生物保鮮劑對魚類保鮮的應用現狀及其展望

王楚文，柳云龍，唐文靜，寧喜斌

(上海海洋大學食品學院，上海201306)

根據2011年聯合國糧食及農業組織(Food and agriculture organization of the united nations，縮寫為 FAO)的報告［1］，水產品的消耗量已經達到了每人每年17 kg，魚類占據了其中的很大一部分。隨著人們對于魚類的需求越來越大，其品質的好壞也越來越受到關注。但魚容易腐敗的特性使得其外觀、肉質等性質會發生很大改變。不僅如此，Lvanbar等的試驗表明，變質的同時還會產生某些有害物質如組胺等，使其失去食用價值［2］。魚類之所以容易腐敗，主要的原因之一就是其本身攜帶有大量微生物，這些微生物的活動和繁殖導致魚類的品質顯著下降。許振偉等闡述了一些常見的魚類腐敗菌，如腐敗希瓦氏菌、假單胞菌屬、乳桿菌等［3］。

至今為止，魚類保鮮技術多采用物理或化學方法。其中使用化工產品的化學方法易給人體帶來一定的不良作用，它所引起的安全性問題也越來越突出。而物理方法對于技術本身的要求過高，設備的制造成本及維修費用也過于昂貴，并不適合大范圍的推廣。生物保鮮劑是從生物組織及其二級產物中提取出來的，安全性顯著提高，而且生物保鮮劑一般都可被降解，降低了對生態環境的污染，是種環保高效的方法。

1 生物保鮮劑的分類及其作用

生物保鮮劑按其來源分，可分為植物源保鮮劑、動物源保鮮劑和微生物源保鮮劑［4］。這也是現如今相關從業者所主要采用的分類方式。魚類腐敗的重要原因是微生物對其的降解，要延緩魚類的腐敗時間，延長其保質期，就需減少微生物對魚類的作用。而生物保鮮劑相較于其他保鮮手段，對微生物的抑制有著安全優異的效果。

2 生物保鮮劑

2.1 植物源生物保鮮劑 植物源生物保鮮劑是指從植物中提取的純天然的保鮮劑，主要有辛香料、茶多酚、蜂膠、百里酚等［5］。

2.1.1 辛香料。辛香料是指在食品調味中所使用的具有芳香味植物的干燥粉末或精油，Grohs的研究證明，辛香料能夠改善產品的各項特性，延長保質時間［6］。大量研究結果表明，辛香料對微生物具有較好的抑菌作用。馬麗珍等的研究表明，辛香料提取液對于食物都有較好的保鮮作用，丁香中因含有的丁香酚(C10H12O2)對魚類中常見的優勢腐敗菌假單胞菌有著顯著的抑制作用，肉桂提取液對于草魚中的熱死環絲菌有著較好抑制作用［7］。此外，辛香料中的肉桂醛、辣椒素等有機物對于革蘭氏陽性與陰性菌都有著不同程度的抑制作用［8］。

2.1.2 百里酚。百里酚是香芹酚的同分異構體，有著令人愉快的芳香氣味，常用于控制蜂蜜上的瓦螨數量以及作為麻醉劑使用。Tippayatum等通過試驗發現，百里酚、乳酸鏈球菌素以及丁香油酚對于幾種常見的腐敗菌，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等都有著顯著的抑制作用［9］。其中尤以百里酚的抑菌效果最為突出，對于測試的4種菌都有著顯著的抑制作用，可以看出其擁有著廣譜的抗菌作用。蔣慧亮等進行了百里酚對冷藏大菱鲆鮮度和貨架期的影響相關試驗，對比了數種生物保鮮劑的效果，發現百里酚的抗菌抑菌作用最為明顯［10］。試驗表明，百里酚對于魚類常見腐敗菌如腐敗希瓦氏菌與假單胞菌等都有著明顯的抑制作用，尤其是腐敗希瓦氏菌。在百里酚的作用下，試驗組的貨架期相較于對照組的貨架期足足延長了169 h。國內對于百里酚的相關研究還在起步階段，但僅就現在的少數研究來看，百里酚作為魚類保鮮劑有很強的競爭力。

2.1.3 茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，類物質茶多酚又稱為茶鞣或茶單寧。現有研究表明。茶多酚等物質有解毒和抗輻射作用，被譽為“輻射克星”。勵建榮等在對梅童魚魚丸的研究中利用了茶多酚來使梅童魚魚丸的貨架期得到延長［11］。這是因為茶多酚不僅具有解毒和抗輻射的作用，同時還具有良好的抗菌抗氧化活性。茶多酚可以在一定范圍內抑制微生物的生長，濃度與抑菌能力呈線性相關，其最大成長率在2 g/L處取得。目前茶多酚應用于保鮮的研究已經較為成熟。

