生物技术在水产品贮藏加工及质量安全控制中的应用

1、1生物技术在水产品加工与质量控制中的应用报告人：罗永康 2主要内容n生物技术在水产食品检测与质量控制中的应用n生物技术在高附加值水产品开发上应用3生物技术在水产品检测与质量控生物技术在水产品检测与质量控制中的应用制中的应用生物传感器技术生物传感器技术一一免疫学技术免疫学技术二二分子生物学技术分子生物学技术三三鱼源腐败菌群体感应技术鱼源腐败菌群体感应技术四四4核苷酸核苷酸类物质类物质胺类物质胺类物质重金属重金属农药残留农药残留一、生物传感器技术一、生物传感器技术水产品检水产品检测中的应用测中的应用5一、生物传感器技术一、生物传感器技术-水产品中水产品中核核苷酸类物质苷酸类物质将黄嘌呤氧化酶、核苷

2、酸酶和核苷磷酸化酶共将黄嘌呤氧化酶、核苷酸酶和核苷磷酸化酶共同固定在膜表面，制备同固定在膜表面，制备5一核苷酸酶固定化酶一核苷酸酶固定化酶膜和核苷磷酸化酶一黄嘌呤氧化酶共固定化酶膜和核苷磷酸化酶一黄嘌呤氧化酶共固定化酶膜，并将其与氧电极共价结合，同时为传感器膜，并将其与氧电极共价结合，同时为传感器附设小型阴离子交换树脂柱，则实现了不同核附设小型阴离子交换树脂柱，则实现了不同核苷类物质的分离与检测，最终可测定样品的苷类物质的分离与检测，最终可测定样品的K值。值。6一、生物传感器技术一、生物传感器技术-水产品中水产品中胺胺类物质类物质以假单胞菌为敏感材料，以固定化细以假单胞菌为敏感材料，以固定化细

3、胞作为识别元件形成微生物细胞传感胞作为识别元件形成微生物细胞传感器检测水产品中器检测水产品中TMA，检测范围约为，检测范围约为526mol。将腐胺氧化酶固定在微平面薄膜氢过将腐胺氧化酶固定在微平面薄膜氢过氧化物电极上，当酶催化腐胺转化为氧化物电极上，当酶催化腐胺转化为醛时，电极将检测到过程中所消耗的醛时，电极将检测到过程中所消耗的氧氧。当底物浓度为当底物浓度为0.033.0molL时，时，氧消耗与其呈现良好的线性关系。氧消耗与其呈现良好的线性关系。7一、生物传感器技术一、生物传感器技术-水产品中细菌水产品中细菌和毒素和毒素Abdelhamid等人利用部分浸没的免疫等人利用部分浸没的免疫电极，发

4、展了一种更为新型的电化学免电极，发展了一种更为新型的电化学免疫传感器。免疫电极在工作状态下部分疫传感器。免疫电极在工作状态下部分浸没于反应体系中，从而在其表面形成浸没于反应体系中，从而在其表面形成超弯液面，其厚度约为超弯液面，其厚度约为0.40.8mm，可，可以将检测灵敏度提高以将检测灵敏度提高6倍以上，如对于大倍以上，如对于大肠杆菌的检测限可降低至肠杆菌的检测限可降低至150cellmL。Kreuzer等以碱性磷酸酶为标记，利用等以碱性磷酸酶为标记，利用SPE构建了电化学免疫传感检测平台，构建了电化学免疫传感检测平台，对于贝毒等水生毒素的检测限可以达到对于贝毒等水生毒素的检测限可以达到gL，

5、检测时间，检测时间30min，能够较好地，能够较好地满足现场检测需要。满足现场检测需要。8一、生物传感器技术一、生物传感器技术-Danielsson等人利用汞、铜等重金等人利用汞、铜等重金属离子对于脲酶的抑制作用，发展了属离子对于脲酶的抑制作用，发展了检测水产品中该类重金属的酶传感器检测水产品中该类重金属的酶传感器，检测限可达到，检测限可达到10gkg。9一、生物传感器技术一、生物传感器技术-水产品中农水产品中农药残留药残留10二、免疫学技术二、免疫学技术-单克隆抗体单克隆抗体Maddison B C等利用该技术等利用该技术制备了虹鳟鱼制备了虹鳟鱼prion的单克隆的单克隆抗体，对于检测重要经

