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水產(chǎn)品氣調保鮮原理與應用

發(fā)表時(shí)間:2024/03/12 08:54:30  作者:吳雨龍,宋華玉  瀏覽次數:2830  
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我國是水產(chǎn)品生產(chǎn)大國,水產(chǎn)品在化學(xué)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(yú)和貝類(lèi)等特有的風(fēng)味、顏色和營(yíng)養價(jià)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、內原酶活性相關(guān)的生物反應,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(lái)延長(cháng)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(lái),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(guò)降低微生物繁殖速度、降低酶活性、抑制非酶反應來(lái)延長(cháng)貨架期,但是對控制溫度的設備要求較高;化學(xué)保鮮劑技術(shù)是通過(guò)使用化學(xué)保鮮劑對水產(chǎn)品進(jìn)行滅菌和抑制酶活性延長(cháng)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(xiàn)對產(chǎn)品進(jìn)行照射,由于其強穿透力達到對微生物的殺滅而無(wú)殘留,但是設備造價(jià)較高。氣調保鮮(MAP)是用一種或幾種氣體混合,通過(guò)改變封閉系統中氣體構成來(lái)抑制微生物生長(cháng)和機體生物反應,最終延長(cháng)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、氣調保鮮原理與影響因素

1.原理

氣調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(lái)替換包裝容器中的空氣,通過(guò)改變產(chǎn)品貯藏環(huán)境中氣體類(lèi)型和配比,抑制微生物生長(cháng)繁殖、脂類(lèi)氧化、內源酶所引起的反應,延長(cháng)水產(chǎn)品保質(zhì)期的一種保鮮方法。二氧化碳對人體無(wú)毒,主要通過(guò)延長(cháng)微生物生長(cháng)調整期和降低對數生長(cháng)期的生長(cháng)速率對包裝容器中微生物起抑制作用;氮氣通過(guò)替換氧氣延緩氧化酸敗反應和抑制需氧微生物生長(cháng),同時(shí)還能防止包裝塌陷;氧氣通過(guò)刺激需氧菌生長(cháng),抑制厭氧菌的生長(cháng),同時(shí)可保持紅色魚(yú)肉中肌球素色素以氧化形式存在,增加肉的色澤。水產(chǎn)品中由于內源酶的持續活動(dòng),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(fēng)味物質(zhì)減少,口感欠佳。氣調保鮮能夠延長(cháng)水產(chǎn)品貨架期、減少潛在的經(jīng)濟損失,貨架期的延長(cháng)減少了出貨量,從而降低了分銷(xiāo)成本。

2.影響因素

(1)產(chǎn)品初始狀態(tài)。氣調保鮮效果與產(chǎn)品包裝前受污染程度相關(guān)。魚(yú)在捕獲期間的掙扎不僅會(huì )傷害其自身,還會(huì )加速尸僵后期生化過(guò)程,意味著(zhù)肉質(zhì)的劣變。因此在捕魚(yú)時(shí),采用如Aqui-S 的食品級麻醉劑安定魚(yú)后,將產(chǎn)品暫存于無(wú)污染的水箱中,可以降低因掙扎造成肉質(zhì)變化的風(fēng)險。同樣在貝類(lèi)養殖收獲過(guò)程中通過(guò)把貝類(lèi)轉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(guò)簡(jiǎn)單快速的物流為加工廠(chǎng)或商店提供新鮮甚至尸僵期前的水產(chǎn)品,可以保證產(chǎn)品以更新鮮衛生的狀態(tài)呈現在消費者面前。當水產(chǎn)品具有更好的初始狀態(tài)時(shí),氣調保鮮技術(shù)能更好地延長(cháng)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(yú)在5℃時(shí)的腐敗速率是0℃時(shí)的2倍,是-10℃時(shí)的4倍。這是因為微生物活動(dòng)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(cháng)緩慢;當溫度接近0℃時(shí)微生物生長(cháng)遲緩期被延長(cháng)。當鱈魚(yú)的儲藏溫度稍高于凍點(diǎn)(-3~-1℃)時(shí),其腐敗速率低于對其使用融化冰(接近0℃)儲藏時(shí)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(guān)測其生長(cháng),溫度越低微生物生長(cháng)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(cháng)5~10 天(Simpson R等,2010)。當水產(chǎn)品儲存在適宜的溫度時(shí),氣調保鮮技術(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)品氣調保鮮的氣體?;旌蠚怏w的抑菌效果由氣體濃度、細菌數量、儲藏溫度、產(chǎn)品種類(lèi)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。氣調保鮮涉及使用包裝材料對產(chǎn)品進(jìn)行包裝,包裝材料對于保鮮效果也有一定的影響。包裝材料根據氣體滲透性質(zhì)決定,通常為氧氣通過(guò)率(OTR)指標,其中聚合物種類(lèi)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?xún)?yōu)良的包裝材料不僅可以使包裝盒內氣體環(huán)境不發(fā)生變化,同時(shí)還能阻止外部氣體進(jìn)入。當采用高阻隔性材料包裝產(chǎn)品時(shí),保持產(chǎn)品周?chē)h(huán)境相對穩定有助于延長(cháng)產(chǎn)品貨架期。

