金枪鱼气调保鲜技术的研究进展

汤元睿，谢 晶

金枪鱼气调保鲜技术的研究进展

汤元睿，谢 晶*

（上海水产品加工与贮藏工程技术研究中心，上海海洋大学食品学院，上海 201306）

气调保鲜技术通过抑制微生物繁殖和降低氧化速率以达到延长水产品货架期的目的。在金枪鱼气调保鲜中，CO2的抑菌作用十分重要，O2对于肉色保持也必不可少，而经CO发色的肉制品是否可以食用国内外仍存在较大分歧。气调包装金枪鱼货架期的延长取决于贮藏温度、气体比例、包装材料、包装物体积比以及初始微生物的含量等因素，其中贮藏温度最为关键。气调包装对水产品货架期的延长明显优于空气包装。本文主要介绍了金枪鱼气调保鲜技术的研究现状，并指出可以从包装外形、气调包装和其他保鲜方法的结合，以及温度波动下气调包装是否能有效减损保质等方面进行今后的研究。

金枪鱼；气调包装；保鲜

延长水产品的货架期常用冷藏、冻藏、罐藏、气调包装、真空包装以及保鲜剂等方法。随着消费者对最小加工食品的要求日益增高，气调包装（modified atmosphere packaging，MAP）及真空包装（vacuum packaging，VP）技术具有极大潜力[1]。MAP将一种或多种气体充入食品包装袋内，通过抑制微生物繁殖和降低氧化速率以减缓食品质量下降的速度，从而维持食品新鲜度、延长其货架期[2]。

金枪鱼（tunas），在台湾、韩国等地又称为鲔鱼、吞拿鱼等，是一种大洋暖水性洄游鱼类，主要分布于中低纬度海区，是一种个体大、分布广、品种多及经济价值高的鱼种[3-4]。金枪鱼鱼肉呈鲜红色，其中血红素含量很高，具有低脂肪、高蛋白等特点，同时含有大量维生素和矿物元素，尤其是DHA和EPA等多不饱和脂肪酸，是大洋性水产品中的珍品；其内含有的牛磺酸等功能性成分还具有抗肿瘤活性、缓解心力衰竭、预防脑血管疾病以及抗动脉硬化等作用[5-6]。

目前金枪鱼肉一部分在当地或者运往其他市场生鲜消费，另外一部分则加工为罐头食品[7]。这都要求原料鱼具有很高的新鲜度，因此，金枪鱼的保鲜显得尤为重要。金枪鱼适宜的冻藏温度为－55℃及以下[8]，然而超低温贮藏的成本高，且目前我国尚未有完善的超低温物流，贮运过程难以始终保持在规定的温度下[9]，而贮运温度的波动会对金枪鱼的品质尤其是肉色影响显著[10]，考虑到经济成本和可操作性问题，金枪鱼保鲜方法有待进一步研究。

本文介绍了金枪鱼气调保鲜技术的研究现状，旨在为金枪鱼保鲜技术的发展及其市场化应用提供依据。

1 气调包装的气体组成及其保鲜作用

气调包装中运用的气体种类繁多，每一种气体对食品保鲜的功效都不相同。常用的气体有O2、N2以及CO2。通常将3种气体中的2种或3种按比例混合或完全充入N2。有研究曾将NO、Cl2、CO、SO2、乙烷及一些稀有气体[11]应用在MAP中并取得了一定保鲜效果，但出于食品安全和经济性考虑未得到推广。Byelashov等[12]发现ClO2具有强氧化性、抗菌能力并且不与有机物反应，曾琬甯[13]发现，经过ClO2处理的冰鲜金枪鱼生鱼片能够有效抑制细菌繁殖，然而过高的ClO2体积分数可能造成鱼肉褐变、加速脂肪氧化。

CO2具有良好的抑制细菌和真菌的性能，是水产品MAP保鲜中最重要的气体成分[14]。CO2在水和脂肪中具有较高的溶解度，造成肉品表面pH值下降，且CO2的溶解度随温度的降低而显著升高，一定范围内，其抑制腐败菌生长的能力和产品中溶解的CO2体积分数成正比[14]。但是CO2在鱼肉组织中溶解度较高，高浓度的CO2会导致产品包装产生塌陷。Stammen等[15]发现，使用CO2气调包装的鱼肉在打开包装后，产品还将缓慢释放CO2，在一段时间内持续发挥保鲜作用。然而Davis[16]发现CO2的溶解会使食品的持水力下降。

