植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮和加工中的應(yīng)用研究

周穎超，左昕怡，王芙蓉，2，3，4，5，*，謝中國，2，3，4，5

（1.湖南文理學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南常德415000；2.農(nóng)產(chǎn)品精深加工與檢測研究所，湖南常德415000；3.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南常德415000；4.湖南省環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工重點實驗室，湖南常德415000；5.“動物學(xué)”湖南省高校重點實驗室，湖南常德415000）

植物源抗氧化劑是從天然植物中提取出來的一種具有抗氧化特性的物質(zhì)，可以抑制或延緩食品成分氧化分解和變質(zhì)，增強食品的穩(wěn)定性。它主要包括多酚類（茶多酚）、維生素類（維生素E）、辛香料提取物（迷迭香提取物）以及中草藥提取物等，具有保鮮、易貯藏、抑菌等優(yōu)點[1-2]。水產(chǎn)品中富含多不飽和脂肪酸、水分、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，組織細(xì)胞內(nèi)部肉質(zhì)柔軟，極易發(fā)生僵硬、自溶和腐敗變質(zhì)3個漸變階段[3]。為了提高水產(chǎn)品的抗氧化能力，阻止這3個漸變階段的發(fā)生，產(chǎn)品在其加工、貯藏和保鮮過程中常添加抗氧化劑。目前使用較多的人工合成抗氧化劑如二丁基羥基甲苯（Butylated hydroxy toluene，BHT）、丁基羥基茴香醚（Butylated hydroxylanisole，BHA）等，因其在食品中應(yīng)用范圍的局限性，且可能含有潛在的毒性和致癌作用等問題而備受人們質(zhì)疑。一些發(fā)達(dá)國家頒布相關(guān)法規(guī)限制某些人工合成抗氧化劑在食品中的使用范圍，如日本曾在1983年對BHA、BHT在食品中的用量進(jìn)行限制或規(guī)定暫停使用；我國規(guī)定BHA、BHT在食品中的最大使用量不能超過0.2 g/kg[4]。人工合成抗氧化劑存在的諸多問題使得天然無毒的植物源抗氧化劑廣受人們關(guān)注，植物源抗氧化劑具有的抗氧化作用對水產(chǎn)品保質(zhì)期的延長更是成為學(xué)者研究課題的重點[5]。本文主要介紹了植物源抗氧化劑的作用機理、常見植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮和加工中的應(yīng)用研究，以期為選擇合適的水產(chǎn)品保鮮和加工方法提供參考。

1 植物源抗氧化劑的作用機理

水產(chǎn)品的保鮮和加工與植物源抗氧化劑的作用機理密不可分，且植物源抗氧化劑可通過多種作用機理共同抑制水產(chǎn)品的氧化進(jìn)程，保持水產(chǎn)品的獨特風(fēng)味。植物源抗氧化劑作用機理如表1所示[6-7]。

表1 植物源抗氧化劑作用的幾種機理Table1 Severalm echanism sof antioxidanteffectsof plant

2 常見的植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮和加工中的應(yīng)用

植物源抗氧化劑的性質(zhì)與水產(chǎn)品的某些理化指標(biāo)有著密切聯(lián)系，最直接的是對水產(chǎn)品進(jìn)行感官評分判定水產(chǎn)品新鮮度等級，以此推斷植物源抗氧化劑有保鮮作用。

判定水產(chǎn)品的新鮮程度以三甲胺氮值（trimethylamine-nitrogen，TMA-N值）、揮發(fā)性鹽基氮值（total volatilebasic nitrogen，TVB-N值）為指標(biāo)進(jìn)行分析，其兩者值越高，越容易腐敗變質(zhì)；而衡量植物源抗氧化劑的抗氧化能力則是測定水產(chǎn)品中過氧化值（peroxide value，POV 值）、硫代巴比妥酸值（thiobarbitalacid value，TBA值）的含量，進(jìn)而判斷脂肪氧化程度；其中酸價（acid value，AV值）表示游離脂肪酸的含量，菌落總數(shù)（aerobic plate count，APC）可用來判定水產(chǎn)品被微生物污染的程度，水產(chǎn)品的污染越少，其可間接反映出植物源抗氧化劑的抑菌與保鮮作用[8-10]。