6、济鱼类抗体，对于检测重要经济鱼类中可遗传的海绵状脑病发挥着中可遗传的海绵状脑病发挥着重要作用。重要作用。11二、免疫学技术二、免疫学技术-凝集反应凝集反应目前一些研究者利用凝集反应目前一些研究者利用凝集反应试验，诊断了淡水养殖鱼类主试验，诊断了淡水养殖鱼类主要细菌性传染病；杨广智等用要细菌性传染病；杨广智等用此法检测出了草鱼出血病病毒此法检测出了草鱼出血病病毒。12二、免疫学技术二、免疫学技术-荧光抗体荧光抗体鄢庆枇等应用荧光抗体技术检测鄢庆枇等应用荧光抗体技术检测牙鲆体内的弧菌；余俊红等得出牙鲆体内的弧菌；余俊红等得出应用间接荧光抗体技术既可以诊应用间接荧光抗体技术既可以诊断发病的感染花鲈，

7、也可检测带断发病的感染花鲈，也可检测带菌状态或未发病的感染花鲈。菌状态或未发病的感染花鲈。13二、免疫学技术二、免疫学技术- ELISASnow M等利用出血性败血症病毒的等利用出血性败血症病毒的ELISA检测方法检测感染的大菱鲆；检测方法检测感染的大菱鲆；樊景凤等应用间接樊景凤等应用间接ELISA法检测凡纳法检测凡纳滨对虾红体病病原菌取得较为满意的滨对虾红体病病原菌取得较为满意的效果。效果。14三、分子生物学技术三、分子生物学技术16 S rRNA检检测技术测技术基因芯片基因芯片限制性限制性酶酶切检酶酶切检测技术测技术核酸杂核酸杂交技术交技术PCR技术技术 分子生物分子生物学技术学技术15三

8、、分子生物学技术三、分子生物学技术-核酸杂交技术核酸杂交技术雷质文等采用原位杂交技术检测中国对雷质文等采用原位杂交技术检测中国对虾体内的白斑综合征病毒虾体内的白斑综合征病毒(WSSV)。Hasson K W等建立了用特异的等建立了用特异的cDNA基因探针作原位杂交检测基因探针作原位杂交检测TSV。Martine Z通过核酸斑点杂交方法可以通过核酸斑点杂交方法可以检测水产品中鳗弧菌的检测水产品中鳗弧菌的8个血清型，其个血清型，其最低检出量可以达到最低检出量可以达到150 Pg。Rehnstam A S等设计了等设计了25个碱基的寡个碱基的寡核苷酸探针，用印迹杂交法则可以直接核苷酸探针，用印迹杂交

9、法则可以直接从病鱼肾脏中检出鳗弧菌。从病鱼肾脏中检出鳗弧菌。16三、分子生物学技术三、分子生物学技术- PCR技术技术张新中等针对创伤弧菌张新中等针对创伤弧菌gyrB基因的不同位点基因的不同位点设计了设计了3对引物，对对引物，对3种海产品进行了创伤弧种海产品进行了创伤弧菌的检测，结果在菌的检测，结果在3种海产品中均能特异性种海产品中均能特异性地检测到创伤弧菌。地检测到创伤弧菌。战文斌等采用战文斌等采用Kimura设计的引物，用设计的引物，用PCR技术对不同生长时期的中国对虾进行了鳗弧技术对不同生长时期的中国对虾进行了鳗弧菌的检测；邓先余等建立了副溶血弧菌菌的检测；邓先余等建立了副溶血弧菌16

