生物保鮮劑在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用研究

◎ 林志榮

（1.中華全國供銷合作總社管理干部學(xué)院，北京 100028；2.中國供銷集團(tuán)（寧波）海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315713）

水產(chǎn)品因其風(fēng)味獨(dú)特和營養(yǎng)豐富備受消費(fèi)者喜愛，但水產(chǎn)品內(nèi)源酶活性強(qiáng)，且易受副溶血性弧菌、腐敗希瓦氏菌、假單胞菌屬等病原微生物的污染，一些酵母類單細(xì)胞真菌易在腌制類水產(chǎn)品中過量繁殖，導(dǎo)致產(chǎn)品的口感、品質(zhì)下降，肉質(zhì)腐敗，極大地影響了水產(chǎn)品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工及銷售過程。因此，迫切需要高效的保鮮技術(shù)降低水產(chǎn)品損失。

水產(chǎn)品通常采用物理、化學(xué)和生物技術(shù)保鮮。超高壓等物理保鮮技術(shù)能有效抑制微生物生長繁殖和降低內(nèi)源酶活性，但對水產(chǎn)品的品質(zhì)和口感會(huì)產(chǎn)生一定的影響；化學(xué)保鮮劑易帶來環(huán)境污染和健康問題；生物保鮮劑是從生物中提取，由于其環(huán)保高效，逐漸成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。本文綜述了常見的生物保鮮劑及抑菌機(jī)理，并介紹了生物保鮮劑與其他保鮮技術(shù)結(jié)合在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用情況，為水產(chǎn)品生物保鮮研究提供參考。

1 常見的生物保鮮劑及抑菌機(jī)理

1.1 茶多酚

茶多酚是一類存在于茶葉中的多酚類化合物，包括多種亞類。其中，兒茶素類最為豐富，占茶多酚的60%～80%。而表沒食子兒茶素沒食子酸酯是兒茶素類的一種，具有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性，約占兒茶素的70%，是茶多酚的主要生物活性物質(zhì)。

茶多酚表現(xiàn)出廣泛的抗菌特性，能有效抑制引起食源性疾病的細(xì)菌，特別是對水產(chǎn)品中普遍存在的、帶菌率較高的副溶血性弧菌的抑菌效果顯著。茶多酚的抑菌機(jī)制是多樣的。①茶多酚可破壞細(xì)菌的細(xì)胞形態(tài)。茶多酚可以破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，致使細(xì)胞內(nèi)容物溢出，影響細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)，從而干擾細(xì)胞內(nèi)特定蛋白質(zhì)的合成和代謝過程。②茶多酚可影響細(xì)菌的基因表達(dá)。表沒食子兒茶素沒食子酸酯通過誘導(dǎo)金黃色葡萄球菌中VraR 基因和肽聚糖生物合成相關(guān)基因的表達(dá)，干擾細(xì)菌細(xì)胞壁合成，達(dá)到抑菌作用。③茶多酚能與部分金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，阻礙細(xì)菌的正常生長代謝。于淑池等[1]研究表明，苦丁茶多酚可有效抑制熒光假單胞菌相關(guān)酶活性、生物被膜形成、群集以及泳動(dòng)能力等相關(guān)腐敗特性，其濃度為2.0 mg·mL-1時(shí)，對這些腐敗特性指標(biāo)均有較高的抑制率。PAN 等[2]研究發(fā)現(xiàn)，用0.2%茶多酚溶液在4 ℃條件下浸泡脆肉鯇魚片，能顯著降低魚片中的假單胞菌和氣單胞菌，使貨架期延長6 d。

茶多酚與其他生物保鮮劑復(fù)配使用比單一使用效果更佳。董軼群等[3]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，4 ℃貯藏條件下，團(tuán)頭魴經(jīng)復(fù)合保鮮劑（0.2%茶多酚+2%殼聚糖+0.05%溶菌酶）處理后，能延緩總活菌數(shù)、pH 值和總揮發(fā)性堿氮的上升，較佳食用時(shí)間延長4 h 左右，白度、持水力均明顯升高。朱士臣等[4]研究發(fā)現(xiàn)，用30 mg·mL-1茶多酚+2.75 mg·mL-1姜黃素復(fù)配液處理貽貝，于-18 ℃貯藏12 周，處理過的貽貝具有較低的總活菌數(shù)、冷菌數(shù)、TVB-N 及TBA 值，有較好的彈性和感官品質(zhì)，持水性和水分活度顯著高于對照組，貨架期可延長7～14 d。

