可食性涂膜及其對水產品品質的影響

趙丹丹 胡俊 陳文烜

摘要?水產品在加工與保鮮過程中極易發生腐敗變質。利用可食性涂膜可有效抑制水產品在加工與保鮮過程中的微生物繁殖，減少水產品的水分流失、脂肪氧化及蛋白質降解，能提高水產品的品質并延長產品的貨架期。重點介紹了幾種主要的可食性涂膜材料，分析了可食性涂膜對水產品品質的影響。

關鍵詞?水產品;可食性涂膜;品質;貨架期

中圖分類號?TS?254??文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0004-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.002

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Edible Coatings and the Effects on Seafood Quality

ZHAO Dan?dan， HU Jun， CHEN Wen?xuan

（Food Science Institute， Zhejiang Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou，Zhejiang 310021）

Abstract?Seafood is highly perishable during processing and preservation. Edible coatings can improve the quality of seafood products and extend their shelf life during processing and preservation by retarding microbial growth， reducing moisture loss， lipid oxidation and protein degradation. The various types of edible coatings and their effects on seafood quality were reviewed.

Key words?Seafood;Edible coating;Quality;Shelf ?life

水產品具有極高的營養價值，但因其有較高的含水量及豐富的蛋白質，在保鮮與加工過程中極易引起微生物污染而發生腐敗變質。可食性涂膜是以天然可食性物質（包括多糖、蛋白質、脂類等）為材料，添加可食性的增塑劑、交聯劑等，通過分子間不同的相互作用，以包裹、涂布或微膠囊等形式覆蓋于食品表面，形成具有保護作用的薄層，具有生物可降解性、阻水性、透氣性及抗菌性等特點[1]。研究發現，可食性涂膜可以通過抑制微生物的生長繁殖、減少脂肪氧化及蛋白質降解，提高水產品的品質并延長產品的貨架期。目前，可食性涂膜已廣泛用于水產品的保鮮、加工及儲藏。

筆者介紹了目前主要的可食性涂膜材料，分析了可食性涂膜對水產品加工與保藏過程中品質的影響，以期為利用可食性涂膜來改善水產品品質提供理論依據。

1?可食性涂膜材料

1.1?多糖

多糖類可食性膜材料主要有纖維素、淀粉、果膠衍生物、海藻提取物（包括海藻酸鹽、角叉菜膠和瓊脂等）、樹膠（包括阿拉伯樹膠、黃芪膠和瓜爾豆等）和殼聚糖等。多糖類大分子具有較強的親水性和透氣性，因此多糖類涂膜可通過補充食品表面水分以延緩水分流失，同時多糖類涂膜對O2和CO2具有選擇滲透性，具有防止脂肪氧化等作用[2]。

樹膠是常用的多糖類涂膜材料。在水溶液中，樹膠分子發生重排形成膠束，在分子間氫鍵作用下強化，干燥后可形成結構穩定的可食性膜[3]。不同樹膠高分子鏈之間的分子間氫鍵作用范圍不同，使制備的可食性膜具有不同的成膜特性。目前主要用于制備可食性膜的樹膠主要有植物分泌物（如阿拉伯樹膠等）、植物的水浸提物（如果膠等）、種子膠（如瓜爾膠、角豆豆膠等）及海藻膠（如瓊膠、褐藻膠等）等。Mostafavi等[4]制備了黃蓍膠-槐樹豆膠可食性復合膜，提高了膜的透明度、阻水性及機械強度，認為該復合膜可作為新的食品包裝材料。Liu等[5]以明膠和阿拉伯膠為基質制備了具有較強乳化性能的微膠囊，且該微膠囊能有效防止油脂的氧化。Nie等[6]以褐藻膠和茶多酚為基質制備的可食性涂膜能有效抑制鱸魚片在冷藏過程中揮發性鹽基氮（TVB-N）的產生、脂肪氧化及蛋白質降解。

