水产品保鲜方式的应用研究进展

摘 要：水产品因含有丰富的优质蛋白与多不饱和脂肪酸，使其在贮藏加工过程中易受微生物与内源酶影响，发生脂肪氧化等品质劣变，继而导致腐败，因此极有必要开展水产品保鲜方式研究。本文主要阐述目前国内外水产品保鲜方式的最新研究进展，分析物理、化学与生物保鲜方式在水产品保鲜中的应用现状，提出其各自存在的不足与解决办法，总结出可利用栅栏技术原理将不同保鲜方式优化组合，以达到延长水产品贮藏期的目的。最后，展望水产品保鲜的未来发展趋势，以期为水产品高效保鲜与品质提升提供理论参考。

关键词：水产品；保鲜；应用；研究进展

Research Progress on the Application of Preservation Techniques for Aquatic Products

LAN Weiqing LIU Shuting XIE Jing

（1. College of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China;

2. National Demonstration Center for Experimental Food Science and Technology Education， Shanghai Aquatic Products Processing and Storage Engineering Technology Research Center， Shanghai 201306， China）

Abstract： Being rich in high-quality proteins and polyunsaturated fatty acids， aquatic products are susceptible to microorganisms and endogenous enzymes during storage and processing， resulting in quality deterioration such as fat oxidation. Therefore， it is necessary to carry out research to develop preservation methods for aquatic products. This paper presents the latest progress on preservation methods for aquatic products， illustrates the current status of the application of physical， chemical and biological preservation methods to aquatic products， summarizes the shortcomings of these reservation methods， and proposes possible solutions. It is concluded that the optimum combination of different preservation methods to extend the shelf life of aquatic products can be discovered based on the principle of hurdle technology. Finally， an outlook on future trends in the preservation of aquatic products is given. We expect that this review will provide theoretical reference for efficient freshness preservation and quality improvement of aquatic products.

Keywords： aquatic products; freshness preservation; application; research progress

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240424-096

中图分类号：TS254.4" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2024）07-0055-08

我国是水产生产大国，水产品总产量居世界首位，2023年水产品年产量达7 100万 t，同比2022年增长3.4%[1]。近年来，随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，消费者对食品质量与安全的意识逐渐增强。水产品因其肉质鲜美、营养丰富而受到消费者的喜爱。作为受到广泛欢迎的一类食材，水产品新鲜度直接影响其口感和营养价值。然而，水产品在捕捞、运输和贮藏过程中易受微生物与内源酶影响，极易腐败变质，导致品质劣变，造成极大的经济损失[2]。因此，如何确保水产品的新鲜度及品质是亟待解决的问题。

基于此，本文在介绍水产品基本特性的基础上，比较水产品不同保鲜方法的主要优缺点，介绍常用保鲜方式在水产品中的应用，进一步探讨如何更好保持其新鲜度，以期为水产行业的发展提供理论参考。

1 不同保鲜方法在水产品中的应用研究进展

水产品的保鲜方式有物理保鲜、化学保鲜与生物保鲜。其主要保鲜方式与优缺点如表1所示。

不同保鲜方式存在各自优缺点，为进一步改进保鲜方式，提升水产品品质，延长其货架期，低温等离子体与光动力学灭活技术等新型保鲜方式逐渐被应用于水产品保鲜中。

1.1 物理保鲜

1.1.1 微冻保鲜

低温环境能抑制微生物的生长繁殖及酶的活性，使鱼体内生化代谢速率下降，起到贮藏保鲜的作用[6]。采用低温保鲜技术能延缓鱼肉的品质劣变。低温保鲜技术分为冷却保鲜（0～5 ℃）、冰温保鲜（冻结点约0 ℃）、微冻保鲜（－5 ℃～冻结点）、冻藏保鲜（－18 ℃及以下）等，其中微冻保鲜技术因其优异的保鲜效果而受到广泛关注[7]。微冻保鲜不仅可改善水产品的持水性，还可避免低温冷冻对肌肉组织的破坏及高温冷藏加速的细胞代谢[8]。

