生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用及研究

摘要：生物保鲜剂是从动植物、微生物中提取或利用现代生物工程技术得到的保鲜剂，其安全、健康、高效等特点已成为人们关注的热点。本文阐述了生物保鲜剂和复合保鲜剂的定义、保鲜原理及特点。并从植物源性、动物源性、微生物源性、酶类分别介绍了典型生物保鲜剂的国内外应用现状。按照栅栏理论结合不同保鲜剂的特点，提出复合生物保鲜剂保鲜水产品，以及分析了生物保鲜剂与低温、气调保鲜结合的可行性。生物保鲜剂与其他保鲜技术结合，实现协同保鲜作用，将有效地延长水产品的货架期。

关键词：生物保鲜剂；复合生物保鲜剂；水产品

Application of Bio-preservative on Preservation for Aquatic Products

Name:Li Mim 104033211 Teacher:Ye Qiang

Abstract: Bio- preservative was extracted fromplants, animals and micro- organisms or made bymodernbio- engineering technology, which were more and more concerned by researchers due to their safety, healthy and efficiency. The definition, principles and characteristics of bio- preservative and multiplexbio- preservative were expounded in the paper. The current situation of application of bio- preservative was introduced in detail from plant- derived, animal- derived, microbial- derived and enzyme. Multiplexbio- preservative on preservation for aquatic products was proposed basing on the characteristics of bio- preservative and hurdle technology, the feasibility of preservation combined with low temperature preservation and modified atmosphere packaging was analyzed. It was clear that the combination of bio- preservative and other technology effectively could greatly prolong shelf life of aquatic products.

Keywords: Bio-preservative;Multiplex bio-preservative; Aquatic products

引言

水产品是人类优质蛋白质的主要来源之一，富含人体必需8种氨基酸。鱼体脂肪中含有丰富的EPA（二十四碳五烯酸）、DHA（二十六碳六烯酸）、多种维生素、矿物质和卵磷脂，它具有重要的生理作用。贝类中含有大量的钙、磷、铁、锰等营养元素，脂肪含量低，具有很好的食用与营养价值。然而，由于水产品中的水分和蛋白质含量高，组织柔软，且自身易携带大量细菌，在贮运、加工与销售过程中，往往易引起变色、变味，甚至变质，大大降低了食用价值。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。目前，国

内外常用的水产品保鲜技术主要有低温保鲜、化学保鲜、气调保鲜和辐照保鲜等。近年来，随着人们环保意识的提高与保鲜技术的发展，化学保鲜的安全性逐渐引起人们的担忧，一些以天然无毒的生物保鲜剂为原料进行的生物保鲜技术逐渐引起人们的关注，并开始应用于水产品的加工、贮藏、运输与消费过程中。如何更好地利用生物保鲜剂进行水产品保鲜，已成为国内外专家学者研究的热点。

本文首先阐述了生物保鲜剂的定义、保鲜的原理和特点，然后介绍了国内外在该领域的研究现状，最后探讨了复合生物保鲜剂及生物保鲜剂与其他保鲜技术在水产品保鲜中的应用。

1 生物保鲜剂

1.1 生物保鲜剂的定义及原理

生物保鲜剂是指从动植物、微生物中提取的天然的或利用生物工程技术改造而获得的对人体安全的保鲜剂。自然界中生物活性物质资源丰富，生物保鲜剂的来源十分广泛。生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用已经取得了较好的效果，其保鲜的机理可以概括为以下4 点：①含有抗菌活性物质，抑制或杀死水产品中的菌，减缓TVB- N值的上升，保持水产品鲜度；②抗氧化作用，防止水产品中不饱和脂肪酸等氧化造成品质劣变；③抑制酶的活性，防止水产品的变色，保证良好的感官品质；④形成一层保护膜，防止微生物污染，减少水产品水分损失，保持水产品品质。

