水产品保鲜技术研究现状及应用进展

吴锁连，康怀彬，李冬姣

摘要：水产品营养价值高，深受消费者青睐，但是内源酶活性强，携有大量微生物，易腐败变质，影响水产品的贮藏、流通及营销各环节，因此水产品保鲜技术的研究就显得非常迫切。本文从物理、化学及生物保鲜三个角度分析水产品保鲜技术的研究现状及进展，指出其中存在的一些问题及未来发展趋势。

关键词：水产品;保鲜;品质

中图分类号：S983    文献标识码：A

中国水产资源丰富，是全球最大的水产品养殖与出口国。水产品水分含量高，蛋白质和不饱和脂肪酸稳定性较差，易引起品质劣变，降低食用品质和商业价值。中国每年水产品损失率高达15%左右，而欧美等发达国家平均损失率仅为2%～5%[1]，由此可见，水产品保鲜技术已经制约了中国水产行业的健康发展。而先进的保鲜技术有利于水产品远距离运输、贮藏和反季销售，提高市场竞争力。因此选择和优化水产品保鲜技术，延长货架期，一直是国内外学者关注的焦点。

1  水产品品质变化原理

水产品通过糖酵解反应降低pH值，ATP分解升高体温，导致蛋白质变性和肌原纤维收缩进入僵直期。随后内源酶水解蛋白质，肌肉松弛软化进入解僵和自溶期。蛋白质水解生成的代謝物又为微生物的生长提供营养，加速鱼体腐败变质。不饱和脂肪酸氧化分解生成的有机物，与蛋白质、磷脂等反应生成色素和荧光产物，引起水产品风味和感官品质变化。

2  水产品保鲜技术

为提高水产品鲜度，釆用物理、化学或生物技术抑制内源酶和微生物，延长保质期。

2.1  物理保鲜

采用物理方法抑制或杀灭水产品中微生物，分为低温保鲜与冷杀菌保鲜。

2.1.1  低温保鲜

采用低温抑制水产品微生物生长及内源酶活性，延长货架期。低温保鲜主要为冰藏、冰温、微冻、冻结等保鲜技术。

2.1.1.1  冰藏保鲜

冰藏保鲜以冰为介质，将鱼体温度下降到贴近冰点，但不冻结的保鲜方式，温度为0℃～4℃。冰藏保鲜有两种方式，即干冰法与水冰法。干冰法是把碎冰撒在鱼层上面，层冰层鱼方式保鲜或者把碎冰和鱼混拌。融化后的冰水能清洗鱼体表面，防止氧化及干燥，但也存在鱼与冰接触不良、下层鱼易压烂等缺点，适合渔船运输中暂时贮藏。水冰法是将新鲜的鱼体浸渍于淡水0℃（海水-1℃）左右的冰水混合物中冷却保鲜，适用于死后僵直快或渔获量集中、品种相对单一的围网捕捞渔船，鱼与水的比例为7∶3。水冰法降温快，但长时间浸泡会使水产品膨胀增重，含盐量增加，冷却到0℃时可取出，改干冰法冷藏。有学者将抑菌气体联合冷海水保鲜，刘书来等[2]采用CO2冷海水浸泡南美白对虾，实验显示贮藏8d，虾的TVB-N为19.5 mg/100g，K值为20.3%，同时延缓虾体褐变。

