植物源抗氧化剂在水产品保鲜和加工中的应用研究

周颖超，左昕怡，王芙蓉，2，3，4，5，*，谢中国，2，3，4，5

（1.湖南文理学院生命与环境科学学院，湖南常德415000；2.农产品精深加工与检测研究所，湖南常德415000；3.水产高效健康生产湖南省协同创新中心，湖南常德415000；4.湖南省环洞庭湖水产健康养殖及加工重点实验室，湖南常德415000；5.“动物学”湖南省高校重点实验室，湖南常德415000）

植物源抗氧化剂是从天然植物中提取出来的一种具有抗氧化特性的物质，可以抑制或延缓食品成分氧化分解和变质，增强食品的稳定性。它主要包括多酚类（茶多酚）、维生素类（维生素E）、辛香料提取物（迷迭香提取物）以及中草药提取物等，具有保鲜、易贮藏、抑菌等优点[1-2]。水产品中富含多不饱和脂肪酸、水分、蛋白质等物质，组织细胞内部肉质柔软，极易发生僵硬、自溶和腐败变质3个渐变阶段[3]。为了提高水产品的抗氧化能力，阻止这3个渐变阶段的发生，产品在其加工、贮藏和保鲜过程中常添加抗氧化剂。目前使用较多的人工合成抗氧化剂如二丁基羟基甲苯（Butylated hydroxy toluene，BHT）、丁基羟基茴香醚（Butylated hydroxylanisole，BHA）等，因其在食品中应用范围的局限性，且可能含有潜在的毒性和致癌作用等问题而备受人们质疑。一些发达国家颁布相关法规限制某些人工合成抗氧化剂在食品中的使用范围，如日本曾在1983年对BHA、BHT在食品中的用量进行限制或规定暂停使用；我国规定BHA、BHT在食品中的最大使用量不能超过0.2 g/kg[4]。人工合成抗氧化剂存在的诸多问题使得天然无毒的植物源抗氧化剂广受人们关注，植物源抗氧化剂具有的抗氧化作用对水产品保质期的延长更是成为学者研究课题的重点[5]。本文主要介绍了植物源抗氧化剂的作用机理、常见植物源抗氧化剂在水产品保鲜和加工中的应用研究，以期为选择合适的水产品保鲜和加工方法提供参考。

1 植物源抗氧化剂的作用机理

水产品的保鲜和加工与植物源抗氧化剂的作用机理密不可分，且植物源抗氧化剂可通过多种作用机理共同抑制水产品的氧化进程，保持水产品的独特风味。植物源抗氧化剂作用机理如表1所示[6-7]。

表1 植物源抗氧化剂作用的几种机理Table1 Severalm echanism sof antioxidanteffectsof plant

2 常见的植物源抗氧化剂在水产品保鲜和加工中的应用

植物源抗氧化剂的性质与水产品的某些理化指标有着密切联系，最直接的是对水产品进行感官评分判定水产品新鲜度等级，以此推断植物源抗氧化剂有保鲜作用。

判定水产品的新鲜程度以三甲胺氮值（trimethylamine-nitrogen，TMA-N值）、挥发性盐基氮值（total volatilebasic nitrogen，TVB-N值）为指标进行分析，其两者值越高，越容易腐败变质；而衡量植物源抗氧化剂的抗氧化能力则是测定水产品中过氧化值（peroxide value，POV 值）、硫代巴比妥酸值（thiobarbitalacid value，TBA值）的含量，进而判断脂肪氧化程度；其中酸价（acid value，AV值）表示游离脂肪酸的含量，菌落总数（aerobic plate count，APC）可用来判定水产品被微生物污染的程度，水产品的污染越少，其可间接反映出植物源抗氧化剂的抑菌与保鲜作用[8-10]。

植物源抗氧化剂种类繁多，其在水产品保鲜与加工领域的研究应用也不断增加，现就几种常见的植物源抗氧化剂在水产品保鲜与加工中的应用进展进行综述。

2.1 茶多酚（Tea polyphenol）

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，主要包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等，其中有效成分儿茶素（属于黄烷醇类物质）所占含量最高，约为60%～80%[11]。茶多酚因其苯环上连有羟基，可与水产品中脂质自由基结合，有效清除有害的过氧化物自由基及羟自由基，阻断链式反应，形成稳定的抗氧化自由基，具有较强的抗氧化作用，因此经茶多酚浸渍过的冷冻的水产品样品可保留良好的质量特性，延长保质期[12-13]。赵晨采用气相色谱质谱联用（gaschromatography-massspectrometer，GC-MS） 方法与硫代巴比妥酸试验研究茶多酚对冷冻草鱼中脂肪酸的影响，发现茶多酚能有效抑制高不饱和脂肪酸的分解，降低脂肪过氧化产物丙二醛（malondialchehyche，MDA）的产生，对水产品的脂质过氧化具有良好的保护作用，具有显著的抗氧化活性[14]。且研究还发现茶多酚能够显著降低冷藏草鱼片腥味物质的生成。

