水产品的品质影响因素及其保鲜技术研究进展

马诚仁，欧 帅

（梁山县检验检测中心，山东济宁 272600）

我国水产资源丰富，水产品种类繁多。2020 年我国全年水产品产量6 480.36 万t，其中养殖水产品产量5 079.07 万t，捕捞水产品产量1 401.29 万t[1]。水产品因其富含优质蛋白质、多不饱和脂肪酸、矿物质及低胆固醇，并以其特有的色、香、味而深得广大消费者的喜爱[2]。但水产品自身带有的微生物和高活性的酶类极易使其品质发生变化，如蛋白质水解、脂肪氧化、酸败等，从而引发水产品变色、变味、变质，造成经济损失。据统计，每年有超过30%的渔获物因腐败变质而无法消费。因此，在水产品捕捞、运输、贮藏和加工过程中，为了保证水产品营养价值，减少水产品腐败，水产品的保鲜十分重要。

分析了营养、宰前处理及致死方式、包装方式、加工方式等影响因素对水产品品质的影响；介绍了低温保鲜、气调保鲜、化学保鲜、生物保鲜及组合保鲜技术在水产品保鲜领域的应用及其优缺点；并展望了水产品保鲜技术的发展趋势，旨在为水产品保鲜技术提供理论指导。

1 水产品的品质影响因素

1.1 营养

水产品的营养来源是维持水产品生长繁殖的关键因素，也关系到水产品质量安全和消费者的身体健康。水产品食物营养成分包括水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质，其含量不同都会对水产品的品质产生影响。有研究发现，良好的营养配比在促进水产品生长繁殖、改善水产品感官品质和质构特性、加速蛋白和脂肪积累等方面均有促进作用[3]。例如，适量增加饲料蛋白质水平可增加鱼体可食用部分比例，提高肌肉粗蛋白质含量；高脂饲料增加鱼体脂肪沉积；高水平维E 的饲料促进鱼体维E积累等[4-5]。因此，在实际生产中，合理地控制营养因素，对促进优质水产品生产具有十分重要的意义。

1.2 宰前处理及致死方式

水产品屠宰前处理会使动物产生应激，致使宰后肌肉变白、质地松软、表面多汁。同样，致死方式也会使水产品产生应激反应，不同致死方式产生的应激反应强弱不同，则对水产品各有差异。Lyu F等人[6]认为，冰水猝死能延缓冷藏竹荚鱼理化品质变化，维持其感官品质的稳定性。Baldi S 等人[7]认为，电击这种无意识的快速致死方式相比于低温和CO2窒息更能保持鱼肉品质。Concollato A 等人[8]认为，电击致死虹鳟应激反应最小，pH 值最高，乳酸浓度最低。然而，在利用屠宰前处理及致死方式提升水产品品质的同时还应考虑水产动物的福利（Welfare）[9]，如何利用较温和的方式既能保证水产品品质又能满足水产动物福利仍在进一步研究之中。

1.3 包装方式

对水产品进行合理有效的包装一方面可延长产品的货架期保证其品质；另一方面也能起到便于运输、促进销售等作用。没有包装的水产品不能实现阻隔外界微生物、防止食品污染、延长货架期和抑制腐败微生物生长和繁殖的作用。离开了包装，水产品的储运、加工和销售都无法顺利开展。因此，对水产品进行包装是有效提高其质量、增加其附加值的重要环节之一。实际生产中，常用的水产品包装方式有普通包装、真空包装、气调包装等。普通包装多采用透明薄膜包装，操作简便、成本低，但保鲜时间短。真空包装是利用透气率极低的包装材料，通过抽去包装袋内空气抑制好氧性微生物的生长和繁殖、延缓水产品蛋白变性和脂肪氧化，从而保证了水产品的新鲜度。气调包装是通过改变包装内气体种类和配比对水产品进行保鲜的一种方法，具有抑制特定微生物生长、延长食品货架期、改变包装外观的特点，但操作成本较高。此外，抗菌膜、可食用膜和纳米复合材料等新型包装材料的使用，在促进水产品食用安全方面也发挥着至关重要的作用[10-11]。