微冻保鲜技术是指将水产品保存在鱼肉组织冰点以下1～2 ℃，使其保持在部分冻结状态。在这一状态下，可抑制新鲜水产品微生物生长、脂质氧化与蛋白质变性，同时还可保持其原有的质构特性与风味[9]。其中，庄文静等[10]将微冻保鲜与市面上常见的冰藏保鲜（0 ℃碎冰处理）进行比较，结果发现，微冻保鲜对大菱鲆的品质保持作用最佳，同时相较于冰藏保鲜，微冻保鲜还能将货架期延长6～9 d；zhang Jianyou等[11]研究得出，相较于冷藏（4 ℃），微冻保鲜（－3 ℃）能明显延缓大黄鱼的脂质氧化与蛋白质降解，同时还能改善其持水率和感官品质，使货架期延长至18 d。

1.1.2 超声处理

超声是指频率超过20 kHz的声波，其能产生独特的空化现象，可同时产生热效应和机械效应，达到灭菌、灭酶与蛋白质改性等目的，其主要工作原理如图1所示。超声处理在食品加工领域应用具有营养成分损失少、无污染、无残留等优点，近年来在食品加工领域被广泛关注，尤其是对于热敏感的食品[12]。其中，周大鹏等[13]对海鲈鱼进行超声预处理，结果表明，20 kHz、600 W处理10 min可抑制贮藏过程中微生物的生长、脂质和蛋白质变性，降低酶活力，使海鲈鱼的货架期由10 d延长至12 d。此外，冯佳雯等[14]研究发现，超声可使鲈鱼肌原纤维蛋白结构发生改变，改善其凝胶性能。

1.1.3 超高压技术

超高压技术是指在超过100 MPa的压力作用下对水产品进行加压处理，实现灭菌、钝酶、改性等效果，达到水产品保鲜的目的。超高压技术是一种常见的非热加工技术，单一的超高压处理无法达到理想的保鲜效果，因此通常作为辅助手段与其他保鲜方法共同使用，从而实现延长水产品保质期和改善品质的目的[15]。其中，黄丽等[16]通过高通量测序技术比较高压处理（400 MPa、5 min）和未经高压处理石斑鱼的细菌菌群丰度及变化，结果表明，高压处理会抑制冷藏过程中细菌的生长繁殖。

1.1.4 低温等离子体技术

等离子体是物质的第4种状态，是一种完全或部分电离且呈中性状态的气体，可分为高温等离子体和低温等离子体。在制备低温等离子体的过程中会产生许多正负离子和活性氧，攻击不饱和脂肪酸，破坏菌体结构，使内容物流出，造成菌体死亡[17-18]。因此，在一定程度上，过高的低温等离子体处理强度会加速脂质氧化。低温等离子体灭菌的作用原理如图2所示。Hu Jiajie等[19]比较不同大气低温等离子体（atmospheric cold plasma，ACP）处理方式对红虾品质的影响，研究结果发现，循环ACP处理不仅能延缓总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量和pH值的上升，还能使产品保持较好的感官品质；Liu Xiulan等[20]实验结果证实，ACP能杀灭致病菌单核细胞增生李斯特菌和副溶血性弧菌，同时将鲜虾的货架期延长2 d。

1.1.5 光动力灭活技术

光动力灭活技术是指光敏剂在光/射线的照射下产生活性氧（H2O2、·O2－、·OH），导致微生物失活。光敏剂分为内源性和外源性，其中内源性光敏剂来自于微生物本身，外源性光敏剂则为人工合成或天然产物，如姜黄素、核黄素和TiO2等[21]，其主要作用机制见图3。微生物经光动力灭活处理后，其细胞膜、细胞壁及生物膜均会遭到破坏，同时也会加速脂质氧化，改变水产品的色泽与品质[22]。其中，Li Huihui等[23]研究证实，通过核黄素介导光动力灭活能有效杀灭沙门氏菌，且不会对金枪鱼的总蛋白与TVB-N含量造成影响。