1.2 生物保鲜剂应用于水产品保鲜的优缺点

生物保鲜剂保鲜水产品有4 个优点：①安全，健康、无毒副作用。在消化道内可降解为食物的正常成分，是安全无害的食品添加剂，满足消费者对水产品安全的要求；②低剂量，高效率，适用pH范围广；③水溶性好，对水产品的质量影响小，能较好的保持水产品的风味；④专一性好，针对特定的微生物，提高抑菌效率。主要缺点是：①生物保鲜剂的价格较高，成本较高，在一定程度上了推广应用；②部分生物保鲜剂会导致食品颜色和风味的改变；③水产品一般会在低温下保藏，会使生物保鲜剂的效果被。增大用量是解决此点问题的主要措施，但国家标准对保鲜剂的用量也有严格要求。

2 国内外研究现状

2.1 植物源性生物保鲜剂在水产品中的应用

植物源性生物保鲜剂来源广泛，成本相对较低，应用前景广阔。目前国内外用于水产品保鲜的植物源性生物保鲜剂主要有：茶多酚、蜂胶等。 2.1.1 茶多酚

茶多酚(Tea polyphenol，简称TP)又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶中多酚类物质的总称，包括儿茶素、黄酮类化合物、花青素、酚酸等4 大类物质，是茶叶中主要的生理活性物质，占茶叶干重的20%～30%。茶多酚是一种理想的天然食品抗氧化剂，已被列为食品添加剂（GB12493- 90），它能清除自由基，有效的抑制自由基链式反应引起的氧化反应，延长贮存期，防止食品褪色，提高纤维素

的稳定性，有效保护其各种营养成分。此外茶多酚还有清除活性氧，螯合金属离子，结合氧化酶等作用，近年来常被用于水产品保鲜，并取得了较好的效果。

蒋兰宏等以不同浓度的茶多酚溶液浸泡鲜鱼肉，然后贮存于4 ℃条件下发现，随着茶多酚浓度的增大，鱼体的TVB- N和pH值均有不同程度下降，0.6%的茶多酚对新鲜鱼肉具有良好的保鲜效果。茅林春等人研究了茶多酚在- 3℃的温度下对冻鲫鱼的保鲜作用，结果表明：用0.1%的茶多酚浸泡的鲫鱼在第20d 的品质相当于未用茶多酚处理的第10d的品质，并且茶多酚处理组在第25d的TVB-值仍保持一级鲜度，细菌总数比未处理的低一个数量级。周友亚等人研究了茶多酚对新鲜武昌鱼肉的保鲜作用，发现经茶多酚溶液处理的鲜武昌鱼肉TVB- N 比未处理组的明显低，表明茶多酚具有很强的抗氧化作用、能延长鲜武昌鱼的保鲜期，通过比较还发现0.3%的茶多酚保鲜效果比0.1%的好。

目前茶多酚在鱼类的保鲜中应用很多，而在虾、蟹等其他水产品中应用较少，可能是因为鱼肉中含有较多的脂质，所以基于茶多酚的抗氧化性较强的原理进行保鲜。

2.1.2 蜂胶

蜂胶是经蜜蜂采集加工的一种天然、安全的胶状固体物质，含有多种生物活性的成分，具有抑菌、抗氧化和食品保鲜等功能。蜂胶乙醇提取液可以减少水产品细菌数，对鱼、虾类具有较好的防腐效果，使鱼、虾肉低温保鲜时间可大幅延长，如用蜂胶乙醇提取液处理虾体后，可延长其储存期2～3倍，而且安全无毒。

Rzhavskaya 等将蜂胶乙醇提取物加到白鱼组织中置于冰箱内贮存，表明蜂胶具有良好的防腐保鲜效果。李升福等人研究了蜂胶对南美白对虾的保鲜效果，结果发现蜂胶能在虾体表面形成很好的保护膜，有效地防止虾的黑变，经蜂胶保鲜液处理过的对虾，其TVB-N值、pH值、细菌总数均要比对照组有所下降。

