水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的最新研究進展

23劉建華23

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,浙江 杭州 310014;2.浙江省深藍漁業(yè)資源高效開發(fā)利用重點實驗室,浙江 杭州 310014;3.國家遠洋水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心(杭州),浙江 杭州 310014)

我國水產(chǎn)資源豐富,是全球最大的水產(chǎn)品養(yǎng)殖與出口國家。據(jù)《2020年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》[1]顯示,2019年我國的水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達7.11×106hm2,總產(chǎn)量為6.48×107t,其中養(yǎng)殖產(chǎn)量為5.08×107t,同比增長1.76%,捕撈產(chǎn)量為1.40×107t,同比下降4.45%,進出口總量為1.05×107t,同比增長10.28%[1]。由于水產(chǎn)品中含有豐富的水分、蛋白質(zhì)及不飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì),且新鮮水產(chǎn)品體內(nèi)的內(nèi)源性蛋白酶活性高,因此極易劣變,進而降低其食用品質(zhì)和商品價值[2-3]。據(jù)統(tǒng)計,我國每年捕撈上來的水產(chǎn)品在儲運過程中死亡且未經(jīng)過加工的占水產(chǎn)資源總量的12%,其中有36%的低值水產(chǎn)資源被加工成魚粉和動物飼料等[4],造成了水產(chǎn)資源的大量浪費,迫切需要利用高效的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)保持水產(chǎn)品的鮮度品質(zhì),以減少儲運過程中的品質(zhì)劣變,降低水產(chǎn)品的損失,提高水產(chǎn)原料的利用率。

傳統(tǒng)的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù),如冰藏和冰溫雖然在一定程度上能夠保持水產(chǎn)品的鮮度品質(zhì),但同時也破壞了水產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成了水產(chǎn)品中營養(yǎng)物質(zhì)的流失,甚至失去其原有的營養(yǎng)價值。新型物理保鮮技術(shù)如超高壓、電子輻照、流態(tài)冰和等離子體活化水等技術(shù),更有利于水產(chǎn)品長距離、長時間運輸和反季銷售,延長貨架期,保持原有的鮮度品質(zhì)和風(fēng)味,滿足消費者的需求,增強我國水產(chǎn)品的國際市場競爭力[5]。由于物理保鮮技術(shù)對水產(chǎn)品的副作用小,能高效地抑制水產(chǎn)品表面微生物的生長繁殖和內(nèi)源酶的活性,有效保持水產(chǎn)品品質(zhì),近幾年來進一步改進水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù),最大程度地保持水產(chǎn)品品質(zhì)、延長貨架期已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點[6]。筆者對近年來國內(nèi)外水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的研究成果及特點進行綜述,提出水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的發(fā)展趨勢及建議,為水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)的進一步發(fā)展提供參考。

1 超高壓保鮮技術(shù)

超高壓殺菌技術(shù)可在高壓下破壞水產(chǎn)品中微生物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),引起細(xì)胞形態(tài)的不可逆變化,使微生物內(nèi)源酶活性降低,微生物細(xì)胞膜的通透性増加,會引起生物大分子、無機鹽等外滲,從而抑制微生物的生長繁殖,起到殺菌減菌的效果[7-8]。此外,超高壓殺菌技術(shù)對水產(chǎn)品中生物大分子三維結(jié)構(gòu)有貢獻作用的氫鍵、離子鍵以及疏水鍵等非共價鍵具有一定的破壞作用,但對維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)中的共價鍵則無明顯影響。傳統(tǒng)的水產(chǎn)品保鮮技術(shù)通過改變溫度實現(xiàn)對水產(chǎn)品的抑菌效果。超高壓技術(shù)則通過對水產(chǎn)品快速均勻的加壓起到殺菌、保鮮和延長產(chǎn)品貨架期的目的。在保鮮方面,其具有降低水產(chǎn)品菌落總數(shù)、延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)以及保持較好的鮮度品質(zhì)等特點[9]。