N2是无色无味的惰性气体，在水和脂肪中的溶解度低，因而对于水产品的新陈代谢影响微小[17]。由于高体积分数的CO2包装将产生塌陷，N2可以作为MAP中良好的填充气体。在MAP中用N2替换O2以减缓鱼肉氧化酸败和好氧微生物繁殖的方法也可代替真空包装；同时，100% N2的MAP包装能够抑制风味的流失和由O2引起的化学变化，从而延长了产品的货架期[1]。Chia等[18]发现，相较于100% CO2和空气包装，100% N2的MAP包装能够提高盐溶蛋白的稳定性。

O2在红色肉品MAP中的作用至关重要，它既能促进好氧微生物的生长，也能抑制厌氧微生物的生长[2]。较低的含氧量会导致鲜肉中肌红蛋白转化为高铁肌红蛋白，引起褐变[19]，部分细菌在低温、低氧气含量情况下还会产生毒素[14]；而升高含氧量会导致脂质氧化产生腐败的气味，不利于金枪鱼的销售[20]；同时，高氧含量会引起分子间交联，降低肉品的嫩度和多汁性，还将导致必需氨基酸的减少和可消化性的降低[21]。Thiansilakul等[22]研究发现，相较于真空包装，100% O2的MAP包装会导致鲣鱼块严重褪色。

CO能和肌红蛋白结合生产一氧化碳结合肌红蛋白（carboxymyoglobin）使肉品呈鲜红色[23]，Huang Yuru等[24]研究发现经CO处理过的金枪鱼样品在4℃条件下贮存8 d后仍能保持良好的肉色。CO处理还能起到一定的抑菌作用，从而延长金枪鱼货架期，Chow等[25]研究发现经过CO处理5 d的金枪鱼肉在0℃条件下贮藏期可达7 d，－20℃条件下可贮藏6个月。然而国际上目前对CO的使用存在较大分歧：我国规定金枪鱼加工不可利用CO保色，同时金枪鱼产品中的CO含量不得高于200 μg/kg[26]；日本卫生部规定金枪鱼产品中CO含量低于200 mg/kg可被认为是未经CO处理过的[27]；美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）则允许MAP中加入CO，且CO体积浓度低于0.4%就认为是安全的[1]。有研究认为CO在血液中的半衰期大约为4～6 h，摄入少量经CO处理的鱼肉不会影响人体健康。目前关于CO的应用与推广还存在较大争议[27]。

2 气调保鲜的影响因素

气调包装通过抑制微生物生长和减缓鱼肉氧化反应来延长金枪鱼的货架期，其货架期的延长取决于脂肪含量、贮藏温度、气体比例、包装材料、初始微生物的含量以及气体和包装物体积比等因素，其中贮藏温度为关键因素[14]。

2.1 温度

温度对MAP保鲜效果的影响显著。高于要求的贮藏温度会加速MAP保鲜产品中的化学反应和微生物生长，引起包装内气体成分的改变，从而加速食品的腐败变质[28]。引起食品腐败变质的原因有微生物繁殖、酶促反应以及非酶促反应，这些作用的强弱都与温度密切相关。降低温度可以减弱这些作用，从而阻止或者延缓食品的腐败。对于大多数微生物而言，当温度降至－10℃以下，其繁殖完全受到抑制；为了防止发生酶促反应，品温必须低于－18℃；低温条件下，根据Q10规则，非酶促反应速度也会大大降低[29]。

对于金枪鱼等红肉鱼类，组氨酸含量相对较高，易被细菌污染形成组胺，摄入过量组胺会造成过敏性食物中毒[30]。杨健等[31]分析了冷冻鲣鱼中产组胺菌的生物学特性发现，在4～30℃范围内，随着温度升高，菌株的繁殖加快，组胺生产量逐渐增加；Silva等[32]发现22℃条件下大眼金枪鱼在仅在1 d内即超过安全限量；Guizani等[7]发现，随着贮藏温度的升高，黄鳍金枪鱼块的组胺升高速率减缓，0℃条件下贮藏17 d，其组胺含量甚至略有下降。

对于金枪鱼的低温保鲜研究已经发现，低温贮藏可以有效延缓金枪鱼肉的褐变、脂质氧化酸败和蛋白质的降解[33-35]。李念文等[10]研究发现贮藏过程中温度的波动对金枪鱼的品质也存在极大影响。

Arundon等[36]研究了不同温度下调味金枪鱼肉的气调包装：随着贮藏温度的上升，不饱和脂肪酸发生氧化、样品中糖及其他组分分解导致了持水力下降，聚偏二氯乙烯包装结合氧气吸收剂的调味金枪鱼肉在30、37、40℃条件下分别可保存28、28、21 d。