植物源性生物保鲜剂在延长水产品货架期和保持品质方面已经取得了很好的效果，由于其在抑菌和抗氧化方面有独特优势，同时对于其使用的安全性争议也非常小，消费者容易接受。

2.2 动物源性生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用

2.2.1 壳聚糖

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是由2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖单元和N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖单元以β-1，4糖苷键连接的二元线性共聚物。在鲜鱼表面涂20～30 ml的壳聚糖液，夏季保鲜期可达5d以上，其作用远优于化学合成的食品添加剂。有研究报道，4～7 ℃将无头虾浸在不同浓度的壳聚糖溶液中，可保存20d左右，0.007 5%～0.01%即可对几种病原微生物产生很强的抑制作用，但假单孢菌则需要高于0.1%的浓度。将不同分子量（M1=1.6×106和M2=3.3×105，脱乙酰度为83.9%）的壳聚糖溶液涂膜于鲫鱼体表，能明显抑制需氧细菌、厌氧菌繁殖，延缓挥发性盐基氮的增加。4 ℃贮藏条件下，鲫鱼的一级鲜度保藏期较对照组可延长1～2d，二级鲜度延长3d左右，且壳聚糖的分子量越大，抑菌效果越好。 2.2.2 抗菌肽

抗菌肽是一类小分子肽，分布广泛，具有分子量小、热稳定性好、抗菌谱广等特点，抗菌肽对水产品中的细菌、霉菌、寄生虫都有抑制作用。目前抗菌肽在水产品中的应用还未见报道，但可以作为一种优良抗菌性能的小肽和其他生物保

鲜剂协同使用，保持水产品品质，延长货架期。

2.3 微生物源性生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用

2.3.1 荧光假单胞菌在水产品保鲜中的作用

荧光假单胞菌的抑菌活力可能是其能产抗生素、氢氰化物或者能螯含铁细胞等。荧光假单胞菌在活鱼的腮、皮及内脏中含量较多, 且目前大部分的研究报道 该菌不是鱼类的病原菌, 反而该菌能抑制其它的一些微生物, 包括鱼类中致病的细菌和真菌, 所以可用荧光假单胞菌来保鲜水产品。

LONE1GRAM等研究了荧光假单胞菌AH2对鱼类致病菌鳗弧菌的抑制情况。因为铁离子对鳗弧菌的相互作用以及毒性都是极其重要的, 所以在含铁及不含铁离子的环境中研究了荧光假单胞菌AH2对虹鳟鱼的抑菌效果。结果发现, 在不含铁的情况下, 先用105CFU /mL的荧光假单胞菌处理鱼5d,再用104~ 105CFU /mL 的鳗弧菌处理鱼1h或者直接将鱼用荧光假单胞菌和鳗弧菌处理1h, 然后将鱼于淡水中( 12e )饲养7d, 结果发现鱼的死亡率从原来的47% 下降为25%, 死亡率降低了42%。这一研究可见, 荧光假单胞菌在水产品保鲜上有一定的应用潜力。 2.3.2 乳酸链球菌素

乳酸链球菌素也称乳酸链球菌肽或尼生素，是由牛乳和乳酪中自然存在的乳酸链球菌发酵产生。它在人体消化道内很快被酶分解，其急性、亚急性及慢性毒性实验均已证明，对动物无任何毒副作用，并已被许多国家和地区广泛运用于食品加工。Nisin是由乳酸链球菌产生的一种高效、无毒、安全、营养的生物保鲜剂，能有效杀死或抑制引起食品的革兰氏阳性菌（如乳酸杆菌、肉毒杆菌、葡萄球菌、李斯特菌、耐热菌、棒杆菌、小球菌、明串球菌、分枝杆菌等），特别是对产生孢子的细菌（如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、致死肉毒芽孢杆菌、细菌孢子等）有很强的抑制作用。有研究发现：在新鲜鱼中添加Nisin能很好抑制产毒菌的生长和产毒，添加25mg/L的Nisin，对龙虾肉、鲑鱼、蟹肉组织无任何损伤，明显降低了单核细胞增生李斯特氏菌的水平。Nisin 能够显著推迟鳕鱼片、鲱鱼片及烟熏鲭鱼等海产品中肉毒梭状芽孢杆菌的产毒，抑制波特淋菌中毒。

