董浩

摘?要：殼聚糖是1種來源于蟹、蝦等甲殼類動物貝殼的天然高分子聚合物。對于多種食源性絲狀真菌、酵母、細菌等具有廣譜抗性，并且具有很好的抗脂質過氧化作用。以殼聚糖為材料制成的包裝膜，具有透氣屏障的作用，可以延緩被包裹物與外界的氣體交換以及包裹物自身營養(yǎng)成分的流失。這些特性使殼聚糖作為潛在的食品防腐劑或食品包裹材料具有很高的市場應用潛力和應用價值。本文主要對近年來殼聚糖作為食品防腐劑在延長生鮮肉、魚、火腿制品保存期方面的研究和應用情況進行了綜述。

關鍵詞：天然防腐劑；殼聚糖；肉類食品；保質期；添加劑

中圖分類號：TS251.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123(2013)10-0037-03

食品防腐劑是食品生產和保存過程中一種必不可少的功能性添加劑，對于食品的防腐、保鮮具有重要作用。依據其來源差異，防腐劑可分為天然防腐劑和人工合成防腐劑兩類。目前，食品工業(yè)生產中主要以山梨酸鉀、苯甲酸鈉等人工合成防腐劑使用為主。然而，人工防腐劑的毒副作用以及對人體健康的不利影響已逐漸引起人們的重視。隨著對天然防腐劑的不斷研究開發(fā)利用，天然防腐劑的防腐保鮮效果已可以達到甚至超越人工防腐劑的作用效果，并且其對人體并不存在毒副作用較小，因而受到人們的歡迎。目前，主要存在的天然防腐劑包括：生物制劑型防腐劑、功能型低聚糖、天然植物提取物、藻類提取物等[1]。

殼聚糖是1類純天然的由碳水化合物凝聚而成的高分子聚合物，屬于天然功能型低聚糖防腐劑的一種，是蟹、蝦等甲殼類動物貝殼的主要組成成分。含量豐富，來源廣泛。殼聚糖不溶于水，可溶于弱酸性有機溶劑，其乙?；Ⅴセ妊苌锞哂兴苄訹2]。殼聚糖具有抗微生物、抗腫瘤、降低膽固醇等優(yōu)良生物學性能[3-4]，以及高生物相容性、低抗原性、低毒性等生物安全性能[5-6]，并且對于食品水分和脂肪的吸收、乳化等過程均有積極作用。同時，作為食品包裝膜材料，殼聚糖可以改變貯存微環(huán)境、降低水分蒸發(fā)從而達到延長食品保存期的效果[7-8]。這些特性使殼聚糖作為一種食品添加劑或食品防腐劑用于易腐食品的長期保存成為可能。本文主要對近年來關于殼聚糖作為食品防腐劑在延長生鮮肉、魚、火腿制品保存期方面的研究和應用情況進行了綜述，以期為相關研究和實際生產應用提供參考。

1 殼聚糖的抗微生物活性及其影響因素

殼聚糖具有抵抗多種食源性絲狀真菌、酵母和細菌繁殖的優(yōu)良生物學性能，這一特性是其作為天然食品防腐劑發(fā)揮防腐保鮮作用的基礎。對于殼聚糖抗菌機理的研究，目前并沒有一致的解釋，針對不同研究方向，人們提出了幾種主要的假設。其中，最為信服的1種假說認為，殼聚糖的抗菌機理與細菌細胞膜通透性的改變有關。帶正電荷的殼聚糖分子可以與帶負電荷的細菌細胞膜發(fā)生交聯(lián)反應，使得細菌細胞膜的通透性發(fā)生改變，蛋白質和其他細胞內含物會滲透出菌體細胞，致使菌體死亡，從而達到抗菌的作用。另有其他假說認為，殼聚糖抗菌作用的實現(xiàn)與菌體細胞內DNA的水解有關，DNA的水解導致胞內信使RNA和蛋白質的合成受阻，同時還可能引起金屬離子、孢子及其他營養(yǎng)物質的螯合反應。這些過程的發(fā)生使細菌增殖受到抑制，從而達到抑制細菌增殖的目的[9-11]。

