林志強(qiáng)，常江濤，周民生，沙豪杰，劉聰慧

（安陽工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，河南安陽 455000）

0 引言

水生動物體內(nèi)存在著各種水解酶，這些酶在正常生理條件下其活性受嚴(yán)格的控制，以便生命活動有序進(jìn)行。但是當(dāng)水生動物被捕捉后，體內(nèi)的調(diào)控功能喪失，代謝極度混亂，產(chǎn)生不良代謝產(chǎn)物積累，引起生物膜的破裂，這些水解酶被激活或釋放，與相應(yīng)的機(jī)體組織大分子底物作用，發(fā)生水解作用，生成各種較低分子量的產(chǎn)物，此現(xiàn)象稱作自溶（Autolysis）。一般而言，用以延長動物水產(chǎn)貨架期而在貯藏中采用的低劑量離子輻射、氣調(diào)和化學(xué)保鮮劑添加的各種處理，并不能降低動物水產(chǎn)自溶造成的初期品質(zhì)損失的速率[1]。自溶發(fā)生時，機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂類、糖原等大分子物質(zhì)降解，膠原纖維變得脆弱，使肌肉組織變軟，失去彈性，影響產(chǎn)品品質(zhì)，同時破壞機(jī)體對外來侵害的抵抗能力，又不斷釋放出肽、游離氨基酸、游離脂肪酸和簡單的糖類，使得腐爛菌生長更便利、繁殖迅速，動物水產(chǎn)更容易腐爛變質(zhì)[2]。因而需要采取一定措施控制自溶發(fā)生，防止動物水產(chǎn)及其制品品質(zhì)劣變。但是，動物水產(chǎn)中的蛋白質(zhì)水解在一些情況下是被期望的，如僵尸肌肉適度嫩化，魚醬、蛋白質(zhì)濃縮物（FPC）和一些生物活性肽生產(chǎn)，從動物水產(chǎn)下腳料獲取有用材料[3-4]。

參與自溶作用的酶有磷酸化酶、酯酶、組織蛋白酶和內(nèi)臟酶等，然而起主要作用的是內(nèi)源性蛋白酶。在了解不同產(chǎn)品引起自溶發(fā)生的水解酶的種類、分布、性質(zhì)基礎(chǔ)上，按照生產(chǎn)需求采用適當(dāng)技術(shù)對酶活性加以調(diào)節(jié)，可使自溶朝著最大有利于人類生產(chǎn)方向進(jìn)行。

1 物理方法

1.1 機(jī)械作用

大多數(shù)水產(chǎn)動物的內(nèi)臟、皮、殼富含與自溶作用關(guān)系密切的組織蛋白酶和內(nèi)臟消化系統(tǒng)酶[1]。因此，磷蝦捕捉后要盡早在甲板上用機(jī)械方式剝皮，消除南極磷蝦中快速自溶，以便得到質(zhì)地松軟和水分豐富的蝦肉。將鰩魚和鯊魚及時切斷尾部血管，徹底放血、去內(nèi)臟、切片和沖洗可避免鮮肉的氨味。鱈魚細(xì)心剝皮可降低酯的氧化損失；巨魷魚肌肉均質(zhì)物沖洗也會降低蛋白水解[5]。而未洗的緋鯢鰹碎肉自溶顯著高于去頭、去臟及沖洗的肉[6]。

而在一些為了利用自溶而獲取某些特定產(chǎn)品時，常采用機(jī)械作用破壞組織結(jié)構(gòu)，使位于肌漿和溶酶體組織蛋白酶釋放出來，同時加入一些內(nèi)臟，如利用日本鳳尾魚內(nèi)臟、扁舵鰹魚頭和內(nèi)臟、鯡魚內(nèi)臟的酶源，進(jìn)行自溶生產(chǎn)活性肽；生產(chǎn)黑蝦油和蝦味沙司過程中，將蝦組織細(xì)胞破碎后，提供適宜的環(huán)境因子，激活組織細(xì)胞自身的多酶體系，促使組織細(xì)胞快速溶解。

