湯元睿，謝 晶

金槍魚氣調保鮮技術的研究進展

湯元睿，謝 晶*

（上海水產(chǎn)品加工與貯藏工程技術研究中心，上海海洋大學食品學院，上海 201306）

氣調保鮮技術通過抑制微生物繁殖和降低氧化速率以達到延長水產(chǎn)品貨架期的目的。在金槍魚氣調保鮮中，CO2的抑菌作用十分重要，O2對于肉色保持也必不可少，而經(jīng)CO發(fā)色的肉制品是否可以食用國內外仍存在較大分歧。氣調包裝金槍魚貨架期的延長取決于貯藏溫度、氣體比例、包裝材料、包裝物體積比以及初始微生物的含量等因素，其中貯藏溫度最為關鍵。氣調包裝對水產(chǎn)品貨架期的延長明顯優(yōu)于空氣包裝。本文主要介紹了金槍魚氣調保鮮技術的研究現(xiàn)狀，并指出可以從包裝外形、氣調包裝和其他保鮮方法的結合，以及溫度波動下氣調包裝是否能有效減損保質等方面進行今后的研究。

金槍魚；氣調包裝；保鮮

延長水產(chǎn)品的貨架期常用冷藏、凍藏、罐藏、氣調包裝、真空包裝以及保鮮劑等方法。隨著消費者對最小加工食品的要求日益增高，氣調包裝（modified atmosphere packaging，MAP）及真空包裝（vacuum packaging，VP）技術具有極大潛力[1]。MAP將一種或多種氣體充入食品包裝袋內，通過抑制微生物繁殖和降低氧化速率以減緩食品質量下降的速度，從而維持食品新鮮度、延長其貨架期[2]。

金槍魚（tunas），在臺灣、韓國等地又稱為鮪魚、吞拿魚等，是一種大洋暖水性洄游魚類，主要分布于中低緯度海區(qū)，是一種個體大、分布廣、品種多及經(jīng)濟價值高的魚種[3-4]。金槍魚魚肉呈鮮紅色，其中血紅素含量很高，具有低脂肪、高蛋白等特點，同時含有大量維生素和礦物元素，尤其是DHA和EPA等多不飽和脂肪酸，是大洋性水產(chǎn)品中的珍品；其內含有的牛磺酸等功能性成分還具有抗腫瘤活性、緩解心力衰竭、預防腦血管疾病以及抗動脈硬化等作用[5-6]。

目前金槍魚肉一部分在當?shù)鼗蛘哌\往其他市場生鮮消費，另外一部分則加工為罐頭食品[7]。這都要求原料魚具有很高的新鮮度，因此，金槍魚的保鮮顯得尤為重要。金槍魚適宜的凍藏溫度為－55℃及以下[8]，然而超低溫貯藏的成本高，且目前我國尚未有完善的超低溫物流，貯運過程難以始終保持在規(guī)定的溫度下[9]，而貯運溫度的波動會對金槍魚的品質尤其是肉色影響顯著[10]，考慮到經(jīng)濟成本和可操作性問題，金槍魚保鮮方法有待進一步研究。

本文介紹了金槍魚氣調保鮮技術的研究現(xiàn)狀，旨在為金槍魚保鮮技術的發(fā)展及其市場化應用提供依據(jù)。

1 氣調包裝的氣體組成及其保鮮作用

氣調包裝中運用的氣體種類繁多，每一種氣體對食品保鮮的功效都不相同。常用的氣體有O2、N2以及CO2。通常將3種氣體中的2種或3種按比例混合或完全充入N2。有研究曾將NO、Cl2、CO、SO2、乙烷及一些稀有氣體[11]應用在MAP中并取得了一定保鮮效果，但出于食品安全和經(jīng)濟性考慮未得到推廣。Byelashov等[12]發(fā)現(xiàn)ClO2具有強氧化性、抗菌能力并且不與有機物反應，曾琬甯[13]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過ClO2處理的冰鮮金槍魚生魚片能夠有效抑制細菌繁殖，然而過高的ClO2體積分數(shù)可能造成魚肉褐變、加速脂肪氧化。

