水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮原理與應(yīng)用

我國是水產(chǎn)品生產(chǎn)大國，水產(chǎn)品在化學組成上主要由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物和水組成，這些成分不同的配比給予魚和貝類等特有的風味、顏色和營養(yǎng)價值。然而水產(chǎn)品的高水分活度、中性pH 和自溶酶導致其極易腐敗。水產(chǎn)品的劣變主要由兩種原因造成，一種是包括脂肪氧化、內(nèi)原酶活性相關(guān)的生物反應(yīng)，另一種是微生物的代謝作用。因此必須采用更加合理有效的保鮮技術(shù)來延長水產(chǎn)品貨架期，減少水產(chǎn)品因變質(zhì)不能食用而導致的資源浪費。近年來，已經(jīng)有一系列的保鮮技術(shù)用于水產(chǎn)品上。低溫保鮮是通過降低微生物繁殖速度、降低酶活性、抑制非酶反應(yīng)來延長貨架期，但是對控制溫度的設(shè)備要求較高；化學保鮮劑技術(shù)是通過使用化學保鮮劑對水產(chǎn)品進行滅菌和抑制酶活性延長其貨架期，但是存在化合物殘留隱患；輻照保鮮是利用γ 射線對產(chǎn)品進行照射，由于其強穿透力達到對微生物的殺滅而無殘留，但是設(shè)備造價較高。氣調(diào)保鮮(MAP)是用一種或幾種氣體混合，通過改變封閉系統(tǒng)中氣體構(gòu)成來抑制微生物生長和機體生物反應(yīng)，最終延長產(chǎn)品保質(zhì)期，此技術(shù)被廣泛用于新鮮水產(chǎn)品的保鮮。

一、氣調(diào)保鮮原理與影響因素

1.原理

氣調(diào)保鮮是采用一種或多種混合氣體(通常為二氧化碳、氮氣、氧氣)來替換包裝容器中的空氣，通過改變產(chǎn)品貯藏環(huán)境中氣體類型和配比，抑制微生物生長繁殖、脂類氧化、內(nèi)源酶所引起的反應(yīng)，延長水產(chǎn)品保質(zhì)期的一種保鮮方法。二氧化碳對人體無毒，主要通過延長微生物生長調(diào)整期和降低對數(shù)生長期的生長速率對包裝容器中微生物起抑制作用；氮氣通過替換氧氣延緩氧化酸敗反應(yīng)和抑制需氧微生物生長，同時還能防止包裝塌陷；氧氣通過刺激需氧菌生長，抑制厭氧菌的生長，同時可保持紅色魚肉中肌球素色素以氧化形式存在，增加肉的色澤。水產(chǎn)品中由于內(nèi)源酶的持續(xù)活動，腺苷核苷酸分解為肌苷單磷酸，最終分解為肌苷和次黃嘌呤，從而導致風味物質(zhì)減少，口感欠佳。氣調(diào)保鮮能夠延長水產(chǎn)品貨架期、減少潛在的經(jīng)濟損失，貨架期的延長減少了出貨量，從而降低了分銷成本。

2.影響因素

(1)產(chǎn)品初始狀態(tài)。氣調(diào)保鮮效果與產(chǎn)品包裝前受污染程度相關(guān)。魚在捕獲期間的掙扎不僅會傷害其自身，還會加速尸僵后期生化過程，意味著肉質(zhì)的劣變。因此在捕魚時，采用如Aqui-S 的食品級麻醉劑安定魚后，將產(chǎn)品暫存于無污染的水箱中，可以降低因掙扎造成肉質(zhì)變化的風險。同樣在貝類養(yǎng)殖收獲過程中通過把貝類轉(zhuǎn)移到干凈的水中能夠為其解毒和凈化，增加產(chǎn)品初始狀態(tài)品質(zhì)。通過簡單快速的物流為加工廠或商店提供新鮮甚至尸僵期前的水產(chǎn)品，可以保證產(chǎn)品以更新鮮衛(wèi)生的狀態(tài)呈現(xiàn)在消費者面前。當水產(chǎn)品具有更好的初始狀態(tài)時，氣調(diào)保鮮技術(shù)能更好地延長其貨架期。