微生物的生長與繁殖是引起水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的重要原因[10]。在貯藏過程中,水產(chǎn)品中的內(nèi)源酶和微生物產(chǎn)生的外源酶是導(dǎo)致?lián)]發(fā)性鹽基氮TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的主要原因,TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以在一定程度上反映出水產(chǎn)品經(jīng)微生物和內(nèi)源酶作用后,蛋白質(zhì)被分解成胺類及氨等物質(zhì)的程度,常被作為評價水產(chǎn)品鮮度的一個重要指標(biāo)[11-12]。研究發(fā)現(xiàn):超高壓保鮮技術(shù)能夠大大降低水產(chǎn)品在貯藏過程中肌肉的腐敗速度和菌落總數(shù),保持水產(chǎn)品原有的質(zhì)地、風(fēng)味和品質(zhì)。羅華彬等[13]以帶魚魚丸為原料,分別在250,300,350 MPa的壓力下對帶魚魚丸處理5 min,以總TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化作為評價魚丸鮮度品質(zhì)的指標(biāo),并結(jié)合凝膠強度及質(zhì)地剖面的分析,研究了不同超高壓處理后帶魚魚丸的鮮度品質(zhì)。實驗結(jié)果顯示:與對照組相比,超高壓處理組帶魚魚丸的TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)和菌落總數(shù)在貯藏期間上升速度顯著降低,同時還能夠保持其較好的凝膠強度、硬度及彈性。Karim等[14]用同樣的方法將鱈魚魚片分別在200,250,300 MPa的壓力下處理1 min和3 min,發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果,經(jīng)超高壓處理后的鱈魚魚片TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)和菌落總數(shù)與對照組相比顯著降低。袁超等[15]以鮑魚為原料,研究了超高壓處理的鮑魚體內(nèi)微生物的消減作用和TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗結(jié)果顯示:鮑魚經(jīng)400 MPa和500 MPa處理10 min后,體內(nèi)微生物達到未檢出狀態(tài)。在4 ℃下貯藏20 d后,仍然符合生食標(biāo)準(zhǔn),貯藏30 d后TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于350 mg/kg。趙宏強等[16]研究發(fā)現(xiàn),在250 MPa的壓力條件下將魴魚片處理9 min,魴魚片的TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏期間上升速度明顯延緩,證實了超高壓技術(shù)能延緩水產(chǎn)品在貯藏期間內(nèi)TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升,降低水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的速度,使水產(chǎn)品保持較好的鮮度品質(zhì)。

超高壓技術(shù)雖然能夠抑制微生物的生長繁殖和延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì),但研究發(fā)現(xiàn):經(jīng)過超高壓技術(shù)處理后的水產(chǎn)品也可能產(chǎn)生色變、蛋白質(zhì)變性、熟化和持水性降低等現(xiàn)象,影響水產(chǎn)品品質(zhì)。周果等[17]研究發(fā)現(xiàn):過高的壓力會引起三疣梭子蟹蟹肉熟化。尚校蘭等[18]研究超高壓處理對海鱸魚保水性的影響時發(fā)現(xiàn):在超高壓的作用下海鱸魚的肌節(jié)有所增長,肌纖維間的空隙顯著增大。當(dāng)壓力增大到500～600 MPa時,鱸魚肉的水分流失加劇,保水性降低。鄭捷等[19]研究超高壓對海鱸魚蛋白質(zhì)的降解程度時發(fā)現(xiàn)海鱸魚肉中的蛋白質(zhì)在高壓作用下會發(fā)生變性,并且隨著處理時間的延長,蛋白質(zhì)的變性會進一步加劇。以上研究結(jié)果表明:在超高壓的作用下,水產(chǎn)品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變,失去原有的風(fēng)味和營養(yǎng)成份。雖然水產(chǎn)品在低壓下經(jīng)過長時間處理能夠保持一定的鮮度品質(zhì),但耗能較大;高壓處理下則會破壞水產(chǎn)品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),使風(fēng)味物質(zhì)及營養(yǎng)成份發(fā)生變化,失去水產(chǎn)品原有的營養(yǎng)價值。因此,在運用超高壓保鮮技術(shù)貯藏水產(chǎn)品時應(yīng)結(jié)合原料的自身特性,以感官、鮮度品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)、持水力和內(nèi)源酶活性等指標(biāo)變化為依據(jù),研究能夠保持水產(chǎn)品原有鮮度品質(zhì)的最適壓力及時間。

在水產(chǎn)品保鮮中應(yīng)用超高壓技術(shù),一定壓力下能夠抑制水產(chǎn)品貯藏過程中微生物的生長繁殖保持水產(chǎn)品的品質(zhì),但同時對水產(chǎn)品也具有一定的副作用。在利用超高壓處理水產(chǎn)品的實際過程中往往難以掌握最適處理壓力和時間,達不到最適保鮮效果,而且超高壓技術(shù)設(shè)備成本大、投資金額高,不能大規(guī)模地被工業(yè)應(yīng)用。如果進一步深入研究超高壓技術(shù)原理,開發(fā)新模型和新技術(shù),將有利于超高壓技術(shù)在食品領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用,提高我國水產(chǎn)行業(yè)國際市場競爭力[20]。

此外,對于超高壓技術(shù)在高壓下是如何使水產(chǎn)品品質(zhì)下降的作用機理尚不清楚。目前對超高壓保鮮技術(shù)的改進主要是通過將超高壓技術(shù)與其他生物保鮮劑或化學(xué)保鮮技術(shù)相結(jié)合作為一種新的保鮮技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)保鮮之中,研究發(fā)現(xiàn)其保鮮效果優(yōu)于單一超高壓保鮮技術(shù)。未來研究超高壓對水產(chǎn)品品質(zhì)的影響機理將會對超高壓保鮮技術(shù)的改進具有指導(dǎo)意義。

