水產(chǎn)品腐敗及保鮮控制

◎ 貢湘磊，黃 娟

（江蘇旅游職業(yè)學(xué)院，江蘇 揚州 225000）

水產(chǎn)品中富含人類所必需且重要的動物蛋白質(zhì)，其肌肉細胞中平均蛋白質(zhì)含量為15%～22%，其中有一種包括人體所需的8種必需氨基酸的完全蛋白，易被人體吸收。水產(chǎn)品通常富含相對較低的油脂，其所含有的不飽和脂肪酸也被大部分人所青睞，且報道顯示水產(chǎn)品種含有的EPA和DHA具有保健作用。隨著社會的不斷進步，水產(chǎn)品由于其獨特的特點，已經(jīng)在我國居民的膳食結(jié)構(gòu)中發(fā)揮越來越重要的作用。

1 水產(chǎn)品行業(yè)現(xiàn)狀

我國幅員遼闊，內(nèi)陸湖泊眾多，水域遍布廣，是世界公認的水產(chǎn)大國。2017—2021年，我國水產(chǎn)品產(chǎn)量從6 445萬t增加至6 575萬t，水產(chǎn)品出口額占我國農(nóng)產(chǎn)品出口總額比重的30%左右。2020年以來，我國政府對漁業(yè)發(fā)展高度重視，接連出臺了多個文件，對加快現(xiàn)代漁業(yè)建設(shè)作出全面部署。由于各種政策的不斷刺激，漁業(yè)生產(chǎn)保持持續(xù)穩(wěn)定的增長。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全國20個漁業(yè)主產(chǎn)省2021年第一季度和第二季度水產(chǎn)品產(chǎn)量為2 616.38萬t，同比增加了3.40%，其中養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量為2 030.50萬t，同比增加了4.43%，捕撈產(chǎn)量585.88萬t，同比降低了0.03%，遠洋漁業(yè)1～3月總產(chǎn)量為47.66萬t，同比增加了64%[1-2]。

2 水產(chǎn)品的腐敗

水產(chǎn)品的腐敗程度一般而言，有以下4個最突出的特點。①產(chǎn)生惡臭和氣味。②形成黏液。③色澤出現(xiàn)變化。④化學(xué)組分發(fā)生變化。水產(chǎn)品的腐爛過程涉及許多復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，其中細菌的活動是造成水產(chǎn)品腐爛的最主要原因。有些細菌可以把水產(chǎn)品中的游離氨基酸分解成胺、硫化物、醛和酮脂等小分子化學(xué)物質(zhì)，尤其是細菌活動時可以將氧化三甲胺（Trimetlylamine Oxide，TMAO）還原成三甲胺（Trimethylamine，TMA），從而散發(fā)出一種令人不悅的味道，導(dǎo)致水產(chǎn)品在感官上使人無法接受。動物性水產(chǎn)品的腐爛過程則大致包括死后僵直、解僵自溶和腐爛變質(zhì)這3個階段，這幾個階段與微生物的生長有著緊密的聯(lián)系。起初水產(chǎn)品的肌肉柔軟且富有彈性，此時微生物數(shù)量較少，肌肉依然緊密，水產(chǎn)品依然具有食用價值。不同溫度放置數(shù)小時或幾天時間后就進入僵直階段，此時肌肉變硬，彈性和伸展性開始變差。到了僵直階段以后，因為肌肉中的內(nèi)源性蛋白酶或微生物產(chǎn)生的外源性蛋白酶發(fā)揮作用而導(dǎo)致水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)被大量溶解，水產(chǎn)品肌肉開始變軟，便開始了解僵自溶階段。水產(chǎn)品中的含氮化合物和氨基酸等在細菌的作用下會被迅速分解成小分子化學(xué)物質(zhì)，如氨、氫硫基、吲哚類、組胺和三甲胺等，因為細菌更易于吸收小分子化學(xué)物質(zhì)，從而導(dǎo)致細菌數(shù)量的迅速增多，水產(chǎn)品腐爛速度加速，此過程稱之為腐爛變質(zhì)階段，水產(chǎn)品已失去其食用價值。