2.2 動物源生物保鮮劑 動物源生物保鮮劑是指從動物中提取的純天然的保鮮劑，主要有殼聚糖、抗菌肽等。

2.2.1 殼聚糖。殼聚糖又被稱為脫乙酰甲殼素，是一種天然的氨基多糖，有著良好的生物活性功能，良好的成膜性及很強的抗菌作用。No等對于殼聚糖以及殼聚糖的低聚物進行了研究，他們用殼聚糖對豆腐中的7種不同的腐敗菌進行了試驗，結果表明，殼聚糖的廣譜抗菌性對于這7種菌都有著有效的抑制作用［12］。雖然殼聚糖有著較好的抑菌作用，但是Shahidi等對其的應用存在一些看法［13］。殼聚糖中含有著一些氫鍵而使其極性發生很大變化，所以它在水中和某些普通的有機溶劑中的溶解率并不理想，只能溶于酸性溶劑中顯示其抗菌性，一定程度上會限制其在生物保鮮當中的應用。由于殼聚糖溶解性低的缺點，Mohan等利用殼聚糖對沙丁魚進行涂膜研究，發現在1.0%濃度時殼聚糖的涂抹處理可以有效抑制細菌的生長，延長了其貨架期［14］。

2.2.2 蜂膠。蜂膠作為一種天然產物，其廣譜抗菌性使之成為十分具有發展前景的生物保鮮劑。多種魚類腐敗菌都對蜂膠提取液敏感，蜂膠對腸桿菌屬、溶血性鏈球菌等有著良好的抗菌效果［15］。從研究結果來看，蜂膠對革蘭氏陽性菌效果良好;相較于化學保鮮劑，蜂膠的抑菌時間要長出數倍。潘秋月等的研究表明，蜂膠液體是樹脂類物質，黏性很大，具有良好的成膜性［16］。這層膜不僅可以減少微生物在魚體表面的附著，同時能夠阻斷氧氣的交流，降低微生物的新陳代謝的速度與速率，以此抑制微生物的成長，達到延長保質期的效果。蜂膠作為天然提取物［17］，在1991年的《食品安全性毒理學評價程序》中對蜂膠進行了一系列測試，結果均為陰性。多項試驗結果都說明蜂膠是符合人體服用標準的。

2.2.3 動物源抗菌肽。抗菌肽是生物在防御微生物入侵中所產生的一類抗微生物與惡性細胞的肽鏈。目前抗菌肽的來源主要有4種，分別是昆蟲抗菌肽、蛙類抗菌肽、魚類抗菌肽以及哺乳動物抗菌肽。柴曉杰等對魚類抗菌肽的作用機理進行了描述［18］。魚類抗菌肽多以前肽源的方式合成，通過酶的切除作用形成了有活性的成熟肽，成熟肽具有強力的抑菌活性。抗菌肽可以使細菌的細胞膜穿孔，細胞的內容物向外流出而導致其死亡。但是對于抗菌肽是否能應用到實際情況中還有待試驗。吳燕燕等在羅非魚上進行了甲基營養型芽孢桿菌抗菌肽的抑菌試驗，試驗結果表明，這種抗菌肽對羅非魚片的確具有明顯的保鮮作用［19］。但是作者也同時表示，雖然甲基營養型芽孢桿菌抗菌肽對羅非魚片有不錯的保鮮效果，但是因為不知道對于其他產品的作用具體如何，還需要大批量的試驗來進行檢查;同時抗菌肽的提取成本很高，產業化困難，所以要把抗菌肽應用于食品保鮮的前景并不可觀。

2.3 微生物源生物保鮮劑 微生物源生物保鮮劑是指從微生物或微生物次級代謝產物中提取的純天然的保鮮劑，主要有乳酸鏈球菌素、納他霉素等。

2.3.1 乳酸鏈球菌素。乳酸鏈球菌素(Nisin)是乳酸鏈球菌產生的一種多肽，由34個氨基酸組成，不會與其他抗菌素產生交叉抗性，無毒、安全、無副作用。乳酸鏈球菌素于20世紀30年代在牛奶中被發現，而在1996年，Blackburn等就對其做了系統的研究［20］。乳酸鏈球菌素對細菌的作用主要是抑制細菌細胞壁中肽聚糖的合成，使細胞膜合成受阻，與抗菌肽一樣是使細胞內物質溢出，導致細胞裂解死亡。由于Nisin能夠減弱熱處理溫度，改善風味，所以被大規模的投入使用。但由于市場價格偏高、抗菌譜窄等問題，一般與其他保鮮方法連用。李紅等通過研究發現，乳酸鏈球菌素主要抑制的是細胞膜結構較為簡單的革蘭氏陽性菌，比如葡萄球菌屬、鏈球菌屬等，同時對魚類當中常見的假單胞菌亦有著較好的抑制作用，使用在魚類上可以有效地延長食品的貨架期［21］。