2 電子束輻照保鮮技術(shù)

電子束輻照技術(shù)是利用電子加速器產(chǎn)生的低能或高能的電子束射線,通過高能脈沖直接作用于活體生物細(xì)胞內(nèi)DNA或間接作用于小分子和水等物質(zhì)使其發(fā)生降解,形成—OH、—H等活性自由基與核內(nèi)物質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)使其死亡[21],以達到殺菌延長貨架期的目的。由于電子束輻照技術(shù)保鮮效果優(yōu)于傳統(tǒng)保鮮技術(shù),近年來被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮。

國內(nèi)一些研究學(xué)者在研究電子束輻照對水產(chǎn)品的殺菌效果以及延長貨架期方面開展了諸多研究工作。研究發(fā)現(xiàn):一定劑量的電子束輻照能夠殺滅水產(chǎn)品中絕大多數(shù)微生物,延緩水產(chǎn)品的腐敗與脂質(zhì)氧化。張晗等[22]以鱸魚肉為原料,分別利用劑量為1,3,5,7 kGy不同劑量的電子束輻照處理鱸魚肉,結(jié)果發(fā)現(xiàn):與對照組相比,電子束輻照組鱸魚肉的菌落總數(shù)顯著降低,TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在冷藏期內(nèi)緩慢上升。楊文鴿等[23]用電子束輻照新鮮的牡蠣肉研究其保鮮效果,發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照劑量為1,3,5 kGy處理的牡蠣,在4 ℃貯藏下其貨架期分別延長了4,7,8 d。戚文元等[24]研究發(fā)現(xiàn):鮮活宰殺的羅非魚片初始帶菌量和TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,經(jīng)過4 kGy劑量的電子束輻照后羅非魚片中的微生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低,魚肉的硬度和風(fēng)味無顯著變化。

隨著電子束輻照保鮮技術(shù)的深入研究,發(fā)現(xiàn)低劑量的電子束輻照有助于殺滅水產(chǎn)品中的微生物和寄生蟲,保持水產(chǎn)品較好的質(zhì)地、風(fēng)味和營養(yǎng)品質(zhì),延長貨架期。高劑量的電子束輻照會引起水產(chǎn)品肌原纖維蛋白氧化,TBA迅速上升,氨基酸降低等一系列變化,降低水產(chǎn)品的營養(yǎng)價值,并且這種變化將會隨著輻照劑量的增加而加劇。張晗等[21]分別用1,3,5,7 kGy劑量的電子束輻照處理鱸魚肉,發(fā)現(xiàn)在冷藏的第1 d,相較于對照組,除1 kGy輻照處理組的鱸魚肉TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有顯著變化外,3,5,7 kGy輻照處理組的鱸魚肉TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別上升了0.7,0.72,0.72 mg/kg,并且隨著冷藏時間的延長,TBA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降趨勢,且輻照劑量越大上升速率越快。蔣慧亮等[25]用0～9 kGy不同劑量的電子束處理蚌肉進行冰藏實驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):蚌肉在貯藏過程中TBA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢與魚肉變化類似,同時經(jīng)7～9 kGy劑量的電子束輻照后蚌肉中各類氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都出現(xiàn)了不同程度的損失。結(jié)果表明過量的電子束輻照會引起水產(chǎn)品中氨基酸的損失和脂質(zhì)氧化的加劇。張晗等[26]分別采用1,3,5,7,9 kGy不同劑量的電子束輻照處理鱸魚肉,以探究不同輻照劑量對鱸魚肉肌原纖維蛋白生化特性及空間結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):7～9 kGy高劑量組的鱸魚肉肌原纖維蛋白出現(xiàn)了不同程度的氧化,且氧化程度隨輻照劑量的增加而增加。

除電子束輻照對水產(chǎn)品的品質(zhì)具有副作用外,已有研究發(fā)現(xiàn)低劑量的γ射線對水產(chǎn)品胚胎具有致畸作用。徐超等[27]以斑馬魚胚胎為原料,分別對斑馬魚胚胎以1,2,2.5,15 mGy的劑量進行輻射,結(jié)果發(fā)現(xiàn)低劑量60CO-γ射線對斑馬魚胚胎的死亡率和孵化率無顯著影響,而經(jīng)2.5,15 mGy劑量的60CO-γ射線輻射后斑馬魚的畸形率顯著增加。

