对虾保鲜技术研究现状及发展趋势

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1、综述与专题评论2009年第35卷第9期(总第261期)111对虾保鲜技术研究现状及发展趋势3王亮,曾名湧(中国海洋大学食品科学与工程学院,山东 青岛, 266003)摘 要 论述了对虾保鲜技术的研究现状及发展趋势,着重介绍了冰温保鲜技术在国内外的研究概况,尤其在对虾保鲜中的应用,以及冰温技术未来的发展前景,并初步提出了建立对虾冰温保鲜技术体系的设想。关键词 对虾,保鲜技术,冰温第一作者:硕士研究生(曾名湧为通讯作者)。3“ 十一五 ” 国家科技支撑计划(2006BAD30B01) ,国家自然科学 基金资助(No130871945) 收稿日期: 2009 - 04 - 24对虾(penaeus)

2、 ,属节肢动物门,甲壳纲,十足 目,游泳亚目,对虾科,对虾属1 。因具有蛋白含量高、 脂肪含量低的特点,已成为合理膳食结构中不可 缺少的组成部分。在国际贸易中,虾类是竞争较激烈的产品,其贸易额占全球水产品贸易额的10% ,当前 对虾产业的发展面临严峻挑战的同时,也存在巨大的 机遇。随着人民生活水平的提高,人们对虾类的需求也在不断增加。从国内外市场对虾类产品需求来看, 鲜度好的虾不仅畅销,且价格高;鲜度差的虾则恰恰 相反2 。1 对虾保鲜技术研究现状及发展趋势虾类死亡后,机体在酶类作用下进行无氧降解,当糖原和ATP减少到一定程度时,虾体开始变硬,随 着降解作用的进行,很快进入僵硬期,当体内ATP

3、分 解完后肌肉逐渐软化而解僵,这时候,虾体内微生物 的分解作用逐渐加剧,虾肉成分进一步分解,直至腐 败变质。而保鲜就是尽可能延长从死后到解僵的时间1 。为此要保持虾类的鲜度,就必须在捕捞、 运 输、 贮藏过程中采取适当的保鲜措施,来控制和延缓 虾体内源酶的作用和微生物的生长繁殖,以便更好 地满足食品加工及消费者的需求。111 对虾保鲜技术研究现状目前应用于虾类的保鲜技术众多,如低温保鲜、 气调保鲜、 化学保鲜、 生物保鲜等。在这些保鲜方法 中,以低温保鲜应用最为广泛。低温保鲜又分为冷藏 保鲜、 微冻保鲜和冻藏保鲜。 冷藏保鲜是将虾类放于0 - 4 条件下贮藏的保鲜方法,通常有冰藏和冰箱冷藏2种

4、。在该温度条件下,虾体内源酶及微生物的活性受到抑制,对虾原有 的性质得到最大程度的保持,新鲜度改变很小,其独特的风味得到保证3 。然而,在0条件下贮藏虾 类,其内源酶与微生物的作用仍然缓慢地进行着,长 时间贮藏依然会出现变质问题。因此该方法局限于 短距离近海作业。 微冻保鲜是将虾类的温度降至略低于其冰点以下( - 3 左右)的一种轻度冷冻或部分冷冻的保鲜 方法,也称为超冷却或部分冷冻。由于微冻保鲜的温 度正好处于最大冰晶生成带- 1 - - 54 - 5 ,在虾类 冻结时,为了使冻结过程有最大的可逆性,通过该温 度带时要尽可能快,因此在实际操作过程中,经常先 将过冷的盐水喷淋在刚捕捞的虾体表面

5、,使虾体表面 快速冻结,虾体内部快速降温(但不冻结) ,然后再置 于- 2 - - 3 左右的冰箱内贮藏,这种方法能显著抑 制酶和微生物的作用,且能显著减少干耗,解冻时汁 液流失也较少,已广泛应用于远洋渔业的保鲜。冻藏保鲜是将虾类产品快速冷冻到- 30 左右, 进行包冰衣处理后再于- 18低温保存,在该温度 下,虾体的微生物生长受到抑制,虾体内的各种酶反 应和化学反应处于停顿状态,因此可以抑制虾肉的腐 败变质。但是冷冻条件下,虾肉本身的蛋白质发生变性,而且在冷冻过程中虾肉水分容易丧失,这给解冻 后虾体的外观和口感带来不良影响,并且解冻时汁 液大量流失,不符合人们追求天然食品的要求。 气调保鲜是

