南美白对虾保鲜方法的研究

中国水产门户网报道        南美白对虾(Penaeus Vanmamei)原产于南美太平洋沿岸的水域，20世纪90年代初开始在我国引进养殖。据有关文献报道，2004年我国南美白对虾年产量就已经达到35万t，成为养殖产量最高的国家。南美白对虾因其壳薄体肥、肉嫩味美以及价格适中等特点深受消费者的欢迎，但是，南美白对虾属易腐食品，在捕捞、运输、加工及贮藏过程中极易受细菌侵袭而腐败变质。特别是其死亡后，在酶类的作用下进行无氧降解，随着糖原和ATP的减少，虾体开始变硬，并很快进入僵硬期，当体内的ATP分解完后，虾肉成分会进一步降解，直至腐败变质。另外，虾体内存在大量的多酚氧化酶，能够使虾体表面产生双酚类物质，进而转变成有色的醌类物质，而醌类物质具有较高的活性，极易与氨基酸或蛋白质结合成黑色素，从而导致虾的黑变。所以，如何对南美白对虾进行保鲜，以延长其贮藏时间，满足人们对其高鲜度和安全性的需求成为亟待解决的问题。
    本文从不同的保鲜方法出发，针对南美白对虾的特点和人们对食品安全的需求，系统地探讨了不同保鲜方法在南美白对虾保鲜上的应用。
    1  低温保鲜技术
    低温保鲜是指在温度相对较低的环境下，对南美白对虾进行贮藏的一种方法。该方法在水产品保鲜方面应用非常广泛，主要包括冷藏保鲜、冰温保鲜、微冻保鲜和冻藏保鲜。
    1.1  冷藏保鲜
    冷藏保鲜是将南美白对虾放置于0～4℃的条件下进行贮藏的保鲜方法。在这种温度条件下，能抑制虾体内源酶和微生物活性，使虾的新鲜度改变很小，最大程度地保持了虾的原有品质，并保证了其独特的风味。但由于温度在0℃以上，虾体内的微生物生长和酶的作用仍缓慢地进行着，不能较长时间地贮藏南美白对虾，这种保鲜方法适合于短距离流通或近海作业。黄晓钰等嗵过在冷藏期间淡水鱼新鲜度变化的研究，结果表明，鲫鱼经体积分数为12%的乙醇处理，在4℃下冷藏8 d仍然保持新鲜，15 d达次新鲜。罗非鱼经乙酸食盐溶液(ANN)处理，在2℃下冷藏12 d仍保持新鲜，20 d达次新鲜。而将淡水鱼微冻1 d后，在室温条件下不经其他处理在保温箱中仅可保存5d。
    1.2冰温保鲜
    冰温保鲜是指将南美白对虾置于0 ℃以下冰点以上的温度区域，而并非冻结进行保鲜的一种方法。该技术在20世纪70年代由日本山根昭美博士发现，在此后的几十年里，冰温技术在日本取得了很大的进展，但该技术由于冰温带的设定、控制比较困难，技术要求高，在我国基本上还停留在研究阶段，有很大的发展空间。
    冰温贮藏最突出的优势在于可以避免因冻结而导致的蛋白质变性和干耗等一系列品质劣化现象，并且其贮藏期是冷藏的1.4～2.0倍。冰温保鲜机理包括：(1)将温度控制在冰温带内以维持食品细胞的活体状态；(2)使食品的后熟过程在特定的低温环境下进行，能延缓与食品腐败有关的挥发性氮类物质的生成，同时能逐渐积累和鲜度有关的氨基酸。梁琼等在对青鱼片冰温贮藏研究中，通过对细菌总数和TVB-N及pH的测定，认为青鱼片在冷藏和微冻条件下分别在实验的第5天和第8天时已接近腐败，而冰温贮藏的青鱼片在第11天时才接近腐败，可见，冰温保鲜技术与其他低温保鲜技术相比具有较大的优势，但该技术在南美白对虾保鲜中的应用还尚待进一步发展。
    1.3微冻保鲜
    微冻保鲜是将虾类的温度降至略低于其细胞质液的冻结点即冰点以下(一3℃左右)的一种保鲜方法，也称为超冷却或部分冷冻。微冻保鲜是20世纪六七十年代在渔船上贮藏渔获物发展起来的一种保鲜技术，相对于传统冷藏，此技术能明显延长水产品货架期1.5—4.0倍。熊光权等通过对淡水鱼微冻保鲜技术的研究，认为在(一3.0±0.1)℃下贮藏的鱼体感官变化很慢，贮藏30 d后，淡水鱼感官仍属一级；又通过测定草鱼、鲫鱼挥发性盐基氮、菌落总数并结合感官评定，认为草鱼、鲫鱼微冻保鲜30 d，这些指标仍然能达到一级鲜度的标准。陈庆森等通过具有冰核活性的菌体蛋白碎片在基围虾的微冻保鲜上的应用，认为微冻保鲜后，经感官、品质和风味检测，虾体的保存期至少可以延长20 d，且保鲜效果好，保存期长。
