水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的最新研究進(jìn)展

23劉建華23

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,浙江 杭州 310014;2.浙江省深藍(lán)漁業(yè)資源高效開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 杭州 310014;3.國(guó)家遠(yuǎn)洋水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心(杭州),浙江 杭州 310014)

我國(guó)水產(chǎn)資源豐富,是全球最大的水產(chǎn)品養(yǎng)殖與出口國(guó)家。據(jù)《2020年中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[1]顯示,2019年我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達(dá)7.11×106hm2,總產(chǎn)量為6.48×107t,其中養(yǎng)殖產(chǎn)量為5.08×107t,同比增長(zhǎng)1.76%,捕撈產(chǎn)量為1.40×107t,同比下降4.45%,進(jìn)出口總量為1.05×107t,同比增長(zhǎng)10.28%[1]。由于水產(chǎn)品中含有豐富的水分、蛋白質(zhì)及不飽和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),且新鮮水產(chǎn)品體內(nèi)的內(nèi)源性蛋白酶活性高,因此極易劣變,進(jìn)而降低其食用品質(zhì)和商品價(jià)值[2-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年捕撈上來(lái)的水產(chǎn)品在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中死亡且未經(jīng)過(guò)加工的占水產(chǎn)資源總量的12%,其中有36%的低值水產(chǎn)資源被加工成魚(yú)粉和動(dòng)物飼料等[4],造成了水產(chǎn)資源的大量浪費(fèi),迫切需要利用高效的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)保持水產(chǎn)品的鮮度品質(zhì),以減少儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的品質(zhì)劣變,降低水產(chǎn)品的損失,提高水產(chǎn)原料的利用率。

傳統(tǒng)的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù),如冰藏和冰溫雖然在一定程度上能夠保持水產(chǎn)品的鮮度品質(zhì),但同時(shí)也破壞了水產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成了水產(chǎn)品中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失,甚至失去其原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。新型物理保鮮技術(shù)如超高壓、電子輻照、流態(tài)冰和等離子體活化水等技術(shù),更有利于水產(chǎn)品長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸和反季銷售,延長(zhǎng)貨架期,保持原有的鮮度品質(zhì)和風(fēng)味,滿足消費(fèi)者的需求,增強(qiáng)我國(guó)水產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[5]。由于物理保鮮技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品的副作用小,能高效地抑制水產(chǎn)品表面微生物的生長(zhǎng)繁殖和內(nèi)源酶的活性,有效保持水產(chǎn)品品質(zhì),近幾年來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù),最大程度地保持水產(chǎn)品品質(zhì)、延長(zhǎng)貨架期已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)[6]。筆者對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的研究成果及特點(diǎn)進(jìn)行綜述,提出水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及建議,為水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 超高壓保鮮技術(shù)

超高壓殺菌技術(shù)可在高壓下破壞水產(chǎn)品中微生物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),引起細(xì)胞形態(tài)的不可逆變化,使微生物內(nèi)源酶活性降低,微生物細(xì)胞膜的通透性増加,會(huì)引起生物大分子、無(wú)機(jī)鹽等外滲,從而抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖,起到殺菌減菌的效果[7-8]。此外,超高壓殺菌技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品中生物大分子三維結(jié)構(gòu)有貢獻(xiàn)作用的氫鍵、離子鍵以及疏水鍵等非共價(jià)鍵具有一定的破壞作用,但對(duì)維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)中的共價(jià)鍵則無(wú)明顯影響。傳統(tǒng)的水產(chǎn)品保鮮技術(shù)通過(guò)改變溫度實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)品的抑菌效果。超高壓技術(shù)則通過(guò)對(duì)水產(chǎn)品快速均勻的加壓起到殺菌、保鮮和延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的目的。在保鮮方面,其具有降低水產(chǎn)品菌落總數(shù)、延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)以及保持較好的鮮度品質(zhì)等特點(diǎn)[9]。

