从化学指标的角度浅析物理保鲜技术在水产品保鲜中的应用

黄海峰

摘 要：水产品营养价值丰富，消费需求量大，但易腐败变质，因此水产品的储藏保鲜过程非常重要。水产品的腐败变质不仅影响其品质，也会因其毒性威胁消费者的安全，故保鲜效果与水产品的销售息息相关，保鲜技术的选择也显得尤其重要。在实际生产生活中，保鲜技术不仅涉及保鲜效果还涉及成本等问题，因此了解保鲜技术有利于科学合理的选择保鲜技术。水产品中虾类营养较全面，又因虾会出现黑变，因此以南美白对虾为例具有代表性。物理保鲜技术包括低温保鲜、气调保鲜、超高压保鲜等技术，笔者详细陈述各种方法的技术原理、保鲜效果检测方法，总结了保鲜效果的优缺点，具有参考价值。

关键词：南美白对虾；水产品保鲜；物理保鲜技术

中图分类号：TS254 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0234-03

1 引言

我国陆地面积约960万平方公里，领海约470万平方公里，各地均有自己的特色产品，而大量产品销售都需要考虑保鲜问题。就水产品而言，我国水产品种类丰富，产量更是持续增加，截止2016年全年水产品产量已达6900万吨，居世界第一。水产品，尤其是鱼、虾、贝类，能提供丰富的维生素、矿物质以及优质蛋白质，含有人类不能自行合成的几种高度不饱和脂肪酸，还含有具有健脑作用的卵磷脂等。水产品丰富的营养价值使其成为健康膳食结构中不可缺少的要素，消费需求也不断上升。与此同时，消费者对水产品的品种、保鲜等要求也越来越高。水产品营养丰富的同时也极易腐败变质，而腐败变质会产生毒性，不仅影响销售，还会带来食品安全问题。因此在水产品的加工、运输、销售过程中，保鲜技术的选择都至关重要。选择与产品相适应的保鲜技术在保证食品安全的同时也能保证口感、降低成本、增加销量。因此改进保鲜技术、完善保鲜体系，对水产品行业的发展具有重要意义。

2 南美白对虾简介

南美白对虾又称万氏对虾、白对虾，中文学名为凡纳对虾，隶属于对虾科，对虾属。南美白对虾原产于美国西部太平洋沿岸的温暖水域，集中分布在厄瓜多尔附近的海域。南美白对虾最长可达24cm，虾壳较薄，浅青灰色是其正常颜色，全身没有斑纹。南美白对虾是高产养殖的优良品种，与斑节对虾、中国对虾并列为世界三大养殖虾类。它的养殖条件简单，在18-32℃均能生长，适宜盐度在1-40‰，生长快，抗病能力强。20世纪80年代南美白对虾开始引入中国，养殖规模不断扩大，逐渐成为我国南方主要养殖的虾种，又以天津市汉沽区杨家泊镇养殖的南美白对虾质量最优，其养殖技术也最为成熟。

南美白对虾虾肉鲜美，营养价值较高，适合老人和儿童食用。人体必需的8种必需氨基酸和2种半必需氨基酸都能在南美白对虾中获得，且必需氨基酸含量占其氨基酸总量的38.78%，达到了FAO（联合国粮食与农业组织）及WHO（世界卫生组织）规定的理想模式。同时它还富含多不饱和脂肪酸、EPA和DHA等，经常食用，有助于儿童智力发育和老年人健康。南美白对虾还富含人体必需的矿物元素，如的钙、铁、锌、硒等，因此对儿童的生长发育和智力发育有积极的促进作用。此外，南美白对虾表面的红色成分，即虾青素，是目前发现的最强的抗氧化剂，被广泛应用于化妆品、食品添加剂及药品中，2008年日本科学家还发现虾青素有助于消除“时差症”。

由此可见南美白对虾的营养丰富、保健价值较高，以其为代表研究水产品的物理保鲜技术具有代表性和可行性。

3 水产品保鲜中的化学指标

根据水产品易腐败变质的特点，专家总结其腐败变质的原因，并制定了相应的检验标准判断水产品是否能够食用。水产品常用的化学指标有以下几种：

（1）微生物总数：微生物会分解碳水化合物，使酸度升高，也会分解蛋白质、脂肪等，还会形成有害物质，因此微生物量与保鲜期关系极为密切。按照GB2741-1994规定：虾类的菌落数≤5.0lg（cfu/g）为一级鲜度；5.0～5.7lg（cfu/g）为二级鲜度，当细菌总数超过二级鲜度时，虾不能食用，以此判定貨架期的终点。