    1.4冻藏保鲜
    南美白对虾的冻藏保鲜是指将虾快速降温到中心温度一18℃以下，然后再包冰衣进行低温贮藏。由于冻藏温度较低，虾体内各种酶活性极大地受到抑制，因此，对抑制虾体腐败有很好的效果。但因为冻藏温度较低，虾体本身的蛋白质会发生变性，并且容易造成虾体水分的损失，绐虾体的外观和口味造成影响。另外，经过冻藏的虾体在解冻时也会造成汁液损失，影响消费者对天然食品的要求。张丽丽等嗵过对国产冷冻虾仁的质量评价表明，经过冷冻贮藏后的虾仁在感官以及解冻失重率、挥发性盐基氮等理化指标上质量参差不齐，整体水平较低。
    2  气调保鲜包装技术
    气调保鲜包装技术(MAP)是在20世纪50年代发展起来的一种保鲜技术，该技术主要是利用不同体积分数的混合气体(CO2，N2，O2)来置换包装内的空气，所以又称为气调包装或置换气调包装，是一种无防腐剂的保鲜包装技术。
    气调保鲜包装技术能延长生鲜食品的货架期，已被广泛应用于肉类、水果、蔬菜、水产品等的保鲜。Rutherford等通过对虾仁、去壳虾等在气调状态下货架期的研究，发现气调包装能有效抑制腐败菌的生长，达到延长货架期的目的。何耀辉等对草虾不同气体比例的气调包装保鲜技术进行了研究，结果表明，用纯CO：的气调包装会在后期对虾体外观产生影响，而在V(CO2：N2)=4：6的混合气体充气气调包装中，在2—4℃条件下可保存草虾长达26 d。江津津等对罗氏沼虾的气调保鲜进行了研究，通过用配比60%CO2/30%N2/lO%O2及配比75%CO2/20%N2/5%O2的2种不同混合气体与空气对照组的比较，发现混合气体可有效抑制微生物的生长、降低挥发性盐基氮(TVB-N)的生成，对2组气调包装的罗氏沼虾进行感官评定，其一级鲜度可保持到第6天，二级鲜度可以延续到第10天。Bak等报道了气调保鲜包装对煮熟去壳的东方长额对虾氧化作用的影响，结果表明，在东方长额对虾的感官品质、气味、肉质硬度等指标上，经过气调保鲜包装处理的均优于空气对照组。而在南美白对虾的保鲜上，一般选择低O2高CO2气调，能有效防止引起虾类黑变的酚酶氧化，在延长货架期的同时能很好地防止虾类黑变。此外，若气调保鲜结合其他技术(如生物保鲜剂和冰温等)将会有更好的保鲜效果，但目前的报道还不多，因此有待进一步的研究。
    3  生物保鲜剂技术
    随着时代的不断发展，人们对南美白对虾品质的要求越来越高，仅仅依靠低温、气调和化学防腐剂等保鲜方法已经不能满足人们的需求，尤其是化学防腐剂的使用，安全卫生问题成了人们关注的焦点。而利用酶制剂和微生物代谢产生的生物保鲜剂，因其能很好地抑制细菌生长，保持南美白对虾良好的感官品质，并且使用时不会造成食品安全问题，于是生物保鲜剂在南美白对虾保鲜上的应用近年成为研究热点。
    生物保鲜剂的种类很多，目前研究较多的生物保鲜剂可分为植物源、动物源、微生物源防腐剂以及溶菌酶类，随着酶制剂和微生物代谢产生的生物保鲜剂在食品中的广泛应用，近年来也在水产品保鲜上得到初步的应用。这些保鲜剂都具有毒性低和来源丰富的特点，其中，葡萄糖氧化酶制剂、ε一聚赖氨酸、乳酸链球菌素(Nisin)和纳他霉素不仅没有毒性，并且还能产生对人体有益的物质(如s一聚赖氨酸在分解后能产生人体的必需氨基酸赖氨酸)，属于营养性保鲜剂，另外它们在抑菌方面有各自的特点。ε一聚赖氨酸、Nisin和纳他霉素是近年来的研究热点，并且在肉制品、乳制品等食品保鲜的应用上已取得了初步进展，而在南美白对虾上的应用还不广泛，因此，利用这些保鲜剂对南美白对虾的保鲜进行研究具有很大的现实意义。
    3.1葡萄糖氧化酶制剂
    葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase，God)是利用黑曲霉等经过发酵后制得的高纯度酶制剂，是生物领域最主要的酶制剂之一，在食品工业中应用广泛。葡萄糖氧化酶最适pH为5，作用温度30～60℃，能够专一地氧化B—D一葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢，降低水产品表面的pH，抑制微生物的生长，同时消耗大量氧气，这样可以有效地防止因氧化而造成的南美白对虾的黑变及微生物污染。马青河等在对虾类防褐变的保鲜研究上，利用葡萄糖氧化酶作为主要成分与常用抗氧剂和防腐剂对虾进行处理，并且在冷藏和冷冻条件下对对虾类的保鲜性能进行对比试验，结果表明，葡萄糖氧化酶具有良好的保鲜性能，对虾用保鲜剂浸渍处理后于4℃下冷藏保持，其二级鲜度可达120 h，-18℃条件下冷冻贮藏，其二级鲜度可保持12个月，说明葡萄糖氧化酶对阻止虾仁的变色及酸败有较好效果。
    3.2 ε一聚赖氨酸生物保鲜剂
    ε一聚赖氨酸(简称ε-PL)是目前天然防腐剂中具有优良防腐性能的微生物类食品防腐剂。ε-PL最早是由日本的Shima和Sakait在白色链霉菌Streptomyees albulus的发酵液中分离得到的，是由25～30个赖氨酸残基聚合而成，具有强烈的抑菌能力，可作为防腐剂用于食品的保鲜。
    ε-PL作为新型的天然食品保鲜防腐剂具有安全性高、抑菌谱广、pH范围广、热稳定性好等特点，因而受到人们的广泛关注。ε-PL对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌等都有很好的抑制效果，并且对一些耐热性芽孢杆菌和病毒也有一定的抑制作用，但对霉菌抑制作用较小，Shima等认为，ε-PL对一些呈蝌蚪状的非收缩性长尾噬菌体也有抑制作用。此外，ε-PL在体内分解为人体必需的L赖氨酸。Fukutome等通过慢性毒性和致癌性联合试验，结果表明，每天摄取的食物中ε-PL含量为6 500μg/g属于极安全的水平；在ε-PL添加量为20 000μg/g时，无明显的组织病理变化，也观察不到可能的致癌性。Hiraki等用ε-PL对小白鼠进行喂养，结果表明，ε-PL对老鼠生长没有任何影响。ε-PL已于2003年10月被FDA批准为安全食品保鲜剂。目前，ε-PL在日本已实现工业化生产，但该保鲜剂的应用在国内还处在实验室阶段，ε-PL生物防腐剂的开发和生产还处于起步阶段，而在南美白对虾上的应用更是一片空白，因此具有很大的研究价值。
    3.3乳酸链球菌素(Nisin)生物保鲜剂
    乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成。1969年，国际卫生组织和联合国粮农组织(FAO/WHO)就已给予国际性承认，允许乳酸链球菌素在食品中使用。目前，世界上已有50多个国家和地区批准使用，且被越来越多的国家和地区接受。1990年1月，我国卫生部食品监督检验所签发的证明指出：“可以科学地认为乳酸链球菌素作为食品防腐剂是安全的，并被正式批准使用。
    Nisin能有效地抑制引起肉类食品腐败的革兰氏阳性菌生长、繁殖，尤其对耐受低温灭菌的梭菌和芽孢杆菌有强烈的抑制作用，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂，被广泛地用于乳制品、肉制品、植物蛋白食品、罐头食品等方面。袁秋萍研究表明，在香肠中添加0.13 g，kg的Nisin，能够很好地抑制绝大多数革兰氏阳性菌，而且产品色、香、味不受影响；猪肉丝中添加0.148 g/kg，可取代山梨酸钾作防腐剂，并能提高产品质量。Bane研究表明，在新鲜奶中加入Nisin 30～50 IU/mL，35℃下可使其货架期延长l倍。而在虾类保鲜的应用上，罗水忠等研究表明，在虾肉糜上添加乳酸链球菌素，能够有效地抑制虾肉糜中细菌的生长，并且可有效控制挥发性盐基氮的增长，使虾肉糜的保鲜期由2 d延长到56 d，且感官未受到影响。由于Nisin是窄谱抗菌素，它只能杀死或抑制G+菌，对于绝大多数G-菌、酵母菌和霉菌均无作用，所以在应用上常与热处理、冰温、化学防腐剂及其他生物保鲜剂结合使用，以获得更好的保鲜效果。
    3.4纳他霉素生物保鲜剂
