魷魚及其制品中內源性甲醛產生的機制和控制方法研究進展

摘要 近年來我國水產品質量安全問題頻發，尤其是魷魚產品中的甲醛含量超標問題尤為突出，關系到整個魷魚產業乃至全國水產加工產業的生存與發展，亟待解決。而魷魚及其加工制品中的甲醛主要來源于自身的物質代謝，因此就魷魚及其加工制品中內源性甲醛的主要形成機制即氧化三甲胺酶催化途徑和氧化三甲胺高溫裂解途徑，以及甲醛的控制即甲醛捕獲劑、氧化三甲胺酶的抑制劑、加工工藝改進和產品包裝等進行了闡述，并針對目前研究的現狀提出了魷魚制品中內源性甲醛研究的新方向，即貨架期內甲醛的形成機制和控制方法。

關鍵詞 魷魚；內源性甲醛；產生機制；控制

中圖分類號 S965.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08757-03

Abstract In recent years， quality and safety problems of aquatic products are emerging in an endless stream. Among these problems， the high content of formaldehyde in squid and its products is particularly outstanding， which is related to the survival and development of the squid industries and the national aquatic product processing industry， therefor， it cries for solution quickly. According to researches， the formaldehyde tested in squid mainly come from the metabolism of squid body， which is endogenous formaldehyde. In this article， the formaldehyde formation mechanisms， including the enzymatic pathway of TMAOase and pyrolysis pathway of TMAO are introduced. The control of formaldehyde content in squid and its products is also discussed such as the formaldehyde capture agent， TMAOase inhibitors， process improvement and product packaging. In view of the present research situation， the formaldehyde formation mechanism and control in shelf life are still not clear， therefor some suggestions on the new research direction of endogenous formaldehyde in squid product are put forward.

Key words Squid； Endogenous formaldehyde； Formation mechanism； Control

近年來，水產品安全事件頻發，我國水產品因質量安全問題，導致出口屢遭發達國家的技術壁壘，造成了巨大的經濟損失，嚴重損害了我國水產品在國際市場上的聲譽，同時也在一定程度上影響了人們對甲醛含量較高的水產品的消費水平。其中魷魚產品中的甲醛含量超標問題尤為突出，關系到整個魷魚產業乃至全國水產加工產業的生存與發展，亟待解決。因此，探明魷魚及其制品加工過程中甲醛的產生機理，開發有效的水產品甲醛控制技術，已成為迫切之需。隨著研究技術的發展和學科間的深入交叉，魷魚及其加工制品中內源性甲醛的形成機制已經被逐步揭示，相應的控制方法也隨之被開發出來并取得較好的應用效果。筆者就國內外對魷魚甲醛的形成機制和控制方法的研究進展進行闡述。

1 魷魚及其制品內源性甲醛形成機制

國外對海產品內源性甲醛生成機理有大量的研究。目前，認為海產品中產生內源性甲醛主要有2種途徑：一為酶途徑，主要是酶及微生物參與，研究集中在鱈魚科魚類冷凍和冷藏過程中氧化三甲胺脫甲基酶（TMAOase）[1-3]，莖柔魚也分離到相似的分解酶[4]；二為非酶途徑，即高溫下氧化三甲胺裂解形成。

1.1 氧化三甲胺脫甲基酶（TMAOase）催化途徑

由于鱈魚科等海水魚類大都生活在150～200 m以下的深海，身體中較高氧化三甲胺（TMAO）的含量具有維持細胞-體液間和體液-外界間浸透濃度平衡的作用，成為海魚體內緩沖體系的一部分。氧化三甲胺在TMAOase的催化作用下分解形成三甲胺（TMA）和二甲胺（DMA），在產生二甲胺的同時還伴隨著甲醛的形成。

朱軍莉等研究了秘魯魷魚不同組織中氧化三甲胺脫甲基酶（TMAOase）的活性及酶學性質，并通過體外重組試驗分析凍藏過程中TMAOase活性與甲醛生成的相關性，發現魷魚不同組織TMAOase活性均較低，而肝臟酶活相對較高，且與肌肉中TMAOase酶學性質相似[5]。此外，還發現TMAOase 催化活性需要一個輔助因子系統， 包括Fe2+、 抗壞血酸（Asc）和半胱氨酸（Cys）。但是，魷魚肝臟-肌肉重組體和TMAOase肌肉重組體在凍藏過程中甲醛和二甲胺（DMA）含量顯著提高，而肌肉中DMA和甲醛含量無顯著增加，因此推測TMAOase酶學催化途徑并非魷魚及其制品中高含量甲醛的主要來源。