1.2 化学保鲜

常用的化学保鲜方式主要有微酸性电解水、添加抗坏血酸与乳酸钠等。

1.2.1 微酸性电解水处理

微酸性电解水指在有隔膜或无隔膜的电解槽中，通过电解氯化钠或稀盐酸溶液，生成以次氯酸为主要杀菌成分的酸性水溶液。水产品经微酸性电解水处理可明显抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、腐败希瓦氏菌等细菌生长，还能发挥持水与改善质构特性等作用，在水产品保鲜领域具有较大应用潜力[24-25]。其中，Chang Guanhong等[26]进一步优化微酸性电解水的处理条件，确定有效氯质量浓度88 mg/L、处理时间12 min、料液比1∶4为最优条件，并证明微酸性电解水能显著抑制细菌生长，减少对虾品质劣变的影响，延长货架期至少2 d。此外，Li Chunsheng等[27]使用微酸性电解水（有效氯质量浓度37 mg/L，浸泡时间27 min）对即食盐渍水母进行脱铝和灭菌处理，发现水母的脱铝量达到120.17 mg/kg，同时还能抑制细菌生长，保持其质构特性。因此，微酸性电解水除杀菌外还能起到去除金属的作用，进一步拓宽了其在水产品保鲜领域的应用范围。

1.2.2 抗坏血酸处理

抗坏血酸是一种常见的抗氧化剂，属于多羟基化合物。抗坏血酸具有烯二醇结构，易被氧化，有很强的还原性，其主要通过逐级供给电子转变成半脱氢抗坏血酸，以此达到清除自由基的作用[28]。其中，周宇芳等[29]发现，抗坏血酸能有效抑制中华管鞭虾中多酚氧化酶的酶促反应；许璐靖等[30]发现，抗坏血酸结合抗冻剂（蔗糖）能保护鲳鱼冻藏过程中的品质劣变。

1.2.3 乳酸钠处理

乳酸钠是一种天然、无毒、无甜度、低热量的食品添加剂，可用作水分保持剂、抗氧化剂、稳定剂，国外食品行业已逐渐将其替代苯甲酸钠等化学防腐剂[31]。目前乳酸钠已被列入我国GB 2760—2024《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》作为食品添加剂使用。Mohan等[32]发现，使用乳酸钠处理可改善青鱼的感官品质，延长货架期。张树银等[33]研究得出，添加2.5%～3.3%乳酸钠可有效抑制单核细胞增生李斯特菌和乳酸菌的生长。

1.3 生物保鲜

由于化学保鲜剂易残留在人体内并对人体造成危害，近年来，研究学者致力于开发天然的生物保鲜剂，以此来解决该问题。生物保鲜剂按其来源可分为植物源、动物源、微生物源与酶类等4 类。

1.3.1 植物源保鲜剂

1.3.1.1 竹叶抗氧化物

竹叶抗氧化物是一种天然的食品抗氧化剂，除高效的抗氧化性能外，还兼具抑菌、除臭、增香的作用[34]。同时，竹叶抗氧化物已被列入GB 2760—2024作为食品添加剂使用，可用于水产制品中。张晓丽等[35]的研究表明，竹叶抗氧化物对鲜罗非鱼片具有良好的抑菌和抗氧化作用，且相较于对照组，0.1 g/100 mL竹叶抗氧化物处理组货架期延长4～6 d；庞彩霞[36]研究发现，0.2%的竹叶抗氧化物能改善冷藏（0 ℃）三文鱼片的品质与感官特性，将货架期延长2～4 d。