1.4 加工方式

1.4.1 热处理

水产品热处理包括漂烫、热杀菌、蒸煮、焙烤、微波等，是改善水产品品质、延长货架期的重要方式之一。适宜的热处理能使蛋白变性、脂肪分解，提高其利用率和可消化性，使消费者获得更加丰富的营养，同时还能赋予水产品特定的组织结构、风味和色泽，抑制或杀死水产品中的微生物，降低酶的活力，延长其货架期[12-13]。研究证实，热加工有利于提升水产品的弹性、凝聚性、回复性和咀嚼性，改善口感、增加香味，促进产品的蛋白质修饰并提升其体外消化率。但热处理在达到高安全水平的同时也会使食用品质劣化，降低产品价值。例如，多氯联苯（Polychlorinated biphenyls，PCB） 质量浓度低于1 ng/g 的生海鲜样本经热加工后PCB 浓度显著增加[14]；煮制使部分水产品的汞浓度高于原始样本[15]；蒸煮会导致生物活性化合物的含量减少、全氟烷基物质和聚氟烷基的浓度增加[16]；且过高的热处理温度会加速样品的脂质氧化、蛋白分解及水分流失等，不利于维持品质的稳定性。

1.4.2 腌制和熏制

腌制和熏制在赋予水产品（尤其是水产动物性食品） 特征香味方面起着十分重要的作用。水产品在腌制过程中，细胞因渗透压增加而失水，新鲜水产品中的挥发性碳基化合物和适量的醇溶出，水产品原始风味下降，产生新鲜的、类绿色植物的特征风味[17]。水产品在熏制时，水产品在熏烟的作用下，也会呈现独特的香味。然而，腌制过程中亚硝酸盐易与鱼类蛋白质产物作用，转化为N2亚硝基化合物，熏制过程也有助于苯并芘的形成，两者都会引起组织癌变，给人类健康带来潜在危险[18-19]；且腌制品的高盐量易引起心血管疾病等。因此，传统的腌制和熏制很难保证水产品的品质稳定性，开发新型腌制、熏制技术，对促进水产品绿色加工和食用安全至关重要。

1.4.3 干燥

干燥是水产品加工工艺中不可或缺的环节之一。通过干燥不仅能延缓水产品品质劣变，最大限度地保持水产品特有的风味；还能降低水分活度，达到抑制微生物生长繁殖的目的，是利于水产品生产和长期保存的方法之一。同时，干燥也会使水产品发生不可逆的品质变化，如汁少渣多、质地粗硬、复水性差、不能很好地体现其鲜美的风味[17]，且不同干燥温度和时间对水产品品质的影响程度各有差异。因此，在对水产品进行干燥时，应选择适当的温度和时间，以防止营养成分破坏，尽量保持好水产品的原有风味。

1.4.4 冷冻和冷藏

冷冻和冷藏是水产品加工最普通的低温加工方式。低温抑制了酶的活力及微生物的活动，降低了水产品基质中的水活度，对水产品的腐败变质起到了抑制和延缓的作用，是保证水产品鲜度、营养价值和原有风味的有效手段之一。但低温处理也会使水产品出现干耗、蛋白变性、脂肪水解、香味下降、色泽变化、质地变软等现象。因此，如何有效利用冷处理技术最大限度地保持水产品原有品质仍在进一步研究之中。

1.4.5 超高压和辐照

近年来，超高压和辐照技术等非热加工技术在水产品安全领域备受关注。与热加工技术相比，非热加工技术避免了对热敏性物质产生不同程度的破坏，还能较大程度保持水产品原有风味、色泽及口感，避免有害物质的生成，延长保质期。研究表明，超高压技术在水产品灭酶、杀菌、改善质构、保持水产品原有风味及促进产品多样化方面具有广阔的应用前景。然而，超高压技术在改善食品品质、灭酶、杀菌等方面的机理尚不明确，超高压负面效应及其对包装材料的影响也需进一步研究。辐照技术对冷冻水产品的杀菌作用尤为突出，且一定剂量的辐照可降解和破坏水产品中有害物残留和食物过敏原，已成为水产品安全控制的一个重要手段，但辐照食品的安全性[20]仍受到人们的质疑，辐照水产品商业化仍然存在阻碍。

