生物技术在水产品贮藏加工及质量安全控制中的应用

生物技术在水产品加工与质量控制中的应用中国农业大学食品科学与营养工程学院报告人：罗永康主要内容生物技术在水产食品检测与质量控制中的应用生物技术在高附加值水产品开发上应用生物技术在水产品检测与质量控制中的应用生物传感器技术一免疫学技术二分子生物学技术三鱼源腐败菌群体感应技术四核苷酸类物质胺类物质细菌和毒素重金属农药残留一、生物传感器技术水产品检测中的应用一、生物传感器技术---水产品中核苷酸类物质将黄嘌呤氧化酶、核苷酸酶和核苷磷酸化酶共同固定在膜表面，制备5一核苷酸酶固定化酶膜和核苷磷酸化酶一黄嘌呤氧化酶共固定化酶膜，并将其与氧电极共价结合，同时为传感器附设小型阴离子交换树脂柱，则实现了不同核苷类物质的分离与检测，最终可测定样品的K值。一、生物传感器技术---水产品中胺类物质以假单胞菌为敏感材料，以固定化细胞作为识别元件形成微生物细胞传感器检测水产品中TMA，检测范围约为5～26μmol。将腐胺氧化酶固定在微平面薄膜氢过氧化物电极上，当酶催化腐胺转化为醛时，电极将检测到过程中所消耗的氧。当底物浓度为0.03～3.0mol／L时，氧消耗与其呈现良好的线性关系。一、生物传感器技术-水产品中细菌和毒素Abdel—hamid等人利用部分浸没的免疫电极，发展了一种更为新型的电化学免疫传感器。免疫电极在工作状态下部分浸没于反应体系中，从而在其表面形成超弯液面，其厚度约为0.4～0.8mm，可以将检测灵敏度提高6倍以上，如对于大肠杆菌的检测限可降低至150cell／mL。Kreuzer等以碱性磷酸酶为标记，利用SPE构建了电化学免疫传感检测平台，对于贝毒等水生毒素的检测限可以达到μg／L，检测时间30min，能够较好地满足现场检测需要。一、生物传感器技术-重金属Danielsson等人利用汞、铜等重金属离子对于脲酶的抑制作用，发展了检测水产品中该类重金属的酶传感器，检测限可达到10μg／kg。一、生物传感器技术---水产品中农药残留二、免疫学技术---单克隆抗体MaddisonBC等利用该技术制备了虹鳟鱼prion的单克隆抗体，对于检测重要经济鱼类中可遗传的海绵状脑病发挥着重要作用。二、免疫学技术---凝集反应目前一些研究者利用凝集反应试验，诊断了淡水养殖鱼类主要细菌性传染病；杨广智等用此法检测出了草鱼出血病病毒。二、免疫学技术---荧光抗体鄢庆枇等应用荧光抗体技术检测牙鲆体内的弧菌；余俊红等得出应用间接荧光抗体技术既可以诊断发病的感染花鲈，也可检测带菌状态或未发病的感染花鲈。二、免疫学技术---ELISASnowM等利用出血性败血症病毒的ELISA检测方法检测感染的大菱鲆；樊景凤等应用间接ELISA法检测凡纳滨对虾红体病病原菌取得较为满意的效果。三、分子生物学技术16SrRNA检测技术基因芯片限制性酶酶切检测技术核酸杂交技术PCR技术分子生物学技术三、分子生物学技术---核酸杂交技术雷质文等采用原位杂交技术检测中国对虾体内的白斑综合征病毒(WSSV)。HassonKW等建立了用特异的cDNA基因探针作原位杂交检测TSV。MartineZ通过核酸斑点杂交方法可以检测水产品中鳗弧菌的8个血清型，其最低检出量可以达到150Pg。RehnstamAS等设计了25个碱基的寡核苷酸探针，用印迹杂交法则可以直接从病鱼肾脏中检出鳗弧菌。三、分子生物学技术---PCR技术对引物，对3种海产品进行了创伤弧菌的检测，结果在3种海产品中均能特异性地检测到创伤弧菌。常规PCR战文斌等采用Kimura设计的引物，用PCR技术对不同生长时期的中国对虾进行了鳗弧菌的检测；邓先余等建立了副溶血弧菌16S~23SrDNA基因区间序列的PCR技术。荧光PCR张振冬等用实时荧光PCR技术检查水生动物病原体取得良好效果。