1.2 殼聚糖

殼聚糖廣泛存在于海洋節(jié)肢動(dòng)物的甲殼中，屬于動(dòng)物源性生物保鮮劑。殼聚糖是由N-乙酰氨基葡萄糖連接而成的直鏈多糖，具有較好的成膜性和抗菌性，對水產(chǎn)品中常見的腐敗微生物均有良好的抑制效果，常被應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮中。研究報(bào)道殼聚糖抑菌機(jī)制較為復(fù)雜：殼聚糖中氨基基團(tuán)易與微生物細(xì)胞外膜的陰離子結(jié)合，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)；殼聚糖與細(xì)胞內(nèi)部的DNA 和RNA 等遺傳物質(zhì)結(jié)合，造成細(xì)菌生理功能紊亂；殼聚糖優(yōu)良的成膜性可以在食品表面覆蓋一層保護(hù)薄膜，減少水產(chǎn)品與環(huán)境之間的水分傳遞以及氧氣接觸。張小敏等[5]研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖和乳酸鏈球菌素復(fù)配產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，能有效抑制輕腌大黃魚中普通變形桿菌和蜂房哈夫尼菌。MOSAVINIA 等[6]研究表明，殼聚糖結(jié)合氧化鋅納米顆粒和白扁豆精油制備的涂層，能有效降低亞洲鱸魚魚片在冷藏（4±1）℃期間的自由脂肪酸、硫代巴比妥酸值、總揮發(fā)性氮以及pH 值等，可以延長亞洲鱸魚魚片的貯藏期。

1.3 溶菌酶

溶菌酶普遍存在于哺乳動(dòng)物唾液、眼淚、血漿以及組織細(xì)胞中，其作用機(jī)理是能夠切斷革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁的肽聚糖中連接N-乙酰葡糖氨基酸和N-乙酰胰島素氨基酸的β-1,4 糖苷鍵，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂并溶解。吳佩君等[7]研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶對南美白對蝦腐敗菌中的哥倫比亞腸球菌、蠟樣芽孢桿菌和藤黃微球菌等均有抑制作用，最小抑菌濃度分別為0.4 mg·mL-1、1.8 mg·mL-1和0.2 mg·mL-1。鄧文靜等[8]研究表明，溶菌酶、銀耳多糖和乳酸鏈球菌肽組成的復(fù)合保鮮劑能減緩南美白對蝦黑變，使南美白對蝦貯藏期延長3～4 d。

1.4 乳酸鏈球菌素

乳酸鏈球菌素是一種由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的小分子天然活性抗菌肽，能夠阻礙芽孢的萌發(fā)，對革蘭氏陽性菌（尤其是可形成芽孢的）有較好的抑菌作用。乳酸鏈球菌素的作用機(jī)理主要有兩種。①乳酸鏈球菌素能在靶細(xì)胞的細(xì)胞膜上形成離子通道，影響細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換。②乳酸鏈球菌素能與靶細(xì)胞膜上的脂質(zhì)結(jié)合，抑制肽聚糖等物質(zhì)的合成，從而影響細(xì)胞膜的合成。鄭穩(wěn)等[9]研究乳酸鏈球菌素、普魯蘭多糖和山梨酸鉀復(fù)合生物保鮮劑對大口黑鱸魚貨架期的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大口黑鱸魚貯藏期（10 d）結(jié)束時(shí)，其揮發(fā)性鹽基氮、魚肉持水率、肌動(dòng)球蛋白含量、巰基含量以及Ca2+-ATPase 活性等值均低于空白對照組，有效地延長了大口黑鱸魚貨架期。WU 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在恒定和波動(dòng)10 ℃條件下，25 μg·mL-1乳酸鏈球菌素和1.0 mg·mL-1芝麻酚聯(lián)合使用能顯著抑制黃鰭金槍魚片中單增李斯特菌的生長，使其降低至1.1～3.2 lgCFU·g-1。同時(shí)，復(fù)合保鮮劑處理還降低了金槍魚片的脂質(zhì)氧化活性，增強(qiáng)了過氧化氫酶活性和谷胱甘肽過氧化物酶活性。

1.5 ε-聚賴氨酸

ε-聚賴氨酸主要由白色鏈霉菌發(fā)酵葡萄糖所得，具有廣譜抑菌性，不會(huì)對水產(chǎn)食品的口感及本身的味道產(chǎn)生顯著影響，在水產(chǎn)品保鮮中應(yīng)用廣泛。ε-聚賴氨酸的作用機(jī)理是通過靜電作用覆蓋在靶細(xì)胞膜表面，改變細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)，增加細(xì)胞膜的通透性；隨后，ε-聚賴氨酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，與DNA 結(jié)合，改變細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和基因的表達(dá)譜，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。LI 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，ε-聚賴氨酸與殼聚糖和海藻酸鈉生物活性涂層結(jié)合，并結(jié)合高CO2氣調(diào)包裝，能顯著降低河豚總活菌數(shù)，減少魚腥味化合物含量和延緩魚肉中水分子遷移，提高河豚在4 ℃的儲(chǔ)藏品質(zhì)。ALIREZALU等[12]研究表明，用0.2% ε-聚賴氨酸和6%蕁麻提取物復(fù)合保鮮劑處理虹鱒魚肉，冷藏12 d 后，虹鱒魚樣品具有最高的紅色量和最低的總揮發(fā)性堿氮值，ε-聚賴氨酸和蕁麻提取物有助于維持虹鱒魚魚片的肉質(zhì)和延長其保質(zhì)期。

