生物保鮮劑在水產(chǎn)品保鮮中的應用研究

◎ 林志榮

（1.中華全國供銷合作總社管理干部學院，北京 100028；2.中國供銷集團（寧波）海洋經(jīng)濟發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315713）

水產(chǎn)品因其風味獨特和營養(yǎng)豐富備受消費者喜愛，但水產(chǎn)品內源酶活性強，且易受副溶血性弧菌、腐敗希瓦氏菌、假單胞菌屬等病原微生物的污染，一些酵母類單細胞真菌易在腌制類水產(chǎn)品中過量繁殖，導致產(chǎn)品的口感、品質下降，肉質腐敗，極大地影響了水產(chǎn)品的儲存、運輸、加工及銷售過程。因此，迫切需要高效的保鮮技術降低水產(chǎn)品損失。

水產(chǎn)品通常采用物理、化學和生物技術保鮮。超高壓等物理保鮮技術能有效抑制微生物生長繁殖和降低內源酶活性，但對水產(chǎn)品的品質和口感會產(chǎn)生一定的影響；化學保鮮劑易帶來環(huán)境污染和健康問題；生物保鮮劑是從生物中提取，由于其環(huán)保高效，逐漸成為當前研究熱點。本文綜述了常見的生物保鮮劑及抑菌機理，并介紹了生物保鮮劑與其他保鮮技術結合在水產(chǎn)品保鮮中的應用情況，為水產(chǎn)品生物保鮮研究提供參考。

1 常見的生物保鮮劑及抑菌機理

1.1 茶多酚

茶多酚是一類存在于茶葉中的多酚類化合物，包括多種亞類。其中，兒茶素類最為豐富，占茶多酚的60%～80%。而表沒食子兒茶素沒食子酸酯是兒茶素類的一種，具有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性，約占兒茶素的70%，是茶多酚的主要生物活性物質。

茶多酚表現(xiàn)出廣泛的抗菌特性，能有效抑制引起食源性疾病的細菌，特別是對水產(chǎn)品中普遍存在的、帶菌率較高的副溶血性弧菌的抑菌效果顯著。茶多酚的抑菌機制是多樣的。①茶多酚可破壞細菌的細胞形態(tài)。茶多酚可以破壞細菌細胞膜的脂質結構，致使細胞內容物溢出，影響細菌細胞形態(tài)，從而干擾細胞內特定蛋白質的合成和代謝過程。②茶多酚可影響細菌的基因表達。表沒食子兒茶素沒食子酸酯通過誘導金黃色葡萄球菌中VraR 基因和肽聚糖生物合成相關基因的表達，干擾細菌細胞壁合成，達到抑菌作用。③茶多酚能與部分金屬離子發(fā)生絡合作用，阻礙細菌的正常生長代謝。于淑池等[1]研究表明，苦丁茶多酚可有效抑制熒光假單胞菌相關酶活性、生物被膜形成、群集以及泳動能力等相關腐敗特性，其濃度為2.0 mg·mL-1時，對這些腐敗特性指標均有較高的抑制率。PAN 等[2]研究發(fā)現(xiàn)，用0.2%茶多酚溶液在4 ℃條件下浸泡脆肉鯇魚片，能顯著降低魚片中的假單胞菌和氣單胞菌，使貨架期延長6 d。

茶多酚與其他生物保鮮劑復配使用比單一使用效果更佳。董軼群等[3]試驗發(fā)現(xiàn)，4 ℃貯藏條件下，團頭魴經(jīng)復合保鮮劑（0.2%茶多酚+2%殼聚糖+0.05%溶菌酶）處理后，能延緩總活菌數(shù)、pH 值和總揮發(fā)性堿氮的上升，較佳食用時間延長4 h 左右，白度、持水力均明顯升高。朱士臣等[4]研究發(fā)現(xiàn)，用30 mg·mL-1茶多酚+2.75 mg·mL-1姜黃素復配液處理貽貝，于-18 ℃貯藏12 周，處理過的貽貝具有較低的總活菌數(shù)、冷菌數(shù)、TVB-N 及TBA 值，有較好的彈性和感官品質，持水性和水分活度顯著高于對照組，貨架期可延長7～14 d。