2 水产品保鲜技术研究进展

2.1 低温保鲜

微生物和酶的作用及各种生理生化反应是引起水产品品质改变和腐败变质的主要原因。低温可降低酶的活力，抑制微生物的生长繁殖，同时能降低其他理化反应的反应速率。因此，低温保鲜是全球范围内应用最早、应用最广的保鲜方法。水产品低温保鲜方法有冷藏保鲜、冰温保鲜、微冻保鲜、冻藏保鲜等。

2.1.1 冷藏保鲜

冷藏保鲜是将新鲜水产品温度降低至冰点附近而又不冻结的一种保鲜状态，其保鲜温度为0~4 ℃，在贮藏过程中无冰晶的生成，被认为是一种最能保持水产品品质的低温保鲜技术。然而，在冷藏保鲜过程中，产品内部热量转移非常缓慢，对于大型海水鱼，其中心温度从15 ℃降低到2 ℃需要2 h 以上，鱼体降温不及时，极易招致外源微生物。同时，这种保鲜方式很难抑制嗜冷微生物的繁殖，故保鲜期较短。

2.1.2 冰温保鲜

冰温保鲜是指将食品置于0 ℃到冰点（-0.5~-2.5 ℃） 这一温度带进行贮藏。冰温保鲜技术与冷藏保鲜相比，能有效抑制微生物的生长和酶的活性，更好地保持水产品的风味和营养，延长货架期；与冻藏保鲜相比，不仅耗能小，且克服了蛋白质冷冻变性、鱼肉组织破坏和汁液流失等缺点。但其温度可控范围小，生产不易控制。

2.1.3 微冻保鲜

微冻保鲜是将水产品的贮藏温度控制在生物体冰点以下1~2 ℃进行贮藏的保鲜方法。在微冻温度范围内，水产品内20%~50%的水分发生冻结，对微生物和酶的抑制作用尤为明显，水产品能长时间保持其品质而不腐败变质。与传统冷藏相比，其货架期可延长1.4~4.0 倍[21-22]；与冻藏相比，微冻保鲜还可降低冰晶对产品造成的机械损伤，以及解冻时的汁液流失，保持产品原有风味和营养价值。但微冻保鲜必须依托严格精准的温控设备，因而很少应用于实际生产生活中。

2.1.4 冻藏保鲜

冻藏保鲜也称冷冻保鲜，是利用低温使水产品的中心温度降至-15 ℃以下，使得水产品组织内80%以上的水分发生冻结，然后在-18 ℃以下进行水产品贮藏和流通的保鲜方式。水产品在冷冻贮藏下，鱼肉组织内大部分的水被冻结成冰，组织细胞渗透压增加，可有效抑制微生物的生长繁殖，同时水产品中的酶也因低温活力降低，蛋白变性和脂肪氧化放缓，使水产品能在较长时间保持原有的品质和鲜度。冻藏保鲜可使水产品贮藏数月甚至1 年以上，但在冻藏温度下，水产品内部仍有3%~13%的水分未被冻结，其所含溶质处于浓缩状态，在长期贮藏过程中容易造成蛋白变性、脂肪氧化、干耗和冰晶生长，解冻时汁液流失等现象[23]。有研究表明，水产品的初始状态、冻结速率、冻藏温度、解冻方式及温度波动等都会影响产品的保鲜效果。其中，冻结速率越快、冻藏温度越低，越有利于保持水产品原有品质。温度波动会促进冰晶生长和细胞机械损伤，蛋白质失水变性、持水力下降、色泽变化等。同时，在对冷冻水产品进行解冻时应尽量选择适宜的解冻时间，防止微生物和酶的作用，避免营养成分的过度流失，防止品质劣变[24]。