罗水忠等人研究了乳酸链球菌素对虾肉糜保鲜的作用效果，虾肉糜用乳酸链球菌素等保鲜剂处理后，在25℃下贮存，活菌总数、嗜冷菌总数、TVB- N 值的上升得到有效抑制，保质期由2 d 延长至5～6 d，而虾肉糜的感官并没有受到影响。Nisin 能有效的抑制革兰氏阳性菌，而对革兰氏阴性菌的抑制效果不好，现在发现的比较好的方法是在水产品中直接添加乳酸链球菌并配合EDTA 和柠檬酸盐等螯合剂实现对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑制，因此与其他生物保鲜剂协同使用应用于水产品保鲜是较好的发展方向。 2.3.3 两歧双歧杆菌

双歧杆菌是一种肠道益生菌，能在厌氧环境下产生乳酸和醋酸，用于水产品保鲜可以调节水产品的菌群结构，降低pH值抑制菌。

A ltieric等研究了用两歧双歧杆菌和麝香草酚处理新鲜比目鱼片,将鱼片保存在不同温度(4e和12e)和不同气体环境(空气、真空和气调组分)中,研究结果显示两歧双歧杆菌对鱼类的菌如Pseudomonas spp1,Photobacterium phosphoreum 等有一定的抑制作用,鱼片的货价期延长,而且低温和缺氧环境更能增强两歧双歧杆菌的效果。

2.4 酶类生物保鲜剂在水产品保鲜中的应用

目前应用于水产品保鲜中的有葡萄糖氧化酶、溶菌酶、脂肪酶、谷氨酰胺转氨酶。

2.4.1 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶是从特异青霉等霉菌和蜂蜜中发现的酶，是由黑曲霉等发酵制得的一种需氧脱氢酶，能够专一地氧化β-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢， 是生物领域最主要的酶制剂,在食品工业中应用广泛。其最主要特点是消耗氧气催化葡萄糖氧化。葡萄糖氧化酶最适pH为5,作用温度为30~ 60e。葡萄糖氧化酶在有氧条件下能催化葡萄糖氧化成与其性质完全不同的葡萄糖酸- D-内酯,具有强烈的底物专一性。葡萄糖氧化酶用于水产品的保鲜, 主要是利用了它两方面的作用,一是氧化葡萄糖产生葡萄糖酸, 降低水产品表面的pH, 抑制微生物的生长; 二是除氧, 减少和防止水产品的氧化。因为氧化可造成水产品色、香、味劣变, 而降低质量。

马青河等以葡萄糖氧化酶为主要成分，与常用抗氧化剂和防腐剂进行保鲜性能对比试验，以及在冷藏和冷冻条件下实验对虾类的防褐变保鲜效果，结果表明，葡萄糖氧化酶具有良好的保鲜性能。保鲜剂浸渍处理后，冷藏（4 ℃）的虾第5 天能保持二级鲜度，冷冻储存（-18℃）12个月仍能保持二级鲜度。 2.4.2 溶菌酶

溶菌酶别名球蛋白G1，C 3.2.1.17，化学名称为N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，又称胞壁质酶（muramidase），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。然而，单独溶菌酶的防腐保鲜作用具有一定局限性，主要表现在其特异性高，只能分解芽孢细菌的活细胞，而不能分解芽孢。因而，使用时通常需要添加其他成分，以促进其作用效果。如溶菌酶与植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等配合使用，能够有效提高其保鲜效果，可用于水产类熟制品及肉制品的保鲜。

