馬聰聰，張九凱，盧 征，韓建勛，邢冉冉，郝建雄，陳 穎,

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050018；2.中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100176；3.國家市場監(jiān)管總局產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督司，北京 100820）

水產(chǎn)品是海洋和淡水漁業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)植物及其加工產(chǎn)品的統(tǒng)稱，含有豐富的蛋白質(zhì)、ω-3多不飽和脂肪酸以及一些維生素和礦物質(zhì)，對人體健康起著重要的作用[1]。然而大部分水產(chǎn)品卻因組織肌肉柔軟及蛋白含量高而極易導(dǎo)致在捕撈后發(fā)生腐敗變質(zhì)，如魚體內(nèi)的脂肪酸氧化產(chǎn)生酸敗氣味[2]，蛋白質(zhì)在酶的作用下分解為氨基酸同時(shí)散發(fā)出腥臭味，還有魚體表面附著的微生物不斷生長繁殖，使魚肉的肌肉組織被破壞[3]。腐敗變質(zhì)后的水產(chǎn)品不僅風(fēng)味發(fā)生變化，營養(yǎng)價(jià)值也大打折扣，嚴(yán)重的還會(huì)影響消費(fèi)者身體健康[4]。新鮮度是水產(chǎn)品重要的品質(zhì)指標(biāo)之一，它直接與消費(fèi)者感知的感官屬性如外觀、質(zhì)地、氣味和口感有關(guān)，同時(shí)對于水產(chǎn)食品安全、運(yùn)輸倉儲(chǔ)及加工過程也有著重要意義。因此，找到合適、準(zhǔn)確、快速的水產(chǎn)品新鮮度檢測方法，是保證水產(chǎn)品消費(fèi)安全的重要手段。

目前常用的新鮮度檢測方法有微生物評價(jià)、傳統(tǒng)理化分析和傳統(tǒng)感官評價(jià)[5]，以及在后者基礎(chǔ)上發(fā)展起來的現(xiàn)代化感官仿生識(shí)別技術(shù)[6]。隨著光譜技術(shù)的發(fā)展，紅外光譜、熒光光譜、核磁共振、拉曼光譜等新興無損檢測技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注[7]。除此之外，為了研究水產(chǎn)品新鮮度變化的機(jī)理，基于蛋白質(zhì)組學(xué)的質(zhì)譜技術(shù)發(fā)揮越來越重要的作用。本文總結(jié)了常用的水產(chǎn)品新鮮度評價(jià)方法和技術(shù)（表1），介紹了傳統(tǒng)及仿生感官評價(jià)、微生物評價(jià)、理化分析、光譜及質(zhì)譜技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

表1 水產(chǎn)品新鮮度評價(jià)方法Table 1 Recent evaluation methods for the freshness of aquatic products

續(xù)表1

1 傳統(tǒng)感官評價(jià)

感官評價(jià)是通過視覺、嗅覺、觸覺、味覺和聽覺感知產(chǎn)品感官特性（如外觀、顏色、氣味、質(zhì)地和味道）的一種科學(xué)方法。感官評價(jià)作為一種傳統(tǒng)的有效工具，在魚肉新鮮度評估和檢測中得到廣泛的應(yīng)用。目前，常用的感官評價(jià)方法是基于QIM的水產(chǎn)品新鮮度分級(jí)方法，即采用缺陷評分方法準(zhǔn)確、客觀地評價(jià)各類水產(chǎn)品主要感官屬性因子之間的差異，每個(gè)指標(biāo)按照0～3 分進(jìn)行評分，0 分代表最佳品質(zhì)，然后計(jì)算綜合感官評分，通過得分高低對水產(chǎn)品新鮮度進(jìn)行分級(jí)。

水產(chǎn)品感官評價(jià)主要是通過評估樣品各部位的顏色、氣味和質(zhì)地等特征來進(jìn)行。如?zogul等[8]利用QIM方法對不同貯存時(shí)間鰻魚的魚眼形狀、眼球渾濁度、腹腔味道和魚皮狀態(tài)進(jìn)行評分，結(jié)果顯示鰻魚的感官分?jǐn)?shù)隨著貯存時(shí)間的延長而增大，這表明貯存過程中鰻魚新鮮度在逐漸喪失。另外，當(dāng)評價(jià)不同物種或相同物種不同狀態(tài)的新鮮度時(shí)，所設(shè)計(jì)的QIM方案會(huì)有所調(diào)整，如Abdullah等[7]評價(jià)虹鱒魚片時(shí)，對其顏色、黏度、彈性等7 個(gè)特性進(jìn)行了感官評價(jià)，而針對整條虹鱒魚，則增加了皮膚、魚鰓、內(nèi)臟、瞳孔等特性的評價(jià)指標(biāo)，最終確定了整條虹鱒和虹鱒魚片的保質(zhì)期分別為12 d和14 d。吳雪麗等[9]對貯存于10、5、0 ℃和-1.2 ℃條件下扇貝的組織形態(tài)、體表色澤、彈性和氣味4 個(gè)方面進(jìn)行了綜合感官評價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時(shí)間的延長，各個(gè)溫度條件下貯存的扇貝感官品質(zhì)呈下降趨勢。由此可見，針對各物種的特點(diǎn)及樣品狀態(tài)，選擇合適的感官屬性參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)品貨架期的準(zhǔn)確預(yù)測。

