從化學指標的角度淺析物理保鮮技術在水產品保鮮中的應用

黃海峰

摘 要：水產品營養價值豐富，消費需求量大，但易腐敗變質，因此水產品的儲藏保鮮過程非常重要。水產品的腐敗變質不僅影響其品質，也會因其毒性威脅消費者的安全，故保鮮效果與水產品的銷售息息相關，保鮮技術的選擇也顯得尤其重要。在實際生產生活中，保鮮技術不僅涉及保鮮效果還涉及成本等問題，因此了解保鮮技術有利于科學合理的選擇保鮮技術。水產品中蝦類營養較全面，又因蝦會出現黑變，因此以南美白對蝦為例具有代表性。物理保鮮技術包括低溫保鮮、氣調保鮮、超高壓保鮮等技術，筆者詳細陳述各種方法的技術原理、保鮮效果檢測方法，總結了保鮮效果的優缺點，具有參考價值。

關鍵詞：南美白對蝦；水產品保鮮；物理保鮮技術

中圖分類號：TS254 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0234-03

1 引言

我國陸地面積約960萬平方公里，領海約470萬平方公里，各地均有自己的特色產品，而大量產品銷售都需要考慮保鮮問題。就水產品而言，我國水產品種類豐富，產量更是持續增加，截止2016年全年水產品產量已達6900萬噸，居世界第一。水產品，尤其是魚、蝦、貝類，能提供豐富的維生素、礦物質以及優質蛋白質，含有人類不能自行合成的幾種高度不飽和脂肪酸，還含有具有健腦作用的卵磷脂等。水產品豐富的營養價值使其成為健康膳食結構中不可缺少的要素，消費需求也不斷上升。與此同時，消費者對水產品的品種、保鮮等要求也越來越高。水產品營養豐富的同時也極易腐敗變質，而腐敗變質會產生毒性，不僅影響銷售，還會帶來食品安全問題。因此在水產品的加工、運輸、銷售過程中，保鮮技術的選擇都至關重要。選擇與產品相適應的保鮮技術在保證食品安全的同時也能保證口感、降低成本、增加銷量。因此改進保鮮技術、完善保鮮體系，對水產品行業的發展具有重要意義。

2 南美白對蝦簡介

南美白對蝦又稱萬氏對蝦、白對蝦，中文學名為凡納對蝦，隸屬于對蝦科，對蝦屬。南美白對蝦原產于美國西部太平洋沿岸的溫暖水域，集中分布在厄瓜多爾附近的海域。南美白對蝦最長可達24cm，蝦殼較薄，淺青灰色是其正常顏色，全身沒有斑紋。南美白對蝦是高產養殖的優良品種，與斑節對蝦、中國對蝦并列為世界三大養殖蝦類。它的養殖條件簡單，在18-32℃均能生長，適宜鹽度在1-40‰，生長快，抗病能力強。20世紀80年代南美白對蝦開始引入中國，養殖規模不斷擴大，逐漸成為我國南方主要養殖的蝦種，又以天津市漢沽區楊家泊鎮養殖的南美白對蝦質量最優，其養殖技術也最為成熟。

南美白對蝦蝦肉鮮美，營養價值較高，適合老人和兒童食用。人體必需的8種必需氨基酸和2種半必需氨基酸都能在南美白對蝦中獲得，且必需氨基酸含量占其氨基酸總量的38.78%，達到了FAO（聯合國糧食與農業組織）及WHO（世界衛生組織）規定的理想模式。同時它還富含多不飽和脂肪酸、EPA和DHA等，經常食用，有助于兒童智力發育和老年人健康。南美白對蝦還富含人體必需的礦物元素，如的鈣、鐵、鋅、硒等，因此對兒童的生長發育和智力發育有積極的促進作用。此外，南美白對蝦表面的紅色成分，即蝦青素，是目前發現的最強的抗氧化劑，被廣泛應用于化妝品、食品添加劑及藥品中，2008年日本科學家還發現蝦青素有助于消除“時差癥”。

