水产品腐败及保鲜控制

◎ 贡湘磊，黄 娟

（江苏旅游职业学院，江苏 扬州 225000）

水产品中富含人类所必需且重要的动物蛋白质，其肌肉细胞中平均蛋白质含量为15%～22%，其中有一种包括人体所需的8种必需氨基酸的完全蛋白，易被人体吸收。水产品通常富含相对较低的油脂，其所含有的不饱和脂肪酸也被大部分人所青睐，且报道显示水产品种含有的EPA和DHA具有保健作用。随着社会的不断进步，水产品由于其独特的特点，已经在我国居民的膳食结构中发挥越来越重要的作用。

1 水产品行业现状

我国幅员辽阔，内陆湖泊众多，水域遍布广，是世界公认的水产大国。2017—2021年，我国水产品产量从6 445万t增加至6 575万t，水产品出口额占我国农产品出口总额比重的30%左右。2020年以来，我国政府对渔业发展高度重视，接连出台了多个文件，对加快现代渔业建设作出全面部署。由于各种政策的不断刺激，渔业生产保持持续稳定的增长。统计数据显示，全国20个渔业主产省2021年第一季度和第二季度水产品产量为2 616.38万t，同比增加了3.40%，其中养殖业产量为2 030.50万t，同比增加了4.43%，捕捞产量585.88万t，同比降低了0.03%，远洋渔业1～3月总产量为47.66万t，同比增加了64%[1-2]。

2 水产品的腐败

水产品的腐败程度一般而言，有以下4个最突出的特点。①产生恶臭和气味。②形成黏液。③色泽出现变化。④化学组分发生变化。水产品的腐烂过程涉及许多复杂的生物化学反应，其中细菌的活动是造成水产品腐烂的最主要原因。有些细菌可以把水产品中的游离氨基酸分解成胺、硫化物、醛和酮脂等小分子化学物质，尤其是细菌活动时可以将氧化三甲胺（Trimetlylamine Oxide，TMAO）还原成三甲胺（Trimethylamine，TMA），从而散发出一种令人不悦的味道，导致水产品在感官上使人无法接受。动物性水产品的腐烂过程则大致包括死后僵直、解僵自溶和腐烂变质这3个阶段，这几个阶段与微生物的生长有着紧密的联系。起初水产品的肌肉柔软且富有弹性，此时微生物数量较少，肌肉依然紧密，水产品依然具有食用价值。不同温度放置数小时或几天时间后就进入僵直阶段，此时肌肉变硬，弹性和伸展性开始变差。到了僵直阶段以后，因为肌肉中的内源性蛋白酶或微生物产生的外源性蛋白酶发挥作用而导致水产品中的蛋白质被大量溶解，水产品肌肉开始变软，便开始了解僵自溶阶段。水产品中的含氮化合物和氨基酸等在细菌的作用下会被迅速分解成小分子化学物质，如氨、氢硫基、吲哚类、组胺和三甲胺等，因为细菌更易于吸收小分子化学物质，从而导致细菌数量的迅速增多，水产品腐烂速度加速，此过程称之为腐烂变质阶段，水产品已失去其食用价值。

2.1 水产品特征腐败菌

水产品由于自身携带细菌且在捕捞、加工、运输等过程中遭到各种细菌的污染，再加上水产品本身水分和蛋白质含量高、pH接近中性的特点，极易发生腐败。有些微生物在繁殖的过程中会产生组胺、硫化氢、吲哚、醛和三甲胺等物质，这些物质的积累，使得水产品感官上变得不可接受。据研究，这些微生物在贮藏早期数量不少，但随着贮存时期的增长，这些微生物能够适应不同的环境，生长较快，腐败能力较强，逐渐成为水产品腐败过程中的优势群体。