傳統(tǒng)感官評價(jià)方法可對感知屬性進(jìn)行即時(shí)測定，但由于評價(jià)人員對相同刺激水平的反應(yīng)存在差異，可能導(dǎo)致測試的結(jié)果不準(zhǔn)確。因此想要對水產(chǎn)品新鮮度進(jìn)行精準(zhǔn)、全面的評價(jià)，還需要其他檢測技術(shù)的輔佐。

2 感官仿生識(shí)別技術(shù)

感官仿生識(shí)別技術(shù)是在傳統(tǒng)感官分析技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是模仿生物視覺、嗅覺和味覺等感官特性對樣品的色、香、味和質(zhì)地等特點(diǎn)進(jìn)行檢測并轉(zhuǎn)化為直觀結(jié)果的一種新型檢測技術(shù)。依靠現(xiàn)代化信息技術(shù)和生物傳感技術(shù)不僅避免了傳統(tǒng)感官檢測中評價(jià)人員的主觀性，還大幅提高了檢測效率和準(zhǔn)確性，因此感官仿生識(shí)別技術(shù)在新鮮度檢測方面的應(yīng)用越來越廣泛[54]。

電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)來識(shí)別氣味的電子系統(tǒng)，可以對水產(chǎn)品貯存過程中產(chǎn)生的各種揮發(fā)性氣味進(jìn)行多方位識(shí)別，以達(dá)到新鮮度檢測的目的。秋刀魚在貯存過程中，會(huì)不斷產(chǎn)生甲苯、硫化氫和甲烷等氣體，卞瑞姣等[10]選擇10 種對這些氣體有較高靈敏度的傳感器陣列組成電子鼻檢測系統(tǒng)，對4 ℃條件貯存不同時(shí)間的秋刀魚進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以很好地表征秋刀魚冷藏過程中新鮮度變化。大閘蟹產(chǎn)生的氣味成分包含醇類、酮類、醛類、芳香類、烴類及氮類等，朱培逸等[11]結(jié)合這些特征性氣體，選取8 種傳感器構(gòu)成了大閘蟹電子鼻氣味采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對大閘蟹新鮮度的準(zhǔn)確評價(jià)。

針對液體狀態(tài)的檢測對象，由多種傳感器陣列組成的電子舌可以實(shí)現(xiàn)其總體特征的快速分析和識(shí)別。它可以對樣品貯存過程中酸、甜、苦、咸、鮮等味道的改變作出全面分析，進(jìn)而達(dá)到新鮮度的準(zhǔn)確判斷。ATP代謝中間產(chǎn)物肌苷酸（inosinemonphosphate，IMP）與魚體肌肉組織的甜味和新鮮度有關(guān)，而終產(chǎn)物次黃嘌呤（hypoxanthine，HX）等則略顯苦澀，HX的積累會(huì)導(dǎo)致新鮮度的降低[55-56]，因此Shi Ce等[12]使用電子舌傳感器對羅非魚浸出液中甜味和苦味相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了分類，實(shí)現(xiàn)了對不同溫度和不同貯存時(shí)間下羅非魚的準(zhǔn)確區(qū)分。同樣，鄭舒文等[13]利用電子舌對不同貯存時(shí)間鱈魚的浸出液的滋味進(jìn)行了分析，建立了一種基于電子舌技術(shù)判別鱈魚新鮮度的方法，可以準(zhǔn)確識(shí)別不同貯存時(shí)間的鱈魚。

顏色是水產(chǎn)品最重要的品質(zhì)屬性之一，與產(chǎn)品的新鮮度密切相關(guān)。相比于傳統(tǒng)的比色計(jì)和分光光度計(jì)，儀器傳感器和計(jì)算機(jī)成像軟件結(jié)合形成的新型計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)和機(jī)器視覺系統(tǒng)，在水產(chǎn)品的顏色判別方面應(yīng)用越來越廣泛[57]，大幅提高了樣品檢測的速度和準(zhǔn)確度。如Shi Ce等[14]開發(fā)了一個(gè)基于羅非魚瞳孔和鰓顏色變化的機(jī)器視覺系統(tǒng)，并對其進(jìn)行了可行性評估，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)對瞳孔和鰓顏色參數(shù)的測定與揮發(fā)性鹽基氮和硫代巴比妥酸含量具有良好的相關(guān)性（R2＝0.989～0.999）。Huang Xingyi等[15]利用基于比色傳感器陣列的魚類新鮮度評價(jià)系統(tǒng)，監(jiān)測了河豚魚在貯存過程中肌肉顏色變化，并得到每個(gè)樣品顏色變化曲線，然后對待測樣品進(jìn)行新鮮度分組，最終評價(jià)準(zhǔn)確率達(dá)到87.5%。