(2)溫度。水產(chǎn)品保鮮中，溫度決定了其劣變的速度，直接影響產(chǎn)品貨架期。魚在5℃時的腐敗速率是0℃時的2倍，是-10℃時的4倍。這是因為微生物活動受溫度影響很大，一些微生物在-10℃以下難以生存，一些嗜冷微生物生長緩慢；當溫度接近0℃時微生物生長遲緩期被延長。當鱈魚的儲藏溫度稍高于凍點(-3～-1℃)時，其腐敗速率低于對其使用融化冰(接近0℃)儲藏時的腐敗效率(Duun A S等，2007)。大西洋鮭在0～10℃條件下采用MAP儲藏，以明亮發(fā)光桿菌作為腐敗菌觀測其生長，溫度越低微生物生長速率越低(Powell S M等，2015)。扇貝的貨架期在低溫(0℃)、高二氧化碳(50%)配比下比室溫狀態(tài)下能延長5～10 天(Simpson R等，2010)。當水產(chǎn)品儲存在適宜的溫度時，氣調(diào)保鮮技術(shù)才能更好地發(fā)揮效果。

(3)氣體。二氧化碳和氮氣是常用于新鮮水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮的氣體?；旌蠚怏w的抑菌效果由氣體濃度、細菌數(shù)量、儲藏溫度、產(chǎn)品種類決定。二氧化碳和氮氣作為常用的保鮮氣體，二者合理的配比更有助于保持產(chǎn)品品質(zhì)。

(4)包裝材料。氣調(diào)保鮮涉及使用包裝材料對產(chǎn)品進行包裝，包裝材料對于保鮮效果也有一定的影響。包裝材料根據(jù)氣體滲透性質(zhì)決定，通常為氧氣通過率(OTR)指標，其中聚合物種類和膜厚度是決定膜滲透性的關(guān)鍵。最常用的包裝材料基于4 種高分子材料，包括PVC(聚氯乙烯)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PP(聚丙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)。阻隔性優(yōu)良的包裝材料不僅可以使包裝盒內(nèi)氣體環(huán)境不發(fā)生變化，同時還能阻止外部氣體進入。當采用高阻隔性材料包裝產(chǎn)品時，保持產(chǎn)品周圍環(huán)境相對穩(wěn)定有助于延長產(chǎn)品貨架期。

二、水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮技術(shù)應(yīng)用

1.抑菌作用

在含二氧化碳的氣調(diào)保鮮中采用高阻隔性膜能夠有效地阻止新鮮水產(chǎn)品中微生物生長。在鱈魚、三文魚、巖魚、沙丁魚、扇貝等水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮中充入二氧化碳能夠延長微生物生長的遲緩期，從而抑制微生物的生長。氣調(diào)保鮮條件下，假單胞菌、黃桿菌、微球菌和莫拉氏菌等需氧腐敗微生物的生長被阻止，從而這些嗜冷微生物易產(chǎn)生的三甲胺、揮發(fā)性氮、次黃嘌呤、胺等化學腐敗指標也相應(yīng)減少，水產(chǎn)品貨架期得以延長。新鮮水產(chǎn)品在儲藏過程中，由于乳酸桿菌和其他革蘭氏陽性菌的生長，導致其變酸，影響產(chǎn)品品質(zhì)。在富含二氧化碳的新鮮水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮中，由于抑制需氧菌的生長，三甲胺、總揮發(fā)性氮和胺的含量也降低。盡管高含量的二氧化碳能阻止微生物生長，如果提高儲存溫度，可能會降低儲存在二氧化碳中新鮮魚產(chǎn)品品質(zhì)(Reddy N R 等，2010)。因此對新鮮水產(chǎn)品進行氣調(diào)保鮮的時候，在利用氣體抑菌性的同時，還要保證儲存環(huán)境的低溫條件。