由此可見南美白對蝦的營養豐富、保健價值較高，以其為代表研究水產品的物理保鮮技術具有代表性和可行性。

3 水產品保鮮中的化學指標

根據水產品易腐敗變質的特點，專家總結其腐敗變質的原因，并制定了相應的檢驗標準判斷水產品是否能夠食用。水產品常用的化學指標有以下幾種：

（1）微生物總數：微生物會分解碳水化合物，使酸度升高，也會分解蛋白質、脂肪等，還會形成有害物質，因此微生物量與保鮮期關系極為密切。按照GB2741-1994規定：蝦類的菌落數≤5.0lg（cfu/g）為一級鮮度；5.0～5.7lg（cfu/g）為二級鮮度，當細菌總數超過二級鮮度時，蝦不能食用，以此判定貨架期的終點。

（2）pH值：pH值升高一般是由某些蛋白質片斷發生分解造成的，也會受到水環境影響。一般pH值會呈先降后升的趨勢。具體的pH值指標與蝦本身有關，需設置對照組。

（3）ATP及其降解物：其檢測分為兩類，K值主要用于魚類的鮮度指標，而蝦類K值變化與保鮮效果關系不大。

（4）揮發性鹽基氮（TVBN）：TVBN指的是在堿性條件下，具有揮發性的小分子的胺類物質。在動物性食物中，它是下酶和細菌作用下的腐敗過程中產生的，它的含量對判斷蝦的鮮度具有重要的參考價值，多數情況下，TVBN被作為判斷超高壓處理的蝦的保鮮情況的重要指標。中華人民共和國國家標準河蝦衛生標準GB2740-1994規定：TVBN（mg/100g）≤20。

（5）SO2殘留：SO2雖然能有效抑制蝦體變黑，但殘留量過多會導致人體攝入過量從而傷害人體。食品添加劑標準規定，在生蝦可食部位SO2的最高限量為100mg/kg，在熟蝦可食部位為30mg/kg。

4 物理保鮮技術在水產品保鮮中的應用——以南美白對蝦為例

蝦類營養價值高，但難以保存。在酶的作用下，酪氨酸或其衍生物等水溶性色原物質被氧化而形成黑色素使得蝦類變黑，這類酶常存在于蝦的血液、頭、胸、關節、尾扇等部位，因此蝦的這些部位最先變黑。蝦的變黑和變質對其外觀和價值都有影響，找出延緩蝦變黑，延長保鮮期，對蝦的銷售十分重要。

4.1 低溫保鮮技術

作為使用最早、最廣的水產品保鮮技術，低溫保鮮技術就是指在較低溫度下保藏水產品，達到保鮮和防腐的目的。它的原理是通過低溫使酶活性降低，從而降低微生物體內的代謝酶活動，減慢酶參與的化學反應速度，以及增加原生質體濃度、黏度，達到減緩水產品腐敗的目的。水產品低溫保鮮技術以溫度為標準分為四種：冷藏保鮮（0-4℃）、冰溫保鮮（0-2℃）、微凍保鮮（-2℃～-4℃）、凍藏保鮮（-18℃～-40℃）。冷藏保鮮能使水產品保持其生物特性，但受水產品自身熱量的影響，只能用于小型水產品。冰溫保鮮是將水產品置于自身的冰溫帶中進行儲藏，在抑制有害微生物生長、實現防腐的同時，沒有破壞水產品自身的細胞，與冷藏相比，既延長了保質期又提高了感官品質。微凍保鮮不僅抑制了酶活性，同時凍結了微生物體內的部分水分，使得部分細菌死亡，其余細菌活動受到抑制，使得水產品貨架期延長了1.5至4倍，但風味變差，對溫度控制要求嚴格。凍藏保鮮通過將水產品體內的絕大部分水凍結達到長期保鮮的目的，但是肉質的品質會下降。

