王楚文，柳云龍，唐文靜，寧喜斌

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306)

根據(jù)2011年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and agriculture organization of the united nations，縮寫為 FAO)的報(bào)告［1］，水產(chǎn)品的消耗量已經(jīng)達(dá)到了每人每年17 kg，魚類占據(jù)了其中的很大一部分。隨著人們對(duì)于魚類的需求越來越大，其品質(zhì)的好壞也越來越受到關(guān)注。但魚容易腐敗的特性使得其外觀、肉質(zhì)等性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大改變。不僅如此，Lvanbar等的試驗(yàn)表明，變質(zhì)的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生某些有害物質(zhì)如組胺等，使其失去食用價(jià)值［2］。魚類之所以容易腐敗，主要的原因之一就是其本身攜帶有大量微生物，這些微生物的活動(dòng)和繁殖導(dǎo)致魚類的品質(zhì)顯著下降。許振偉等闡述了一些常見的魚類腐敗菌，如腐敗希瓦氏菌、假單胞菌屬、乳桿菌等［3］。

至今為止，魚類保鮮技術(shù)多采用物理或化學(xué)方法。其中使用化工產(chǎn)品的化學(xué)方法易給人體帶來一定的不良作用，它所引起的安全性問題也越來越突出。而物理方法對(duì)于技術(shù)本身的要求過高，設(shè)備的制造成本及維修費(fèi)用也過于昂貴，并不適合大范圍的推廣。生物保鮮劑是從生物組織及其二級(jí)產(chǎn)物中提取出來的，安全性顯著提高，而且生物保鮮劑一般都可被降解，降低了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，是種環(huán)保高效的方法。

1 生物保鮮劑的分類及其作用

生物保鮮劑按其來源分，可分為植物源保鮮劑、動(dòng)物源保鮮劑和微生物源保鮮劑［4］。這也是現(xiàn)如今相關(guān)從業(yè)者所主要采用的分類方式。魚類腐敗的重要原因是微生物對(duì)其的降解，要延緩魚類的腐敗時(shí)間，延長其保質(zhì)期，就需減少微生物對(duì)魚類的作用。而生物保鮮劑相較于其他保鮮手段，對(duì)微生物的抑制有著安全優(yōu)異的效果。

2 生物保鮮劑

2.1 植物源生物保鮮劑 植物源生物保鮮劑是指從植物中提取的純天然的保鮮劑，主要有辛香料、茶多酚、蜂膠、百里酚等［5］。

2.1.1 辛香料。辛香料是指在食品調(diào)味中所使用的具有芳香味植物的干燥粉末或精油，Grohs的研究證明，辛香料能夠改善產(chǎn)品的各項(xiàng)特性，延長保質(zhì)時(shí)間［6］。大量研究結(jié)果表明，辛香料對(duì)微生物具有較好的抑菌作用。馬麗珍等的研究表明，辛香料提取液對(duì)于食物都有較好的保鮮作用，丁香中因含有的丁香酚(C10H12O2)對(duì)魚類中常見的優(yōu)勢腐敗菌假單胞菌有著顯著的抑制作用，肉桂提取液對(duì)于草魚中的熱死環(huán)絲菌有著較好抑制作用［7］。此外，辛香料中的肉桂醛、辣椒素等有機(jī)物對(duì)于革蘭氏陽性與陰性菌都有著不同程度的抑制作用［8］。

2.1.2 百里酚。百里酚是香芹酚的同分異構(gòu)體，有著令人愉快的芳香氣味，常用于控制蜂蜜上的瓦螨數(shù)量以及作為麻醉劑使用。Tippayatum等通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，百里酚、乳酸鏈球菌素以及丁香油酚對(duì)于幾種常見的腐敗菌，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等都有著顯著的抑制作用［9］。其中尤以百里酚的抑菌效果最為突出，對(duì)于測試的4種菌都有著顯著的抑制作用，可以看出其擁有著廣譜的抗菌作用。蔣慧亮等進(jìn)行了百里酚對(duì)冷藏大菱鲆鮮度和貨架期的影響相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)比了數(shù)種生物保鮮劑的效果，發(fā)現(xiàn)百里酚的抗菌抑菌作用最為明顯［10］。試驗(yàn)表明，百里酚對(duì)于魚類常見腐敗菌如腐敗希瓦氏菌與假單胞菌等都有著明顯的抑制作用，尤其是腐敗希瓦氏菌。在百里酚的作用下，試驗(yàn)組的貨架期相較于對(duì)照組的貨架期足足延長了169 h。國內(nèi)對(duì)于百里酚的相關(guān)研究還在起步階段，但僅就現(xiàn)在的少數(shù)研究來看，百里酚作為魚類保鮮劑有很強(qiáng)的競爭力。