10、S23 S rDNA基因区间序列的基因区间序列的PCR技术。技术。张振冬等用实时荧光张振冬等用实时荧光PCR技术检查水生动物技术检查水生动物病原体取得良好效果。病原体取得良好效果。17三、分子生物学技术三、分子生物学技术- 16s r RNA技技术术16s r RNA技术技术海洋鱼类海洋鱼类病原菌病原菌淡水鱼病淡水鱼病原菌原菌养殖甲壳养殖甲壳类病原菌类病原菌养殖环境养殖环境中微生物中微生物的检测的检测18三、分子生物学技术三、分子生物学技术-限制性酶限制性酶酶切技术酶切技术Einer-Jensen K等通过等通过RFLP技术分析鱼体棒技术分析鱼体棒状病毒血红素败血病病状病毒血红素败血病病毒的基

11、因型。毒的基因型。19三、分子生物学技术三、分子生物学技术-基因芯片基因芯片技术技术基因芯片基因芯片技术技术副溶血弧菌副溶血弧菌创伤弧菌创伤弧菌神经坏死病毒神经坏死病毒副溶血弧菌副溶血弧菌出血病毒出血病毒20三、分子生物学技术三、分子生物学技术- DNA 探针技探针技术术诊断的灵敏度较高诊断的灵敏度较高测定水产品测定水产品中微生物中微生物大肠杆菌大肠杆菌沙门氏菌沙门氏菌大肠杆菌大肠杆菌志贺氏菌志贺氏菌李斯特菌李斯特菌耶希氏耶希氏菌菌21三、分子生物学技术三、分子生物学技术- DNA 探针探针技术技术美国美国CENE-TRAK公司已开发出大肠杆公司已开发出大肠杆菌的商品化菌的商品化DNA探针系统

12、探针系统,此系统最快可此系统最快可在在1h内完成检测操作内完成检测操作,灵敏度为大肠杆菌灵敏度为大肠杆菌细胞细胞10 cfu/g (或或ml) 样品样品,该试剂盒已通该试剂盒已通过美国分析化学家协会过美国分析化学家协会AOAC的认可，的认可，用于水产品中大肠杆菌的检测用于水产品中大肠杆菌的检测。法国生物梅里埃公司的法国生物梅里埃公司的GEN-PROBE系系统采用杂交保护分析法统采用杂交保护分析法(HPA) 可快速检可快速检测水产品中包括弯曲杆菌在内的多种食测水产品中包括弯曲杆菌在内的多种食源性致病菌。源性致病菌。22四、四、鱼源腐败菌群体感应技术鱼源腐败菌群体感应技术23鱼的发光器鱼的发光器深

13、海鱼的发光现象深海鱼的发光现象-细菌群体感应信号分子细菌群体感应信号分子四、鱼源腐败菌群体感应技术四、鱼源腐败菌群体感应技术24n细菌密度高（细菌密度高（10109 9- -10101010/ml/ml）发光。）发光。n降低细菌细胞的密度，降低细菌细胞的密度，可终止细菌发光。可终止细菌发光。 费氏弧菌发光与菌体细胞密度的关系费氏弧菌发光与菌体细胞密度的关系25许多导致腐败的革兰氏阴性菌主要产生许多导致腐败的革兰氏阴性菌主要产生AHL（ N-Acyl-homoserine lactones，AHLs ）；）；在许多革兰氏阴性菌所致的腐败水产品中能够检在许多革兰氏阴性菌所致的腐败水产品中能够检测到

14、测到AHL；与腐败相关的特性的表达是由群体感应现象调控与腐败相关的特性的表达是由群体感应现象调控的，如蛋白水解活性、嗜铁素的产生等；的，如蛋白水解活性、嗜铁素的产生等；AHLs在产品储藏条件下以及产品基质中相对稳定，在产品储藏条件下以及产品基质中相对稳定，AHLs类信号分子能够累积至一定的浓度，从而发类信号分子能够累积至一定的浓度，从而发挥作用挥作用。细菌群体感应与水产品腐败细菌群体感应与水产品腐败26降解降解AHLs,AHLs,使腐败菌使腐败菌的的QSQS（群体感应）群体感应）系统不能启动它所系统不能启动它所调控的基因，来达调控的基因，来达到防腐的目的。到防腐的目的。AHLAHL降解对降解对