2.2 气调保鲜

气调保鲜是通过改变水产品贮藏环境内气体的种类和配比，抑制水产品表面微生物的呼吸作用和生长繁殖，从而达到延长食品货架期的目的。气调保鲜一般是通入惰性气体（如N2，CO2） 来降低O2的含量或增加CO2的含量。例如，Chen H 等人[25]研究了4 ℃下气调包装牡蛎鳃的微生物分布，研究表明无氧气调能促进乳酸杆菌和乳酸菌产生抗微生物代谢物，抑制其他有害微生物的生长。He Y 等人[26]在研究冰藏罗非鱼时发现，70% N2和30% CO2气体可显著抑制罗非鱼贮藏期间的蛋白质氧化。Bono G等人[27]认为，高浓度CO2（50%） 包装可显著降低冷藏海鲜的微生物数量，并使海水鱼的菌落总数可接受水平（6 log CFU/g） 延长6 d。

2.3 化学保鲜

化学保鲜是利用一种或几种化学试剂的杀菌或抑菌作用，按照国家食品添加剂标准加入到水产品中进行保鲜的方法。其作用机理是抑制或杀死有害微生物，或能与生物体内氧化酶发生反应，达到抗氧化的效果。化学保鲜剂种类繁多，主要包括抗氧化剂、防腐剂、杀菌剂、水产品加工助剂等。许多化学保鲜剂，如亚硝酸盐、丁羟基甲苯（2,6-ditert-butyl-4-methylphenol，BHT）、丁羟基茴香醚（Butylated hydroxyanisole，BHA）、山梨酸及其盐、柠檬酸及其盐、焦亚硫酸钠、抗坏血酸、特丁基对苯二酚（Tert-butylhydroquinone，TBHQ） 等已广泛应用于抑制水产品微生物的繁殖和生物氧化过程。Julio C 等人[28]用抗坏血酸处理银汉鱼鱼片时发现，抗坏血酸有利于保持样品色泽和质地，并能显著抑制病原微生物的生长。然而，化学保鲜剂的过度使用，则会引起细菌抗药性，同时在水产品中引起残留，危害人体健康。因此，化学保鲜剂已开始向安全无毒的生物保鲜剂方向发展。

2.4 生物保鲜

生物保鲜是通过从动物、植物及微生物中提取的或利用生物工程技术改造获得的，对人体安全无毒的，能抑制微生物生长、延长食品货架期的天然物质来达到保鲜目的的新技术。生物保鲜因其天然、安全、无毒副作用，已成为水产品保鲜的研究重点。目前，应用于水产品的生物保鲜剂主要有壳聚糖、茶多酚、乳酸链球菌素、溶菌酶等。

2.4.1 常见的生物保鲜剂

壳聚糖，是由甲壳素经脱乙酰制得的一种具有半透膜性的天然多糖。许多研究证明，壳聚糖具有独特的理化性能和生物活性，且天然、无毒、可降解，因此在水产品保鲜领域具有很大的优势。Xu G等人[29]发现，壳聚糖可延缓冷藏美洲鲫的肌原纤维降解，抑制微生物增殖。Chang W 等人[30]认为，壳聚糖具有优异的阻氧性能，有利于抑制水产品的颜色变化和脂质氧化。总之，壳聚糖高效的抑菌能力和成膜能力使其在抑制微生物生长、延长水产品保质期方面具有广阔的应用前景。

茶多酚，又称茶单宁、茶鞣质，是从茶叶中提取出来的一类酚类物质总称，具有抑菌、抗氧化、抗癌等功能。茶多酚分子含有大量的酚羟基，是一种优良的氢或中子给予体，能够与机体内过量的自由基生成稳定的酚氧自由基，减缓自由基链反应，抑制氧化酶系反应，同时还能激活或促进抗氧化酶系的作用、络合金属离子，达到抑制氧化的目的[31]。茶多酚还对微生物具有高度的选择性，既能抑制百余种有害微生物的生长，又能促进双歧杆菌和乳酸菌等有益微生物的增殖。因此，茶多酚这种独有的特殊生物活性及对微生物的双向调节作用将在水产品保鲜和加工领域发挥越来越重要的作用。Li T 等人[32]研究了0.2%的茶多酚溶液浸渍处理对冷藏鲫鱼品质变化的影响，结果表明茶多酚可有效抑制鲫鱼微生物的生长繁殖维持其感官品质，并使其保质期延长6~7 d。Fan W 等人[33]研究了同样浓度茶多酚对冰藏鲢鱼品质的影响，结果显示茶多酚能有效抑制鲢鱼肉微生物的生长和酶的活性，延缓TVB-N增加并延长7 d 的货架期。Ju J 等人[34]研究了茶多酚对真空包装大口黑鲈贮藏品质的影响，结果表明茶多酚能有效抑制腐败气味、微生物生长、蛋白分解和脂质氧化，还能改善质地，保持高水平的感官可接受性。