3 微生物評價(jià)

水產(chǎn)品在貯存過程中，一些腐敗微生物會(huì)以其肌肉中的蛋白質(zhì)為氮源，不斷進(jìn)行分解作用，從而導(dǎo)致魚體肌肉降解。因此微生物活動(dòng)是引起水產(chǎn)品新鮮度變化的主要因素之一?？偦罹鷶?shù)（total viable count，TVC）作為一個(gè)傳統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)，常被用來評估不同種類水產(chǎn)品的新鮮度[58]。劉明爽等[16]對比了冷藏（4 ℃）和冷凍（-2 ℃）真空包裝（vacuum packing，VP）下鱸魚片的新鮮度，發(fā)現(xiàn)冷藏條件下的鱸魚片貨架期比冷凍條件下的鱸魚片貨架期短。進(jìn)一步測定TVC發(fā)現(xiàn)，冷凍包裝的鱸魚片TVC增長速率明顯低于冷藏包裝，證明微生物活動(dòng)是鱸魚片品質(zhì)下降的一個(gè)重要因素。Li Dongping等[17]研究了空氣包裝（air packing，AP）和VP對冷藏（4 ℃）鰱魚魚片質(zhì)量和微生物特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)AP包裝樣品貯存8 d后TVC達(dá)到了107CFU/g，但VP包裝樣品貯存14 d后TVC才達(dá)到該數(shù)量級(jí)，該研究成功利用微生物評價(jià)方法實(shí)現(xiàn)了不同貯存方式的測評，也為水產(chǎn)品貯存提供了理論支持。另外，該學(xué)者研究微生物種類時(shí)發(fā)現(xiàn)，在貯藏初期，兩種包裝中金黃色桿菌是優(yōu)勢菌屬，但在保質(zhì)期結(jié)束時(shí)，假單胞菌是AP魚片中最常見的一類，而在VP魚片中氣單胞菌則成為優(yōu)勢菌屬。Boziaris等[18]對不同溫度下貯存的挪威龍蝦中的微生物種類也進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)貯存期間的優(yōu)勢腐敗菌均為假單胞菌，但在20 ℃和5 ℃貯存過程中產(chǎn)硫化氫細(xì)菌的增長速率明顯高于假單胞菌。此外，Papadopoulos等[19]檢測了冰鮮海鱸魚貯存16 d內(nèi)微生物變化，發(fā)現(xiàn)假單胞菌和產(chǎn)生硫化氫的細(xì)菌是整個(gè)貯藏期內(nèi)的優(yōu)勢細(xì)菌。這些研究都進(jìn)一步證明了物種差異、貯存溫度變化、貯存方式和貯存時(shí)間不同都會(huì)導(dǎo)致微生物種類和生長速率的不同。因此，在依據(jù)微生物對水產(chǎn)品新鮮度和貨架期進(jìn)行評估和預(yù)測時(shí)，除了檢測TVC，微生物種類和生長趨勢等也要在考慮范圍內(nèi)，這樣才能實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品品質(zhì)的綜合評價(jià)。

4 傳統(tǒng)理化分析

4.1 電特性及結(jié)構(gòu)變化測定

測定魚肉的電特性（電阻、電導(dǎo)率和電容）是直觀評價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的技術(shù)之一[59]。新鮮樣品電阻約為2 000 Ω，電導(dǎo)率約為500 μS，而變質(zhì)樣品電阻降至50 Ω，電導(dǎo)率升至20 000 μS，這是貯存過程中細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞液泄漏到細(xì)胞間隙導(dǎo)致的[60]。胡波等[20]研究了在貯藏期內(nèi)淡水魚電阻抗特性的變化規(guī)律，測定了貯存于4 ℃下的鰱魚的腮部、腹部和尾部的電阻抗特性，發(fā)現(xiàn)貯存時(shí)間超過120 h后，腮部阻抗減小到70 Ω以下，同時(shí)魚體內(nèi)揮發(fā)性鹽基氮的含量大于20 mg/100 mg，表明鰱魚已經(jīng)腐敗。另外，Sun Jian等[21]觀察了電參數(shù)與魚類腐敗階段的關(guān)系，利用電化學(xué)阻抗譜形態(tài)特征曲線中的峰對魚類新鮮度進(jìn)行分類，準(zhǔn)確率達(dá)到78%。

