一種鮮活海參的快速預冷與凈化脫殘系統(tǒng)及其應用
【專利說明】
[0001 ] 技術領域:
本發(fā)明涉及一種鮮活海參的快速預冷與凈化脫殘系統(tǒng)及其應用，尤其涉及一種采用手動或自動控制方式，利用本發(fā)明技術方案開發(fā)的裝置系統(tǒng)具有可以進行人為密閉或非密閉低溫控制的性能，實現(xiàn)有效控制或抑制在冰水臨界狀態(tài)或低溫的臭氧水溶液或臭氧冰中含有的臭氧成分的分解、揮發(fā)的設計目的；利用呈冰水臨界狀態(tài)或可滿足應用需要的低溫臭氧水溶液具有快速降低海參、海蜇等水產(chǎn)品的酮體溫度的功能，實現(xiàn)對鮮活海參、海蜇等水產(chǎn)品加工前、中、后的快速預冷以及有效抑制鮮活海參和海蜇中含有的溶解酶的存活的設計目的；利用呈冰水臨界狀態(tài)或低溫的臭氧水溶液中含有的臭氧成分具有殺菌滅菌和凈化脫殘的功能，實現(xiàn)對鮮活海參和海蜇等水產(chǎn)品的快速預冷，殺菌滅菌，凈化脫殘和快速脫水的設計目的。本發(fā)明廣泛適用于鮮活海參、海蜇捕撈后和加工前的快速預冷，有效抑制在鮮活海參、海蜇中含有的酶的活性作用，減少鮮活海參、海蜇中含有的酶的活性作用和微生物及病毒細菌繁殖導致的溶解和腐敗變質(zhì)等減重損耗，減少鮮活海參和海蜇干物質(zhì)以外的營養(yǎng)物質(zhì)流失，延長鮮活海參、海蜇等水產(chǎn)品的保鮮貯藏時間等技術領域。
[0002]【背景技術】:
據(jù)集美大學王亞如《海參酶學基礎研究》的文中論述表明:溫度波動允許更多具有不同適溫范圍的酶參與機體代謝，影響到機體代謝酶活性的上調(diào)或下調(diào)，同時也加強了生物體內(nèi)蛋白的合成與轉(zhuǎn)化，對溫度波動產(chǎn)生了積極的適應。在溫度變化時，變溫動物能夠在細胞和生化水平對自身的生理功能進行補償，增加代謝酶活性以補償溫度對酶催化速率的影響。隨著溫度的升高，酶與底物的結(jié)合能力會逐漸下降，而酶促反應的速度會逐漸加快。通過對近源物種酶的比較發(fā)現(xiàn)，高溫適應物種酶結(jié)合底物的能力和酶促反應的速度受溫度變化的影響較小。在溫度升高時，耐熱能力強的蝦虎魚乳酸脫氫酶(LDH)米氏常數(shù)相對于耐熱能力差的更為穩(wěn)定。隨著溫度的升高，耐高溫的太平洋鰓魚LDH催化常數(shù)比不耐高溫的上升的速度慢。溫度變化對酶功能的影響反映了生物為適應溫度變化所需的代謝補償，也從一定程度上反映生物對于溫度的適應程度。溫度升高能夠影響酶的結(jié)構穩(wěn)定性，高溫適應物種體內(nèi)酶通常具有更高的熱穩(wěn)定性。酶對溫度的適應主要由其分子結(jié)構決定。高溫適應物種體內(nèi)的酶通常具有較高的熱穩(wěn)定性，以保證酶在高溫條件下的正常作用，這樣的酶通常具有剛性結(jié)構，由非底物結(jié)合構象到底物結(jié)合構象需要突破較高的能量障礙，酶反應具有較高的活化能;而為了適應低溫，生物體內(nèi)的酶需要降低反應的活化能以節(jié)省能量，這樣的酶通常結(jié)構易變，具有較低的熱穩(wěn)定性。
[0003]糖酵解酶:動物經(jīng)歷溫度的季節(jié)變化，要維持生長、發(fā)育等的能量消耗，需要糖酵解、三羧酸循環(huán)等中間代謝中的酶體系做出溫度補償，它包括代謝過程中酶濃度，底物親和力，轉(zhuǎn)換率的變化，或者酶的異構體的誘導。在刺參的適宜溫度范圍內(nèi)(10-20°C)，急性升溫和降溫對刺參糖酵解循環(huán)限速酶有顯著影響。溫度驟升與驟降處理中各種酶活性變化趨勢相似，在驟升處理中維持較高酶活性的時間較長。在升溫處理的72h，己糖激酶(HK)活性顯著低于對照，降溫處理3h時HK活性就低于對照水平。丙酮酸激酶(PK)在升溫處理中最高活性出現(xiàn)12h，而降溫處理中該酶活性最高值出現(xiàn)在lh。在不同幅度的日變溫處理35d后，相比中、高變溫幅度(18±4 °C，18±6 °C)，在18±2 °C變溫幅度下，刺參的HK和PK活性均達到最大值。消化酶:海參消化道和消化液中存在外肽酶活性，但是缺乏內(nèi)肽酶的活性。