6、20世纪50年代初发展起来的一种 保鲜技术,它是以不同于浓度的混合气体(CO2、N2、 O2)置换包装内的空气,来抑制微生物生长和营养成 分氧化变质。目前该技术已广泛应用于肉类、 鱼类、 果蔬等食品的保鲜。在虾类保鲜上, Rutherford等6 研究了虾仁、 去壳虾等在气调状态下货架期,结果发现,气调包装能有效抑制腐败菌的成长,达到延长货 架期的目的。江津津等7 曾按不同配比的CO2、N2食品与发酵工业FOOD AND FERMENTATI ON I NDUSTRIES112 2009 Vo l135 N o19 (To ta l261)和O2的混合气体对罗氏沼虾进行过气调保鲜研究, 发现混

7、合气体较空气组而言,可有效抑制微生物的生 长并降低TVB2N的生成。何耀辉等8 对草虾进行了气调保鲜研究,结果表明,纯CO2的包装在保鲜后期 会影响产品的外观,但混合气体包装是一种可行的保 鲜草虾的方法。目前国内针对海水虾应用气调保鲜 技术的报道还不多见,且海水虾在气调环境下的品 质、 生理变化规律尚不清楚,因此还有待进一步研究。化学保鲜就是在虾类中加入具有抑菌效果且对 人体无害的化学物质来提高虾肉贮藏性能的一种保 鲜方法。20世纪50年代,国内外就曾使用广谱性抗 菌素(四环素、 金霉素、 土霉素等)对虾类进行保鲜, 并取得了一定的研究成果。而针对虾类容易出现的“ 褐变 ” 现象,多采用醋酸钠

8、9、 亚硫酸钠10 等试剂对其进行处理。高华等11曾经将新研制的亚硫酸氢钠复合保鲜剂与常用保鲜剂进行对虾防黑变对比实 验,证明该保鲜剂具有一定的防褐变性能。梁晶晶 等12 研究了用焦硫酸钠溶液保鲜南美白对虾,结果发现,在保证SO2残留量不超标的前提下,低浓度的 焦硫酸钠溶液能有效抑制虾体的褐变现象。近年来, 随着食品安全事件多次曝光,化学物质保鲜虾类所带 来的负面效应(抗菌素残留、 细菌耐药性等)越来越 显著,以至世界各国对许多化学物质都实施了禁令。为此国内外通过研究,已先后开发出一些食品级的虾 类保鲜剂如虾鲜宝、Op2Ca保鲜剂、PPR21保鲜剂等,Montero等13 曾选用不同浓度的42

9、HR对鹰爪虾进行 保鲜实验,结果表明,所选浓度显示出不同的抗黑变 的效果,尤其015% 42HR能延长鹰爪虾货架期至7 d以上,但此时的42HR残留量会略高于其他浓度。但 是在采用这些保鲜剂处理虾体时,往往在短期内能达 到抑制细菌生长、 改善虾类品质的目的,而在延长虾 类保鲜期上的效果却始终不理想。 生物保鲜是以生物科学为基础,融合多学科技术发展起来的一种保鲜技术。其定义虽然目前尚未有 确切的提法,但随着生物活性物质、 酶制剂及一些能 够产生细菌素的微生物在食品中的广泛应用,生物保 鲜技术已引起了人们极大的关注。在活性物质方面,Simpson等14 就曾用壳聚糖溶液浸泡虾仁并取得了很好的保鲜效

10、果。Einarsson等15 研究了nisin对盐 渍北极虾的保鲜效果,结果表明,与空白对照组相比,nisin能有效抑制革兰氏阳性菌的生长,使其货架期 达到31 d。徐丽敏等16 用壳聚糖涂膜南美白对虾和鹰爪虾进行保鲜实验,证明壳聚糖具有一定的抗黑变性能。另外,根据部分酶具有的抑菌、 脱脂、 除氧等特 点,国内外已经研制出葡萄糖氧化酶、 溶菌酶等复合 保鲜剂,并且在虾类保鲜上取得了可喜的成果。同时随着微生物研究的深入,能够产生抗生素的菌类也被 逐渐应用到虾类保鲜中。如冰核细菌等。可见,在人 们越来越关心食品安全性的今天,生物保鲜法具有广 阔的应用前景,食品科学家们也开始积极拓展生物保 鲜的应用

11、范围,努力改善生物保鲜方法的效果。然而,采用生物技术进行保鲜时,虽然大量的微 生物得到抑制,但是部分生命力旺盛的微生物仍在频 繁地活动,以致单纯使用生物技术保鲜虾类,无法获 得满意的货架期,并且生物技术保鲜所需的成本往往 要高于化学试剂保鲜。因此,利用生物技术保鲜的趋势是采用冷藏与生物保鲜结合、 冻藏与生物保鲜结 合、 微冻与生物保鲜结合或冰温与生物保鲜结合等的 联合保鲜方法,这样不仅可以延长虾类贮藏的货架 期,而且也大大降低了成本。112 对虾保鲜技术发展趋势我国水产品总量自1989年以来,已连续18年居 世界首位。作为世界主要渔业国中唯一养殖产量超 过捕捞产量的国家,我国养殖产量已占到全球

