殼聚糖的保鮮機制及其在肉與肉類制品保鮮中應用的研究進展

陳佳新，陳 倩，孔保華*

（東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

殼聚糖的保鮮機制及其在肉與肉類制品保鮮中應用的研究進展

陳佳新，陳 倩，孔保華*

（東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

殼聚糖是一種天然、可降解，并且可再生的堿性多糖，其作為一種新型無毒無害的天然食品保鮮劑，被廣泛應用在食品工業(yè)領域。本文介紹了殼聚糖的保鮮機制，并綜述了其保鮮作用在豬肉制品、牛肉制品、家禽肉制品以及水產(chǎn)品中的應用，最后探討了殼聚糖在肉制品保鮮方面存在的問題，并對殼聚糖的研究前景進行了展望。

殼聚糖；保鮮機制；肉制品；應用；展望

陳佳新， 陳倩， 孔保華. 殼聚糖的保鮮機制及其在肉與肉類制品保鮮中應用的研究進展［J］. 肉類研究， 2016， 30（10）：35-39. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.10.007. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

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肉及肉制品營養(yǎng)豐富，肉在分割和隨后的冷藏運輸?shù)冗^程中極易受微生物污染而發(fā)生腐敗。發(fā)生腐敗變質(zhì)的肉制品會影響人們的身體健康，同時也會對肉制品生產(chǎn)企業(yè)造成一定的經(jīng)濟損失。目前，肉制品加工中常使用的保鮮劑有丁基羥基茴香醚（butyl hydroxyanisole，BHA）、二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）、乙酸、山梨酸及其鉀鹽等，這些保鮮劑多為化學合成的，雖然具有較好的防腐保鮮效果，但會給人類健康帶來不利影響［1］。天然食品保鮮劑因具有安全無毒和抗菌性能較佳等優(yōu)勢而日益受到人們的重視。

殼聚糖（chitosan，Cs）是一種天然的食品保鮮劑，它是由甲殼素在堿性物質(zhì)或甲殼酶作用下部分脫乙?；纬傻?，其分子式為（C5H11NO5）n，為白色或灰白色的無定形半透明略帶珍珠光澤的片狀固體，是自然界唯一的堿性多糖［2］。殼聚糖廣泛存在于一些真菌類，如曲霉菌、毛霉菌等的細胞壁和蟹殼、蝦殼中，每年自然界生物合成的甲殼素就約達100 億t，海洋生物的甲殼素生成量占10 億t以上［3］。由于殼聚糖已被證實具有安全、無毒、可食、生物降解以及較強的抑菌性能等多種特性［4］，因此其在肉制品保鮮領域的應用越來越廣泛。

1 殼聚糖的保鮮機制

殼聚糖具有較強的抑菌性能和抗氧化特性，將其應用于肉及肉制品中能起到良好的保鮮作用。由于殼聚糖及其衍生物分子鏈上的活性基團—NH2能夠發(fā)生質(zhì)子化，形成有效抑菌的基團—NH3+吸附細菌細胞，從而使其能夠發(fā)揮良好的抑菌作用［5］。目前，有關殼聚糖抑菌保鮮作用的主要機制可能有2 種：1）殼聚糖能滲入到細胞內(nèi)，吸附帶有陰離子的細胞質(zhì)并與其發(fā)生絮凝作用，從而干擾細胞正常的生理活動殺滅細菌。研究表明，低質(zhì)量濃度殼聚糖（2.0 mg/mL）會使Monilinia fructicola的細胞器體積縮小，空腔增大；若增大其質(zhì)量濃度，則Monilinia fructicola細胞會遭到嚴重破壞，細胞壁破裂，導致胞內(nèi)原生質(zhì)外泄，胞外物質(zhì)侵入，從而殺滅病菌［6］；2）殼聚糖通過自身攜帶的正電荷—NH3+吸附到帶負電荷的細胞壁上，致使細胞外生成一層高分子膜，并改變細胞膜的選擇透過性，阻礙外界營養(yǎng)物質(zhì)進入胞內(nèi)，導致細胞質(zhì)流失，細胞產(chǎn)生細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，從而有效抑菌［7-9］。

