生物保鮮劑結合鍍冰衣技術在魚類凍藏保鮮中的研究進展

彭春，王雙雙，譚模，荊新雅，肖滿，吳小禾

（1.湖北工業大學 生物工程與食品學院，湖北 武漢 430068；2.中山火炬職業技術學院 健康產業學院，廣東 中山 528436）

我國水資源豐富，魚類產量高，截至2021 年年底，我國養殖水產總產量5 394.41 萬t，其中魚類約占52.36%[1]。由于魚類自身水分含量高和營養成分豐富的特點，導致其在貯藏和運輸途中易受微生物和自身內源酶的影響，會發生魚體品質下降甚至腐敗變質。因此，常常需要對魚體進行保鮮處理[2]，常見的魚類保鮮方式主要有冷凍保鮮、氣調保鮮、輻射保鮮、化學保鮮、生物保鮮等[3]。

冷凍保鮮常常應用于魚類保鮮中，其是利用冷凍的方式，將魚體的中心溫度降至-18 ℃或以下，并在該溫度下貯藏運輸的一種水產品保鮮技術，具有應用廣、成本低的特點[4]。冷凍保鮮是利用低溫抑制魚體中微生物生長和酶的活性，降低化學反應速率，從而維持魚肉品質并延長其貨架期[5]。但是由于長時間凍結和高不飽和脂肪酸難凝固等原因，在冷凍貯藏過程中魚肉仍會發生冰晶生長、蛋白質變性、脂質氧化等不良變化，降低了魚產品品質[5-7]。

為了進一步有效抑制魚體新鮮度和品質的下降，常常將魚體進行鍍冰衣處理[8]，在冰衣液中加入生物保鮮劑，可以彌補純水冰衣抗氧化和抑菌性不足的問題，從而提高魚類在貯藏期間的品質[9]。本文綜述了生物保鮮劑結合鍍冰衣技術在魚類冷凍貯藏中的研究進展，對生物保鮮劑的來源、種類以及生物保鮮劑結合鍍冰衣技術對魚類保鮮效果的研究進行總結，并對魚類冷凍結合生物保鮮研究方向進行展望，以期為魚類在低溫下保藏提供理論參考。

1 鍍冰衣結合凍藏保鮮技術

鍍冰衣技術是通過將魚體溫度降至凍結點以下，利用快速噴淋或浸漬冰衣液的方式[10]，在魚肉表面形成一層薄冰的保鮮方法[11]。制備形式有單層鍍冰衣和雙層鍍冰衣。現多數是單層冰衣的應用，雙層冰衣研究較少，但雙層冰衣的保鮮效果更具優勢[12]。一般冰衣量為10%～20%（占魚體凈重的百分比）[13]。鍍冰衣保鮮具有成本低、操作過程簡單、可適用于不同魚類等優點[14]。鍍冰衣結合凍藏對魚體保鮮的影響見表1。

表1 鍍冰衣結合凍藏對魚體保鮮的影響Table 1 Effect of ice-glazing technology combined with frozen storage on fish preservation

鍍冰衣對魚體保鮮機理主要是利用冰衣可以減少魚體水分流失、阻隔氧氣、減緩魚體中脂肪和蛋白質的氧化、防止干耗和凍結燒等不良現象[17]。Gandotra 等[15]研究了鍍冰衣結合凍藏對倫敦魚片質量的影響，將倫敦魚片在-12 ℃下凍藏30 d，發現有冰衣樣品比無冰衣樣品的蛋白質、脂質、水分含量分別高2.02%、1%和5.3%；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）和菌落總數（total plate count，TPC）分別低4.02 mg MDA/kg、8.51%和4.00 lg（CFU/g），表明鍍冰衣能降低脂質氧化，減少魚體水分損失，提高魚片凍藏期間的品質。趙啟蒙等[16]將鯰魚進行鍍冰衣和凍藏處理，發現在-18 ℃凍藏60 d 時，有冰衣的樣品持水率比無冰衣樣品高3.2%，總揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）和彈性降低率分別低1.64 mg/100 g 和2.9%；另外，在-25 ℃凍藏60 d 時，與無冰衣樣品相比，有冰衣的樣品持水率高3.6%，總揮發性鹽基氮和彈性降低率分別低0.42 mg/100 g 和3.2%，表明鍍冰衣結合凍藏能減緩魚體品質下降，且溫度越低保鮮效果越好。