高劑量的電子束輻照還可能會對長期暴露于輻射環(huán)境中的工作人員造成一定的健康危害,研究表明:經(jīng)電子束輻照的水產(chǎn)品輻解產(chǎn)物,尤其是多脂水產(chǎn)品對人體具有一定的危害[28]。脂肪和脂肪酸在輻照下C—C鍵斷裂生成正烷類,且在有氧和較高的輻照劑量下,脂類會發(fā)生過氧化作用生成過氧化物及氫過氧化物,并進一步生成醛、酮等小分子類有毒化合物使脂類發(fā)生酸敗,危害人體健康。因此,在利用電子束輻照技術(shù)處理水產(chǎn)品時,應(yīng)根據(jù)水產(chǎn)品的種類選擇其適宜的輻照劑量,在保持最佳的保鮮效果的同時,最大限度地減少輻照對工作人員的健康危害。過量的電子束輻照能夠加速脂質(zhì)的氧化,降低氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可能是因為帶有能量的電子束降低了脂質(zhì)氧化所需的活化能,破壞了氨基酸的羧基或氨基所致。深入研究電子束輻照對脂質(zhì)氧化的機理,對改進及利用電子束輻照技術(shù)具有一定的積極意義。

3 微凍保鮮技術(shù)

微凍保鮮技術(shù)是將水產(chǎn)品貯藏在稍低于產(chǎn)品初始凍結(jié)點以下的一種低溫輕度、部分凍結(jié)的保鮮技術(shù),其主要微凍方法有冰鹽微凍法、冷卻微凍法以及低溫鹽水微凍法[29]。微凍保鮮技術(shù)利用低溫、高滲透壓來抑制微生物的生長繁殖或使微生物嚴(yán)重脫水死亡。在微凍條件下,魚體中的一部分水分會被凍結(jié),未被凍結(jié)的一部分溶液濃度和滲透壓升高,從而抑制細(xì)菌的生長繁殖,降低內(nèi)源酶活性以防止對魚體組織的分解[30]。

微凍保鮮技術(shù)與傳統(tǒng)的冷藏保鮮技術(shù)相比,在短貯藏期內(nèi)能夠延長貨架期,可以保持水產(chǎn)品較好的持水率,避免了低溫冷凍對細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的破壞,高溫冷藏引起細(xì)胞代謝的老化[29]。闕婷婷等[31]分別研究了-2.5 ℃微凍貯藏與-20 ℃冷凍貯藏條件下,烏鱧肉的pH、失水率、質(zhì)構(gòu)和感官特性等指標(biāo)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在貯藏期內(nèi)的第1個月各種指標(biāo)都出現(xiàn)了不同程度的變化。相較于低溫凍藏組,微凍貯藏組烏鱧肉的失水率低,質(zhì)構(gòu)特性較好,組織結(jié)構(gòu)完整,更能保持水產(chǎn)品的品質(zhì)。胡玥等[32]以帶魚為原料,研究了帶魚在4 ℃冷藏、-3 ℃微凍貯藏以及-18 ℃凍藏條件下的理化指標(biāo)以及感官品質(zhì)的變化。結(jié)果表明:凍藏方式下的帶魚品質(zhì)保持最好,其次是微凍。觀察其肌肉微觀組織,發(fā)現(xiàn)短期貯藏時間內(nèi),微凍組樣品細(xì)胞完整性最好。說明微凍保鮮相較于冷藏、凍藏能夠較好地保持水產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)。陳思思等[33]研究了冷藏和微凍下鰱魚片的變質(zhì)變化,研究發(fā)現(xiàn):與冷藏相比,微凍能夠明顯延長鰱魚片的貨架期。

相較于傳統(tǒng)的冷藏保鮮技術(shù),微凍保鮮雖然能夠較好地保持水產(chǎn)品良好的品質(zhì),延長貨架期,但是不同的微凍方式和微凍溫度會對水產(chǎn)品菌落總數(shù)、汁液滲出率以及質(zhì)構(gòu)等產(chǎn)生不同的影響,從而導(dǎo)致了微凍保鮮的差異。Zeng等[34]研究了不同微凍方式下北極蝦的菌落總數(shù)變化,發(fā)現(xiàn)冰鹽微凍下的北極蝦菌落總數(shù)保持上升趨勢,冰水微凍時菌落總數(shù)則先降低后上升,且冰水微凍組的菌落總數(shù)在貯藏期間始終比冰鹽微凍組低,表明冰水微凍法比冰鹽微凍法保鮮效果更好。Duun等[35]研究了不同微凍溫度下鱈魚汁液的滲出率,發(fā)現(xiàn)在-2.2 ℃下貯藏的鱈魚汁液損失率小于1.5%,用冰溫貯藏15 d后汁液滲出率則大于5%,說明溫度的變化對微凍保鮮效果起主要作用。李立杰等[36]以南美對蝦為原料,研究了-3 ℃下微凍保鮮對對蝦質(zhì)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)貯藏前期彈性、硬度、剪切力及咀嚼性持續(xù)上升,直到第2周后才開始下降。