（2）pH值：pH值升高一般是由某些蛋白质片断发生分解造成的，也会受到水环境影响。一般pH值会呈先降后升的趋势。具体的pH值指标与虾本身有关，需设置对照组。

（3）ATP及其降解物：其检测分为两类，K值主要用于鱼类的鲜度指标，而虾类K值变化与保鲜效果关系不大。

（4）挥发性盐基氮（TVBN）：TVBN指的是在碱性条件下，具有挥发性的小分子的胺类物质。在动物性食物中，它是下酶和细菌作用下的腐败过程中产生的，它的含量对判断虾的鲜度具有重要的参考价值，多数情况下，TVBN被作为判断超高压处理的虾的保鲜情况的重要指标。中华人民共和国国家标准河虾卫生标准GB2740-1994规定：TVBN（mg/100g）≤20。

（5）SO2残留：SO2虽然能有效抑制虾体变黑，但残留量过多会导致人体摄入过量从而伤害人体。食品添加剂标准规定，在生虾可食部位SO2的最高限量为100mg/kg，在熟虾可食部位为30mg/kg。

4 物理保鲜技术在水产品保鲜中的应用——以南美白对虾为例

虾类营养价值高，但难以保存。在酶的作用下，酪氨酸或其衍生物等水溶性色原物质被氧化而形成黑色素使得虾类变黑，这类酶常存在于虾的血液、头、胸、关节、尾扇等部位，因此虾的这些部位最先变黑。虾的变黑和变质对其外观和价值都有影响，找出延缓虾变黑，延长保鲜期，对虾的销售十分重要。

4.1 低温保鲜技术

作为使用最早、最广的水产品保鲜技术，低温保鲜技术就是指在较低温度下保藏水产品，达到保鲜和防腐的目的。它的原理是通过低温使酶活性降低，从而降低微生物体内的代谢酶活动，减慢酶参与的化学反应速度，以及增加原生质体浓度、黏度，达到减缓水产品腐败的目的。水产品低温保鲜技术以温度为标准分为四种：冷藏保鲜（0-4℃）、冰温保鲜（0-2℃）、微冻保鲜（-2℃～-4℃）、冻藏保鲜（-18℃～-40℃）。冷藏保鲜能使水产品保持其生物特性，但受水产品自身热量的影响，只能用于小型水产品。冰温保鲜是将水产品置于自身的冰温带中进行储藏，在抑制有害微生物生长、实现防腐的同时，没有破坏水产品自身的细胞，与冷藏相比，既延长了保质期又提高了感官品质。微冻保鲜不仅抑制了酶活性，同时冻结了微生物体内的部分水分，使得部分细菌死亡，其余细菌活动受到抑制，使得水产品货架期延长了1.5至4倍，但风味变差，对温度控制要求严格。冻藏保鲜通过将水产品体内的绝大部分水冻结达到长期保鲜的目的，但是肉质的品质会下降。

南美白对虾常用的是虾保鲜冰，属于冷藏保鲜技术，温度在4℃左右。陈飞东等研究了虾保鲜冰的保鲜作用，实验表明，将冰水冻死的南美白对虾以虾冰1：2的比例放置SO2含量为323mg/kg的虾保鲜冰时，保鲜效果最好。

从微生物总量上看，虾含水量高导致虾鲜度受细菌影响较大。虾保鲜冰提供的冷藏温度4℃不能达到灭菌效果，但能抑制细菌活动。实验显示，虾保鲜冰能使虾的微生物总数在10天内均处于可接受范围（采用GB4789.2-2003），延长了近6天。证明虾保鲜冰能抑制细菌的生长繁殖，减少存活细菌，延长了保鲜期。

从总挥发性盐基氮看，TVBN作为反映鱼类腐败程度的最重要指标之一也是检测重点。动物性食物的腐败会因蛋白质的分解了产生氨、胺类等碱性含氮物质，即TVBN，TVBN的含量高意味着食物鲜度下降、腐败程度增加，在GB2740-1994中规定：TVBN（mg/100g）≤20。采用虾保鲜冰能使虾在10d左右才出现TVBN超标的情况，相较下延长了两天左右。对此，陈飞东等推测可能是因为虾在冰藏状态，产生的挥发性氮可能会随着冰的融化而减少。

pH值的检测结果同样显示随着鲜度下降，蛋白质分解，碱性产物增加，pH值也不断上升，对于动物肌肉pH值还存在先降后升的情况。以7.8作为新鲜的pH最高值，虾保鲜冰使得pH值大概在10天使达到最大值，即延长了3至4天保鲜期。

关于ATP及其相关化合物含量作为鲜度指标时常用的K值不适用于虾类，不同方法下变化不大，不予分析，但数据显示，因为保鲜对其影响不大，所以可将其作为南美白对虾高质量鲜度的指标。

除此以外，因为在虾保鲜冰中含有焦亚硫酸钠，故在保鲜的检测中多了SO2残留量一项。检测结果表明SO2在虾肉上残留较少，基本在30mg/kg以下，即SO2在南美白对虾虾肉的残留最低，但进一步实验证明虾头部分含量最高。

虾保鲜冰能起到防止虾变黑的作用，总体上能达到10天的保鲜期，但是在使用虾保鲜冰保鲜时，需考虑虾头SO2残余量。因虾保鲜冰操作简单，技术要求低，故受众广，应用前景好。