2.1.3 茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，類物質(zhì)茶多酚又稱為茶鞣或茶單寧。現(xiàn)有研究表明。茶多酚等物質(zhì)有解毒和抗輻射作用，被譽(yù)為“輻射克星”。勵(lì)建榮等在對(duì)梅童魚魚丸的研究中利用了茶多酚來使梅童魚魚丸的貨架期得到延長［11］。這是因?yàn)椴瓒喾硬粌H具有解毒和抗輻射的作用，同時(shí)還具有良好的抗菌抗氧化活性。茶多酚可以在一定范圍內(nèi)抑制微生物的生長，濃度與抑菌能力呈線性相關(guān)，其最大成長率在2 g/L處取得。目前茶多酚應(yīng)用于保鮮的研究已經(jīng)較為成熟。

2.2 動(dòng)物源生物保鮮劑 動(dòng)物源生物保鮮劑是指從動(dòng)物中提取的純天然的保鮮劑，主要有殼聚糖、抗菌肽等。

2.2.1 殼聚糖。殼聚糖又被稱為脫乙酰甲殼素，是一種天然的氨基多糖，有著良好的生物活性功能，良好的成膜性及很強(qiáng)的抗菌作用。No等對(duì)于殼聚糖以及殼聚糖的低聚物進(jìn)行了研究，他們用殼聚糖對(duì)豆腐中的7種不同的腐敗菌進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，殼聚糖的廣譜抗菌性對(duì)于這7種菌都有著有效的抑制作用［12］。雖然殼聚糖有著較好的抑菌作用，但是Shahidi等對(duì)其的應(yīng)用存在一些看法［13］。殼聚糖中含有著一些氫鍵而使其極性發(fā)生很大變化，所以它在水中和某些普通的有機(jī)溶劑中的溶解率并不理想，只能溶于酸性溶劑中顯示其抗菌性，一定程度上會(huì)限制其在生物保鮮當(dāng)中的應(yīng)用。由于殼聚糖溶解性低的缺點(diǎn)，Mohan等利用殼聚糖對(duì)沙丁魚進(jìn)行涂膜研究，發(fā)現(xiàn)在1.0%濃度時(shí)殼聚糖的涂抹處理可以有效抑制細(xì)菌的生長，延長了其貨架期［14］。

2.2.2 蜂膠。蜂膠作為一種天然產(chǎn)物，其廣譜抗菌性使之成為十分具有發(fā)展前景的生物保鮮劑。多種魚類腐敗菌都對(duì)蜂膠提取液敏感，蜂膠對(duì)腸桿菌屬、溶血性鏈球菌等有著良好的抗菌效果［15］。從研究結(jié)果來看，蜂膠對(duì)革蘭氏陽性菌效果良好;相較于化學(xué)保鮮劑，蜂膠的抑菌時(shí)間要長出數(shù)倍。潘秋月等的研究表明，蜂膠液體是樹脂類物質(zhì)，黏性很大，具有良好的成膜性［16］。這層膜不僅可以減少微生物在魚體表面的附著，同時(shí)能夠阻斷氧氣的交流，降低微生物的新陳代謝的速度與速率，以此抑制微生物的成長，達(dá)到延長保質(zhì)期的效果。蜂膠作為天然提取物［17］，在1991年的《食品安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià)程序》中對(duì)蜂膠進(jìn)行了一系列測試，結(jié)果均為陰性。多項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果都說明蜂膠是符合人體服用標(biāo)準(zhǔn)的。