1.2 溫度控制

低溫下酶活性較低，酶促反應(yīng)速度慢，自溶停止或延緩，使動物水產(chǎn)品質(zhì)得到很好保持。美洲大赤魷胴體肉在0℃貯藏時自溶受到極大抑制，15 d后仍然保有大量肌漿球蛋白重鏈[7]。馬鯖低溫貯藏自溶很低，從而可延長貨架期[8]。但需指出，與自溶相關(guān)的酶在低溫包括凍結(jié)狀態(tài)下仍起作用。于5℃下未漂洗的南極磷蝦肉糜的自溶現(xiàn)象仍尤為顯著[9]。魷魚在冷凍狀態(tài)蛋白酶仍保持較高活力。內(nèi)源酯酶抗低溫，冷凍條件下仍保留很強(qiáng)活性。據(jù)報道，鱈魚在-29℃時仍有游離脂肪酸釋放。低溫也會因持水力減小而造成產(chǎn)品組織硬化、皺縮和滴水損失不良變化。而凍結(jié)、化凍會造成組織結(jié)構(gòu)破壞，使原來分隔在不同部位的酶與底物接觸，加速自溶。

不同的酶發(fā)揮其最大催化力的溫度要求不同，目前，經(jīng)研究人員努力，很多動物水產(chǎn)與自溶相關(guān)酶的最適溫度已得到確定[10]，采用不同的溫度更能有利于發(fā)揮自溶的作用。例如，梯度升溫下扇貝加工副產(chǎn)品水解效果最佳[11]，白蝦蝦頭自溶速度在梯度升溫條件下最佳，且水解產(chǎn)物的營養(yǎng)值最高[12]。

1.3 脫水處理

脫水是一種傳統(tǒng)抑制微生物和自溶而貯藏動物水產(chǎn)的方法，目前許多海產(chǎn)品（如魷魚、墨魚、海參、鮑魚、蠔魚、貽貝等） 仍采用此法進(jìn)行保藏。研究表明，直到水分降到1%以下，酶活性才會完全消失，一般脫水過程，含水量難以降到這一程度。因未完全失活，在低水分干制品特別是在吸濕后，酶緩慢起作用，引起產(chǎn)品劣變。為了杜絕這種情況的發(fā)生，在脫水前進(jìn)行濕熱處理就非常必要。

1.4 輻射作用

紫外線、超聲波可引起細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)能的破壞，并誘發(fā)內(nèi)源性蛋白酶作用，使水生動物自溶速度加快，顯著提高蛋白質(zhì)水解率，如一定時間的紫外線照射，亨氏仿對蝦、刀額新對蝦、扇貝加工副產(chǎn)品等的自溶加快。但是，處理時間過短或過長，將無效果甚或抑制自溶。這可能是時間過短，照射劑量達(dá)不到激活酶所需，而過長照射劑量已經(jīng)超過激活酶所需，使酶結(jié)構(gòu)受到影響，破壞了酶活力，從而抑制了其自溶。低強(qiáng)度超聲波處理，增加了體系中液體分子的流動，疏通酶擴(kuò)散的通道，促進(jìn)自溶。但當(dāng)功率較高強(qiáng)度時，導(dǎo)致大量自由基形成，會使酶變性失活[13]。

2 化學(xué)處理

動物水產(chǎn)自溶的化學(xué)本質(zhì)就是內(nèi)源酶作用下大分子物質(zhì)降解后機(jī)體分解，因此任何影響酶結(jié)構(gòu)和其與底物結(jié)合的化學(xué)因素都會導(dǎo)致酶活性的改變，可以用作調(diào)控酶活性，進(jìn)而控制動物水產(chǎn)的自溶。

2.1 pH值調(diào)整

催化自溶發(fā)生的各種酶只在特定的pH值范圍才發(fā)揮催化能力，因而可通過pH值的調(diào)整來調(diào)控動物水產(chǎn)的自溶。不同動物水產(chǎn)自溶，其最適pH值存在差異，緋鯢鰹魚魚肉pH值4.0，南極磷蝦pH值8.74，太平洋牙鱈pH值3.5～4.0（50℃） 和6.75～7.00（60℃）[14]。不同的種類和添加量也會影響自溶速度。還有研究發(fā)現(xiàn)，用于調(diào)節(jié)pH值的試劑（鹽酸、醋酸）對水解率有重要影響，鹽酸作用最強(qiáng)。檸檬酸添加量在≤0.10%范圍內(nèi)對南極大磷蝦蛋白、羅非魚蛋白的自溶有一定的促進(jìn)作用，而超過該范圍則顯示抑制作用。

