南美白对虾（Litopenaeus vannamei），学名凡纳滨对虾，以其味道鲜美和营养物质含量高等特点而闻名于世，并且老人和儿童皆可食用，获得国内外消费者的一致好评，是全球重要的经济物种，占全球水产养殖虾产量的90%[1-3]。近年来，随着健康饮食的迅速普及，人们越来越重视食品营养。虾肉具有高蛋白、低脂肪、低热量的特点，符合人们对健康食品的定义，所以国内外对虾的需求呈上升趋势[4]。但是南美白对虾在死亡后，受贮藏温度、贮藏时间和贮藏方法等因素的影响，会发生脂质氧化、蛋白质降解和微生物大量繁殖等变化[5]，引起了虾的腐败变质和黑变等品质劣变现象，使虾的货架寿命受到限制，从而影响了销售和流通。因此，南美白对虾的保鲜技术对减缓虾的品质劣变现象具有重要的研究意义。
目前南美白对虾保鲜技术主要有低温保鲜技术、气调保鲜包装技术、化学保鲜技术、生物保鲜技术等。低温保鲜的虾肉解冻后品质容易降低，气调保鲜对仪器设备和操作要求较高，化学保鲜剂过量使用会对人体和环境造成潜在危害[6]。复合生物保鲜剂能够有效解决虾肉品质降低、仪器设备不易操作和有害物质残留等问题，对不同功能的生物保鲜剂按照一定比例进行复配，使其能够全面抑制腐败菌生长，以延长南美白对虾的货架期，并且可以减少单一生物保鲜剂的用量，具有抑菌效果好、对环境无污染、对人体无危害、操作简单等优点[1,7-8]。复合生物保鲜剂能够改善南美白对虾在加工过程中的利用率，在运输和销售过程中可以提高产品的流通效率，因此，对于水产品行业和越来越注重食品安全的消费者来说，复合生物保鲜剂的应用前景非常广阔。
本文在不同生物保鲜剂对南美白对虾防腐作用机理的基础上，对生物保鲜剂的优点和存在的问题予以说明，并综合近年来复合生物保鲜剂在南美白对虾保鲜上的应用成果，为未来复合生物保鲜技术的发展研究和推广应用提供理论依据。
1 生物保鲜剂
从自然资源中提取的生物保鲜剂能够有效延长南美白对虾的货架期，具有较强的抗菌活性、较高的安全性和较好的稳定性，并且一些生物保鲜剂被发现具有特殊的营养特性，可以提高虾的质量，保持虾的新鲜[9]。黑变病是由多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）氧化酪氨酸产生黑色素而引起的，是南美白对虾品质下降的主要原因之一，生物保鲜剂能抑制虾中PPO的活性，防止酚类氧化[10]。南美白对虾在死亡后，其体内微生物通过生长繁殖而导致虾肉产生异味，生物保鲜剂含有抗菌的活性物质，能够抑制腐败菌的生长[11]。此外生物保鲜剂还具有抑制酶活性、抗氧化等作用，从而达到延长南美白对虾货架期的效果[12]。Chantarasataporn等[13]发现浸泡在壳聚糖晶须中的南美白对虾，其颜色和质地可以保持48 h。Sara等[3]发现通过石榴皮提取物处理的南美白对虾的细菌总数、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值、三甲胺（trimethylamine，TMA）值和硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值均有显著降低，并且能够抑制黑变。不同生物保鲜剂对南美白对虾的保鲜效果见表1。
表1 不同生物保鲜剂对南美白对虾的保鲜效果
Table 1 Effects of different biological preservatives on the preservation of Pacific white shrimp
