鱿鱼及其制品中内源性甲醛产生的机制和控制方法研究进展

陈志坚，陈 静，黄 菊

(浙江海洋学院食品与医药学院，浙江舟山316000)

近年来，水产品安全事件频发，我国水产品因质量安全问题，导致出口屡遭发达国家的技术壁垒，造成了巨大的经济损失，严重损害了我国水产品在国际市场上的声誉，同时也在一定程度上影响了人们对甲醛含量较高的水产品的消费水平。其中鱿鱼产品中的甲醛含量超标问题尤为突出，关系到整个鱿鱼产业乃至全国水产加工产业的生存与发展，亟待解决。因此，探明鱿鱼及其制品加工过程中甲醛的产生机理，开发有效的水产品甲醛控制技术，已成为迫切之需。随着研究技术的发展和学科间的深入交叉，鱿鱼及其加工制品中内源性甲醛的形成机制已经被逐步揭示，相应的控制方法也随之被开发出来并取得较好的应用效果。笔者就国内外对鱿鱼甲醛的形成机制和控制方法的研究进展进行阐述。

1 鱿鱼及其制品内源性甲醛形成机制

国外对海产品内源性甲醛生成机理有大量的研究。目前，认为海产品中产生内源性甲醛主要有2种途径:一为酶途径，主要是酶及微生物参与，研究集中在鳕鱼科鱼类冷冻和冷藏过程中氧化三甲胺脱甲基酶(TMAOase)［1-3］，茎柔鱼也分离到相似的分解酶［4］;二为非酶途径，即高温下氧化三甲胺裂解形成。

1.1 氧化三甲胺脱甲基酶(TMAOase)催化途径 由于鳕鱼科等海水鱼类大都生活在150～200 m以下的深海，身体中较高氧化三甲胺(TMAO)的含量具有维持细胞-体液间和体液-外界间浸透浓度平衡的作用，成为海鱼体内缓冲体系的一部分。氧化三甲胺在TMAOase的催化作用下分解形成三甲胺(TMA)和二甲胺(DMA)，在产生二甲胺的同时还伴随着甲醛的形成。

朱军莉等研究了秘鲁鱿鱼不同组织中氧化三甲胺脱甲基酶(TMAOase)的活性及酶学性质，并通过体外重组试验分析冻藏过程中TMAOase活性与甲醛生成的相关性，发现鱿鱼不同组织TMAOase活性均较低，而肝脏酶活相对较高，且与肌肉中TMAOase酶学性质相似［5］。此外，还发现TMAOase催化活性需要一个辅助因子系统，包括Fe2+、抗坏血酸(Asc)和半胱氨酸(Cys)。但是，鱿鱼肝脏-肌肉重组体和TMAOase-肌肉重组体在冻藏过程中甲醛和二甲胺(DMA)含量显著提高，而肌肉中DMA和甲醛含量无显著增加，因此推测TMAOase酶学催化途径并非鱿鱼及其制品中高含量甲醛的主要来源。

1.2 氧化三甲胺高温裂解途径(非酶催化途径)研究发现，在鲜活鱿鱼肌肉组织中甲醛的含量并不高，低于相关法规的限量检出标准，但是在鱿鱼丝、鱿鱼片等鱿鱼制品中却检测出了较高含量的甲醛，有的甚至超出国家相关标准上百倍。Lin等发现，200℃时干鱿鱼甲醛和DMA生成明显加速［6］;励建荣等发现，在加工鱿鱼丝的蒸煮和焙烤这2个工序中甲醛增加明显［7］，而这2个工序是整个鱿鱼丝加工过程所需温度最高的;薛长湖等也报道加热工序促进甲醛生成的相似现象［8］。并且目前的研究表明，氧化三甲胺高温裂解产生甲醛的现象仅在鱿鱼加工过程比较普遍和显著。Odziejska等发现，加热的阿根廷滑柔鱼甲醛和DMA生成明显，波罗的海鳕甲醛和DMA只有微量改变［9］，而经180℃高温处理的鳕鱼甲醛显著下降［10］。

