淡水魚防腐保鮮柵欄因子的研究進(jìn)展

梁煥秋　趙冰　龔炳德　陳佩　李遠(yuǎn)志

摘 要：淡水魚是一種含有豐富蛋白質(zhì)和脂肪的食品原料，因此，微生物的控制是其捕獲后防腐保鮮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。柵欄技術(shù)是通過將多種抑菌、殺菌因子科學(xué)地組合，從而抑制保鮮期間淡水魚中微生物的生長和繁殖，保證其安全和品質(zhì)的一種保鮮技術(shù)。本文概述了柵欄效應(yīng)與微生物的關(guān)系，以及淡水魚保鮮中常用柵欄因子的研究現(xiàn)狀與組合方式，以期為淡水魚柵欄保鮮技術(shù)的研究和應(yīng)用提高參考。

關(guān)鍵詞：淡水魚；保鮮；微生物；殺菌；柵欄因子

Recent Progress in the Research of Hurdle Factors for Freshwater Fish Preservation

LIANG Huan-qiu1， ZHAO Bing1， GONG Bing-de2， CHEN Pei1， LI Yuan-zhi1，*

（1. College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China；

2. Heyuan Lvzhibao Food Limited Company， Heyuan 517527， China）

Abstract： Microbial control is a key link in the preservation of captured freshwater fish for its rich protein and fat contents. By combining various antibacterial or sterilization factors scientifically， hurdle technology can effectively inhibit microbial growth and reproduction of freshwater fish and ensure the safety and quality during preservation. In order to provide references for the research and application of preservation technologies for freshwater fish， the microbial association of hurdle factors and the current status of research on common hurdle factors and their combinations for the preservation of freshwater fish are summarized in this paper.

Key word： freshwater fish； preservation； microorganism； sterilization； hurdle factor

中圖分類號(hào)：TS254.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2014）05-0050-04

淡水魚，即能生活在鹽度為3‰的淡水中之魚類。在我國，淡水魚的種類約有800種，其中鯉科屬種約占全部淡水魚的二分之一，其次是鯰科和鰍科等。近10年來，我國淡水魚業(yè)發(fā)展迅猛，2013年淡水魚產(chǎn)量約為2635.08萬噸[1]，占漁業(yè)總產(chǎn)量的40%。除了鮮銷，淡水魚的綜合加工具有保持淡水魚風(fēng)味、加工過程簡便、保質(zhì)期長等優(yōu)點(diǎn)，成為了緩解漁業(yè)旺季淡水魚巨大產(chǎn)量的主要途徑。然而淡水魚的蛋白和水分含量高，且自身攜帶大量的細(xì)菌，采收后容易變色、變味，甚至腐敗變質(zhì)，因而在淡水魚的運(yùn)輸、銷售和綜合加工的前期，不同的防腐保鮮措施成為了近年來的研究熱點(diǎn)。

柵欄效應(yīng)，即通過合理地設(shè)置若干強(qiáng)度不同的阻止微生物生長的“柵欄因子”，從多方面打破食品中微生物的生長平衡，達(dá)到阻止其生長繁殖的目的[2]。與單一高強(qiáng)度防腐方法相比，柵欄技術(shù)能科學(xué)地發(fā)揮各種殺菌措施的效應(yīng)，有效抑制微生物生長繁殖，從而保證食品的感官、衛(wèi)生質(zhì)量及安全。本文就目前淡水魚防腐保鮮中應(yīng)用的柵欄因子及其組合的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為柵欄技術(shù)應(yīng)用于淡水魚的防腐保鮮提供一定的參考依據(jù)。

1 淡水魚的腐敗與鮮度表征

1.1 淡水魚的腐敗和常見細(xì)菌

淡水魚中蛋白質(zhì)與不飽和脂肪酸的含量高，且其本身帶有的細(xì)菌繁多，因而在沒有采取保鮮措施的情況下極容易腐敗變質(zhì)。引起這種腐敗過程的原因，一方面是由于淡水魚在捕獲時(shí)造成死傷，使大量的細(xì)菌進(jìn)入肌肉內(nèi)。另一方面，在淡水魚離開水環(huán)境后，其表面分泌的黏液本身就是細(xì)菌的良好培養(yǎng)基，因而極易引來大量可分解蛋白質(zhì)的細(xì)菌入侵。在微生物、酶和氧氣的共同作用下，魚體脂肪酸發(fā)生氧化、蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸[3]，產(chǎn)生異味、變色和組織結(jié)構(gòu)的改變，從而引起腐敗變質(zhì)。