2.1.1.2  冰温保鲜

冰温保鲜采用0℃到鱼体冰点之间的温度进行保鲜的方式，温度为0℃～2℃，适用于成熟度较高及冰点较低的鱼体。冰温保鲜能维持鱼体活体性质，但是极小的温度波动也会生成较大、不均匀的冰晶，损伤肌原纤维，精确控温是其技术难点。日本上世纪就研发出冰温保鲜冰箱和以蓄冷壁为核心的冰温库，±0.5℃波动。冰点调节剂能下调鱼体冰点，拓展冰温带。米红波[3]研究低温条件下，5%NaCl、+5%CaCl2、+2.5%山梨醇复配的化学冰点调节剂对中国对虾的保鲜效果，实验显示：冰温贮藏8 d，TVC、TVB-N、TMA-N值与感官指标均在可接受范畴内，肌肉微观结构接近于新鲜。冰温和其他保鲜方法联用，提高产品品质。龚婷[4]在冰温条件下，以3%食盐+0.6%蔗糖为冰点调节剂，3%柠檬酸减菌处理后，采用70%CO2+30%N2气调包装，能抑制草鱼片中微生物生长及质量劣变，保鲜期延长至40 d。

2.1.1.3  微冻保鲜

微冻保鲜采用略低于鱼体冻结点以下的一种轻度冻结保鲜技术，温度为-2℃～-3℃。与冷藏和冰温相比，微冻克服了高温冷藏中组织代谢老化，高志立等[5]研究低温条件下带鱼的保鲜效果，实验表明：冷藏、冰温和微冻条件下，带鱼保鲜期分别为5 d、7 d、18 d，微冻保鲜期是冰温的2.6倍、冷藏的3.6倍。相对于冷冻，微冻避免了低温冷冻中冰晶损伤组织结构，刘美华[6]切片观察低温贮藏30天的大黄鱼，发现温度越低鱼体组织损坏越大，鱼肉冻结率越高（-3℃、-6℃、-20℃冻结率分别为30%、65%、90%），生成的冰晶面积越大。鱼体因冻结膨胀产生的内压挤压肌肉组织，导致肌原纤维失水收缩产生空洞;微冻鱼体冰晶细小均匀，组织损伤较低。微冻与其他保鲜法联合，利用栅栏因子效应的保鲜效果更好，范文教等[7]在4℃条件下，0.1%茶多酚浸渍鲢鱼90 min后，置于-3℃贮藏，实验表明：鱼体感官指标下降缓慢，TVC、pH、TVB-N、TBA、K值等指标均低于对照组。

2.1.1.4  冷冻保鲜

冷冻保鲜指将鱼体中心温度降至-15℃，再置于-18℃冷库中贮藏的保鲜技术，适用于长期保鲜。鱼体冻藏质量及冻结速率和温度相关。采用液氮或干冰速冻，能较快的通过最大冰晶生长带，生成分布均匀，数量多的细小冰晶，但成本较高，主要用于名贵水产品保鲜。缓慢冻结生成的冰晶体积大、不规则且分布散乱，解冻时汁液流失较大。抗冻剂能够溶解和抑制冰晶生长，马晓斌[8]在-18℃条件下，4%海藻糖+6%聚葡萄糖+5%乳酸钠复配抗冻剂，分析采用抗冻剂的速冻脆肉鲩品质变化，实验表明：冻藏180 d后，鱼体保水性、抗氧化性和蛋白质性能均保持较好。低温与复合保鲜剂的协同作用效果更好，Alparslan等[9]研究含有2%橙皮精油的壳聚糖薄膜（CH+OPEO）对深水粉红虾的保鲜效果，实验表明：-18℃冻藏，CH+OPEO组，壳聚糖组和对照组货架期分别为15 d、10 d、7 d。

2.1.2  冷杀菌保鲜

冷杀菌是指在恒温或小幅升温条件下，利用其他灭菌原理杀菌，主要有气调保鲜、辐照保鲜等。

2.1.2.1  气调保鲜

气调保鲜（MAP）指在一定温度条件下，利用混合气体置换包装内的气体，减缓产品氧化速度，保持原有品质。MAP内气体的组成和配比、包装材料（PVC、PET、PE、PP等）、冷链温度等对水产品质量影响较大，其中气体的组成和配比是关键因素。MAP一般由CO2、N2、O2组成，CO2抑制大多数需氧菌和霉菌生长，但对某些发酵食品保鲜作用欠佳，对PVC透气性较高。O2抑制大多数厌氧菌生长及低脂鱼的氧化，稳定色泽。N2常作为平衡气体，对PVC透气率低，防止因CO2逸出导致包装塌陷。MAP与其他技术联用成为水产品保鲜的新研究方向，张晓丽等[10]发现冷藏条件下，0.1 g/100 mL AOB联合70% CO2+30% N2的MAP处理罗非鱼片，能降低TVC、TBA及TVB-N值，货架期为18 d。