殼聚糖及其衍生物同時也具有良好的抗氧化活性，由于殼聚糖是一種堿性多糖，其能與肉中的游離脂肪酸充分結合，并生成較穩(wěn)定的復合物，而后這種復合物又可與幾倍于自己體積的脂肪結合形成穩(wěn)定的結構，通過控制降低與肉制品脂質(zhì)水解相關的游離脂肪酸，而有效發(fā)揮抑制脂質(zhì)水解的作用；此外，殼聚糖分子鏈上含有大量—NH2和—OH基團，其通過與催化脂質(zhì)氧化酸敗相關的過渡金屬離子螯合，從而減緩脂質(zhì)自動氧化的速率［10］。Shahidi［11］研究表明少量的殼聚糖羧化物可以與肉類制品中游離鐵離子發(fā)生螯合作用，并降低其對氧的活化能力，抑制氧自由基與不飽和脂肪酸雙鍵反應，從而可使肉類制品貨架期有效延長，同時其也能避免刺鼻的己醛氣味的形成。隨后Li等［12］研究表明將殼聚糖添加在肉制品中，其可與肉制品貯存過程中產(chǎn)生的自由基、H2O2等氧化物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應，起到良好的抗氧化作用。

2 殼聚糖在豬肉及其制品中的應用

豬肉及其肉制品因其味道鮮美獨特，食用方便受到全世界消費者的喜愛。但豬肉及其制品由于其營養(yǎng)物質(zhì)豐富極易被微生物污染導致腐敗變質(zhì)且造成不必要的損失［13］。關于殼聚糖在冷卻豬肉和豬肉制品保鮮方面的研究較多。Sagoo等［14］研究殼聚糖對冷卻豬肉制品中腐敗微生物的生長抑制作用，結果表明將質(zhì)量濃度為0.05 g/100 mL的殼聚糖溶于pH 6.2、質(zhì)量濃度為0.9 g/100 mL的鹽水溶液中，可有效抑制豬肉Ludwigii類酵母菌的生長；質(zhì)量濃度為0.25～0.5 g/100 mL的殼聚糖溶液，可使乳酸菌與李斯特菌失活，并且可有效抑制生豬肉餡中微生物的生長。此外，王晶晶等［15］研究了殼聚糖復合輻照技術對冷鮮豬肉品質(zhì)的影響。結果表明，5 d時質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL殼聚糖溶液協(xié)同3 kGy射線輻照處理冷鮮肉中菌落總數(shù)未超過3.0（lg（CFU/g）），隨著殼聚糖溶液質(zhì)量濃度和輻照劑量的增加，冷鮮肉中的菌落總數(shù)呈下降趨勢且殼聚糖協(xié)同射線輻照處理組更有效。Ouattara等［16］研究表明利用殼聚糖制備抗菌薄膜，并將其涂在火腿表面，可抑制單核細胞增生李斯特氏菌和表面的腐敗菌。Vargas等［17］研究表明殼聚糖薄膜可使貯藏過程中的豬肉漢堡包中肉餅的微生物數(shù)減少，且單獨使用殼聚糖涂層處理明顯能使肉餅中總活菌數(shù)和大腸菌群數(shù)減少。Jo等［18］在水溶性殼聚糖低聚物制備豬肉香腸的質(zhì)量特性的研究中，發(fā)現(xiàn)殼聚糖的添加增加了香腸在貯藏期間的黃度值，使香腸表面更紅，且在有氧條件下殼聚糖低聚物可以抑制脂質(zhì)過氧化，但是水溶性殼聚糖低聚物對香腸中微生物卻沒有起到抑制作用。

此外，還可將殼聚糖與其他防腐劑，如生育酚、迷迭香等進行復配后考察其保鮮效果。Dimitrios等［19］對傳統(tǒng)希臘式鮮豬肉香腸微生物指標和脂肪氧化指標進行研究，結果表明，在4 ℃的貯藏條件下單獨使用殼聚糖、殼聚糖與迷迭香復配以及與α-生育酚復配使用都對微生物生長有明顯的抑制作用，迷迭香與殼聚糖結合的抑菌效果最好，并且對脂質(zhì)過氧化也有較好地抑制，貨架期延長至20 d。Krki?等［20］將殼聚糖與香菜提取物進行復配對傳統(tǒng)發(fā)酵干香腸進行涂層處理，研究表明，殼聚糖-香菜提取物涂層可降低貯藏過程中香腸脂肪氧化的程度，且有效地抑制了微生物的繁殖，延長了香腸的保質(zhì)期。夏秀芳等［21］研究了香辛料與殼聚糖復合后的抑菌效果，他們將香辛料保鮮液與殼聚糖淀粉制成復合膜，研究不同配比的殼聚糖與淀粉復合制備的可食性膜對冷卻豬肉的保鮮效果，研究表明，隨著殼聚糖比例的增多，可食性膜的柔軟性增強，水溶性降低且對鮮肉的抑菌保鮮效果越好。

