生物保鮮劑在水產(chǎn)品保鮮中的應用

生物保鮮劑在水產(chǎn)品保鮮中的應用

水體清新細膩，營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，脂肪含量低。它富含epa（24碳5烯酸）、cha（26碳6烯酸）和各種礦物。這是目前人們的主要食物。然而,水產(chǎn)品的特性是鮮度容易下降,腐敗變質(zhì)迅速。因此,對漁獲后的水產(chǎn)品應當及時采取相應的保鮮處理措施,以延長貨架期。水產(chǎn)品的保鮮通常是用物理或化學方法延緩或抑制生鮮水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì),以保持其新鮮狀態(tài)與品質(zhì)。目前,國內(nèi)外常用的水產(chǎn)品保鮮技術主要有低溫保鮮、氣調(diào)保鮮、輻照保鮮和化學保鮮等。低溫保鮮是將水產(chǎn)品保存在低溫條件下,使水產(chǎn)品處于冷卻或部分凍結(jié)狀態(tài),是最常用的保鮮方法。但是,經(jīng)低溫保鮮的水產(chǎn)品解凍后會失水、加熱失重,易引起蛋白質(zhì)變性、質(zhì)構(gòu)破壞和營養(yǎng)成分流失。氣調(diào)貯藏雖對水產(chǎn)品有一定的保鮮效果,但氣調(diào)貯藏操作繁瑣、投資大。輻射保鮮技術尚處于試驗研究階段,對其使用的安全性分析尚無定論,因而限制了其在水產(chǎn)品貯藏保鮮中的應用。傳統(tǒng)的化學保鮮雖然對水產(chǎn)品貯藏有一定的效果,但化學保鮮劑的殘留給環(huán)境和人體健康帶來諸多負面影響。近年來的化學保鮮方法引起的安全性問題越來越突出,生物保鮮技術就這樣逐漸進入人們視野。生物保鮮劑指的是從生物中提取的或利用微生物工程技術改造而獲得的天然的對人體安全的保鮮劑1對水產(chǎn)品品質(zhì)的影響不同特性的生物保鮮劑作用于水產(chǎn)品,其作用機理也不盡相同,主要包含以下幾方面:(1)具有抗菌活性,可抑制或殺死水產(chǎn)品中的腐敗菌,減緩揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的上升,保持水產(chǎn)品鮮度,如有機酸、乳酸鏈球菌(Nisin)等;(2)具有抗氧化活性,防止水產(chǎn)品中不飽和脂肪酸等氧化造成品質(zhì)劣變,如茶多酚等;(3)具有酶抑制活性,能夠抑制水產(chǎn)品中酶的活性,防止變色,保證水產(chǎn)品良好的感官品質(zhì),如葡萄糖氧化酶、溶菌酶等;(4)形成一層保護膜,防止腐敗菌污染,減少水產(chǎn)品水分損失,保持水產(chǎn)品品質(zhì),如殼聚糖等。因此,根據(jù)水產(chǎn)品品質(zhì)劣變的主要原因及生物保鮮劑的作用機理,采用相應的生物保鮮劑,能起到安全、健康、無毒、高效的效果。2生姜和感官等生物保鮮劑按其來源可分為植物源、動物源與微生物源保鮮劑。植物源生物保鮮劑特點是毒性低、來源豐富與價格低廉,包括生姜、大蒜、丁香、桂皮、迷迭香和茶多酚等;動物源生物保鮮劑是指原本就存在于各種動物體中且可以通過人工修正、分解、蒸餾等方法制得的產(chǎn)品,如殼聚糖、魚精蛋白等;微生物源生物保鮮劑可通過微生物代謝產(chǎn)生抗生素、細菌素、過氧化氫和有機酸等抑菌物質(zhì)來改變pH,從而抑制或殺滅腐敗菌,包括乳酸鏈球菌(Nisin)、乳酸菌發(fā)酵液等。3一般生物保險劑在食品保險中的應用研究3.1茶多酚的保鮮作用茶多酚(Teapolyphenols,TP)又稱茶鞣質(zhì)或茶單寧,是從茶葉中提取出來的一種多羥基酚類物質(zhì),主要包括兒茶素、黃酮、花青素和酚酸4類化合物,占茶葉干重的20%~30%。茶多酚安全、無毒,是一種純天然的生物保鮮劑。茶多酚具有抗氧化作用,尤其是兒茶素抗氧化能力更強。茶多酚的抗氧化作用主要通過以下4種機制完成:(1)茶多酚中的兒茶酚(鄰苯二酚)結(jié)構(gòu)具有很強的金屬離子螯合的能力,從而降低了金屬離子對氧化反應的催化作用;(2)茶多酚能夠清除超氧離子自由基和羥自由基,從而減少對細胞DNA和其他分子的氧化損傷;(3)抑制氧化酶,減少自由基生成;(4)茶多酚能與過氧自由基發(fā)生反應,從而終止脂質(zhì)過氧化鏈反應。