茶多酚的抗氧化作用主要体现在抑制水产品中蛋白质和脂肪的分解。仪淑敏利用茶多酚处理冷藏的鱼糜，发现茶多酚可通过抑制脂肪和蛋白质的分解抑制水产品的氧化酸败而延长货架期[15]。吴圣彬等利用不同浓度（4、6、8 g/L）的茶多酚处理冷藏带鱼，分析带鱼中的TVB-N值、TBA值等指标，研究发现茶多酚可减少胺类物质（蛋白质分解产生）和MDA（不饱和脂肪酸氧化产生）的含量，且在浓度为6 g/L时保鲜效果最佳[16]。针对蛋白质分解产生胺类物质，欧阳涛等通过研究茶多酚浸泡后的草鱼的品质，发现其菌落总数、胺类物质随着贮藏时间的延长虽有上升，但在茶多酚的抗氧化作用下，上升缓慢[17]。由此推断茶多酚可能与蛋白质结合生成一种较为稳定的络合物，抑制了蛋白质的分解。吕卫金等在此基础上进一步研究了茶多酚对大黄鱼肌原纤维蛋白的变性降解，发现茶多酚组的肌原纤维蛋白巯基含量较高，减少了氧化为二硫键的机会，同时ATP酶活性下降减缓[18]。研究结果表明茶多酚抗氧化、保持水产品鲜度的机理之一可能是抑制水产品中氧化酶的活性，延缓蛋白质的降解速率，保持较好的完整性。

研究证明，茶多酚抗氧化效果与浓度成剂量效应关系，浓度越高，抗氧化效果越明显，但超过最适浓度后，抗氧化能力达饱和状态。不同种属的水产品所需茶多酚的最适浓度基本相同，保鲜效果无明显差异。张旭光研究发现浓度为0.2%（2 g/L）左右的茶多酚清除冷藏养殖大黄鱼的自由基能力最好，保鲜效果最佳[19]。王丹丹等利用不同浓度的茶多酚浸泡带鱼片，以茶多酚浓度为0.20 g/100mL时可有效减缓蛋白质降解速度和脂质的氧化酸败，而经高浓度的茶多酚浸泡后的带鱼，游离脂肪酸含量较高，感官品质变差[20]。

由此可见，茶多酚的抗氧化能力主要体现在抑制水产品中氧化酶的活性，进而抑制蛋白质和脂肪的分解；添加适宜的茶多酚可提高抗氧化酶的活性，降低胺类物质与脂质过氧化产物丙二醛的产生，延长水产品的鲜度。

2.2 番石榴多酚（Guava polyphenols）

番石榴多酚是从石榴种子中提取出的多酚类物质，具有强抗氧化作用。邝高波等以维生素C为阳性对照，对番石榴多酚各组分羟自由基、超氧阴离子自由基清除能力等进行了测定，研究表明番石榴多酚对羟自由基、超氧阴离子自由基和DPPH自由基均有一定的清除作用，且在一定的浓度范围内，番石榴多酚浓度可与这三者的清除能力呈线性关系[21]。

不同种属加工的水产品所需番石榴多酚的浓度不同。黄和等将浓度为0.4%、0.5%、0.6%的番石榴多酚分别用于虾肉糜的保鲜，并设置0.15%浓度的山梨酸钾为阳性对照，研究发现0.6%的番石榴多酚溶液能有效延缓感官评分下降的速度，pH值、TVB-N值和菌落总数虽有增加但上升缓慢，且0.6%的石榴多酚保鲜效果要明显优于0.15%的山梨酸钾[22]。林晓霞等在黄和实验的基础上，将番石榴多酚浓度增加两个单位值，试验样品改为金鲳鱼鱼糜，结果发现浓度为0.8%的番石榴多酚与上一试验中的0.6%番石榴多酚的保鲜效果相当，且优于0.15%的山梨酸钾[23]。两者优于山梨酸钾浓度的差异，可能是试验中虾肉糜的制作不需要进行漂洗步骤，直接进行凝胶化，故其水分含量要稍低。由于减少了微生物繁殖的必需成分含量，细菌生长繁殖受到抑制，其分解蛋白质速度减慢，故两者最适浓度不同与水产品的加工有密切关系。