魚肉結(jié)構(gòu)變化測定通常是通過質(zhì)構(gòu)儀和紋理輪廓分析來實(shí)現(xiàn)的，Badii等[22]監(jiān)測了冷凍貯存過程中鱈魚紋理和結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)變化與貯存時(shí)間緊密相關(guān)，同時(shí)伴隨著蛋白質(zhì)溶解度的降低和疏水性的增加。在另一項(xiàng)研究中，Jain等[23]以南亞野鯪為研究對象進(jìn)行了同樣的分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在貯存5 d后其皮膚硬度和韌性突然降低，然后將魚體表面硬度曲線結(jié)果與貯存時(shí)間進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)該模型能很好地描述冷藏魚的皮膚硬度和貯存時(shí)間的關(guān)系，擬合系數(shù)R2在0.991 0～0.996 7之間。

4.2 生物胺及揮發(fā)性鹽基氮含量測定

生物胺及揮發(fā)性鹽基氮是由肌肉中蛋白質(zhì)和肽釋放出來的游離氨基酸脫羧或醛或酮氨基化形成的，在新鮮水產(chǎn)品肌肉組織中其含量較低，但捕撈數(shù)天后，隨著蛋白降解作用加強(qiáng)，其含量逐漸增多。因此生物胺及揮發(fā)性鹽基氮的含量測定是評價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的關(guān)鍵因素[61]。

水產(chǎn)品中主要的生物胺有組胺、酪胺、腐胺和苯乙胺。高濃度的生物胺不僅會(huì)嚴(yán)重影響食品風(fēng)味，還會(huì)改變其成分，對人體造成嚴(yán)重的毒害作用，如神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)損傷[62]。因此許多國家和國際組織建立了關(guān)于水產(chǎn)品中生物胺最大限值的規(guī)定和法律要求[63]。Zhai Honglei等[24]采用反相高效液相色譜法測定了我國南方常見的魚類及其制品中各生物胺的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有12.24%的魚制品樣品顯示苯乙胺含量超過30 mg/kg的安全限值。Hu Yue等[25]分析了不同魚類在低溫和高溫貯存期間的生物胺濃度變化，研究結(jié)果表明在4 ℃和25 ℃分別貯藏10 d和24 h后，其總生物胺含量分別增加至1 354 mg/kg和1 499 mg/kg，都超過了歐盟建議的最高限度（300 mg/kg）。該學(xué)者還發(fā)現(xiàn)不同品種的魚類中生物胺種類和濃度不同。腐胺的濃度在金線魚和帶魚體內(nèi)最高，而組胺的濃度在藍(lán)圓鲹中最高。另外，Ishimaru等[26]對另外幾類物種的研究中發(fā)現(xiàn)，鯖魚和金槍魚中組胺濃度最高，而鱈魚肉中腐胺和酪胺含量最高。因此，準(zhǔn)確測定水產(chǎn)品貯存過程中各生物胺的含量及種類，對新鮮度的判斷具有重要意義。

揮發(fā)性鹽基氮主要是由三甲胺氧化物通過細(xì)菌酶還原而來。三甲胺氧化物本身是一種天然且無毒的物質(zhì)，通常參與魚類和貝類的海洋物種的滲透調(diào)節(jié)功能，但在細(xì)菌酶的作用下還原為三甲胺氮以及氨和其他堿性含氮化合物后，就會(huì)形成魚類死亡后的不良?xì)馕禰64]。因此揮發(fā)性鹽基氮的含量也可以客觀反映水產(chǎn)品的質(zhì)量。Limbo等[27]以揮發(fā)性鹽基氮為測定目標(biāo)，對0.5、4.8 ℃和16.5 ℃條件下貯存的歐洲鱸魚貨架期進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)以上述不同溫度條件分別貯存8、4 d和1 d后，鱸魚揮發(fā)性鹽基氮含量超過了歐盟規(guī)定的安全限值（25 mg/100 g）。徐晨等[28]也通過測定不同貯存溫度下?lián)]發(fā)性鹽基氮隨時(shí)間的變化量，建立了揮發(fā)性鹽基氮含量與貯存時(shí)間和貯存溫度之間的動(dòng)力學(xué)模型，為草魚片貯存提供了理論參考。

4.3 硫代巴比妥酸值測定

水產(chǎn)品中含有豐富的不飽和脂肪酸，容易氧化產(chǎn)生小分子物質(zhì)。其氧化產(chǎn)物（如丙二醛）含量與水產(chǎn)品的腐敗程度呈正相關(guān)，因此可通過檢測其氧化產(chǎn)物的濃度對水產(chǎn)品的新鮮度進(jìn)行判斷。硫代巴比妥酸可與脂肪氧化產(chǎn)生的醛、酮和酸等小分子物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成有色化合物，在532 nm波長處有最大吸收。所以，在該波長處測定有色物的吸光度[65]，可以實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品新鮮度的檢測。如李秀霞等[2]在研究質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%碎冰處理對熟制中國對蝦凍藏期間新鮮度的影響時(shí)，通過測定丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對蝦肉的脂肪氧化情況進(jìn)行了判斷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著貯存時(shí)間的延長，其硫代巴比妥酸值逐漸增大，說明肌肉脂肪氧化程度加深。同樣，張曉麗等[29]通過測定硫代巴比妥酸值對竹葉抗氧化物的保鮮效果進(jìn)行了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過竹葉抗氧化物處理后的羅非魚片，其硫代巴比妥酸值明顯降低，魚片的保鮮期也比原來延長了4～6 d。這些研究均闡明了通過測定硫代巴比妥酸值，可以對水產(chǎn)品的新鮮度進(jìn)行評價(jià)。