    纳他霉素又称霉克，是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂，其分子是一种具有活性的环状四烯化合物，含3个以上的结晶水，为无色(或奶油色)、无味的结晶粉末。纳他霉素是一种很强的抗真菌试剂，在抑制酵母菌和霉菌的生长方面具有很强的效果，并且还能够阻止丝状真菌中黄曲霉毒素的形成。
    纳他霉素对人体无害，很难被人体消化道吸收，而且微生物很难对其产生抗性，是一种天然、广谱、高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂，1997年我国卫生部正式批准纳他霉素作为食品防腐剂。目前，该产品已经在50多个国家得到广泛使用，主要应用于乳制品、肉制品、发酵酒、饮料等食品的生产和保藏，而在水产品特别是南美白对虾的应用上，目前还没有相关文献报道。纳他霉素是国际上唯一的抗真菌生物防腐剂，其他防腐剂尚不具备这种功能。
    纳他霉素在食品上的保鲜作用已经取得了初步的进展。陆晓滨等研究表明，在室温较高的夏季，在酱油中添加15 g/kg的纳他霉素，可有效抑制酵母菌的生长与繁殖，防止白花的出现。1999年，Ciriliano-MC等报道，纳他霉素应用在茶饮料，可以有效防止真菌腐败，并使茶饮料在感官上更易于被消费者接受。在制作香肠过程中，将纳他霉素悬乳液浸泡或喷涂已添好馅料的香肠表面，可有效防止香肠表面长霉。由于纳他霉素抑菌范围较窄，只对真菌、霉菌等有很好的效果，所以在应用上常与其他保鲜方法结合使用，以获得更好的保鲜效果。
    4  环境管理系统(EMS)保鲜技术
    EMS(Environment Management System)是由国外某公司最新研制的一种保鲜装置，该装置能够使空气流过等离子气体发生器，其内部的短半衰期活性氧自由基中的高活性氧化物，如羟基自由基、原子氧、单线态氧和过氧亚硝基阴离子在EMS反应室内分解细菌、霉菌、病毒、产生异味的化合物和其他挥发性有机物，过氧化氢和臭氧被释放出来进入操作间内，降低空气中和食品表面的微生物和异味。运用一种以臭氧的体积分数为指示标记的自动控制系统，可以使操作问内的过氧化氢和臭氧维持在人体安全范围之内，并对人体无辐射作用，这一微生物干扰系统的作用已经在易腐食品(包括水果、蔬菜、鲜花、畜类和禽类)供应链初步显现，是一种新型的保鲜手段，对于保障食品安全具有很大的现实意义。
    EMS技术在19世纪90年代中期起源于智利，现已广泛应用于智利的易腐食品(从农场到餐桌的冷链)。该技术运用一个低温等离子气体发生器生成抗微生物活性的氧自由基，并释放到空气中。这种装置不同于以低温等离子气体直接接触食品进行清洁，因为等离子气体直接接触食品的安全性有待进一步考察。James L等运用EMS表面和空气清洁技术在模拟冷藏条件下，处理牛肉以抑制大肠杆菌O157：H7和沙门氏菌生长，结果表明，经EMS处理10 min，2种菌的菌数减少量均超过1.5 lgcfu/c m2；经EMS处理60 min菌数减少量超过2.5 lgcfu/c m2。另外，试验显示，经EMS处理后的牛肉样品没有可察觉的臭氧或过氧化氢残留物，试验组和对照组(不经过EMS处理)样本的TBA(硫代巴比妥酸)值是接近的，二者分别为0.32和0.30。
    尽管EMS装置在限制微生物的生长方面视步取得了可喜的研究结果，但该技术在南美白对虾上的应用还未见报道。
    5  展望
    随着生活水平的不断提高，人们对食品安全的要求越来越高，而由于南美白对虾属于易腐易黑变食品，追求安全高效的保鲜方法是摆在科研工作者面前的一个难题。本文所介绍的各种保鲜方法在应用上都比较单一，如纳他霉素只对真菌和霉菌有很好的作用，而ε一聚赖氨酸对霉菌的抑制作用却很小，所以在实际应用中，往往不是单一地去应用某一种保鲜方法，不同保鲜方法的复合利用、不同生物保鲜剂的复配(如纳他霉素和ε一聚赖氨酸复合使用，生物保鲜剂和EMS及气调方法的复合使用)将成为未来在南美白对虾保鲜上深人研究的课题。