陈舜胜等用含溶菌酶的复合保鲜液（溶菌酶0.05%，氯化钠1%～2%，甘氨酸6.0%～8.0%，山梨酸钾0.06%～0.08%，抗坏血酸0.2%～0.5%）浸渍带鱼30s后，冷藏7d，从TVB- N、细菌总数及感官评价上来判断其抑菌效果，结果表明，用该保鲜液浸泡的带鱼TVB- N 值约为对照组的2/3，而细菌总数则为后者的1/8，抑菌效果显著，保鲜组对风味无显著影响。 2.4.3 脂肪酶

脂肪酶普遍存在于动、植物及多种微生物中,其水解底物一般为天然油脂, 水解部位是油脂中脂肪酸和甘油相连接的酯键,反应产物为甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。目前脂肪酶已经广泛运用于食品领域, 如面类食品、乳品工业等。 近年来,脂肪酶也被广泛运用到水产品中。海洋中的中上层鱼类,如鲐鱼、鲭鱼等, 脂肪含量大,易变质,对保鲜、加工和销售不利,故可用脂肪酶对这些鱼进行部分脱脂,延长鱼产品的保藏时间。郑毅等使用20u/mL 的由扩展青霉PF868产生的脂肪酶制成的生物脱脂剂,在28~ 33e,pH910时对鲭鱼鱼片脱脂,研究发现

该方法的效果要优于碱法脱脂的效果,而且对小鼠的急性中毒性实验表明脂肪酶的使用是安全的。

2.4.4 谷氨酰胺转胺酶

谷氨酰胺转胺酶( Transg lutam inase)又称转谷氨酰胺酶,可以催化蛋白质分子内及分子间的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基的水解,从而可以改善蛋白质的功能性质,提高蛋白质的营养价值。谷氨酰胺转胺酶最适温度为50e ,最适pH 为5~8。它对Ca2+ 没有依赖性,应用更方便,但Cu2+、Zn2+、Pb2+ 等重金属离子可与酶活性部位的半胱氨酸巯基结合,对酶活有明显抑制作用。

Venugopa 等利用谷氨酰胺转胺酶处理鱼肉蛋白后, 生成可食性的薄膜, 直接用于水产品的包装和保藏, 提高产品的外观和货架期。另外, 谷氨酰胺转胺酶可以用于包埋脂类和脂溶性物质, 可以防止水产品氧化。

由此可见，酶类保鲜剂在抑制水产品中酶催化的变质反应有独特的优势。随着酶工程的发展，必将有更多的酶类保鲜剂被开发出来。

3 复合生物保鲜剂

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。根据栅栏技术的原理，把不同生物保鲜剂综合利用，使其充分发挥各自的协同效应，不仅可以增强其抑菌效果，而且可减少单一保鲜剂的使用量，降低成本。因此，复合生物保鲜剂是当前生物保鲜剂研究的主要方向之一。

单一生物保鲜剂自身有很好的抗菌抗氧化性能，但抗菌性各有侧重点，可以将不同功能的生物保鲜剂复合，形成一种高效的复合保鲜剂。如Nisin 能有效地抑制或杀死革兰氏阳性菌而对革兰氏阴性菌没有抑制作用，溶菌酶对革兰氏阴性菌有较好的抑制作用，这两者结合将会扩大抗菌谱。舒留泉等人研究了冷藏条件下用Nisin 与溶菌酶制成的复合生物保鲜剂对缢蛏的保鲜效果，结果表明：二者复合使用比单一使用对缢蛏的保鲜效果要好。

邱春江等人研究了不同配方的复合生物保鲜剂处理新鲜贻贝后进行保鲜冷藏，结果表明：溶菌酶前期作用很强，Nisin 作用缓慢，复合能结合二者的优点，通过对TVB- N、细菌总数、EPN、FFA 指标测定表明：复合生物保鲜剂保鲜效果明显优于单一保鲜剂。Wilfred作了溶菌酶和Nisin复合的抑菌试验，发现二者按一定比例混合的抑菌效果加强了，尤其是对革兰氏阳性菌的抑制更强。郭良辉等人研究了溶菌酶与Nisin 复合生物保鲜剂对蚌肉的保鲜效果，结果发现：各单一保鲜剂和复合保鲜剂的保鲜效果明显优于普通冷藏，溶菌Nisin 复合效果更好，研究结果与其他学者基本一致。