15、FML05-2FML05-2蛋白酶活性蛋白酶活性及嗜铁素产生的抑制作用及嗜铁素产生的抑制作用AHLs的降解对腐败特性的影响的降解对腐败特性的影响27aiiA 蛋白酶对蛋白酶对AHL的降解作用的降解作用AiiAAiiA蛋白酶对蛋白酶对C6-HSLC6-HSL的降解的降解A):A): 荧光假单胞菌荧光假单胞菌P3P3（pME6863pME6863）, , B): B): 荧光假单胞菌荧光假单胞菌P3P3（pME6000）28生物技术在高值化水产品开发上应用29餐桌子工程：餐桌子工程：解决工业食品和解决工业食品和方便、营养、健康、方便、营养、健康、安全等安全等“厨房革命厨房革命”(1999-?)(1

16、999-?)菜蓝子工程菜蓝子工程：解决副食品和解决副食品和食物丰富问题食物丰富问题 (19881999)米袋子工程：米袋子工程：解决主食供应解决主食供应和温饱问题和温饱问题( (？-1955-1993)-1955-1993)食物保障在中国发生的变化食物保障在中国发生的变化社会进步与产业发展的必然进程社会进步与产业发展的必然进程302022-3-18 Shanghai Ocean University31我国水产品加工利用现状年度年度水产品总水产品总产量（万产量（万吨）吨）淡水产品加工淡水产品加工比例比例%/淡水产淡水产品总量（万吨）品总量（万吨）海水产品加海水产品加工比例工比例%/海海水产品总

17、量水产品总量（万吨）（万吨）200544209.2/2466 55.6/19542006458411.3/2510 56.0/2074 2007474313.0/2551 55.0/21972008489614.1/259850.6/2297 2009501916.2/258455.3/2435近五年我国水产品加工情况近五年我国水产品加工情况 与发达国家相比我国水产品加工利用程度较低，水产品加与发达国家相比我国水产品加工利用程度较低，水产品加工产业尤其是淡水产品加工业的发展潜力巨大。工产业尤其是淡水产品加工业的发展潜力巨大。32生物技术在水产品加工贮藏中的应用 鱼蛋白活性多肽的开发鱼蛋白活性多

18、肽的开发 水产调味品开发水产调味品开发鱼糜品质改善鱼糜品质改善脂质资源的开发利用脂质资源的开发利用水产品保鲜水产品保鲜33水产品生物加工技术的发展蛋白方面1995 浓缩技术浓缩技术酶解技术酶解技术外源酶水解技术外源酶水解技术复合水解技术复合水解技术外源酶与内源外源酶与内源酶酶定向可控酶解技术定向可控酶解技术活性修饰改良技术活性修饰改良技术传统加工技术传统加工技术高效加工利用技术高效加工利用技术34酶技术对鱼糜品质的改善转谷氨酰胺酶是鱼体的转谷氨酰胺酶是鱼体的内源性酶，在鱼糜制品中内源性酶，在鱼糜制品中起起交联蛋白质的作用交联蛋白质的作用，但，但鱼被捕获后体内转谷氨酰鱼被捕获后体内转谷氨酰胺酶的

19、活性很快降低，鱼胺酶的活性很快降低，鱼糜品质下降。因此在鱼糜糜品质下降。因此在鱼糜生产过程中常需外加商品生产过程中常需外加商品转谷氨酰胺酶改善鱼糜凝转谷氨酰胺酶改善鱼糜凝胶特性。胶特性。转谷氨酰胺酶已应用于转谷氨酰胺酶已应用于鱼糜品质的改善鱼糜品质的改善未添加转谷氨酰胺酶的鱼糜未添加转谷氨酰胺酶的鱼糜电镜扫描图电镜扫描图添加转谷氨酰胺酶的鱼糜添加转谷氨酰胺酶的鱼糜电镜扫描图电镜扫描图35鱼糜制品鱼糜制品原料鱼采肉漂洗过滤精滤预处理擂溃（调味）鱼糜制品36酶技术在水产调味物质开发中应用香味料香味料鱼蛋白鱼蛋白酶酶 解解鱼水解蛋白鱼水解蛋白美拉德反应美拉德反应调配调配鱼酱油鱼酱油37鱼露发酵加工技

