天然生物保鲜剂应用于海鲜保鲜的研究进展

摘要 海鲜因营养价值高和味鲜美深受广大消费者的青睐，但海鲜的品质与加工贮藏过程中的酶、微生物和化学致腐作用有关。虽然化学合成防腐剂能有效遏制海产在低温贮藏过程中腐败，阻止质地和颜色劣变，抑制异味和酸败产生，降低营养物流失，但是接触到或食用这类防腐剂对人体健康有危害。鉴于此，寻找和筛选具有良好抑菌和抗氧化功能的天然生物保鲜剂作为海鲜防腐剂的安全替代品，延长其货架期，是当前海鲜保鲜的重要研究内容。目前，常用天然生物保鲜剂有植物活性提取物和精油、壳聚糖和壳寡糖、细菌素、生物活性肽等，对这些天然生物保鲜剂的最新研究成果进行综述，为海鲜的保鲜提供参考依据。

关键词 海鲜；抗菌；天然生物保鲜剂；抗氧化；保质期

中图分类号 TS 254.4  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）02-0009-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.02.003

Advances in the Application of Natural Biological Preservatives to Seafood Preservation

CHEN Jing-jing1，L Min2，RUAN Zhi-de2 et al

（1.Zhejiang Zhoushan Archipelago New Area Tourism and Health Career Academy，Zhoushan，Zhejiang 316111;2.Guangxi Academy of Fishery Sciences，Nanning，Guangxi 530021）

Abstract Seafood is favored by consumers because of its high nutritional value and delicious taste.However，the quality of seafood is related to the decay effect of enzymes，microorganisms and chemicals in the process of processing and storage.Although synthetic preservatives can effectively curb the spoilage of seafood during low-temperature storage，prevent the deterioration of texture and color，inhibit the production of peculiar smell and rancidity，and reduce the loss of nutrients，such preservatives are harmful to human health if they are exposed to or eaten.In this paper，finding and screening natural biological preservatives with good antibacterial and antioxidant functions as safe alternatives to seafood preservatives and extending their shelf life are important research content of seafood preservation.At present，the commonly used natural biological preservatives include plant active extracts and essential oils，chitosan and chitosan oligosaccharides，bacteriocins，bioactive peptides and so on.This paper reviews the latest research results of these natural biological preservatives to provide a reference for seafood preservation.

Key words Seafood;Antibacterial;Natural biological preservatives;Anti-oxidation;Shelf life

基金项目 浙江省科技厅科技公益技术应用研究项目（2017C33239）; 广西科技计划项目 （桂科AB19245013，桂科AB20297006，桂科AB21196020）;广西重点研发计划项目（桂科AB21220048）。

作者简介 陈晶晶（1984—），女，安徽宿州人，实验师，硕士，从事天然产物功能活性物质与人类健康研究。

收稿日期 2022-03-19

味鲜美、营养价值高的鱼类、甲壳类动物、软体动物和棘皮动物等海鲜由于各种营养物含量高、pH呈中性、水分高，导致难以长时间贮藏。海鲜死后立即发生微生物和化学反应，导致感官和营养特性劣变，保质期缩短。海鲜由于富含多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）易发生脂质氧化，造成异味和臭味、营养损失、有害有毒物产生和颜色劣变。微生物、化学和物理共同作用导致海鲜腐败变质过程复杂，腐败开始主要由内源酶和化学作用，完全腐败是微生物代谢所致。收获或捕获地与加工厂的距离、贮藏温度和加工方法等因素决定海鲜品质和腐败变质。当前优质安全海鲜需求量激增，运用各种保鲜技术和非热加工技术延长海鲜保质期是研究热点。

采用如苯甲酸钠、亚硝酸钠和二氧化硫等化学合成防腐剂能有效防止微生物、酶或化学作用造成的海鲜营养和品质损失，延长产品保质期，但这些防腐剂对人体健康有害。盐制法是延长海鲜保质期的常用最古老的天然防腐方法之一，能够降低肌肉水活性，抑制细菌生长和酶活性，成本低且简单。在盐制海鲜上生长的耐盐和嗜盐细菌能利用能量让细胞排盐，避免蛋白质在细胞质聚集（盐析）。这些微生物不受控制生长也会导致盐制海鲜发酵变质，不仅导致海鲜口感差，还导致其成为影响人体健康的高钠食品。

大量研究表明，植物活性提取物、精油（essential oil，EOs）、细菌素、壳聚糖和生物活性肽等天然生物保鲜剂具有优越抗菌抗氧化性能，可作为合成化学防腐剂的潜在替代品，特别防止微生物、脂质氧化或两者兼有导致的腐败变质。该研究介绍一些常用天然生物保鲜剂的生产制备、抗菌抗氧化活性及其在海鲜保鲜中的应用与局限，旨在为海鲜保鲜选择潜在的天然生物保鲜剂，确保食用安全和品质。

1 食品腐败变质机制

食品腐败指酶、化学或微生物作用下，食品贮藏初始条件发生变化，导致食品异味和臭味、感官和质地恶化。死后僵直指鱼死后肌肉立即发生不利生化变化，导致肌肉收缩变硬，失去伸展性和弹性。内源蛋白酶、脂肪酶、致腐微生物和脂质氧化是鱼僵直之后再贮藏导致腐败变质的主要原因。采用预处理、添加防腐剂和保鲜包装等方式控制化学、微生物和酶所导致的腐败变质，保持产品感官和营养特性。