微生物的生長(zhǎng)與繁殖是引起水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的重要原因[10]。在貯藏過(guò)程中,水產(chǎn)品中的內(nèi)源酶和微生物產(chǎn)生的外源酶是導(dǎo)致?lián)]發(fā)性鹽基氮TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的主要原因,TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以在一定程度上反映出水產(chǎn)品經(jīng)微生物和內(nèi)源酶作用后,蛋白質(zhì)被分解成胺類及氨等物質(zhì)的程度,常被作為評(píng)價(jià)水產(chǎn)品鮮度的一個(gè)重要指標(biāo)[11-12]。研究發(fā)現(xiàn):超高壓保鮮技術(shù)能夠大大降低水產(chǎn)品在貯藏過(guò)程中肌肉的腐敗速度和菌落總數(shù),保持水產(chǎn)品原有的質(zhì)地、風(fēng)味和品質(zhì)。羅華彬等[13]以帶魚(yú)魚(yú)丸為原料,分別在250,300,350 MPa的壓力下對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸處理5 min,以總TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化作為評(píng)價(jià)魚(yú)丸鮮度品質(zhì)的指標(biāo),并結(jié)合凝膠強(qiáng)度及質(zhì)地剖面的分析,研究了不同超高壓處理后帶魚(yú)魚(yú)丸的鮮度品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:與對(duì)照組相比,超高壓處理組帶魚(yú)魚(yú)丸的TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)和菌落總數(shù)在貯藏期間上升速度顯著降低,同時(shí)還能夠保持其較好的凝膠強(qiáng)度、硬度及彈性。Karim等[14]用同樣的方法將鱈魚(yú)魚(yú)片分別在200,250,300 MPa的壓力下處理1 min和3 min,發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果,經(jīng)超高壓處理后的鱈魚(yú)魚(yú)片TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)和菌落總數(shù)與對(duì)照組相比顯著降低。袁超等[15]以鮑魚(yú)為原料,研究了超高壓處理的鮑魚(yú)體內(nèi)微生物的消減作用和TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:鮑魚(yú)經(jīng)400 MPa和500 MPa處理10 min后,體內(nèi)微生物達(dá)到未檢出狀態(tài)。在4 ℃下貯藏20 d后,仍然符合生食標(biāo)準(zhǔn),貯藏30 d后TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于350 mg/kg。趙宏強(qiáng)等[16]研究發(fā)現(xiàn),在250 MPa的壓力條件下將魴魚(yú)片處理9 min,魴魚(yú)片的TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏期間上升速度明顯延緩,證實(shí)了超高壓技術(shù)能延緩水產(chǎn)品在貯藏期間內(nèi)TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升,降低水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的速度,使水產(chǎn)品保持較好的鮮度品質(zhì)。

超高壓技術(shù)雖然能夠抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖和延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì),但研究發(fā)現(xiàn):經(jīng)過(guò)超高壓技術(shù)處理后的水產(chǎn)品也可能產(chǎn)生色變、蛋白質(zhì)變性、熟化和持水性降低等現(xiàn)象,影響水產(chǎn)品品質(zhì)。周果等[17]研究發(fā)現(xiàn):過(guò)高的壓力會(huì)引起三疣梭子蟹蟹肉熟化。尚校蘭等[18]研究超高壓處理對(duì)海鱸魚(yú)保水性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn):在超高壓的作用下海鱸魚(yú)的肌節(jié)有所增長(zhǎng),肌纖維間的空隙顯著增大。當(dāng)壓力增大到500～600 MPa時(shí),鱸魚(yú)肉的水分流失加劇,保水性降低。鄭捷等[19]研究超高壓對(duì)海鱸魚(yú)蛋白質(zhì)的降解程度時(shí)發(fā)現(xiàn)海鱸魚(yú)肉中的蛋白質(zhì)在高壓作用下會(huì)發(fā)生變性,并且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),蛋白質(zhì)的變性會(huì)進(jìn)一步加劇。以上研究結(jié)果表明:在超高壓的作用下,水產(chǎn)品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,失去原有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成份。雖然水產(chǎn)品在低壓下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間處理能夠保持一定的鮮度品質(zhì),但耗能較大;高壓處理下則會(huì)破壞水產(chǎn)品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),使風(fēng)味物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成份發(fā)生變化,失去水產(chǎn)品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此,在運(yùn)用超高壓保鮮技術(shù)貯藏水產(chǎn)品時(shí)應(yīng)結(jié)合原料的自身特性,以感官、鮮度品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)、持水力和內(nèi)源酶活性等指標(biāo)變化為依據(jù),研究能夠保持水產(chǎn)品原有鮮度品質(zhì)的最適壓力及時(shí)間。

在水產(chǎn)品保鮮中應(yīng)用超高壓技術(shù),一定壓力下能夠抑制水產(chǎn)品貯藏過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)繁殖保持水產(chǎn)品的品質(zhì),但同時(shí)對(duì)水產(chǎn)品也具有一定的副作用。在利用超高壓處理水產(chǎn)品的實(shí)際過(guò)程中往往難以掌握最適處理壓力和時(shí)間,達(dá)不到最適保鮮效果,而且超高壓技術(shù)設(shè)備成本大、投資金額高,不能大規(guī)模地被工業(yè)應(yīng)用。如果進(jìn)一步深入研究超高壓技術(shù)原理,開(kāi)發(fā)新模型和新技術(shù),將有利于超高壓技術(shù)在食品領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用,提高我國(guó)水產(chǎn)行業(yè)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[20]。

此外,對(duì)于超高壓技術(shù)在高壓下是如何使水產(chǎn)品品質(zhì)下降的作用機(jī)理尚不清楚。目前對(duì)超高壓保鮮技術(shù)的改進(jìn)主要是通過(guò)將超高壓技術(shù)與其他生物保鮮劑或化學(xué)保鮮技術(shù)相結(jié)合作為一種新的保鮮技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)保鮮之中,研究發(fā)現(xiàn)其保鮮效果優(yōu)于單一超高壓保鮮技術(shù)。未來(lái)研究超高壓對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響機(jī)理將會(huì)對(duì)超高壓保鮮技術(shù)的改進(jìn)具有指導(dǎo)意義。

2 電子束輻照保鮮技術(shù)