二、水產(chǎn)品氣調保鮮技術(shù)應用

1.抑菌作用

在含二氧化碳的氣調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(cháng)。在鱈魚(yú)、三文魚(yú)、巖魚(yú)、沙丁魚(yú)、扇貝等水產(chǎn)品氣調保鮮中充入二氧化碳能夠延長(cháng)微生物生長(cháng)的遲緩期,從而抑制微生物的生長(cháng)。氣調保鮮條件下,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(cháng)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(xué)腐敗指標也相應減少,水產(chǎn)品貨架期得以延長(cháng)。新鮮水產(chǎn)品在儲藏過(guò)程中,由于乳酸桿菌和其他革蘭氏陽(yáng)性菌的生長(cháng),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)品氣調保鮮中,由于抑制需氧菌的生長(cháng),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(cháng),如果提高儲存溫度,可能會(huì )降低儲存在二氧化碳中新鮮魚(yú)產(chǎn)品品質(zhì)(Reddy N R 等,2010)。因此對新鮮水產(chǎn)品進(jìn)行氣調保鮮的時(shí)候,在利用氣體抑菌性的同時(shí),還要保證儲存環(huán)境的低溫條件。

2.氣調保鮮技術(shù)與前處理技術(shù)結合

對水產(chǎn)品采用氣調保鮮之前,可利用一系列前處理技術(shù)來(lái)提升產(chǎn)品品質(zhì)和貨架期。通過(guò)把幼魚(yú)柳浸入5%的氯化鈉溶液后放進(jìn)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(cháng)新鮮手握壽司和三文魚(yú)貨架期至少28 天;鮮魚(yú)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(cháng),同時(shí)阻止產(chǎn)三甲胺的細菌生長(cháng)(FEY等,1981)。接種單核細胞增生李斯特菌的液熏三文魚(yú)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(yú)單核細胞增生李斯特菌的生長(cháng),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(yú)魚(yú)柳,能夠延長(cháng)其貨架期2天,配合MAP(二氧化碳50%、氮氣50%)使用,能夠延長(cháng)貨架期4天(Bouletis A D等,2017)。把前處理技術(shù)與氣調保鮮技術(shù)結合起來(lái)應用于水產(chǎn)品保鮮,能更好地提升產(chǎn)品品質(zhì)和安全性。

3.設備

用于氣調保鮮的主要有箱式和枕式兩種設備?;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?chē)3趾愣ǖ沫h(huán)境。箱式機器使用熱成型或預制托盤(pán),而枕式包裝設備是水平或垂直成型填充密封。

氣體比例混合裝置是氣調保鮮技術(shù)中的核心部分,其功能是要保證按預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(guò)減壓閥減壓后進(jìn)入氣體比例混合裝置,按照設定的比例混合完成后進(jìn)入包裝機。不同氣體配比是通過(guò)容器總體積一定、不同組分氣體分壓不同,實(shí)現對混合氣體的精確調節。氣體混合器可以為氣調保鮮包裝內提供成比例的氣體,使得混合氣體更適宜包裝產(chǎn)品。

三、發(fā)展前景

我國氣調保鮮技術(shù)在水產(chǎn)品方面的應用較少,隨著(zhù)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(huì )有很大的普及空間。為解決目前水產(chǎn)品氣調保鮮技術(shù)依然存在的微生物安全性問(wèn)題,需要加強相關(guān)的致病菌鑒定、貨架期預測模型的研究。同時(shí),隨著(zhù)包裝設備、包裝材料、包裝技術(shù)的提升,氣調保鮮技術(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。

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