1.2 氧化三甲胺高溫裂解途徑（非酶催化途徑）

研究發現，在鮮活魷魚肌肉組織中甲醛的含量并不高，低于相關法規的限量檢出標準，但是在魷魚絲、魷魚片等魷魚制品中卻檢測出了較高含量的甲醛，有的甚至超出國家相關標準上百倍。Lin等發現，200 ℃時干魷魚甲醛和DMA生成明顯加速[6]；勵建榮等發現，在加工魷魚絲的蒸煮和焙烤這2個工序中甲醛增加明顯[7]，而這2個工序是整個魷魚絲加工過程所需溫度最高的；薛長湖等也報道加熱工序促進甲醛生成的相似現象[8]。并且目前的研究表明，氧化三甲胺高溫裂解產生甲醛的現象僅在魷魚加工過程比較普遍和顯著。Odziejska等發現，加熱的阿根廷滑柔魚甲醛和DMA生成明顯，波羅的海鱈甲醛和DMA只有微量改變[9]，而經180 ℃高溫處理的鱈魚甲醛顯著下降[10]。

為進一步闡明影響TMAO熱分解的關鍵因素，Spinelli等進行了體外模擬試驗，研究了TMAO標準溶液生成甲醛的非酶途徑，發現Fe2+、Sn2+、SO2、半胱氨酸和血紅蛋白等還原性物質促進TMAO的分解[11]。Lin等也做了相似的研究，發現Fe2+和抗壞血酸對TMAO熱分解的促進遠大于Fe2+和半胱氨酸[6]。 以上研究基本明確了影響TMAO熱分解的關鍵因素，但未說明這些關鍵因子發揮作用的途徑或者影響機理。

Ferris等假設并證實了TMAO在Fe2+催化下通過自由基反應生成甲醛、DMA和TMA[12]，推測TMAO高溫熱分解生成甲醛的反應可能與反應中的自由基存在一定關聯。針對這一推測，朱軍莉等以魷魚高溫條件下內源性甲醛生成規律為切入點，通過構建體外化學模型篩選影響TMAO高溫熱分解生成甲醛的關鍵因子，重點研究了高溫條件下反應體系中自由基產生特性與甲醛生成的相關性，發現自由基是魷魚制品加工過程甲醛生成的重要誘因。綜上所述，高溫分解是魷魚制品內源性甲醛的主要來源，而自由基則是主要的誘發因素。

2 魷魚及其制品中內源性甲醛的控制

隨著魷魚及其制品中甲醛形成機制的逐漸明確，目前眾多甲醛控制方法被開發和應用于生產實踐，并取得了較好的控制效果。現就以下幾種針對魷魚制品中甲醛控制的方法進行詳細闡述。

2.1 甲醛捕獲劑的應用

甲醛是一種具有較強反應活性的化學物質，容易被還原形成醇類物質，也容易被氧化生成二氧化碳和水，還能與酚類物質如苯酚等發生縮聚反應形成酚醛樹脂。因此，研究人員從這些化學物質中篩選出了安全、有效的甲醛捕獲劑應用到魷魚制品的甲醛控制中。

2.1.1

天然提取物對魷魚制品甲醛的控制。

研究發現，茶多酚、甘草提取物、白藜蘆醇、蜂膠和葡萄籽提取物5種多酚類物質都能有效減少魷魚上清高溫條件下FA和DMA的形成，并且多酚提取物均表現良好的FA結合作用；隨著茶多酚濃度的增加和處理時間的延長，茶多酚抑制魷魚中TMAO熱轉化FA和DMA形成的作用顯著增強，其中高于0.15%茶多酚效果較佳；5種兒茶素單體與茶多酚對魷魚TMAO熱分解表現相似的抑制作用，并且茶多酚和兒茶素單體（ECG和EGCG）能顯著降低魷魚高溫自由基信號的形成。因此，茶多酚通過抑制魷魚高溫TMAO熱分解和捕獲生成的甲醛實現降低甲醛含量，其中兒茶素單體是茶多酚抑制TMAO熱分解的主要物質[13-14]。

2.1.2

有機酸對魷魚制品甲醛的控制。丁二酸、草酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸和檸檬酸三鈉6種有機酸類和鹽都能在高溫條件下減少魷魚上清FA和DMA的形成，且有機酸對FA無結合作用。隨著檸檬酸濃度的增加和處理時間的延長，檸檬酸抑制魷魚中TMAO熱轉化FA和DMA形成的作用增強，且濃度高于5 mmol/L時抑制效果較好；檸檬酸能顯著降低魷魚高溫自由基信號的形成；因此檸檬酸降低魷魚高溫甲醛含量主要是通過抑制TMAO熱分解來實現[14]。