電子束輻照技術(shù)是利用電子加速器產(chǎn)生的低能或高能的電子束射線,通過(guò)高能脈沖直接作用于活體生物細(xì)胞內(nèi)DNA或間接作用于小分子和水等物質(zhì)使其發(fā)生降解,形成—OH、—H等活性自由基與核內(nèi)物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)使其死亡[21],以達(dá)到殺菌延長(zhǎng)貨架期的目的。由于電子束輻照技術(shù)保鮮效果優(yōu)于傳統(tǒng)保鮮技術(shù),近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮。

國(guó)內(nèi)一些研究學(xué)者在研究電子束輻照對(duì)水產(chǎn)品的殺菌效果以及延長(zhǎng)貨架期方面開(kāi)展了諸多研究工作。研究發(fā)現(xiàn):一定劑量的電子束輻照能夠殺滅水產(chǎn)品中絕大多數(shù)微生物,延緩水產(chǎn)品的腐敗與脂質(zhì)氧化。張晗等[22]以鱸魚(yú)肉為原料,分別利用劑量為1,3,5,7 kGy不同劑量的電子束輻照處理鱸魚(yú)肉,結(jié)果發(fā)現(xiàn):與對(duì)照組相比,電子束輻照組鱸魚(yú)肉的菌落總數(shù)顯著降低,TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在冷藏期內(nèi)緩慢上升。楊文鴿等[23]用電子束輻照新鮮的牡蠣肉研究其保鮮效果,發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照劑量為1,3,5 kGy處理的牡蠣,在4 ℃貯藏下其貨架期分別延長(zhǎng)了4,7,8 d。戚文元等[24]研究發(fā)現(xiàn):鮮活宰殺的羅非魚(yú)片初始帶菌量和TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,經(jīng)過(guò)4 kGy劑量的電子束輻照后羅非魚(yú)片中的微生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低,魚(yú)肉的硬度和風(fēng)味無(wú)顯著變化。

隨著電子束輻照保鮮技術(shù)的深入研究,發(fā)現(xiàn)低劑量的電子束輻照有助于殺滅水產(chǎn)品中的微生物和寄生蟲(chóng),保持水產(chǎn)品較好的質(zhì)地、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),延長(zhǎng)貨架期。高劑量的電子束輻照會(huì)引起水產(chǎn)品肌原纖維蛋白氧化,TBA迅速上升,氨基酸降低等一系列變化,降低水產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并且這種變化將會(huì)隨著輻照劑量的增加而加劇。張晗等[21]分別用1,3,5,7 kGy劑量的電子束輻照處理鱸魚(yú)肉,發(fā)現(xiàn)在冷藏的第1 d,相較于對(duì)照組,除1 kGy輻照處理組的鱸魚(yú)肉TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著變化外,3,5,7 kGy輻照處理組的鱸魚(yú)肉TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別上升了0.7,0.72,0.72 mg/kg,并且隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),TBA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降趨勢(shì),且輻照劑量越大上升速率越快。蔣慧亮等[25]用0～9 kGy不同劑量的電子束處理蚌肉進(jìn)行冰藏實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):蚌肉在貯藏過(guò)程中TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)與魚(yú)肉變化類似,同時(shí)經(jīng)7～9 kGy劑量的電子束輻照后蚌肉中各類氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都出現(xiàn)了不同程度的損失。結(jié)果表明過(guò)量的電子束輻照會(huì)引起水產(chǎn)品中氨基酸的損失和脂質(zhì)氧化的加劇。張晗等[26]分別采用1,3,5,7,9 kGy不同劑量的電子束輻照處理鱸魚(yú)肉,以探究不同輻照劑量對(duì)鱸魚(yú)肉肌原纖維蛋白生化特性及空間結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):7～9 kGy高劑量組的鱸魚(yú)肉肌原纖維蛋白出現(xiàn)了不同程度的氧化,且氧化程度隨輻照劑量的增加而增加。

除電子束輻照對(duì)水產(chǎn)品的品質(zhì)具有副作用外,已有研究發(fā)現(xiàn)低劑量的γ射線對(duì)水產(chǎn)品胚胎具有致畸作用。徐超等[27]以斑馬魚(yú)胚胎為原料,分別對(duì)斑馬魚(yú)胚胎以1,2,2.5,15 mGy的劑量進(jìn)行輻射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)低劑量60CO-γ射線對(duì)斑馬魚(yú)胚胎的死亡率和孵化率無(wú)顯著影響,而經(jīng)2.5,15 mGy劑量的60CO-γ射線輻射后斑馬魚(yú)的畸形率顯著增加。