生物保鲜剂效果参考文献壳聚糖晶须 使虾肉的肌原纤维内的空隙膨胀，形成与鲜虾相似的一层结构，延长货架期，并保持品质 Chantarasataporn等[13]石榴皮提取物 明显降低嗜中温性细菌、嗜冷菌、乳酸菌和肠杆菌科细菌的数量，感官评价较好，TVB-N值、TMA值和TBA值显著降低，抑制黑变Basiris等[3]金针菇提取物 感官品质好于对照组，菌落总数、黑变指数、pH值、TVB-N值和PPO活性均低于对照组 吕华等[14]新型酪氨酸酶抑制剂-羟基吡啶酮衍生物具有较强的抗褐变、抗菌性和抗氧化活性，延长货架期10 d～12 d Chen等[15]葡萄糖氧化酶 感官评价较好，TVB-N值、pH值、蛋白酶和PPO活性均降低，与亚硫酸钠、植酸和维生素C作对照，抑制黑变效果更理想Xu等[16]从黑头鱼肠道中筛选的低温乳酸菌SS-128具有较强的抑菌活性，并且低温条件下生长良好，显著降低冷藏南美白对虾中优势腐败菌数量，延长了货架期史国萃等[17]菲律宾蛤仔水提液 抑制了PPO活性，降低了TVB-N值，感官评价优于空白组 孟楚桥等[18]
目前壳聚糖、茶多酚、溶菌酶和乳酸链球菌素等生物保鲜剂广泛应用于南美白对虾的保鲜[19]。
1.1 壳聚糖
壳聚糖是甲壳类动物外骨骼的主要结构成分甲壳素的去乙酰化形式，是一种高分子量、线性、多阳离子的杂多糖，属于动物源性生物保鲜剂，无毒害作用，具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌性[20-21]。壳聚糖可溶于水，其水溶液在凝胶、薄膜等方面有广泛的应用。在南美白对虾上涂抹壳聚糖溶液，可以形成一层均匀的薄膜，从而抑制病原菌的生长和防止脂质氧化，达到延长南美白对虾货架期的作用[22]。王娟娟等[23]研究从虾壳、虾头中提取制备的羧甲基壳聚糖对冷藏南美白对虾保鲜过程中品质变化的影响，结果表明，冷藏贮存到第7天时仍处于二级鲜度指标，比空白对照组货架期延长了3 d～4 d。徐丽敏等[24]通过测定壳聚糖保鲜过程中南美白对虾的感官评价、细菌总数、pH值、TVB-N等品质指标的变化，发现壳聚糖保鲜组的货架期能够得到明显延长，并且其黑变得到了明显的抑制。
1.2 茶多酚
茶多酚是从绿茶中提取的多酚类物质，能够抑制PPO活性，其抗氧化活性是维生素C的5倍，并且茶多酚能够阻碍细菌的增殖和破坏细胞膜结构，而具有良好的抗菌性，能够抑制生长的细菌达近百种[25-27]。茶多酚的主要成分中儿茶素类含量最高，占茶多酚的60%～80%。儿茶素中的表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG），可以促进脂肪氧化，降低血液总胆固醇和甘油三酯，减轻体重。并且EGCG的抗癌作用已经在不同的动物模型和细胞系的许多器官部位得到了广泛的研究和证实[28-29]。因此茶多酚在南美白对虾的保鲜中占据一定的优势，具有良好的应用前景。Nirmal等[30]研究表明，事先去除叶绿素的乙醇绿茶提取物（0.5%）对冰藏南美白对虾的黑变有抑制作用，并且Nirmal等[31]还发现了0.1%绿茶提取物对南美白对虾头胸部PPO有60.2%的抑制作用。
1.3 溶菌酶
溶菌酶是一种水解酶，其特征是能够裂解细菌细胞壁主要聚合物肽聚糖中的N-乙酰壁酸和乙酰葡萄糖胺之间的β-1，4糖苷键，从而达到降解细菌细胞壁的作用，但是革兰氏阴性菌的肽聚糖含量低，因此溶菌酶对革兰氏阴性菌的作用不明显。溶菌酶具有良好的杀菌活性和热稳定性，因此在医药、化妆品和食品工业中受到广泛关注，其最重要的应用是食品保鲜剂[32]。Enrique等[33]采用比浊法测定了溶菌酶对南美白对虾中细菌的抗菌活性，结果显示南美白对虾在溶菌酶的作用下细菌总数明显下降，其在延长南美白对虾的货架期上发挥了很大的作用。而南美白对虾中的微生物多为革兰氏阴性菌，因此使用单一溶菌酶不能对南美白对虾起到延长货架期的作用。陈舜胜等[34]研究表明采用溶菌酶与其它生物保鲜剂进行复配的方式对对虾进行保鲜，表现出了比原抗菌谱范围更广的抗菌强度，其保鲜期比单一应用溶菌酶延长了一倍。
1.4 乳酸链球菌素