2 鍍冰衣結合生物保鮮劑凍藏保鮮

生物保鮮劑是指從植物、動物、微生物中提取的生物體自身組成成分或代謝產物，按其來源可分為植物源、動物源、微生物源保鮮劑[18]。天然保鮮劑的作用機理主要是兩個方面，一是通過改變微生物細胞膜的滲透性、中斷蛋白質合成和細胞代謝來抑制腐敗微生物的生長，二是通過和自由基結合從而終止自由基的自氧化反應，或調節某些氧化酶和抗氧化酶的活性來抑制蛋白和脂質氧化[19]。生物保鮮劑相比人工合成保鮮劑，具有價格低、來源廣、毒性低、易降解、穩定性好、抗菌性強、作用范圍廣等優點，已被廣泛研究，并成功應用于冷凍全魚、冷凍魚片和魚糜的保鮮中[20]。不同生物保鮮劑的保鮮機制與特點見表2。

表2 不同生物保鮮劑的保鮮機制與特點Table 2 Preservation mechanism and characteristics of different biological preservatives

2.1 植物源保鮮劑結合鍍冰衣凍藏保鮮

相比其他來源保鮮劑，植物源保鮮劑應用最廣泛。植物源保鮮劑是從花草、水果、蔬菜和海藻等植物中提取的生物活性成分，如精油、多酚、多糖、醌類與生物堿類，其具有顯著的抗氧化和抗菌活性[28-29]。目前已經發現上千種植物具有抗菌特性，并從植物中提取了上萬種抗菌化合物[30]。通常是利用固-液萃取、水蒸氣提取法、溶劑浸提法、超臨界CO2萃取法來提取，可使用萃取助劑、超聲波輔助、微波輔助等提高提取率[31]。藍蔚青等[32]將迷迭香水溶性提取物加入冰衣液中，對卵形鯧鲹進行鍍冰衣，并在-20 ℃下凍藏5 個月，發現含1.0 g/L 和2.0 g/L 迷迭香的冰衣樣品中的總巰基含量（22.7%和24.8%）高于純水冰衣樣品（19%），且總揮發性鹽基氮和硫代巴比妥酸均低于純水冰衣樣品，表明含迷迭香的冰衣能有效減緩魚體凍藏期間的品質下降。Lin 等[33]利用茶的水提取物冰衣液對鰹魚片進行鍍冰衣，然后在-20 ℃下凍藏16 周，發現含5%綠茶和5%茯苓茶的冰衣能降低冷凍鰹肉中蛋白質和脂質氧化；相比純水冰衣樣品，含綠茶和茯苓茶的樣品中的揮發性氮（volatile based nitrogen，VBA）分別降低了3.0 mg/100 g 和2.6 mg/100 g；硫代巴比酸反應物（thiobarbituric acid reactants，TBARS）分別降低了7.49 nmol/g和7.83 nmol/g。Trigo 等[34]利用無皂苷藜麥乙醇提取物對大西洋鯖魚鍍冰衣，然后在-18 ℃下凍藏8 個月，與純水冰衣樣品相比，含無皂苷藜麥的樣品過氧化值（peroxide value，POV）和熒光比值（fluorescence ratio，FR）分別降低0.92 mmol/kg 和0.24，表明無皂苷藜麥水乙醇提取物能抑制魚肉中脂質的水解和氧化。