高劑量的電子束輻照還可能會(huì)對(duì)長(zhǎng)期暴露于輻射環(huán)境中的工作人員造成一定的健康危害,研究表明:經(jīng)電子束輻照的水產(chǎn)品輻解產(chǎn)物,尤其是多脂水產(chǎn)品對(duì)人體具有一定的危害[28]。脂肪和脂肪酸在輻照下C—C鍵斷裂生成正烷類,且在有氧和較高的輻照劑量下,脂類會(huì)發(fā)生過(guò)氧化作用生成過(guò)氧化物及氫過(guò)氧化物,并進(jìn)一步生成醛、酮等小分子類有毒化合物使脂類發(fā)生酸敗,危害人體健康。因此,在利用電子束輻照技術(shù)處理水產(chǎn)品時(shí),應(yīng)根據(jù)水產(chǎn)品的種類選擇其適宜的輻照劑量,在保持最佳的保鮮效果的同時(shí),最大限度地減少輻照對(duì)工作人員的健康危害。過(guò)量的電子束輻照能夠加速脂質(zhì)的氧化,降低氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可能是因?yàn)閹в心芰康碾娮邮档土酥|(zhì)氧化所需的活化能,破壞了氨基酸的羧基或氨基所致。深入研究電子束輻照對(duì)脂質(zhì)氧化的機(jī)理,對(duì)改進(jìn)及利用電子束輻照技術(shù)具有一定的積極意義。

3 微凍保鮮技術(shù)

微凍保鮮技術(shù)是將水產(chǎn)品貯藏在稍低于產(chǎn)品初始凍結(jié)點(diǎn)以下的一種低溫輕度、部分凍結(jié)的保鮮技術(shù),其主要微凍方法有冰鹽微凍法、冷卻微凍法以及低溫鹽水微凍法[29]。微凍保鮮技術(shù)利用低溫、高滲透壓來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖或使微生物嚴(yán)重脫水死亡。在微凍條件下,魚(yú)體中的一部分水分會(huì)被凍結(jié),未被凍結(jié)的一部分溶液濃度和滲透壓升高,從而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,降低內(nèi)源酶活性以防止對(duì)魚(yú)體組織的分解[30]。

微凍保鮮技術(shù)與傳統(tǒng)的冷藏保鮮技術(shù)相比,在短貯藏期內(nèi)能夠延長(zhǎng)貨架期,可以保持水產(chǎn)品較好的持水率,避免了低溫冷凍對(duì)細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的破壞,高溫冷藏引起細(xì)胞代謝的老化[29]。闕婷婷等[31]分別研究了-2.5 ℃微凍貯藏與-20 ℃冷凍貯藏條件下,烏鱧肉的pH、失水率、質(zhì)構(gòu)和感官特性等指標(biāo)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在貯藏期內(nèi)的第1個(gè)月各種指標(biāo)都出現(xiàn)了不同程度的變化。相較于低溫凍藏組,微凍貯藏組烏鱧肉的失水率低,質(zhì)構(gòu)特性較好,組織結(jié)構(gòu)完整,更能保持水產(chǎn)品的品質(zhì)。胡玥等[32]以帶魚(yú)為原料,研究了帶魚(yú)在4 ℃冷藏、-3 ℃微凍貯藏以及-18 ℃凍藏條件下的理化指標(biāo)以及感官品質(zhì)的變化。結(jié)果表明:凍藏方式下的帶魚(yú)品質(zhì)保持最好,其次是微凍。觀察其肌肉微觀組織,發(fā)現(xiàn)短期貯藏時(shí)間內(nèi),微凍組樣品細(xì)胞完整性最好。說(shuō)明微凍保鮮相較于冷藏、凍藏能夠較好地保持水產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)。陳思思等[33]研究了冷藏和微凍下鰱魚(yú)片的變質(zhì)變化,研究發(fā)現(xiàn):與冷藏相比,微凍能夠明顯延長(zhǎng)鰱魚(yú)片的貨架期。

相較于傳統(tǒng)的冷藏保鮮技術(shù),微凍保鮮雖然能夠較好地保持水產(chǎn)品良好的品質(zhì),延長(zhǎng)貨架期,但是不同的微凍方式和微凍溫度會(huì)對(duì)水產(chǎn)品菌落總數(shù)、汁液滲出率以及質(zhì)構(gòu)等產(chǎn)生不同的影響,從而導(dǎo)致了微凍保鮮的差異。Zeng等[34]研究了不同微凍方式下北極蝦的菌落總數(shù)變化,發(fā)現(xiàn)冰鹽微凍下的北極蝦菌落總數(shù)保持上升趨勢(shì),冰水微凍時(shí)菌落總數(shù)則先降低后上升,且冰水微凍組的菌落總數(shù)在貯藏期間始終比冰鹽微凍組低,表明冰水微凍法比冰鹽微凍法保鮮效果更好。Duun等[35]研究了不同微凍溫度下鱈魚(yú)汁液的滲出率,發(fā)現(xiàn)在-2.2 ℃下貯藏的鱈魚(yú)汁液損失率小于1.5%,用冰溫貯藏15 d后汁液滲出率則大于5%,說(shuō)明溫度的變化對(duì)微凍保鮮效果起主要作用。李立杰等[36]以南美對(duì)蝦為原料,研究了-3 ℃下微凍保鮮對(duì)對(duì)蝦質(zhì)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)貯藏前期彈性、硬度、剪切力及咀嚼性持續(xù)上升,直到第2周后才開(kāi)始下降。

微凍保鮮對(duì)溫度要求較高,較小的溫度波動(dòng)會(huì)使水產(chǎn)品中的冰晶數(shù)量倍增[37],長(zhǎng)時(shí)間微凍也會(huì)形成重結(jié)晶。在運(yùn)用微凍保鮮技術(shù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制溫度,減小溫度波動(dòng),針對(duì)不同水產(chǎn)品選擇合適的微凍方式。微凍保鮮技術(shù)的保鮮效果因易受溫度波動(dòng)的影響,未來(lái)結(jié)合其他保鮮技術(shù)保鮮及改進(jìn)設(shè)備控制溫度波動(dòng)是其發(fā)展的方向。