CO2具有良好的抑制細菌和真菌的性能，是水產(chǎn)品MAP保鮮中最重要的氣體成分[14]。CO2在水和脂肪中具有較高的溶解度，造成肉品表面pH值下降，且CO2的溶解度隨溫度的降低而顯著升高，一定范圍內，其抑制腐敗菌生長的能力和產(chǎn)品中溶解的CO2體積分數(shù)成正比[14]。但是CO2在魚肉組織中溶解度較高，高濃度的CO2會導致產(chǎn)品包裝產(chǎn)生塌陷。Stammen等[15]發(fā)現(xiàn)，使用CO2氣調包裝的魚肉在打開包裝后，產(chǎn)品還將緩慢釋放CO2，在一段時間內持續(xù)發(fā)揮保鮮作用。然而Davis[16]發(fā)現(xiàn)CO2的溶解會使食品的持水力下降。

N2是無色無味的惰性氣體，在水和脂肪中的溶解度低，因而對于水產(chǎn)品的新陳代謝影響微小[17]。由于高體積分數(shù)的CO2包裝將產(chǎn)生塌陷，N2可以作為MAP中良好的填充氣體。在MAP中用N2替換O2以減緩魚肉氧化酸敗和好氧微生物繁殖的方法也可代替真空包裝；同時，100% N2的MAP包裝能夠抑制風味的流失和由O2引起的化學變化，從而延長了產(chǎn)品的貨架期[1]。Chia等[18]發(fā)現(xiàn)，相較于100% CO2和空氣包裝，100% N2的MAP包裝能夠提高鹽溶蛋白的穩(wěn)定性。

O2在紅色肉品MAP中的作用至關重要，它既能促進好氧微生物的生長，也能抑制厭氧微生物的生長[2]。較低的含氧量會導致鮮肉中肌紅蛋白轉化為高鐵肌紅蛋白，引起褐變[19]，部分細菌在低溫、低氧氣含量情況下還會產(chǎn)生毒素[14]；而升高含氧量會導致脂質氧化產(chǎn)生腐敗的氣味，不利于金槍魚的銷售[20]；同時，高氧含量會引起分子間交聯(lián)，降低肉品的嫩度和多汁性，還將導致必需氨基酸的減少和可消化性的降低[21]。Thiansilakul等[22]研究發(fā)現(xiàn)，相較于真空包裝，100% O2的MAP包裝會導致鰹魚塊嚴重褪色。

CO能和肌紅蛋白結合生產(chǎn)一氧化碳結合肌紅蛋白（carboxymyoglobin）使肉品呈鮮紅色[23]，Huang Yuru等[24]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)CO處理過的金槍魚樣品在4℃條件下貯存8 d后仍能保持良好的肉色。CO處理還能起到一定的抑菌作用，從而延長金槍魚貨架期，Chow等[25]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過CO處理5 d的金槍魚肉在0℃條件下貯藏期可達7 d，－20℃條件下可貯藏6個月。然而國際上目前對CO的使用存在較大分歧：我國規(guī)定金槍魚加工不可利用CO保色，同時金槍魚產(chǎn)品中的CO含量不得高于200 μg/kg[26]；日本衛(wèi)生部規(guī)定金槍魚產(chǎn)品中CO含量低于200 mg/kg可被認為是未經(jīng)CO處理過的[27]；美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）則允許MAP中加入CO，且CO體積濃度低于0.4%就認為是安全的[1]。有研究認為CO在血液中的半衰期大約為4～6 h，攝入少量經(jīng)CO處理的魚肉不會影響人體健康。目前關于CO的應用與推廣還存在較大爭議[27]。

2 氣調保鮮的影響因素

氣調包裝通過抑制微生物生長和減緩魚肉氧化反應來延長金槍魚的貨架期，其貨架期的延長取決于脂肪含量、貯藏溫度、氣體比例、包裝材料、初始微生物的含量以及氣體和包裝物體積比等因素，其中貯藏溫度為關鍵因素[14]。