微凍保鮮對溫度要求較高,較小的溫度波動會使水產(chǎn)品中的冰晶數(shù)量倍增[37],長時間微凍也會形成重結(jié)晶。在運用微凍保鮮技術(shù)時應(yīng)嚴(yán)格控制溫度,減小溫度波動,針對不同水產(chǎn)品選擇合適的微凍方式。微凍保鮮技術(shù)的保鮮效果因易受溫度波動的影響,未來結(jié)合其他保鮮技術(shù)保鮮及改進設(shè)備控制溫度波動是其發(fā)展的方向。

4 流態(tài)冰保鮮技術(shù)

流態(tài)冰是由微小的冰粒子和載液組成的均勻混合物,具有很高的焓,融化潛熱非常大,同時還具有很高的儲能密度和比表面積,這使它的冷卻速率很快[38]。流態(tài)冰保鮮技術(shù)是一種新興制冷技術(shù),適用于間接接觸冷卻和直接接觸冷卻,可以給食品的運輸帶來便利。流態(tài)冰可抑制水產(chǎn)品中微生物的生長和繁殖,鈍化其體內(nèi)的生化反應(yīng),能夠保持水產(chǎn)品的品質(zhì)和延長貨架期[39]。趙思敏[40]等研究了流化冰的預(yù)冷效果對大黃魚貯藏過程中品質(zhì)變化的影響時發(fā)現(xiàn),在整個貯藏期內(nèi),流化冰組大黃魚的感官評分、硬度和彈性均優(yōu)于同期的碎冰對照組,且菌落總數(shù)、大腸菌群、蛋白水解酶微生物、脂肪水解酶微生物、TVB-N、TBA、K均低于對照組,表明流態(tài)冰對大黃魚的預(yù)冷和保鮮效果比傳統(tǒng)碎冰保鮮更具有優(yōu)勢。Zhang等[41]用流態(tài)冰冷藏金槍魚,研究了其肌肉纖維蛋白含量在冷藏過程中的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn):與碎冰組相比,流態(tài)冰組金槍魚肌肉纖維蛋白的降解速度顯著降低,且金槍魚肉原有的品質(zhì)、風(fēng)味、外觀均優(yōu)于碎冰組。

一般來說,流態(tài)冰保鮮優(yōu)于傳統(tǒng)的碎冰保鮮,但其并不是對所有的水產(chǎn)品保鮮效果都優(yōu)于碎冰。流態(tài)冰的含冰量、溫度和含鹽濃度等都會影響水產(chǎn)品的保鮮效果,嚴(yán)重時甚至還會影響水產(chǎn)品的品質(zhì)[42]。Kilinc等[43]研究發(fā)現(xiàn):一些水產(chǎn)品在流態(tài)冰或碎冰中短時間貯藏,它們的保鮮效果相差不大,但是在后期的貯藏過程中,由于流態(tài)冰融化向魚體內(nèi)滲透了過量的鹽分,反而加速了魚體的腐敗,還可能會在融化過程中融入一部分微生物和化學(xué)反應(yīng)生成的有害產(chǎn)物對水產(chǎn)品造成交叉污染,導(dǎo)致保鮮效果變差。此外,研究還發(fā)現(xiàn):毛鱗魚在碎冰中的保鮮效果甚至比流態(tài)冰要好一些,而且通常流態(tài)冰的最優(yōu)保鮮效果只在短期內(nèi)保持一些特定的水產(chǎn)品的品質(zhì),譬如大黃魚、鯡魚,鱈魚和鯖魚等。

海水和鹽水是制冰最常用的混合二元溶液,當(dāng)流態(tài)冰的鹽水比例不同時,其貯藏期間魚體的含鹽量及保鮮效果也會有所變化,尤其是對鹽分敏感的高值魚[41],還可能會造成經(jīng)濟損失。因此,在實際運用流態(tài)冰保藏水產(chǎn)品時,應(yīng)考慮制冰材料的化學(xué)性質(zhì)及水的比例可能對產(chǎn)品帶來的影響,以便選擇合適的方案,避免造成損失。目前,在水產(chǎn)品保鮮中應(yīng)用最多的是臭氧與冰水結(jié)合制成的流態(tài)冰,而有關(guān)研究流態(tài)冰與其他保鮮技術(shù)結(jié)合來保鮮水產(chǎn)品的理論、技術(shù)和裝備研究報道較少。隨著保鮮技術(shù)的不斷發(fā)展,這將會是未來流態(tài)冰保鮮技術(shù)改進與發(fā)展的新趨勢。

5 物理涂膜保鮮技術(shù)

物理涂膜保鮮技術(shù)是將薄膜覆蓋于水產(chǎn)品的表面,從而達到保持表面水分、抑制水產(chǎn)品自身的呼吸,阻隔氧氣的作用。經(jīng)過全面的涂膜處理后,新鮮的水產(chǎn)品可以保持原有的新鮮度和質(zhì)構(gòu),抵抗外界侵蝕菌類以及機械損傷,還能延長貨架期,保持良好的色澤、風(fēng)味與營養(yǎng)成分,提高經(jīng)濟效益[44]。