4 流態(tài)冰保鮮技術(shù)

流態(tài)冰是由微小的冰粒子和載液組成的均勻混合物,具有很高的焓,融化潛熱非常大,同時(shí)還具有很高的儲(chǔ)能密度和比表面積,這使它的冷卻速率很快[38]。流態(tài)冰保鮮技術(shù)是一種新興制冷技術(shù),適用于間接接觸冷卻和直接接觸冷卻,可以給食品的運(yùn)輸帶來(lái)便利。流態(tài)冰可抑制水產(chǎn)品中微生物的生長(zhǎng)和繁殖,鈍化其體內(nèi)的生化反應(yīng),能夠保持水產(chǎn)品的品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期[39]。趙思敏[40]等研究了流化冰的預(yù)冷效果對(duì)大黃魚(yú)貯藏過(guò)程中品質(zhì)變化的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),在整個(gè)貯藏期內(nèi),流化冰組大黃魚(yú)的感官評(píng)分、硬度和彈性均優(yōu)于同期的碎冰對(duì)照組,且菌落總數(shù)、大腸菌群、蛋白水解酶微生物、脂肪水解酶微生物、TVB-N、TBA、K均低于對(duì)照組,表明流態(tài)冰對(duì)大黃魚(yú)的預(yù)冷和保鮮效果比傳統(tǒng)碎冰保鮮更具有優(yōu)勢(shì)。Zhang等[41]用流態(tài)冰冷藏金槍魚(yú),研究了其肌肉纖維蛋白含量在冷藏過(guò)程中的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn):與碎冰組相比,流態(tài)冰組金槍魚(yú)肌肉纖維蛋白的降解速度顯著降低,且金槍魚(yú)肉原有的品質(zhì)、風(fēng)味、外觀均優(yōu)于碎冰組。

一般來(lái)說(shuō),流態(tài)冰保鮮優(yōu)于傳統(tǒng)的碎冰保鮮,但其并不是對(duì)所有的水產(chǎn)品保鮮效果都優(yōu)于碎冰。流態(tài)冰的含冰量、溫度和含鹽濃度等都會(huì)影響水產(chǎn)品的保鮮效果,嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)影響水產(chǎn)品的品質(zhì)[42]。Kilinc等[43]研究發(fā)現(xiàn):一些水產(chǎn)品在流態(tài)冰或碎冰中短時(shí)間貯藏,它們的保鮮效果相差不大,但是在后期的貯藏過(guò)程中,由于流態(tài)冰融化向魚(yú)體內(nèi)滲透了過(guò)量的鹽分,反而加速了魚(yú)體的腐敗,還可能會(huì)在融化過(guò)程中融入一部分微生物和化學(xué)反應(yīng)生成的有害產(chǎn)物對(duì)水產(chǎn)品造成交叉污染,導(dǎo)致保鮮效果變差。此外,研究還發(fā)現(xiàn):毛鱗魚(yú)在碎冰中的保鮮效果甚至比流態(tài)冰要好一些,而且通常流態(tài)冰的最優(yōu)保鮮效果只在短期內(nèi)保持一些特定的水產(chǎn)品的品質(zhì),譬如大黃魚(yú)、鯡魚(yú),鱈魚(yú)和鯖魚(yú)等。

海水和鹽水是制冰最常用的混合二元溶液,當(dāng)流態(tài)冰的鹽水比例不同時(shí),其貯藏期間魚(yú)體的含鹽量及保鮮效果也會(huì)有所變化,尤其是對(duì)鹽分敏感的高值魚(yú)[41],還可能會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。因此,在實(shí)際運(yùn)用流態(tài)冰保藏水產(chǎn)品時(shí),應(yīng)考慮制冰材料的化學(xué)性質(zhì)及水的比例可能對(duì)產(chǎn)品帶來(lái)的影響,以便選擇合適的方案,避免造成損失。目前,在水產(chǎn)品保鮮中應(yīng)用最多的是臭氧與冰水結(jié)合制成的流態(tài)冰,而有關(guān)研究流態(tài)冰與其他保鮮技術(shù)結(jié)合來(lái)保鮮水產(chǎn)品的理論、技術(shù)和裝備研究報(bào)道較少。隨著保鮮技術(shù)的不斷發(fā)展,這將會(huì)是未來(lái)流態(tài)冰保鮮技術(shù)改進(jìn)與發(fā)展的新趨勢(shì)。

5 物理涂膜保鮮技術(shù)

物理涂膜保鮮技術(shù)是將薄膜覆蓋于水產(chǎn)品的表面,從而達(dá)到保持表面水分、抑制水產(chǎn)品自身的呼吸,阻隔氧氣的作用。經(jīng)過(guò)全面的涂膜處理后,新鮮的水產(chǎn)品可以保持原有的新鮮度和質(zhì)構(gòu),抵抗外界侵蝕菌類以及機(jī)械損傷,還能延長(zhǎng)貨架期,保持良好的色澤、風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)成分,提高經(jīng)濟(jì)效益[44]。