三、分子生物学技术---16srRNA技术16srRNA技术海洋鱼类病原菌淡水鱼病原菌养殖甲壳类病原菌养殖环境中微生物的检测三、分子生物学技术---限制性酶酶切技术Einer-JensenK等通过RFLP技术分析鱼体棒状病毒血红素败血病病毒的基因型。三、分子生物学技术---基因芯片技术基因芯片技术BECDA副溶血弧菌创伤弧菌神经坏死病毒副溶血弧菌出血病毒三、分子生物学技术---DNA探针技术诊断的灵敏度较高测定水产品中微生物大肠杆菌沙门氏菌大肠杆菌志贺氏菌李斯特菌耶希氏菌三、分子生物学技术---DNA探针技术美国CENE-TRAK公司已开发出大肠杆菌的商品化DNA探针系统,此系统最快可在1h内完成检测操作,灵敏度为大肠杆菌细胞10cfu/g(或ml)样品,该试剂盒已通过美国分析化学家协会AOAC的认可，用于水产品中大肠杆菌的检测。法国生物梅里埃公司的GEN-PROBE系统采用杂交保护分析法(HPA)可快速检测水产品中包括弯曲杆菌在内的多种食源性致病菌。四、鱼源腐败菌群体感应技术鱼的发光器深海鱼的发光现象---细菌群体感应信号分子四、鱼源腐败菌群体感应技术细菌密度高（109-1010/ml）发光。降低细菌细胞的密度，可终止细菌发光。费氏弧菌发光与菌体细胞密度的关系许多导致腐败的革兰氏阴性菌主要产生AHL（N-Acyl-homoserinelactones，AHLs）；在许多革兰氏阴性菌所致的腐败水产品中能够检测到AHL；与腐败相关的特性的表达是由群体感应现象调控的，如蛋白水解活性、嗜铁素的产生等；AHLs在产品储藏条件下以及产品基质中相对稳定，AHLs类信号分子能够累积至一定的浓度，从而发挥作用。细菌群体感应与水产品腐败降解AHLs,使腐败菌的QS（群体感应）系统不能启动它所调控的基因，来达到防腐的目的。AHL降解对FML05-2蛋白酶活性及嗜铁素产生的抑制作用AHLs的降解对腐败特性的影响aiiA蛋白酶对AHL的降解作用AHL的类似物与信号分子受体蛋白竞争性结合来阻断腐败菌的QS系统AiiA蛋白酶对C6-HSL的降解A):荧光假单胞菌P3（pME6863）,B):荧光假单胞菌P3（pME6000）生物技术在高值化水产品开发上应用餐桌子工程：解决工业食品和方便、营养、健康、安全等“厨房革命”(1999---?)菜蓝子工程：解决副食品和食物丰富问题(1988—1999)米袋子工程：解决主食供应和温饱问题(？--1955--1993)食物保障在中国发生的变化社会进步与产业发展的必然进程2019/8/22中国食品消费者消费态度和理念的变化中国食品消费市场的两次重要转型（一）卖方市场转向买方市场（二）数量型转向质量型中国食品消费者消费态度和理念的变化（一）关注安全（二）注重营养（三）追求时尚（四）加强保护ShanghaiOceanUniversity我国水产品加工利用现状年度水产品总产量（万吨）淡水产品加工比例%/淡水产品总量（万吨）海水产品加工比例%/海水产品总量（万吨）200544209.2/246655.6/19542006458411.3/251056.0/20742007474313.0/255155.0/21972008489614.1/259850.6/22972009501916.2/258455.3/2435近五年我国水产品加工情况与发达国家相比我国水产品加工利用程度较低，水产品加工产业尤其是淡水产品加工业的发展潜力巨大。生物技术在水产品加工贮藏中的应用••鱼蛋白活性多肽的开发•水产调味品开发鱼糜品质改善脂质资源的开发利用水产品保鲜水产品生物加工技术的发展—蛋白方面酶技术对鱼糜品质的改善转谷氨酰胺酶是鱼体的内源性酶，在鱼糜制品中起交联蛋白质的作用，但鱼被捕获后体内转谷氨酰胺酶的活性很快降低，鱼糜品质下降。因此在鱼糜生产过程中常需外加商品转谷氨酰胺酶改善鱼糜凝胶特性。