一种新型水产品光动力冷杀菌保鲜方法与流程

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种水产品的光动力冷杀菌保鲜方法。

背景技术：

近年来，我国水产品产量增长迅速，贝类产量居世界第一位。其中，牡蛎是我国最主要的贝类水产品之一。牡蛎，又名生蚝，属软体动物门，瓣鳃纲，异柱目，牡蛎科，双壳软体动物，分布于温带和热带各大洋沿岸水域。我国沿海牡蛎分布很广，自渤海、黄海至南沙群岛均产，约有20种。我国牡蛎产业发展迅速，产量占世界牡蛎养殖产量的首位，但是其产业发展面临着卫生质量不合格的问题。我国多在近海养殖牡蛎，养殖水域时常受到人畜排泄物污染，造成养殖水域中存在各种病源微生物和致病菌。牡蛎属于滤食性动物，在滤食水中的微藻来获取食物的同时，消化道常常大量富集养殖水域中存在的各种微生物。牡蛎体内大量存在微生物，除了导致其货架期比较短之外，更重要的是由于人们喜爱生食牡蛎，存在引发食源性疾病大面积爆发流行的隐患。综上所述，牡蛎体内易富集大量微生物，导致其货架期较短，而且易引发食品安全问题。因此，亟需开发高效的杀菌技术应用于生鲜牡蛎的加工。

目前，牡蛎常见的杀菌保鲜技术主要还是沿用传统的热力杀菌方法，但是，传统热杀菌后牡蛎，无法满足生鲜食用需求、风味口感都发生明显变化，已远远不能满足现代消费者生食牡蛎的饮食需求，而冷杀菌技术恰好可以满足这些需求。现有的牡蛎冷杀菌保鲜技术主要有涂膜保鲜、保鲜剂结合微冻保鲜、冷藏保鲜、臭氧杀菌保鲜、气调保鲜、超高压杀菌保鲜等技术。牡蛎涂膜保鲜技术有一定程度上的抑菌作用，但是杀菌效果差，故保鲜效果并不佳。牡蛎保鲜剂结合微冻保鲜技术存在牡蛎汁液流失严重的问题。牡蛎冻藏保鲜技术极大限度的延长了保质期，但是冷冻容易造成牡蛎组织结构不同程度上的破坏、脂肪氧化、色泽变化，解冻后营养流失问题也很严重。牡蛎臭氧保鲜技术中臭氧的制备和存储复杂，生产成本高。牡蛎气调保鲜杀菌效果差，还需要配合其他保鲜技术才能更好的实现保鲜效果。牡蛎超高压处理杀菌保鲜技术对牡蛎的品质影响很小，能保持牡蛎原有的味道，但是设备昂贵，生产成本太高。因此，开发一种可以应用于牡蛎加工的新型冷杀菌保鲜方法迫在眉睫。

光动力杀菌(photodynamic inactivation，PDI)是一种可选择性灭活恶性肿瘤细胞和致病性微生物及病毒的新方法。该方法的主要原理是利用特定波长的激光照射使无毒的光敏剂受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性很强的单线态氧。单线态氧是具有强氧化作用的活性氧物质，能破坏细胞大分子结构，导致细胞受损乃至死亡产生，从而达到杀灭恶性肿瘤细胞和致病性微生物的目的。由此开发的使用可见光为激发光源的光动力杀菌方法，目前除了被用于医学领域外，也被用于细菌、病毒灭活，但尚无应用于水产品加工的报道。

本发明中涉及的光动力冷杀菌保鲜技术，是一种使用LED可见光为光源的新方法，处理过程中不依赖产生高温、高压等极端条件完成杀菌过程，为非热力性杀菌，是一种新型的冷杀菌技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单的水产品冷杀菌保鲜方法，能够克服现有杀菌保鲜方法中的诸多缺陷，具有如下优势：①所使用光敏剂属于天然植物提取物，原料来源广，成本低，安全无毒、无污染；②所使用光敏剂具有较好的光敏活性，光敏化后能够有效地杀灭微生物，其介导的光动力杀菌技术可以成为传统杀菌技术的安全替代方法；③本方法是一种非特异性灭活微生物的方法，具有广谱的杀菌特性；④所涉及的冷杀菌技术在完成杀菌的同时，最大程度上保持了水产品的良好风味，延长了货架期。

为解决上述技术问题，本发明提供一种新型水产品光动力冷杀菌保鲜方法，其使用LED红光光源，波长范围为620～760nm，采用光动力杀菌的方式进行冷杀菌。具体包括以下步骤：

