涂膜保鮮技術在水產品貯藏中的應用

胡廣地，孫翰昌，鄧雅心，游玉明，胡慧蝶

（1.重慶三峽學院生物與食品工程學院，重慶 404101；2.重慶文理學院園林與生命科學學院，重慶 402160；3.重慶文理學院生態漁業產業化技術創新中心，重慶 402160）

0 引言

水產品是人們高品質生活的優質蛋白來源，當前人們對水產品的需求量日益增大。市場上最為常見的生鮮水產品雖然滿足了人們對“鮮食”和口感的追求，但是因其肉營養豐富，若貯藏、運輸及銷售過程中條件不當極易出現腐敗變質，無法保證其食用安全性[1]。因此，探索水產品貯藏保鮮技術具有重要意義。水產品通常采用低溫保鮮、化學保鮮、輻照保鮮等傳統的保鮮技術，具有一定的保鮮效果，也有一定的局限性[2]。隨著科學研究的不斷發展，生物保鮮技術、涂膜保鮮技術在水產品中應用的研究不斷增多。概述了可食性涂膜保鮮技術在水產品中的研究進展，為今后可食性涂膜保鮮技術在水產品中的研究提供理論借鑒。

1 可食性涂膜的種類

可食性涂膜是以天然可食性物質為原料，添加可食性的增塑劑、交聯劑等，采用涂抹、噴淋、浸漬或微膠囊等形式覆蓋在食品表面或內部，通過不同分子間的相互作用，形成一層透明被膜，以減少食品中水分、營養損失，縮小食品與空氣接觸面積，降低食品的氧化速度，抑制外來微生物侵入，防止水產品的腐敗變質，從而實現水產品的保鮮[3]。可食性涂膜主要分為蛋白質類涂膜、多糖類涂膜、脂質類涂膜、復合類涂膜微生物、共聚酯可食性膜。

1.1 蛋白類可食性涂膜

蛋白質是營養豐富且可再生的天然大分子物質，很適合可食性涂膜的制備。利用從植物或者動物中提取出的蛋白質，如從大豆中提取出來的大豆蛋白、從小麥中提取出來的小麥面筋蛋白等為基質，加入增塑劑制成不同用途的可食性包裝膜[4]。

蛋白質在溶液中比較穩定且容易發生交聯作用，特別是二硫鍵的產生，這就可使蛋白質膜具有良好的機械性能和阻隔性能，在強度和阻隔性能方面都優于多糖膜[3]。蛋白質可食性涂膜安全性、機械性很好，營養豐富，能夠很好地消化吸收，且形成的膜均勻、透明。由于親水基團的存在，使得蛋白膜的阻水蒸氣性能比較差，在高濕的環境下，膜的含水量變高，水分子透過率增大，會降低膜的性能。

1.2 多糖類可食性涂膜

多糖類可食性涂膜主要是以植物多糖或動物多糖為基質，由相對分子質量高的多糖類物質制成，如殼聚糖、纖維素和海藻酸鹽等。通過分子內和分子間的氫鍵等相互作用形成一層網狀結構薄膜，是幾丁質去乙酰化程度高于60%時的產物，廣泛用于生物降菌基材[5]。主要包括以下幾類可食性涂膜：淀粉可食性涂膜來源性廣、價格低廉、可再生和降解，具有拉伸性、透明度、耐折性、水不溶性良好和透氣率較低等優點[5]；纖維素衍生物可食性涂膜具有高拉伸強度，較小透濕、透氣性的特點，主要阻隔水、氧和油脂；殼聚糖有良好的成膜性和廣譜抗菌性，雖然阻水汽性略差，但是可以防止真菌污染、腐蝕食品；動植物膠（動物性膠基包括明膠、骨膠、皮膠，植物性膠基包括卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉、果膠） 具有透明度高、強度高、印刷性、熱封性、阻氣性、耐水耐濕性較好等特點。

1.3 脂質類可食性涂膜

在動植物和昆蟲中都可以提取出脂質類的可食性涂膜，用脂質做成的可食性涂膜，具有良好的疏水性，阻隔能力強[6]。除了可作為包裝材料，還能表現出較好的光澤，讓外觀更好看。植物精油在果蔬、肉制品及水產品的保鮮中得到了普遍應用。植物精油是一種從芳香植物的葉、皮等部位提取出來的脂溶性天然化合物，具有多種生物活性，既可促進細胞的新陳代謝，又具有抗氧化、殺菌和消毒的功能。已有學者將從魚類副產品中提取的膠原蛋白作為乳化劑，再把肉桂精油和紫蘇精油復配到花青素/殼聚糖納米粒子的可食性涂膜，制成了一種能夠抑制大腸桿菌、熒光假單胞菌的薄膜，廣泛應用到了肉制品的包裝中[7]。