1.2 殼聚糖

殼聚糖廣泛存在于海洋節(jié)肢動物的甲殼中，屬于動物源性生物保鮮劑。殼聚糖是由N-乙酰氨基葡萄糖連接而成的直鏈多糖，具有較好的成膜性和抗菌性，對水產(chǎn)品中常見的腐敗微生物均有良好的抑制效果，常被應用于水產(chǎn)品保鮮中。研究報道殼聚糖抑菌機制較為復雜：殼聚糖中氨基基團易與微生物細胞外膜的陰離子結合，破壞細菌細胞膜結構；殼聚糖與細胞內部的DNA 和RNA 等遺傳物質結合，造成細菌生理功能紊亂；殼聚糖優(yōu)良的成膜性可以在食品表面覆蓋一層保護薄膜，減少水產(chǎn)品與環(huán)境之間的水分傳遞以及氧氣接觸。張小敏等[5]研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖和乳酸鏈球菌素復配產(chǎn)生協(xié)同效應，能有效抑制輕腌大黃魚中普通變形桿菌和蜂房哈夫尼菌。MOSAVINIA 等[6]研究表明，殼聚糖結合氧化鋅納米顆粒和白扁豆精油制備的涂層，能有效降低亞洲鱸魚魚片在冷藏（4±1）℃期間的自由脂肪酸、硫代巴比妥酸值、總揮發(fā)性氮以及pH 值等，可以延長亞洲鱸魚魚片的貯藏期。

1.3 溶菌酶

溶菌酶普遍存在于哺乳動物唾液、眼淚、血漿以及組織細胞中，其作用機理是能夠切斷革蘭氏陽性菌細胞壁的肽聚糖中連接N-乙酰葡糖氨基酸和N-乙酰胰島素氨基酸的β-1,4 糖苷鍵，導致細胞壁破裂并溶解。吳佩君等[7]研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶對南美白對蝦腐敗菌中的哥倫比亞腸球菌、蠟樣芽孢桿菌和藤黃微球菌等均有抑制作用，最小抑菌濃度分別為0.4 mg·mL-1、1.8 mg·mL-1和0.2 mg·mL-1。鄧文靜等[8]研究表明，溶菌酶、銀耳多糖和乳酸鏈球菌肽組成的復合保鮮劑能減緩南美白對蝦黑變，使南美白對蝦貯藏期延長3～4 d。

1.4 乳酸鏈球菌素

乳酸鏈球菌素是一種由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的小分子天然活性抗菌肽，能夠阻礙芽孢的萌發(fā)，對革蘭氏陽性菌（尤其是可形成芽孢的）有較好的抑菌作用。乳酸鏈球菌素的作用機理主要有兩種。①乳酸鏈球菌素能在靶細胞的細胞膜上形成離子通道，影響細胞內外的物質交換。②乳酸鏈球菌素能與靶細胞膜上的脂質結合，抑制肽聚糖等物質的合成，從而影響細胞膜的合成。鄭穩(wěn)等[9]研究乳酸鏈球菌素、普魯蘭多糖和山梨酸鉀復合生物保鮮劑對大口黑鱸魚貨架期的影響。結果發(fā)現(xiàn)大口黑鱸魚貯藏期（10 d）結束時，其揮發(fā)性鹽基氮、魚肉持水率、肌動球蛋白含量、巰基含量以及Ca2+-ATPase 活性等值均低于空白對照組，有效地延長了大口黑鱸魚貨架期。WU 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在恒定和波動10 ℃條件下，25 μg·mL-1乳酸鏈球菌素和1.0 mg·mL-1芝麻酚聯(lián)合使用能顯著抑制黃鰭金槍魚片中單增李斯特菌的生長，使其降低至1.1～3.2 lgCFU·g-1。同時，復合保鮮劑處理還降低了金槍魚片的脂質氧化活性，增強了過氧化氫酶活性和谷胱甘肽過氧化物酶活性。

1.5 ε-聚賴氨酸

ε-聚賴氨酸主要由白色鏈霉菌發(fā)酵葡萄糖所得，具有廣譜抑菌性，不會對水產(chǎn)食品的口感及本身的味道產(chǎn)生顯著影響，在水產(chǎn)品保鮮中應用廣泛。ε-聚賴氨酸的作用機理是通過靜電作用覆蓋在靶細胞膜表面，改變細胞形態(tài)和結構，增加細胞膜的通透性；隨后，ε-聚賴氨酸進入細胞內部，與DNA 結合，改變細胞內蛋白質和基因的表達譜，最終導致細胞死亡。LI 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，ε-聚賴氨酸與殼聚糖和海藻酸鈉生物活性涂層結合，并結合高CO2氣調包裝，能顯著降低河豚總活菌數(shù)，減少魚腥味化合物含量和延緩魚肉中水分子遷移，提高河豚在4 ℃的儲藏品質。ALIREZALU等[12]研究表明，用0.2% ε-聚賴氨酸和6%蕁麻提取物復合保鮮劑處理虹鱒魚肉，冷藏12 d 后，虹鱒魚樣品具有最高的紅色量和最低的總揮發(fā)性堿氮值，ε-聚賴氨酸和蕁麻提取物有助于維持虹鱒魚魚片的肉質和延長其保質期。

