生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用

生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用

水体清新细腻，营养丰富，蛋白质含量高，脂肪含量低。它富含epa（24碳5烯酸）、cha（26碳6烯酸）和各种矿物。这是目前人们的主要食物。然而,水产品的特性是鲜度容易下降,腐败变质迅速。因此,对渔获后的水产品应当及时采取相应的保鲜处理措施,以延长货架期。水产品的保鲜通常是用物理或化学方法延缓或抑制生鲜水产品的腐败变质,以保持其新鲜状态与品质。目前,国内外常用的水产品保鲜技术主要有低温保鲜、气调保鲜、辐照保鲜和化学保鲜等。低温保鲜是将水产品保存在低温条件下,使水产品处于冷却或部分冻结状态,是最常用的保鲜方法。但是,经低温保鲜的水产品解冻后会失水、加热失重,易引起蛋白质变性、质构破坏和营养成分流失。气调贮藏虽对水产品有一定的保鲜效果,但气调贮藏操作繁琐、投资大。辐射保鲜技术尚处于试验研究阶段,对其使用的安全性分析尚无定论,因而限制了其在水产品贮藏保鲜中的应用。传统的化学保鲜虽然对水产品贮藏有一定的效果,但化学保鲜剂的残留给环境和人体健康带来诸多负面影响。近年来的化学保鲜方法引起的安全性问题越来越突出,生物保鲜技术就这样逐渐进入人们视野。生物保鲜剂指的是从生物中提取的或利用微生物工程技术改造而获得的天然的对人体安全的保鲜剂1对水产品品质的影响不同特性的生物保鲜剂作用于水产品,其作用机理也不尽相同,主要包含以下几方面:(1)具有抗菌活性,可抑制或杀死水产品中的腐败菌,减缓挥发性盐基氮(TVB-N)的上升,保持水产品鲜度,如有机酸、乳酸链球菌(Nisin)等;(2)具有抗氧化活性,防止水产品中不饱和脂肪酸等氧化造成品质劣变,如茶多酚等;(3)具有酶抑制活性,能够抑制水产品中酶的活性,防止变色,保证水产品良好的感官品质,如葡萄糖氧化酶、溶菌酶等;(4)形成一层保护膜,防止腐败菌污染,减少水产品水分损失,保持水产品品质,如壳聚糖等。因此,根据水产品品质劣变的主要原因及生物保鲜剂的作用机理,采用相应的生物保鲜剂,能起到安全、健康、无毒、高效的效果。2生姜和感官等生物保鲜剂按其来源可分为植物源、动物源与微生物源保鲜剂。植物源生物保鲜剂特点是毒性低、来源丰富与价格低廉,包括生姜、大蒜、丁香、桂皮、迷迭香和茶多酚等;动物源生物保鲜剂是指原本就存在于各种动物体中且可以通过人工修正、分解、蒸馏等方法制得的产品,如壳聚糖、鱼精蛋白等;微生物源生物保鲜剂可通过微生物代谢产生抗生素、细菌素、过氧化氢和有机酸等抑菌物质来改变pH,从而抑制或杀灭腐败菌,包括乳酸链球菌(Nisin)、乳酸菌发酵液等。3一般生物保险剂在食品保险中的应用研究3.1茶多酚的保鲜作用茶多酚(Teapolyphenols,TP)又称茶鞣质或茶单宁,是从茶叶中提取出来的一种多羟基酚类物质,主要包括儿茶素、黄酮、花青素和酚酸4类化合物,占茶叶干重的20%~30%。茶多酚安全、无毒,是一种纯天然的生物保鲜剂。茶多酚具有抗氧化作用,尤其是儿茶素抗氧化能力更强。茶多酚的抗氧化作用主要通过以下4种机制完成:(1)茶多酚中的儿茶酚(邻苯二酚)结构具有很强的金属离子螯合的能力,从而降低了金属离子对氧化反应的催化作用;(2)茶多酚能够清除超氧离子自由基和羟自由基,从而减少对细胞DNA和其他分子的氧化损伤;(3)抑制氧化酶,减少自由基生成;(4)茶多酚能与过氧自由基发生反应,从而终止脂质过氧化链反应。茶多酚对引起食源性疾病的细菌,如金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠杆菌和弧菌等,有抑制作用。