上述植物源保鮮劑的保鮮機理：1） 抗菌活性，能抑制微生物的生長[23，35]。2）抗氧化作用，能清除自由基、有效抑制自由基鏈式反應、延緩脂肪氧化[36-37]。3）改變酶的活性。如大多數植物多酚具有很強的抗氧化性，其能抑制氧化酶的酶活性，同時提高抗氧化酶的酶活性[25]。

2.2 動物源保鮮劑結合鍍冰衣凍藏保鮮

動物源生物保鮮劑是從各種動物體中提取出的成分[3]，如殼聚糖、魚精蛋白、蜂膠等，其具有抗菌、抗氧化、生物可降解、成膜性強等特點[38]。動物源性生物保鮮劑具有廣譜抑菌性，能影響生物膜內細菌細胞的活力和完整性，并降低總胞外多糖含量，從而破壞生物膜基質的結構[39]。并且其通過清除自由基及良好的成膜性隔絕空氣，減少氧化變質速度[40]。動物源保鮮劑中研究最廣泛的是殼聚糖，這是一種從甲殼類動物殼中提取的線性生物聚合物，殼聚糖通過氨基正電荷與帶負電的微生物細胞膜相互作用導致細菌膜破裂，從而抑制細菌生長[41]。利用含殼聚糖的冰衣液對魚類冷凍保鮮被廣泛報道，均發現其能有效抗菌，抑制氧化反應。Soares 等[42]利用殼聚糖冰衣貯藏三文魚魚片6 個月，發現總活菌數（total viable count，TVC）相比純水冰衣減小0.7～2.0 lg（CFU/g），且感官品質更佳。除此之外還有利用魚類自身水解物作為抗菌劑。Ezquerra-Brauer 等[43]利用含大型魷魚皮的親脂性提取物的冰衣液保鮮大西洋鮐魚，在-18℃下儲存6 個月，含有提取物的冰衣樣品的過氧化值比純水冰衣樣品低0.91 mmol/kg。Cavonius 等[44]利用鯡魚肉汁對鯡魚魚片鍍冰衣，在-20 ℃存放52 周，含有鯡魚肉汁的冰衣樣品的過氧化值和硫代巴比酸反應物比無冰衣樣品分別低4 117 μmol/kg 和116 μmol MDA/kg，表明含有鯡魚肉汁的冰衣能有效減少鯡魚魚片的脂質氧化。Taheri[45]利用彩虹沙丁魚蛋白水解物（濃度4%）對黑鯧魚片進行鍍冰衣處理，與未處理樣品相比，其過氧化值降低7 meq/kg，硫代巴比酸反應物降低3.3 mg MDA/kg，蛋白質羰基值降低0.25 μmol/g，可接受度感官評分增加1.25 分，硬度感官評分增加0.75 分。雖然動物源保鮮劑抑菌效果好，但存在著成本較高、提取率較低等缺點，需進一步提高其提取工藝[25]。

2.3 微生物源保鮮劑結合鍍冰衣凍藏保鮮

微生物源保鮮劑是一種以菌治菌的保鮮方式，具有繁殖快、生長周期短、不受季節限制、易培養等優點[46]。微生物可以代謝產生多種抗生素、細菌素、過氧化氫和有機酸等抑菌物質[3]，國內外研究較多的是乳酸菌及其代謝產物[47]。保鮮機理一方面是通過合成乳酸[48]，降低pH 值的方式來抑制細菌的生長，另一方面是通過靜電作用穿透細胞壁，到達細胞膜并結合其表面脂質成分，改變細胞膜滲透性，從而引起細胞質流出而殺死細菌[27，49]。Sarika 等[50]利用乳酸菌的細菌素對鱈魚進行鍍冰衣保鮮，在-18 ℃儲存28 d 后，發現與純水冰衣相比，感官評分更高。游離脂肪酸、總揮發性鹽基氮等指標也比純水冰衣更低，說明其能有效保護魚肉品質。但將微生物源保鮮劑加入冰衣液的凍藏保鮮研究較少，需進一步探索。