2.1 水產(chǎn)品特征腐敗菌

水產(chǎn)品由于自身攜帶細菌且在捕撈、加工、運輸?shù)冗^程中遭到各種細菌的污染，再加上水產(chǎn)品本身水分和蛋白質(zhì)含量高、pH接近中性的特點，極易發(fā)生腐敗。有些微生物在繁殖的過程中會產(chǎn)生組胺、硫化氫、吲哚、醛和三甲胺等物質(zhì)，這些物質(zhì)的積累，使得水產(chǎn)品感官上變得不可接受。據(jù)研究，這些微生物在貯藏早期數(shù)量不少，但隨著貯存時期的增長，這些微生物能夠適應(yīng)不同的環(huán)境，生長較快，腐敗能力較強，逐漸成為水產(chǎn)品腐敗過程中的優(yōu)勢群體。

能夠適應(yīng)貯藏環(huán)境，且數(shù)量逐漸增多，能產(chǎn)生特定腐敗物質(zhì)的微生物就被稱為特征腐敗菌。水產(chǎn)品的環(huán)境種類、捕撈方法、運輸條件和儲藏要求等各種因素的差異，使得其特征腐敗菌也具有一定差異性。此外，即便是某一類魚，不同個體中所攜帶的細菌數(shù)量也可以因其環(huán)境、捕撈方法、捕獲季節(jié)和儲藏要求等的差異而有所區(qū)別，在同樣的地理環(huán)境下，盡管同類產(chǎn)品中作為腐敗菌種存在的細菌總是某一類或某數(shù)種，但特征腐敗菌卻可能只是一種。

2.2 水產(chǎn)品腐敗菌的危害

水產(chǎn)品因味道鮮美、營養(yǎng)價值高等特點深受人們喜愛，但水產(chǎn)品的肌肉組織較普通的動物肌肉組織更易產(chǎn)生腐敗，這是由于水產(chǎn)品肌肉組織比較薄弱、水分含量較高、免疫產(chǎn)物較低和蛋白質(zhì)含量也較高，更易于被腐敗微生物所利用。據(jù)統(tǒng)計，全球大概有30%的水產(chǎn)品因微生物腐敗變質(zhì)而浪費，而化學(xué)降解和其他腐敗則僅占每年總初級農(nóng)業(yè)和漁業(yè)產(chǎn)品的25%。因誤食腐敗菌污染的水產(chǎn)品引起食物中毒的事件也屢有發(fā)生，給國家和社會都造成了極大的損失。因此，最大程度地延緩水產(chǎn)品的腐爛進程，是水產(chǎn)業(yè)界的要求，更是國家和社會大眾的呼聲。

3 水產(chǎn)品的保鮮技術(shù)

由于社會主義市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人們的日常生活水平日益改善，人們更加偏好于享用肉質(zhì)新鮮、營養(yǎng)價值較高的新鮮水產(chǎn)品。但由于水產(chǎn)品的水分和蛋白含量高，pH值接近中性，且組織柔嫩，容易腐敗變質(zhì)，失去食用價值。如今，常見的水產(chǎn)品防腐保鮮方法有低溫保鮮、氣調(diào)保鮮和生物保鮮等。

3.1 低溫保鮮

很早以前，人類就利用極嚴寒的氣候來速凍和冷藏新鮮的魚，以避免鮮魚的腐爛，低溫保鮮在很大程度上保持了生物的原有特征，因此被廣泛應(yīng)用。國外從1861年就開始研究低溫保鮮的方法，1980年前蘇聯(lián)將微凍保鮮技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)后，該方法一直沿用至今。數(shù)百年前，我國沿海地區(qū)開始使用冰鮮船對水產(chǎn)品進行保鮮。目前在世界范圍內(nèi)適用的低溫冷鏈貯運所選用的溫帶范圍，大致為冷藏保鮮（0～4 ℃）、冰溫保鮮（0～2 ℃）、微凍保鮮（-4～-2 ℃）以及凍藏保鮮（-40～-18 ℃）[3]。