2.2.3 動(dòng)物源抗菌肽?？咕氖巧镌诜烙⑸锶肭种兴a(chǎn)生的一類抗微生物與惡性細(xì)胞的肽鏈。目前抗菌肽的來源主要有4種，分別是昆蟲抗菌肽、蛙類抗菌肽、魚類抗菌肽以及哺乳動(dòng)物抗菌肽。柴曉杰等對(duì)魚類抗菌肽的作用機(jī)理進(jìn)行了描述［18］。魚類抗菌肽多以前肽源的方式合成，通過酶的切除作用形成了有活性的成熟肽，成熟肽具有強(qiáng)力的抑菌活性?？咕目梢允辜?xì)菌的細(xì)胞膜穿孔，細(xì)胞的內(nèi)容物向外流出而導(dǎo)致其死亡。但是對(duì)于抗菌肽是否能應(yīng)用到實(shí)際情況中還有待試驗(yàn)。吳燕燕等在羅非魚上進(jìn)行了甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌抗菌肽的抑菌試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，這種抗菌肽對(duì)羅非魚片的確具有明顯的保鮮作用［19］。但是作者也同時(shí)表示，雖然甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌抗菌肽對(duì)羅非魚片有不錯(cuò)的保鮮效果，但是因?yàn)椴恢缹?duì)于其他產(chǎn)品的作用具體如何，還需要大批量的試驗(yàn)來進(jìn)行檢查;同時(shí)抗菌肽的提取成本很高，產(chǎn)業(yè)化困難，所以要把抗菌肽應(yīng)用于食品保鮮的前景并不可觀。

2.3 微生物源生物保鮮劑 微生物源生物保鮮劑是指從微生物或微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物中提取的純天然的保鮮劑，主要有乳酸鏈球菌素、納他霉素等。

2.3.1 乳酸鏈球菌素。乳酸鏈球菌素(Nisin)是乳酸鏈球菌產(chǎn)生的一種多肽，由34個(gè)氨基酸組成，不會(huì)與其他抗菌素產(chǎn)生交叉抗性，無毒、安全、無副作用。乳酸鏈球菌素于20世紀(jì)30年代在牛奶中被發(fā)現(xiàn)，而在1996年，Blackburn等就對(duì)其做了系統(tǒng)的研究［20］。乳酸鏈球菌素對(duì)細(xì)菌的作用主要是抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的合成，使細(xì)胞膜合成受阻，與抗菌肽一樣是使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)溢出，導(dǎo)致細(xì)胞裂解死亡。由于Nisin能夠減弱熱處理溫度，改善風(fēng)味，所以被大規(guī)模的投入使用。但由于市場價(jià)格偏高、抗菌譜窄等問題，一般與其他保鮮方法連用。李紅等通過研究發(fā)現(xiàn)，乳酸鏈球菌素主要抑制的是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)較為簡單的革蘭氏陽性菌，比如葡萄球菌屬、鏈球菌屬等，同時(shí)對(duì)魚類當(dāng)中常見的假單胞菌亦有著較好的抑制作用，使用在魚類上可以有效地延長食品的貨架期［21］。

2.3.2 納他霉素。納他霉素(Natamycin)是由納他霉菌發(fā)酵制成的結(jié)晶粉末，是一種安全性較高的食品防腐劑。Pintado等在奶酪表面加入納他霉素，結(jié)果表明納他霉素對(duì)李斯特氏菌、銅綠假單胞菌等都有著一定的抑制作用［22］。同時(shí)納他霉素在抑菌的同時(shí)也不會(huì)顯著影響薄膜的機(jī)械性，對(duì)于食品本身的質(zhì)量沒有影響。張寧使用了納他霉素對(duì)海產(chǎn)品進(jìn)行了保鮮研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，鮑魚因?yàn)榧尤肓思{他霉素而延長了其貨架期［23］。