2.4 復合生物保鮮劑結合鍍冰衣凍藏保鮮

由于單一的生物保鮮劑保鮮效果有限，所以復合生物保鮮劑成為研究熱點。復合保鮮劑是指不同功能的生物保鮮劑的混合物，其保鮮機理是根據柵欄技術原理，發揮保鮮劑的協同作用，提高保鮮效果[51]。藍蔚青等[52]利用含15.0 g/L 殼聚糖結合2.0 g/L 迷迭香水溶性提取物的冰衣對卵形鯧鲹鍍冰衣，在-20 ℃凍藏5 個月，抑菌效果明顯，菌落總數最低；與純水冰衣相比，樣品的硫代巴比妥酸、總揮發性鹽基氮、K 值分別降低1.01 mg/kg、4.8 mg/100 g、10.8%；另外，黏度降低808.53，硬度增加3 016.87 g，彈性增加0.1。Luo 等[53]利用Nisin、殼聚糖、植酸的混合酸性溶液，對太平洋秋刀魚進行鍍冰衣，在-18 ℃凍藏12 個月，通過正交試驗，發現經過0.5 g/L Nisin、5 g/L 殼聚糖和0.2 g/L 植酸冰衣處理的樣品，在凍藏后新鮮度和品質最高。He 等[54]利用殼聚糖和兒茶素復合物對羅非魚進行鍍冰衣處理，在-1.5 ℃下凍藏10 d 時，5.0 g/L 殼聚糖冰衣樣品的菌落總數（total colonies counts，TCC）為4.0 lg（CFU/g），5.0 g/L殼聚糖和3.0 g/L 兒茶素的復合冰衣樣品菌落總數低于3.5 lg（CFU/g），說明復合冰衣抗菌性更強。在第25 天，殼聚糖冰衣樣品過氧化值為2.54 mmol/kg，而復合冰衣樣品僅有0.85 mmol/kg；殼聚糖冰衣樣品硫代巴比酸反應物為1.268 mg MDA/kg，而復合冰衣樣品為0.749 mg MDA/kg，上述結果表明殼聚糖和兒茶素復合液具有抗氧化性，是一種良好的保鮮劑。

不同來源的生物保鮮劑結合鍍冰衣對魚體保鮮效果總結見表3。

表3 生物保鮮劑結合鍍冰衣對魚體保鮮的影響Table 3 Effect of biological preservatives combined with ice-glazing technology on fish preservation

3 總結與展望

目前，人們對魚類的消費需求極大增加，對魚類營養、健康、安全的要求逐步提高。因此，魚類的保鮮技術成為研究的重點。生物保鮮劑因其天然、安全、高效等優點成為生鮮魚類保鮮領域的研究熱點。復合生物保鮮劑是結合不同類型的生物保鮮劑，利用他們之間的協同增效作用，可以更全面、更高效地保持魚類產品的食用品質。保鮮方法也將由貯藏時間較短的冷藏保鮮向貯藏時間更長的冷凍保藏發展，而生物保鮮劑結合冰衣液的凍藏保鮮具有潛在優勢。

魚類的生物保鮮劑結合鍍冰衣凍藏保鮮是一種天然、安全、高效的魚類保鮮技術，具有保鮮效果好的優點。但仍面臨一些挑戰，比如目前大量研究集中在生物保鮮劑結合冰衣對魚類保鮮效果上，對生物保鮮劑從冰凍層到凍結肌肉層的分子遷移動力學研究較少，需要深入研究；在魚肉冷凍體系中，生物保鮮劑的抗菌性和抗氧化性如何發揮作用的機理研究較少，需要深入揭示；大多數植物保鮮劑都含有色素和氣味，會對魚類產品的感官和風味產生不良影響，因此，尋找合適的植物源生物保鮮劑是未來研究的方向之一；對生物保鮮劑進行復配并應用于特定的魚類產品，也是未來研究的方向之一。