山梨糖醇在水产品加工中的应用研究

陈晓婷，王联珠，苏永昌，刘淑集，吴靖娜，郭莹莹，刘智禹*

(1．福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门361013；2.厦门医学院，福建 厦门 361023；3.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东 青岛 266071)

我国的水产养殖、生产及贸易位居世界首位，2018年我国水产品总产量为6 457.66×104t，占全球的35%；水产品养殖量为4 991.06×104t，占全球的70%[1-2]。随着我国经济的高速发展，人们生活水平提高，膳食结构逐步改善，消费者更青睐于健康、绿色、营养的食品[3]，其中水产品因富含DHA和EPA等不饱和脂肪酸、人体必需氨基酸和微量元素等成分及具有一定的保健作用等优势而越来越受消费者喜爱，促使水产品的需求量逐渐增大[4]。然而水产品极易腐败变质，不利于水产品及其制品的保鲜、贮藏等。山梨糖醇作为生物保鲜剂、抗冻剂等，无毒无害、成本较低、效果较好，逐渐被应用于水产品及其制品，其应用研究受到国内外诸多学者的关注。因此，本文在山梨糖醇的性质、作用机理等基础上，对山梨糖醇在水产品的应用及其研究进展进行综述，旨在为山梨糖醇的应用提供参考。

1 山梨糖醇的概述

山梨糖醇，又称山梨醇、蔷薇醇，来源于植物[5]，是己糖的还原产物己糖醇，是一种不挥发多元糖醇，化学性质稳定[6]，市场上的销售形式为液体或固体状态[7]；山梨糖醇具有甜味，是蔗糖甜度的60%，热值与蔗糖相近，但食用过多蔗糖会造成儿童龋齿，且对于糖尿病、肥胖症等患者又具有较大的健康危害，而山梨糖醇在人体代谢过程中不受胰岛素的控制，代谢产物为CO2和H2O，不会对血糖值产生影响，故其常作为甜味剂、疏松剂、保湿剂等[8]，被应用于糖果[9-10]、面包[11]、面条[12-13]、大米制品[14]等食品中。

有研究显示糖类分子中羟基数目越多，抑制蛋白质冷冻变性的效果越好[15]。山梨糖醇的分子式为C6H14O6，含有6个羟基，吸水性强，能够通过氢键与产品和周围环境的水分结合，降低产品的水分活度，防止产品在贮藏过程中产生干裂、老化、失水、糖或盐等结晶析出的现象，保证产品最佳风味和品质[16]。山梨糖醇作为生物保鲜剂、水分保持剂、抗冻剂等，在肉制品提高持水性和防止冷冻变性等方面的作用已有诸多学者进行研究[17]，如将其添加到发酵香肠[18-20]、肉脯[21-23]中，不仅提高持水性能、降低水分活度，还能改善产品品质。

2 山梨糖醇在水产品加工中的应用

随着水产品市场的不断壮大，水产品及其制品在运输、加工、贮藏等过程中均会出现品质劣变的现象，利用安全性高、成本较低的山梨糖醇来保证水产品及其制品在贮藏期间的品质，成为越来越多学者研究的重点。因此，山梨糖醇作为水分活度降低剂[24]、生物保鲜剂和抗冻剂，被广泛应用于水产品及其制品中。

2.1 水分活度降低剂

水分活度对贮藏期间微生物影响较大，微生物的存活需要一定的水分活动，而水分活度过低会限制微生物生长、代谢和繁殖，甚至死亡，因此，水分活度的大小会影响产品的贮藏期[25]。山梨糖醇为羟基类化合物，主要是通过氢键与水的强力结合达到保水作用[26]，从而有效降低水分活度，有研究也发现，山梨糖醇能够使产品的水分含量增加，不仅能促进产品外源水分的保持，也能促进产品内部水分的保持。然而不同产品的内部结构不同，且水分在其内部结构的分布也不同，导致不同产品因内部水分结合程度等不一致而存在不同的水分活度[27]。因此，利用山梨糖醇对水产品及其制品中进行保水、降低水分活度等作用时，需要针对不同水产品进行相应的研究。