2.1 溫度

溫度對MAP保鮮效果的影響顯著。高于要求的貯藏溫度會加速MAP保鮮產(chǎn)品中的化學反應和微生物生長，引起包裝內氣體成分的改變，從而加速食品的腐敗變質[28]。引起食品腐敗變質的原因有微生物繁殖、酶促反應以及非酶促反應，這些作用的強弱都與溫度密切相關。降低溫度可以減弱這些作用，從而阻止或者延緩食品的腐敗。對于大多數(shù)微生物而言，當溫度降至－10℃以下，其繁殖完全受到抑制；為了防止發(fā)生酶促反應，品溫必須低于－18℃；低溫條件下，根據(jù)Q10規(guī)則，非酶促反應速度也會大大降低[29]。

對于金槍魚等紅肉魚類，組氨酸含量相對較高，易被細菌污染形成組胺，攝入過量組胺會造成過敏性食物中毒[30]。楊健等[31]分析了冷凍鰹魚中產(chǎn)組胺菌的生物學特性發(fā)現(xiàn)，在4～30℃范圍內，隨著溫度升高，菌株的繁殖加快，組胺生產(chǎn)量逐漸增加；Silva等[32]發(fā)現(xiàn)22℃條件下大眼金槍魚在僅在1 d內即超過安全限量；Guizani等[7]發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏溫度的升高，黃鰭金槍魚塊的組胺升高速率減緩，0℃條件下貯藏17 d，其組胺含量甚至略有下降。

對于金槍魚的低溫保鮮研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，低溫貯藏可以有效延緩金槍魚肉的褐變、脂質氧化酸敗和蛋白質的降解[33-35]。李念文等[10]研究發(fā)現(xiàn)貯藏過程中溫度的波動對金槍魚的品質也存在極大影響。

Arundon等[36]研究了不同溫度下調味金槍魚肉的氣調包裝：隨著貯藏溫度的上升，不飽和脂肪酸發(fā)生氧化、樣品中糖及其他組分分解導致了持水力下降，聚偏二氯乙烯包裝結合氧氣吸收劑的調味金槍魚肉在30、37、40℃條件下分別可保存28、28、21 d。

2.2 氣體比例

MAP金槍魚的貨架期受其包裝中的氣體比例影響極大。尤其是其中氧氣的比例對于維持肉色[14]、減少組胺生成[1]具有重要作用。

Thiansilakul等[37]研究了鰹魚在不同氣體工況下的顏色和感官特性發(fā)現(xiàn)：在4℃條件下貯存3 d后，空氣包裝和100% O2MAP包裝的鰹魚塊外觀比真空包裝差，但100% O2的MAP包裝中的魚塊表面較有光澤。Ruiz-Capillas等[38]在對整只未去皮、去內臟的大眼金槍魚的氣調貯藏中發(fā)現(xiàn)：60%CO2/15%O2/25%N2和40% CO2/40%O2/20%N2混合氣體貯藏（2℃條件下可貯藏22 d）優(yōu)于空氣下貯藏（可貯藏13 d），兩種氣調包裝中前者魚肉在感官評分和生化指標上優(yōu)于后者。羅殷[39]對均溫解凍的黃鰭金槍魚塊進行氣調包裝，4℃貯存15 d發(fā)現(xiàn)：在肉色方面，40%CO2/40%O2/20%N2包裝（6 d內依然可以生食）明顯優(yōu)于60%CO2/15%O2/25%N2的包裝（6 d內可以食用），K值和細菌總數(shù)方面，前者也優(yōu)于后者。夏征[40]研究了5℃貯藏下金槍魚肉的氣調包裝：氣體比例為35%CO2/5%O2/60%N2的氣調包裝中金槍魚酸敗程度、總揮發(fā)性鹽基氮值（total volatile basic nitrogen，TVB-N）均小于50%CO2/15%O2/35%N2比例的包裝，前者的肉色也得到了較好的維持。Thiansilakul等[41]研究發(fā)現(xiàn)，MAP包裝具有較低的菌落總數(shù)、嗜冷菌及乳酸菌數(shù)，革蘭氏陰性菌為導致冰藏金槍魚腐敗變質的主要菌種，高CO2體積分數(shù)的MAP包裝能夠有效抑制其繁殖。Emborg等[42]發(fā)現(xiàn)，隨著CO2體積分數(shù)上升，金槍魚罐頭中摩氏摩根菌（M. psychrotolerans）的生長速率減緩、組胺產(chǎn)量減少；相較于40%N2/60%O2、40%N2/60%CO2的MAP包裝，40%CO2/60%O2的MAP包裝金槍魚肉1℃條件下貯藏28 d無組胺生成，其效果優(yōu)于真空包裝[43]。