1.1 微生物引起的腐败

海鲜富含微环境，极易遭受病原微生物入侵，也很大程度上决定海鲜携带的微生物负荷。海鲜腐败变质与生成生物胺、醇、组胺、腐胺、尸胺、硫化物、有机酸、醛和酮的微生物生长代谢有紧密关系，如，海鲜低温贮藏下，嗜冷菌是主要腐败菌群，这些菌生长代谢所产生的腐败物质无论在数量、类型、生成速率上都与果蔬、畜牧肉等不一样。Sivertsvik等［1］认为好氧或兼性厌氧性好氧革兰氏阴性菌是导致海鲜腐败的主要菌群，如乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）、莫氏杆菌（Moraxella）、希瓦氏菌（Shewanella）、不动杆菌（Acinetobacter）、假单胞菌（Pseudomonas）、光合菌（Photosynthetic Bacteria）、气单胞菌（Aeromonas）、黄杆菌（Flavobacterium）和弧菌（Vibrio）。Gram等［2］认为食物腐败由特定优势腐败生物造成，不是所有腐败菌都是引起特定食物变质的主要腐败因素，而是根据食物特性、微环境等因素，主要由在种群和数量上占据优势的一定腐败菌群所引起，如希瓦氏菌（Shewanella）、磷光合杆菌（Phosphotobacter）和假单胞菌（Pseudomonas）。海鲜加工和贮运时间过长也可导致革兰氏阳性菌成为优势腐败菌，如微球菌（Micrococcus）、棒状杆菌（Corynebacterium）、芽孢杆菌（Bacillus）、葡萄球菌（Staphylococcus）、梭菌（Clostridium）、链球菌（Streptococcus）。甘晖等［3］研究证实了这一观点。因此，革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都是造成海鲜腐败的主要原因。海鲜含有的丰富营养物极易为腐败菌生长繁殖提供营养和能量，如寡肽、碳水化合物和游离氨基酸等低分子量物质是微生物生长能源，被腐败菌利用后生成生物胺、组胺、含硫化物等有毒有害物。也有研究称，次黄嘌呤是食品腐败过程中产生的苦味物，除了由海鲜内源酶诱导生成外，还与细菌酶分解肌苷或单磷酸肌苷等核苷酸有关。另外，海鲜冷藏中一些细菌酶可将三甲胺氧化物（trimethylamine oxide，TMAO）还原成呈腥味物三甲胺（trimethylamine，TMA），并伴随生成有苦味的次黄嘌呤，如耐冷大肠杆菌（Escherichia coli）、弧菌、气单胞菌和希瓦氏腐败菌。

1.2 化学物质引起的腐败

海鲜富含脂类，特别是长链不饱和脂肪酸（PUFAs），在海鲜异味和臭味形成、营养物损失中起重要作用。脂肪酰基链的不稳定氢原子被夺取后脂质启动氧化作用产生自由基，在金属、离子、辐照和热催化下，自由基与氧迅速反应生成过氧自由基，再从另一脂肪酰基链夺取氢原子，产生新自由基和过氧化氢，这样一直延续自由基链式反应，随着自由基形成而非自由基产物积累，脂质氧化就会终止，这就是脂质氧化机制。脂质氧化速率取决于氧有效性、光、金属以及脂质的水分、温度、不饱和程度。脂质氧化生成的如游离脂肪酸（free fatty acids，FFAs）、二烯和过氧化物等初级产物不稳定，如醛、三烯和羰基等次级产物是初级产物分解而来，两者数量和类型均取决于氧化程度和脂肪酸组成。血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素c 等促氧化剂也诱导脂质氧化。脱氧或氧化血红蛋白作为鱼类血液主要氧化促进物能加速脂质氧化，贮藏前放血以减少血红蛋白，可减轻脂质氧化。研究表明，除了蛋白质氧化产生异味、营养损失，次级氧化产物与蛋白质、胺和多肽发生氧化反应，也导致营养损失和功能丧失。蛋白质与脂质水解所产生的FFAs之间相互作用能造成肌原纤维和肌浆蛋白变性，也导致蛋白质营养损失。

1.3 酶引起的腐败变质

海鲜自溶指僵死结束后迅速发生内源酶降解蛋白质的过程，冷藏和冻藏海鲜以非常缓慢速度发生自溶，为细菌生长提供有利环境，使感官指标降低。海鲜贮藏过程中TMAO脱乙基酶使鱼肉TMAO去甲基化，诱导甲醛生成，并且甲醛通过亚甲基桥接交联蛋白质，使鱼肌肉紧实，持水能力低。酶促黑变或褐变也是腐败变质现象，特别是虾蟹黑变或褐变是酪氨酸酶或多酚氧化酶发生酶促作用引起的。蛋白酶也是酶促腐败变质的主要作用酶，贮藏温度和pH是影响蛋白酶活性的主要因素，大多数蛋白酶最佳pH在微碱性和中性范围，如，内源性酶或微生物酶代谢作用使TMAO还原为TMA和其他挥发物，导致pH增加。脂肪酶或磷脂酶水解海鲜脂肪，导致腐败变质。三酰甘油酰水解酶（EC3.1.1.3）存在水的情况下可诱导单、二和甘油三酯水解成甘油和FFA，FFA易发生氧化是生成醛类（多不饱和醛类），产生异味（鱼腥味），鱼类放血能减轻腥味强度。此外，贮藏时间较长时，鳃或皮的脂氧合酶也可诱导海鱼发生氧化。