2.2 鹽的類型和強(qiáng)度

鹽離子可改變酶蛋白表面電荷、促使不同活性構(gòu)象異構(gòu)體形成轉(zhuǎn)變而改變酶的活性、改變酶促反應(yīng)平衡常數(shù)，且這種效果因水產(chǎn)品不同而異。因而，可針對具體目的和不同的產(chǎn)品選用適量鹽及質(zhì)量濃度影響酶的活力，達(dá)到調(diào)控自溶作用。NaCl可促進(jìn)刀額新對蝦、海參、羅非魚等水解，而對魷魚、沙丁魚[15]、南極大磷蝦自溶有抑制。Klomklao S等人[16]發(fā)現(xiàn)高濃度NaCl抑制沙丁魚中脂的水解。鈣離子促進(jìn)藍(lán)園鲹、扇貝加工廢棄物、加工副產(chǎn)品日本叉牙魚自溶，而抑制魷魚內(nèi)臟水解。氯化鎂促進(jìn)南極大磷蝦、海參自溶。鋅離子使藍(lán)園鲹和海參自溶。MgSO4或次氯酸鈉浸泡也會使魚中脂肪酸形成受到抑制。檸檬酸鈉、葡糖酸鈉和琥珀酸鈉均可抑制魷魚胴體肉自溶，濃度達(dá)0.25 mol/L以上的檸檬酸鈉幾乎徹底抑制自溶。葡糖酸鈉和琥珀酸鈉對自溶的抑制遠(yuǎn)不及檸檬酸鈉[17]。太平洋牙鱈魚糜溶膠中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.075%的硼酸可以使蛋白酶喪失89.9%的活性。

2.3 其他試劑

EDTA可螯合二價高氧化陽離子，因而能抑制需要這些離子的酶。研究認(rèn)為，半胱氨酸是魷魚內(nèi)源酶的激活劑，適量加入半胱氨酸能促進(jìn)魷魚內(nèi)臟的自溶過程。半胱氨酸添加濃度為0.03 mol/L時，自溶效果最好。而適量的巰基乙醇，可以完成蛋白質(zhì)的初步分解，被解鏈的蛋白更容易與內(nèi)源酶催化反應(yīng)位點結(jié)合，有利于蛋白質(zhì)的深度水解；但過量的巰基乙醇則會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性以及內(nèi)源酶失活。于25℃條件下水浴時，山梨醇使魷魚裙邊肌肉自溶峰向低NaCl濃度移動，使得自溶速度在NaCl濃度約0.2 mol/L時上升。NaCl濃度高于0.3 mol/L時山梨醇抑制自溶。水浴溫度為35℃時，山梨醇顯著增強(qiáng)自溶甚至NaCl濃度為0.5 mol/L。

同時作用于酶時，其中一些因素之間存著協(xié)作或拮抗作用。以上這些因素條件在工藝的選擇時，可以單獨使用，也可聯(lián)合使用，關(guān)鍵是要根據(jù)內(nèi)源蛋白酶的特點，盡量避免不利因素。Sánchez-Alonso I等人[18]發(fā)現(xiàn)，溶解巨型魷魚于加有250 mg/L EDTA的低離子強(qiáng)度和中性pH值溶液（0.16 mol/L NaCl和0.1%NaHCO3），然后進(jìn)行酸（pH值4.7～4.9）沉淀，接著添加0.2%Ca（OH）2和1%NaCl，于90℃下熱處理，由于自溶被抑制，產(chǎn)品具有愉悅的口感和香味。

2.4 外源酶

外源酶可以對組織成分產(chǎn)生水解作用，破壞組織結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致內(nèi)源酶的釋放。添加含有胰蛋白酶的鰹魚脾，可以加速沙丁魚液化而形成魚醬[19]。魟魚下腳料中添加木瓜蛋白酶和胃蛋白酶可提高蛋白質(zhì)水解效率，新鮮菠蘿汁（含菠蘿蛋白酶）55℃保溫發(fā)酵能明顯提高蜢蝦和短吻銀魚自溶速度[20]。趙陽等人[21]報道，通過內(nèi)源酶與中性蛋白酶相結(jié)合，提高牡蠣水解度。需要指出的是，使用外源酶時要考慮使用時期，以及與內(nèi)源酶的相互作用。