常見的引起淡水魚類腐敗變質(zhì)的細(xì)菌種類包括假單胞菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、摩氏桿菌屬等[4]。在淡水魚類的貯藏期間，由于各種細(xì)菌對(duì)特定貯藏條件的耐受程度不同，因而在不同的貯藏條件下魚體容易生長的細(xì)菌種類有區(qū)別[5]：容易使冷藏淡水魚腐敗變質(zhì)的細(xì)菌包括磷發(fā)光桿菌、腐敗希瓦氏菌、熱殺索氏菌等[6]；使真空和氣調(diào)包裝淡水魚腐敗變質(zhì)的細(xì)菌是磷發(fā)光桿菌和乳酸菌；而有氧低溫貯藏淡水魚的特定腐敗細(xì)菌則是假單胞菌。

1.2 淡水魚的鮮度表征評(píng)價(jià)

鮮度是水產(chǎn)品從起捕到加工或食用前評(píng)價(jià)其品質(zhì)質(zhì)量的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)[7]。目前，應(yīng)用較為廣泛的魚類鮮度表征評(píng)價(jià)方法均根據(jù)魚類發(fā)生腐敗變質(zhì)時(shí)，其自身發(fā)生的變化特征，通常包括感官評(píng)定、化學(xué)表征（三甲胺、K值、揮發(fā)性鹽基氮、吲哚、酸度、丙二醛、總氨和蛋白質(zhì)特性生化指標(biāo)等）、微生物學(xué)評(píng)價(jià)和其他快速檢測技術(shù)。

2 “柵欄”與微生物

食品在貯藏過程中所采取的用以抑制或殺滅微生物的多種措施，就是柵欄因子（hurdle factor）[8]。這些因子單獨(dú)或相互組合作用，形成一道道“柵欄”，這些“柵欄”各自發(fā)揮其針對(duì)微生物的獨(dú)特抑制或殺滅效應(yīng)，從多方面打破微生物的內(nèi)平衡，使食品腐敗菌難以入侵，而且能夠保持食品的外觀品質(zhì)，使食品長期處于良好的保藏狀態(tài)。

目前，用于淡水魚防腐保鮮的方法主要分為物理保鮮法、化學(xué)保鮮法和生物源保鮮劑法三大類[9]。其中可細(xì)分的每一種方法，在應(yīng)用于淡水魚保鮮柵欄技術(shù)組合設(shè)置的時(shí)候，均可看作是防腐保鮮的一個(gè)因子，包括初始菌含量、殺菌溫度、酸度（pH值）、水分活度（aw）、包裝方式、化學(xué)防腐和輻照處理等[10]。對(duì)于這些不同類型、不同強(qiáng)度柵欄因子，其聯(lián)合防腐作用往往會(huì)比單一高強(qiáng)度的柵欄因子更有效[11]。對(duì)于每一種成熟的食品保鮮技術(shù)，其實(shí)就是應(yīng)用了一套獨(dú)特的柵欄因子組合。

3 淡水魚防腐保鮮中應(yīng)用的柵欄因子

3.1 溫度

微生物生長、代謝和繁殖與所處環(huán)境的溫度息息相關(guān)。而淡水魚的低溫保鮮是一種利用低溫抑制酶的活性和細(xì)菌新陳代謝，從而達(dá)到延長保鮮期的方法。按照溫度的不同，可分為冷藏、冷水、凍結(jié)、冷凍和冰藏保鮮等。此外，還有微凍、冰溫和超冷等保鮮技術(shù)。

冷藏與冷水保鮮屬于較為傳統(tǒng)的淡水魚防腐保鮮方法。該法是將捕獲后的淡水魚經(jīng)過預(yù)處理后，直接放在0～4 ℃或較低溫的環(huán)境中保藏。是一種簡單、適用于淡水魚短期貯藏的保鮮手段。凍結(jié)、冷凍和冰藏保鮮幾種保鮮方法是把淡水魚體的溫度降到其冰點(diǎn)以下的保鮮方法。一般來說，魚體保藏的溫度越低，其保鮮周期越長，在―18 ℃的條件下，淡水魚能貯藏2～3 個(gè)月[12]。