乳酸链球菌素（Nisin）是由乳酸菌菌株产生的一种天然活性抗菌肽，由一个N端前体肽和一个C端核心肽组成，它的分子结构包含5种稀有氨基酸和硫醚环，能够阻碍芽孢的萌发，从而达到延长食品保鲜期的效果，具有安全、无毒、高效的特点[35-37]。罗永忠等[38]研究发现Nisin能抑制虾糜中的活菌总数、嗜冷菌总数和TVB-N值的上升，保持虾糜的感官品质，保质期延长了3 d～4 d。但是，Nisin对蛋白酶敏感，对革兰氏阴性菌的抑制效果不佳，其活性易受pH值、温度等因素的影响，因此，在南美白对虾保鲜中单独使用Nisin较少。为了达到更好的保鲜效果，目前对Nisin的研究大多是同其它生物保鲜剂联合使用。
2 复合生物保鲜剂
复合生物保鲜剂通过破坏腐败菌的细胞膜、抑制酶的活性与核酸合成、影响代谢过程等作用，达到延长食品保鲜期的效果。复合生物保鲜技术是将不同功能的生物保鲜剂联合使用的一种保鲜技术，能够互补单一生物保鲜剂在食品感官、抑菌效果和成本的不足。Liu等[39]研究了在4℃、冷藏6 d的条件下，海藻酸钙涂层结合柑橘提取物对南美白对虾的微生物、化学变化和感官变化的影响，结果表明复合生物保鲜剂有明显的抑菌效果，能够延缓虾的品质恶化，使虾仁在气味、颜色、质地等感官指标上均有显著性提高。Farisa等[40]将未开发的香精油（肉桂醛和芳樟醇）与商用脱氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease，DNase）联合处理被副溶血性弧菌感染的虾肉，结果表明处理后的大虾细菌负荷降低，脂质过氧化作用降低，扫描电镜显示处理后的样品肌肉组织完整，其功效与标准食品防腐剂苯甲酸钠相当。经过不同复合生物保鲜剂处理后的南美白对虾，其保鲜效果如表2所示。
表2 不同复合生物保鲜剂对南美白对虾的保鲜效果
Table 2 Effects of different complex biological fresh-keeping agents on the preservation of Pacific white shrimp
复合生物保鲜剂效果 参考文献壳聚糖、绿茶提取物 pH值、TVB-N值和菌落总数的升高显著减缓，感官质量明显改善，抑制死后虾体黑变，提高虾体冰藏质量Yuan等[41]壳聚糖、ε-聚赖氨酸 抑制了嗜温性细菌、嗜冷菌、假单胞菌和产生H2S的细菌的生长，延长了虾的货架期Na等[42]壳聚糖、虾蛋白脂质浓缩物 延长了包衣的滞后性，抑制了微生物的生长，保持了虾的颜色和气味，延迟了黑变病的发生Arancibia等[43]龙须菜寡糖、4-己基间苯二酚、茶多酚 抑制细菌生长，货架期延长了4 d 高海东[44]抗菌多肽、黄原胶、瓜尔胶和异抗坏血酸 明显抑制细菌生长，减缓虾体黑变 Hsu等[45]石榴皮提取物、葡萄柚提取物、40%CO2、60%N2 货架期从4 d延长到24 d Qian等[2]羧甲基壳聚糖、Nisin、植酸钠、魔芋寡糖 抑制了细菌生长，货架期延长了2 d～4 d，保水能力强，降低了冻藏180 d的对虾50%的干耗解万翠等[46]
2.1 壳聚糖的复合处理
壳聚糖涂膜在水产品保鲜中虽然具有良好的保鲜作用，但是仍有一定的局限性。希瓦氏菌是冷藏海鲜中的优势腐败菌，壳聚糖对希瓦氏菌的抑制效果有限[47]，而且壳聚糖成膜后，其拉伸强度降低，影响保鲜效果[48]，因此，将壳聚糖与其它生物保鲜剂联用能有效提高抑菌活性和拉伸强度，增强保鲜效果。侯伟峰等[49]将南美白对虾浸泡在壳聚糖、ε-聚赖氨酸和植酸的保鲜液中，发现植酸溶液能较好地保持虾体的感官品质，ε-聚赖氨酸能有效地减缓虾体菌落总数和三甲胺含量，结果显示该复合生物保鲜剂能明显延长南美白对虾货架期2 d～4 d。Qian等[50]以南美白对虾的颜色变化为研究对象（L*、a*、b*和 ΔE），采用响应面法对壳聚糖、柠檬酸和L-半胱氨酸的保鲜配方进行了优化设计，结果表明该复配保鲜剂能有效延缓南美白对虾的明度下降、ΔE和黑变病的聚集，达到延长南美白对虾货架期的作用。张家源等[51]为探究鱼精蛋白-壳聚糖复配保鲜剂的保鲜效果，测定了不同配比的鱼精蛋白-壳聚糖与单一添加鱼精蛋白和壳聚糖处理南美白对虾的pH值、硫代巴比妥酸值、菌落总数和K值等指标，结果表明0.01 g/mL壳聚糖+0.003 g/mL鱼精蛋白为最优处理组，能有效延缓以上指标的升高，脂肪氧化和蛋白质分解变性都受到了抑制，延长了南美白对虾的贮藏期。