第一步，在水中加入光敏剂；

第二步，将水产品放入第一步获得的加入光敏剂的水中，进行预处理；

第三步，采用光敏剂进行预处理之后，将水产品进行LED光源光照射，完成杀菌过程。

进一步的所述水产品为贝类产品，具体包括以下步骤：

第一步，在水中加入光敏剂；

第二步，将贝类产品放入第一步获得的加入光敏剂的水中，进行预处理；

第三步，采用光敏剂进行预处理之后，将贝类产品开壳进行LED光源光照射，完成杀菌过程。

进一步的，所述贝类产品为牡蛎。

所述贝类产品为牡蛎。

进一步的，所述第一步中的光敏剂为姜黄素，所述姜黄素为食品级姜黄素，纯度为95％以上。

进一步的，所述姜黄素在水中的浓度为5～80μM。

或者，所述第一步中的光敏剂为姜黄素和葡萄球菌噬菌体的共价连接轭合物。

进一步的，所述共价连接轭合物在水中的浓度为1～20μM。

所述第三步中的所述光照射时间为≥60s。

本发明还提供一种采用上述方法制备的贝类产品，处理后的贝类产品相对于未处理，总菌的杀灭率达到94％以上。

本发明的有益效果：

此采用本具体实施方式提供的技术方案，具有如下的技术效果：

1、所采用光敏剂为食品级姜黄素来源广泛、安全，成本低廉，经光敏化处理后杀菌效果良好；

2、将食品级姜黄素与无毒的可见光配合使用，杀灭微生物的同时最大程度上保持了牡蛎原有的风味特点。

附图说明

图1光动力冷杀菌处理对新鲜牡蛎肉中总菌的杀灭效果；

图2光动力冷杀菌技术预处理后光敏剂富集效果；

图3光动力冷杀菌技术对鲜活牡蛎中总菌的杀灭效果；

图4使用其他光敏剂的光动力冷杀菌技术对牡蛎总菌杀灭效果。

具体实施方式

实施例1：

一种新型水产品光动力冷杀菌保鲜方法，其使用LED红光光源，波长为700nm，采用光动力杀菌的方式进行冷杀菌。具体包括以下步骤：

第一步，在海水中加入光敏剂；

第二步，将牡蛎放入第一步获得的加入光敏剂的海水中，进行预处理；

第三步，采用光敏剂进行预处理之后，将牡蛎开壳进行LED光源光照射，完成杀菌过程。

所述第一步中的光敏剂为姜黄素，所述姜黄素为食品级姜黄素，纯度为95％以上。所述姜黄素在水中的浓度为5～80μM。

所述第二步中贝类与海水重量比(以下简称贝水比)为1∶4；所述光敏剂预处理牡蛎时间为6h。

所述第三步中所述光照射时间为60s。

所述的牡蛎均为当日购置的新鲜牡蛎。

所述杀菌方法处理后的牡蛎相对于未处理的牡蛎，总菌的杀灭率达到94％以上。

姜黄素(Curcumin)是从姜科、天南星科中的一些植物(如姜黄、莪术、郁金等)的根茎中提取的一种化学成分，是植物界结构特殊的二酮类色素，是一种天然的黄色酚类物质。姜黄素是目前世界上销量最大的七大天然食用色素之一，也是姜黄发挥药理作用的最主要活性成分。研究证实，姜黄素具有抗凝、抗氧化、降血脂、利胆、抗癌等作用，并且具有强烈的广谱抗菌作用。

本发明旨在发明一种简便、廉价的冷杀菌技术应用于牡蛎加工，因此在光敏剂的选择上，舍去了价格昂贵(如竹红菌乙素等)或者非食用(如卟啉类)的光敏剂，选取了可食用、价格低廉且使用普通LED光源就可激发的姜黄素进行了试验，并使用与姜黄素相类似的核黄素探究了其他光敏剂是否也适用于本发明方法。

本发明经过大量的试验，发现食品级姜黄素(纯度为95.3％以上)作为光敏剂，在20μM浓度下预处理牡蛎6h后，进行一定时间(60s)的LED光源光照射，在此条件下明显杀灭了牡蛎中的细菌，而在其他条件下或者采用其他的光敏剂(如核黄素)则很难达到良好的杀菌效果。以上所述杀菌方法处理后牡蛎相对于未处理的牡蛎，总菌的杀灭率达到94％以上。

本发明提供的方法可在短时间内杀死大量细菌，完成对生鲜牡蛎的杀菌，克服了已有保鲜技术存在的缺点，如：涂膜保鲜与气调保鲜效果不佳，臭氧保鲜与超高压保鲜生产成本太高，保鲜剂结合微冻保鲜技术导致牡蛎汁液流失严重，冻藏保鲜容易造成牡蛎组织结构不同程度上的破坏、脂肪氧化、色泽变化且解冻后营养流失严重等。生鲜牡蛎经本发明方法处理后，感官特征无明显变化，保持了原有的风味，牡蛎中细菌总数明显下降，达到了良好的杀菌效果。

以下采用具体数据来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，达成技术效果的实现过程进行充分解释，并据以实施。