近年來(lái),有關(guān)涂膜技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域中的研究屢見(jiàn)不鮮[45],主要是關(guān)于復(fù)合涂膜保鮮性能的研究。復(fù)合涂膜保鮮效果通常優(yōu)于單一物理涂膜保鮮。為探討復(fù)合涂膜對(duì)水產(chǎn)品的保鮮效果,張家濤等[46]在聚乙烯醇涂膜內(nèi)構(gòu)建了茶多酚微膠囊與溶菌酶共存體系,以美國(guó)紅魚(yú)魚(yú)片為原料,在4 ℃的貯藏條件下研究了鮮度指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)的變化以評(píng)價(jià)復(fù)合涂膜與單一聚乙烯醇涂膜的保鮮性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):復(fù)合涂膜處理組的美國(guó)紅魚(yú)魚(yú)片中的微生物生長(zhǎng)受到抑制,且pH、TBA和TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及硬度、彈性等指標(biāo)變化速度均比單一聚乙烯醇涂膜組緩慢,并維持了魚(yú)片較好的鮮度質(zhì)地,證明復(fù)合涂膜的保鮮效果比單一聚乙烯醇更優(yōu)。徐趙萌等[47]以帶魚(yú)魚(yú)丸為原料,研究了不同Ag修飾量對(duì)納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮性能的影響,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組的魚(yú)丸相比,涂膜處理組的魚(yú)丸菌落總數(shù)、pH、TMA等鮮度指標(biāo)和硬度、回復(fù)性、彈性和白度等外觀質(zhì)構(gòu)指標(biāo)更優(yōu)。其中0.5%的Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜的保鮮性能最好,能有效抑制魚(yú)丸微生物的繁殖,延緩魚(yú)丸品質(zhì)的下降,延長(zhǎng)貨架期。柏韻等[48]也做過(guò)類似的研究,利用殼聚糖、ε-聚賴氨酸和卡拉膠進(jìn)行復(fù)合涂膜,以感官評(píng)定、鮮度指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)特性等指標(biāo),評(píng)定不同復(fù)合涂膜對(duì)中國(guó)對(duì)蝦在(4±1) ℃貯藏下的保鮮效果,發(fā)現(xiàn)涂膜組的保鮮效果優(yōu)于空白組,且復(fù)合涂膜效果優(yōu)于單一涂膜。與空白組相比,對(duì)蝦經(jīng)涂膜處理不僅能夠抑制貯藏期間細(xì)菌的生長(zhǎng),延緩蛋白質(zhì)和脂肪的氧化,而且可以延長(zhǎng)貨架期4 d。

涂膜保鮮技術(shù)在抑菌、延緩水產(chǎn)品的腐敗以及維持水產(chǎn)品的質(zhì)地品質(zhì)方面具有良好的效果,但同時(shí)可能會(huì)給水產(chǎn)品的食用性帶來(lái)安全隱患。涂膜在水產(chǎn)品表面的保鮮劑可能在貯藏過(guò)程中與外來(lái)化學(xué)污染物產(chǎn)生反應(yīng)生成有毒有害的產(chǎn)物滲入到水產(chǎn)品內(nèi)部,或者自身的一些重金屬殘留在水產(chǎn)品表面,對(duì)人體的健康造成一定的危害。另外,一些抗菌性涂膜(如PVC/TiO2納米保鮮膜)的使用也可能引發(fā)細(xì)菌的抗性增強(qiáng)。因此,在運(yùn)用涂膜保鮮技術(shù)貯藏水產(chǎn)品時(shí),還需要研究所用的涂膜保鮮劑化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性及安全性,綜合考慮評(píng)估選擇保鮮效果好、安全性高的食品涂膜保鮮劑。

對(duì)于單一的涂膜保鮮劑,一方面,其保鮮效果沒(méi)有復(fù)合涂膜的保鮮效果好;另一方面,化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有復(fù)合保鮮劑穩(wěn)定,容易分解或產(chǎn)生一些有害物質(zhì)。未來(lái)研究可食涂膜與其他涂膜保鮮技術(shù)的結(jié)合將會(huì)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。對(duì)于如何選擇合適的涂膜保鮮劑,保證水產(chǎn)品的品質(zhì)及安全性是水產(chǎn)行業(yè)需要解決的問(wèn)題。目前,針對(duì)涂膜保鮮劑對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響的研究報(bào)道甚少,研究常用涂膜保鮮劑對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量安全的作用機(jī)理,這將為未來(lái)在運(yùn)用涂膜保鮮技術(shù)時(shí)選擇合適的保鮮劑提供一定的理論參考,以保證水產(chǎn)品的質(zhì)量安全,提升上市銷售的經(jīng)濟(jì)效益。

6 低溫等離子體活化水保鮮技術(shù)