植物源抗氧化劑種類繁多，其在水產(chǎn)品保鮮與加工領(lǐng)域的研究應(yīng)用也不斷增加，現(xiàn)就幾種常見的植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮與加工中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2.1 茶多酚（Tea polyphenol）

茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，主要包括黃烷醇類、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等，其中有效成分兒茶素（屬于黃烷醇類物質(zhì)）所占含量最高，約為60%～80%[11]。茶多酚因其苯環(huán)上連有羥基，可與水產(chǎn)品中脂質(zhì)自由基結(jié)合，有效清除有害的過氧化物自由基及羥自由基，阻斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，形成穩(wěn)定的抗氧化自由基，具有較強的抗氧化作用，因此經(jīng)茶多酚浸漬過的冷凍的水產(chǎn)品樣品可保留良好的質(zhì)量特性，延長保質(zhì)期[12-13]。趙晨采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatography-massspectrometer，GC-MS） 方法與硫代巴比妥酸試驗研究茶多酚對冷凍草魚中脂肪酸的影響，發(fā)現(xiàn)茶多酚能有效抑制高不飽和脂肪酸的分解，降低脂肪過氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialchehyche，MDA）的產(chǎn)生，對水產(chǎn)品的脂質(zhì)過氧化具有良好的保護作用，具有顯著的抗氧化活性[14]。且研究還發(fā)現(xiàn)茶多酚能夠顯著降低冷藏草魚片腥味物質(zhì)的生成。

茶多酚的抗氧化作用主要體現(xiàn)在抑制水產(chǎn)品中蛋白質(zhì)和脂肪的分解。儀淑敏利用茶多酚處理冷藏的魚糜，發(fā)現(xiàn)茶多酚可通過抑制脂肪和蛋白質(zhì)的分解抑制水產(chǎn)品的氧化酸敗而延長貨架期[15]。吳圣彬等利用不同濃度（4、6、8 g/L）的茶多酚處理冷藏帶魚，分析帶魚中的TVB-N值、TBA值等指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)茶多酚可減少胺類物質(zhì)（蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生）和MDA（不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生）的含量，且在濃度為6 g/L時保鮮效果最佳[16]。針對蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生胺類物質(zhì)，歐陽濤等通過研究茶多酚浸泡后的草魚的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其菌落總數(shù)、胺類物質(zhì)隨著貯藏時間的延長雖有上升，但在茶多酚的抗氧化作用下，上升緩慢[17]。由此推斷茶多酚可能與蛋白質(zhì)結(jié)合生成一種較為穩(wěn)定的絡(luò)合物，抑制了蛋白質(zhì)的分解。呂衛(wèi)金等在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了茶多酚對大黃魚肌原纖維蛋白的變性降解，發(fā)現(xiàn)茶多酚組的肌原纖維蛋白巰基含量較高，減少了氧化為二硫鍵的機會，同時ATP酶活性下降減緩[18]。研究結(jié)果表明茶多酚抗氧化、保持水產(chǎn)品鮮度的機理之一可能是抑制水產(chǎn)品中氧化酶的活性，延緩蛋白質(zhì)的降解速率，保持較好的完整性。

研究證明，茶多酚抗氧化效果與濃度成劑量效應(yīng)關(guān)系，濃度越高，抗氧化效果越明顯，但超過最適濃度后，抗氧化能力達(dá)飽和狀態(tài)。不同種屬的水產(chǎn)品所需茶多酚的最適濃度基本相同，保鮮效果無明顯差異。張旭光研究發(fā)現(xiàn)濃度為0.2%（2 g/L）左右的茶多酚清除冷藏養(yǎng)殖大黃魚的自由基能力最好，保鮮效果最佳[19]。王丹丹等利用不同濃度的茶多酚浸泡帶魚片，以茶多酚濃度為0.20 g/100mL時可有效減緩蛋白質(zhì)降解速度和脂質(zhì)的氧化酸敗，而經(jīng)高濃度的茶多酚浸泡后的帶魚，游離脂肪酸含量較高，感官品質(zhì)變差[20]。