殼聚糖學名為聚-N-乙酰-D-葡萄糖胺，是通過β-D-（1-4）糖苷鍵連接而成的2-乙酰胺基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖鏈節的線型聚合物，來源于蝦、蟹等甲殼類動物的甲殼質。殼聚糖是優良的涂膜材料，具有無毒、可生物降解、生物相容性好、可抑菌、易成膜等特點，已廣泛應用于水產品的加工與貯藏。然而受分子結構的影響，殼聚糖涂膜具有吸濕性、水溶性、透氣性較差和機械強度較弱等缺點[7]，因此可通過物理或化學改性的方法對殼聚糖的成膜特性進行改善。利用納米材料可增強膜的機械強度和抗菌活性，目前主要使用的納米粒子有納米SiOx、ZnO、TiO2、Ag及其混合物等。Sun等[8-9]利用納米SiOx、CaCO3等對殼聚糖進行改性，能有效改善膜的微觀結構，增強機械性能，制備的復合膜能有效延長美國紅魚的貨架期。除了改性，殼聚糖也可與其他材料復配以增強成膜性能。Dang等[10]將殼聚糖與淀粉復合，增強了膜的擠壓加工性能、拉伸強度和熱穩定性，降低了水溶性和表面黏性。殼聚糖也可與有機酸、天然防腐劑等抗菌劑復配制備抑菌膜。Vimaladevi等[11]利用乙酸、丙酸分別與殼聚糖復配制備抗菌膜，有效延長了干制鳀魚在常溫儲藏過程中的貨架期。吳春華[12]以殼聚糖為基質，將沒食子酸嵌入其分子骨架，構建了抗氧化、抗菌活性優于殼聚糖的衍生物，該殼聚糖衍生物能顯著延長銀鯧魚在冷藏過程中的貨架期。

1.2?蛋白質

在水溶液中，蛋白質分子依靠氫鍵、二硫鍵、離子鍵及疏水鍵等基團的相互作用維持穩定結構。適當的高溫和酸堿處理使蛋白質分子發生變性，暴露其分子內部的疏水基團，二硫鍵斷裂并重新交聯，形成一個均勻的相對穩定的空間立體網絡結構[13]。蛋白類可食性膜的機械強度高、阻氧性高、透明性好、營養價值高，且易于消化吸收，近年來頗受歡迎。由于蛋白質的親水-疏水平衡性，蛋白質對親水表面具有良好的黏附性，但不具備水蒸氣阻隔性能。另外，在蛋白質膜中通常會加入甘油、山梨醇等增塑劑來提高膜的彈性，但同時也會影響膜的阻水性。

目前主要用于制備可食性膜的蛋白質主要有酪蛋白、乳清、大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白、膠原蛋白、小麥面筋蛋白、明膠、角蛋白和蛋清等一些生物可降解資源，且一般可從加工副產物中回收利用。蛋白質膜在水產品保鮮與加工中已得到廣泛應用。Shokri等[14]研究了乳過氧化氫酶-乳清蛋白可食性涂膜對4 ℃冷藏虹鱒魚品質的影響，結果發現，與對照組相比，該涂膜可有效改善虹鱒魚在冷藏過程中的品質，減少TVB-N的產生、脂肪氧化、腐敗微生物的繁殖，可將虹鱒魚的貨架期由12 d延長至16 d。Rodriguez-Turienzo等[15]發現濃縮乳清蛋白與甘油1：1混合制備可食性膜可有效改善冷凍大西洋鮭魚品質。Dursun等[16]利用大豆分離蛋白、濃縮乳清蛋白、蛋清粉蛋白、小麥蛋白及魚肌肉蛋白等制備了蛋白質可食性膜，并發現該類膜可延長真空包裝的熱熏虹鱒魚在冷藏過程中的貨架期。Lin等[17]將玉米蛋白與抗氧化劑復合制備可食性膜，用于保持市售魚丸在冷藏過程中的品質。Wang等[18]用膠原蛋白和溶菌酶制備了可食性涂膜保鮮三文魚片，發現該涂膜可有效保持三文魚片品質，能夠抑制三文魚片在冷藏過程中TVB-N的產生及微生物的生長繁殖。Wang等[19]通過魚明膠-羧酸鹽纖維素纖維絲復配，增強了魚明膠涂膜的成膜性能和阻水性。