3 殼聚糖在牛肉及其制品中的應用

牛肉及其制品由于其蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低、味道鮮美，深受消費者的喜愛。但是在其加工、貯運、貯藏過程中，易發(fā)生腐敗變質(zhì)，如何有效地進行保鮮越來越被人們所關注。Darmadji等［22］對殼聚糖的保鮮作用進行了研究，且考察了其對牛肉的氧化穩(wěn)定性的影響，結果表明，在4 ℃條件下貯藏3 d，質(zhì)量濃度為1 g/100 mL殼聚糖能夠顯著降低硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）。Gudjónsdóttir等［23］對殼聚糖涂抹處理的牛肉干老化影響進行了研究，結果表明，經(jīng)過殼聚糖處理可以抑制需氧菌，如酵母菌和霉菌的增長繁殖，并且降低老化過程中肌肉氧化的程度，從而改善牛肉干的品質(zhì)質(zhì)量。

此外，歐麗娟等［24］將殼聚糖與4 種天然植物精油以不同配比進行復配，研究其對冷鮮牛肉的保鮮效果，結果表明，采用含有葡萄籽精油和檸檬精油的質(zhì)量濃度分別為10 g/L的復合保鮮液可使（4±1） ℃條件下牛肉貯藏期達到20 d以上。Georgantelis等［25］研究了殼聚糖與迷迭香或生育酚復配后對牛肉漢堡冷凍貯藏過程（-18 ℃，180 d）中肉餅脂肪氧化和顏色穩(wěn)定性的影響，研究表明，無論單獨使用殼聚糖還是與迷迭香或生育酚復配使用都會延緩脂質(zhì)過氧化和保證肉餅的顏色，其中，迷迭香與殼聚糖復配使用的效果最好。張赟彬等［26］在醬鹵牛肉表面涂抹一層含有肉桂精油的殼聚糖溶液，研究表明，用殼聚糖-肉桂精油復合膜處理的醬鹵牛肉在4 ℃冷藏條件下，其揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值、失水率、菌落總數(shù)均優(yōu)于空白對照組，且能延緩醬鹵牛肉腐敗變質(zhì)和水分蒸發(fā)，延長保質(zhì)期。Cardoso等［27］采用殼聚糖-明膠食用涂料對零售牛肉進行保鮮研究，研究不同配比的殼聚糖、明膠和甘油作為涂層的保鮮效果，研究表明，經(jīng)過5 d的貯藏后，經(jīng)涂層保鮮的牛排質(zhì)量損失降低并且脂質(zhì)氧化也得到了抑制，明膠濃度較高的涂層保鮮效果較好。

4 殼聚糖在家禽肉及其制品中的應用

家禽類肉制品主要包括雞肉、鴨肉、鵝肉等肉制品，是目前世界上高消費量肉制品之一。近些年來，研究人員對家禽肉類制品的保鮮也展開了廣泛的研究。Kanatt等［28］研究了殼聚糖涂層對冷藏雞肉類產(chǎn)品保質(zhì)期的影響，結果表明，在貯藏過程中對照樣品中微生物生長繁殖迅速，且脂質(zhì)發(fā)生了氧化、氣味、色澤都發(fā)生了變化，而涂抹殼聚糖涂層的樣品理化及微生物特性變化較小，并發(fā)現(xiàn)其中的金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌、假單胞菌和大腸桿菌得到了顯著抑制。王勛等［29］研究了羧甲基殼聚糖對冰鮮雞的保鮮效果，研究表明，質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL羧甲基殼聚糖對冰鮮雞肉的保鮮效果最好。Bazargani-Gilani等［30］采用富含野薔薇精油的殼聚糖涂膜和石榴汁對冷藏雞肉進行浸漬，研究表明，在4 ℃條件下貯藏20 d，經(jīng)過處理的肉樣與對照組相比，總活菌數(shù)、假單胞菌、乳酸菌、腸桿菌、嗜冷菌以及酵母菌數(shù)量顯著降低，經(jīng)處理后的肉樣，其脂質(zhì)及蛋白質(zhì)氧化均得到了顯著抑制。