20、术38酶技术在水产品生物活性肽制备中应用抗氧化活性肽抗氧化活性肽抑菌肽抑菌肽降血压肽降血压肽抗疲劳肽抗疲劳肽水产品水产品源蛋白源蛋白草鱼、鲢鱼、沙丁鱼、金枪鱼、毛鳞鱼、鲱鱼、泥鳅、草鱼、鲢鱼、沙丁鱼、金枪鱼、毛鳞鱼、鲱鱼、泥鳅、鱿鱼等肉或加工下脚料通过酶解技术可制备具有抗氧化、鱿鱼等肉或加工下脚料通过酶解技术可制备具有抗氧化、抗疲劳、降血压、抑菌等生物活性物质。水产品的经济抗疲劳、降血压、抑菌等生物活性物质。水产品的经济价值大大提高。价值大大提高。39功能型肽的种类功能型肽的种类抗氧化活抗氧化活性肽性肽抗菌肽抗菌肽ACE抑制肽抑制肽矿质元素矿质元素螯合肽螯合肽免疫调节肽免疫调节肽激活巨噬细胞，

21、激活巨噬细胞，诱导淋巴细胞增诱导淋巴细胞增生生螯合金属元素，螯合金属元素，促进矿质元素吸促进矿质元素吸收收抑制生物大分子抑制生物大分子过氧化或清除体过氧化或清除体内自由基内自由基抗细菌侵袭，刺抗细菌侵袭，刺激巨噬细胞增长激巨噬细胞增长等等抑制血管紧张素抑制血管紧张素转换酶活性转换酶活性其他：食品调味肽、抗肿瘤肽、阿片其他：食品调味肽、抗肿瘤肽、阿片样肽、胶原多肽、抗凝血肽样肽、胶原多肽、抗凝血肽 等。等。 肽肽40Sample Table Slide With Bullet Text氨基酸序列活性来源His-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Leu；Glu-Ser-Thr-Val-Pro

22、-Glu-Arg-Thr-His-Pro-Ala-Cys-Pro-Asp-Phe-Asnn抗氧化性n鱼皮 n鳕鱼鱼骨Met-Ile-Phe-Pro-Gly-Ala-Gly-Gly-Pro-Glu-Leu；Val-TyrnACE抑制肽n金枪鱼鱼骨 n沙丁鱼鱼肉Val-Phe-Gin-Phe-Lys-Gly-Lys-Ile-Glu-His-His-Val-Gly-Asn-Phe-Val-His-Gly-Phe-Ser-His-Val-Phe-NH2n抗菌肽n海鞘的血细胞Gly-Phe-Asn-Ser-Ala-Leu-Met-Phe-NH2；n作用于神经系统n海星 Pro 1-Gly-Phe-Pro

23、2-Trp-Leu-Thrn抗肿瘤n海绵41酶技术在水产品生物活性肽制备中应用42酶技术在水产蛋白胨开发水产蛋白资源酶解后，酶解产水产蛋白资源酶解后，酶解产物蛋白质含量高，水溶性好，物蛋白质含量高，水溶性好，多肽及游离氨基酸含量丰富，多肽及游离氨基酸含量丰富，适宜作为微生物生长中的氮源，适宜作为微生物生长中的氮源，可开发为蛋白胨。可开发为蛋白胨。扇贝加工废弃物、金枪鱼、鲟扇贝加工废弃物、金枪鱼、鲟鱼、小杂鱼、黄条纹鲹、鳕鱼鱼、小杂鱼、黄条纹鲹、鳕鱼内脏等酶解物已先后开发为水内脏等酶解物已先后开发为水产蛋白胨产蛋白胨加加工工下下脚脚料料鱼蛋白胨鱼蛋白胨43水产品生物加工技术的发展-脂质脂质传统加