低溫等離子活化水(PAW)是用低溫處理不同性質(zhì)水(如去離子水、磷酸鹽緩沖溶液等)的統(tǒng)稱[49],是由低溫等離子體相互作用產(chǎn)生的,其主要活性成份是活性氧化物(ROS)、活性氮化物(RNS)。低溫等離子體活化水不僅對(duì)細(xì)菌、酵母和霉菌等微生物具有很強(qiáng)的殺滅作用,而且對(duì)食品原料的品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成份破壞小,具有無(wú)毒副作用等優(yōu)點(diǎn)。但其物理化學(xué)性質(zhì)易受低溫等離子體放電方式、激發(fā)電壓和電極類型等影響[50]。

低溫等離子體活化水在殺菌和水產(chǎn)品保鮮方面效果較好。早期研究發(fā)現(xiàn),等離子活化水中能夠殺菌的活性成份是ROS,后來(lái)發(fā)現(xiàn)RNS也能夠起到殺菌的作用。Wu等[51]用等離子活化水對(duì)不同濃度的H2O2溶液處理時(shí),發(fā)現(xiàn)隨著H2O2溶液濃度的增大,等離子體活化水的滅菌效果增強(qiáng),原因是在等離子活化水的作用下H2O2的氧化性得到了增強(qiáng),破壞了微生物細(xì)胞膜的完整性,使其死亡從而起到殺菌的效果。Xu等[52]用等離子活性水處理雙孢蘑菇進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn),7 d后檢測(cè)其細(xì)菌和真菌數(shù)發(fā)現(xiàn)分別減少了1.5,0.5 lg CFU/g,同時(shí)還延緩了蘑菇的軟化,再次證明了等離子體活化水能夠?qū)ξ⑸锏纳L(zhǎng)起到一定的抑制作用。Liao等[53]將PAW冰用DBD活化,用于蝦的保鮮,發(fā)現(xiàn)8 d內(nèi)其TVC的菌落數(shù)和TVB-N的質(zhì)量分別維持在6 lg CFU/g和200 mg/kg以下,貯藏期延長(zhǎng)了4～8 d,同時(shí)還延緩了蝦頭部的黑變。蝦頭的黑變是由多酚氧化酶氧化蝦表面無(wú)色化合物單酚成為無(wú)色雙酚,進(jìn)而轉(zhuǎn)變成黑色的醌類物質(zhì)引起的,說(shuō)明等離子活化水能夠有效抑制多酚氧化酶的活性。鉏曉艷等[54]研究了等離子體活化水對(duì)鱸魚(yú)優(yōu)勢(shì)腐敗菌的抑制效果和抑制魚(yú)塊的腐敗能力,以質(zhì)構(gòu)、揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)等指標(biāo),測(cè)定了PAW對(duì)鱸魚(yú)腐敗的抑制能力,發(fā)現(xiàn)PAW制備時(shí)間越長(zhǎng),抑菌效果越好。染菌魚(yú)塊在經(jīng)過(guò)PAW60處理30 min,室溫貯藏48 h后,腐敗菌和TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于對(duì)照組,且魚(yú)肉色澤和外觀與對(duì)照組相比顯著提高。

等離子活化水在抑制食品微生物生長(zhǎng),鈍化食品內(nèi)源性酶活性[50],延長(zhǎng)食品貨架期上具有一定的作用,已作為一種新的保鮮技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)品的保鮮之中。但錢婧等[55]研究發(fā)現(xiàn):高強(qiáng)度的PAW能夠顯著提升生鮮黃魚(yú)的亞硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及TBARS水平,引起水產(chǎn)品安全和品質(zhì)隱患,因此優(yōu)化適當(dāng)強(qiáng)度的PAW對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮處理將是未來(lái)此類技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)。未來(lái)關(guān)于PAW如何鈍化食品內(nèi)源酶活性相關(guān)機(jī)理、如何將PAW保鮮技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮之中還需進(jìn)一步深入研究,使PAW保鮮技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域更廣以及更加貼近實(shí)際。

7 其他物理保鮮技術(shù)

高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)和氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)也是應(yīng)用較為廣泛的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)。高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)是將高電壓的短脈沖反復(fù)作用于電極間的物料,以殺滅物料中微生物的一種冷殺菌技術(shù)。氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)是通過(guò)改變氣體的組成和比例,得到不利于微生物生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境條件以抑制微生物生長(zhǎng)繁殖、脂類氧化和內(nèi)源酶所引起的反應(yīng),從而延長(zhǎng)水產(chǎn)品保質(zhì)期的一種保鮮方法[56]。

作為一種新型食品殺菌技術(shù),高壓脈沖殺菌處理過(guò)程作用時(shí)間短,溫度低,避免了熱殺菌對(duì)食品品質(zhì)的不良影響,能夠在很大的程度上降低傳統(tǒng)殺菌過(guò)程中的高溫對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)素和感官品質(zhì)的破壞,延長(zhǎng)食品貨架期[57],具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。Gudmundsson等[58]用強(qiáng)度為11 kV/cm,脈沖數(shù)為2、脈寬為7 μs的高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)魴魚(yú)卵進(jìn)行殺菌處理,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比,其菌落總數(shù)減少了一個(gè)數(shù)量級(jí),表明高壓脈沖電場(chǎng)水產(chǎn)品也具有較好的殺菌效果。高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)雖然能夠在一定的程度上對(duì)食品起到較好的殺菌與嫩化效果,能夠保持食品良好的色、香、味,延長(zhǎng)貨架期,但高壓脈沖電場(chǎng)殺菌效果容易受溫度的影響并不是對(duì)所有種類的食品都具有良好的滅菌與品質(zhì)保持效果。目前,我國(guó)對(duì)高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)的研究還處于起步階段,在肉制品及工業(yè)上的用途還沒(méi)有充分開(kāi)發(fā)出來(lái),今后隨著高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)研究的深入,這一技術(shù)將會(huì)得到更有效的應(yīng)用。