此外，將進行殼聚糖涂層處理后的禽肉再進行不同方式的包裝或殺菌處理可達到更好的保鮮效果。張曉春等［31］將殼聚糖涂膜與低溫二次殺菌、真空包裝技術及天然生物防腐劑相結合，對鹵鵝綜合保鮮方法進行了研究，研究表明對鹵鵝表面涂膜經(jīng)過復配的殼聚糖涂膜液，然后采用真空包裝、低溫二次殺菌技術處理，在常溫下鹵鵝的貨架期延長至4 周左右。Giatrakou等［32］在殼聚糖和百里香油對預加工雞肉產(chǎn)品影響的研究中表明，若在經(jīng)過氣調(diào)包裝的新鮮雞胸肉中加入殼聚糖，可有效抑制沙門氏菌；若將質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL殼聚糖與質(zhì)量濃度為0.2 g/100 mL百里香油進行混合處理肉樣，可抑制熱死壞絲菌、乳酸菌、假單胞菌與腸桿菌的生長，使貨架期延長4～6 d。Petrou等［33］將雞胸脯肉與殼聚糖和牛至油單獨或結合浸漬處理后氣調(diào)包裝貯藏，研究表明單獨使用質(zhì)量濃度為0.25 g/100 mL牛至油處理雞肉的保質(zhì)期可以延長6 d，而質(zhì)量濃度為0.25 g/100 mL牛至油與質(zhì)量濃度為1.5g/100 mL 殼聚糖結合處理可使保質(zhì)期延長15 d，并且經(jīng)過處理的雞胸肉感官評價并沒有受到影響。

5 殼聚糖在水產(chǎn)品及其制品中的應用

水產(chǎn)品分為魚、蝦、蟹、貝四大類。由于水產(chǎn)品中含有多種不飽和脂肪酸和豐富的蛋白質(zhì)，水分含量高，因此捕撈后，如不立即采取有效保鮮措施，很容易腐敗變質(zhì)，并且即使在冷藏條件下也仍能發(fā)生脂肪氧化和微生物繁殖，所以有效的保鮮技術對水產(chǎn)品的品質(zhì)保持十分重要。李婷婷等［34］采用不同濃度的殼聚糖對大黃魚進行涂膜保鮮，并觀察大黃魚在4 ℃條件下貯藏期間品質(zhì)變化情況，結果表明，質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL的殼聚糖涂膜保鮮效果最好，且能較好地保持大黃魚感官品質(zhì)，可使大黃魚的貨架期延長至12 d。Fernandez-Saiz等［35］研究了不同溫度（4、12、37 ℃）條件下殼聚糖膜對魚湯中單核細胞增生李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌的生長繁殖的影響，結果表明，在5 h內(nèi)殼聚糖-醋酸鈉內(nèi)涂層的包裝材料能使液體食品如魚湯中的的微生物數(shù)量減少至1 （lg（CFU/mL））以下，保鮮作用明顯。Fan等［36］用質(zhì)量濃度為2 g/100 mL殼聚糖水溶液處理冷藏鯉魚，并研究了其對鯉魚品質(zhì)及貨架期的影響，研究表明，在-3 ℃條件下貯存30 d殼聚糖涂膜對魚樣保鮮作用明顯，并延長了其保質(zhì)期。呂飛等［37］研究殼聚糖涂層結合真空包裝對醉蝦貯藏品質(zhì)的影響，分析了空氣包裝、真空包裝及二者分別與質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL殼聚糖涂膜結合處理對貯藏醉蝦品質(zhì)的影響，研究表明，在4 ℃冷藏條件下質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL殼聚糖涂層結合真空包裝對貯藏醉蝦的貨架期延長有一定的增強作用。