能够适应贮藏环境，且数量逐渐增多，能产生特定腐败物质的微生物就被称为特征腐败菌。水产品的环境种类、捕捞方法、运输条件和储藏要求等各种因素的差异，使得其特征腐败菌也具有一定差异性。此外，即便是某一类鱼，不同个体中所携带的细菌数量也可以因其环境、捕捞方法、捕获季节和储藏要求等的差异而有所区别，在同样的地理环境下，尽管同类产品中作为腐败菌种存在的细菌总是某一类或某数种，但特征腐败菌却可能只是一种。

2.2 水产品腐败菌的危害

水产品因味道鲜美、营养价值高等特点深受人们喜爱，但水产品的肌肉组织较普通的动物肌肉组织更易产生腐败，这是由于水产品肌肉组织比较薄弱、水分含量较高、免疫产物较低和蛋白质含量也较高，更易于被腐败微生物所利用。据统计，全球大概有30%的水产品因微生物腐败变质而浪费，而化学降解和其他腐败则仅占每年总初级农业和渔业产品的25%。因误食腐败菌污染的水产品引起食物中毒的事件也屡有发生，给国家和社会都造成了极大的损失。因此，最大程度地延缓水产品的腐烂进程，是水产业界的要求，更是国家和社会大众的呼声。

3 水产品的保鲜技术

由于社会主义市场经济的蓬勃发展，人们的日常生活水平日益改善，人们更加偏好于享用肉质新鲜、营养价值较高的新鲜水产品。但由于水产品的水分和蛋白含量高，pH值接近中性，且组织柔嫩，容易腐败变质，失去食用价值。如今，常见的水产品防腐保鲜方法有低温保鲜、气调保鲜和生物保鲜等。

3.1 低温保鲜

很早以前，人类就利用极严寒的气候来速冻和冷藏新鲜的鱼，以避免鲜鱼的腐烂，低温保鲜在很大程度上保持了生物的原有特征，因此被广泛应用。国外从1861年就开始研究低温保鲜的方法，1980年前苏联将微冻保鲜技术应用于生产后，该方法一直沿用至今。数百年前，我国沿海地区开始使用冰鲜船对水产品进行保鲜。目前在世界范围内适用的低温冷链贮运所选用的温带范围，大致为冷藏保鲜（0～4 ℃）、冰温保鲜（0～2 ℃）、微冻保鲜（-4～-2 ℃）以及冻藏保鲜（-40～-18 ℃）[3]。

（1）冷藏保鲜。冷藏保鲜法是使新鲜水产品的贮存温度下降至接近冰点，而又不结冰的一种保鲜方式。李来好等[4]使用自制的冷海水喷淋装置，对褐蓝子鱼和褐菖鲉实施了喷淋，并研究保鲜时间的变化规律，实验结果显示，使用冷海水喷淋装置保鲜方法的褐蓝子鱼和褐菖鲉在保藏至第7 d和第8 d时，仍保持着一级新鲜。HIMELBLOOM等[5]研究了粉鲑在冷海水保藏与冰藏条件下的质量差异，结果显示在冷海水条件下粉鲑的质量较冰藏条件下的品质降低的快。使用冷海水保鲜方法好处是操作简便，处理量较大，但缺点是食用盐量会使水产品味道变咸，从而影响了水产品的味道与品质。因此，冷海水保鲜的方式主要应用于海鲜，而不宜作为淡水产品。

（2）冻藏保鲜。冻藏保鲜技术是指通过使用温度调节将水产品的中心温度降至-18 ℃以下，致使水产品的组织内绝大部分水分完全结冰，然后在-18 ℃以下进行贮存与流通的保鲜技术。冻藏保鲜的原理是温度影响了蛋白质酶的活力，化学反应减慢，而且形成的冰冻结晶能够破坏微生物的细菌结构，导致微生物失活，从而阻碍其生长繁殖。SIDDAIAH等[6]研究发现，银鲤肉在-18 ℃条件下贮藏6个月后，其脂类、蛋白质和鱼糕发泡能力等仍然在可接受范围。LUGASI等[7]发现在-20 ℃条件下贮存的鲶鱼，在5个月后可以继续保持很好的感官和生化指标。