由此可見，茶多酚的抗氧化能力主要體現(xiàn)在抑制水產(chǎn)品中氧化酶的活性，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)和脂肪的分解；添加適宜的茶多酚可提高抗氧化酶的活性，降低胺類物質(zhì)與脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的產(chǎn)生，延長水產(chǎn)品的鮮度。

2.2 番石榴多酚（Guava polyphenols）

番石榴多酚是從石榴種子中提取出的多酚類物質(zhì)，具有強抗氧化作用。鄺高波等以維生素C為陽性對照，對番石榴多酚各組分羥自由基、超氧陰離子自由基清除能力等進(jìn)行了測定，研究表明番石榴多酚對羥自由基、超氧陰離子自由基和DPPH自由基均有一定的清除作用，且在一定的濃度范圍內(nèi)，番石榴多酚濃度可與這三者的清除能力呈線性關(guān)系[21]。

不同種屬加工的水產(chǎn)品所需番石榴多酚的濃度不同。黃和等將濃度為0.4%、0.5%、0.6%的番石榴多酚分別用于蝦肉糜的保鮮，并設(shè)置0.15%濃度的山梨酸鉀為陽性對照，研究發(fā)現(xiàn)0.6%的番石榴多酚溶液能有效延緩感官評分下降的速度，pH值、TVB-N值和菌落總數(shù)雖有增加但上升緩慢，且0.6%的石榴多酚保鮮效果要明顯優(yōu)于0.15%的山梨酸鉀[22]。林曉霞等在黃和實驗的基礎(chǔ)上，將番石榴多酚濃度增加兩個單位值，試驗樣品改為金鯧魚魚糜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濃度為0.8%的番石榴多酚與上一試驗中的0.6%番石榴多酚的保鮮效果相當(dāng)，且優(yōu)于0.15%的山梨酸鉀[23]。兩者優(yōu)于山梨酸鉀濃度的差異，可能是試驗中蝦肉糜的制作不需要進(jìn)行漂洗步驟，直接進(jìn)行凝膠化，故其水分含量要稍低。由于減少了微生物繁殖的必需成分含量，細(xì)菌生長繁殖受到抑制，其分解蛋白質(zhì)速度減慢，故兩者最適濃度不同與水產(chǎn)品的加工有密切關(guān)系。

由此可見，番石榴多酚溶液抗氧化能力與其濃度和水產(chǎn)品種屬、加工有關(guān)，且番石榴多酚抗氧化能力主要體現(xiàn)在抑制細(xì)菌的生長繁殖，使其作用于蛋白質(zhì)后分解產(chǎn)生的胺類等堿性含氮物質(zhì)減少，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，減緩蛋白質(zhì)的分解速率。

2.3 竹葉抗氧化物及黃酮類化合物（Antioxidantof bamboo leafand flavonoid）

竹葉被廣泛應(yīng)用于藥物、水產(chǎn)等領(lǐng)域，竹葉抗氧化物中有效成分為黃酮和酚類化合物。竹葉黃酮具有良好的生物抗自由基作用。竹葉提取物是我國近幾年來新開發(fā)的一種天然植物資源，其主要抗氧化作用的有效成分是竹葉黃酮，一般認(rèn)為黃酮的含量越高，抗氧化能力越強[24]。竹葉抗氧化物（antioxidantofbamboo，AOB）已被批準(zhǔn)列入GB2760-2011《中華人民共和國食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》添加至水產(chǎn)品中[25]。