3 超高壓應(yīng)用

魚、蝦、貝、蟹和其他水生動物生活在一定深度的水中，適應(yīng)了棲息地的壓力。因此，超高壓可用來控制或增強(qiáng)酶活性，以改善食品品質(zhì)和發(fā)展新的食品。Gou J等人[22]報道，300 MPa處理魷魚20 min，氧化三甲胺脫甲基酶活性顯著降低，使得12 d貯存期間，二甲基胺濃度下降到0.31 μmol/g。研究發(fā)現(xiàn)，對太平洋牙鱈肉糜處理壓力達(dá)240 MPa時，對與凝膠軟化相關(guān)的組織蛋白酶L沒效果。

超高壓對自溶的作用效果除了壓力值，還受溫度、材料類型等多種因素影響。Hurtado J L等人[23]報道，200 MPa以上的高壓處理，章魚臂肌自溶明顯下降，且40℃下處理效果優(yōu)于7℃。而Hernández-Andrés A 等人[24]發(fā)現(xiàn)，300 MPa、7 ℃處理 20 min，魷魚自溶反而增強(qiáng)。當(dāng)壓力不高于300 MPa，9℃下處理20 min，冷煙熏制鮭魚的自溶性增強(qiáng)[25]。而Gómez-Estaca J等人[26]報道，300 MPa高壓 20℃下處理15 min的煙熏鲯鰍魚肉片，在貯存期揮發(fā)性鹽基氮含量變化類似于未處理樣品。

Okazaki T等人[27]報道，盡管50 MPa以上壓力結(jié)合50℃水浴可抑制鳳尾魚自溶引起的腐臭，但僅以壓力50～250 MPa處理，并看不到高壓對鳳尾魚自溶的影響。而以60 MPa壓力50℃處理48 h所獲得的產(chǎn)品具有較高的營養(yǎng)且覺察不到腐臭味。動物水產(chǎn)加工中結(jié)合其他措施有時比單用超高壓處理效果要好。研究顯示，以600 MPa，20 min，28℃或 400 MPa，20 min，28℃處理，然后以90℃處理20 min生產(chǎn)的黑斑節(jié)對蝦肉凝膠斷裂力高于僅用超高壓處理的，且TCA溶性肽含量降低。

相對于熱處理，高壓加工較好地保留了許多食品天然的味道和香味，因而其可用于控制影響動物水產(chǎn)品質(zhì)的內(nèi)源酶活性。滅活內(nèi)源酶使產(chǎn)品緊實度和彈性改善，壓力誘導(dǎo)的海產(chǎn)品凝膠較好地保持了顏色和風(fēng)味，而比熱凝膠更有光澤、更滑潤、彈性更強(qiáng)。高壓傳導(dǎo)是瞬時的不受產(chǎn)品性狀、體積限制，這使得產(chǎn)品的處理效果均一，而且處理時間短。