對于殼聚糖抗菌活性的影響因素而言，研究發(fā)現(xiàn)通常殼聚糖對于細菌的抑制作用比對真菌的抑制作用要強，而殼聚糖聚合物比殼聚糖低聚物或寡聚物的抑菌效果則要好。這可能與殼聚糖分子大小、脫乙?；潭纫约氨蛔饔玫募毦愋筒煌嘘P。此外，殼聚糖抑菌效果的強弱往往還與不同食品的組成成分不同有關。大多數(shù)食物中都包含蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素和鹽等其他物質，這些組分中的大部分都會與殼聚糖分子發(fā)生不同程度的反應，從而對其抑菌效果產生積極或消極的影響。Devlieghere等[12]的1項研究表明，不同的食物組分對于殼聚糖抗菌性能的發(fā)揮有著不一樣的影響。他們在培養(yǎng)有郎比可假絲酵母菌的培養(yǎng)基中添加不同濃度的殼聚糖組分，于7℃環(huán)境下孵育培養(yǎng)，同時分不同組別分別添加蛋白質、淀粉、油和氯化鈉等物質。實驗結果顯示，蛋白質、淀粉和氯化鈉對于殼聚糖的抗菌性有負影響，而油則無影響。

2 殼聚糖作為食品防腐劑在肉類制品中的應用

殼聚糖作為1種天然的食品防腐劑，其在食品應用中的開發(fā)和研究一直是人們關注的重點。本文就生鮮肉、魚、火腿等肉類制品在保存期間面對的問題，以及殼聚糖作為食品防腐劑在延長肉類制品保質期方面的研究和應用情況加以綜述分析。

2.1 豬肉與牛肉產品

肉制品極易發(fā)生脂質過氧化反應，而氧化作用的發(fā)生又會直接導致肉制品的腐敗以及風味的喪失。殼聚糖具有很好的抗氧化和抗菌性能，能夠在肉制品貯藏期間減緩其脂質過氧化反應的發(fā)生，并抑制腐敗性細菌的繁殖，保持肉品質量的穩(wěn)定性，維持肉質色澤，延長肉品保存期。

研究表明殼聚糖對于肉制品質量和顏色穩(wěn)定性的保持具有促進作用。Darmadji等[13]通過實驗將質量分數(shù)為1.0%的殼聚糖添加至牛肉產品中，發(fā)現(xiàn)牛肉中的菌群數(shù)量受到很好的控制，在4℃環(huán)境下保存10d后，其菌落數(shù)與起始時幾乎保持一致，而未處理的牛肉制品中，含菌數(shù)則明顯增加。此外，殼聚糖還有助于牛肉制品在儲存過程中肉品顏色保持一致。研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，添加有殼聚糖的牛肉餡在4℃環(huán)境下保存10d后，其菌落數(shù)明顯受到抑制，同時，肉質顏色保持較好，基本無變化。殼聚糖對于豬肉等其他肉制品同樣具有相類似的效果。Lee等[14]將豬肉在不同濃度、不同分子質量的殼聚糖溶液中分別浸泡1min，然后于10℃環(huán)境下保存8d進行檢測。結果顯示在1.0% 30kD和120kD殼聚糖作用下，豬肉的保存期和抗氧化性均得到提高，且產品顏色保持不變。

此外，對于肉制品的保鮮而言，常通過輻射加工過程以消除微生物的污染，然而這1過程往往會導致脂質過氧化的發(fā)生。因此，常常采用丁基苯甲醇、丁羥茴醚等有機合成抗氧化劑來消除食品中的脂質過氧化反應。研究人員分析了殼聚糖作為天然抗氧化劑的可行性[15]。以25kGy輻射劑量的伽馬射線照射殼聚糖，其抗氧化性相比未處理的殼聚糖增長了6倍。以前者為抗氧化劑添加至輻射處理過的羔羊肉中，其含菌量與對照相比下降了88%(腿部)和54%(肋骨)，0～3℃保存1周后，處理組的腐敗程度相對于對照組低39%(腿部)和59%(肋骨)[16]。表明殼聚糖具有很好的抗氧化效果。

2.2 魚產品

魚產品的保存很大程度地受到微生物污染的影響。殼聚糖可作為可食性的保護膜材料，以氧氣透過屏障的形式，減緩微生物侵襲和污染的發(fā)生，從而對海產品形成保護。Jeon等[17]分析了殼聚糖包膜對于鯡魚保存質量和保存期限的影響作用，發(fā)現(xiàn)在4℃環(huán)境下保存12d后，殼聚糖保護膜可以有效減少產品微生物侵染以及揮發(fā)性堿性氮、三甲胺、雌黃嘌呤等化學損傷的發(fā)生。