1.3?脂類

脂類物質是防止食品基質中水分遷移的有效屏障。脂類物質化學基團的分布、脂肪鏈的長度，以及不飽和程度等因素影響了脂類物質的極性及水分遷移的程度，其中長鏈、極性低、不飽和度低的脂肪酸能降低食品的水分遷移率[20]。脂質本身不具有成膜性，但可以與其他涂膜材料混合后制備復合性涂膜，提高可食性膜的凝聚力、疏水性及彈性，從而有效防止水分擴散，保障食品的品質、風味、色澤及微生物安全[21]。

蠟是長鏈脂肪酸與長鏈脂肪醇形成的酯類物質。與其他脂類物質相比，蠟含有少量的極性基團及較多的長鏈脂肪醇和烷烴，能有效地阻止水分遷移。單硬脂酸甘油酯、雙硬脂酸甘油酯以及甘油三脂是食品中常用的涂膜材料，因其化學結構不同，水蒸氣滲透性等功能特性也不同。其中，短鏈的甘油三酯可部分水溶，然而長鏈的分子難溶于水。與飽和脂肪酸相比，不飽和脂肪酸能夠顯著降低熔點并增加水分遷移率。另外，脂質中的乙酰化程度越高，親水的羥基基團越少，涂膜材料的防水作用越強。Bravin等[22]發現豆油、玉米淀粉及甲基纖維素制備的可食性涂膜具有較好的阻水性，能有效降低餅干在存放過程中的濕度變化，延長餅干的貨架期。Valencia-Chamorro等[23]用羥丙甲纖維素、蜂蠟、蟲膠等材料制備了復合涂膜，發現該涂膜能有效抑制柑橘在儲藏過程中霉菌的產生，并減少柑橘質量損失，且對柑橘的風味感官等品質無不利影響，具有較好的保鮮效果。王麗[24]以棕櫚油、粉末磷脂、蔗糖酯、海藻糖等為主要原料，制備了一種乳化型脂質類保鮮劑，發現該保鮮劑對大米具有較好的保鮮效果，減少了大米在儲藏過程中發生的脂肪氧化、水分流失、黏性和硬度值下降等品質問題。目前國內外關于利用脂類作為水產品涂膜材料的研究較少。

2?可食性涂膜對水產品品質的影響

2.1?脂肪氧化

油脂含量高的魚類等水產品在冷凍、保鮮或加工過程中會發生脂肪氧化，引起酸敗。當魚體死亡后體內的抗氧化功能機制失去作用，魚肉的可食部分接觸氧氣后，脂肪酸氧化形成脂質氫過氧化物，其形成速率與早期脂質氧化的速度有關，可通過測定過氧化值進行分析。脂質氫過氧化物進一步發生裂解，產生醛、酮等揮發性二級氧化產物，導致酸敗氣味產生，其氧化產物醛類等可通過硫代巴比妥酸法（TBARS）進行測定分析。同時，魚死后肌肉組織中酯化脂質的酶解反應會導致游離脂肪酸的分解[25]。因此，此類水產品及其加工制品會在加工或儲藏過程中因脂肪氧化產生酸敗氣味而達到貨架期終點。

已有學者研究了可食性涂膜對水產品脂肪氧化的影響。Rodriguez-Turienzo等[15]分析了乳清蛋白涂膜對鮭魚過氧化氫值和TBARS值的影響，發現乳清蛋白涂膜能延緩鮭魚片的脂肪氧化，并保持其風味特性。研究表明，在涂膜中添加抗氧化劑能降低魚體肌肉脂肪氧化速率。Song等[26]發現在藻朊酸鹽涂膜中添加5%的維生素C能更加有效地延長武昌魚在（4±1）℃下冷藏時的貨架期。Li等[27]研究發現，殼聚糖結合茶多酚等天然防腐劑可有效延長紅鼓魚在冷藏過程中的貨架期。Choulitoudi等[28]用羧甲基纖維素鈉包埋迷迭香精油提取物制備了熏鰻魚的可食性涂膜，發現在涂膜中添加2 000 mg/L迷迭香精油及200 mg/L精油提取物的混合物可有效抑制熏鰻魚脂肪氧化一級、二級產物的產生。此外，可食性涂膜結合不同包裝方式也能有效減少魚肉在冷藏過程中的脂肪氧化。Duan等[29]研究發現，殼聚糖涂膜結合真空或氣調包裝可有效降低鱈魚肉在冷藏過程中的TBARS值。Binsi等[30]用阿拉伯膠涂膜結合真空包裝能有效延緩鯖魚在冷藏過程中發生的脂肪氧化，改善感官品質和質地結構，延長貨架期。