近年來,有關(guān)涂膜技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域中的研究屢見不鮮[45],主要是關(guān)于復(fù)合涂膜保鮮性能的研究。復(fù)合涂膜保鮮效果通常優(yōu)于單一物理涂膜保鮮。為探討復(fù)合涂膜對水產(chǎn)品的保鮮效果,張家濤等[46]在聚乙烯醇涂膜內(nèi)構(gòu)建了茶多酚微膠囊與溶菌酶共存體系,以美國紅魚魚片為原料,在4 ℃的貯藏條件下研究了鮮度指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)的變化以評價復(fù)合涂膜與單一聚乙烯醇涂膜的保鮮性能。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):復(fù)合涂膜處理組的美國紅魚魚片中的微生物生長受到抑制,且pH、TBA和TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及硬度、彈性等指標(biāo)變化速度均比單一聚乙烯醇涂膜組緩慢,并維持了魚片較好的鮮度質(zhì)地,證明復(fù)合涂膜的保鮮效果比單一聚乙烯醇更優(yōu)。徐趙萌等[47]以帶魚魚丸為原料,研究了不同Ag修飾量對納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮性能的影響,發(fā)現(xiàn)與對照組的魚丸相比,涂膜處理組的魚丸菌落總數(shù)、pH、TMA等鮮度指標(biāo)和硬度、回復(fù)性、彈性和白度等外觀質(zhì)構(gòu)指標(biāo)更優(yōu)。其中0.5%的Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜的保鮮性能最好,能有效抑制魚丸微生物的繁殖,延緩魚丸品質(zhì)的下降,延長貨架期。柏韻等[48]也做過類似的研究,利用殼聚糖、ε-聚賴氨酸和卡拉膠進行復(fù)合涂膜,以感官評定、鮮度指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)特性等指標(biāo),評定不同復(fù)合涂膜對中國對蝦在(4±1) ℃貯藏下的保鮮效果,發(fā)現(xiàn)涂膜組的保鮮效果優(yōu)于空白組,且復(fù)合涂膜效果優(yōu)于單一涂膜。與空白組相比,對蝦經(jīng)涂膜處理不僅能夠抑制貯藏期間細(xì)菌的生長,延緩蛋白質(zhì)和脂肪的氧化,而且可以延長貨架期4 d。

涂膜保鮮技術(shù)在抑菌、延緩水產(chǎn)品的腐敗以及維持水產(chǎn)品的質(zhì)地品質(zhì)方面具有良好的效果,但同時可能會給水產(chǎn)品的食用性帶來安全隱患。涂膜在水產(chǎn)品表面的保鮮劑可能在貯藏過程中與外來化學(xué)污染物產(chǎn)生反應(yīng)生成有毒有害的產(chǎn)物滲入到水產(chǎn)品內(nèi)部,或者自身的一些重金屬殘留在水產(chǎn)品表面,對人體的健康造成一定的危害。另外,一些抗菌性涂膜(如PVC/TiO2納米保鮮膜)的使用也可能引發(fā)細(xì)菌的抗性增強。因此,在運用涂膜保鮮技術(shù)貯藏水產(chǎn)品時,還需要研究所用的涂膜保鮮劑化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性及安全性,綜合考慮評估選擇保鮮效果好、安全性高的食品涂膜保鮮劑。

對于單一的涂膜保鮮劑,一方面,其保鮮效果沒有復(fù)合涂膜的保鮮效果好;另一方面,化學(xué)性質(zhì)沒有復(fù)合保鮮劑穩(wěn)定,容易分解或產(chǎn)生一些有害物質(zhì)。未來研究可食涂膜與其他涂膜保鮮技術(shù)的結(jié)合將會逐漸成為研究的熱點。對于如何選擇合適的涂膜保鮮劑,保證水產(chǎn)品的品質(zhì)及安全性是水產(chǎn)行業(yè)需要解決的問題。目前,針對涂膜保鮮劑對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響的研究報道甚少,研究常用涂膜保鮮劑對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的作用機理,這將為未來在運用涂膜保鮮技術(shù)時選擇合適的保鮮劑提供一定的理論參考,以保證水產(chǎn)品的質(zhì)量安全,提升上市銷售的經(jīng)濟效益。

6 低溫等離子體活化水保鮮技術(shù)