2.1.2.3  辐照保鲜

辐照保鲜是利用60Co发出的γ射线、137Cs的X射线（能量≤50MeV）或电子加速器产生的电子束（能量≤10MeV）破壞细菌细胞膜及遗传物质等，干扰正常代谢，达到保鲜目的。辐照处理能杀死大多数腐败微生物，特别是肠道致病菌，且无残留、穿透力强，防止二次污染，但是投入大，易引起蛋白质变性。辐照保鲜作用和辐照剂量、介质和状态、温度及细菌种群等要素相关，辐照剂量又影响水产品安全，1-6kGy辐照剂量对水产品感官影响不明显。Yang等[11]采用10MeV电子束辐射处理低温真空包装三文鱼，实验显示：4℃条件下，0.5kGy辐照保鲜，保质期为12 d，其中SSP、TVB、a*值、TBA、TVC对辐照剂量影响显著（p<0.05）。

2.2  化学保鲜

化学保鲜采用化学添加剂维持水产品鲜度的方法，主要有臭氧杀菌、化学保鲜等方法。

2.2.1  臭氧杀菌

臭氧杀菌是通过损伤微生物细胞膜，渗透损坏膜内细胞，引起代谢障碍，导致死亡。臭氧水具有抑菌和稳定色泽作用，郭姗姗等[12]采用2 mg/L臭氧水、流速150 mL/min、淋洗脆肉鲩鱼10 min，实验表明：冰温条件下，鱼体货架期为14 d。臭氧冰通过融化缓慢释放出活性臭氧杀菌，刁石强等[13]研究5 mg/kg臭氧冰对罗非鱼片的保鲜效果，实验显示：臭氧冰能降低TVB-N，TVC减少82%～97%，延长货架期3～4 d。臭氧和气调包装结合能有效延长保质期，陈丽娇等[14]采用臭氧处理鲟鱼片20 min，50% CO2+10% O2+40% N2的MAP，实验表明：鲟鱼片贮藏至28 d，TVB-N为17.57 mg/100g，比对照组货架期延长3～5 d。

2.2.2  化学保鲜技术

化学保鲜是在鱼体中添加对个体无害的化学添加剂，抑制或杀灭细菌，提高贮藏特性的保鲜技术。化学保鲜操作简单，效果好，但存在抗菌素残留和细菌耐药性等不足，引起消费者担忧。化学和生物保鲜剂混合使用，以降低化学保鲜剂使用量是水产品保鲜技术的发展方向。姚丽丽等[15]研究1%壳聚糖+0.06%脱氧醋酸钠+8%丙二醇复配保鲜剂对鲫鱼的保鲜效果，实验表明：鲫鱼在4℃贮藏9 d，仍保持二级鲜度。近年来，纳米技术为水产品保鲜提供了新的研究趋势，刘永[16]研究海藻酸钠/纳米SiO2涂膜对鲩鱼鱼肉的保鲜效果，实验表明：4℃条件下，该涂膜能有效抑制丙二醛、TVB-N、pH值和TVC，延长保鲜期。