一般來說，在相同條件下，用AOB處理過的水產(chǎn)品，均能有效減緩TBA、TVB-N值的增加。姜文進(jìn)等將大黃魚分別浸泡在0.1%AOB、0.2%AOB、0.2%茶多酚和生理鹽水溶液中，其中每組pH值均先下降后上升、TBA值也逐漸上升，但是0.2%AOB組的pH、TBA值最低，0.1%AOB組所產(chǎn)生的胺類物質(zhì)最低[26]。由此得出AOB能夠抑制糖原的分解，延緩魚肉腐敗，且在同一濃度下，AOB要優(yōu)于茶多酚，抗氧化效果最好。林媛等研究表明0.1%AOB處理過的凡納濱對蝦保鮮效果最好，經(jīng)AOB處理的對凡納濱蝦中TVB-N值增加，而菌落總數(shù)、pH值均呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，且在一定程度上延緩了增加的趨勢，在抑制糖原酵解的過程中，實質(zhì)上也減緩了微生物分解蛋白質(zhì)的進(jìn)程，從而反映出了AOB的抗氧化作用[27]。由于人們對水產(chǎn)品加工與保鮮的更高要求，為了提高AOB的抗氧化效果，學(xué)者增添了其他的輔助方法，如結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)。王正云等利用竹葉抗氧化物結(jié)合氣調(diào)包裝提高了魚丸的品質(zhì)，使魚丸的貨架期延長至39 d以上[28]。

由此可見，AOB主要是通過抑制水產(chǎn)品中脂肪氧化的進(jìn)程，體現(xiàn)其具有良好的抗氧化作用；而AOB結(jié)合氣調(diào)包裝后，能進(jìn)一步延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)，保持原有的感官特性。

2.4 銀杏葉提取物（Ginkgobilobaextract）

銀杏，又稱白果，具有很高的藥用價值，在生物演化史上被譽為“活化石”。銀杏葉中主要的活性成分為黃酮，大量研究表明：銀杏黃酮具有抗氧化、抑菌的特性。銀杏葉提取物的抗氧化活性主要體現(xiàn)在黃酮有較強的清除氧自由基的能力，能有效抑制脂質(zhì)的過氧化[29-30]。

銀杏葉提取物的抗氧化性主要體現(xiàn)在兩個方面：一是抑制微生物繁殖所產(chǎn)生的水解酶水解蛋白質(zhì)；二是阻斷脂肪酸氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。龐彩霞等研究表明銀杏葉提取物具有廣譜抑菌性，可使金線魚丸中的蛋白質(zhì)保持較好的完整性，延長魚丸的貨架期至15 d[31]。王婷等主要測量冰藏鯧魚經(jīng)處理后的TVB-N值及TBA值。TVB-N值在前期由上升較慢變?yōu)樯仙^快，后期上升幅度有所下降；前期曲線的變化可能是鯧魚自身帶有抗氧化酶系統(tǒng)，能阻止鯧魚表面細(xì)菌的附著，隨著時間的延長，抗氧化酶系統(tǒng)逐漸變?nèi)酰噬傻陌奉愇镔|(zhì)增加較多，后期銀杏提取液中的活性物質(zhì)黃酮抑制了氧化酶的活性，延緩了鯧魚的腐敗變質(zhì)。TBA值整體呈上升趨勢，但后期增長緩慢，有可能是銀杏葉中的黃酮、酚酸等中的-OH提供質(zhì)子與脂肪氧化的過氧基結(jié)合，阻斷連鎖反應(yīng)[32]。

由此可見，銀杏葉中的活性成分有較強的抗氧化能力，在水產(chǎn)品的保鮮與加工中，能有效延長水產(chǎn)品的貨架期。

2.5 迷迭香提取物（Rosemary extract）

迷迭香類屬天然香辛料植物，可從中提取出植物精油，同時它也是優(yōu)良的植物源抗氧化劑，其主要活性成分為迷迭香酸、黃酮類、鼠尾草酚等，分子式中含有兩個鄰二酚羥基，可與脂質(zhì)的過氧基結(jié)合，延緩脂質(zhì)過氧化速率。研究發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)，迷迭香的抗氧化效果與其劑量成效應(yīng)關(guān)系，可延緩油脂的酸敗[33-34]。

迷迭香提取物能抑制水產(chǎn)品油脂氫過氧化物的形成。周偉等將含蒸餾水、迷迭香酸、紫蘇醇提取物和紫蘇水提物的蒸煮液蒸煮鰹魚魚柳，研究表明除蒸餾水外，其余蒸煮液蒸煮的魚柳POV值均不斷增加、TBA值均較低，其中迷迭香酸抗氧化效果雖低于紫蘇葉提取物，但紫蘇葉提取物中富含迷迭香酸[35]。李婷婷等研究不同濃度的迷迭香提取物處理大黃魚，其中濃度為0.2%的迷迭香提取物產(chǎn)生的丙二醛、胺類物質(zhì)從總體來看，均呈上升趨勢，但是在一定的貯藏時間內(nèi)，其值始終最低[36]。