低溫等離子活化水(PAW)是用低溫處理不同性質(zhì)水(如去離子水、磷酸鹽緩沖溶液等)的統(tǒng)稱[49],是由低溫等離子體相互作用產(chǎn)生的,其主要活性成份是活性氧化物(ROS)、活性氮化物(RNS)。低溫等離子體活化水不僅對細(xì)菌、酵母和霉菌等微生物具有很強的殺滅作用,而且對食品原料的品質(zhì)、營養(yǎng)成份破壞小,具有無毒副作用等優(yōu)點。但其物理化學(xué)性質(zhì)易受低溫等離子體放電方式、激發(fā)電壓和電極類型等影響[50]。

低溫等離子體活化水在殺菌和水產(chǎn)品保鮮方面效果較好。早期研究發(fā)現(xiàn),等離子活化水中能夠殺菌的活性成份是ROS,后來發(fā)現(xiàn)RNS也能夠起到殺菌的作用。Wu等[51]用等離子活化水對不同濃度的H2O2溶液處理時,發(fā)現(xiàn)隨著H2O2溶液濃度的增大,等離子體活化水的滅菌效果增強,原因是在等離子活化水的作用下H2O2的氧化性得到了增強,破壞了微生物細(xì)胞膜的完整性,使其死亡從而起到殺菌的效果。Xu等[52]用等離子活性水處理雙孢蘑菇進行貯藏實驗,7 d后檢測其細(xì)菌和真菌數(shù)發(fā)現(xiàn)分別減少了1.5,0.5 lg CFU/g,同時還延緩了蘑菇的軟化,再次證明了等離子體活化水能夠?qū)ξ⑸锏纳L起到一定的抑制作用。Liao等[53]將PAW冰用DBD活化,用于蝦的保鮮,發(fā)現(xiàn)8 d內(nèi)其TVC的菌落數(shù)和TVB-N的質(zhì)量分別維持在6 lg CFU/g和200 mg/kg以下,貯藏期延長了4～8 d,同時還延緩了蝦頭部的黑變。蝦頭的黑變是由多酚氧化酶氧化蝦表面無色化合物單酚成為無色雙酚,進而轉(zhuǎn)變成黑色的醌類物質(zhì)引起的,說明等離子活化水能夠有效抑制多酚氧化酶的活性。鉏曉艷等[54]研究了等離子體活化水對鱸魚優(yōu)勢腐敗菌的抑制效果和抑制魚塊的腐敗能力,以質(zhì)構(gòu)、揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)等指標(biāo),測定了PAW對鱸魚腐敗的抑制能力,發(fā)現(xiàn)PAW制備時間越長,抑菌效果越好。染菌魚塊在經(jīng)過PAW60處理30 min,室溫貯藏48 h后,腐敗菌和TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于對照組,且魚肉色澤和外觀與對照組相比顯著提高。

等離子活化水在抑制食品微生物生長,鈍化食品內(nèi)源性酶活性[50],延長食品貨架期上具有一定的作用,已作為一種新的保鮮技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)品的保鮮之中。但錢婧等[55]研究發(fā)現(xiàn):高強度的PAW能夠顯著提升生鮮黃魚的亞硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及TBARS水平,引起水產(chǎn)品安全和品質(zhì)隱患,因此優(yōu)化適當(dāng)強度的PAW對水產(chǎn)品進行保鮮處理將是未來此類技術(shù)應(yīng)用的重點。未來關(guān)于PAW如何鈍化食品內(nèi)源酶活性相關(guān)機理、如何將PAW保鮮技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮之中還需進一步深入研究,使PAW保鮮技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域更廣以及更加貼近實際。

7 其他物理保鮮技術(shù)

高壓脈沖電場殺菌技術(shù)和氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)也是應(yīng)用較為廣泛的水產(chǎn)品物理保鮮技術(shù)。高壓脈沖電場殺菌技術(shù)是將高電壓的短脈沖反復(fù)作用于電極間的物料,以殺滅物料中微生物的一種冷殺菌技術(shù)。氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)是通過改變氣體的組成和比例,得到不利于微生物生長繁殖的環(huán)境條件以抑制微生物生長繁殖、脂類氧化和內(nèi)源酶所引起的反應(yīng),從而延長水產(chǎn)品保質(zhì)期的一種保鮮方法[56]。

作為一種新型食品殺菌技術(shù),高壓脈沖殺菌處理過程作用時間短,溫度低,避免了熱殺菌對食品品質(zhì)的不良影響,能夠在很大的程度上降低傳統(tǒng)殺菌過程中的高溫對食品營養(yǎng)素和感官品質(zhì)的破壞,延長食品貨架期[57],具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。Gudmundsson等[58]用強度為11 kV/cm,脈沖數(shù)為2、脈寬為7 μs的高壓脈沖電場對魴魚卵進行殺菌處理,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,其菌落總數(shù)減少了一個數(shù)量級,表明高壓脈沖電場水產(chǎn)品也具有較好的殺菌效果。高壓脈沖電場殺菌技術(shù)雖然能夠在一定的程度上對食品起到較好的殺菌與嫩化效果,能夠保持食品良好的色、香、味,延長貨架期,但高壓脈沖電場殺菌效果容易受溫度的影響并不是對所有種類的食品都具有良好的滅菌與品質(zhì)保持效果。目前,我國對高壓脈沖電場技術(shù)的研究還處于起步階段,在肉制品及工業(yè)上的用途還沒有充分開發(fā)出來,今后隨著高壓脈沖電場殺菌技術(shù)研究的深入,這一技術(shù)將會得到更有效的應(yīng)用。