1、对新鲜牡蛎肉总菌的杀灭实验

牡蛎预处理：将新鲜的牡蛎在无菌条件下开壳，切取牡蛎肉，用无菌水稀释100倍后用无菌的匀浆器进行匀浆。

匀浆液处理：在无菌的六孔板各孔中加入2mL稀释后的匀浆液，按照处理条件不同分成四组，分别为：空白对照组(匀浆液不作任何处理)，单纯光照组(不添加姜黄素仅进行光照)，单纯光敏剂组(每孔中只添加姜黄素浓度为20μM但不进行光照)，光动力实验组(每孔中添加姜黄素浓度为20μM并且进行60s光照)。每组设置两个平行。

细菌培养：在无菌条件下，每孔中取200μL匀浆液接种到LB固体培养基中，25℃恒温培养箱中培养48h，统计各组菌落数目。

如图1所示，结果显示，空白对照组菌落总数为1.74×105cfu/g，单纯光照组菌落总数(1.60×105cfu/g)基本无变化，单纯光敏剂组菌落总数为9.00×103cfu/g，表明光敏剂本身具有一定杀菌效果，光动力实验组菌落总数为2.00×103cfu/g，表明光动力处理后具有显著的杀菌效果，细菌杀灭率达到98.85％。

2、光动力杀菌处理前后牡蛎的感官变化实验

光敏剂预处理牡蛎：将新鲜的活牡蛎分成四组，一组置于普通的人工海水中，其余三组置于含有低(5μM)、中(20μM)、高(80μM)三个浓度姜黄素的人工海水中，预处理6h，贝水比为1∶4。

牡蛎照射：将光敏剂预处理后的牡蛎在无菌条件下开壳，于LED光源下照射一定时间(60s)，完成杀菌过程。

水体颜色变化：分别取四组人工海水，通过对比富集前后水体吸光值的变化，判定光敏剂预处理效果。

牡蛎感官变化：分别对比四组牡蛎光动力杀菌方法处理后，拍照并比较外观、气味、颜色差异。

结果表明，光敏剂预处理后水体颜色表明其被牡蛎富集，如图2所示，低(5μM)、中(20μM)、高(80μM)浓度光敏剂组均对光敏剂有较好的吸收；光敏剂预处理后的牡蛎，相比于空白组，高(80μM)浓度组牡蛎肉明显呈黄色、有姜黄素的特异性味道，同时低(5μM)、中(20μM)浓度组牡蛎肉体感官颜色、气味基本无变化。这说明富集并吸收一定浓度(5μM和20μM)光敏剂后，牡蛎在感官上无明显变化，符合生食牡蛎的感官要求，为了获得更佳杀菌效果，本发明中采用20μM的光敏剂浓度进行预处理。

3、对鲜活牡蛎的总菌杀灭实验

光敏剂预处理牡蛎：将新鲜的活牡蛎分成两组，一组置于普通的人工海水中，一组置于含有浓度为20μM姜黄素的人工海水中，预处理6h，贝水比为1∶4。

牡蛎照射：将光敏剂预处理后的牡蛎在无菌条件下开壳，置于LED光源下照射一定时间(60s)，完成杀菌过程。

细菌培养：在无菌条件下，将两组牡蛎肉进行匀浆并分别用无菌水稀释到100倍，两组不同牡蛎的不同稀释液均取200μL接种到LB固体培养基上，接种后培养基置于25℃恒温培养箱中培养48h，统计各组菌落数目。每组设置三个平行。

如图3所示，结果表明，相比于空白对照组牡蛎中菌落总数1.06×105cfu/g，姜黄素光动力实验组牡蛎中菌落总数仅为5.33×103cfu/g，细菌杀灭率达到94.96％。

4、其他光敏剂对牡蛎总菌杀灭实验

光敏剂预处理牡蛎：将新鲜的活牡蛎分成两组，一组置于普通的人工海水中，一组置于含有浓度为20μM核黄素的人工海水中，预处理6h，贝水比为1∶4。

牡蛎照射：将光敏剂预处理后的牡蛎在无菌条件下开壳，置于LED光源下照射一定时间(60s)，完成杀菌过程。

细菌培养：在无菌条件下，将两组牡蛎肉进行匀浆并分别用无菌水稀释到100倍，两组不同牡蛎的不同稀释液均取200μL接种到LB固体培养基上，接种后培养基置于25℃恒温培养箱中培养48h，统计各组菌落数目。每组设置三个平行。

如图4所示，结果表明，相比于空白对照组牡蛎中菌落总数2.3×105cfu/g，采用核黄素作为光敏剂的光动力实验组菌落总数为1.7×105cfu/g。通过多次实验发现，使用核黄素为光敏剂的光动力冷杀菌技术对牡蛎总菌的杀菌率仅能达到26.09％～47.83％，其杀菌效果明显不如采用姜黄素作为光敏剂的光动力杀菌方法，故本发明采用姜黄素作为光敏剂进行牡蛎的杀菌保鲜加工。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。