南美白對蝦常用的是蝦保鮮冰，屬于冷藏保鮮技術，溫度在4℃左右。陳飛東等研究了蝦保鮮冰的保鮮作用，實驗表明，將冰水凍死的南美白對蝦以蝦冰1：2的比例放置SO2含量為323mg/kg的蝦保鮮冰時，保鮮效果最好。

從微生物總量上看，蝦含水量高導致蝦鮮度受細菌影響較大。蝦保鮮冰提供的冷藏溫度4℃不能達到滅菌效果，但能抑制細菌活動。實驗顯示，蝦保鮮冰能使蝦的微生物總數在10天內均處于可接受范圍（采用GB4789.2-2003），延長了近6天。證明蝦保鮮冰能抑制細菌的生長繁殖，減少存活細菌，延長了保鮮期。

從總揮發性鹽基氮看，TVBN作為反映魚類腐敗程度的最重要指標之一也是檢測重點。動物性食物的腐敗會因蛋白質的分解了產生氨、胺類等堿性含氮物質，即TVBN，TVBN的含量高意味著食物鮮度下降、腐敗程度增加，在GB2740-1994中規定：TVBN（mg/100g）≤20。采用蝦保鮮冰能使蝦在10d左右才出現TVBN超標的情況，相較下延長了兩天左右。對此，陳飛東等推測可能是因為蝦在冰藏狀態，產生的揮發性氮可能會隨著冰的融化而減少。

pH值的檢測結果同樣顯示隨著鮮度下降，蛋白質分解，堿性產物增加，pH值也不斷上升，對于動物肌肉pH值還存在先降后升的情況。以7.8作為新鮮的pH最高值，蝦保鮮冰使得pH值大概在10天使達到最大值，即延長了3至4天保鮮期。

關于ATP及其相關化合物含量作為鮮度指標時常用的K值不適用于蝦類，不同方法下變化不大，不予分析，但數據顯示，因為保鮮對其影響不大，所以可將其作為南美白對蝦高質量鮮度的指標。

除此以外，因為在蝦保鮮冰中含有焦亞硫酸鈉，故在保鮮的檢測中多了SO2殘留量一項。檢測結果表明SO2在蝦肉上殘留較少，基本在30mg/kg以下，即SO2在南美白對蝦蝦肉的殘留最低，但進一步實驗證明蝦頭部分含量最高。

蝦保鮮冰能起到防止蝦變黑的作用，總體上能達到10天的保鮮期，但是在使用蝦保鮮冰保鮮時，需考慮蝦頭SO2殘余量。因蝦保鮮冰操作簡單，技術要求低，故受眾廣，應用前景好。

4.2 氣調保鮮技術

氣調保鮮技術是國際公認的對水產品和畜禽等肉類產品最有效的保鮮技術，已經廣泛應用于延長食品儲存期和保鮮期方面。它的實質是通過調節氧氣與食物的接觸達到控制脂肪氧化、微生物生長、活體呼吸作用等目的。實現方式主要有兩種，氣調包裝和包裹可食性膜。氣調包裝是將水產品放入充有特定氣體的包裝中實現氣體環境的改變。特定氣體通常是二氧化碳、氧氣、氮氣三種以不同比例混合而成的，不同產品所需氣氛略有差別。對于水產品，氣調包裝主要實現的是抑制微生物生長繁殖、減少脂肪酸敗。氣調包裝類似薯片等的包裝，比真空包裝更為靈活，不僅用于水產品，果蔬、熟食等也采用這種包裝方式。可食性膜主要是通過包裹、浸漬、涂布、噴灑等方式在食物表面形成一層可食用薄膜，是一種機械保護作用，且對環境無污染。