2.2?蛋白質水解

水產品由于水分含量高、肌肉組織脆弱、內源酶活躍，不同的加工處理及儲藏方式對其產品質量影響巨大，主要會引起化學組分變化及肌肉蛋白質降解。水產品中的蛋白質、氨基酸及其他含氮物質在內源酶或微生物酶的作用下被分解產生氨及胺類、硫化物、醇類、醛類、酮類、有機酸和其他小分子產物，使肌肉蛋白質發生聚合，并產生腐敗氣味[31]。蛋白質降解時，其溶解性、乳化性、持水力、解凍汁液流失率、質構等理化特性會發生改變。

水產動物死后，肌肉發生糖酵解產生乳酸導致pH下降，內源蛋白酶如組織蛋白酶等得到釋放，腐敗微生物大量生長。微生物分泌的酶類會產生具有腐敗氣味的揮發性物質，TVB-N是蛋白質分解產生的氨以及胺類等堿性含氮物質，是水產品的鮮度指標。在內源酶及腐敗細菌分泌的酶類作用下，氧化三甲胺分解成三甲胺。在腐敗進程中，隨著細菌數量的增加，三甲胺大量產生，TVB-N不斷增加，水產品鮮度下降。氣單孢菌、腸桿菌、發光桿菌、希瓦氏菌及弧菌等是分解氧化三甲胺產生三甲胺的主要細菌[32]。Qiu等[33]研究了殼聚糖和有機酸對日本鱸魚品質的影響，發現經過處理后魚肉中微生物生長與TVB-N均有一定下降。Cai等[34]研究了ε-多聚賴氨酸、海藻酸鈉等不同處理劑對日本鱸魚在冷藏過程中品質的影響，發現經過處理后鱸魚產生的TVB-N小于對照組。Mohan等[35]研究發現可食性殼聚糖涂膜能夠抑制沙丁魚在儲藏過程中三甲胺氮和TVB-N的產生。Feng等[36]研究發現明膠-茶多酚涂膜能通過抑制金鯧魚片肌原纖維的降解，延長其冷藏貨架期。

2.3?K值變化

K值是評價水產品鮮度的指標。新鮮魚肉的K值一般少于10%，當魚體死亡后魚肉K值在內源酶和微生物酶的作用下逐漸增加。隨著魚體腐敗進程的進行，K值大幅度升高。魚肉鮮度最適K值在20%～60%。Ahmad等[37]用明膠及25%檸檬香茅精油處理鱸魚片，分析其在4 ℃冷藏過程中發生的微生物及物理化學變化，并以K值作為鮮度指標，結果發現，對照組的K值在冷藏10 d后達66%，且感官評價超出可接受范圍，而涂膜試驗組的K值一直處于鮮度范圍。Soares等[38]研究發現殼聚糖涂膜降低了鮭魚肉在凍藏過程中K值的增加速率。Souza等[39]研究發現殼聚糖涂膜能顯著減小5-核苷酸酶活性，降低鮭魚片的K值，延長貨架期。Wu等[40]構建的殼聚糖-沒食子酸保鮮劑能顯著抑制銀鯧魚在冷藏過程中微生物的生長繁殖，降低魚肉中TVB-N值，延緩脂質氧化，并抑制銀鯧魚中ATP的分解，降低K值，延長貨架期3～6 d。

3?展望

可食性涂膜可有效改善水產品在加工與保鮮過程中的品質并延長貨架期。關于如何制備安全高效、廣譜抗菌、成膜性能好的可食性涂膜材料并應用于水產品加工與貯藏過程中的品質改善，需要更深入的研究。

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