4.4 pH值測定

魚類剛捕撈上來時(shí)的pH值一般為7.0～7.3，魚體死后，由于體內(nèi)的糖酵解過程及ATP酶的作用導(dǎo)致乳酸積累，pH值降低，但是經(jīng)過一段時(shí)間后，魚體內(nèi)的蛋白質(zhì)在微生物和酶的作用下開始分解，生成胺、硫化氫等堿性物質(zhì)，pH值又開始上升，因此可以通過檢測pH值的變化對水產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評估。如丁婷等[30]對0 ℃貯藏三文魚片浸出液的pH值進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)0 ℃貯存12 d后其pH值迅速降低至6.70，12 d后隨著貯存時(shí)間的延長呈現(xiàn)增長趨勢。史策等[31]研究了冷藏（4 ℃）過程中鰱魚魚肉的理化性質(zhì)，檢測到鰱魚魚肉pH值在貯存第1天就達(dá)到最低值7.04，證實(shí)了魚肉品質(zhì)與pH值存在一定的相關(guān)性。但由于pH值容易受外界環(huán)境影響，且不同的物種及加工方式也會(huì)造成一定的差異，單純憑借pH值判斷水產(chǎn)品品質(zhì)存在一定的誤差，因此該技術(shù)只能作為補(bǔ)充，與其他技術(shù)聯(lián)用來實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品品質(zhì)的綜合評價(jià)。

4.5 ATP及其產(chǎn)物水平測定

ATP降解是水產(chǎn)品肌肉中最重要的生化過程之一，魚體死后，ATP會(huì)分解成多種代謝物，包括二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、一磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）、IMP、次黃嘌呤核苷（inosine，HxR）和Hx），其中HxR和Hx的積累會(huì)導(dǎo)致新鮮度降低。因此常用HxR和Hx的含量與ATP及其代謝產(chǎn)物總量的比值（K值）來表征水產(chǎn)品的新鮮程度[66]。

即殺魚的K值一般小于10%，新鮮魚K值大約在10%～20%之間，K值在20%～40%之間為二級(jí)鮮度，在60%～80%之間則處于初期腐敗。Cai Luyun等[32]測定了（4±1）℃條件下保存的日本鱸魚在第0、4、8、12、16天時(shí)ATP及其相關(guān)產(chǎn)物的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)貯存第4天時(shí)K值就增大至20%，貯存12 d后日本鱸魚則達(dá)到了初期腐敗。相同的貯存溫度，不同物種ATP降解速率不同，付奧等[33]以4 ℃條件下保存的草魚為研究對象，測定了K值變化，發(fā)現(xiàn)新鮮魚K值為9.75%，冷藏2 d后達(dá)到13.76%，至第6天達(dá)到19.38%，第8天草魚就達(dá)到初期腐敗。除此之外，溫度變化也會(huì)對ATP降解速率產(chǎn)生影響，如王曉君等[34]在對微凍（-3 ℃）和凍藏（-18 ℃和-25 ℃）條件下南方大口鯰肌肉中ATP及其相關(guān)產(chǎn)物的含量進(jìn)行了測定后，發(fā)現(xiàn)了相同的K值變化趨勢，但相比于微凍貯存，凍藏條件下K值增長速率明顯降低。綜合上述研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，K值可以有效反映不同貯存條件下的水產(chǎn)品新鮮度變化情況。

5 光譜技術(shù)