1.6 精油和香辛料

精油、香辛料是從植物中提取出來，含有多種生物活性成分，具有明顯的抑菌及抗氧化作用，其抑菌機(jī)制多為破壞微生物的細(xì)胞質(zhì)膜或改變細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)。植物精油、香辛料能抑制水產(chǎn)品中的食源性致病菌，在水產(chǎn)品的保鮮、加工及貯運(yùn)方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。吳怡等[13]研究表明，迷迭香精油能降低鱸魚片脂肪氧化速率，與微酸性電解水結(jié)合后能顯著抑制貯藏期間鱸魚片的PBC、TVC、TVB-N 與pH 值的增長，減緩TBA 值升高，還能改善鱸魚片的保水性能，保持良好的感官品質(zhì)。昝春蘭等[14]發(fā)現(xiàn)桉葉精油對腐敗希瓦氏菌和金黃色葡萄球菌的抑菌機(jī)制是改變了細(xì)菌的細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)，造成細(xì)胞內(nèi)容物泄露及生理功能紊亂，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。牛宇光等[15]研究發(fā)現(xiàn)，白鰱魚糜樣品經(jīng)紫蘇提取物漂洗后，腥味成分如1-辛烯-3-醇等含量減少；在4 ℃貯藏期間，白鰱魚糜的菌落總數(shù)、TVB-N、TBARS 值的增長速率顯著降低（P＜0.05），pH 值變化穩(wěn)定，保質(zhì)期延長。

2 生物保鮮劑結(jié)合其他保鮮技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用

生物保鮮劑雖然天然安全，但較為敏感，需要特定的溫度和濕度來維持活性，保鮮效果和穩(wěn)定性方面比不上某些化學(xué)保鮮劑，因此生物保鮮劑常與其他保鮮技術(shù)配合使用，發(fā)揮不同保鮮技術(shù)的協(xié)同作用。鄒小欠等[16]研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚等生物復(fù)合保鮮劑結(jié)合300 MPa 超高壓，可顯著減緩腌制生食泥螺在冷藏期間TBARs、TVC 和TVB-N 值的上升，維持穩(wěn)定的pH 值和感官品質(zhì)，其效果優(yōu)于復(fù)合保鮮劑和超高壓單獨(dú)處理。劉文浩等[17]研究發(fā)現(xiàn)，0.01%～0.03%ε-聚賴氨酸鹽酸鹽對氣調(diào)包裝即食小龍蝦中弗氏檸檬酸桿菌抑菌率均能達(dá)到100%，添加了復(fù)合保鮮劑的氣調(diào)包裝即食小龍蝦在（15±2）℃條件下能有效保持新鮮度，貨架期可由2 d 延長至6 d。

生物保鮮劑與納米技術(shù)結(jié)合，可以通過增加保鮮劑與水產(chǎn)品的接觸面積、調(diào)控保鮮劑的釋放速率和減少保鮮劑用量等方式改善生物保鮮劑的抗菌性能，使其更有效地對抗多種微生物。在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域，可將具有抗菌特性的葉醛包覆在電紡納米纖維中，制備食品活性包裝材料。崔方超等[18]通過4 ℃金槍魚保鮮實(shí)驗(yàn)證明，葉醛/玉米醇溶蛋白納米纖維膜能有效降低魚肉的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮含量以及組胺含量，延緩魚肉質(zhì)地劣變，使金槍魚片的貨架期延長3 d。

近年來，生物保鮮劑與微膠囊技術(shù)相結(jié)合的研究也取得了較好的進(jìn)展。吳澤龍等[19]經(jīng)貯藏實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)蝦活性肽微膠囊添加量為3%及以上時(shí)，復(fù)合膜的抗氧化性能較好，可抑制蝦體腐敗，改善蝦體感官，減緩機(jī)體pH 上升、揮發(fā)性鹽基氮激增和菌落總數(shù)抬升等腐敗現(xiàn)象，其貯藏期較無保護(hù)組可延長3～4 d。馬慧等[20]研究表明，經(jīng)60Co-γ 射線聯(lián)合甜橙精油微膠囊對小龍蝦進(jìn)行保鮮處理，在4 ℃處理8 d 時(shí)，TVB-N 值、菌落總數(shù)和TBA 值均明顯優(yōu)于對照組，使小龍蝦貨架期延長7 d。

3 結(jié)語

生物保鮮技術(shù)天然、安全、易降解，大量研究表明生物保鮮劑能實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品保鮮和延長貨架期。但生物保鮮劑對環(huán)境溫濕度較為敏感，且在生物中含量極低，提取、純化較為復(fù)雜，成本較高。目前，復(fù)合生物保鮮劑在水產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用尚不普遍。未來，水產(chǎn)品的研究將更多地關(guān)注復(fù)合生物保鮮劑與其他保鮮技術(shù)的綜合應(yīng)用。因此，我國需要繼續(xù)深入探索生物保鮮劑的保鮮機(jī)制，為水產(chǎn)品保鮮技術(shù)的發(fā)展提供新的方向。