由此可以看出，迷迭香提取物主要通過抑制蛋白質(zhì)分解、抑制不飽和脂肪酸的氧化，來體現(xiàn)抗氧化特性，但是迷迭香提取物的抗氧化效果不是很強，還有待進(jìn)一步提高抗氧化能力。2.4 復(fù)合植物源抗氧化劑

目前，單一的植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品加工與保鮮上的研究雖多，但是卻不能滿足工廠對于高品質(zhì)的需求，根據(jù)柵欄技術(shù)的原理，運用不同的柵欄因子也就是幾種植物源抗氧化劑的復(fù)配使用，形成對微生物等的多靶攻擊，發(fā)揮協(xié)同作用，從而提高食品的保鮮效果。協(xié)同系數(shù)SE常用來衡量符合抗氧化劑協(xié)同增效作用的大小[37]。

胡慶蘭等通過響應(yīng)面中心組合試驗利用柵欄技術(shù)對帶魚的保鮮條件進(jìn)行了優(yōu)化，研究表明組合多個最佳柵欄因子能延長冷藏的帶魚貯藏期至1個月[38]。多種本身具有抗氧化作用的抗氧化劑或者添加增效劑混合使用，可提高抗氧化效果。畢海丹等在冷藏條件下，研究茶多酚和乳清蛋白復(fù)配使用對魚糜保鮮效果的影響，兩者混合使用，其總巰基含量、硫代巴比妥酸物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）、POV值在原有基礎(chǔ)上均有所降低，抑制了蛋白質(zhì)和脂肪的氧化；結(jié)果表明兩者混合使用有更強的抗氧化能力[39]。兩種復(fù)合抗氧化劑使用較單一的來說，抗氧化能力已有提高，但是兩種以上的復(fù)合抗氧化劑對水產(chǎn)品的保鮮效果更強。藍(lán)蔚青等采用殼聚糖、溶菌酶和茶多酚組成混合物對帶魚進(jìn)行保鮮冷藏處理，茶多酚和殼聚糖本身就具有較強抗氧化作用，而溶菌酶抗菌譜較廣，能夠抑制細(xì)菌的繁殖，間接阻止了蛋白質(zhì)的分解，因此三者結(jié)合使用進(jìn)一步提升了帶魚的感官品質(zhì)，貨架期延長11 d～13 d[40]。王玉婷等研究大黃魚的保鮮也采用了茶多酚和殼聚糖，還添加了檸檬酸，檸檬酸是一種增效劑，可鈍化金屬離子，增強抗氧化作用，因此配比4.48 g/L茶多酚、15.92 g/L殼聚糖和3.58 g/L檸檬酸一起使用效果最佳[41]。由此可見，在水產(chǎn)品保鮮與加工領(lǐng)域，重心將從人工合成抗氧化劑的使用轉(zhuǎn)移至植物源抗氧化劑的復(fù)配使用。

3 展望

目前，我國被列入食品中的天然抗氧化劑（GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》）主要包括茶多酚、植酸鈉、甘草抗氧化劑和磷脂等[42]。人們對植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮與加工中的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究，但是真正投入市場生產(chǎn)的還較少，主要是缺乏先進(jìn)的分離提純技術(shù)，高效率提取出植物中的活性成分，而且并未涉及選擇最適宜的方法去解決水產(chǎn)品在貯藏加工中氧化腐敗的問題。今后應(yīng)加強植物中抗氧化活性成分的低損失分離純化研究以及提高某種植物源抗氧化劑的抗氧化效果的研究，為植物源抗氧化劑在水產(chǎn)品保鮮與加工領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)，綜合利用我國豐富的植被資源，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，為水產(chǎn)品保鮮與加工選擇合適方法奠定基礎(chǔ)。

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