由此可见，番石榴多酚溶液抗氧化能力与其浓度和水产品种属、加工有关，且番石榴多酚抗氧化能力主要体现在抑制细菌的生长繁殖，使其作用于蛋白质后分解产生的胺类等碱性含氮物质减少，进而提高蛋白质的稳定性，减缓蛋白质的分解速率。

2.3 竹叶抗氧化物及黄酮类化合物（Antioxidantof bamboo leafand flavonoid）

竹叶被广泛应用于药物、水产等领域，竹叶抗氧化物中有效成分为黄酮和酚类化合物。竹叶黄酮具有良好的生物抗自由基作用。竹叶提取物是我国近几年来新开发的一种天然植物资源，其主要抗氧化作用的有效成分是竹叶黄酮，一般认为黄酮的含量越高，抗氧化能力越强[24]。竹叶抗氧化物（antioxidantofbamboo，AOB）已被批准列入GB2760-2011《中华人民共和国食品添加剂使用标准》添加至水产品中[25]。

一般来说，在相同条件下，用AOB处理过的水产品，均能有效减缓TBA、TVB-N值的增加。姜文进等将大黄鱼分别浸泡在0.1%AOB、0.2%AOB、0.2%茶多酚和生理盐水溶液中，其中每组pH值均先下降后上升、TBA值也逐渐上升，但是0.2%AOB组的pH、TBA值最低，0.1%AOB组所产生的胺类物质最低[26]。由此得出AOB能够抑制糖原的分解，延缓鱼肉腐败，且在同一浓度下，AOB要优于茶多酚，抗氧化效果最好。林媛等研究表明0.1%AOB处理过的凡纳滨对虾保鲜效果最好，经AOB处理的对凡纳滨虾中TVB-N值增加，而菌落总数、pH值均呈现出先下降后上升的趋势，且在一定程度上延缓了增加的趋势，在抑制糖原酵解的过程中，实质上也减缓了微生物分解蛋白质的进程，从而反映出了AOB的抗氧化作用[27]。由于人们对水产品加工与保鲜的更高要求，为了提高AOB的抗氧化效果，学者增添了其他的辅助方法，如结合气调包装技术。王正云等利用竹叶抗氧化物结合气调包装提高了鱼丸的品质，使鱼丸的货架期延长至39 d以上[28]。

由此可见，AOB主要是通过抑制水产品中脂肪氧化的进程，体现其具有良好的抗氧化作用；而AOB结合气调包装后，能进一步延缓水产品的腐败变质，保持原有的感官特性。

2.4 银杏叶提取物（Ginkgobilobaextract）

银杏，又称白果，具有很高的药用价值，在生物演化史上被誉为“活化石”。银杏叶中主要的活性成分为黄酮，大量研究表明：银杏黄酮具有抗氧化、抑菌的特性。银杏叶提取物的抗氧化活性主要体现在黄酮有较强的清除氧自由基的能力，能有效抑制脂质的过氧化[29-30]。

银杏叶提取物的抗氧化性主要体现在两个方面：一是抑制微生物繁殖所产生的水解酶水解蛋白质；二是阻断脂肪酸氧化的链式反应。庞彩霞等研究表明银杏叶提取物具有广谱抑菌性，可使金线鱼丸中的蛋白质保持较好的完整性，延长鱼丸的货架期至15 d[31]。王婷等主要测量冰藏鲳鱼经处理后的TVB-N值及TBA值。TVB-N值在前期由上升较慢变为上升较快，后期上升幅度有所下降；前期曲线的变化可能是鲳鱼自身带有抗氧化酶系统，能阻止鲳鱼表面细菌的附着，随着时间的延长，抗氧化酶系统逐渐变弱，故生成的胺类物质增加较多，后期银杏提取液中的活性物质黄酮抑制了氧化酶的活性，延缓了鲳鱼的腐败变质。TBA值整体呈上升趋势，但后期增长缓慢，有可能是银杏叶中的黄酮、酚酸等中的-OH提供质子与脂肪氧化的过氧基结合，阻断连锁反应[32]。