5.1 熒光光譜法

熒光光譜法是根據(jù)物質(zhì)的熒光譜線的位置及其強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)鑒定和含量測定的方法。水產(chǎn)品含有較高的多不飽和脂肪酸，在加工或貯存期間，多不飽和脂肪酸降解產(chǎn)生初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致熒光化合物的形成，同時(shí)也造成了其營養(yǎng)物質(zhì)的損失。因此通過測定魚在不同激發(fā)/輻射強(qiáng)度時(shí)的熒光特性，可以對許多水產(chǎn)品新鮮度進(jìn)行評價(jià)。如高亞文等[35]為研究反復(fù)凍融對水產(chǎn)品品質(zhì)的影響，采用色氨酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸熒光光譜結(jié)合主成分分析，對不同凍融次數(shù)的大黃魚進(jìn)行區(qū)分，分辨率達(dá)到100%。Liao Qiuhong等[36]采集了不同貯存時(shí)間的鱈魚魚眼玻璃液體進(jìn)行熒光光譜分析，發(fā)現(xiàn)尿酸熒光化合物在貯存開始時(shí)的強(qiáng)度較低，在貯存后期的強(qiáng)度急劇上升，而另一種熒光物質(zhì)酪氨酸只存在于貯存后期。這些結(jié)果表明，特定熒光化合物的變化與貯存條件之間的關(guān)系可以作為魚類新鮮度的一個(gè)有意義的預(yù)測因子。因此熒光光譜技術(shù)為分子相互作用和化學(xué)反應(yīng)的表征提供了大量的幫助，在水產(chǎn)品新鮮度的快速無損評價(jià)方法的發(fā)展中具有很大的潛力[67]。

5.2 紅外光譜法

紅外光譜法主要是根據(jù)不同物質(zhì)對紅外光區(qū)的電磁輻射吸收不同來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。其電磁光譜區(qū)域?yàn)?0～14 000 cm-1，已成為許多水果、谷物、肉類等產(chǎn)品品質(zhì)和植物材料中主要成分檢測最常用的分析方法之一。根據(jù)Reis等[37]的研究發(fā)現(xiàn)，可見近紅外光譜技術(shù)在預(yù)測金槍魚新鮮度時(shí)的準(zhǔn)確率達(dá)到92%，區(qū)分冷凍/解凍樣品準(zhǔn)確率達(dá)到82%。Saraiva等[38]采用光譜范圍900～2 000 cm-1的傅里葉變換紅外光譜衰減全反射技術(shù)，對3 種不同包裝條件下鮭魚魚片的品質(zhì)進(jìn)行了快速、準(zhǔn)確的檢測和區(qū)分。實(shí)驗(yàn)證明紅外光譜依靠其測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便和分析靈敏度高的特點(diǎn)在水產(chǎn)品新鮮度檢測方面應(yīng)用越來越廣泛。

5.3 拉曼光譜法

拉曼光譜的檢測對象為水產(chǎn)品肌肉中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，可以分析肽骨架結(jié)構(gòu)和氨基酸側(cè)鏈的特性[68]，如Herrero等[40]利用拉曼光譜技術(shù)研究了在-10 ℃和-30 ℃冷凍保存過程中鱈魚肌肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化。結(jié)果觀察到樣品在-10 ℃貯存過程中，酰胺I帶（1 600～1 680 cm-1）光譜區(qū)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。此外，2 935 cm-1附近的C—H伸展帶強(qiáng)度增加，表明脂肪族疏水基團(tuán)暴露于溶劑中使肌肉蛋白質(zhì)變性，進(jìn)而導(dǎo)致新鮮度降低。另外，利用拉曼光譜分析技術(shù)，還可以對脂質(zhì)氧化情況進(jìn)行判斷，進(jìn)而達(dá)到檢測新鮮度的目的，如Velioglu等[41]使用拉曼光譜對6 種新鮮和多次凍融魚樣品的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢測，通過對比不同的拉曼光譜帶并結(jié)合主成分分析法，成功地對樣品新鮮度進(jìn)行了評價(jià)。在類似的方法中，Isabel等[42]采用傅里葉拉曼光譜法對冷凍貯存過程中從鱈魚魚片中提取的脂質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，同樣發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)變化與魚片品質(zhì)變化高度相關(guān)。

5.4 光譜成像技術(shù)

使用傳統(tǒng)的光譜技術(shù)僅僅能夠以聚焦的鏡頭掃描樣品來獲得整個(gè)樣品的平均特性。為了獲得研究對象更全面的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)信息，融合了圖像分析技術(shù)和光譜分析技術(shù)雙重優(yōu)點(diǎn)的光譜成像技術(shù)逐漸應(yīng)用于食品檢測[68]。其中多光譜成像技術(shù)采用的光譜分辨率在0.1 mm數(shù)量級(jí)，一般包含可見光到近紅外區(qū)域內(nèi)的幾個(gè)波段，主要能夠測定肉類中的水分含量、揮發(fā)性鹽基氮含量、K值和微生物總數(shù)等。Fengou等[43]采用多光譜成像技術(shù)研究了海鯛魚片不同貯藏溫度下的品質(zhì)變化，用18 種從紫外線（405 nm）到短波近紅外（970 nm）非均勻分布的波長，獲取樣品多光譜圖像，建立了多光譜成像數(shù)據(jù)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型可以準(zhǔn)確預(yù)測樣品的新鮮度。為了研究草魚貯存過程中新鮮度的變化情況，Cheng Junhu等[44]選取多個(gè)關(guān)鍵波長對樣品進(jìn)行掃描，建立了光譜數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了對揮發(fā)性鹽基氮含量和K值的準(zhǔn)確預(yù)測，并利用該模型將多光譜圖像的每個(gè)像素轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的化學(xué)信息，利用圖像處理算法生成化學(xué)品質(zhì)變化的分布圖，為草魚魚片品質(zhì)評價(jià)與控制提供了技術(shù)支持。