2.3 包裝材料

MAP中包裝材料的選擇對保鮮效果至關重要[44]。食品的感官特性取決于食品中脂肪氧化生成過氧化物、醛類和酮類的程度。在高氧氣分壓力時，魚肉氧化速率與O2體積分數(shù)無關，但在低氧氣分壓力時，其氧化速率與氧氣體積分數(shù)成正比。因此，包裝材料對O2的滲透性在一定程度上決定了包裝中O2的氧化能力[45]。

Arundon等[36]研究了聚丙烯（polypropylene，PP）、聚偏二氯乙烯（poly（vinylidene chloride），PVDC）以及復合薄膜（尼龍、鋁箔和線型低密度聚乙烯復合而成，厚度為80 μm）3種不同包裝材料對于調味金槍魚肉貨架期的影響：PP的水蒸氣透過率（water vapor permeability，WVP）低于PVDC及復合膜，WVP較低的包裝材料具有較高的阻水性，因此PP包裝的樣品持水力高于PVDC以及復合薄膜包裝；然而由于PP包裝的氧氣擴散速率較高，其中魚肉的硫代巴比妥酸反應產(chǎn)物含量（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）高于PVDC及復合薄膜包裝的。新鮮的金槍魚肉在貯藏過程中會滲出酶和其他催化物質加速脂肪氧化，濕度穩(wěn)定板（humidity-stabilizing sheet，HSS）和液滴吸收層片（drip-absorbing sheet，DAS）在凍藏期間能夠吸收或放出水分、吸附滲出物，在不產(chǎn)生凝結水的情況下將包裝內空氣維持在較高的相對濕度，從而延長其貨架期。Saito等[46]研究發(fā)現(xiàn)HSS和DAS包裹的金槍魚肉 能夠有效地維持樣品初始的TBARS和高鐵肌紅蛋白百分含量，減緩K值上升。

目前，隨著消費者對食品包裝的要求日漸增高，食品行業(yè)的抗菌塑料的研究也日趨增多，抗菌塑料以其能夠有效抑制或殺死與之接觸的細菌、霉菌等微生物得到了廣泛認同。其中的釋放型抗菌塑料包裝，是將黑芥、芥菜中提取的揮發(fā)性化合物異硫氰酸烯丙酯（allyl isothiocyanate，AITC）直接噴鍍在塑料表面，使用該包裝 材料能夠有效抑制微生物繁殖，延長生金槍魚片的貨架期[47]。

2.4 原料的初始條件

MAP的保鮮效果與包裝前原料的狀態(tài)有 很大關系。原料加工前貯藏時間以及經(jīng)過不同解凍方式[48]、腌制[36]或者熱加工[49]后其性質會發(fā)生極大改變，包裝前的加工也可能造成原料的污染，升高其初始微生物的含量[14]，這些都會影響MAP最終的保鮮效果和貨架期。目前已經(jīng)有電解水[24]、異抗壞血酸鈉和檸檬酸鈉混合溶液[50]、茶多酚[51]、棉花籽油[52]和煙熏[53]等方法對延長金槍魚貨架期的研究。Thiansilakul等[41]研究了咖啡酸和鞣酸結合MAP對東方小金槍魚品質的影響，發(fā)現(xiàn)二者均能對高鐵肌紅蛋白的形成起抑制作用，且鞣酸在降低肌紅蛋白氧化方面效果較好，能使魚肉保持較高的紅度值；鞣酸（200 mg/kg）和含較高體積分數(shù)CO2的MAP（60%CO2/35%N2/5%O2）結合能夠較好地抑制脂肪氧化以及異味，4℃條件下貨架期可達12 d。Arundon等[36]研究發(fā)現(xiàn)氧氣吸 收劑在金槍魚肉保鮮中具有良好的抑菌、減緩自動氧化的效果。Torrieri等[54]研究發(fā)現(xiàn)貯藏在3℃條件下添加α-生育酚的低密度聚乙烯活性氣調包裝中的金槍魚貨架期長達18 d。