1.3.1.2 茶黄素

茶黄素是从红茶中提取的一种多酚类物质，包括茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、茶黄素-3’-没食子酸酯和茶黄素-3，3’-二食子酸酯等成分，具有较强的抗氧化、抗菌和抗病毒功效[37]。在GB 2760—2024中，茶黄素被允许使用在水产品及其制品中，限量为0.2 g/kg。Jiao Long等[38]使用茶黄素对半干大黄鱼进行浸泡预处理，结果表明，茶黄素浸泡可较好地维持半干鱼样品的蛋白质和脂质特性。毛俊龙[39]分析茶黄素对不同贮藏条件下大黄鱼品质特性的影响，结果表明，茶黄素对大黄鱼的抗氧化效果优于抗坏血酸，且对干制品的抗氧化效果最佳，能有效减缓蛋白质与脂质氧化。

1.3.1.3 植物精油

植物精油是从植物的根、叶或果实中提取出的具有挥发性的油类物质，具有抑菌、抗氧化等生物活性。植物精油是一种天然的生物保鲜剂，具有无毒、环境友好、经济、抑菌效果好等优点[40]。迄今已有很多研究者将其作为活性物质加入聚合物基质中，以薄膜、乳液的形式应用于水产品保鲜。但因精油稳定性低、易挥发等缺陷，需对其进行包封，才能更好地用于食品保鲜中。常见的包封方式有乳化、微胶囊、纳米纤维和纳米颗粒等[41]。目前植物精油用于水产品保鲜领域的研究较多，具体应用形式与包封方式见表2。

1.3.2 动物源保鲜剂

据研究，目前使用和研究最广的动物源保鲜剂为壳聚糖。壳聚糖是一种从甲壳类动物壳内提取出的大分子线性多糖，具有抗菌、抗氧化、成膜性能好和生物可降解等优点。此外，壳聚糖中含有丰富的—NH2，可与细胞膜上带负电的物质发生静电相互作用，改变电势，使细胞膜破裂[49]。其中，邓雅心等[50]通过对黄颡鱼壳聚糖涂膜处理后发现，纯壳聚糖涂膜能够显著抑制贮藏过程中菌落总数的增加，且能够较好保持鱼肉品质。但纯壳聚糖涂膜的疏水性较差，通过掺入疏水性物质山苍子精油，不仅改善了膜的物理性能，而且对鱼肉的保鲜效果有明显的提升。由于壳聚糖的抑菌效果相较其他抑菌剂低，更多研究者利用壳聚糖中的—NH2对其进行改性来改善其不足。此外，壳聚糖常以冰衣、薄膜、涂层或凝胶的形式用于水产品保鲜。

1.3.3 微生物源保鲜剂

微生物源生物保鲜剂是指由微生物自身代谢产生且能起到较好抑菌效果的物质。其中，用于水产品保鲜的主要有Nisin、ε-聚赖氨酸、乳酸菌、双歧杆菌等[51]。

1.3.3.1 Nisin

Nisin是由乳酸乳球菌产生的一种抗菌肽，对革兰氏阳性菌具有广谱抑菌活性，如单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌，是一种安全、无毒的天然防腐剂[52]，其结构中带有硫醚键形成的分子内环，可以保护其不受蛋白酶和热降解影响[53]。此外，Nisin是目前世界上唯一被允许用作食品添加剂的细菌素，目前已被列入我国GB 2760—2024与GB 1886.231—2023《食品安全国家标准 食品添加剂 乳酸链球菌素》作为食品添加剂使用。范祥昊等[54]研究发现，Nisin可有效抑制单核细胞增生李斯特菌的生长，最小杀菌浓度与最小抑菌浓度分别为3.125、12.500 μg/mL；杨絮等[55]研究表明，Nisin对高水分含量烤虾中的蜡样芽孢杆菌有明显抑制作用，当添加量高于20 mg/kg时抑制率达100%，还能延长其货架期。由于Nisin对环境较为敏感，Wu Tiantian等[56]将Nisin固定在壳聚糖微胶囊内，结果表明，Nisin的稳定性显著增加，使小黄鱼的保质期延长6～9 d。