1.4 復合類可食性涂膜

復合型可食性涂膜是將蛋白質、多糖、脂質等基材混合使用，讓各類材質的性能取長補短。蛋白質基和多糖基制作的薄膜透濕、透氧性優良，但容易被水浸濕，使得膜在水產品中的性能降低；脂質膜能夠提供良好的保濕屏障，薄膜表面卻容易出現裂紋，也可能不均勻，出現氣味[8]。通過改變可食性涂膜中基材組分的含量與配比能獲得理想性能的薄膜。復合型涂膜保鮮技術應用可使單一的保鮮涂抹材料相結合，在取長補短的同時，減少了單一保鮮材料的使用，能夠更好地延緩水產品的腐敗[9]。

1.5 微生物共聚酯可食性涂膜

以自然資源糖蜜、油脂等為原料，通過微生物發酵產生的3 - 羥基丁酯、3 - 羥基戊酯、4 - 羥基丁酯、己內酯等經過聚酯制成[10]。微生物共聚酯可食性涂膜，目前已由英國ICI 公司和麻省理工大學研究和開發成產品，并受到各國研究者的重視，具有塑料薄膜光學性能好、透明、有光澤、物理性能優良、質羥密度小、化學性能穩定、易成形加工和廣泛的代用性等特點。

2 可食性涂膜技術在水產品保鮮中的應用

2.1 殼聚糖在水產品保鮮中的應用

已有研究表明，殼聚糖涂膜能夠延緩或者抑制水產品在貯藏保鮮過程中微生物的生長、脂質氧化、核苷酸降解、含氮堿基物（TVB-N、TMA、生物胺）的積累，能夠在一定程度上提高水產品的物理品質和感官品質[11]。微生物的生長繁殖會引起水產品的腐敗變質，C O Mohan 等人[12]發現，經2%殼聚糖涂膜處理的沙丁魚（Sardinella longiceps） TVC 在冷藏7 d后比對照組降低了1.9 log10 CFU/g。脂質的氧化會使得水產品的色澤和風味都下降，殼聚糖涂膜能夠發揮其阻隔性能，減少魚片的氧化性。Xuepeng Li 等人[13]采用殼聚糖（CH） 結合茶多酚（TP） 或迷迭香提取物（R） 對大黃魚（Larimichthys crocea） 進行保鮮，發現CH+TP 和CH+R 處理能有效抑制魚肉脂質氧化。Ramezani Z 等人[14]研究了殼聚糖和納米殼聚糖涂膜對冷藏鰱（Hypohthalmichthys molitrix） 品質的影響，結果表明貯藏12 d 后涂膜魚片的TVB-N 值比對照組降低30%以上。余達威[15]研究了殼聚糖涂膜對冷藏條件下草魚（Ctenopharyngodon idellus） 片品質的影響，得出通過用高質量分數（＞2%） 殼聚糖涂膜處理的草魚片，在冷藏期間脂質氧化速率和感官評分都較未經涂膜處理的草魚片好。

2.2 海藻酸鈉在水產品保鮮中的應用

天然類多糖物質具有良好的保濕性、成膜性，常與其他的生物抗菌劑相結合作為復合涂膜材料。王文娟等人[16]研究發現，使用異維C 鈉液浸泡的烏鱧（Channa argus） 肉，再經2%海藻酸鈉涂膜處理能有效延長其冷藏保質期。張杰等人[17]對羅非魚（Oreochromis mossambicus） 片進行抗菌性海藻酸鈉與海洋溶菌酶復配涂膜處理，表明該處理可使羅非魚片貨架期延長約5.5 d。王嘉祥等人[18]對海藻酸鈉在冷凍貽貝（Mytilus edulis） 肉被膜方面進行了研究，結果表明將貽貝肉進行包膜，不但可以防止冷凍過程中的干耗，而且解凍時貽貝肉不破碎，食用時味道更鮮美，且1.5%和2.0%的海藻酸鈉溶液，鈣化后凝固物透明，有光澤和彈性，解凍后也不破碎且有一定的韌性。

2.3 復合涂膜在水產品保鮮中的應用

水產品在貯藏運輸過程中抗菌能力弱，單一使用殼聚糖涂膜保鮮，無法達到良好的保鮮效果，將納米材料作為抗菌劑添加于殼聚糖涂膜載體上能夠起到很好的抗菌性。邢亞閣等人[19]以納米TiO2、粒徑、超聲時間、超聲功率、吐溫80 添加量等因素為變量，研究了殼聚糖/納米TiO2復合涂膜對金黃色葡萄球菌的影響，發現在殼聚糖中加入改性納米TiO2，粒徑為30 nm，超聲功率50 W 下處理50 min，乳化劑吐溫80（增加殼聚糖復合膜的黏附力） 的添加量為0.5%，制得的復合涂膜能夠最大限度地抑制金黃色葡萄糖。

王雅妮[20]使用多糖類基質海藻酸鈉和魔芋葡聚糖為成膜基質，在復合涂膜不同的涂層中加入百里香酚能夠阻止魔芋葡聚糖和海藻酸鈉脫水結晶的形成，因為百里香酚的加入使得復合涂膜的熱穩定性、涂膜的柔韌性、透光性及伸展性都增強了很多。百里香酚能夠破壞細胞壁、改變膜的通透性及酶的活性抑制三文魚（Oreochromis mossambicus） 的生理代謝達到抑菌作用。