乳酸链球菌素（Nisin），又称乳链菌肽或乳球菌肽，是从乳酸链球菌发酵产物中提取得到的一种天然生物活性抗菌肽。它能有效杀死或抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌，如肉毒杆菌、李斯特菌等，同时对芽孢杆菌属具有很强的抑制作用[35]。Ucar Y等人[36]在对比研究不同浓度的乳酸链球菌素对真空包装冷藏鲈鱼片的化学、感官、微生物活性时发现，相比对照组，添加乳酸链球菌素可有效抑制鲈鱼片的氧化酸败和和微生物的生长，且高浓度乳酸链球菌素（0.8%） 更有利于改善鲈鱼片的感官品质、延长保质期。Sofar C 等人[37]发现，乳酸链球菌素可使5 ℃冷藏真空包装金枪鱼的货架期由空白组的27 d 延长至51 d。

溶菌酶，又称N -乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种具有抗菌活性的天然蛋白质。溶菌酶广泛存在于动物唾液、泪液、血浆、组织细胞和蛋清中，具有抑菌功效，且生物相容性好，对机体无毒，已广泛应用于水产品、肉制品及果蔬保鲜。有研究发现，溶菌酶主要通过破坏细胞壁肽聚糖中的β-1,4 糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解为可溶性糖肽，促使细胞裂解；还可以通过非酶机制诱导细菌产生自溶酶，细胞因自溶而亡[38]。此外，溶菌酶还能与带负电荷的病毒蛋白结合，使核酸分子形成复盐，病毒失活[39]。有研究对一种商业用途的溶菌酶（ART FRESH 50/50） 在水产品保鲜的应用进行了报道，研究表明该酶可有效抑制三文鱼鱼籽制品和金枪鱼原料中单核李斯特菌的生长。有研究发现，溶菌酶可抑制银鲳鱼贮藏期间革兰氏阳性菌的增加，显著降低TVB-N 值、K 值和TMA-N 值（p<0.05），使保质期延长1~2 d。总之，将溶菌酶用于水产品保鲜可达到抑制有害微生物繁殖、延长货架期的目的。

2.4.2 复合生物保鲜剂

近年来，生物保鲜剂因其符合食品添加剂“天然、无毒、健康”的要求而被广泛应用于水产品保鲜研究。然而，单一生物保鲜剂易受食品成分、pH 值和加工方式等的影响而降低生物活性。多种生物保鲜剂经一定比例混合后会形成协同活性，并表现出更好的保鲜效果。因此，水产品生物保鲜开始向复合保鲜方面发展。例如，将明胶和壳聚糖复合可以增强壳聚糖的成膜性和持水性；将Nisin、多酚、ε-聚赖氨酸盐酸盐等复合可形成优势互补，增强抗菌和抗氧化能力；将壳聚糖和植酸复合防止氧化黑变；将壳聚糖、茶多酚和乳酸链球菌素复合可形成抑菌互补等[35，41]。Sun Xiaohui 等人[42]研究了植酸和溶菌酶对4 ℃贮藏草鱼鱼片微生物组成和品质的影响，植酸和溶菌酶处理延缓了感官评分的下降，降低了IMP对Hx 的降解速率，抑制了微生物的生长，减弱了TVB-N 和腐胺的增加。植酸比溶菌酶具有更好的保鲜效果，两者的组合比单独使用更有效。Abdollahzadeh E 等人[43]发现，百里香精油和乳链菌肽的联合使用，可使储存2 d 后的鱼肉单核细胞增生李斯特菌活菌数降低至低于2 log CFU/g。有研究使用了壳聚糖与稀释幼苹果多酚（Young apple polyphenols，YAP） 涂膜冷藏草鱼片品质的保鲜效果。结果表明，壳聚糖YAP 涂膜可有效抑制草鱼片冷藏过程中微生物的增殖，脂质和蛋白质的氧化，pH 值和色泽的变化及持水力的降低，并延长草鱼片在冷藏期间的保质期。Meral R 等人[44]利用Nisin 和姜黄素复合纳米膜对虹鳟鱼鱼片中总中温需氧菌（TMAB） 和总乳酸菌（LAB） 限量进行研究表明，对照组在第4 天的TMAB 负荷为6.61 log CFU/g；试验组在第10 天感官可接受，在第12 天TMAB 负荷达到6 log CFU/g 以上，在整个试验期间纳米膜的样品乳酸菌计数的对数下降了3~4 倍。Chen Jingwen 等人[45]利用聚乳酸/罗非鱼明胶- 海藻酸钠双层膜（PLA/FGSA）、肉桂醛（β-CD-CI） 和百里香酚（β-CD-Ty） 的β- 环糊精包合物制备得到活性双层膜（PLA/FGSA-CI 和PLA/FGSA-Ty） 用于日本鲈鱼的保鲜，与聚乳酸和食用明胶基单分子膜相比，这种结合改善了薄膜的氧气和水蒸气阻隔能力，增强了抗菌和抗氧化活性。