微凍保鮮和冰溫保鮮一起被稱為中間溫度帶保鮮[13]。微凍保鮮技術(shù)的貯藏溫度是凍結(jié)點(diǎn)至―5 ℃左右[14-15]，而冰溫保鮮的貯藏溫度則是―0.5 ℃至―2 ℃之間[16]。而冰溫保鮮較微凍保鮮技術(shù)相比，是一種更能避免因凍結(jié)而導(dǎo)致的蛋白質(zhì)變性和干耗等一系列質(zhì)構(gòu)劣化現(xiàn)象的保鮮手段。且冰溫保鮮的保藏時(shí)間是一般冷藏的2 倍左右[17]。熊光權(quán)[18]等對(duì)草魚、鯽魚微凍保鮮技術(shù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在微凍保鮮期內(nèi)，菌落總數(shù)在貯藏前期變化不大，在貯藏后期隨微凍保鮮時(shí)間的延長呈上升趨勢，且揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)結(jié)合感官評(píng)定，微凍保鮮30 d，仍然達(dá)到GB標(biāo)準(zhǔn)。段道富[19]研究了茶多酚對(duì)于微凍狀態(tài)下的螂魚鮮度的影響，發(fā)現(xiàn)茶多酚對(duì)于微凍狀態(tài)下的螂魚具有良好的抑菌和抗氧化作用，能夠明顯延緩卿魚的腐敗變質(zhì)。

3.2 包裝方式

真空與氣調(diào)包裝是淡水魚保鮮的兩種主要的包裝方式。真空包裝是淡水魚保鮮最常用的包裝方式，通過最大限度地降低魚體環(huán)境的壓力，減少魚肉的氧化、酸敗，以達(dá)到淡水魚保鮮儲(chǔ)藏的目的[20]。真空包裝的保鮮方式不但能夠延長水產(chǎn)品的貨架期，而且能夠縮小包裝體積便于運(yùn)輸。

氣調(diào)包裝是采用人工混合氣體代替包裝袋內(nèi)的空氣，以減弱鮮活水產(chǎn)品的呼吸強(qiáng)度，抑制微生物的生長，減緩水產(chǎn)品體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度來達(dá)到延長食品保鮮期[21]的食品儲(chǔ)藏方式。然而，單獨(dú)使用氣調(diào)包裝作為鮮魚的保鮮方式效果甚微，甚至有不良效果的出現(xiàn)。氣調(diào)包裝常見使用的惰性氣體是N2和CO2，有研究發(fā)現(xiàn)[22]，使用CO2包裝可使磷發(fā)光桿菌變?yōu)閮?yōu)勢腐敗菌，使得鮮魚的腐敗周期大大縮短。但是，氣調(diào)包裝結(jié)合低溫保藏則能獲得淡水魚最佳的保鮮效果。彭城宇[23]以羅非魚為對(duì)象，研究了羅非魚的低溫氣調(diào)包裝工，結(jié)果表明在冰溫下，以70% CO2/30% N2氣體比例包裝的羅非魚品質(zhì)保持較好，貨架期可達(dá)21 d左右，與單獨(dú)采用的冰溫或氣調(diào)保鮮方法相比，貨架期分別延長了3 d和6 d。

3.3 冷殺菌技術(shù)

3.3.1 臭氧保鮮

臭氧對(duì)食品的保鮮就是利用其強(qiáng)氧化性分解微生物體的活性基團(tuán)，增加溶氧量，從而起到殺菌的作用。目前臭氧保鮮法使用的3 種具體保鮮方式是臭氧水、臭氧冰和臭氧氣體[24]。有研究表明[25]，使用臭氧冰對(duì)羅非魚片和羅非魚進(jìn)行保鮮處理，菌落總數(shù)都比對(duì)照組減少了82%～97%以上，產(chǎn)品的貨架期可相對(duì)延長3～4 d。但目前，臭氧殺菌技術(shù)的使用范圍集中在水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的再循環(huán)水，用以降低魚病的發(fā)生[26]，在捕獲后淡水魚的保鮮應(yīng)用上仍處于發(fā)展階段。

3.3.2 輻照保鮮

輻照是利用原子能射線的輻照能量對(duì)食品殺菌處理來保存食品的一種物理方法[27]。輻照保鮮法具有殺菌效果顯著、在5 kGy以下劑量的輻照仍然能保持魚體的良好感官品質(zhì)、沒有化學(xué)殘留、再次污染問題等優(yōu)點(diǎn)，因而在近年來得到快速的發(fā)展。馬晶磊等[28]以新鮮草魚肌肉為試驗(yàn)材料，采用不同劑量的60Co-y射線輻照處理，發(fā)現(xiàn)隨輻照量的增加，草魚肌肉中細(xì)菌總數(shù)呈下降趨勢，且在0和2 kGy劑量下，草魚肌肉仍能保持在一級(jí)鮮度。仲濟(jì)健等[29]在白魚的保鮮上結(jié)合使用真空包裝與輻照技術(shù)表明，在2.5 kGy的輻照量下，白魚在23 ℃的保鮮期內(nèi)各項(xiàng)鮮度表征指標(biāo)穩(wěn)定，貯藏期能達(dá)到30 d。