4 天然酶活性調(diào)節(jié)物質(zhì)的應(yīng)用

植物組織通常擁有所謂抗?fàn)I養(yǎng)的物質(zhì)，如外源凝集素、酚、蛋白酶及其他酶抑制劑，這些物質(zhì)影響動物的消化酶，因而成為水產(chǎn)自溶酶抑制劑的重要來源，而且它們都是天然產(chǎn)物，對人體不會有不良影響，因而可被應(yīng)用于動物水產(chǎn)自溶調(diào)控中。馬鈴薯提取物抑制鰱魚魚糜和太平洋牙鱈的自溶，改善了凝膠的質(zhì)地。原因在于這些水產(chǎn)品都含有α2-巨球蛋白（MAC），而MAC分子被認(rèn)為在反應(yīng)中本身經(jīng)過一定的蛋白水解，使得蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，從而使蛋白酶陷于其中，阻止了酶與大分子蛋白質(zhì)底物作用。大豆蛋白（SBP）可抑制大眼笛鯛皮、印度鳳尾魚和南極磷蝦的自溶。損傷番茄葉片分離物（TPI）抑制約95%太平洋牙鱈肉糜發(fā)生自溶。大米分離物可抑制箭齒比目魚發(fā)生自溶。動物體液含有上百種蛋白質(zhì)和大量酶原，這些物質(zhì)對正常組織活動發(fā)揮作用外，還會對競爭者和天敵的機(jī)體產(chǎn)生作用。豬血漿蛋白（PPP）強(qiáng)烈抑制母狗魚肉糜水解，牛血漿蛋白（BPP）抑制太平洋牙鱈、太平洋白蝦、魷魚、箭齒比目魚的自溶，雞血漿蛋白（CPP）阻止太平洋牙鱈碎肉、沙丁魚魚糜的降解，乳清蛋白可延緩緋鯢鰹、狗母魚、太平洋牙鱈魚糜、太平洋白蝦、大眼笛鯛、鰱魚魚糜等自溶。雞蛋蛋清可強(qiáng)烈抑制沙丁魚肉糜、鰱魚魚糜、阿拉斯加鱈魚、箭齒比目魚水解，鰹魚脾有助于沙丁魚發(fā)生自溶。

此外，無脊椎動物和微生物也是獲得天然酶抑制劑重要資源，水蛭素、胃酶抑素、亮肽素等抑制動物水產(chǎn)自溶的研究已有不少。接種植物乳桿菌有利于牡蠣溶解，乳酸菌發(fā)酵協(xié)同自溶作用可以加速蝦頭、蝦殼中的蛋白質(zhì)分解并獲得產(chǎn)品品質(zhì)改善[28]。這些產(chǎn)品抑制劑不足時會產(chǎn)生異味和變色而影響終產(chǎn)品品質(zhì)。因而，目前從天然資源開發(fā)新的抑制劑的研究仍在進(jìn)行。

生產(chǎn)中除了蛋白質(zhì)，香料也被用來抑制蛋白酶而防止自溶。相對于對應(yīng)的碎肉樣品，魚香腸的蛋白質(zhì)水解很低，原因就是香腸中含有香料。然而，有研究表明，胡椒加到鯖香腸中，自溶高于對照樣[1]。這些互相矛盾的結(jié)果顯示，有必要進(jìn)一步開展關(guān)于香料及其成分對蛋白酶活性影響的控制試驗。

需要補(bǔ)充的是，盡管前面從物理、化學(xué)、超高壓和天然酶活性調(diào)節(jié)物質(zhì)4個方面介紹了動物水產(chǎn)自溶調(diào)控研究，但有時為了增強(qiáng)調(diào)控的效率，上面的措施可結(jié)合應(yīng)用，如將紫外線和梯度溫度結(jié)合使用從而提高了從蝦頭中回收蛋白質(zhì)的效率。而為了更好地采取措施加強(qiáng)調(diào)控，有關(guān)調(diào)控機(jī)理的研究也已開展，如研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞程序性凋亡與紫外線誘導(dǎo)的海參的自溶相關(guān)。

5 結(jié)語

動物水產(chǎn)普遍發(fā)生的自溶一方面會降低水產(chǎn)品的品質(zhì)和營養(yǎng)，并使產(chǎn)品易受微生物影響而腐爛；另一方面可用于從低值或水產(chǎn)廢棄品中獲取有用、高值產(chǎn)品。因此，可結(jié)合實際需要加以調(diào)控。目前，研究較多的調(diào)控技術(shù)包括機(jī)械處理、溫度控制、脫水、輻照技術(shù)、超高壓處理、添加劑應(yīng)用。這些技術(shù)的研究極大地增強(qiáng)了調(diào)控自溶的理論基礎(chǔ)，提高了動物水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價值。但是，目前大多研究關(guān)注點僅限于自溶酶活性變化，而忽略產(chǎn)品內(nèi)部其他成分對各種處理效果的影響。因此，為了能更有效地利用調(diào)控自溶的方法，需要在進(jìn)行動物水產(chǎn)內(nèi)源蛋白酶的酶學(xué)基礎(chǔ)研究時，進(jìn)一步加強(qiáng)各技術(shù)處理下自溶程度改變機(jī)理的研究。

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