氣調(diào)保鮮能夠保持水產(chǎn)品良好的色澤、氣味和彈性,延緩腐敗,能夠避免化學(xué)保鮮劑和輻照保鮮可能帶來(lái)的安全問(wèn)題,在水產(chǎn)品保鮮及保鮮效果上的應(yīng)用研究廣泛。Qian等[59]研究了不同CO2體積分?jǐn)?shù)下南美白對(duì)蝦品質(zhì)的變化,發(fā)現(xiàn)80% CO2,15% N2,5% O2氣調(diào)保鮮組TVB-N和TVC質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,其色澤、氣味和彈性都優(yōu)于其他組,表明了高體積分?jǐn)?shù)的CO2能夠顯著提高蝦的品質(zhì)。Fernandez等[60]以三文魚(yú)片為原料,用90% CO2和10% N2對(duì)三文魚(yú)片進(jìn)行保鮮,發(fā)現(xiàn)相比與空氣對(duì)照組,汁液流失率、pH、TVB-N和K都有更好的接受度,在-1.5 ℃貯藏下貨架期可以達(dá)到28 d,表明氣調(diào)保鮮能夠更好地保持三文魚(yú)良好的品質(zhì),延緩腐敗。目前,氣調(diào)保鮮技術(shù)常用于果蔬的保鮮中,水產(chǎn)品的保鮮研究尚處于初步階段,有待進(jìn)一步深入研究,具有廣闊的發(fā)展空間。此外,氣調(diào)保鮮技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)或改變保護(hù)氣體以用于水產(chǎn)品的保鮮中,是氣調(diào)保鮮技術(shù)改進(jìn)的一個(gè)方向。

8 結(jié) 論

物理保鮮法能夠提高水產(chǎn)原料及其制品的安全性,但其保鮮效果往往易受各種環(huán)境因素的影響。水產(chǎn)品經(jīng)過(guò)超高壓處理,腐敗速度顯著降低,貨架期明顯延長(zhǎng)。如果壓力過(guò)高則會(huì)使水產(chǎn)品色變、變性、熟化和持水性降低,影響其品質(zhì);一定劑量的電子輻照能夠殺滅水產(chǎn)品中絕大部分微生物,保持產(chǎn)品原有的鮮度品質(zhì),高劑量的輻照則會(huì)引起蛋白質(zhì)的變性、氨基酸的損失,使水產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低;微凍保鮮雖然能在短期內(nèi)保持水產(chǎn)品較好的品質(zhì),但容易受溫度的波動(dòng)而影響保鮮效果,長(zhǎng)時(shí)間的微凍也會(huì)形成重結(jié)晶破壞水產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu),引起汁液流失;流態(tài)冰雖然比碎冰保鮮效果好,但并不是對(duì)所有的水產(chǎn)品都能起到較好的保鮮效果,在保鮮后期流態(tài)冰的融化可能會(huì)融入一部分微生物或化學(xué)反應(yīng)生成的有害物質(zhì),對(duì)水產(chǎn)品造成污染;復(fù)合涂膜保鮮效果雖然優(yōu)于單一涂膜保鮮,可以抑菌、延緩水產(chǎn)品的腐敗、維持水產(chǎn)品的質(zhì)地品質(zhì),但應(yīng)用于涂膜的保鮮劑可能與外來(lái)化學(xué)物反應(yīng)生成有害物質(zhì)滲入到水產(chǎn)品內(nèi)部,對(duì)人體的健康造成一定的危害或引發(fā)細(xì)菌的抗性增強(qiáng);等離子體活化水不僅在殺菌和水產(chǎn)品保鮮方面效果好,還可以鈍化食品中內(nèi)源酶,但是高強(qiáng)度等離子體活化水易導(dǎo)致亞硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高以及引起脂質(zhì)氧化;高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)雖然能夠在一定程度上對(duì)食品起到較好的殺菌與嫩化效果,可以保持食品良好的色、香、味,延長(zhǎng)貨架期,但是殺菌效果容易受溫度、食品種類和高壓脈沖電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)等因素的影響。綜上,在運(yùn)用物理保鮮法對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮時(shí),需考慮可能對(duì)保鮮效果造成影響的環(huán)境因素,最大程度地避免環(huán)境因素導(dǎo)致保鮮效果不佳、水產(chǎn)品品質(zhì)受損。在未來(lái)研究中,綜合考慮不易受環(huán)境影響以及利用多種保鮮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合而成新的保鮮技術(shù)將是水產(chǎn)品保鮮技術(shù)發(fā)展與改進(jìn)的方向。