4.2 气调保鲜技术

气调保鲜技术是国际公认的对水产品和畜禽等肉类产品最有效的保鲜技术，已经广泛应用于延长食品储存期和保鲜期方面。它的实质是通过调节氧气与食物的接触达到控制脂肪氧化、微生物生长、活体呼吸作用等目的。实现方式主要有两种，气调包装和包裹可食性膜。气调包装是将水产品放入充有特定气体的包装中实现气体环境的改变。特定气体通常是二氧化碳、氧气、氮气三种以不同比例混合而成的，不同产品所需气氛略有差别。对于水产品，气调包装主要实现的是抑制微生物生长繁殖、减少脂肪酸败。气调包装类似薯片等的包装，比真空包装更为灵活，不仅用于水产品，果蔬、熟食等也采用这种包装方式。可食性膜主要是通过包裹、浸渍、涂布、喷洒等方式在食物表面形成一层可食用薄膜，是一种机械保护作用，且对环境无污染。

凌萍华等研究了涂膜及气调保鲜共同作用下对南美白对虾品质影响。他们采用了含黑变抑制组分和1%壳聚糖的复合保鲜剂涂膜保鲜南美白对虾后，又使用85%CO2/5%O2/10%N22的气调包装，（4±1）℃冷藏，实验结果证明，三种方式共同作用下，南美白对虾的货架期延长了2倍多。实验测定了南美白对虾的菌落总数，按照GB2741-1994规定，含有1%壳聚糖和该比例气调包装的实验组抑菌效果最好，至储藏期末仍未超出一级鲜度（菌落数≤5.0lg（cfu/g）），即壳聚糖和气调包装均有抑菌作用。检测TVBN的变化之后发现，在大部分气氛下壳聚糖的存在都有利于抑制TVBN的产生，而黑变抑制组分则需在较高的二氧化碳环境下才能体现抑制效果。同时在该气体条件下，配合保鲜膜使用的南美白对虾的TVBN一直在一级鲜度范围内（TVBN值≤25mg/100g）。对pH值的测试结果显示，涂膜保鲜结合气调包装时pH值增速变缓，即这种组合方式可以延迟营养物质的腐败。多酚氧化酶（PPO）活性检测数据分析结果显示，气调包装对PPO活性影响较大，而辅助涂膜保鲜之后效果则还会有提高。

综合结果显示，涂膜保鲜和气调保鲜组合使用效果最佳，能有效减缓虾体变黑，虾肉质感不变，虾腥味依旧存在，货架期延长至14天左右。因此该保鲜方法有推广价值，但其存在一定的汁液流失问题，以及投入生产后大批量生产的问题也有待解决。

4.3 超高压保鲜技术

超高压保鲜技术一般是指通过施加100MPa以上的压力，使食物能够在常温或低温状态下达到杀菌目的，属于冷杀菌处理技术。这种技术在抑制部分有毒有害物质生成和转变的同时，还能较好的保持食物原有的营养成分、色泽等，又能带来新口感。超高压处理主要破坏的是离子键、氢键等非共价键，对共价键几乎没有影响，因此对食物中大部分物质破坏较小，而蛋白质的二、三、四级结构则发生较大變化，导致蛋白质变性，细胞膜被破坏，微生物最终死亡。在超高压条件下，食物中的酶会失活、蛋白质会变形，从而使得微生物灭活，达到灭菌、改性的目的。

常耀光等研究了超高压处理对南美白对虾的储藏的影响，研究结果表明，通过超高压处理：南美白对虾中大部分的微生物都能灭活；挥发性盐基氮的积累能够得到有效抑制；pH值增速速度减缓；700MPa的处理能够达到完全抑制虾体变黑的发生，但400MPa和600MPa处理时反会使得黑变提前；同时超高压仅影响ATP及其代谢产物的代谢情况，而不会改变AMP的代谢途径。因此超高压处理能改善南美白对虾保鲜、冷藏品质，具有开发价值。

4.4 其他物理保鲜技术

物理保鲜技术的重点在于杀菌、抑菌，因此还能使用臭氧进行保鲜，主要依靠臭氧的强氧化能力实现杀菌，主要有3种方法：臭氧水、臭氧冰、臭氧气体。除此以外还可通过钴60的Y射线和高能电子束实现杀菌、灭酶，即辐射的方法，效果较好，但会使虾有异味，使用较少。

5 结语

水产品保鲜的关键是灭菌、杀菌以及减缓虾黑变，实现这一目的有多种途径，但各有优劣，因此为了达到较好的保鲜效果，应选择多种保鲜技术组合，取长补短，达到最优的保鲜效果。以南美白对虾为例，气调包装、虾保鲜冰、高压保鲜等几种保鲜方式进行组合，共同实现保鲜会达到最优的保鲜效果，且黑变程度大大降低。但大量保鲜技术经实验证明效果较好，但其技术未经过改进，不适于投入市场，因此在研究保鲜技术的同时，还应加强技术改进，使其早日投入生产生活中。

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