氣調(diào)保鮮能夠保持水產(chǎn)品良好的色澤、氣味和彈性,延緩腐敗,能夠避免化學(xué)保鮮劑和輻照保鮮可能帶來的安全問題,在水產(chǎn)品保鮮及保鮮效果上的應(yīng)用研究廣泛。Qian等[59]研究了不同CO2體積分?jǐn)?shù)下南美白對蝦品質(zhì)的變化,發(fā)現(xiàn)80% CO2,15% N2,5% O2氣調(diào)保鮮組TVB-N和TVC質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,其色澤、氣味和彈性都優(yōu)于其他組,表明了高體積分?jǐn)?shù)的CO2能夠顯著提高蝦的品質(zhì)。Fernandez等[60]以三文魚片為原料,用90% CO2和10% N2對三文魚片進行保鮮,發(fā)現(xiàn)相比與空氣對照組,汁液流失率、pH、TVB-N和K都有更好的接受度,在-1.5 ℃貯藏下貨架期可以達到28 d,表明氣調(diào)保鮮能夠更好地保持三文魚良好的品質(zhì),延緩腐敗。目前,氣調(diào)保鮮技術(shù)常用于果蔬的保鮮中,水產(chǎn)品的保鮮研究尚處于初步階段,有待進一步深入研究,具有廣闊的發(fā)展空間。此外,氣調(diào)保鮮技術(shù)結(jié)合其他技術(shù)或改變保護氣體以用于水產(chǎn)品的保鮮中,是氣調(diào)保鮮技術(shù)改進的一個方向。

8 結(jié) 論

物理保鮮法能夠提高水產(chǎn)原料及其制品的安全性,但其保鮮效果往往易受各種環(huán)境因素的影響。水產(chǎn)品經(jīng)過超高壓處理,腐敗速度顯著降低,貨架期明顯延長。如果壓力過高則會使水產(chǎn)品色變、變性、熟化和持水性降低,影響其品質(zhì);一定劑量的電子輻照能夠殺滅水產(chǎn)品中絕大部分微生物,保持產(chǎn)品原有的鮮度品質(zhì),高劑量的輻照則會引起蛋白質(zhì)的變性、氨基酸的損失,使水產(chǎn)品的營養(yǎng)價值降低;微凍保鮮雖然能在短期內(nèi)保持水產(chǎn)品較好的品質(zhì),但容易受溫度的波動而影響保鮮效果,長時間的微凍也會形成重結(jié)晶破壞水產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu),引起汁液流失;流態(tài)冰雖然比碎冰保鮮效果好,但并不是對所有的水產(chǎn)品都能起到較好的保鮮效果,在保鮮后期流態(tài)冰的融化可能會融入一部分微生物或化學(xué)反應(yīng)生成的有害物質(zhì),對水產(chǎn)品造成污染;復(fù)合涂膜保鮮效果雖然優(yōu)于單一涂膜保鮮,可以抑菌、延緩水產(chǎn)品的腐敗、維持水產(chǎn)品的質(zhì)地品質(zhì),但應(yīng)用于涂膜的保鮮劑可能與外來化學(xué)物反應(yīng)生成有害物質(zhì)滲入到水產(chǎn)品內(nèi)部,對人體的健康造成一定的危害或引發(fā)細(xì)菌的抗性增強;等離子體活化水不僅在殺菌和水產(chǎn)品保鮮方面效果好,還可以鈍化食品中內(nèi)源酶,但是高強度等離子體活化水易導(dǎo)致亞硝酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高以及引起脂質(zhì)氧化;高壓脈沖電場殺菌技術(shù)雖然能夠在一定程度上對食品起到較好的殺菌與嫩化效果,可以保持食品良好的色、香、味,延長貨架期,但是殺菌效果容易受溫度、食品種類和高壓脈沖電場場強等因素的影響。綜上,在運用物理保鮮法對水產(chǎn)品進行保鮮時,需考慮可能對保鮮效果造成影響的環(huán)境因素,最大程度地避免環(huán)境因素導(dǎo)致保鮮效果不佳、水產(chǎn)品品質(zhì)受損。在未來研究中,綜合考慮不易受環(huán)境影響以及利用多種保鮮技術(shù)的優(yōu)勢結(jié)合而成新的保鮮技術(shù)將是水產(chǎn)品保鮮技術(shù)發(fā)展與改進的方向。