高光譜成像快速無損檢測技術(shù)是在多光譜成像的基礎(chǔ)上，利用從可見光到近紅外光譜范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條光譜波段對目標(biāo)物體連續(xù)成像，其分辨率達(dá)到了0.01 mm數(shù)量級(jí)。采用高光譜成像技術(shù)所得數(shù)據(jù)圖像上的每一個(gè)像素點(diǎn)都包含全波長范圍的光譜信息，大幅提高了分析精細(xì)度[69]。朱逢樂等[45]利用高光譜成像儀，采集了8 種不同冷藏時(shí)間的共160 個(gè)魚肉樣本的高光譜圖像，形象、直觀地展示出了魚肉的品質(zhì)狀態(tài)，建立了多寶魚肉冷藏時(shí)間和品質(zhì)模型，并實(shí)現(xiàn)了對多個(gè)樣品品質(zhì)的精準(zhǔn)預(yù)測（R2＝0.9 6 6 2）。W u D i 等[46]使用一種波長為400～1 758 nm的近紅外高光譜成像系統(tǒng)，分析了鮭魚片貯存過程中的TPA質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)（硬度、黏附性、咀嚼性、彈性、脆性和內(nèi)聚性等），該技術(shù)克服了傳統(tǒng)光譜技術(shù)只能進(jìn)行局部檢測的缺點(diǎn)。結(jié)果表明利用高光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行紋理檢測，可以獲得高分辨率的圖像，實(shí)現(xiàn)了對樣品TPA質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)的準(zhǔn)確、快速和可視化測定。

6 蛋白組學(xué)分析技術(shù)

蛋白質(zhì)是魚類肌肉組織的主要組成成分之一，其降解、聚合和變性都會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的喪失，從而直接決定魚類肌肉品質(zhì)[70]。傳統(tǒng)的十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)是后期蛋白組學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，它主要是將蛋白質(zhì)按照亞基分子質(zhì)量的不同進(jìn)行分離，然后通過對比電泳圖對蛋白變化進(jìn)行分析。但水產(chǎn)品肌肉中蛋白種類繁多、變化過程復(fù)雜，僅依靠傳統(tǒng)的分離方法無法將一些分子質(zhì)量相近的蛋白分離，為了解水產(chǎn)品肌肉中更多且更詳細(xì)的蛋白信息，二維電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其實(shí)現(xiàn)了最多對2 000～3 000 種蛋白進(jìn)行分離和分析[71]，如趙巧靈等[47]對冷藏0、3 d和6 d的金槍魚差異蛋白進(jìn)行分析，利用二維電泳技術(shù)分別找到了1 140、975 種和1 143 種蛋白點(diǎn)，并最終通過質(zhì)譜分析鑒定出15 種新鮮度相關(guān)的差異蛋白。Li Xuepeng等[48]采用二維電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了4 ℃條件下貯存18 d的大菱鲆差異蛋白變化情況，從中篩選出7 個(gè)感興趣的蛋白點(diǎn)，并在進(jìn)一步的生物信息學(xué)分析中確定了這些蛋白可以作為大菱鲆新鮮度變化的潛標(biāo)志物。除此之外，二維電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在區(qū)分新鮮和凍融水產(chǎn)品方面也同樣發(fā)揮著重要作用，Chiara等[49]利用二維電泳技術(shù)找到了新鮮和凍融章魚之間180 種差異表達(dá)蛋白，通過進(jìn)一步的質(zhì)譜分析確定了凍融樣品中轉(zhuǎn)凝蛋白的降解與品質(zhì)下降密切相關(guān)。Ethuin等[50]利用二維電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，找到了一種能區(qū)分新鮮和凍融海鱸魚的蛋白質(zhì)標(biāo)記物——小清蛋白亞型，該蛋白可以作為區(qū)分新鮮和凍融海鱸魚的潛在標(biāo)志物。