2.3.2 納他霉素。納他霉素(Natamycin)是由納他霉菌發酵制成的結晶粉末，是一種安全性較高的食品防腐劑。Pintado等在奶酪表面加入納他霉素，結果表明納他霉素對李斯特氏菌、銅綠假單胞菌等都有著一定的抑制作用［22］。同時納他霉素在抑菌的同時也不會顯著影響薄膜的機械性，對于食品本身的質量沒有影響。張寧使用了納他霉素對海產品進行了保鮮研究，試驗結果表明，鮑魚因為加入了納他霉素而延長了其貨架期［23］。

2.3.3 ε-聚賴氨酸。ε-聚賴氨酸，淡黃色粉末，是日本學者S.Shima于1977年從微生物中篩選Dragendo Positive物質的過程中發現的一種同型單體聚合物。現在常用白色鏈霉菌(Streptomyces albulus)的發酵來生產。這項技術在日本已經較為成熟，但在我國還處于起步階段。潘迎杰等學者對聚賴氨酸做了一系列的對比與研究，其較好的廣譜抗菌性對于革蘭氏陽、陰性菌都有很好的抑制作用［24］。因為日本是海產品大國，聚賴氨酸在日本被廣泛應用于各式各樣的海產品當中，其對革蘭氏陰性菌的良好作用使得其被市場廣泛接受。聚賴氨酸能與靶細胞的細胞膜結合后使細胞穿孔使少量內容物溢出，但依然維持細胞形狀，保持細胞活性。接著聚賴氨酸又繼續與細胞膜反應，影響細胞正常生理功能，破壞細胞核心，致使細胞死亡。聚賴氨酸有較好的抑菌能力，同時能在較為苛刻的條件下保持活性，適用范圍非常廣泛。為了增強抑菌能力，聚賴氨酸常與其他物質同時使用。Hiraki等對其毒性做了一系列相關試驗，在慢性喂養試驗中，即使達到20 000 mg/kg計量水平的大鼠里，也沒有明顯的不良影響［25］。同時聚賴氨酸也不會反應生成任何已知的有較大毒性的化學成分，急性口服試驗當中，大鼠也沒有誘變變異產生。

2.4 其他生物保鮮劑

2.4.1 溶菌酶。溶菌酶是一種能水解致病菌中黏多糖的堿性酶，一般采用生物工程技術制作，這是一種天然酶，安全無抗藥性。溶菌酶兩親性的C端干擾細菌的膜活性膜，從而達到抑菌作用。Francesco等研究了鱸魚當中的溶菌酶，發現溶菌酶參與了鱸魚的第一道天然防線即先天免疫反應，這也為后來水產品的的研究打下基礎［26］。任西營等通過試驗發現，單一溶菌酶對海產品的各類腐敗菌與致病菌都有著不同程度的抑菌作用，其中尤以對革蘭氏陰性菌及弧菌屬的抑菌作用最為明顯［27］。但是結合實際應用情況，溶菌酶的抗菌譜相較于其他生物保鮮劑較窄。溶菌酶常與EDTA、Nisin、殼聚糖等共用來抑制海產品中微生物的增長，與不同的生物保鮮劑共用，對于細菌的抑制作用也有區別［28］。

3 研究展望

近年來，隨著人們的生活水平逐步提高，其對于魚類及海產品的質量以及安全性也提出了相應的要求。因為化學保鮮劑的濫用而發生的各式各樣的事件沖擊著人們的視線，今天社會上亟需一種更加安全的保鮮劑。生物保鮮劑具有廣泛的應用范圍，易于控制的理化性質，對機體傷害低的特性，因此具有較好的發展前景。

但與此同時，生物保鮮劑在發展中依然有很多問題需要克服。首先是其成本問題，在技術還不成熟的現在，想要大批量地生產生物保鮮劑依然困難重重;雖然生物保鮮劑近年來研究迅速，但是距離投入生產還有一定距離;作為純天然的物質，生物保鮮劑的化學組成并不能完全為人所知，這也為生物保鮮劑的投入使用設下了障礙。只有加快生物保鮮劑的工業化發展，才能更快地讓廣大人民群眾享受更好、更優質、更健康安全的食品。

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