2.3  生物保鲜法

生物保鲜剂指从动植物、微生物中提制或经生物技术改良后获取的化合物。按来源分为：动物源保鲜剂、植物源保鲜剂、酶类保鲜剂与微生物源保鲜剂。

2.3.1  动物源保鲜剂

当前水产品保鲜技术的动物源保鲜剂主要为壳聚糖、抗菌肽等。

2.3.1.1  壳聚糖

壳聚糖指从节肢动物外壳中的甲壳素脱离55%以上的N-乙酰基衍生而成的一类天然氨基多糖类物质，因其高效的抗菌性、良好的通透性及成膜性而广泛的应用于水产品保鲜。壳聚糖涂膜效率低、干燥困难、强度差、抑菌有限，自身涩味也限制了应用范围，添加增塑剂、表面活化剂和抗菌剂等形成复合膜能有效改善膜的强度和抗菌效果。壳聚糖水溶性较差，可采用酰化、羧甲基化等方法改善溶解性。吴春华[17]把没食子酸嵌入壳聚糖中构造壳聚糖-没食子酸衍生物（CG），并涂膜于银鲳鱼。实验显示：CG处理能抑制细菌生长，延缓脂质氧化，其持水性和感官评价更佳，保质期延长3～6 d。

2.3.1.2  抗菌肽

抗菌肽是细胞内特定基因经诱导后编码而成的由20～60个氨基酸构成的一种碱性多肽类化合物。带正电荷的抗菌肽和细胞膜之间通过静电或受体作用相结合，在膜上组成动态的环形孔，且渗入细胞内并干扰代谢，引起细菌死亡。抗菌肽的种类多，目前有2000多种抗菌肽被分离鉴定出来，吴燕燕[18]研究甲基营养型芽孢杆菌F35抗菌肽对罗非鱼片的保鲜作用，实验优化表明：1.5%～2.0%抗菌肽抑菌效果最佳，贮藏期延长4 d以上。

2.3.2  植物源保鲜剂

植物源保鲜剂的来源丰富，安全价廉，消费者接受度高，主要有迷迭香、茶多酚等。

2.3.2.1  迷迭香提取物

迷迭香是木兰纲唇形科植物，迷迭香提取物包括迷迭香酚、鼠尾草酚和鼠尾草酸等。迷迭香提取物是天然抗氧化物，避免合成抗氧化物的毒副效应与高温分解的弊端，还有抗氧化及抑菌等特性，Tironi 等[19]探讨迷迭香对冻藏三文鱼的保鲜作用，实验表明，200 mg/kg迭香提提取物可降低脂肪氧化，在-11℃条件下，贮藏3个月，肌肉中脂肪为5.3 g/kg，鱼肉的色泽、质地等感官评价良好。

2.3.2.2  茶多酚提取物

茶多酚是从茶叶中提取的三十多种多酚类化合物的总称，主要为儿茶素、黄酮、花青素、酚酸。茶多酚通过损伤细胞膜、凝固细菌蛋白、结合遗传物质等，干扰微生物代谢。茶多酚抑菌谱广，抑菌强，IFan等[20]发现在-3℃条件下，0.2%茶多酚处理的鲢鱼，其TVC、pH、TVB-N、TBA和K值比对照组低，货架期可达35 d。复合保鲜剂能延长保鲜期，郭晓伟[21]研究冰温条件下，1.0%茶多酚+0.025%溶菌酶对牡蛎保鲜作用，实验显示：复合保鲜剂使其优势菌（Psuedomonas）下降38.1%，减缓不饱和脂肪的损失，货架期为16 d。

2.3.3  酶类保鲜剂

酶类保鲜剂利用酶对蛋白质和氨基酸的催化能力，避免或清除外界的不良影响，维持水产品鲜度，常用有溶菌酶、葡萄糖氧化酶等。

2.3.3.1  溶菌酶

溶菌酶是从禽类蛋清内提取的一种碱性酶类。通过水解损伤细胞壁，内容物外逸导致微生物死亡。溶菌酶专门水解G+细胞壁，对G-、霉菌及酵母菌等无效。溶菌酶可降解成氨基酸，具有安全高效、营养和药理功效。溶菌酶与其它保鲜剂复配使用，李静雪[22]发现在-1℃条件下，0.97%壳聚糖+0.48%溶菌酶+0.41%Vc复配保鲜剂能将鲤鱼货架期延长至2～24 d。溶菌酶贮藏过久或环境不适宜，活性会降低，使用时需适当的增加使用量。