总体而言，冻藏保鲜的保鲜期较长，但在冻藏温度下，影响水产品品质特性的肌动蛋白会收缩聚集成块，使水产品的持水性下降，品质受到影响。

（3）冰温保鲜。冰温保鲜法是指通过测量食品的冰点温度，以判断其冰温带，而后将水产品置于0 ℃与其冰点温度之间的最适宜温度进行贮存。和其他保鲜技术比较，冰温保鲜技术的好处是既没有损伤细胞，同时也控制了有害细菌的代谢过程及降低细胞中的酶活力，保持了水产品原有的营养价值和风味，从而保鲜期得以延长，水产品品质得到保证。冰温保鲜技术的弊端也相当突出，其能使用的温度控制范围狭窄，通常为0～2 ℃，温度控制带的管理相当费时，并且对温度控制装置的要求非常高，如果管理出现故障会带来巨大的损失。凌萍华等[8]的研究表明，南美白对虾在冰温条件下贮藏货架期比4 ℃冷藏延长了1倍。JORNET等[9]对在冰藏和冰温条件下大西洋地区鲑鱼肉的新鲜度变化规律进行了研究，结果是在保藏至第9 d时，冰温保藏的肉类中蛋白质变性和降解程度都更小，同时其肉类的鲜活性在冰温9 d后和在冰藏2 d后的肉片差别也不大。

（4）微冻保鲜。微冻保鲜技术是指将气温下降至水产品冰点之下的1～2 ℃时开始保藏，微冻温度范围一般在-2～3 ℃。相对于冷藏保鲜而言，水产品的货架期，在微冻条件下能明显的拉长。其基本原理是在微冻条件下水产品内能被细菌所利用的部分水分被冻结，这样就可以有效阻碍细菌的生长繁衍。HAUGLAND等[10]的研究表明，在微冻环境下对鳕鱼进行保鲜，对TVB-N的测定表明，货架期可延长至15 d，而冷藏条件下只能保存至11 d，表明微冻保鲜货架期更长。

3.2 气调保鲜

气调保鲜方式是指使用一个或多个混合气体（通常为CO2、N2、O2）来代替包装材料、贮藏容器中的空气，并通过调整产品贮存环境中气体种类和比例，控制病菌的生长发育、脂类氧化、内源酶等所产生的化学反应，进而提高水产品保质期的一种保鲜方式。CO2无毒，主要通过加快病菌生长调整期和降低对数生长期的增殖速率，对食物包装材料贮藏容器中病菌生长发育起到抑制作用；N2通过取代空气，可以延缓氧化酸败反应和控制好氧病菌的增殖，同时还可避免食品包装塌陷；O2通过促进需氧菌增殖，控制厌氧菌的繁衍，同时还能保证红色鱼肉中肌球素色素以氧化形态出现，进而改善鱼肉的颜色。水产品中，因为内源酶的不断活跃，将腺苷核苷酸溶解为肌苷单磷酸，并最后溶解为肌苷和次黄嘌呤，造成香味物质大大降低，且味道也不好。气调保鲜技术可以大大提高水产品的储存期，进而降低潜在的质量损失[11]。

3.3 生物保鲜

从动植物、细菌中获得的，或者利用生物技术对微生物加以改良并且对人类安全无毒的保鲜物质，被叫做生物保鲜剂。生物保鲜剂在水产品中的机理一般分为抗氧化功能、抑制蛋白酶活性功能、杀菌作用以及成膜作用。生物防腐保鲜剂的品种繁多，有大蒜素、茶多酚等自然提炼成分，有溶菌酶、乳酸链球菌素等细菌提炼成分，还有壳聚糖、鱼精蛋白等原本就存在于生物体中经过加工分解过后能够对保鲜起到良好作用的物质。

