淡水鱼防腐保鲜栅栏因子的研究进展

梁焕秋　赵冰　龚炳德　陈佩　李远志

摘 要：淡水鱼是一种含有丰富蛋白质和脂肪的食品原料，因此，微生物的控制是其捕获后防腐保鲜的关键环节。栅栏技术是通过将多种抑菌、杀菌因子科学地组合，从而抑制保鲜期间淡水鱼中微生物的生长和繁殖，保证其安全和品质的一种保鲜技术。本文概述了栅栏效应与微生物的关系，以及淡水鱼保鲜中常用栅栏因子的研究现状与组合方式，以期为淡水鱼栅栏保鲜技术的研究和应用提高参考。

关键词：淡水鱼；保鲜；微生物；杀菌；栅栏因子

Recent Progress in the Research of Hurdle Factors for Freshwater Fish Preservation

LIANG Huan-qiu1， ZHAO Bing1， GONG Bing-de2， CHEN Pei1， LI Yuan-zhi1，*

（1. College of Food Science， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China；

2. Heyuan Lvzhibao Food Limited Company， Heyuan 517527， China）

Abstract： Microbial control is a key link in the preservation of captured freshwater fish for its rich protein and fat contents. By combining various antibacterial or sterilization factors scientifically， hurdle technology can effectively inhibit microbial growth and reproduction of freshwater fish and ensure the safety and quality during preservation. In order to provide references for the research and application of preservation technologies for freshwater fish， the microbial association of hurdle factors and the current status of research on common hurdle factors and their combinations for the preservation of freshwater fish are summarized in this paper.

Key word： freshwater fish； preservation； microorganism； sterilization； hurdle factor

中图分类号：TS254.4 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2014）05-0050-04

淡水鱼，即能生活在盐度为3‰的淡水中之鱼类。在我国，淡水鱼的种类约有800种，其中鲤科属种约占全部淡水鱼的二分之一，其次是鲶科和鳅科等。近10年来，我国淡水鱼业发展迅猛，2013年淡水鱼产量约为2635.08万吨[1]，占渔业总产量的40%。除了鲜销，淡水鱼的综合加工具有保持淡水鱼风味、加工过程简便、保质期长等优点，成为了缓解渔业旺季淡水鱼巨大产量的主要途径。然而淡水鱼的蛋白和水分含量高，且自身携带大量的细菌，采收后容易变色、变味，甚至腐败变质，因而在淡水鱼的运输、销售和综合加工的前期，不同的防腐保鲜措施成为了近年来的研究热点。

栅栏效应，即通过合理地设置若干强度不同的阻止微生物生长的“栅栏因子”，从多方面打破食品中微生物的生长平衡，达到阻止其生长繁殖的目的[2]。与单一高强度防腐方法相比，栅栏技术能科学地发挥各种杀菌措施的效应，有效抑制微生物生长繁殖，从而保证食品的感官、卫生质量及安全。本文就目前淡水鱼防腐保鲜中应用的栅栏因子及其组合的研究进展进行综述，以期为栅栏技术应用于淡水鱼的防腐保鲜提供一定的参考依据。

1 淡水鱼的腐败与鲜度表征

1.1 淡水鱼的腐败和常见细菌

淡水鱼中蛋白质与不饱和脂肪酸的含量高，且其本身带有的细菌繁多，因而在没有采取保鲜措施的情况下极容易腐败变质。引起这种腐败过程的原因，一方面是由于淡水鱼在捕获时造成死伤，使大量的细菌进入肌肉内。另一方面，在淡水鱼离开水环境后，其表面分泌的黏液本身就是细菌的良好培养基，因而极易引来大量可分解蛋白质的细菌入侵。在微生物、酶和氧气的共同作用下，鱼体脂肪酸发生氧化、蛋白质分解成肽和氨基酸[3]，产生异味、变色和组织结构的改变，从而引起腐败变质。

常见的引起淡水鱼类腐败变质的细菌种类包括假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、摩氏杆菌属等[4]。在淡水鱼类的贮藏期间，由于各种细菌对特定贮藏条件的耐受程度不同，因而在不同的贮藏条件下鱼体容易生长的细菌种类有区别[5]：容易使冷藏淡水鱼腐败变质的细菌包括磷发光杆菌、腐败希瓦氏菌、热杀索氏菌等[6]；使真空和气调包装淡水鱼腐败变质的细菌是磷发光杆菌和乳酸菌；而有氧低温贮藏淡水鱼的特定腐败细菌则是假单胞菌。

1.2 淡水鱼的鲜度表征评价

鲜度是水产品从起捕到加工或食用前评价其品质质量的一项重要标准[7]。目前，应用较为广泛的鱼类鲜度表征评价方法均根据鱼类发生腐败变质时，其自身发生的变化特征，通常包括感官评定、化学表征（三甲胺、K值、挥发性盐基氮、吲哚、酸度、丙二醛、总氨和蛋白质特性生化指标等）、微生物学评价和其他快速检测技术。