1.6 精油和香辛料

精油、香辛料是從植物中提取出來，含有多種生物活性成分，具有明顯的抑菌及抗氧化作用，其抑菌機制多為破壞微生物的細胞質膜或改變細胞形態(tài)和超微結構。植物精油、香辛料能抑制水產(chǎn)品中的食源性致病菌，在水產(chǎn)品的保鮮、加工及貯運方面具有巨大的應用價值。吳怡等[13]研究表明，迷迭香精油能降低鱸魚片脂肪氧化速率，與微酸性電解水結合后能顯著抑制貯藏期間鱸魚片的PBC、TVC、TVB-N 與pH 值的增長，減緩TBA 值升高，還能改善鱸魚片的保水性能，保持良好的感官品質。昝春蘭等[14]發(fā)現(xiàn)桉葉精油對腐敗希瓦氏菌和金黃色葡萄球菌的抑菌機制是改變了細菌的細胞形態(tài)和超微結構，造成細胞內容物泄露及生理功能紊亂，從而導致細菌死亡。牛宇光等[15]研究發(fā)現(xiàn)，白鰱魚糜樣品經(jīng)紫蘇提取物漂洗后，腥味成分如1-辛烯-3-醇等含量減少；在4 ℃貯藏期間，白鰱魚糜的菌落總數(shù)、TVB-N、TBARS 值的增長速率顯著降低（P＜0.05），pH 值變化穩(wěn)定，保質期延長。

2 生物保鮮劑結合其他保鮮技術在水產(chǎn)品中的應用

生物保鮮劑雖然天然安全，但較為敏感，需要特定的溫度和濕度來維持活性，保鮮效果和穩(wěn)定性方面比不上某些化學保鮮劑，因此生物保鮮劑常與其他保鮮技術配合使用，發(fā)揮不同保鮮技術的協(xié)同作用。鄒小欠等[16]研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚等生物復合保鮮劑結合300 MPa 超高壓，可顯著減緩腌制生食泥螺在冷藏期間TBARs、TVC 和TVB-N 值的上升，維持穩(wěn)定的pH 值和感官品質，其效果優(yōu)于復合保鮮劑和超高壓單獨處理。劉文浩等[17]研究發(fā)現(xiàn)，0.01%～0.03%ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對氣調包裝即食小龍蝦中弗氏檸檬酸桿菌抑菌率均能達到100%，添加了復合保鮮劑的氣調包裝即食小龍蝦在（15±2）℃條件下能有效保持新鮮度，貨架期可由2 d 延長至6 d。

生物保鮮劑與納米技術結合，可以通過增加保鮮劑與水產(chǎn)品的接觸面積、調控保鮮劑的釋放速率和減少保鮮劑用量等方式改善生物保鮮劑的抗菌性能，使其更有效地對抗多種微生物。在水產(chǎn)品保鮮領域，可將具有抗菌特性的葉醛包覆在電紡納米纖維中，制備食品活性包裝材料。崔方超等[18]通過4 ℃金槍魚保鮮實驗證明，葉醛/玉米醇溶蛋白納米纖維膜能有效降低魚肉的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮含量以及組胺含量，延緩魚肉質地劣變，使金槍魚片的貨架期延長3 d。

近年來，生物保鮮劑與微膠囊技術相結合的研究也取得了較好的進展。吳澤龍等[19]經(jīng)貯藏實驗證實，當蝦活性肽微膠囊添加量為3%及以上時，復合膜的抗氧化性能較好，可抑制蝦體腐敗，改善蝦體感官，減緩機體pH 上升、揮發(fā)性鹽基氮激增和菌落總數(shù)抬升等腐敗現(xiàn)象，其貯藏期較無保護組可延長3～4 d。馬慧等[20]研究表明，經(jīng)60Co-γ 射線聯(lián)合甜橙精油微膠囊對小龍蝦進行保鮮處理，在4 ℃處理8 d 時，TVB-N 值、菌落總數(shù)和TBA 值均明顯優(yōu)于對照組，使小龍蝦貨架期延長7 d。

3 結語

生物保鮮技術天然、安全、易降解，大量研究表明生物保鮮劑能實現(xiàn)水產(chǎn)品保鮮和延長貨架期。但生物保鮮劑對環(huán)境溫濕度較為敏感，且在生物中含量極低，提取、純化較為復雜，成本較高。目前，復合生物保鮮劑在水產(chǎn)品生產(chǎn)中的應用尚不普遍。未來，水產(chǎn)品的研究將更多地關注復合生物保鮮劑與其他保鮮技術的綜合應用。因此，我國需要繼續(xù)深入探索生物保鮮劑的保鮮機制，為水產(chǎn)品保鮮技術的發(fā)展提供新的方向。