2.3.3.2  葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶是用黑曲霉、青霉等发酵后制取的一种需氧脱氢酶。葡萄糖氧化酶对β-D葡萄糖的专一性强，通过氧化葡萄糖产生葡萄糖酸，pH值下降，从而抑制微生物生长，可作为除葡萄糖剂和脱氧剂。马清河等[23]探讨低温条件下，葡萄糖氧化酶对对虾的保鲜作用，实验表明：4℃冷藏货架期为6 d，-18℃冷冻货架期为1年，均可维持二级鲜度，表明葡萄糖氧化酶能抑制对虾褐变和酸败。

2.3.4  微生物源保鲜剂

微生物源保鲜剂指由细菌代谢生成的抑菌化合物，常见乳酸链球菌素（Nisin）、ε-聚赖氨酸（ε-PL）等。

2.3.4.1  Nisin

Nisin是由乳酸鏈球菌产生的细菌素类保鲜剂，可以改变细胞膜通透性，抑制细胞酶活性和核酸表达等，直至细菌裂解死亡。Nisin能抑制G+与产孢子的耐热菌生长，对G-、霉菌和酵母菌的抑制性较差，但与加热、冷冻或EDTA等表面活性剂联用，能提高抑菌范围。Nisin价格较高、抑菌谱较窄，可与其他抑菌手段或保鲜剂联用，延长保鲜期。顾仁勇[24]在0℃条件下，将0.5%Nisin+ 0.3%溶菌酶+3.0%抗坏血酸的复配保鲜剂用于斑点叉尾鮰鱼片中，乳酸调节pH为4.5，结合真空包装，货架期可达21d。

2.3.4.2  ε-聚赖氨酸

ε-PL指白色链霉菌以葡萄糖为原料发酵制得的一种由25～35个赖氨酸残基组成的多聚体。ε-PL通过破坏细胞膜，影响蛋白质和核酸的合成，从而抑制细菌、霉菌、酵母菌及耐热的芽孢杆菌生长繁殖。ε-PL抑菌谱广，安全高效，能与乙醇、有机酸、甘油酯等添加剂复配使用，增强抑菌效果。谢晶等[25]研究4±1℃条件下，0.07%植酸+1.5%壳聚糖+0.1%ε-聚赖氨酸复配保鲜剂对南美白对虾的保鲜效果，其货架期为7～8 d。

3  水产品保鲜技术的研究进展

物理保鲜法能够实现工业化大规模保鲜的要求，但须考虑温度波动及各种环境因素的影响。化学保鲜法快捷高效，但存在化合物残留隐患。生物保鲜技术安全高效，但是生物活性提取物结构和成分复杂多样，纯度不高，提纯工艺较复杂，成本较高，还存在一定的气味残留和食品安全问题。由此可见，各种保鲜方法均存在不足，无法完全满足水产品保鲜的需求。针对出现的问题和不足，可按照栅栏理论，将物理、化学和生物保鲜技术联合起来，实施优势互补，提高水产品品质，保鲜技术将朝着安全高效，减少季节、地域等条件限定的方向发展。不断研发新的保鲜技术，改进保鲜设备，创建完善的测量标准，实行规范化管理，实现技术创新与标准化结合，促进和转化中国水产品保鲜技术的战略目标调整和可持续发展。

参考文献

[1] 励建荣.生鲜食品保鲜技术研究进展[J].中国食品学报，2010，6（10）：17-19.

[2] 刘书来，张莎莎，吕飞，等.CO2冷海水保鲜技术在南美白对虾中的应用[J].农业机械学报，，2012，43（12）：158-164.

[3] 米红波.鲫鱼和中国对虾的无水保活及冰温保鲜技术研究[D].杭州：浙江大学，2014.