4 生物保鲜剂与其他技术结合保鲜水产品

4.1 生物保鲜剂结合低温保藏

水产品的保鲜方法还是以低温贮藏为主，常用的方法有冷藏保鲜、微冻保鲜、冰温保鲜、冷冻保鲜等。目前生物保鲜剂与冷藏、冰温结合在水产品中应用比较广泛。低温和生物保鲜剂结合的优点主要有以下3 点：第一，低温只能抑制水产品中的微生物引起的变质，而对于酶引发的水产品的变质抑制不足。南美

白对虾在- 1.5℃的冰温条件下贮藏第2 d 已经发生黑变，虽然其他指标还处在一级鲜度，但黑变严重影响了感官的指标，说明在冰温下虾体内的多酚氧化酶和酪氨酸酶仍有较强的活性，而葡萄糖氧化酶在低温下能较好的防止虾体黑变，生物保鲜剂恰能补偿低温保鲜的不足。第二，生物保鲜剂可以在适当低温下保持其保鲜效果，自身良好的抗菌性能，再与低温协同抑制微生物效果更好。第三，低温下的非酶褐变、脂肪酸氧化等化学反应对水产品品质影响仍然很大，而壳聚糖、蜂胶有较好的成膜性可以有效的阻止氧化反应，茶多酚能有效清除自由基，阻断 自由基链式反应，防止水产品不饱和脂肪酸的氧化。国内外研究发现二者结合能更有效地延长水产品的贮藏期，具有广阔的应用前景。

4.2 生物保鲜剂结合气调保藏

生物保鲜剂与气调结合在水产品中的应用还未见报道，但很多国内外的学者研究了保鲜剂结合气调保鲜猪肉、水果等。气调包装有利于保护肉的颜色和良好的滋味。

马丽珍等在天然保鲜剂和气调包装协同作用的研究中发现，CO+ 低O2对冷却猪肉的抑菌效果明显好于真空包装，而且这种气调包装与天然保鲜液配合，具有非常强的协同作用，抑制冷却肉上的菌和致病菌、延缓TVB- N值的增加、 稳定鲜红色泽和降低汁液流失率效果显著，使冷却肉的货架期和色泽稳定期在1±1℃温度下达到16～18d。未经保鲜液处理的气调包装冷却猪肉，其货架期和色泽稳定期只有12～15d。生物保鲜剂和其他的保鲜手段结合成为现在水产品保鲜的主要方法，这些方法的结合主要的依据就是栅栏理论，相信具有不同保鲜特点的技术相互结合实现优势互补能更加全面保持水产品品质，延长货架期。

随着我国水产品消费市场的扩大和人们日益重视水产品的优质和安全，国内外对生物保鲜剂的研究也会继续深入，相信这些必将会对水产品的贮藏、运输、加工、消费产生重要影响。

5 结语与展望

随着基因工程、发酵工程、蛋白质工程和细胞固定化技术等的发展以及现代人对食品越来越追求健康、天然、安全, 生物保鲜技术在食品的保鲜中将有更广阔的应用前景。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、对水产品的质量影响小等，所以受到了人们的普遍推崇。但目前生物保鲜剂中的酶制剂对水产品保鲜的应用研究尚处于起步阶段，且酶制剂的价格也较昂贵，所以国内外对该方面的研究还不多；同时，微生物源生物保鲜剂对水产品的保鲜研究效果还只在实验室水平，是否能够适用于大规模的水产品保鲜，还有待于进一步的试验证明。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效果及机理研究，才能为水产品保鲜技术提供新的途径与手段，以保持水产品的鲜度、延长货架期，促进其经济效益的显著提高。

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