李慧兰[28]以鲫鱼和武昌鱼为研究对象，通过比较不同添加量的氨基酸食品保湿剂、海藻糖、乳酸钠、山梨糖醇和麦芽糖醇对半干鱼的水分活度的影响，在单因素的基础上，进行正交试验优化复配，得到不同水分活度降低剂对降低半干鲫鱼水分活度的能力大小依次为氨基酸食品保湿剂(0.824)>山梨糖醇(0.849)>乳酸钠(0.867)>海藻糖(0.877)>麦芽糖醇(0.890)，最佳复配配方为2.0%海藻糖质、3.0%乳酸钠、2.0%氨基酸食品保湿剂、0.04%山梨糖醇，得到最佳水分活度为0.794的半干鱼。杨祯祯[29]研究山梨糖醇、木糖醇和麦芽糖醇对鱿鱼丝贮藏期间品质的影响，比较添加相同比例的3种糖醇的作用，在25℃条件下贮藏35 d，结果显示，山梨糖醇相比于其他两种糖醇能够显著抑制微生物的生长，水分损耗较少，感官品质最佳；通过筛选山梨糖醇的有效添加量，发现添加10%山梨糖醇的鱿鱼丝，水分损耗能降到10%，水分活度由0.692降至0.648，菌落总数降低了4.84 lg(CFU/g)，贮藏28 d时的鱿鱼丝外观色泽无显著变化，组织韧性较好，具有较好的咀嚼性和鲜味，品质较优，故10%山梨糖醇对鱿鱼丝的贮藏品质效果最佳。

2.2 保鲜剂

我国水产品资源丰富，种类繁多，随着水产品市场份额的逐步扩大，水产相关制品业也蓬勃发展，传统水产品在鲜活售卖的基础上，出现了各种不同形式的产品，如鱼糜及其鱼糜制品、生物医药及制品、调味品、休闲食品等[30]。然而水产品水分含量较高(70%～80%)、蛋白质含量也较高(15%～22%)[31]，经捕捞或屠宰后的水产品在微生物和酶的作用下将蛋白质、氨基酸等成分逐渐分解为三甲胺、硫醇、尸胺和组胺等，从新鲜状态逐渐进入僵直、自溶和腐败3种状态，最终腐败变质而失去食用价值[32]，因而需要借助一些保鲜技术来延缓或抑制水产品的腐败变质。目前，水产品的保鲜技术主要是借助低温、气调、辐照、高压电场等物理手段，以及添加保鲜剂等[33]来延缓水产品的腐败变质。其中，保鲜剂因具有来源广泛、抗氧化性强和抑菌效果好等优点而受重视，其主要分为化学保鲜剂和生物保鲜剂，化学保鲜剂因存在一定的安全隐患而逐渐减少使用或与其他保鲜剂进行复配使用，但生物保鲜剂因天然、安全等优势逐渐被广泛应用[34]。山梨糖醇属于植物类生物保鲜剂，是从植物中提取的天然保鲜剂，安全性高、专一性强，常与多种生物或者化学保鲜剂进行复配[35]；而且山梨糖醇具有一定的螯合作用，能够螯合体系内的金属离子，如与Ca2+、Mg2+、Fe3+和Zn2+等离子结合形成鳌合物，这不仅能促进内部水分的保持，而且能阻止金属离子与酶活性中心结合，从而降低蛋白酶的活性[36]，因此，山梨糖醇在水产品及其制品中的应用能够有效促进水产品的防腐、保鲜和持水减损等作用。

Konno等[37]研究山梨糖醇对鱿鱼肌肉自溶的影响，结果显示山梨糖醇能够抑制蛋白酶活性，稳定蛋白水解酶，并通过肌原纤维蛋白的溶解促进自溶。杨峰等[38]研究不同保鲜剂对南极磷虾的保鲜效果影响，研究显示4-己基间苯二酚、茶多酚、壳聚糖、混合磷酸盐、山梨糖醇和植酸的保鲜效果均不同，其中混合磷酸盐和山梨糖醇感官评分较高，山梨糖醇不仅能够显著抑制南极磷虾TCA-N含量的升高，而且能减缓盐溶性蛋白的流失。查蒙等[39]以凡纳滨对虾为原料，将驯化后的对虾分别浸泡在3.5%山梨糖醇溶液和清水3 min，待全部对虾侧卧水底呈休眠状态后，装入聚氯乙烯袋中充纯氧后密封，置于15℃恒温箱中进行无水运输，研究结果发现，休眠状态下无水运输10 h后山梨糖醇组的对虾存活率为88.89%，而且血蓝蛋白、乳酸、血糖浓度、SDH、LDH活力均显著高于清水浸泡组，复苏后2组对虾的乳酸、血糖浓度等与新鲜状态的对虾差异显著，其他参数水平均能够恢复至正常水平，表明山梨糖醇可以显著提高凡纳滨对虾在无氧运输过程中有氧和无氧呼吸强度和存活率。张玉晗等[40]利用生态冰温无水活运技术，在花鲈暂养水中添加C2(30 mg/L，维生素C)，暂养12 h，冷驯化后浸入由0.09%溶菌酶、0.30%山梨糖醇和0.08%姜液组成的保护液中2～3 s，然后进行独立包装并无水活运，结果显示，保护液能够提高花鲈肝、肾功能和能量代谢，使其鱼鳃正常离子运转，在一定程度上加强花鲈细胞免疫功能和提高机体抗感染能力，有效降低1%～5%的死亡率。