24、工技术传统加工技术高效加工利用技术高效加工利用技术1995酸尿素法制备酸尿素法制备浓缩不饱和脂浓缩不饱和脂鱼油鱼油饲料添加饲料添加鱼肝油鱼肝油鱼油脂肪酸鱼油脂肪酸EPA、DHA脂肪酶富集鱼油中的脂肪酶富集鱼油中的固定化脂肪酶酶解技术固定化脂肪酶酶解技术44酶技术在水产脂质资源开发中的应用多不饱和脂肪酸的富集：多不饱和脂肪酸的富集：利用脂肪酶的专一性，选利用脂肪酶的专一性，选择性的水解甘油三酯中非多不饱和酸部分或利用酯择性的水解甘油三酯中非多不饱和酸部分或利用酯交换特性对鱼油中的多不饱和脂肪酸起到富集纯化交换特性对鱼油中的多不饱和脂肪酸起到富集纯化作用作用作用方式：作用方式：酶促水解，酶促酸解，

25、酶促酯化合成酶促水解，酶促酸解，酶促酯化合成应用：应用：沙丁鱼、青鱼、金枪鱼、鲟鱼等多不饱和脂沙丁鱼、青鱼、金枪鱼、鲟鱼等多不饱和脂肪酸的富集肪酸的富集45酶技术在水产脂质资源开发中应用 Wanatmdara等利用柱形假丝酵母脂肪酶富集等利用柱形假丝酵母脂肪酶富集DHA和和EPA，使海豹油中，使海豹油中DHA和和EPA含量提高至含量提高至435，使鲱鱼，使鲱鱼油中油中DHA和和EPA含量提高至含量提高至441。 Sun等川人以从鲑鱼内脏中提取的鱼油为原料，利用洋等川人以从鲑鱼内脏中提取的鱼油为原料，利用洋葱假单胞菌和假丝酵母脂肪酶催化水解富集葱假单胞菌和假丝酵母脂肪酶催化水解富集DHA和和EP

26、A甘油甘油酯，可使原料鱼油中酯，可使原料鱼油中DHA和和EPA含量增加两倍。含量增加两倍。 吴可克等以鳕鱼油为原料，利用国产假丝酵母脂肪酶的水吴可克等以鳕鱼油为原料，利用国产假丝酵母脂肪酶的水解，在适宜条件下鱼油中的解，在适宜条件下鱼油中的DHA和和EPA含量由原来的含量由原来的7.975和和12.016增加至增加至29.37和和23.26。46细菌群体感应与水产品腐败n冷鲜水产品腐败细菌能否产生信号分子？n破坏信号分子产量能否降低腐败程度？n构建 “基于细菌群体感应为靶点的防腐技术体系”。 47水产品保鲜方面应用原理原理：利用酶对催化作用，防止或消除外利用酶对催化作用，防止或消除外界因素对水

27、产品的不良影响，保持水产品界因素对水产品的不良影响，保持水产品新鲜度新鲜度 。优点：优点：安全性高，专一性强，安全性高，专一性强， 反应条件温反应条件温和，反应终点易控制和，反应终点易控制种类：种类：葡萄糖氧化酶，溶菌酶，脂肪酶葡萄糖氧化酶，溶菌酶，脂肪酶48酶技术在水产品保鲜方面应用图图-，冷冻虾（，冷冻虾（-18）细菌总数变化）细菌总数变化葡萄糖氧化酶（葡萄糖氧化酶（JW）及溶菌酶可有效延长水产品货架期）及溶菌酶可有效延长水产品货架期图图- -，溶菌酶保鲜带鱼在过程中，溶菌酶保鲜带鱼在过程中TVB-NTVB-N的的变化变化49 群体感应系统的调控与水产品保鲜群体感应系统的调控与水产品保鲜1. 群体感应（群体感应（Quorum Sensing，QS） 群体感应是当细菌的数量达到一定密度时才能发生的细胞之间的群体感应是当细菌的数量达到一定密度时才能发生的细胞之间的信息传导交流现象。信息传导交流