为进一步阐明影响TMAO热分解的关键因素，Spinelli等进行了体外模拟试验，研究了TMAO标准溶液生成甲醛的非酶途径，发现Fe2+、Sn2+、SO2、半胱氨酸和血红蛋白等还原性物质促进TMAO的分解［11］。Lin等也做了相似的研究，发现Fe2+和抗坏血酸对TMAO热分解的促进远大于Fe2+和半胱氨酸［6］。以上研究基本明确了影响TMAO热分解的关键因素，但未说明这些关键因子发挥作用的途径或者影响机理。

Ferris等假设并证实了TMAO在Fe2+催化下通过自由基反应生成甲醛、DMA和TMA［12］，推测TMAO高温热分解生成甲醛的反应可能与反应中的自由基存在一定关联。针对这一推测，朱军莉等以鱿鱼高温条件下内源性甲醛生成规律为切入点，通过构建体外化学模型筛选影响TMAO高温热分解生成甲醛的关键因子，重点研究了高温条件下反应体系中自由基产生特性与甲醛生成的相关性，发现自由基是鱿鱼制品加工过程甲醛生成的重要诱因。综上所述，高温分解是鱿鱼制品内源性甲醛的主要来源，而自由基则是主要的诱发因素。

2 鱿鱼及其制品中内源性甲醛的控制

随着鱿鱼及其制品中甲醛形成机制的逐渐明确，目前众多甲醛控制方法被开发和应用于生产实践，并取得了较好的控制效果。现就以下几种针对鱿鱼制品中甲醛控制的方法进行详细阐述。

2.1 甲醛捕获剂的应用 甲醛是一种具有较强反应活性的化学物质，容易被还原形成醇类物质，也容易被氧化生成二氧化碳和水，还能与酚类物质如苯酚等发生缩聚反应形成酚醛树脂。因此，研究人员从这些化学物质中筛选出了安全、有效的甲醛捕获剂应用到鱿鱼制品的甲醛控制中。

2.1.1 天然提取物对鱿鱼制品甲醛的控制。研究发现，茶多酚、甘草提取物、白藜芦醇、蜂胶和葡萄籽提取物5种多酚类物质都能有效减少鱿鱼上清高温条件下FA和DMA的形成，并且多酚提取物均表现良好的FA结合作用;随着茶多酚浓度的增加和处理时间的延长，茶多酚抑制鱿鱼中TMAO热转化FA和DMA形成的作用显著增强，其中高于0.15%茶多酚效果较佳;5种儿茶素单体与茶多酚对鱿鱼TMAO热分解表现相似的抑制作用，并且茶多酚和儿茶素单体(ECG和EGCG)能显著降低鱿鱼高温自由基信号的形成。因此，茶多酚通过抑制鱿鱼高温TMAO热分解和捕获生成的甲醛实现降低甲醛含量，其中儿茶素单体是茶多酚抑制TMAO热分解的主要物质［13-14］。

2.1.2 有机酸对鱿鱼制品甲醛的控制。丁二酸、草酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸和柠檬酸三钠6种有机酸类和盐都能在高温条件下减少鱿鱼上清FA和DMA的形成，且有机酸对FA无结合作用。随着柠檬酸浓度的增加和处理时间的延长，柠檬酸抑制鱿鱼中TMAO热转化FA和DMA形成的作用增强，且浓度高于5 mmol/L时抑制效果较好;柠檬酸能显著降低鱿鱼高温自由基信号的形成;因此柠檬酸降低鱿鱼高温甲醛含量主要是通过抑制TMAO热分解来实现［14］。

柠檬酸和茶多酚复合，发现0.05%茶多酚+5 mmol/L柠檬酸与0.15%茶多酚在抑制鱿鱼中TMAO分解的效果上表现相似的作用，两组无显著差异［14］。

但是茶多酚等天然提取物会影响产品的外观，有机酸又会影响产品的口感。经过多次的反复尝试，朱军莉等研究评价了加工工艺中0.05%茶多酚复合5 mmol/L柠檬酸和5 mmol/L氯化钙处理对秘鲁鱿鱼丝25℃下贮藏过程中理化和感官特性的影响。结果显示，鱿鱼丝在贮藏中不仅水分、蛋白质、脂肪等营养物质的损耗显著降低，TMAO的降解也受到了抑制，从而使甲醛的形成受到了显著抑制［15］。这样的复合型甲醛捕获剂具有协同增效的作用，不仅可以减少茶多酚、柠檬酸在鱿鱼丝中的添加量，还能更好地捕获吸收甲醛，减少产品中甲醛的含量。