2.3 抗冻剂

为了最大限度地延长水产品的贮藏期，广为使用的是低温冷冻贮藏技术，但水产品在冷冻贮藏过程中，冰晶会随贮藏时间的延长而不断长大，导致水产品细胞受到机械损伤，蛋白质分子凝集，其空间结构被破坏而发生变性，盐溶性、ATP酶活性、巯基与二硫键含量、疏水性、黏度、凝胶特性、保水性等也发生改变，这些对水产品的品质和口感等影响均较大[41-42]，并且不同水产品及其制品的品质劣变与原材料的鲜活程度、水产品种类、冷冻速率、冷冻温度、冷冻时间及使用的添加剂等因素紧密相关[43]，而抗冻剂是降低冷冻变性较为有效的方法之一，能够抑制水产品冻藏时细胞内的自由水形成冰晶，降低肌肉组织受到机械损伤，较好地保护细胞的完整性，进而抑制蛋白质发生冷冻变性[44]。山梨糖醇作为抗冻剂，添加使用在鱼肉中起到保水的作用，而且明显降低水分活度，使鱼糜在冷冻环境下减少水分丧失，防止蛋白变性，维持较好的弹性，提高了抗冻性能，有利于水产品贮藏。因而，山梨糖醇在水产品中的应用已成为学者们的研究热点。

通常，在水产品及其制品中添加使用山梨糖醇的同时，还要加入复合磷酸盐等进行复配，使产品的抗冻效果更好[45]。关志强等[46]研究复配抗冻剂对文蛤、波纹巴非蛤品质的影响，结果显示，将4.0%蔗糖、4.0%山梨醇、0.1%焦磷酸盐、0.2%三聚磷酸盐进行复配后并添加到样品中冻藏，4个月后，复配剂的使用显著提高了盐溶性蛋白含量，达到60%以上，尤其是蛤肉糜达70%以上，且有效抑制肌原纤维ATP活性的降低。谢超等[47]研究海鳗鱼糜中添加复配抗冻剂对冷冻鱼糜品质的影响，结果显示，低聚糖、蔗糖、山梨醇的添加能够有效防止冷冻过程中蛋白质的变性，并且明显增强冷冻鱼糜的凝胶强度，最优添加比例为4.0%的低聚糖、2.0%的山梨醇、1.0%的蔗糖、0.3%的磷酸盐，最终冷冻鱼糜成品的凝胶强度最高达14 148.1 g/cm2。王宁等[48]研究不同混和抗冻剂对大黄鱼肌原蛋白抗冷冻变性的影响，结果表明，分别单独使用海藻糖、山梨糖醇和柠檬酸钠均能够抑制大黄鱼肌原蛋白冷冻变性，但三者混合后的复合抗冻剂效果最优，能更明显地减缓冻藏对大黄鱼品质的下降和蛋白结构的破坏，而且其肌原纤维蛋白理化性质也较稳定。梁鹏等[49]以蓝圆鲹冷冻鱼糜为原料，研究复合磷酸盐、山梨糖醇和聚葡萄糖对鱼糜抗冻效果的影响，经优化试验后，发现复合抗冻剂的效果最佳，即4.0%山梨糖醇、4.0%聚葡萄糖、0.3%复合磷酸钠，此配方下的鱼糜冷冻贮藏6周，盐溶性蛋白溶解量为31.67 mg/g，Ca2+-ATPase活性为0.090 1 μmol·mg-1·min-1。

3 山梨糖醇的安全性及检测方法

山梨糖醇在国际上是被允许使用的食品添加剂，国际食品法典委员会(CAC)食品添加剂委员会(CCFA)制定的《食品添加剂通用法典标准》(Codex Stan 192—1995)允许山梨糖醇(液)在诸多食品中以甜味剂、水分保持剂、螯合剂、稳定剂、疏松剂、增稠剂按照“生产需要适量添加使用”；欧盟委员会允许山梨糖醇作为水分保持剂应用于未加工的鱼和软体动物、甲壳动物中并“按生产需要适量使用”；美国FDA标准中山梨糖醇在冷冻鱼糜制品中的使用量为17%；日本厚生省发布《食品添加物公定书》允许山梨糖醇适量添加于所有食品中；台湾行政院卫生署标准在冷冻鱼糜制品中适量添加；澳新标准与国际标准、美国药典、日本食品添加剂标准保持一致，允许山梨糖醇“按照生产需要适量添加到食品中”。