2.2 气体比例

MAP金枪鱼的货架期受其包装中的气体比例影响极大。尤其是其中氧气的比例对于维持肉色[14]、减少组胺生成[1]具有重要作用。

Thiansilakul等[37]研究了鲣鱼在不同气体工况下的颜色和感官特性发现：在4℃条件下贮存3 d后，空气包装和100% O2MAP包装的鲣鱼块外观比真空包装差，但100% O2的MAP包装中的鱼块表面较有光泽。Ruiz-Capillas等[38]在对整只未去皮、去内脏的大眼金枪鱼的气调贮藏中发现：60%CO2/15%O2/25%N2和40% CO2/40%O2/20%N2混合气体贮藏（2℃条件下可贮藏22 d）优于空气下贮藏（可贮藏13 d），两种气调包装中前者鱼肉在感官评分和生化指标上优于后者。罗殷[39]对均温解冻的黄鳍金枪鱼块进行气调包装，4℃贮存15 d发现：在肉色方面，40%CO2/40%O2/20%N2包装（6 d内依然可以生食）明显优于60%CO2/15%O2/25%N2的包装（6 d内可以食用），K值和细菌总数方面，前者也优于后者。夏征[40]研究了5℃贮藏下金枪鱼肉的气调包装：气体比例为35%CO2/5%O2/60%N2的气调包装中金枪鱼酸败程度、总挥发性盐基氮值（total volatile basic nitrogen，TVB-N）均小于50%CO2/15%O2/35%N2比例的包装，前者的肉色也得到了较好的维持。Thiansilakul等[41]研究发现，MAP包装具有较低的菌落总数、嗜冷菌及乳酸菌数，革兰氏阴性菌为导致冰藏金枪鱼腐败变质的主要菌种，高CO2体积分数的MAP包装能够有效抑制其繁殖。Emborg等[42]发现，随着CO2体积分数上升，金枪鱼罐头中摩氏摩根菌（M. psychrotolerans）的生长速率减缓、组胺产量减少；相较于40%N2/60%O2、40%N2/60%CO2的MAP包装，40%CO2/60%O2的MAP包装金枪鱼肉1℃条件下贮藏28 d无组胺生成，其效果优于真空包装[43]。

2.3 包装材料

MAP中包装材料的选择对保鲜效果至关重要[44]。食品的感官特性取决于食品中脂肪氧化生成过氧化物、醛类和酮类的程度。在高氧气分压力时，鱼肉氧化速率与O2体积分数无关，但在低氧气分压力时，其氧化速率与氧气体积分数成正比。因此，包装材料对O2的渗透性在一定程度上决定了包装中O2的氧化能力[45]。

Arundon等[36]研究了聚丙烯（polypropylene，PP）、聚偏二氯乙烯（poly（vinylidene chloride），PVDC）以及复合薄膜（尼龙、铝箔和线型低密度聚乙烯复合而成，厚度为80 μm）3种不同包装材料对于调味金枪鱼肉货架期的影响：PP的水蒸气透过率（water vapor permeability，WVP）低于PVDC及复合膜，WVP较低的包装材料具有较高的阻水性，因此PP包装的样品持水力高于PVDC以及复合薄膜包装；然而由于PP包装的氧气扩散速率较高，其中鱼肉的硫代巴比妥酸反应产物含量（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）高于PVDC及复合薄膜包装的。新鲜的金枪鱼肉在贮藏过程中会渗出酶和其他催化物质加速脂肪氧化，湿度稳定板（humidity-stabilizing sheet，HSS）和液滴吸收层片（drip-absorbing sheet，DAS）在冻藏期间能够吸收或放出水分、吸附渗出物，在不产生凝结水的情况下将包装内空气维持在较高的相对湿度，从而延长其货架期。Saito等[46]研究发现HSS和DAS包裹的金枪鱼肉 能够有效地维持样品初始的TBARS和高铁肌红蛋白百分含量，减缓K值上升。

目前，随着消费者对食品包装的要求日渐增高，食品行业的抗菌塑料的研究也日趋增多，抗菌塑料以其能够有效抑制或杀死与之接触的细菌、霉菌等微生物得到了广泛认同。其中的释放型抗菌塑料包装，是将黑芥、芥菜中提取的挥发性化合物异硫氰酸烯丙酯（allyl isothiocyanate，AITC）直接喷镀在塑料表面，使用该包装 材料能够有效抑制微生物繁殖，延长生金枪鱼片的货架期[47]。