将其添加到食品中,不失为一种良好的天然抑菌剂。不同的细菌对茶多酚的耐受力不同,取决于细菌的种类、茶多酚的浓度、茶多酚的结构。目前,茶多酚的抑菌机理尚未明确,几种可能的机制主要有:(1)特异性地凝固细菌蛋白;(2)与细菌遗传物质结合;(3)破坏细菌细胞膜结构。茶多酚能够逐步破坏假单胞菌细胞壁的完整性,使得碱性磷酸酶渗出,继而破坏细胞膜,并在细胞膜上形成孔道,加速内容物的渗漏,使细菌代谢发生紊乱,起到抑菌作用茶多酚对水产品因具有抗氧化和良好抗菌作用,能有效地抑制微生物的生长,延缓脂肪氧化,延长水产品的货架期。如表1所示,目前利用茶多酚保鲜的水产品有罗非鱼、鱼糜、白鲢鱼、南美白对虾和鲫鱼等,试验表明茶多酚应用于鱼类等水产品保鲜,能有效地抑制细菌繁殖,减缓脂肪氧化和挥发性盐基氮(TVB-N)的上升,延缓腐败变质,从而延长水产品保鲜期。茶多酚作为一种天然、安全的食品防腐剂,在基础研究和应用方面虽然已经取得了较大的进展,但还存在如下几个问题:(1)对茶多酚防腐机理的研究还不够透彻;(2)茶多酚本身容易被氧化而产生具有较强氧化性能的物质和新的自由基,当食品中加入量过多时,它的作用反而和通常所期望的抗氧化特性相矛盾,达不到预期的效果;(3)由于茶多酚的脂溶性较差,直接加入到油脂性食品中会出现凝聚和沉淀,进而影响其抗氧化性能的功效。所以,在加强茶多酚基础研究的同时,为了解决茶多酚溶解性和易被氧化的问题,可以将其改性。改性的方法主要有乳化法、分子修饰法和溶剂法等。茶多酚经改性后,一方面可提高其抑菌性,另一方面也可增加其油溶性,并减缓自行氧化的速度3.2壳聚糖涂膜保鲜水产品的制备工艺及存在的问题壳聚糖(Chitosan,CTS)又称可溶性甲壳质、几丁聚糖、甲壳胺等,化学名为2-氨基-β-1,4-葡聚糖,是从蟹、昆虫、虾外壳或菌类、藻类植物的细胞壁中提取的甲壳素,在碱性加热条件下,脱去分子中C壳聚糖及其衍生物保鲜水产品的机理大致可以概括为3个方面:(1)壳聚糖分子具有空间网状结构,有很强的保水特性,能减缓水产品中水分的蒸发,降低水产品的失重,改善水产品肌肉的质构和风味如表2所示,目前利用壳聚糖来涂膜保鲜的水产品有鳕鱼、对虾、沙丁鱼和鱿鱼等,研究主要针对保鲜剂的浓度、涂膜时间、贮藏条件以及膜助剂的浓度等对于贮藏保鲜效果的影响,试验表明:壳聚糖及其衍生物涂膜后具有降低水产品的失、抑制了脂质过氧化及微生物的生长繁殖、减缓了挥发性盐基氮、三甲胺和细菌总数等的产生速率、延长贮藏期限等明显改善水产品保鲜的效果。目前关于壳聚糖涂膜保鲜水产品的应用研究日益增多,但从现有的报道可知还存在一些问题,主要表现在以下几个方面:(1)不同种类的水产品具有不同的贮藏特性,对特定的鱼、虾、贝和蟹等水产品进行保鲜时的最优配方难以确定,在选择保鲜剂浓度时,往往要反复的尝试。(2)目前开展的研究规模相对较小,大部分仅限实验室,在开发食品包装材料和保鲜被膜并将其应于商业化生产方面缺乏相关报道。(3)作为涂膜材料的壳聚糖虽然具有成膜性和阻气性较好的特点,但膜的水溶性差、涂膜效率低、难干燥、机械强度差和对一些微生物的抑制方面还存在缺陷和不足。(4)壳聚糖及其衍生物涂覆在鱼、虾类等水产品后直接食用,还存在口感不佳,有涩味等缺陷。(5)关于壳聚糖其衍生物在水产品贮藏保鲜中应用的安全性尚存在争议3.3ph稳定性试验溶菌酶(Lysozyme),别名球蛋白,化学名称是N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,又称胞壁质酶,是一种碱性蛋白质,它可以水解细菌细胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷键,引起细菌自溶而死亡,所以溶菌酶因其溶解细菌细胞而得名。