度則是―0.5 ℃至―2 ℃之間[16]。而冰溫保鮮較微凍保鮮技術相比，是一種更能避免因凍結而導致的蛋白質變性和干耗等一系列質構劣化現象的保鮮手段。且冰溫保鮮的保藏時間是一般冷藏的2 倍左右[17]。熊光權[18]等對草魚、鯽魚微凍保鮮技術進行研究，發現在微凍保鮮期內，菌落總數在貯藏前期變化不大，在貯藏后期隨微凍保鮮時間的延長呈上升趨勢，且揮發性鹽基氮、菌落總數結合感官評定，微凍保鮮30 d，仍然達到GB標準。段道富[19]研究了茶多酚對于微凍狀態下的螂魚鮮度的影響，發現茶多酚對于微凍狀態下的螂魚具有良好的抑菌和抗氧化作用，能夠明顯延緩卿魚的腐敗變質。

3.2 包裝方式

真空與氣調包裝是淡水魚保鮮的兩種主要的包裝方式。真空包裝是淡水魚保鮮最常用的包裝方式，通過最大限度地降低魚體環境的壓力，減少魚肉的氧化、酸敗，以達到淡水魚保鮮儲藏的目的[20]。真空包裝的保鮮方式不但能夠延長水產品的貨架期，而且能夠縮小包裝體積便于運輸。

氣調包裝是采用人工混合氣體代替包裝袋內的空氣，以減弱鮮活水產品的呼吸強度，抑制微生物的生長，減緩水產品體內的化學反應速度來達到延長食品保鮮期[21]的食品儲藏方式。然而，單獨使用氣調包裝作為鮮魚的保鮮方式效果甚微，甚至有不良效果的出現。氣調包裝常見使用的惰性氣體是N2和CO2，有研究發現[22]，使用CO2包裝可使磷發光桿菌變為優勢腐敗菌，使得鮮魚的腐敗周期大大縮短。但是，氣調包裝結合低溫保藏則能獲得淡水魚最佳的保鮮效果。彭城宇[23]以羅非魚為對象，研究了羅非魚的低溫氣調包裝工，結果表明在冰溫下，以70% CO2/30% N2氣體比例包裝的羅非魚品質保持較好，貨架期可達21 d左右，與單獨采用的冰溫或氣調保鮮方法相比，貨架期分別延長了3 d和6 d。

3.3 冷殺菌技術

3.3.1 臭氧保鮮

臭氧對食品的保鮮就是利用其強氧化性分解微生物體的活性基團，增加溶氧量，從而起到殺菌的作用。目前臭氧保鮮法使用的3 種具體保鮮方式是臭氧水、臭氧冰和臭氧氣體[24]。有研究表明[25]，使用臭氧冰對羅非魚片和羅非魚進行保鮮處理，菌落總數都比對照組減少了82%～97%以上，產品的貨架期可相對延長3～4 d。但目前，臭氧殺菌技術的使用范圍集中在水產養殖系統的再循環水，用以降低魚病的發生[26]，在捕獲后淡水魚的保鮮應用上仍處于發展階段。

3.3.2 輻照保鮮

輻照是利用原子能射線的輻照能量對食品殺菌處理來保存食品的一種物理方法[27]。輻照保鮮法具有殺菌效果顯著、在5 kGy以下劑量的輻照仍然能保持魚體的良好感官品質、沒有化學殘留、再次污染問題等優點，因而在近年來得到快速的發展。馬晶磊等[28]以新鮮草魚肌肉為試驗材料，采用不同劑量的60Co-y射線輻照處理，發現隨輻照量的增加，草魚肌肉中細菌總數呈下降趨勢，且在0和2 kGy劑量下，草魚肌肉仍能保持在一級鮮度。仲濟健等[29]在白魚的保鮮上結合使用真空包裝與輻照技術表明，在2.5 kGy的輻照量下，白魚在23 ℃的保鮮期內各項鮮度表征指標穩定，貯藏期能達到30 d。

3.3.3 超高壓與高壓脈沖電場

超高壓殺菌技術是利用高壓使食品中的酶和微生物的活性改變，從而達到保鮮效果的一種冷殺菌方式。該法的具體手段是將食品在真空包裝后以100 MPa以上的高壓處理。雒莎莎[30]研究將超高壓技術應用于鳙魚的保鮮，發現冰溫貯藏過程中，超高壓處理能夠改善墉魚在貯藏過程中的品質。與超高壓相似，高壓脈沖電場也是一種食品非熱貯藏方法。處理時將食品處理室與高壓脈沖電源相連，利用高壓脈沖電場的特殊效應產生殺菌、鈍化酶的作用。

3.4 防腐劑與涂膜保鮮劑

淡水魚保鮮保藏中使用的防腐劑主要包括化學和生物源2大類。早期就有人用亞硫酸鈉等化學防腐劑防止水產品變黑[31]，但由于化學防腐劑存在殘留問題，在目前的研究中已鮮有出現。生物源保鮮劑由于其具有天然、對人體無毒2大優點，越來越受到推崇和關注。這種天然保鮮劑在淡水魚保藏中的使用通常是將魚體浸于其中，或將保鮮劑噴于魚體表面，從而改變魚肉表面的氣體環境，抑制微生物生長，同時具有防止汁液流失的效果[32]。人們將這種將天然保鮮劑應用于食品保鮮的操作方法稱作涂膜保鮮法。目前，該法應用較多的成膜物質有殼聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、淀粉和蜂膠等。李松林[33]將1.0%殼聚糖結合0 ℃低溫貯藏應用于黃鱔的保鮮中，結果發現實驗組的TVB-N值、pH值和細菌總數均低于對照組；張杰等[34]研究了抗菌性海藻酸鈉涂膜在羅非魚片保鮮中的效果，發現該抗菌膜可減少魚片中的細菌總數的增加、維持較低的TVB-N值和能改善羅非魚片的感官質量，保鮮期相對可延長約5.5 d。

3.5 酶法保鮮

溶菌酶（lysozyme）能水解致病菌中粘多糖致使細胞壁破裂，內容物逸出而使細菌溶解的天然食品防腐保鮮劑[35]。由于溶菌酶只能專一地分解芽孢細菌的活細胞，因而對于霉菌、酵母和革蘭氏陰性菌等引起的腐爛變質，溶菌酶往往不能起到很好的防腐保鮮作用。目前，溶菌酶通常與殼聚糖、茶多酚和Nisin等復合組成防腐柵欄，廣泛地應用于淡水魚的保鮮中。另外，更有人研究將脂肪酶作用就脂肪含量較高的淡水魚體，通過減少脂肪含量達到延長保鮮期的目的。

4 結 語

隨著淡水魚業產業結構的快速變化和發展，保鮮技術是其發展的前提和有力保障，如何建立一套安全、穩定的保鮮方法是當前淡水魚保鮮技術研究的重要方向。將柵欄技術應用于淡水魚的微生物控制，針對不同類型的淡水魚設置特定的柵欄因子及強度，可有效控制微生物的生長和繁殖，延長淡水魚起捕后在運輸、加工前的保鮮周期，是提高淡水魚的經濟效益的重要途徑。本文綜述了目前應用于淡水魚保鮮的柵欄因子研究和組合現狀，以期為建立淡水魚的保鮮柵欄體系提供參考依據。

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