李念等人[21]研究了蝦青素- 羧甲基殼聚糖復合涂膜對羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii） 的保鮮效果，不同質量濃度的蝦青素- 羧甲基殼聚糖復合涂膜可通過延緩羅氏沼蝦體內蛋白質的分解，抑制了蝦體pH 值的升高，從而維持了蝦的品質；由于蝦青素的抗氧化性，可清除蝦體內的自由基，淬滅單線態氧阻止蝦體內的游離脂肪酸自動氧化的進行，能夠延緩羅氏沼蝦在貯藏期間的腐敗變質、脂質的氧化，維持冷藏期間的感官品質；且在3～5 ℃條件下，質量濃度為60 mg/L 和90 mg/L 時能達到最佳貯藏保鮮效果。

3 涂膜與其他技術融合在水產品保鮮中的應用

水產品通常使用物理、化學和生物技術進行保鮮，但是每一種技術都有一定的弊端和不足，如成本高、有害物質的殘留、保鮮能力弱等。如果把不同的技術相結合，就可能更好地解決上述出現的問題。

3.1 與物理技術的協調作用的應用

Merlo T C 等人[22]研究在經殼聚糖涂膜的三文魚（Oreochromis mossambicus） 片在氣調貯藏（100%CO2） 下，能夠在2 ℃冷藏下28 d 的過程中，有效減少菌落的數量，保持三文魚良好的風味，較好地保持三文魚的質量，延長了三文魚的貯藏期。周莉等人[23]在氣調環境下（2 ℃） 用殼聚糖- 磷蝦油涂膜保藏鱈魚片（Pseudogyrincheilus procheilus），發現經涂膜處理過的磷蝦中的揮發性鹽基氮的含量明顯低于空氣對照組和只使用氣調保鮮組。白嬋等人[24]研究得出，在經過復合涂膜浸泡后的新鮮鱸魚（Lateolabrax japonicus） 再結合輻照殺菌處理的魚肉品質對比只使用輻照殺菌技術處理的好，且貨架期更長。李典典等人[9]復合可食性涂膜同氣調貯藏結合使用能夠延長半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis） 貨架期到8～12 d，質量濃度30 mg/kg 迷迭香酸+ 0.1%聚賴氨酸的1%殼聚糖復合涂膜同70% CO2/30% N2的氣調包裝保存效果最佳。

3.2 與化學技術的協調作用的應用

化學保鮮水產品，通常在水產品中加入化學添加劑比如防腐劑、抗菌劑、抗氧化劑等[25]，由于添加劑便宜、方便、來源廣等諸多優點，但是添加劑的用量和殘留問題，同現代人們健康飲食的觀念相悖。如果同生物技術針對性結合，能夠克服化學保鮮劑帶來的潛在危害，還能夠節省開支。凌萍華等人[26]研究了利用化學添加劑4-HR 和體積分數為1%的殼聚糖抑制南美白對蝦（Litopenaeus vannamei） 的黑變，發現4-HR 體積分數為0.002%（或者0.01%） + 1%殼聚糖能夠很好地改善南美白對蝦的使用品質和感官要求，且4-HR 的殘留量沒有超過相關范圍。證明將涂膜技術同化學技術相結合使用對水產品的貯藏保鮮效果明顯，但是相關的結合不是很多，可以推進后續的研究。

3.3 多種技術的協調的應用

物理、化學、生物3 種保鮮技術協調使用，能很大程度地提高水產品的保鮮效果。王慶麗等人[27]研究了在-2 ℃的冷藏條件下，用殼聚糖和生物保鮮劑殼聚糖（植酸溶解） +乳酸鏈球菌防腐劑+大蒜素+25%氮氣和75%二氧化碳組成的氣調包裝下的模擬的蟹肉品質。經對照組的比較，發現加入復合生物保鮮劑能夠增加模擬蟹肉的持水力和硬度；保鮮劑和氣調搭配能夠降低菌落數；該組合能夠增加模擬蟹肉的品質、抑制腐敗菌的繁殖，延長了蟹肉的貨架期最少達50 d。朱迎春等人[28]研究了3 種保鮮液+無菌水+氣調包裝貯藏保鮮鯰魚片（Silurus asotus），得到在使用純乳酸菌發酵液+氣調包裝（60% CO2+40% N2） +（-0.7） ℃的保藏，抑制了鯰魚在貯藏條件下微生物的生長、蛋白質降解、脂質的氧化，延緩了鯰魚的腐敗變質，保持了鯰魚的新鮮度。綜上所述，多種技術的相互協調作用較兩種或者一種技術保鮮水產品效果好[29]，在未來的水產品保鮮中具有廣闊的前景。

4 結語

當前，涂膜仍只在果蔬類、肉制品中應用比較廣泛，在水產品中的應用較少。涂膜保鮮在水產品中的應用主要是以殼聚糖為基質的復合涂膜，以蛋白質和脂質為基材的涂膜研究甚少。在未來的研究中，可將蛋白質、脂質等基材應用到適合的水產品保鮮中，將涂膜補充水產品流失的營養成分作為未來的研究方向。