2.5 其他因素

氣體和包裝食品的體積比一般推薦為約為2∶1或3∶1，這是由于考慮到CO2在肌肉組織中的溶解性將會引起包裝的塌陷[14]；但 有些關于MAP的研究并沒有說明氣固比例，也沒有涉及CO2的溶解率，Sivertsvik等[14]指出，CO2的溶解率在一定程度上會影響肉品的持水力，缺少氣固比例和CO2溶解率則不能更科學地解釋MAP的保鮮機理。

為了提高保鮮的安全性和延長產(chǎn)品的貨架期，國內外開發(fā)了許多新興的氣調保鮮技術，包括活性包裝（active packaging）、智能包裝（smart packaging）以及柵欄技術（hurdle technology）?；钚园b通過利用不同的氣體吸收劑和釋放劑來改變包裝中的氣體成分、彌補包裝材料的不足；智能包裝則通過利用時間-溫度指示器（time-temperature indicators，TTI）監(jiān)控包裝中溫度的變化[1]；柵欄技術將肉品中與保鮮相關的一系列因子（如貯藏溫度、水分活性、pH值、氧化還原值等，稱作柵欄因子）綜合考慮，以延長肉品貨架期、保證產(chǎn)品安全[14]。

3 結 語

氣調保鮮技術雖然多種多樣，但還有一些問題需要進一步解決：1）目前MAP包裝多采用袋式包裝，其外形的不規(guī)整不方便貨品的堆垛，若進行改進則可以達到節(jié)省空間的目的；2）考慮到CO2的溶解性問題，金槍魚氣調包裝中氣體量和包裝食品體積的最佳比例需要研究確定，以達到最佳保鮮效果；3）與其他保鮮方法相結合，如將MAP技術與低溫、高壓、煙熏和浸漬等技術相結合，綜合考慮經(jīng)濟環(huán)保等因素，選擇性價比最佳的方案；4）低溫保鮮中的溫度波動對金槍魚肉品質的影響顯著，MAP技術是否能有效降低因貯運過程溫度波動對于其品質變化的影響或通過不同包裝材質抵消或減緩溫度波動的影響等。

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Progress on Modified Atmosphere Packaging Technology of Tuna

TANG Yuan-rui, XIE Jing*
(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing and Preservation, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Modified atmosphere packaging (MAP) technology can result in prolongation of the shelf-life of aquatic products by inhibiting microbial growth and oxidative reactions. CO2is the most important gas for MAP preservation of tuna due to its bacteriostatic and fungicide properties. O2can maintain the red color of the meat. There is currently sharp disagreement about the safety of meat products using CO for color retention. The achievable extension of shelf life depends on gas mixture, film types, gas volume proportion, initial microbial population, and most importantly, storage temperature. MAP can significantly extend the shelf life of fishery products when compared with air packaging. This paper provides a review of recent advances in modified atmosphere technology of tuna. Meanwhile, we point out that future research may focus on packaging improvement or combination with one or more additional techniques as well as the effectiveness of MAP in reducing damages and protecting the quality during temperature fluctuation.

tuna; modified atmosphere packaging (MAP); preservation

TS254.4

A

1002-6630（2014）09-0296-05

10.7506/spkx1002-6630-201409058

2013-06-28

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD38B09）；2013年上海市科技興農(nóng)重點攻關項目 [滬農(nóng)科攻字（2013）第3-4字）]

湯元睿（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品冷凍冷藏。E-mail：yrtang@126.com

*通信作者：謝晶（1968—），女，教授，博士，研究方向為食品工程。E-mail：jxie@shou.edu.cn