（1）冷藏保鮮。冷藏保鮮法是使新鮮水產(chǎn)品的貯存溫度下降至接近冰點，而又不結(jié)冰的一種保鮮方式。李來好等[4]使用自制的冷海水噴淋裝置，對褐藍子魚和褐菖鲉實施了噴淋，并研究保鮮時間的變化規(guī)律，實驗結(jié)果顯示，使用冷海水噴淋裝置保鮮方法的褐藍子魚和褐菖鲉在保藏至第7 d和第8 d時，仍保持著一級新鮮。HIMELBLOOM等[5]研究了粉鮭在冷海水保藏與冰藏條件下的質(zhì)量差異，結(jié)果顯示在冷海水條件下粉鮭的質(zhì)量較冰藏條件下的品質(zhì)降低的快。使用冷海水保鮮方法好處是操作簡便，處理量較大，但缺點是食用鹽量會使水產(chǎn)品味道變咸，從而影響了水產(chǎn)品的味道與品質(zhì)。因此，冷海水保鮮的方式主要應(yīng)用于海鮮，而不宜作為淡水產(chǎn)品。

（2）凍藏保鮮。凍藏保鮮技術(shù)是指通過使用溫度調(diào)節(jié)將水產(chǎn)品的中心溫度降至-18 ℃以下，致使水產(chǎn)品的組織內(nèi)絕大部分水分完全結(jié)冰，然后在-18 ℃以下進行貯存與流通的保鮮技術(shù)。凍藏保鮮的原理是溫度影響了蛋白質(zhì)酶的活力，化學(xué)反應(yīng)減慢，而且形成的冰凍結(jié)晶能夠破壞微生物的細菌結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物失活，從而阻礙其生長繁殖。SIDDAIAH等[6]研究發(fā)現(xiàn)，銀鯉肉在-18 ℃條件下貯藏6個月后，其脂類、蛋白質(zhì)和魚糕發(fā)泡能力等仍然在可接受范圍。LUGASI等[7]發(fā)現(xiàn)在-20 ℃條件下貯存的鯰魚，在5個月后可以繼續(xù)保持很好的感官和生化指標。

總體而言，凍藏保鮮的保鮮期較長，但在凍藏溫度下，影響水產(chǎn)品品質(zhì)特性的肌動蛋白會收縮聚集成塊，使水產(chǎn)品的持水性下降，品質(zhì)受到影響。

（3）冰溫保鮮。冰溫保鮮法是指通過測量食品的冰點溫度，以判斷其冰溫帶，而后將水產(chǎn)品置于0 ℃與其冰點溫度之間的最適宜溫度進行貯存。和其他保鮮技術(shù)比較，冰溫保鮮技術(shù)的好處是既沒有損傷細胞，同時也控制了有害細菌的代謝過程及降低細胞中的酶活力，保持了水產(chǎn)品原有的營養(yǎng)價值和風(fēng)味，從而保鮮期得以延長，水產(chǎn)品品質(zhì)得到保證。冰溫保鮮技術(shù)的弊端也相當突出，其能使用的溫度控制范圍狹窄，通常為0～2 ℃，溫度控制帶的管理相當費時，并且對溫度控制裝置的要求非常高，如果管理出現(xiàn)故障會帶來巨大的損失。凌萍華等[8]的研究表明，南美白對蝦在冰溫條件下貯藏貨架期比4 ℃冷藏延長了1倍。JORNET等[9]對在冰藏和冰溫條件下大西洋地區(qū)鮭魚肉的新鮮度變化規(guī)律進行了研究，結(jié)果是在保藏至第9 d時，冰溫保藏的肉類中蛋白質(zhì)變性和降解程度都更小，同時其肉類的鮮活性在冰溫9 d后和在冰藏2 d后的肉片差別也不大。