2.2 氧化三甲胺酶的抑制剂或抗冻剂的应用 鱿鱼原料在冷冻或低温贮藏过程中添加酶抑制剂或抗冻剂以抑制TMAO分解生成甲醛。Parkin等研究发现，水产品中富含的TMAO在低温贮藏过程中仍会在酶的作用下不断分解生成FA;而添加酶抑制剂后，TMAO分解大大受到抑制，FA生产量也随之减少［16］。此外，Herrera等发现向鱿鱼原料中添加抗冻剂也能达到抑制FA的效果［17］。

2.3 加工工艺的改进对鱿鱼甲醛形成的控制 励建荣等研究发现，在秘鲁鱿鱼丝加工过程中，甲醛含量发生了变化，其中在蒸煮和焙烤两道工序下甲醛含量显著升高［18］。但当蒸煮条件降为90℃、4 min以及焙烤条件改为125℃、5 min后，鱿鱼丝的甲醛含量明显降低至8.7 mg/kg(符合国家甲醛限量标准)。辛学倩等在研究鱿鱼丝加工过程中得出了类似的结论［19］，即通过流水冷却以及改变焙烤技术可以大大减少鱿鱼产品中最终的甲醛。此外，Landolt等发现，通过加工工艺中的清洗步骤能减少鱿鱼TMAO本底含量，从而达到减少TMAO分解生成FA的目的［20］。

2.4 不同包装方式对鱿鱼制品甲醛含量的控制 自由基是诱发鱿鱼制品甲醛形成的主要因素，而光照、热、氧气等都是诱发自由基产生的主要因素。因此，控制自由基的产生也就在很大程度上阻断了甲醛形成的路径。相比普通包装，真空包装能显著降低鱿鱼丝贮藏过程中水分流失、减少蛋白质分解、抑制美拉德反应和氧化三甲胺转化为二甲胺和甲醛。因此，真空包装结合0.05%茶多酚+5 mmol/L柠檬酸复合甲醛抑制剂对保持鱿鱼丝贮藏过程中品质和抑制氧化三甲胺分解为甲醛和二甲胺效果最佳［14］。除此之外，还可以采用真空气调包装，这样既可以控制甲醛的形成还能更有效地抑制鱿鱼制品在储藏过程微生物的生长。还可以采用深色和耐热性好的包装材料以防止在运输、储藏、货架期间的光、热等影响。或者是在包装袋内放入甲醛捕获包，里面加入一些甲醛捕获剂，这样不仅可以起到吸收甲醛的作用，还可以避免一些捕获剂对鱿鱼外观和口味的不良影响。

3 研究展望

综上所述，对于鱿鱼及其制品中内源性甲醛的形成机制主要是针对鲜活鱿鱼以及加工过程两个环节。并且针对这两个环节中的关键点从原料到加工工艺再到产品包装都开发了很多甲醛控制方法及技术，已经成功使得鱿鱼制品在刚生产出来的时候或者货架期的前段时间甲醛含量控制在限量标准以下。但是，近年来国家相关监督执法部门在各大超市中抽查的鱿鱼制品，其甲醛含量都超出国家标准几十倍甚至几百倍。由此说明，鱿鱼制品中的甲醛在商品货架期内仍然不断形成，那在这段时间内是什么原因造成甲醛的大量形成，先前开发的控制技术和方法为何在货架期内不再发挥作用或者如何提高它们在货架期内的作用，这些问题都是鱿鱼制品所面临的重要质量问题，也是亟需解决的主要问题，同时更是鱿鱼制品内源性甲醛形成机制方面的今后研究方向。

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