3.3.3 超高壓與高壓脈沖電場

超高壓殺菌技術(shù)是利用高壓使食品中的酶和微生物的活性改變，從而達(dá)到保鮮效果的一種冷殺菌方式。該法的具體手段是將食品在真空包裝后以100 MPa以上的高壓處理。雒莎莎[30]研究將超高壓技術(shù)應(yīng)用于鳙魚的保鮮，發(fā)現(xiàn)冰溫貯藏過程中，超高壓處理能夠改善墉魚在貯藏過程中的品質(zhì)。與超高壓相似，高壓脈沖電場也是一種食品非熱貯藏方法。處理時(shí)將食品處理室與高壓脈沖電源相連，利用高壓脈沖電場的特殊效應(yīng)產(chǎn)生殺菌、鈍化酶的作用。

3.4 防腐劑與涂膜保鮮劑

淡水魚保鮮保藏中使用的防腐劑主要包括化學(xué)和生物源2大類。早期就有人用亞硫酸鈉等化學(xué)防腐劑防止水產(chǎn)品變黑[31]，但由于化學(xué)防腐劑存在殘留問題，在目前的研究中已鮮有出現(xiàn)。生物源保鮮劑由于其具有天然、對(duì)人體無毒2大優(yōu)點(diǎn)，越來越受到推崇和關(guān)注。這種天然保鮮劑在淡水魚保藏中的使用通常是將魚體浸于其中，或?qū)⒈ｕr劑噴于魚體表面，從而改變魚肉表面的氣體環(huán)境，抑制微生物生長，同時(shí)具有防止汁液流失的效果[32]。人們將這種將天然保鮮劑應(yīng)用于食品保鮮的操作方法稱作涂膜保鮮法。目前，該法應(yīng)用較多的成膜物質(zhì)有殼聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、淀粉和蜂膠等。李松林[33]將1.0%殼聚糖結(jié)合0 ℃低溫貯藏應(yīng)用于黃鱔的保鮮中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的TVB-N值、pH值和細(xì)菌總數(shù)均低于對(duì)照組；張杰等[34]研究了抗菌性海藻酸鈉涂膜在羅非魚片保鮮中的效果，發(fā)現(xiàn)該抗菌膜可減少魚片中的細(xì)菌總數(shù)的增加、維持較低的TVB-N值和能改善羅非魚片的感官質(zhì)量，保鮮期相對(duì)可延長約5.5 d。

3.5 酶法保鮮

溶菌酶（lysozyme）能水解致病菌中粘多糖致使細(xì)胞壁破裂，內(nèi)容物逸出而使細(xì)菌溶解的天然食品防腐保鮮劑[35]。由于溶菌酶只能專一地分解芽孢細(xì)菌的活細(xì)胞，因而對(duì)于霉菌、酵母和革蘭氏陰性菌等引起的腐爛變質(zhì)，溶菌酶往往不能起到很好的防腐保鮮作用。目前，溶菌酶通常與殼聚糖、茶多酚和Nisin等復(fù)合組成防腐柵欄，廣泛地應(yīng)用于淡水魚的保鮮中。另外，更有人研究將脂肪酶作用就脂肪含量較高的淡水魚體，通過減少脂肪含量達(dá)到延長保鮮期的目的。

4 結(jié) 語

隨著淡水魚業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的快速變化和發(fā)展，保鮮技術(shù)是其發(fā)展的前提和有力保障，如何建立一套安全、穩(wěn)定的保鮮方法是當(dāng)前淡水魚保鮮技術(shù)研究的重要方向。將柵欄技術(shù)應(yīng)用于淡水魚的微生物控制，針對(duì)不同類型的淡水魚設(shè)置特定的柵欄因子及強(qiáng)度，可有效控制微生物的生長和繁殖，延長淡水魚起捕后在運(yùn)輸、加工前的保鮮周期，是提高淡水魚的經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。本文綜述了目前應(yīng)用于淡水魚保鮮的柵欄因子研究和組合現(xiàn)狀，以期為建立淡水魚的保鮮柵欄體系提供參考依據(jù)。

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