1.3.3.2 ε-聚赖氨酸盐酸盐（ε-polylysine hydrochloride，PL）

PL是一种微生物代谢产物，包含25～35 个L-赖氨酸残基，安全、无毒、稳定性好，具有良好的抗菌活性，且目前已被GB 2760—2024允许使用在生鲜产品的防腐中。研究证明PL对多种病原菌具有抑制作用，包括大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌和腐败希瓦氏菌[57]，且现已被大量研究者用于水产品保鲜。Li Qiuying等[58]研究表明，PL对腐败希瓦氏菌的最低抑菌浓度为0.313 mg/mL。此外，生物胺含量能反映水产品的腐败程度。Li Yingchan等[59]研究证明，PL能显著减缓鱿鱼脂质氧化，在第18天组胺含量为11.38 mg/kg，可有效抑制生物胺的形成。

1.3.4 酶类保鲜剂

溶菌酶是一种用于分解细菌细胞壁的葡萄糖苷酶，其主要通过切断肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖胺之间的β-1，4-糖苷键导致细胞壁破裂。溶菌酶对革兰氏阳性菌有显著的抑制效果，包括枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌[60]。Hou Bingyi等[61]将溶菌酶作为抑菌剂加入食用膜中，研究发现，溶菌酶的掺入使薄膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌均表现出抗菌活性。

1.3.5 其他保鲜剂

除直接起到抗菌、抗氧化作用的生物保鲜剂外，一些天然提取的生物基指示剂，如姜黄素、叶黄素、花青素等，在起到保鲜作用的同时还能起到指示新鲜度的作用，使消费者能直观地辨别产品的新鲜程度[62]。其中，Said等[63]将姜黄素提取物加入到明胶基薄膜中，结果证实薄膜对湿度与NH3的响应程度均较高，随着贮藏时间的延长，薄膜显示出明显的颜色变化。

2 复合保鲜

单一保鲜方式均存在一定缺点，如超声、抗坏血酸等处理方式对水产品杀菌效果较好，但易对其组织结构产生损伤，导致感官评分下降，更易导致自由水含量增加，使微生物繁殖加快。乳酸钠、竹叶抗氧化物与Nisin等能改善水产品的保水、抗氧化与感官品质，但杀菌效果较弱，后期保鲜效果较差。

栅栏技术已在许多国家的食品加工和贮藏中发挥重要作用，利用多个栅栏因子协同作用能最大限度防止微生物的生长繁殖。如超高压技术，过高压力虽能起到杀死微生物的作用，但也会破坏食品组织，加速脂质氧化。利用栅栏原理，降低压力并结合其他保鲜剂或保鲜技术不仅能减轻压力对食品的破坏，还起到杀菌和抗氧化的双重效果。因此，可通过使用2 种或更多种不同功效的保鲜剂或保鲜技术结合来达到更好的保鲜效果。

2.1 不同保鲜技术联合处理

单一保鲜技术单独使用无法达到理想的效果，如超高压和超声技术，过高的压力或频率会破坏鱼体组织，加速脂质氧化。降低频率并辅以其他保鲜技术可起到改善效果。Zhu Chen等[64]将超高压和磁场2 种保鲜技术联合处理，结果发现，300 MPa高压联合磁场能延缓草鱼鱼片的脂肪氧化和蛋白质变性，抑制菌群生长，并延长其货架期；陈方雪等[65]采用200 MPa高压、1.5 kGy辐照处理新鲜鲈鱼，结果表明，单一辐照处理效果优于高压处理，且两者联合使用能有效延长鱼肉的贮藏期，保持其品质。此外，Zhang Jianyou等[11]将低压静电场（6 kV/m）与微冻技术（－3 ℃）结合处理大黄鱼，结果显示，腐败菌（尤其是灵杆菌和假单胞菌）的相对丰度明显降低，明显改善鱼肉的感官品质和肌原纤维结构；朱文慧等[66]为改善低温等离子体促进脂质氧化的缺陷，将低温等离子体技术与微酸性电解水联合处理三文鱼，并确定功率320 W、浸泡时间20 min、活化时间5 min、有效氯质量浓度50 mg/mL、料液比1∶6为最佳处理条件。结果显示，2 种技术的联合可改善蛋白质及脂质氧化，同时将三文鱼的货架期延长2 d。因此，合理利用栅栏因子，优化处理条件和参数，将多种保鲜技术联合使用可解决单独使用保鲜效果有限的缺陷。