2.4 原料的初始条件

MAP的保鲜效果与包装前原料的状态有 很大关系。原料加工前贮藏时间以及经过不同解冻方式[48]、腌制[36]或者热加工[49]后其性质会发生极大改变，包装前的加工也可能造成原料的污染，升高其初始微生物的含量[14]，这些都会影响MAP最终的保鲜效果和货架期。目前已经有电解水[24]、异抗坏血酸钠和柠檬酸钠混合溶液[50]、茶多酚[51]、棉花籽油[52]和烟熏[53]等方法对延长金枪鱼货架期的研究。Thiansilakul等[41]研究了咖啡酸和鞣酸结合MAP对东方小金枪鱼品质的影响，发现二者均能对高铁肌红蛋白的形成起抑制作用，且鞣酸在降低肌红蛋白氧化方面效果较好，能使鱼肉保持较高的红度值；鞣酸（200 mg/kg）和含较高体积分数CO2的MAP（60%CO2/35%N2/5%O2）结合能够较好地抑制脂肪氧化以及异味，4℃条件下货架期可达12 d。Arundon等[36]研究发现氧气吸 收剂在金枪鱼肉保鲜中具有良好的抑菌、减缓自动氧化的效果。Torrieri等[54]研究发现贮藏在3℃条件下添加α-生育酚的低密度聚乙烯活性气调包装中的金枪鱼货架期长达18 d。

2.5 其他因素

气体和包装食品的体积比一般推荐为约为2∶1或3∶1，这是由于考虑到CO2在肌肉组织中的溶解性将会引起包装的塌陷[14]；但 有些关于MAP的研究并没有说明气固比例，也没有涉及CO2的溶解率，Sivertsvik等[14]指出，CO2的溶解率在一定程度上会影响肉品的持水力，缺少气固比例和CO2溶解率则不能更科学地解释MAP的保鲜机理。

为了提高保鲜的安全性和延长产品的货架期，国内外开发了许多新兴的气调保鲜技术，包括活性包装（active packaging）、智能包装（smart packaging）以及栅栏技术（hurdle technology）。活性包装通过利用不同的气体吸收剂和释放剂来改变包装中的气体成分、弥补包装材料的不足；智能包装则通过利用时间-温度指示器（time-temperature indicators，TTI）监控包装中温度的变化[1]；栅栏技术将肉品中与保鲜相关的一系列因子（如贮藏温度、水分活性、pH值、氧化还原值等，称作栅栏因子）综合考虑，以延长肉品货架期、保证产品安全[14]。

3 结 语

气调保鲜技术虽然多种多样，但还有一些问题需要进一步解决：1）目前MAP包装多采用袋式包装，其外形的不规整不方便货品的堆垛，若进行改进则可以达到节省空间的目的；2）考虑到CO2的溶解性问题，金枪鱼气调包装中气体量和包装食品体积的最佳比例需要研究确定，以达到最佳保鲜效果；3）与其他保鲜方法相结合，如将MAP技术与低温、高压、烟熏和浸渍等技术相结合，综合考虑经济环保等因素，选择性价比最佳的方案；4）低温保鲜中的温度波动对金枪鱼肉品质的影响显著，MAP技术是否能有效降低因贮运过程温度波动对于其品质变化的影响或通过不同包装材质抵消或减缓温度波动的影响等。

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Progress on Modified Atmosphere Packaging Technology of Tuna

TANG Yuan-rui, XIE Jing*
(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing and Preservation, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Modified atmosphere packaging (MAP) technology can result in prolongation of the shelf-life of aquatic products by inhibiting microbial growth and oxidative reactions. CO2is the most important gas for MAP preservation of tuna due to its bacteriostatic and fungicide properties. O2can maintain the red color of the meat. There is currently sharp disagreement about the safety of meat products using CO for color retention. The achievable extension of shelf life depends on gas mixture, film types, gas volume proportion, initial microbial population, and most importantly, storage temperature. MAP can significantly extend the shelf life of fishery products when compared with air packaging. This paper provides a review of recent advances in modified atmosphere technology of tuna. Meanwhile, we point out that future research may focus on packaging improvement or combination with one or more additional techniques as well as the effectiveness of MAP in reducing damages and protecting the quality during temperature fluctuation.

tuna; modified atmosphere packaging (MAP); preservation

TS254.4

A

1002-6630（2014）09-0296-05

10.7506/spkx1002-6630-201409058

2013-06-28

“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD38B09）；2013年上海市科技兴农重点攻关项目 [沪农科攻字（2013）第3-4字）]

汤元睿（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食品冷冻冷藏。E-mail：yrtang@126.com

*通信作者：谢晶（1968—），女，教授，博士，研究方向为食品工程。E-mail：jxie@shou.edu.cn