由此可见，银杏叶中的活性成分有较强的抗氧化能力，在水产品的保鲜与加工中，能有效延长水产品的货架期。

2.5 迷迭香提取物（Rosemary extract）

迷迭香类属天然香辛料植物，可从中提取出植物精油，同时它也是优良的植物源抗氧化剂，其主要活性成分为迷迭香酸、黄酮类、鼠尾草酚等，分子式中含有两个邻二酚羟基，可与脂质的过氧基结合，延缓脂质过氧化速率。研究发现，在一定浓度范围内，迷迭香的抗氧化效果与其剂量成效应关系，可延缓油脂的酸败[33-34]。

迷迭香提取物能抑制水产品油脂氢过氧化物的形成。周伟等将含蒸馏水、迷迭香酸、紫苏醇提取物和紫苏水提物的蒸煮液蒸煮鲣鱼鱼柳，研究表明除蒸馏水外，其余蒸煮液蒸煮的鱼柳POV值均不断增加、TBA值均较低，其中迷迭香酸抗氧化效果虽低于紫苏叶提取物，但紫苏叶提取物中富含迷迭香酸[35]。李婷婷等研究不同浓度的迷迭香提取物处理大黄鱼，其中浓度为0.2%的迷迭香提取物产生的丙二醛、胺类物质从总体来看，均呈上升趋势，但是在一定的贮藏时间内，其值始终最低[36]。

由此可以看出，迷迭香提取物主要通过抑制蛋白质分解、抑制不饱和脂肪酸的氧化，来体现抗氧化特性，但是迷迭香提取物的抗氧化效果不是很强，还有待进一步提高抗氧化能力。2.4 复合植物源抗氧化剂

目前，单一的植物源抗氧化剂在水产品加工与保鲜上的研究虽多，但是却不能满足工厂对于高品质的需求，根据栅栏技术的原理，运用不同的栅栏因子也就是几种植物源抗氧化剂的复配使用，形成对微生物等的多靶攻击，发挥协同作用，从而提高食品的保鲜效果。协同系数SE常用来衡量符合抗氧化剂协同增效作用的大小[37]。

胡庆兰等通过响应面中心组合试验利用栅栏技术对带鱼的保鲜条件进行了优化，研究表明组合多个最佳栅栏因子能延长冷藏的带鱼贮藏期至1个月[38]。多种本身具有抗氧化作用的抗氧化剂或者添加增效剂混合使用，可提高抗氧化效果。毕海丹等在冷藏条件下，研究茶多酚和乳清蛋白复配使用对鱼糜保鲜效果的影响，两者混合使用，其总巯基含量、硫代巴比妥酸物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）、POV值在原有基础上均有所降低，抑制了蛋白质和脂肪的氧化；结果表明两者混合使用有更强的抗氧化能力[39]。两种复合抗氧化剂使用较单一的来说，抗氧化能力已有提高，但是两种以上的复合抗氧化剂对水产品的保鲜效果更强。蓝蔚青等采用壳聚糖、溶菌酶和茶多酚组成混合物对带鱼进行保鲜冷藏处理，茶多酚和壳聚糖本身就具有较强抗氧化作用，而溶菌酶抗菌谱较广，能够抑制细菌的繁殖，间接阻止了蛋白质的分解，因此三者结合使用进一步提升了带鱼的感官品质，货架期延长11 d～13 d[40]。王玉婷等研究大黄鱼的保鲜也采用了茶多酚和壳聚糖，还添加了柠檬酸，柠檬酸是一种增效剂，可钝化金属离子，增强抗氧化作用，因此配比4.48 g/L茶多酚、15.92 g/L壳聚糖和3.58 g/L柠檬酸一起使用效果最佳[41]。由此可见，在水产品保鲜与加工领域，重心将从人工合成抗氧化剂的使用转移至植物源抗氧化剂的复配使用。

3 展望

目前，我国被列入食品中的天然抗氧化剂（GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》）主要包括茶多酚、植酸钠、甘草抗氧化剂和磷脂等[42]。人们对植物源抗氧化剂在水产品保鲜与加工中的应用进行了大量研究，但是真正投入市场生产的还较少，主要是缺乏先进的分离提纯技术，高效率提取出植物中的活性成分，而且并未涉及选择最适宜的方法去解决水产品在贮藏加工中氧化腐败的问题。今后应加强植物中抗氧化活性成分的低损失分离纯化研究以及提高某种植物源抗氧化剂的抗氧化效果的研究，为植物源抗氧化剂在水产品保鲜与加工领域的应用提供技术基础，综合利用我国丰富的植被资源，实现工业化生产，为水产品保鲜与加工选择合适方法奠定基础。

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