2 “栅栏”与微生物

食品在贮藏过程中所采取的用以抑制或杀灭微生物的多种措施，就是栅栏因子（hurdle factor）[8]。这些因子单独或相互组合作用，形成一道道“栅栏”，这些“栅栏”各自发挥其针对微生物的独特抑制或杀灭效应，从多方面打破微生物的内平衡，使食品腐败菌难以入侵，而且能够保持食品的外观品质，使食品长期处于良好的保藏状态。

目前，用于淡水鱼防腐保鲜的方法主要分为物理保鲜法、化学保鲜法和生物源保鲜剂法三大类[9]。其中可细分的每一种方法，在应用于淡水鱼保鲜栅栏技术组合设置的时候，均可看作是防腐保鲜的一个因子，包括初始菌含量、杀菌温度、酸度（pH值）、水分活度（aw）、包装方式、化学防腐和辐照处理等[10]。对于这些不同类型、不同强度栅栏因子，其联合防腐作用往往会比单一高强度的栅栏因子更有效[11]。对于每一种成熟的食品保鲜技术，其实就是应用了一套独特的栅栏因子组合。

3 淡水鱼防腐保鲜中应用的栅栏因子

3.1 温度

微生物生长、代谢和繁殖与所处环境的温度息息相关。而淡水鱼的低温保鲜是一种利用低温抑制酶的活性和细菌新陈代谢，从而达到延长保鲜期的方法。按照温度的不同，可分为冷藏、冷水、冻结、冷冻和冰藏保鲜等。此外，还有微冻、冰温和超冷等保鲜技术。

冷藏与冷水保鲜属于较为传统的淡水鱼防腐保鲜方法。该法是将捕获后的淡水鱼经过预处理后，直接放在0～4 ℃或较低温的环境中保藏。是一种简单、适用于淡水鱼短期贮藏的保鲜手段。冻结、冷冻和冰藏保鲜几种保鲜方法是把淡水鱼体的温度降到其冰点以下的保鲜方法。一般来说，鱼体保藏的温度越低，其保鲜周期越长，在―18 ℃的条件下，淡水鱼能贮藏2～3 个月[12]。

微冻保鲜和冰温保鲜一起被称为中间温度带保鲜[13]。微冻保鲜技术的贮藏温度是冻结点至―5 ℃左右[14-15]，而冰温保鲜的贮藏温度则是―0.5 ℃至―2 ℃之间[16]。而冰温保鲜较微冻保鲜技术相比，是一种更能避免因冻结而导致的蛋白质变性和干耗等一系列质构劣化现象的保鲜手段。且冰温保鲜的保藏时间是一般冷藏的2 倍左右[17]。熊光权[18]等对草鱼、鲫鱼微冻保鲜技术进行研究，发现在微冻保鲜期内，菌落总数在贮藏前期变化不大，在贮藏后期随微冻保鲜时间的延长呈上升趋势，且挥发性盐基氮、菌落总数结合感官评定，微冻保鲜30 d，仍然达到GB标准。段道富[19]研究了茶多酚对于微冻状态下的螂鱼鲜度的影响，发现茶多酚对于微冻状态下的螂鱼具有良好的抑菌和抗氧化作用，能够明显延缓卿鱼的腐败变质。

3.2 包装方式

真空与气调包装是淡水鱼保鲜的两种主要的包装方式。真空包装是淡水鱼保鲜最常用的包装方式，通过最大限度地降低鱼体环境的压力，减少鱼肉的氧化、酸败，以达到淡水鱼保鲜储藏的目的[20]。真空包装的保鲜方式不但能够延长水产品的货架期，而且能够缩小包装体积便于运输。

气调包装是采用人工混合气体代替包装袋内的空气，以减弱鲜活水产品的呼吸强度，抑制微生物的生长，减缓水产品体内的化学反应速度来达到延长食品保鲜期[21]的食品储藏方式。然而，单独使用气调包装作为鲜鱼的保鲜方式效果甚微，甚至有不良效果的出现。气调包装常见使用的惰性气体是N2和CO2，有研究发现[22]，使用CO2包装可使磷发光杆菌变为优势腐败菌，使得鲜鱼的腐败周期大大缩短。但是，气调包装结合低温保藏则能获得淡水鱼最佳的保鲜效果。彭城宇[23]以罗非鱼为对象，研究了罗非鱼的低温气调包装工，结果表明在冰温下，以70% CO2/30% N2气体比例包装的罗非鱼品质保持较好，货架期可达21 d左右，与单独采用的冰温或气调保鲜方法相比，货架期分别延长了3 d和6 d。