植物精油是从芳香植物中提取的天然生物保鲜剂，具有抗菌和抗氧化等功能，并且以其安全、无毒、环保和种类繁多等特点，在虾类保鲜上具有广阔的市场前景。植物精油与壳聚糖进行复配合成的保鲜剂在水产品保鲜应用中极具发展潜力[52-53]。Alparslan等[54]采用壳聚糖与2%橙皮精油为主要原料，通过壳聚糖与橙皮精油复合，制备成膜液，对鲜虾进行涂膜，观察了薄膜的厚度和微观结构，并测定了虾样本中的细菌总数、色泽、TVB-N值、TBA值等指标，结果显示壳聚糖膜与橙皮精油的组合能有效地延长鲜虾的货架期至15 d，比仅有壳聚糖膜的样品货架期长5 d。董汝月等[55]通过添加迷迭香提取物制备明胶-壳聚糖-迷迭香提取物复合膜，研究其对冷藏南美白对虾的保鲜效果，结果表明明胶-壳聚糖-迷迭香提取物复合膜相较于明胶-壳聚糖复合膜，更能减缓蛋白氧化，改善南美白对虾的黑变程度，保持虾的良好品质。
2.2 茶多酚的复合处理
茶多酚作为绿色、天然的生物保鲜剂，虽然在水产品保鲜上已取得较大进展，但是茶多酚仍存在自身氧化而产生较强的氧化剂产物和新的自由基、脂溶性差等不利的因素，从而影响茶多酚对水产品保鲜的作用效果。将茶多酚和其它保鲜剂复配使用，能够弥补茶多酚的不足，提高其保鲜效果[56]。熊青等[57]用茶多酚、柠檬酸和L-半胱氨酸浸泡南美白对虾，测定其指标变化，结果表明，在4℃冷藏条件下，茶多酚及其复配生物保鲜剂能够有效地减缓细菌总数和TVB-N值的上升，改善虾肉的感官品质，虾头的黑变在一定程度上得到了有效抑制。赵海鹏等[58]通过正交试验，将茶多酚、壳聚糖和乳酸链球菌素按照质量分数0.1%、1.5%、0.02%进行复配，测定经复合保鲜剂处理的南美白对虾的细菌总数和TVB-N值，发现该复合生物保鲜剂能保持对虾的感官品质，货架期由4 d延长到7 d～8 d。
2.3 溶菌酶和乳酸链球菌素的复合处理
溶菌酶和乳酸链球菌素进行复合处理，既可以解决溶菌酶不能分解芽孢的问题，又能够结合溶菌酶前期作用强、Nisin能长效保鲜的特点。近年来溶菌酶和乳酸链球菌素的复合生物保鲜剂对水产品的保鲜效果得到了多次验证。Wilfred等[59]通过扫描电镜观察，溶酶菌和Nisin的结合导致了食品中乳酸菌严重的细胞破坏，表明溶菌酶和Nisin的复合处理可以有效抑制革兰氏阳性细菌对食品造成的腐败变质。但是革兰氏阴性菌在溶菌酶和Nisin的作用下仍能保持活力，并且南美白对虾中细菌多为革兰氏阴性菌，所以溶菌酶或Nisin与能抑制革兰氏阴性菌的生物保鲜剂结合对南美白对虾中细菌的抑制效果更好。刘金昉等[4]通过测定pH值、钙泵比活力、TBA值等指标，发现南美白对虾经过由溶菌酶、纳米TiO2、壳聚糖和蜂胶复配而成的生物保鲜剂的处理后，在冰温贮藏下，货架期相较于空白组延长了21d。
3 展望
近年来，随着人们对南美白对虾需求的上升，水产品行业越来越重视对南美白对虾的保鲜，复合生物保鲜剂已成为研究的热点。但是由于复合生物保鲜剂存在成本高、冷藏条件下保鲜效果受阻和影响感官品质等问题，目前还没有广泛应用于南美白对虾的实际生产中。未来水产品保鲜的研究方向将会向复合生物保鲜剂与其它保鲜技术的综合联用发展，因此生物保鲜剂的保鲜机制仍需要继续探索，为未来的综合保鲜技术提供新思路。
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