2.氣調(diào)保鮮技術(shù)與前處理技術(shù)結(jié)合

對水產(chǎn)品采用氣調(diào)保鮮之前，可利用一系列前處理技術(shù)來提升產(chǎn)品品質(zhì)和貨架期。通過把幼魚柳浸入5%的氯化鈉溶液后放進3℃、100%的二氧化碳環(huán)境中，能提升其質(zhì)地、顏色和貨架期(Mit?suda H等，1980)。利用1%山梨酸鉀溶液組合氣調(diào)保鮮技術(shù)(二氧化碳60%、氧氣20%、氮氣20%)在1℃透氣袋下能夠延長新鮮手握壽司和三文魚貨架期至少28 天；鮮魚儲藏在0～1℃下，山梨酸鉀能夠防止食物腐敗和病原微生物生長，同時阻止產(chǎn)三甲胺的細菌生長(FEY等，1981)。接種單核細胞增生李斯特菌的液熏三文魚分別用雙乙酸酯(0～0.15%)和乳酸(0～0.15%)處理后，再分別采用氣調(diào)包裝(二氧化碳40%、氮氣60%)和真空包裝，在8～15℃下儲藏。8℃條件下，與控制組相比，雙乙酸酯的添加能夠抑制三文魚單核細胞增生李斯特菌的生長，貨架期能到40 天(Mejlholm 等，2007)。在儲藏之前采用高壓處理(150兆帕、10分鐘、5℃)三文魚魚柳，能夠延長其貨架期2天，配合MAP(二氧化碳50%、氮氣50%)使用，能夠延長貨架期4天(Bouletis A D等，2017)。把前處理技術(shù)與氣調(diào)保鮮技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮，能更好地提升產(chǎn)品品質(zhì)和安全性。

3.設(shè)備

用于氣調(diào)保鮮的主要有箱式和枕式兩種設(shè)備?；静僮魇菍⑹澄锓旁诰哂凶韪粜缘乃芰媳∧せ蛐〈?，抽真空或氣體沖洗以除去空氣，并用熱封或黏合劑密封包裝。對于真空包裝產(chǎn)品，將產(chǎn)品放置在預(yù)制的小袋中或包裹在薄膜中，薄膜既提供了水分和氣體滲透屏障，又可以使食品周圍保持恒定的環(huán)境。箱式機器使用熱成型或預(yù)制托盤，而枕式包裝設(shè)備是水平或垂直成型填充密封。

氣體比例混合裝置是氣調(diào)保鮮技術(shù)中的核心部分，其功能是要保證按預(yù)定的最佳比例將兩種或3種氣體混合，氣體鋼瓶中的壓縮氣體經(jīng)過減壓閥減壓后進入氣體比例混合裝置，按照設(shè)定的比例混合完成后進入包裝機。不同氣體配比是通過容器總體積一定、不同組分氣體分壓不同，實現(xiàn)對混合氣體的精確調(diào)節(jié)。氣體混合器可以為氣調(diào)保鮮包裝內(nèi)提供成比例的氣體，使得混合氣體更適宜包裝產(chǎn)品。

三、發(fā)展前景

我國氣調(diào)保鮮技術(shù)在水產(chǎn)品方面的應(yīng)用較少，隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對高品質(zhì)水產(chǎn)品需求增加，該技術(shù)在我國會有很大的普及空間。為解決目前水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮技術(shù)依然存在的微生物安全性問題，需要加強相關(guān)的致病菌鑒定、貨架期預(yù)測模型的研究。同時，隨著包裝設(shè)備、包裝材料、包裝技術(shù)的提升，氣調(diào)保鮮技術(shù)將為水產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、儲藏、運輸提供更加便利的幫助。