檸檬酸和茶多酚復合，發現0.05%茶多酚+5 mmol/L檸檬酸與0.15%茶多酚在抑制魷魚中TMAO分解的效果上表現相似的作用，兩組無顯著差異[14]。

但是茶多酚等天然提取物會影響產品的外觀，有機酸又會影響產品的口感。經過多次的反復嘗試，朱軍莉等研究評價了加工工藝中0.05%茶多酚復合5 mmol/L檸檬酸和5 mmol/L氯化鈣處理對秘魯魷魚絲25 ℃下貯藏過程中理化和感官特性的影響。結果顯示，魷魚絲在貯藏中不僅水分、蛋白質、脂肪等營養物質的損耗顯著降低，TMAO的降解也受到了抑制，從而使甲醛的形成受到了顯著抑制[15]。這樣的復合型甲醛捕獲劑具有協同增效的作用，不僅可以減少茶多酚、檸檬酸在魷魚絲中的添加量，還能更好地捕獲吸收甲醛，減少產品中甲醛的含量。

2.2 氧化三甲胺酶的抑制劑或抗凍劑的應用

魷魚原料在冷凍或低溫貯藏過程中添加酶抑制劑或抗凍劑以抑制TMAO分解生成甲醛。Parkin等研究發現，水產品中富含的TMAO在低溫貯藏過程中仍會在酶的作用下不斷分解生成FA；而添加酶抑制劑后，TMAO分解大大受到抑制，FA生產量也隨之減少[16]。此外，Herrera等發現向魷魚原料中添加抗凍劑也能達到抑制FA的效果[17]。

2.3 加工工藝的改進對魷魚甲醛形成的控制

勵建榮等研究發現，在秘魯魷魚絲加工過程中，甲醛含量發生了變化，其中在蒸煮和焙烤兩道工序下甲醛含量顯著升高[18]。但當蒸煮條件降為90 ℃、4 min以及焙烤條件改為125 ℃、5 min后，魷魚絲的甲醛含量明顯降低至8.7 mg/kg（符合國家甲醛限量標準）。辛學倩等在研究魷魚絲加工過程中得出了類似的結論[19]，即通過流水冷卻以及改變焙烤技術可以大大減少魷魚產品中最終的甲醛。此外，Landolt等發現，通過加工工藝中的清洗步驟能減少魷魚TMAO本底含量，從而達到減少TMAO分解生成FA的目的[20]。

2.4 不同包裝方式對魷魚制品甲醛含量的控制

自由基是誘發魷魚制品甲醛形成的主要因素，而光照、熱、氧氣等都是誘發自由基產生的主要因素。因此，控制自由基的產生也就在很大程度上阻斷了甲醛形成的路徑。相比普通包裝，真空包裝能顯著降低魷魚絲貯藏過程中水分流失、減少蛋白質分解、抑制美拉德反應和氧化三甲胺轉化為二甲胺和甲醛。因此，真空包裝結合0.05%茶多酚+5 mmol/L檸檬酸復合甲醛抑制劑對保持魷魚絲貯藏過程中品質和抑制氧化三甲胺分解為甲醛和二甲胺效果最佳[14]。除此之外，還可以采用真空氣調包裝，這樣既可以控制甲醛的形成還能更有效地抑制魷魚制品在儲藏過程微生物的生長。還可以采用深色和耐熱性好的包裝材料以防止在運輸、儲藏、貨架期間的光、熱等影響。或者是在包裝袋內放入甲醛捕獲包，里面加入一些甲醛捕獲劑，這樣不僅可以起到吸收甲醛的作用，還可以避免一些捕獲劑對魷魚外觀和口味的不良影響。

3 研究展望

綜上所述，對于魷魚及其制品中內源性甲醛的形成機制主要是針對鮮活魷魚以及加工過程兩個環節。并且針對這兩個環節中的關鍵點從原料到加工工藝再到產品包裝都開發了很多甲醛控制方法及技術，已經成功使得魷魚制品在剛生產出來的時候或者貨架期的前段時間甲醛含量控制在限量標準以下。但是，近年來國家相關監督執法部門在各大超市中抽查的魷魚制品，其甲醛含量都超出國家標準幾十倍甚至幾百倍。由此說明，魷魚制品中的甲醛在商品貨架期內仍然不斷形成，那在這段時間內是什么原因造成甲醛的大量形成，先前開發的控制技術和方法為何在貨架期內不再發揮作用或者如何提高它們在貨架期內的作用，這些問題都是魷魚制品所面臨的重要質量問題，也是亟需解決的主要問題，同時更是魷魚制品內源性甲醛形成機制方面的今后研究方向。

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