12、养殖产 量的70%。而对虾生产在此期间也一直稳步增长,2008年全球对虾达到690万t以上,其中对虾养殖量达到340多万t。较过去5 a翻了一番。而我国2008 年对虾养殖产量为126万t,约占全球37% ,居世界 首位2。我国虽然已成为名副其实的对虾生产大国,然而却远不是对虾物流强国。由于我国物流保鲜 技术落后,大部分对虾以鲜销的方式进入市场,并且在对虾保鲜中,主要通过冷冻方式来保藏对虾,冷冻 保藏造成蛋白质变性和质构的破坏,严重影响了对虾 的风味,同时在贮运、 交易、 配送等环节中对虾鲜度下 降快、 损耗率高等关键技术还未得到有效解决。这些 都与人们对虾类鲜活及鲜度的需求不相适应,因此,开

13、发安全、 成本低、 货架寿命长、 食品品质佳的虾类保 鲜新技术非常必要。 冰温保鲜是将食品处于零度以下至冰点以上温 度区域内保鲜的一项新兴技术。与冷藏和冻藏相比, 其突出优势在于冰温既可避免因冻结而导致的一系列质构劣化现象,又可使食品始终处于不冻结的鲜活 状态;并且在冰温区间内贮藏、 后熟、 干燥和流通的 冰温食品比刚获得的原料更加新鲜味美17 。沈月新等1 曾研究鳊鱼冰温和冷藏条件下的保鲜实验,证 明了冰温贮藏能使鳊鱼的保鲜期明显延长。在国外,综述与专题评论2009年第35卷第9期(总第261期)113该项技术已成为继冷藏、 冻藏之后的第3种保鲜新技 术。 食品在冰温区域内贮藏,具有其他贮藏

14、方式所无法比拟的优点,如防止冰晶的形成,抑制有害微生物 的活动及各种酶的活性,降低新陈代谢的速度,改善 食品的风味及口感等。 然而,在冰温保鲜过程中,由于水分是不冻结的, 能利用的温度区间很小(一般为0 - - 2 之间) ,温度管理的要求也极其严格,导致其应用受到极大的限 制5 。同时,水产品冰温贮藏相对于冻藏而言,保鲜 期仍然达不到理想的状态。因此,开发更高效、 应用 更广泛的新型冰温保鲜系统是冰温技术今后主要发 展的方向。目前,冰温保鲜剂保鲜、 冰温真空保鲜、 冰温气调保鲜等的研究已经取得了一定的进展。2 冰温技术的国内外研究概况211 冰温保鲜的机理 生物组织的冰点均低于0,当温度高于

15、冰点时,细胞始终处于活体状态。这是因为,生物细胞中 溶解了糖、 酸、 盐类、 多糖、 氨基酸、 肽类、 可溶性蛋白 质等许多成分,而各种天然高分子物质及其复合物以 空间网状结构存在,使水分子的移动和接近受到一定 阻碍而产生冻结回避,因而细胞液不同于纯水18 ,冰点一般在- 015 - - 315。 而冰温保鲜技术,就是把保鲜的食品看作是一 个具有生命的活体,在一定条件下经过冷却处理后, 生物体会分泌出含有糖、 盐类、 蛋白质、 醇类等不冻液 物质以保持生存状态,生物学把该过程称为“生物体防御反应 ”19 。当冷却温度临近冰点时,保鲜的 产品会达到一种近似“ 冬眠 ” 的状态,从而使产品在 “

16、冬眠 ” 状态下保存,这时产品新陈代谢率最小,所 消耗的能量最小,可有效地保存贮藏产品的品质与 能量。因此,冰温贮藏食品时,将食品的温度控制在冰 温带内,可以较好地维持其细胞的活体状态;而当食 品冰点较高时,可以人为加入一些有机或无机物质, 使其冰点降低,扩大其冰温范围。212 国内外冰温技术的研究概况冰温技术始于20世纪70年代,由日本博士山 根昭美首创。冰温是存在于0 以下、 冰点以上的温 度区域,其温度介于冷藏与微冻之间,因此,和微冻保 鲜一起被总称为中间温度带保鲜。 冰温保鲜作为一种先进的食品保鲜新技术,其科技含量较高,涉及到物理、 化学、 生物及营养学等领 域,特别适用于高难度的食品贮藏和生物保鲜。冰温 作为食品保鲜的最适温度带,以其卓越的实用成效,在国外许多国家,以及我国的台湾都得到了长足的 发展和应用。尤其日本对冰温技术的研究非常深入, 于1985年成功开发出具有冰温功能的冰箱,其冰温 室的温度为0 - - 1,且研制成功了以蓄冷壁为中