我国《食品添加剂使用标准》从GB 2760—1996中允许山梨糖醇(液)在鱼糜及其制品中0.5 g/kg的最大使用量上调至GB 2760—2014 中允许山梨糖醇(液)应用于冷冻鱼糜制品最大量为20.0 g/kg，2017年，国家卫健委(原国家卫计委)发布了《关于爱德万甜等6 种食品添加剂新品种、食品添加剂环己基氨基磺酸钠(又名甜蜜素)等6 种食品添加剂扩大用量和使用范围的公告(2017 年第8 号)》，扩大山梨糖醇的使用范围，允许山梨糖应用于熟干水产品、经烹调或油炸的水产品、熏烤水产品中“按生产需要适量使用”。扩大用量后更有效地提高了鱼肉类抗冻性、保水性，延长贮藏期，并改善食品风味和口感，且更适合于糖尿病患者等特殊人群食用。但美国食品与药物法规特别规定了在食品标签上须明确标注山梨糖醇的摄入量不得超过50 g/d，并需明确标明“过量摄取可能导致腹泻”，但不乏有一些安全使用常识和技术水平较为薄弱的企业为了迎合市场需求，超限量或超范围使用或滥用等。

目前，对于山梨糖醇的检测方法，国内标准主要是GB 1886.187—2016 《食品添加剂山梨糖醇和山梨糖醇液》提及的高效液相色谱-示差折光检测法、GB 5009.279—2016《食品中木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇的测定》采用的高效液相色谱-示差折光检测法和高效液相色谱-蒸发光散射检测法；国外标准主要是美国分析化学家协会(AOAC)《AOAC Official Method 973.28 Sorbitol in Food》采用的气相色谱法和食品添加剂联合专家委员会(JEFCA)《Sorbitol》(1996)采用的高效液相色谱-示差折光检测法。此外，已有多位学者对山梨糖醇的检测方法进行研究，如周洪斌等[50]利用离子色谱-质谱联用法检测食品中的糖醇；陈树东等[51]建立高效液相色谱法同时检测胶基糖果中麦芽糖醇、核糖醇、木糖醇、山梨糖醇等；于趁等[52]通过高效液相色谱-蒸发光散射检测法，采用Zorbax NH2色谱柱，实现无糖糕饼中木糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇及山梨糖醇四种混合糖醇的分离与检测，简单快速、灵敏度高；唐治玉等[53]利用高效液相色谱-蒸发光散射检测法测定组成复杂的食品中的糖醇含量。

4 展望

山梨糖醇来源广、用途多、安全性高，为多羟基结构，能够结合水产品及其制品体系的水分，进而有效抑制水产品及其制品体系内的水分流失，同时降低食品体系的水分活度，具有较好的保水、抗冻性能，作为水分活度降低剂、保鲜剂和抗冻剂在水产品及其制品中发挥着重要的作用。目前，山梨糖醇已被广泛应用于食品、日用化工、生物医药等行业。山梨糖醇在水产行业中的应用，主要是在鲜活水产品、加工制品等研究较多，但由于水产品及其制品因原料种类的差异、加工方式的多样化等，导致水产品品质劣变的因素及机理等均不同，如何将山梨糖醇更好地应用于水产品及其制品，充分发挥其作用，挖掘其更深的利用价值，还需要做更多、更深入的研究。

1)针对不同品种、不同来源、不同产地、不同养殖方式等的水产品保鲜、贮藏过程中所受到的制约因素进行系统、深入的研究，从而使山梨糖醇更加有效地应用于不同水产品中。

2)利用山梨糖醇与不同的添加剂进行复配，研究其保鲜、抗冻等作用的效果，促进更多水产品及其制品的开发。

3)在山梨糖醇作为保鲜剂应用于水产品及其制品的同时，可以结合其他保鲜方式，最大程度地延长水产品及其制品的货架期。

4)山梨糖醇在水产肉糜制品中的应用，在延长货架期的基础上，发挥山梨糖醇作为抗冻剂的作用，同时还需要考虑制品的营养品质和风味，因此需进行多指标考量的优化研究。

5)加强山梨糖醇在水产品及其制品中应用的标准化规范研究，对水产品加工业的发展具有重要意义。