水產品氣調保鮮原理與應用

吳雨龍，宋華玉

(青島國信藍色硅谷發展有限責任公司，山東 青島 266200)

我國是水產品生產大國，水產品在化學組成上主要由蛋白質、脂肪、碳水化合物和水組成，這些成分不同的配比給予魚和貝類等特有的風味、顏色和營養價值。然而水產品的高水分活度、中性pH 和自溶酶導致其極易腐敗。水產品的劣變主要由兩種原因造成，一種是包括脂肪氧化、內原酶活性相關的生物反應，另一種是微生物的代謝作用。因此必須采用更加合理有效的保鮮技術來延長水產品貨架期，減少水產品因變質不能食用而導致的資源浪費。近年來，已經有一系列的保鮮技術用于水產品上。低溫保鮮是通過降低微生物繁殖速度、降低酶活性、抑制非酶反應來延長貨架期，但是對控制溫度的設備要求較高；化學保鮮劑技術是通過使用化學保鮮劑對水產品進行滅菌和抑制酶活性延長其貨架期，但是存在化合物殘留隱患；輻照保鮮是利用γ 射線對產品進行照射，由于其強穿透力達到對微生物的殺滅而無殘留，但是設備造價較高。氣調保鮮(MAP)是用一種或幾種氣體混合，通過改變封閉系統中氣體構成來抑制微生物生長和機體生物反應，最終延長產品保質期，此技術被廣泛用于新鮮水產品的保鮮。

一、氣調保鮮原理與影響因素

1.原理

氣調保鮮是采用一種或多種混合氣體(通常為二氧化碳、氮氣、氧氣)來替換包裝容器中的空氣，通過改變產品貯藏環境中氣體類型和配比，抑制微生物生長繁殖、脂類氧化、內源酶所引起的反應，延長水產品保質期的一種保鮮方法。二氧化碳對人體無毒，主要通過延長微生物生長調整期和降低對數生長期的生長速率對包裝容器中微生物起抑制作用；氮氣通過替換氧氣延緩氧化酸敗反應和抑制需氧微生物生長，同時還能防止包裝塌陷；氧氣通過刺激需氧菌生長，抑制厭氧菌的生長，同時可保持紅色魚肉中肌球素色素以氧化形式存在，增加肉的色澤。水產品中由于內源酶的持續活動，腺苷核苷酸分解為肌苷單磷酸，最終分解為肌苷和次黃嘌呤，從而導致風味物質減少，口感欠佳。氣調保鮮能夠延長水產品貨架期、減少潛在的經濟損失，貨架期的延長減少了出貨量，從而降低了分銷成本。

2.影響因素

(1)產品初始狀態。氣調保鮮效果與產品包裝前受污染程度相關。魚在捕獲期間的掙扎不僅會傷害其自身，還會加速尸僵后期生化過程，意味著肉質的劣變。因此在捕魚時，采用如Aqui-S 的食品級麻醉劑安定魚后，將產品暫存于無污染的水箱中，可以降低因掙扎造成肉質變化的風險。同樣在貝類養殖收獲過程中通過把貝類轉移到干凈的水中能夠為其解毒和凈化，增加產品初始狀態品質。通過簡單快速的物流為加工廠或商店提供新鮮甚至尸僵期前的水產品，可以保證產品以更新鮮衛生的狀態呈現在消費者面前。當水產品具有更好的初始狀態時，氣調保鮮技術能更好地延長其貨架期。

(2)溫度。水產品保鮮中，溫度決定了其劣變的速度，直接影響產品貨架期。魚在5℃時的腐敗速率是0℃時的2倍，是-10℃時的4倍。這是因為微生物活動受溫度影響很大，一些微生物在-10℃以下難以生存，一些嗜冷微生物生長緩慢；當溫度接近0℃時微生物生長遲緩期被延長。當鱈魚的儲藏溫度稍高于凍點(-3～-1℃)時，其腐敗速率低于對其使用融化冰(接近0℃)儲藏時的腐敗效率(Duun A S等，2007)。大西洋鮭在0～10℃條件下采用MAP儲藏，以明亮發光桿菌作為腐敗菌觀測其生長，溫度越低微生物生長速率越低(Powell S M等，2015)。扇貝的貨架期在低溫(0℃)、高二氧化碳(50%)配比下比室溫狀態下能延長5～10 天(Simpson R等，2010)。當水產品儲存在適宜的溫度時，氣調保鮮技術才能更好地發揮效果。

(3)氣體。二氧化碳和氮氣是常用于新鮮水產品氣調保鮮的氣體?；旌蠚怏w的抑菌效果由氣體濃度、細菌數量、儲藏溫度、產品種類決定。二氧化碳和氮氣作為常用的保鮮氣體，二者合理的配比更有助于保持產品品質。