转谷氨酰胺酶已应用于鱼糜品质的改善未添加转谷氨酰胺酶的鱼糜电镜扫描图添加转谷氨酰胺酶的鱼糜电镜扫描图鱼糜制品原料鱼采肉漂洗过滤精滤预处理擂溃（调味）鱼糜制品酶技术在水产调味物质开发中应用香味料鱼蛋白酶解鱼水解蛋白鱼酱油鱼露发酵加工技术酶技术在水产品生物活性肽制备中应用抗氧化活性肽抑菌肽降血压肽抗疲劳肽水产品源蛋白草鱼、鲢鱼、沙丁鱼、金枪鱼、毛鳞鱼、鲱鱼、泥鳅、鱿鱼等肉或加工下脚料通过酶解技术可制备具有抗氧化、抗疲劳、降血压、抑菌等生物活性物质。水产品的经济价值大大提高。功能型肽的种类抗氧化活性肽抗菌肽ACE抑制肽矿质元素螯合肽免疫调节肽激活巨噬细胞，诱导淋巴细胞增生螯合金属元素，促进矿质元素吸收抑制生物大分子过氧化或清除体内自由基抗细菌侵袭，刺激巨噬细胞增长等抑制血管紧张素转换酶活性其他：食品调味肽、抗肿瘤肽、阿片样肽、胶原多肽、抗凝血肽等。肽SampleTableSlideWithBulletText氨基酸序列活性来源His-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Leu；Glu-Ser-Thr-Val-Pro-Glu-Arg-Thr-His-Pro-Ala-Cys-Pro-Asp-Phe-Asn抗氧化性鱼皮鳕鱼鱼骨Met-Ile-Phe-Pro-Gly-Ala-Gly-Gly-Pro-Glu-Leu；Val-TyrACE抑制肽金枪鱼鱼骨沙丁鱼鱼肉Val-Phe-Gin-Phe-Lys-Gly-Lys-Ile-Glu-His-His-Val-Gly-Asn-Phe-Val-His-Gly-Phe-Ser-His-Val-Phe-NH2抗菌肽海鞘的血细胞Gly-Phe-Asn-Ser-Ala-Leu-Met-Phe-NH2；作用于神经系统海星Pro1-Gly-Phe-Pro2-Trp-Leu-Thr抗肿瘤海绵酶技术在水产品生物活性肽制备中应用酶技术在水产蛋白胨开发水产蛋白资源酶解后，酶解产物蛋白质含量高，水溶性好，多肽及游离氨基酸含量丰富，适宜作为微生物生长中的氮源，可开发为蛋白胨。扇贝加工废弃物、金枪鱼、鲟鱼、小杂鱼、黄条纹鲹、鳕鱼内脏等酶解物已先后开发为水产蛋白胨加工下脚料鱼蛋白胨水产品生物加工技术的发展---脂质传统加工技术高效加工利用技术1995酸尿素法制备浓缩不饱和脂鱼油——饲料添加鱼肝油鱼油脂肪酸EPA、DHA脂肪酶富集鱼油中的固定化脂肪酶酶解技术酶技术在水产脂质资源开发中的应用多不饱和脂肪酸的富集：利用脂肪酶的专一性，选择性的水解甘油三酯中非多不饱和酸部分或利用酯交换特性对鱼油中的多不饱和脂肪酸起到富集纯化作用作用方式：酶促水解，酶促酸解，酶促酯化合成应用：沙丁鱼、青鱼、金枪鱼、鲟鱼等多不饱和脂肪酸的富集酶技术在水产脂质资源开发中应用Wanatmdara等利用柱形假丝酵母脂肪酶富集DHA和EPA，使海豹油中DHA和EPA含量提高至43．5％，使鲱鱼油中DHA和EPA含量提高至44．1％。Sun等川人以从鲑鱼内脏中提取的鱼油为原料，利用洋葱假单胞菌和假丝酵母脂肪酶催化水解富集DHA和EPA甘油酯，可使原料鱼油中DHA和EPA含量增加两倍。吴可克等以鳕鱼油为原料，利用国产假丝酵母脂肪酶的水解，在适宜条件下鱼油中的DHA和EPA含量由原来的7.975％和12.016％增加至29.37％和23.26％。细菌群体感应与水产品腐败冷鲜水产品腐败细菌能否产生信号分子？破坏信号分子产量能否降低腐败程度？构建“基于细菌群体感应为靶点的防腐技术体系”。水产品保鲜方面应用原理：利用酶对催化作用，防止或消除外界因素对水产品的不良影响，保持水产品新鲜度。优点：安全性高，专一性强，反应条件温和，反应终点易控制种类：葡萄糖氧化酶，溶菌酶，脂肪酶酶技术在水产品保鲜方面应用图-，冷冻