溫度在21°C以下，刺參的淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活性都比較穩(wěn)定16-18°C和2-5°C環(huán)境中的刺參消化活性差別不大，推測低于休眠臨界溫度的水溫對刺參的消化活性可能沒有顯著影響。刺參的消化酶季節(jié)性變化顯著，在9月夏眠期間許多消化酶(淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶、纖維素酶、褐藻酸酶)活性下降，惟有蛋白酶在此期間顯著升高。10月是刺參夏眠的恢復期，多種消化酶活性逐漸恢復。以往對其它動物夏眠或冬眠研究中也有消化酶活性降低的現(xiàn)象。刺參的消化酶主要是前腸和中腸的上皮細胞分泌的，攝食、RGM、消化道退化都與消化酶活性變化密切。消化道退化、消化酶活性降低有利于刺參在惡劣環(huán)境中節(jié)省能量和能量儲存。酯酶:酯酶是能水解酯的酶，是所有能催化羧酸酯水解酶的總稱，其作用是水解脂肪酯和芳香酯，該類反應可逆，是所有酯酶反應的相同之處。但是，各種酯酶水解的底物和最適PH值不同。生物體內(nèi)有二十多種酯酶，在生物學上廣義地稱為酯酶，只部分能用組織化學的方法證明的酯酶根據(jù)它們對底物有無特異性被分為二個大類:一類是無底物特性的非特異性酯酶；另一類是有底物特異性的特異性酯酶。刺參幾乎所有的上皮組織均呈很強的非特異性酯酶陽性，尤其是與海水直接接觸的外表皮中酶活性更強。外表皮作為抵抗病原侵染的第一道防線，其內(nèi)有大量酯酶存在，說明可能對免疫防御機制有重要的意義。消化道內(nèi)表皮的酯酶，除了防止病原入侵外，還有對酯和脂類消化方面的功能。
綜上所述，海參(Holothurian)是一種自溶能力很強的海洋動物，這種強烈的自溶能力為海參的加工帶來了諸多的不便，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海參的自溶現(xiàn)象主要是由酶的作用引起的，海參的腸道和體壁中都含有豐富的酶系，了解海參體內(nèi)酶的性質(zhì)對于揭示海參自溶本質(zhì)，控制海參自溶能力都具有重要的意義。
[0004]臭氧保鮮技術，臭氧是世界上已知可利用的最強的氧化劑，常溫下可以自行還原為氧氣。在實際使用中，臭氧具有突出的殺菌、消毒和降解農(nóng)藥作用，是一種高效和廣譜的殺菌劑。由于臭氧幾乎對所有的病菌、病毒、霉菌、真菌及原蟲、卵囊都有明顯的滅活效果，滅菌時間迅速無比，是氯的300-600倍，紫外線的3000倍。
[0005]臭氧具有殺菌、解毒、保鮮、除臭、漂白、養(yǎng)生保健、強力除氯、瞬間凈化等功能。其中，殺菌:可迅速消除空氣和水中的病毒及細菌(試驗表明:當水中的臭氧濃度達到0.05ppm時，經(jīng)10至20分鐘，細菌殺滅率可達到99%以上)；解毒:可分解一氧化碳、農(nóng)藥、重金屬、化月巴、有機物、臭味、色素等各種對人體有害的物質(zhì);保鮮:可延長食品及農(nóng)副產(chǎn)品保鮮貯藏時間和降低腐損率;漂白:可用于食品及農(nóng)副產(chǎn)品、衣物及生活用品、飲用水軟化和廢水處理；除臭:可快速消除空氣和水中的各種異味;養(yǎng)生保健:具有消炎、鎮(zhèn)痛、造氧、凈化空氣、活化細胞、促進新陳代謝等功能(例如:可調(diào)節(jié)人體的泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、口腔衛(wèi)生、強化內(nèi)分泌系統(tǒng)、解毒系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng))；強力除氯:可將水中的雜質(zhì)如鐵、錳、臭味、細菌、病毒等迅速清除，并將水分子變小，使水的味道甘甜，完全消除自來水中的氯或鹵代有機污染物；瞬間凈化:臭氧的氧化性極強，被世界公認為廣譜高效殺菌劑。