茶多酚對引起食源性疾病的細菌,如金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌和弧菌等,有抑制作用。將其添加到食品中,不失為一種良好的天然抑菌劑。不同的細菌對茶多酚的耐受力不同,取決于細菌的種類、茶多酚的濃度、茶多酚的結(jié)構(gòu)。目前,茶多酚的抑菌機理尚未明確,幾種可能的機制主要有:(1)特異性地凝固細菌蛋白;(2)與細菌遺傳物質(zhì)結(jié)合;(3)破壞細菌細胞膜結(jié)構(gòu)。茶多酚能夠逐步破壞假單胞菌細胞壁的完整性,使得堿性磷酸酶滲出,繼而破壞細胞膜,并在細胞膜上形成孔道,加速內(nèi)容物的滲漏,使細菌代謝發(fā)生紊亂,起到抑菌作用茶多酚對水產(chǎn)品因具有抗氧化和良好抗菌作用,能有效地抑制微生物的生長,延緩脂肪氧化,延長水產(chǎn)品的貨架期。如表1所示,目前利用茶多酚保鮮的水產(chǎn)品有羅非魚、魚糜、白鰱魚、南美白對蝦和鯽魚等,試驗表明茶多酚應用于魚類等水產(chǎn)品保鮮,能有效地抑制細菌繁殖,減緩脂肪氧化和揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的上升,延緩腐敗變質(zhì),從而延長水產(chǎn)品保鮮期。茶多酚作為一種天然、安全的食品防腐劑,在基礎研究和應用方面雖然已經(jīng)取得了較大的進展,但還存在如下幾個問題:(1)對茶多酚防腐機理的研究還不夠透徹;(2)茶多酚本身容易被氧化而產(chǎn)生具有較強氧化性能的物質(zhì)和新的自由基,當食品中加入量過多時,它的作用反而和通常所期望的抗氧化特性相矛盾,達不到預期的效果;(3)由于茶多酚的脂溶性較差,直接加入到油脂性食品中會出現(xiàn)凝聚和沉淀,進而影響其抗氧化性能的功效。所以,在加強茶多酚基礎研究的同時,為了解決茶多酚溶解性和易被氧化的問題,可以將其改性。改性的方法主要有乳化法、分子修飾法和溶劑法等。茶多酚經(jīng)改性后,一方面可提高其抑菌性,另一方面也可增加其油溶性,并減緩自行氧化的速度3.2殼聚糖涂膜保鮮水產(chǎn)品的制備工藝及存在的問題殼聚糖(Chitosan,CTS)又稱可溶性甲殼質(zhì)、幾丁聚糖、甲殼胺等,化學名為2-氨基-β-1,4-葡聚糖,是從蟹、昆蟲、蝦外殼或菌類、藻類植物的細胞壁中提取的甲殼素,在堿性加熱條件下,脫去分子中C殼聚糖及其衍生物保鮮水產(chǎn)品的機理大致可以概括為3個方面:(1)殼聚糖分子具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有很強的保水特性,能減緩水產(chǎn)品中水分的蒸發(fā),降低水產(chǎn)品的失重,改善水產(chǎn)品肌肉的質(zhì)構(gòu)和風味如表2所示,目前利用殼聚糖來涂膜保鮮的水產(chǎn)品有鱈魚、對蝦、沙丁魚和魷魚等,研究主要針對保鮮劑的濃度、涂膜時間、貯藏條件以及膜助劑的濃度等對于貯藏保鮮效果的影響,試驗表明:殼聚糖及其衍生物涂膜后具有降低水產(chǎn)品的失、抑制了脂質(zhì)過氧化及微生物的生長繁殖、減緩了揮發(fā)性鹽基氮、三甲胺和細菌總數(shù)等的產(chǎn)生速率、延長貯藏期限等明顯改善水產(chǎn)品保鮮的效果。目前關于殼聚糖涂膜保鮮水產(chǎn)品的應用研究日益增多,但從現(xiàn)有的報道可知還存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)不同種類的水產(chǎn)品具有不同的貯藏特性,對特定的魚、蝦、貝和蟹等水產(chǎn)品進行保鮮時的最優(yōu)配方難以確定,在選擇保鮮劑濃度時,往往要反復的嘗試。(2)目前開展的研究規(guī)模相對較小,大部分僅限實驗室,在開發(fā)食品包裝材料和保鮮被膜并將其應于商業(yè)化生產(chǎn)方面缺乏相關報道。(3)作為涂膜材料的殼聚糖雖然具有成膜性和阻氣性較好的特點,但膜的水溶性差、涂膜效率低、難干燥、機械強度差和對一些微生物的抑制方面還存在缺陷和不足。(4)殼聚糖及其衍生物涂覆在魚、蝦類等水產(chǎn)品后直接食用,還存在口感不佳,有澀味等缺陷。