此外，殼聚糖與其他防腐劑進行復配處理的保鮮效果也較為明顯，陳曉眠等［38］以羅非魚為原料在4 ℃冷藏條件下評價殼聚糖和茶多酚對冷藏羅非魚的保鮮效果，研究表明，經(jīng)茶多酚和殼聚糖復合處理的羅非魚，其細菌總數(shù)、TBARs值、TVB-N值和鮮度K值都明顯低于對照組；并且能夠有效地抑制細菌的繁殖，延長保鮮期。Duan等［39］用質(zhì)量濃度為3 g/100 mL殼聚糖與質(zhì)量分數(shù)為10%魚油包裹新鮮鱈魚，通過調(diào)節(jié)濕度與pH值，降低了脂類氧化程度，使冷鮮和冷藏魚肉樣品中總菌數(shù)和嗜冷菌數(shù)分別降低0.37～1.19（lg（CFU/g））和0.27～1.55 （lg（CFU/g）），貨架期延長7 d。Sathivel等［40］研究凍藏過程中殼聚糖對無皮粉紅鮭魚片質(zhì)量的影響，研究表明殼聚糖與乳酸復合制備的殼聚糖膜能有效降低魚片的脂質(zhì)氧化，使魚片質(zhì)量提升，保質(zhì)期延長。Gómez-Estaca等［41］研究表明在鱈魚表面使用殼聚糖與香精油混合液涂抹能起到抗菌作用，且在冷藏條件下能有效延長其貨架期。Ojagh等［42］研究殼聚糖涂膜對冷藏虹鱒魚品質(zhì)的影響，研究表明經(jīng)過（4±1） ℃、16 d的冷藏，涂抹殼聚糖和肉桂油混合涂層的魚樣品質(zhì)特性保持較好，且保質(zhì)期更長。

6 結 語

6目前，我國各類食品保鮮添加劑中殼聚糖作為一種無毒、安全、高效以及多種生物功能等優(yōu)點的天然防腐保鮮劑，不但提高了我國肉類加工產(chǎn)品的安全和質(zhì)量品質(zhì)，同時還提高了我國肉類產(chǎn)品的國際競爭能力。殼聚糖在肉制品中的應用前景有2 種：一是通過復配的方法將殼聚糖與各種天然防腐保鮮材料進行復合，取長補短，從而得到更有效全面的保鮮效果；二是將殼聚糖進行衍生改性，提高其抗菌和阻隔等功能特性，以增強自身的功能效果。但是由于殼聚糖及其與其他材料復合進行保鮮處理的效果仍有不盡人意之處，復合保鮮膜透光率也會對肉及肉制品產(chǎn)生一定的影響，透明度較低的復合膜會影響肉制品外觀，從而導致消費者的購買欲降低。尤其是冷鮮肉中應用天然防腐保鮮涂層，成膜后對冷鮮肉的外觀質(zhì)地產(chǎn)生的不良影響更為嚴重。總體來說，殼聚糖應用于肉及肉制品中的抑菌保鮮效果尚佳，且在整個生產(chǎn)制造過程中污染相對較低，故其仍具有廣闊的研究發(fā)展前景。隨著人們不斷地關注和研究，殼聚糖在肉及肉制品中的應用將更加科學有效。

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Preservative Mechanism of Chitosan and Its Application in Meat Products

CHEN Jiaxin， CHEN Qian， KONG Baohua*
（College of Food Science， Northeast Agricultural University， Harbin 150030， China）

Chitosan is a basic natural， biodegradable and renewable polysaccharide， and it also a natural and non-toxic food preservative， which is widely used in the food industry. The preservative mechanism of chitosan is reviewed as well as its application in pork products， beef products， poultry products and aquatic products. At last， the problems concerning chitosan application in meat product preservation are discussed， and the future prospects of its application are assessed.

chitosan； preservation mechanism； meat products； application； prospect

10.15922/j.cnki.rlyj.2016.10.007

TS251.1

A

1001-8123（2016）10-0035-05

2016-04-07

黑龍江省應用技術研究與開發(fā)重點計劃項目（GA15B302）；國家自然科學基金自由申請項目（31471599）

陳佳新（1993—），男，碩士研究生，研究方向為畜產(chǎn)品加工。E-mail：m18845044821@163.com

孔保華（1963—），女，教授，博士，研究方向為畜產(chǎn)品加工。E-mail：kongbh@163.com

引文格式：