[4] 龚婷.生鲜草鱼片冰温气调保鲜的研究[D].武汉：华中农业大学，2008.

[5] 高志立，谢晶，施建兵，等.不同贮藏条件下带鱼品质的变化[J].食品科学，2013，34（16）： 311-315.

[6] 刘美华.大黄鱼（Pseudosciaena crocea）微冻保鲜的研究[D].福州：福建农林大学，2004.

[7] 范文教，孙俊秀，陈云川，等.茶多酚对鲢鱼微冻冷藏保鲜的影响[J].农业工程学报，2009，25（2）：294-297.

[8] 马晓斌.浸渍冻结对脆肉鲩品质影响的研究[D].湛江：广东海洋大学，2015.

[9] Alparslan Y. Baygar T. Effect of chitosan film coating combined with orange peel essential oil on the shelf life of deep-water pink shrimp[J]. Food & Bioprocess Technology， 2017， 10 （5） ：842-853.

[10] 张晓丽，马海霞，杨贤庆，等.竹叶抗氧化物结合不同包装方式对鲜罗非鱼片保鲜效果的影响[J].食品科学，2016.

[11] Yang Z， Wang H， Wang W， et al. Effect of 10 Me V E-beam irradiation combined with vacuum-packaging on the shelf life of Atlantic salmon fillets during storage at 4℃[J]. Food Chemistry， 2014， 145： 535-541.

[12] 郭姗姗，荣建华，赵思明，等.臭氧水处理对冰温保鲜脆肉鲩鱼片品质的影响[J].食品科学，2009，30（24）：469-473.

[13] 刁石强，吴燕燕，王剑河，等.臭氧冰在罗非鱼片保鲜中的应用研究[J].食品科学，2007，28（8）：501-504.

[14] 陈丽娇，刘杨，程艳，等.气调包装结合臭氧预处理保鲜鲟鱼片[J].福建水产，2012，34（1）：26-30.

[15] 姚丽丽，陈晶，熊晓辉，等.壳聚糖复配物在鲫鱼低温保鲜中的应用[J]食品工业，2006，（4）：43-44.

[16] 劉永，赖文锋，林冰云，等.海藻酸钠/纳米SiO2涂膜对鱼肉的保鲜效果[J].食品工业，2015，（10）：79-81.

[17] 吴春华.壳聚糖衍生物分子修饰机理及其在银鲳鱼保鲜中的应用研究[D].杭州：浙江大学，2017.

[18] 吴燕燕，张岩，李来好，等.甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽对罗非鱼片保鲜效果的研究[J].食品工业科技，2013，34（2）：315-318.

[19] Tironi V A， Tomas M C. Quality Loss during the Frozen Storage of Sea Salmon（Pseudopercis Semifasciata）Effect of Rosemary（Rosmarinus Officinalis）Extract[J]. Food Science and Technology， 2010， 43（2）：263—272.

[20] Fan W J， Chi Y L， Zhang S. The use of a tea polyphenol dip to extend the shelf life of silver carp （Hypophthalmicthys molitrix） during storage in ice [J]. Food Chemisty， 2008， 108 （1）：148- 153.

[21] 郭晓伟.牡蛎冰温气调保鲜技术研究[D].青岛：中国海洋大学，2010.

[22] 李静雪.天然保鲜剂对冰温鲤鱼鱼肉保鲜效果的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2014.

[23] 马清河，胡常英，刘丽娜，等.葡萄糖氧化酶用于对虾保鲜的实验研究[J].食品工业科技，2005，26 （6）：159-1641.

[24] 顾仁勇.Nisin、溶菌酶用于斑点叉尾鮰鱼片保鲜的研究[J].食品科学，2010，32（14）：305-308.

[25] 谢晶，侯伟峰，朱军伟，等.复合生物保鲜剂在南美白对虾防黑变中的应用[J].农业工程学报，2012，28 （5）：267-272.