另外，魚類的肌肉中含有大量的血色素和金屬離子，2者的存在會催發(fā)不飽和脂肪酸發(fā)生脂質過氧化反應，從而對魚產品的質量產生影響。

研究表明，殼聚糖的抗氧化活性有助于抑制魚類產品過氧化反應的發(fā)生。殼聚糖分子中存在氨基基團，可促使殼聚糖對魚產品中的亞鐵離子發(fā)生螯合反應，從而削減亞鐵離子的促氧化活性。與常用的丁基苯甲醇、丁羥茴醚等有機合成抗氧化劑相比，殼聚糖在被處理的魚產品中可以達到與前者近乎相等的抗氧化效果。而其抗氧化活性的高低，與所添加濃度和分子質量有關。Kim等[18]觀察到，在添加有不同分子質量和濃度殼聚糖的鮭魚產品中，30kD分子質量的殼聚糖比90kD和120kD分子質量殼聚糖表現(xiàn)出更高的抗脂質氧化作用，而隨著添加濃度的增加，殼聚糖的抗氧化活性也逐步增強。Sathivel等[19]也觀察到殼聚糖包膜可以減少無皮大馬哈魚在儲存過程中50%的水分損失，并可以延緩脂質過氧化的發(fā)生。而殼聚糖包膜的產品相對于傳統(tǒng)方式保存的產品，具有更好的市場接受度和認可度。這表明殼聚糖可以以添加劑或保護膜的形式對魚產品保質期的延長起到促進作用，并且保證產品質量的穩(wěn)定和市場的認可。

2.3 火腿類產品

在火腿等腌制類產品制作的過程中，常使用亞硝酸鈉做為固化劑和防腐劑，以保證產品色澤、風味和保存質量。然而亞硝酸鈉是1種對人體十分不利的添加物，亞硝酸會與肉品中的胺組分發(fā)生反應，產生亞硝酸胺，亞硝酸胺具有致癌性，容易誘發(fā)人體病變及癌癥的發(fā)生，對健康產生影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，殼聚糖可以做為亞硝酸鈉的替代物用于火腿類產品的加工制作，而不影響產品的常規(guī)特性和保存期，同時對產品使用者不會產生大的毒副作用，具有很好的防腐、保質效果。

Park等[20]在肉類火腿制作過程中，將質量120kD 0.2%的殼聚糖與0.005%的亞硝酸鈉配合使用，或者0.5%殼聚糖單獨使用，發(fā)現(xiàn)二者均可以達到與0.01%亞硝酸鈉單獨使用時相同的防腐效果。與之類似，Youn等[21]也發(fā)現(xiàn)，在火腿中加入0.2%的殼聚糖可以使亞硝酸鈉的使用量減半，且不會影響火腿的品質和保存穩(wěn)定性。而將無皮的豬肉火腿在1%濃度殼聚糖溶液中浸泡，可以顯著降低產品中乳酸菌、酵母菌等的活細胞數(shù)目，并且使其保質期延長7～15d[22]。

殼聚糖對于火腿制品防腐效果的好壞受其分子質量大小的影響。Youn等[21]發(fā)現(xiàn)，在添加1、5、30、120kD分子質量殼聚糖的火腿中，殼聚糖防腐效果隨著分子質量的增加而增加，同時隨著所添加殼聚糖分子質量和濃度的增加，亞硝酸鈉的使用量可以逐步降低。

此外，在質量分數(shù)為0.1%和0.2%的殼聚糖作用下，火腿產品在4℃環(huán)境保存3周后，產品的脂質過氧化作用明顯降低。這表明殼聚糖在抑菌的同時還發(fā)揮著抗氧化活性的作用。同時，實驗觀察到殼聚糖不影響火腿產品的組織結構和色澤、風味等觀感性質[23]，表明殼聚糖對產品品質的提升作用，不會以損失產品色澤和風味特性為代價。

3 結?語

殼聚糖是1種來源于蟹、蝦等甲殼類動物貝殼的天然高分子聚合物。對于多種食源性絲狀真菌、酵母、細菌等具有廣譜抗性，并且具有很好的抗脂質過氧化作用。以殼聚糖為材料制成的包膜，具有透氣屏障的作用，可以延緩被包裹物與外界的氣體交換以及包裹物自身營養(yǎng)成分的流失，延長食品保存期限。這些特性使殼聚糖作為潛在的食品防腐劑或食品包裹材料具有很高的市場應用潛力和應用價值。

然而在殼聚糖的具體應用方面，仍然存在著諸多理論和研究的不足以及需要解決的問題。其中包括：如何大規(guī)模、低成本生產食品用殼聚糖產品，同時保證其各種物理化學特性及生物學活性不受破壞；如何確定不同分子質量大小的殼聚糖分子具有何種用途，并將其用于特定的食品當中；如何消除殼聚糖在使用時自身具有的某些特殊苦味或澀味；如何解決殼聚糖包膜對濕度的高度敏感性以及確定包膜制作工藝、方法、輔助材料、溶劑、塑化劑等。這些問題的存在是制約殼聚糖做為天然食品防腐劑實際運用的重要因素，也是科研工作者需要努力解決的問題之所在。隨著眾多研究的不斷深入，殼聚糖作為天然防腐劑在食品生產、防腐、保鮮方面的應用前景會越加廣闊。

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