3.3 冷杀菌技术

3.3.1 臭氧保鲜

臭氧对食品的保鲜就是利用其强氧化性分解微生物体的活性基团，增加溶氧量，从而起到杀菌的作用。目前臭氧保鲜法使用的3 种具体保鲜方式是臭氧水、臭氧冰和臭氧气体[24]。有研究表明[25]，使用臭氧冰对罗非鱼片和罗非鱼进行保鲜处理，菌落总数都比对照组减少了82%～97%以上，产品的货架期可相对延长3～4 d。但目前，臭氧杀菌技术的使用范围集中在水产养殖系统的再循环水，用以降低鱼病的发生[26]，在捕获后淡水鱼的保鲜应用上仍处于发展阶段。

3.3.2 辐照保鲜

辐照是利用原子能射线的辐照能量对食品杀菌处理来保存食品的一种物理方法[27]。辐照保鲜法具有杀菌效果显著、在5 kGy以下剂量的辐照仍然能保持鱼体的良好感官品质、没有化学残留、再次污染问题等优点，因而在近年来得到快速的发展。马晶磊等[28]以新鲜草鱼肌肉为试验材料，采用不同剂量的60Co-y射线辐照处理，发现随辐照量的增加，草鱼肌肉中细菌总数呈下降趋势，且在0和2 kGy剂量下，草鱼肌肉仍能保持在一级鲜度。仲济健等[29]在白鱼的保鲜上结合使用真空包装与辐照技术表明，在2.5 kGy的辐照量下，白鱼在23 ℃的保鲜期内各项鲜度表征指标稳定，贮藏期能达到30 d。

3.3.3 超高压与高压脉冲电场

超高压杀菌技术是利用高压使食品中的酶和微生物的活性改变，从而达到保鲜效果的一种冷杀菌方式。该法的具体手段是将食品在真空包装后以100 MPa以上的高压处理。雒莎莎[30]研究将超高压技术应用于鳙鱼的保鲜，发现冰温贮藏过程中，超高压处理能够改善墉鱼在贮藏过程中的品质。与超高压相似，高压脉冲电场也是一种食品非热贮藏方法。处理时将食品处理室与高压脉冲电源相连，利用高压脉冲电场的特殊效应产生杀菌、钝化酶的作用。

3.4 防腐剂与涂膜保鲜剂

淡水鱼保鲜保藏中使用的防腐剂主要包括化学和生物源2大类。早期就有人用亚硫酸钠等化学防腐剂防止水产品变黑[31]，但由于化学防腐剂存在残留问题，在目前的研究中已鲜有出现。生物源保鲜剂由于其具有天然、对人体无毒2大优点，越来越受到推崇和关注。这种天然保鲜剂在淡水鱼保藏中的使用通常是将鱼体浸于其中，或将保鲜剂喷于鱼体表面，从而改变鱼肉表面的气体环境，抑制微生物生长，同时具有防止汁液流失的效果[32]。人们将这种将天然保鲜剂应用于食品保鲜的操作方法称作涂膜保鲜法。目前，该法应用较多的成膜物质有壳聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素、淀粉和蜂胶等。李松林[33]将1.0%壳聚糖结合0 ℃低温贮藏应用于黄鳝的保鲜中，结果发现实验组的TVB-N值、pH值和细菌总数均低于对照组；张杰等[34]研究了抗菌性海藻酸钠涂膜在罗非鱼片保鲜中的效果，发现该抗菌膜可减少鱼片中的细菌总数的增加、维持较低的TVB-N值和能改善罗非鱼片的感官质量，保鲜期相对可延长约5.5 d。

3.5 酶法保鲜

溶菌酶（lysozyme）能水解致病菌中粘多糖致使细胞壁破裂，内容物逸出而使细菌溶解的天然食品防腐保鲜剂[35]。由于溶菌酶只能专一地分解芽孢细菌的活细胞，因而对于霉菌、酵母和革兰氏阴性菌等引起的腐烂变质，溶菌酶往往不能起到很好的防腐保鲜作用。目前，溶菌酶通常与壳聚糖、茶多酚和Nisin等复合组成防腐栅栏，广泛地应用于淡水鱼的保鲜中。另外，更有人研究将脂肪酶作用就脂肪含量较高的淡水鱼体，通过减少脂肪含量达到延长保鲜期的目的。

4 结 语

随着淡水鱼业产业结构的快速变化和发展，保鲜技术是其发展的前提和有力保障，如何建立一套安全、稳定的保鲜方法是当前淡水鱼保鲜技术研究的重要方向。将栅栏技术应用于淡水鱼的微生物控制，针对不同类型的淡水鱼设置特定的栅栏因子及强度，可有效控制微生物的生长和繁殖，延长淡水鱼起捕后在运输、加工前的保鲜周期，是提高淡水鱼的经济效益的重要途径。本文综述了目前应用于淡水鱼保鲜的栅栏因子研究和组合现状，以期为建立淡水鱼的保鲜栅栏体系提供参考依据。

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