（4）微凍保鮮。微凍保鮮技術(shù)是指將氣溫下降至水產(chǎn)品冰點之下的1～2 ℃時開始保藏，微凍溫度范圍一般在-2～3 ℃。相對于冷藏保鮮而言，水產(chǎn)品的貨架期，在微凍條件下能明顯的拉長。其基本原理是在微凍條件下水產(chǎn)品內(nèi)能被細菌所利用的部分水分被凍結(jié)，這樣就可以有效阻礙細菌的生長繁衍。HAUGLAND等[10]的研究表明，在微凍環(huán)境下對鱈魚進行保鮮，對TVB-N的測定表明，貨架期可延長至15 d，而冷藏條件下只能保存至11 d，表明微凍保鮮貨架期更長。

3.2 氣調(diào)保鮮

氣調(diào)保鮮方式是指使用一個或多個混合氣體（通常為CO2、N2、O2）來代替包裝材料、貯藏容器中的空氣，并通過調(diào)整產(chǎn)品貯存環(huán)境中氣體種類和比例，控制病菌的生長發(fā)育、脂類氧化、內(nèi)源酶等所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，進而提高水產(chǎn)品保質(zhì)期的一種保鮮方式。CO2無毒，主要通過加快病菌生長調(diào)整期和降低對數(shù)生長期的增殖速率，對食物包裝材料貯藏容器中病菌生長發(fā)育起到抑制作用；N2通過取代空氣，可以延緩氧化酸敗反應(yīng)和控制好氧病菌的增殖，同時還可避免食品包裝塌陷；O2通過促進需氧菌增殖，控制厭氧菌的繁衍，同時還能保證紅色魚肉中肌球素色素以氧化形態(tài)出現(xiàn)，進而改善魚肉的顏色。水產(chǎn)品中，因為內(nèi)源酶的不斷活躍，將腺苷核苷酸溶解為肌苷單磷酸，并最后溶解為肌苷和次黃嘌呤，造成香味物質(zhì)大大降低，且味道也不好。氣調(diào)保鮮技術(shù)可以大大提高水產(chǎn)品的儲存期，進而降低潛在的質(zhì)量損失[11]。

3.3 生物保鮮

從動植物、細菌中獲得的，或者利用生物技術(shù)對微生物加以改良并且對人類安全無毒的保鮮物質(zhì)，被叫做生物保鮮劑。生物保鮮劑在水產(chǎn)品中的機理一般分為抗氧化功能、抑制蛋白酶活性功能、殺菌作用以及成膜作用。生物防腐保鮮劑的品種繁多，有大蒜素、茶多酚等自然提煉成分，有溶菌酶、乳酸鏈球菌素等細菌提煉成分，還有殼聚糖、魚精蛋白等原本就存在于生物體中經(jīng)過加工分解過后能夠?qū)Ρｕr起到良好作用的物質(zhì)。

（1）茶多酚保鮮劑。這種廣泛存在于茶葉中的多羥基酚類物質(zhì)被叫做茶多酚。許多的科學(xué)研究也已證明，茶多酚有較強的抗氧化作用，對多種細菌都有很強的抑制功能，具有消除自由基、控制癌癥細胞生長等諸多的生物活性。茶多酚的保鮮原理主要有抗氧化功能和抗菌功能。抗氧化物功能的基本原理主要是指茶多酚能螯合金屬離子、消除活性氧物質(zhì)自由基、控制氧化酶功能和提高抗氧化酶活力，通過與過氧自由基化學(xué)反應(yīng)，使脂質(zhì)過氧化鏈反應(yīng)停止。茶多酚的抑菌機制尚不清楚，可能是多種因素共同影響的結(jié)果。①能夠破壞細菌細胞膜結(jié)構(gòu)，從而使細菌的代謝發(fā)生紊亂。②能夠與細菌的遺傳物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，影響細菌的轉(zhuǎn)錄和翻譯。③能夠與細菌蛋白結(jié)合，影響細菌蛋白和酶的活性。有科學(xué)研究證實，茶多酚能夠損傷細胞膜的結(jié)構(gòu)、使細胞滲透性增強，干擾蛋白質(zhì)代謝，同時證明了茶多酚抑制了微生物蛋白的正常表達，進而干擾微生物蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的完整性及其蛋白質(zhì)的催化活性，最后使得微生物缺乏正常的生理功能而無法生長繁衍[12]。