(4)包裝材料。氣調保鮮涉及使用包裝材料對產品進行包裝，包裝材料對于保鮮效果也有一定的影響。包裝材料根據氣體滲透性質決定，通常為氧氣通過率(OTR)指標，其中聚合物種類和膜厚度是決定膜滲透性的關鍵。最常用的包裝材料基于4 種高分子材料，包括PVC(聚氯乙烯)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PP(聚丙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)。阻隔性優良的包裝材料不僅可以使包裝盒內氣體環境不發生變化，同時還能阻止外部氣體進入。當采用高阻隔性材料包裝產品時，保持產品周圍環境相對穩定有助于延長產品貨架期。

二、水產品氣調保鮮技術應用

1.抑菌作用

在含二氧化碳的氣調保鮮中采用高阻隔性膜能夠有效地阻止新鮮水產品中微生物生長。在鱈魚、三文魚、巖魚、沙丁魚、扇貝等水產品氣調保鮮中充入二氧化碳能夠延長微生物生長的遲緩期，從而抑制微生物的生長。氣調保鮮條件下，假單胞菌、黃桿菌、微球菌和莫拉氏菌等需氧腐敗微生物的生長被阻止，從而這些嗜冷微生物易產生的三甲胺、揮發性氮、次黃嘌呤、胺等化學腐敗指標也相應減少，水產品貨架期得以延長。新鮮水產品在儲藏過程中，由于乳酸桿菌和其他革蘭氏陽性菌的生長，導致其變酸，影響產品品質。在富含二氧化碳的新鮮水產品氣調保鮮中，由于抑制需氧菌的生長，三甲胺、總揮發性氮和胺的含量也降低。盡管高含量的二氧化碳能阻止微生物生長，如果提高儲存溫度，可能會降低儲存在二氧化碳中新鮮魚產品品質(Reddy N R 等，2010)。因此對新鮮水產品進行氣調保鮮的時候，在利用氣體抑菌性的同時，還要保證儲存環境的低溫條件。

2.氣調保鮮技術與前處理技術結合

對水產品采用氣調保鮮之前，可利用一系列前處理技術來提升產品品質和貨架期。通過把幼魚柳浸入5%的氯化鈉溶液后放進3℃、100%的二氧化碳環境中，能提升其質地、顏色和貨架期(Mit?suda H等，1980)。利用1%山梨酸鉀溶液組合氣調保鮮技術(二氧化碳60%、氧氣20%、氮氣20%)在1℃透氣袋下能夠延長新鮮手握壽司和三文魚貨架期至少28 天；鮮魚儲藏在0～1℃下，山梨酸鉀能夠防止食物腐敗和病原微生物生長，同時阻止產三甲胺的細菌生長(FEY等，1981)。接種單核細胞增生李斯特菌的液熏三文魚分別用雙乙酸酯(0～0.15%)和乳酸(0～0.15%)處理后，再分別采用氣調包裝(二氧化碳40%、氮氣60%)和真空包裝，在8～15℃下儲藏。8℃條件下，與控制組相比，雙乙酸酯的添加能夠抑制三文魚單核細胞增生李斯特菌的生長，貨架期能到40 天(Mejlholm 等，2007)。在儲藏之前采用高壓處理(150兆帕、10分鐘、5℃)三文魚魚柳，能夠延長其貨架期2天，配合MAP(二氧化碳50%、氮氣50%)使用，能夠延長貨架期4天(Bouletis A D等，2017)。把前處理技術與氣調保鮮技術結合起來應用于水產品保鮮，能更好地提升產品品質和安全性。

3.設備

用于氣調保鮮的主要有箱式和枕式兩種設備。基本操作是將食物放在具有阻隔性的塑料薄膜或小袋中，抽真空或氣體沖洗以除去空氣，并用熱封或黏合劑密封包裝。對于真空包裝產品，將產品放置在預制的小袋中或包裹在薄膜中，薄膜既提供了水分和氣體滲透屏障，又可以使食品周圍保持恒定的環境。箱式機器使用熱成型或預制托盤，而枕式包裝設備是水平或垂直成型填充密封。

氣體比例混合裝置是氣調保鮮技術中的核心部分，其功能是要保證按預定的最佳比例將兩種或3種氣體混合，氣體鋼瓶中的壓縮氣體經過減壓閥減壓后進入氣體比例混合裝置，按照設定的比例混合完成后進入包裝機。不同氣體配比是通過容器總體積一定、不同組分氣體分壓不同，實現對混合氣體的精確調節。氣體混合器可以為氣調保鮮包裝內提供成比例的氣體，使得混合氣體更適宜包裝產品。

三、發展前景

我國氣調保鮮技術在水產品方面的應用較少，隨著技術的發展和人們對高品質水產品需求增加，該技術在我國會有很大的普及空間。為解決目前水產品氣調保鮮技術依然存在的微生物安全性問題，需要加強相關的致病菌鑒定、貨架期預測模型的研究。同時，隨著包裝設備、包裝材料、包裝技術的提升，氣調保鮮技術將為水產品的生產、加工、儲藏、運輸提供更加便利的幫助。