凌萍華等研究了涂膜及氣調保鮮共同作用下對南美白對蝦品質影響。他們采用了含黑變抑制組分和1%殼聚糖的復合保鮮劑涂膜保鮮南美白對蝦后，又使用85%CO2/5%O2/10%N22的氣調包裝，（4±1）℃冷藏，實驗結果證明，三種方式共同作用下，南美白對蝦的貨架期延長了2倍多。實驗測定了南美白對蝦的菌落總數，按照GB2741-1994規定，含有1%殼聚糖和該比例氣調包裝的實驗組抑菌效果最好，至儲藏期末仍未超出一級鮮度（菌落數≤5.0lg（cfu/g）），即殼聚糖和氣調包裝均有抑菌作用。檢測TVBN的變化之后發現，在大部分氣氛下殼聚糖的存在都有利于抑制TVBN的產生，而黑變抑制組分則需在較高的二氧化碳環境下才能體現抑制效果。同時在該氣體條件下，配合保鮮膜使用的南美白對蝦的TVBN一直在一級鮮度范圍內（TVBN值≤25mg/100g）。對pH值的測試結果顯示，涂膜保鮮結合氣調包裝時pH值增速變緩，即這種組合方式可以延遲營養物質的腐敗。多酚氧化酶（PPO）活性檢測數據分析結果顯示，氣調包裝對PPO活性影響較大，而輔助涂膜保鮮之后效果則還會有提高。

綜合結果顯示，涂膜保鮮和氣調保鮮組合使用效果最佳，能有效減緩蝦體變黑，蝦肉質感不變，蝦腥味依舊存在，貨架期延長至14天左右。因此該保鮮方法有推廣價值，但其存在一定的汁液流失問題，以及投入生產后大批量生產的問題也有待解決。

4.3 超高壓保鮮技術

超高壓保鮮技術一般是指通過施加100MPa以上的壓力，使食物能夠在常溫或低溫狀態下達到殺菌目的，屬于冷殺菌處理技術。這種技術在抑制部分有毒有害物質生成和轉變的同時，還能較好的保持食物原有的營養成分、色澤等，又能帶來新口感。超高壓處理主要破壞的是離子鍵、氫鍵等非共價鍵，對共價鍵幾乎沒有影響，因此對食物中大部分物質破壞較小，而蛋白質的二、三、四級結構則發生較大變化，導致蛋白質變性，細胞膜被破壞，微生物最終死亡。在超高壓條件下，食物中的酶會失活、蛋白質會變形，從而使得微生物滅活，達到滅菌、改性的目的。

常耀光等研究了超高壓處理對南美白對蝦的儲藏的影響，研究結果表明，通過超高壓處理：南美白對蝦中大部分的微生物都能滅活；揮發性鹽基氮的積累能夠得到有效抑制；pH值增速速度減緩；700MPa的處理能夠達到完全抑制蝦體變黑的發生，但400MPa和600MPa處理時反會使得黑變提前；同時超高壓僅影響ATP及其代謝產物的代謝情況，而不會改變AMP的代謝途徑。因此超高壓處理能改善南美白對蝦保鮮、冷藏品質，具有開發價值。

4.4 其他物理保鮮技術

物理保鮮技術的重點在于殺菌、抑菌，因此還能使用臭氧進行保鮮，主要依靠臭氧的強氧化能力實現殺菌，主要有3種方法：臭氧水、臭氧冰、臭氧氣體。除此以外還可通過鈷60的Y射線和高能電子束實現殺菌、滅酶，即輻射的方法，效果較好，但會使蝦有異味，使用較少。

5 結語

水產品保鮮的關鍵是滅菌、殺菌以及減緩蝦黑變，實現這一目的有多種途徑，但各有優劣，因此為了達到較好的保鮮效果，應選擇多種保鮮技術組合，取長補短，達到最優的保鮮效果。以南美白對蝦為例，氣調包裝、蝦保鮮冰、高壓保鮮等幾種保鮮方式進行組合，共同實現保鮮會達到最優的保鮮效果，且黑變程度大大降低。但大量保鮮技術經實驗證明效果較好，但其技術未經過改進，不適于投入市場，因此在研究保鮮技術的同時，還應加強技術改進，使其早日投入生產生活中。

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