(5)關于殼聚糖其衍生物在水產(chǎn)品貯藏保鮮中應用的安全性尚存在爭議3.3ph穩(wěn)定性試驗溶菌酶(Lysozyme),別名球蛋白,化學名稱是N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶,又稱胞壁質(zhì)酶,是一種堿性蛋白質(zhì),它可以水解細菌細胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷鍵,引起細菌自溶而死亡,所以溶菌酶因其溶解細菌細胞而得名。溶菌酶的化學性質(zhì)非常穩(wěn)定,最適pH6~7,最適溫度50℃,在酸性條件下很穩(wěn)定,pH3時能耐100℃加熱45min。溶菌酶是一種有效的抗菌劑,可選擇性殺滅微生物而不作用于食品中的其他物質(zhì),保證食品原有營養(yǎng)成分不受損失,具有一定的保健作用。對革蘭陽性菌中的枯草桿菌、耐輻射微球菌有較強分解作用,對大腸埃希菌、普通變形菌和副溶血性弧菌等革蘭陰性菌也有一定程度的溶解作用。因此,它可安全地替代有害人體健康的化學防腐劑,如苯甲酸及其鈉鹽等,達到延長食品貨架期的目的,是一種很好的天然保鮮劑。利用溶菌酶對水產(chǎn)品進行保鮮時,將一定濃度溶菌酶噴灑在水產(chǎn)品上,既可起到防腐保鮮效果,也可將溶菌酶與其他保鮮劑配成復合保鮮劑,提高保鮮效果。邱春江等在應用溶菌酶作為食品保鮮劑時,必需注意到其抗菌譜較窄,對酵母菌、霉菌和革蘭氏陰性菌等無效,因此單獨溶菌酶的防腐保鮮作用具有一定局限性,使用時通常需要添加其他成分,以促進其作用效果。將溶菌酶與植酸、聚合磷酸鹽、甘氨酸配合使用,因發(fā)生協(xié)同作用,對革蘭氏陰性菌的溶菌力顯著加強,可提高其防腐效果。3.4抑菌活性的作用乳酸鏈球菌素(Ninhibiforysubstance,Nisin)也稱乳酸鏈球菌肽或尼生素,是鏈球菌屬(Streptococcus)中乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)物中提取制備的一類多肽化合物,是一種無毒、安全、營養(yǎng)和高效的食品防腐劑。它能通過吸附到微生物細胞質(zhì)的磷脂膜上,通過去極化作用,導致細胞內(nèi)新陳代謝基本物質(zhì)如ATP滲出,引起細胞裂解死亡,對多種革蘭氏陽性菌(李斯特菌小球菌、肉毒桿菌和葡萄球菌等)具有明顯的抗菌活性。同時,Nisin對芽孢桿菌屬如芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌和致死肉毒芽孢桿菌等有很強的抑制作用。Nisin的抑菌機理分為兩個方面:(1)Nisin與細胞膜上lipidⅡ(細菌萜醇-焦磷酸-N-乙酰胞壁酸-五肽-N-乙酰葡萄糖胺)分子結(jié)合,形成Nisin-lipidⅡ孔洞復合物,其可與細胞膜作用形成穿孔通道,使細胞內(nèi)物質(zhì)流失,從而導致細胞死亡;(2)lipidⅡ分子是細胞壁合成的重要組成,Nisin與lipidⅡ結(jié)合后阻礙了細胞壁的正常合成藍蔚青等4復合生物保鮮劑的保鮮機理目前沒有任何一種保鮮劑能有效抑制和殺滅所有微生物,從而安全地使用于所有食品當中。由于單一的生物保鮮劑保鮮效果有限,有時不能達到預期目的,這就催生出復合生物保鮮劑。復合生物保鮮劑是將多種生物保鮮劑混合或與動植物防腐劑混合配成的復合物,它不僅有著單一生物保鮮劑的作用,同時可發(fā)揮協(xié)同作用,使生物保鮮劑保鮮效果發(fā)揮到最大。如曹榮等5水產(chǎn)品生物保鮮劑的抑菌效果及機理研究海洋資源的利用越來越廣,水產(chǎn)品作為人們?nèi)粘ＯM的對象,它的新鮮要求受到大家的關注,原來的現(xiàn)捕現(xiàn)食模式已不能滿足水產(chǎn)品大流通的要求,在保持水產(chǎn)品原有新鮮程度下,保存時間越長就越能夠體現(xiàn)水產(chǎn)品的價值。水產(chǎn)品的生物保鮮技術與傳統(tǒng)保鮮方法相比,具有一系列的優(yōu)點,如對人體毒副作用小、天然安全以及對水產(chǎn)品的質(zhì)量影響小等,所以受到了人們的普遍推崇。我國水產(chǎn)品生物保鮮技術的研究才剛剛起步,大多還停留在實驗室水平。文獻報道比較多的生物保鮮劑主要有殼聚糖、茶多酚及酶制劑等,但由于生物保鮮劑組成和結(jié)構(gòu)的復雜性,且部分生物保鮮劑在生物中的含量較低,提取、分離和純化等工藝較為復雜,導致成本較高,一定程度上限制了生物保鮮劑的推廣與使用。因此,只有在保證食品食用安全、放心的前提下,大力加強水產(chǎn)品生物保鮮劑的抑菌