2.2 不同保鲜剂联合处理

现有可用于水产品保鲜的添加剂种类繁多，若将不同的添加剂联合使用并控制用量，就能同时起到抗氧化和抗菌作用。方士元等[67]使用5.92%乳酸钠、0.04% Nisin、1.06%海藻酸钠制成的复合保鲜剂处理4 ℃冷藏大菱鲆，发现其货架期可延长至14 d；余文晖等[68]实验结果也表明，相比于对照组，添加3.4%乳酸钠、0.3%迷迭香酸和0.12%竹叶抗氧化物的复合镀冰衣组能显著抑制金枪鱼微生物生长，有效减缓TVB-N含量的升高，且具有更好的持水力、盐溶性蛋白含量和色差值，有效保持金枪鱼的新鲜度；Mohamed等[69]发现，Nisin与乳酸组合保鲜液可明显延长罗非鱼片的货架期；邱楚雯等[70]研究发现，以0.5%茶多酚、0.2% Nisin及0.3%溶菌酶配制的复合保鲜液对菊黄东方鲀的保鲜效果显著高于其他保鲜处理组。

2.3 保鲜技术与保鲜剂联合处理

将保鲜技术与保鲜剂联合处理是近年来水产品保鲜领域的研究热点，尤其是将保鲜技术与生物保鲜剂联用更是如此。Sun Liangge等[71]选择肌肽作为生物保鲜剂，并辅以300 MPa的高压处理乌鳢30 s，结果发现，鱼肉的脂质氧化速率明显减缓，腥味显著降低，货架期得以延长。因此，将超高压技术联合其他保鲜方法可减少过高压力对鱼肉组织的破坏，达到更加理想的保鲜效果；Chong Yunqing等[72]通过超声辅助迷迭香酸处理冷藏大黄鱼，结果发现，联合处理对波罗的海希瓦氏菌的杀灭作用更显著，同时也抑制了鱼肉的氧化变性，保持其良好品质；Gao Chengyan等[73]将椰子果皮类黄酮与等离子体活化水结合处理金鲳鱼，结果发现，单独使用等离子体活化水浸泡能显著降低菌落总数，但却会加速脂质氧化。而结合处理能够弥补该缺陷，在抑制微生物生长的同时延缓脂质和蛋白质氧化，并保持感官品质。

3 结 语

随着社会经济的发展与消费者健康生活观念的转变，人们对水产品需求量逐年提升。传统的物理与化学保鲜处理手段杀菌效果虽好，但易导致鱼体损伤，降低感官评分，也易使其自由水含量增加，加快微生物的繁殖速率，带来食品安全风险。生物保鲜方式因其可降解、环境友好与无毒的优点而受到研究者的重视，但单一生物保鲜剂存在保鲜机制尚不明确、稳定性低等缺点，且部分生物保鲜剂的安全使用剂量并不明晰，有必要开展安全性评价。此外，还应利用温度、pH值、氧气等各种栅栏因子，扬长避短，在保持水产品原始品质的同时最大程度抑制微生物生长、脂质氧化与蛋白质变性，延长货架期。然而，多种保鲜技术或保鲜剂的使用不仅在实际应用中存在一定难度，还会增加生产成本。因此，应在充分考虑各种栅栏因子的前提下，结合不同保鲜方式，进一步缩短水产原料加工过程，从而达到延缓水产品品质劣变、延长其货架期的最终目的。

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