溶菌酶的化学性质非常稳定,最适pH6~7,最适温度50℃,在酸性条件下很稳定,pH3时能耐100℃加热45min。溶菌酶是一种有效的抗菌剂,可选择性杀灭微生物而不作用于食品中的其他物质,保证食品原有营养成分不受损失,具有一定的保健作用。对革兰阳性菌中的枯草杆菌、耐辐射微球菌有较强分解作用,对大肠埃希菌、普通变形菌和副溶血性弧菌等革兰阴性菌也有一定程度的溶解作用。因此,它可安全地替代有害人体健康的化学防腐剂,如苯甲酸及其钠盐等,达到延长食品货架期的目的,是一种很好的天然保鲜剂。利用溶菌酶对水产品进行保鲜时,将一定浓度溶菌酶喷洒在水产品上,既可起到防腐保鲜效果,也可将溶菌酶与其他保鲜剂配成复合保鲜剂,提高保鲜效果。邱春江等在应用溶菌酶作为食品保鲜剂时,必需注意到其抗菌谱较窄,对酵母菌、霉菌和革兰氏阴性菌等无效,因此单独溶菌酶的防腐保鲜作用具有一定局限性,使用时通常需要添加其他成分,以促进其作用效果。将溶菌酶与植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸配合使用,因发生协同作用,对革兰氏阴性菌的溶菌力显著加强,可提高其防腐效果。3.4抑菌活性的作用乳酸链球菌素(Ninhibiforysubstance,Nisin)也称乳酸链球菌肽或尼生素,是链球菌属(Streptococcus)中乳酸链球菌发酵产物中提取制备的一类多肽化合物,是一种无毒、安全、营养和高效的食品防腐剂。它能通过吸附到微生物细胞质的磷脂膜上,通过去极化作用,导致细胞内新陈代谢基本物质如ATP渗出,引起细胞裂解死亡,对多种革兰氏阳性菌(李斯特菌小球菌、肉毒杆菌和葡萄球菌等)具有明显的抗菌活性。同时,Nisin对芽孢杆菌属如芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌和致死肉毒芽孢杆菌等有很强的抑制作用。Nisin的抑菌机理分为两个方面:(1)Nisin与细胞膜上lipidⅡ(细菌萜醇-焦磷酸-N-乙酰胞壁酸-五肽-N-乙酰葡萄糖胺)分子结合,形成Nisin-lipidⅡ孔洞复合物,其可与细胞膜作用形成穿孔通道,使细胞内物质流失,从而导致细胞死亡;(2)lipidⅡ分子是细胞壁合成的重要组成,Nisin与lipidⅡ结合后阻碍了细胞壁的正常合成蓝蔚青等4复合生物保鲜剂的保鲜机理目前没有任何一种保鲜剂能有效抑制和杀灭所有微生物,从而安全地使用于所有食品当中。由于单一的生物保鲜剂保鲜效果有限,有时不能达到预期目的,这就催生出复合生物保鲜剂。复合生物保鲜剂是将多种生物保鲜剂混合或与动植物防腐剂混合配成的复合物,它不仅有着单一生物保鲜剂的作用,同时可发挥协同作用,使生物保鲜剂保鲜效果发挥到最大。如曹荣等5水产品生物保鲜剂的抑菌效果及机理研究海洋资源的利用越来越广,水产品作为人们日常消费的对象,它的新鲜要求受到大家的关注,原来的现捕现食模式已不能满足水产品大流通的要求,在保持水产品原有新鲜程度下,保存时间越长就越能够体现水产品的价值。水产品的生物保鲜技术与传统保鲜方法相比,具有一系列的优点,如对人体毒副作用小、天然安全以及对水产品的质量影响小等,所以受到了人们的普遍推崇。我国水产品生物保鲜技术的研究才刚刚起步,大多还停留在实验室水平。文献报道比较多的生物保鲜剂主要有壳聚糖、茶多酚及酶制剂等,但由于生物保鲜剂组成和结构的复杂性,且部分生物保鲜剂在生物中的含量较低,提取、分离和纯化等工艺较为复杂,导致成本较高,一定程度上限制了生物保鲜剂的推广与使用。因此,只有在保证食品食用安全、放心的前提下,大力加强水产品生物保鲜剂的抑菌