2.5 组合保鲜

传统的单一保鲜技术各有其特点，但也存在一定的局限，如低温保鲜易受温度波动的影响，气调保鲜较难控制内源酶的氧化作用，辐照保鲜对设备高度依赖，化学保鲜多会产生化学残留影响食用安全。生物保鲜剂具有天然、无毒的特点，但使用浓度仍受限制。因此，将多种保鲜方式的结合，充分发挥各种保鲜技术的优势，已成为水产品保鲜的研究热点。Qina Y 等人[46]研究了复合防腐剂（0.050 g/L 槲皮素、0.025 g/L 4 -己基间苯二酚、0.025 g/L 肉桂酸）结合气调包装对太平洋白虾中生物胺（Biogenic amines，BA） 的影响。结果表明，气调保鲜有利于抑制嗜冷菌生长和腐胺、尸胺积累，但对酪胺的抑制作用有限；当复合防腐剂结合于气调保鲜的样品后，白虾中的酪胺产生受到抑制，也使样品具有更低的总BA 量。Alparslan Y 等人[47]研究了橙皮精油+壳聚糖复合薄膜结合冷藏保鲜对深水红虾品质的影响，结果表明橙皮精油+壳聚糖复合薄膜可有效抑制脂质氧化和微生物生长；相比仅冷藏组，虾的保质期延长了近8 d。

在水产品组合保鲜中，其一般模式是利用一种保鲜方式对水产品进行前处理（如化学和生物保鲜剂喷淋、浸渍、涂膜等），然后采用另一种保鲜方式进行保鲜（如气调保鲜、低温保鲜等），从而发挥两者的协同效应，使水产品在长时间内保持品质稳定。

3 结语

随着国民经济的发展与人民可支配收入提高，消费者对水产品营养、安全更加重视。对水产品品质的关注已贯穿水产品养殖、捕捞、运输、加工及销售等全产业链。因此，提高水产品保鲜技术，对满足消费者对高品质水产品的需求、丰富人们的餐桌将具有十分重大的意义。

低温保鲜作为传统的水产品保鲜技术在延长水产品货架期方面十分重要，将其与气调保鲜和生物保鲜结合可进一步提升水产品品质。化学保鲜因潜在的安全问题必将被更安全、高效的生物保鲜所代替。生物保鲜采用天然产物具有其自身优势，但生物保鲜剂的保鲜机制及其对水产品风味、滋气味等的影响尚未明确。组合保鲜可很大程度延长水产品保质期，保证其品质，但组合保鲜的协同增效作用机理仍需进一步研究。同时，伴随水产品保鲜技术的一些问题仍需关注。例如，硬件设施发展相对落后，尚未形成规模效应；冷链环节存在脱节现象，水产品品质损伤严重；标准化体系面临阻碍，标准化实行缺乏依托等。

总之，利用栅栏技术，将2 种或多种保鲜技术相组合，充分发挥各种保鲜技术的相对优势，形成互补，对全面、高效地保持水产品的品质、延长水产品的货架期具有十分重要的现实意义。