（1）茶多酚保鲜剂。这种广泛存在于茶叶中的多羟基酚类物质被叫做茶多酚。许多的科学研究也已证明，茶多酚有较强的抗氧化作用，对多种细菌都有很强的抑制功能，具有消除自由基、控制癌症细胞生长等诸多的生物活性。茶多酚的保鲜原理主要有抗氧化功能和抗菌功能。抗氧化物功能的基本原理主要是指茶多酚能螯合金属离子、消除活性氧物质自由基、控制氧化酶功能和提高抗氧化酶活力，通过与过氧自由基化学反应，使脂质过氧化链反应停止。茶多酚的抑菌机制尚不清楚，可能是多种因素共同影响的结果。①能够破坏细菌细胞膜结构，从而使细菌的代谢发生紊乱。②能够与细菌的遗传物质发生反应，影响细菌的转录和翻译。③能够与细菌蛋白结合，影响细菌蛋白和酶的活性。有科学研究证实，茶多酚能够损伤细胞膜的结构、使细胞渗透性增强，干扰蛋白质代谢，同时证明了茶多酚抑制了微生物蛋白的正常表达，进而干扰微生物蛋白质分子结构的完整性及其蛋白质的催化活性，最后使得微生物缺乏正常的生理功能而无法生长繁衍[12]。

（2）溶菌酶保鲜剂。溶菌酶是一种碱性蛋白，它可以截断病菌胞壁中的肽聚糖内N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸间的β-1,4糖苷键，从而造成胞壁破碎，病菌裂解。溶菌酶能够分解多种革兰氏阳性菌，包括枯草杆菌和耐辐射微球菌，部分革兰氏阴性菌包括大肠杆菌、普通变形菌和副溶血性弧菌等也能被其消融，同时溶菌酶作用于微生物时具有选择性，并不影响其他物质，从而很大程度地保持了食物的原营养成分。因此溶菌酶既可以作为单独的防腐保鲜剂用于水产品的保鲜，也可和其他化学物质制成复合防腐保鲜剂，亦可同其他保鲜技术方式组合用于水产品的保鲜。有学者利用复合生物保鲜剂对蛏肉在冷藏条件下进行研究，其中就包含溶菌酶，结果表明，蛏肉保鲜期明显延长。郭良辉等[13]研究证实，在冷冻条件下复合生物防腐保鲜剂溶菌酶、Nisin、山梨酸钾等，可使三角帆蚌的保鲜期增长大约一倍，甚至更久。虽然天然溶菌酶作为生物保鲜剂有着广阔的使用前景，但在水产品使用过程中仍面临着若干问题。①由于天然溶菌酶价值较高，部分研究者采用化学修饰方法来对溶菌酶进行改良，而化学改造后的溶菌酶稳定性却无法提高。②对于溶菌酶产生效果要求适宜的环境，对水温、pH值等的要求都较高，而水产品贮存时通常实行低温贮存，这就有可能会影响溶菌酶的作用功效。③对于是否溶菌酶的纯度越高效果越好，尚有待进一步考究。

（3）壳聚糖保鲜剂。将壳聚糖运用于水产品保鲜主要是利用了壳聚糖可以成膜的特性，它可以抑制细菌吸收营养，遏制细菌向外分泌代谢物质，进而引起细菌新陈代谢产生障碍，从而产生了良好的抑菌效应。尽管壳聚糖早在水产品保鲜中就已应用，但壳聚糖水溶性并不好，且涂膜效率低，在一定程度上限制了其应用，同时壳聚糖易溶于酸性物质的特点可能会影响水产品的风味[14]。

4 结语

中国有着巨大的水产品市场，随着市场经济的蓬勃发展，人们对卫生、安全和营养的水产品的要求也日渐提高。通过正确认识水产品发生腐败变质的机理，找出其运输和储藏过程中的特征腐败菌，选用正确的防腐保鲜手段，才能保障人们的健康安全，使人们享受到健康美味的水产品。