（2）溶菌酶保鮮劑。溶菌酶是一種堿性蛋白，它可以截斷病菌胞壁中的肽聚糖內(nèi)N-乙酰葡萄糖胺與N-乙酰胞壁酸間的β-1,4糖苷鍵，從而造成胞壁破碎，病菌裂解。溶菌酶能夠分解多種革蘭氏陽性菌，包括枯草桿菌和耐輻射微球菌，部分革蘭氏陰性菌包括大腸桿菌、普通變形菌和副溶血性弧菌等也能被其消融，同時溶菌酶作用于微生物時具有選擇性，并不影響其他物質(zhì)，從而很大程度地保持了食物的原營養(yǎng)成分。因此溶菌酶既可以作為單獨的防腐保鮮劑用于水產(chǎn)品的保鮮，也可和其他化學(xué)物質(zhì)制成復(fù)合防腐保鮮劑，亦可同其他保鮮技術(shù)方式組合用于水產(chǎn)品的保鮮。有學(xué)者利用復(fù)合生物保鮮劑對蟶肉在冷藏條件下進行研究，其中就包含溶菌酶，結(jié)果表明，蟶肉保鮮期明顯延長。郭良輝等[13]研究證實，在冷凍條件下復(fù)合生物防腐保鮮劑溶菌酶、Nisin、山梨酸鉀等，可使三角帆蚌的保鮮期增長大約一倍，甚至更久。雖然天然溶菌酶作為生物保鮮劑有著廣闊的使用前景，但在水產(chǎn)品使用過程中仍面臨著若干問題。①由于天然溶菌酶價值較高，部分研究者采用化學(xué)修飾方法來對溶菌酶進行改良，而化學(xué)改造后的溶菌酶穩(wěn)定性卻無法提高。②對于溶菌酶產(chǎn)生效果要求適宜的環(huán)境，對水溫、pH值等的要求都較高，而水產(chǎn)品貯存時通常實行低溫貯存，這就有可能會影響溶菌酶的作用功效。③對于是否溶菌酶的純度越高效果越好，尚有待進一步考究。

（3）殼聚糖保鮮劑。將殼聚糖運用于水產(chǎn)品保鮮主要是利用了殼聚糖可以成膜的特性，它可以抑制細菌吸收營養(yǎng)，遏制細菌向外分泌代謝物質(zhì)，進而引起細菌新陳代謝產(chǎn)生障礙，從而產(chǎn)生了良好的抑菌效應(yīng)。盡管殼聚糖早在水產(chǎn)品保鮮中就已應(yīng)用，但殼聚糖水溶性并不好，且涂膜效率低，在一定程度上限制了其應(yīng)用，同時殼聚糖易溶于酸性物質(zhì)的特點可能會影響水產(chǎn)品的風(fēng)味[14]。

4 結(jié)語

中國有著巨大的水產(chǎn)品市場，隨著市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人們對衛(wèi)生、安全和營養(yǎng)的水產(chǎn)品的要求也日漸提高。通過正確認識水產(chǎn)品發(fā)生腐敗變質(zhì)的機理，找出其運輸和儲藏過程中的特征腐敗菌，選用正確的防腐保鮮手段，才能保障人們的健康安全，使人們享受到健康美味的水產(chǎn)品。