2.3.3 ε-聚賴氨酸。ε-聚賴氨酸，淡黃色粉末，是日本學(xué)者S.Shima于1977年從微生物中篩選Dragendo Positive物質(zhì)的過程中發(fā)現(xiàn)的一種同型單體聚合物?，F(xiàn)在常用白色鏈霉菌(Streptomyces albulus)的發(fā)酵來生產(chǎn)。這項(xiàng)技術(shù)在日本已經(jīng)較為成熟，但在我國還處于起步階段。潘迎杰等學(xué)者對(duì)聚賴氨酸做了一系列的對(duì)比與研究，其較好的廣譜抗菌性對(duì)于革蘭氏陽、陰性菌都有很好的抑制作用［24］。因?yàn)槿毡臼呛．a(chǎn)品大國，聚賴氨酸在日本被廣泛應(yīng)用于各式各樣的海產(chǎn)品當(dāng)中，其對(duì)革蘭氏陰性菌的良好作用使得其被市場廣泛接受。聚賴氨酸能與靶細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)合后使細(xì)胞穿孔使少量內(nèi)容物溢出，但依然維持細(xì)胞形狀，保持細(xì)胞活性。接著聚賴氨酸又繼續(xù)與細(xì)胞膜反應(yīng)，影響細(xì)胞正常生理功能，破壞細(xì)胞核心，致使細(xì)胞死亡。聚賴氨酸有較好的抑菌能力，同時(shí)能在較為苛刻的條件下保持活性，適用范圍非常廣泛。為了增強(qiáng)抑菌能力，聚賴氨酸常與其他物質(zhì)同時(shí)使用。Hiraki等對(duì)其毒性做了一系列相關(guān)試驗(yàn)，在慢性喂養(yǎng)試驗(yàn)中，即使達(dá)到20 000 mg/kg計(jì)量水平的大鼠里，也沒有明顯的不良影響［25］。同時(shí)聚賴氨酸也不會(huì)反應(yīng)生成任何已知的有較大毒性的化學(xué)成分，急性口服試驗(yàn)當(dāng)中，大鼠也沒有誘變變異產(chǎn)生。

2.4 其他生物保鮮劑

2.4.1 溶菌酶。溶菌酶是一種能水解致病菌中黏多糖的堿性酶，一般采用生物工程技術(shù)制作，這是一種天然酶，安全無抗藥性。溶菌酶兩親性的C端干擾細(xì)菌的膜活性膜，從而達(dá)到抑菌作用。Francesco等研究了鱸魚當(dāng)中的溶菌酶，發(fā)現(xiàn)溶菌酶參與了鱸魚的第一道天然防線即先天免疫反應(yīng)，這也為后來水產(chǎn)品的的研究打下基礎(chǔ)［26］。任西營等通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單一溶菌酶對(duì)海產(chǎn)品的各類腐敗菌與致病菌都有著不同程度的抑菌作用，其中尤以對(duì)革蘭氏陰性菌及弧菌屬的抑菌作用最為明顯［27］。但是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，溶菌酶的抗菌譜相較于其他生物保鮮劑較窄。溶菌酶常與EDTA、Nisin、殼聚糖等共用來抑制海產(chǎn)品中微生物的增長，與不同的生物保鮮劑共用，對(duì)于細(xì)菌的抑制作用也有區(qū)別［28］。

3 研究展望

近年來，隨著人們的生活水平逐步提高，其對(duì)于魚類及海產(chǎn)品的質(zhì)量以及安全性也提出了相應(yīng)的要求。因?yàn)榛瘜W(xué)保鮮劑的濫用而發(fā)生的各式各樣的事件沖擊著人們的視線，今天社會(huì)上亟需一種更加安全的保鮮劑。生物保鮮劑具有廣泛的應(yīng)用范圍，易于控制的理化性質(zhì)，對(duì)機(jī)體傷害低的特性，因此具有較好的發(fā)展前景。

但與此同時(shí)，生物保鮮劑在發(fā)展中依然有很多問題需要克服。首先是其成本問題，在技術(shù)還不成熟的現(xiàn)在，想要大批量地生產(chǎn)生物保鮮劑依然困難重重;雖然生物保鮮劑近年來研究迅速，但是距離投入生產(chǎn)還有一定距離;作為純天然的物質(zhì)，生物保鮮劑的化學(xué)組成并不能完全為人所知，這也為生物保鮮劑的投入使用設(shè)下了障礙。只有加快生物保鮮劑的工業(yè)化發(fā)展，才能更快地讓廣大人民群眾享受更好、更優(yōu)質(zhì)、更健康安全的食品。

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