隨著蛋白組學(xué)的發(fā)展，多肽體外標(biāo)記技術(shù)在研究多個(gè)樣品之間差異蛋白方面具有突出優(yōu)勢。其中iTRAQ和TMT技術(shù)是生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的兩種蛋白質(zhì)標(biāo)記定量技術(shù)。iTRAQ標(biāo)記試劑主要是通過與多肽氨基末端以及賴氨酸殘基伯氨基結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對多肽的標(biāo)記，可同時(shí)對最多8 組樣品進(jìn)行定量分析。如Shi Jing等[51]采用iTRAQ定量蛋白組學(xué)方法研究了泥蝦在凍藏過程中蛋白質(zhì)組的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與新鮮對照組相比，兩個(gè)冷凍處理組（-20 ℃和-40 ℃）中共有226 種蛋白的表達(dá)量發(fā)生了變化，其中12 種蛋白質(zhì)與泥蝦肌肉的顏色和質(zhì)地密切相關(guān)。通過生物信息學(xué)分析，找到了各差異表達(dá)蛋白所參與的生化過程，為進(jìn)一步解釋新鮮度變化機(jī)理提供了理論基礎(chǔ)。Wang Chong等[52]在研究冰點(diǎn)貯存（controlled freezing-point storage，CFPS）11 d的竹蟶新鮮度時(shí)也采用了iTRAQ定量蛋白組學(xué)技術(shù)。與新鮮樣品相比，共定量了369 種蛋白質(zhì)，其中27 種被鑒定為CFPS期間差異表達(dá)的蛋白質(zhì)，進(jìn)一步的生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)主要參與能量代謝過程、DNA復(fù)制、蛋白質(zhì)合成以及應(yīng)激反應(yīng)，揭示了竹蟶在CFPS中新鮮度變化機(jī)制。

TMT蛋白定量技術(shù)的標(biāo)記原理與iTRAQ相似，可同時(shí)比較2、6 組或最多10 組不同樣品中蛋白質(zhì)的相對含量，如Zhang Xicai等[53]利用TMT技術(shù)研究了石斑魚在冷藏6 d和12 d后的蛋白質(zhì)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了64 種顯著差異表達(dá)蛋白，并利用生物信息學(xué)分析技術(shù)對差異蛋白進(jìn)行功能分類，找到了與pH值、離心損失率、顏色（L*、a*、b*）和質(zhì)地（硬度、咀嚼性和黏性）變化密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，闡明了石斑魚新鮮度變化機(jī)理。這兩種蛋白質(zhì)標(biāo)記定量技術(shù)克服了二維電泳無法分離過酸或過堿蛋白的缺點(diǎn)，還提高了樣品組間的平行性，在新鮮度機(jī)理研究方面發(fā)揮了重要作用。

7 結(jié) 語

新鮮度對水產(chǎn)品的貯運(yùn)、品質(zhì)以及加工適用性具有重要意義，同時(shí)對某些產(chǎn)品的食用安全也有重要影響。品質(zhì)劣變伴隨的病原菌和寄生蟲有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，因此急需開發(fā)可靠、快速、真實(shí)的水產(chǎn)品新鮮度鑒別方法。傳統(tǒng)的感官及理化分析可以實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)品質(zhì)量的評估，但是這些方法操作上耗費(fèi)時(shí)間，還需要經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的人員，因此不適合在線或大規(guī)模操作。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的感官仿生技術(shù)克服了人工評價(jià)的缺點(diǎn)，傳感器的應(yīng)用也大幅增加了檢測的靈敏度和檢測效率，可以對水產(chǎn)品貯存過程中氣味、味道、顏色和質(zhì)地進(jìn)行更加全面的分析，這使電子鼻、電子舌和電子眼在無損檢測方面具有一定的先進(jìn)性。微生物生長和水產(chǎn)品貯存過程中的品質(zhì)變化密切相關(guān)，但不同檢測樣品內(nèi)微生物的種類和生長趨勢各有不同，因此要對腐敗微生物進(jìn)行全面的檢測才能實(shí)現(xiàn)新鮮度的準(zhǔn)確評估。

隨著光譜技術(shù)的發(fā)展，人們不斷探索利用光譜技術(shù)測定水產(chǎn)品新鮮度的可能性。這些技術(shù)（近紅外光譜、中紅外光譜、熒光光譜、拉曼光譜和光譜成像技術(shù)）可以提供分子結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)等豐富的信息，在快速、無損、全面地評價(jià)水產(chǎn)品新鮮度方面顯示出相當(dāng)大的潛力。另外，質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用使蛋白組學(xué)的研究向前跨了一大步，不僅擴(kuò)大了樣品蛋白的檢測覆蓋面，更為蛋白的結(jié)構(gòu)研究提供了技術(shù)支持，使新鮮度機(jī)理研究不斷發(fā)展起來。

總之，水產(chǎn)品新鮮度變化是一個(gè)復(fù)雜的、綜合性的生物化學(xué)過程，與物種、捕撈、運(yùn)輸、包裝、溫度和貯存條件都有密不可分的關(guān)系。因此在判斷某種或多種水產(chǎn)品新鮮度時(shí)，可以綜合利用傳統(tǒng)和新興檢測方法。這樣不僅可以克服單種方法的缺陷和局限性，還可以豐富從樣本中提取的信息，以更好地理解在宏觀水平和分子水平上各因素對水產(chǎn)品新鮮度的影響，更加全面深入地對水產(chǎn)品新鮮度進(jìn)行評價(jià)。