[0006]臭氧是以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構，以實現(xiàn)殺菌作用。臭氧對細菌的滅活反應迅速，與其它殺菌劑不同，臭氧能與細菌細胞壁脂類的雙鍵反應，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡。臭氧還作用于細胞內(nèi)的核物質(zhì)，如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。臭氧首先作用于細胞膜，使膜構成成份受損傷，而導致新陳代謝障礙，通過繼續(xù)滲透穿透膜，破壞膜內(nèi)脂蛋白、脂多糖和改變細胞的通透性，導致細胞溶解、死亡。
[0007]臭氧的殺毒滅菌作用，是通過與微生物細胞中的多種成分產(chǎn)生反應，從而產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。一般認為，先作用于微生物的細胞膜，使膜構成成分受到損傷，導致新陳代謝障礙并抑制其生長，臭氧繼續(xù)滲透破壞膜內(nèi)組織，直至殺死。綜上所述，微生物、病毒細菌和酵母的生長繁殖和水產(chǎn)品中含有的固有酶的活動，是導致鮮活海參腐敗變質(zhì)的主要原因。微生物和酶的活動與溫度有關，降低溫度，微生物就會停止繁殖，甚至死亡，酶就會減弱或失去分解能力。
[0008]中國是全球最大的海參產(chǎn)銷國。由于傳統(tǒng)的鹽漬加工工藝，存在鈉鹽嚴重超標，已被立法禁止。新的凍干技術，由于存在高造價、高耗能、高排放、高污染、高成本和造成海參營養(yǎng)成分嚴重脫失以及無法有效清除在海參中含有的微生物、病毒細菌和食源性藥物殘留不足。
[0009]遼寧自然冰科技有限公司技術人員，在利用處于密閉狀態(tài)冰水臨界溫度的臭氧水溶液和冰晶體包裝冰盒進行鮮活海參快速預冷、殺菌滅菌、凈化脫殘和冰鮮貯藏的試驗，證實了將鮮活海參在第一時間放入處于密閉狀態(tài)和裝滿冰水臨界溫度(0.13?O攝氏度)臭氧水溶液中(約15?20毫克每公升)約30分鐘撈出控干后放入冰晶體包裝封閉保存，有效殺滅了在鮮活海參中含有的微生物和病毒細菌，明顯降低了酶的存活時間。因此，加快鮮活海參快速預冷、凈化脫殘和冰鮮貯藏技術開發(fā)，是減少鮮活海參、海蜇等水產(chǎn)品營養(yǎng)成分流失，減少腐敗變質(zhì)和自溶酶的溶解損耗，分解在海參等水產(chǎn)品中含有的激素、抗生素、重金屬和食源性藥殘和食品安全問題的有效途徑。
[0010]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明是針對鮮活海參中含有的微生物、病毒細菌、酶菌、重金屬、激素、抗生素、寄生蟲等雜質(zhì)和食源性藥物殘留的不足而設計。利用低溫控制的密閉裝置環(huán)境具有可有效延緩冰水臨界狀態(tài)或低溫臭氧水溶液或臭氧冰中含有的臭氧成分分解、揮發(fā)的技術原理;利用在低溫臭氧水溶液具有快速預冷、殺菌滅菌、分解藥殘和的功效，實現(xiàn)有效殺滅鮮活海參中含有的微生物、病毒、細菌、霉菌和寄生蟲雜質(zhì)等有害物質(zhì)，有效抑制在鮮活海參中的酶的活性作用，有效分解在鮮活海參中含有的重金屬、激素、抗生素和食源性藥物殘留，有效清除鮮活海參中附集的重金屬、淤泥和寄生蟲雜質(zhì)等有害物質(zhì)，減少由于溫度升高和微生物、病毒細菌繁殖和酶的活性作用，導致的腐敗變質(zhì)等減重損耗，保留鮮活海參的綠色品質(zhì)，減少原有營養(yǎng)物質(zhì)脫失，縮短脫水時間，延長鮮活海參保鮮貯存時間的一種鮮活海參的綠色凈化脫殘系統(tǒng)及裝置技術方法。
[0011]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種鮮活海參的綠色凈化脫殘系統(tǒng)，它包括臭氧殺菌裝置(1)、凈化脫殘裝置(2)、臭氧供給裝置(3)、自動控制裝置(4)和支撐架裝置(5);所述的臭氧殺菌裝置(I)設于凈化脫殘裝置的外部;所述的凈化脫殘裝置(2)設于臭氧殺菌裝置(I)的內(nèi)部;所述的臭氧供給裝置(3)和自動控制裝置(4)設于臭氧殺菌裝置(I)的外部;所述的支撐架裝置(5)設于臭氧殺菌裝置(I)的下端;所述的臭氧供給裝置
(3)和自動控制裝置(4)與臭氧殺菌裝置(I)和凈化脫殘裝置(2)相連。
[0012]優(yōu)選的，所述的臭氧殺菌裝置(I)包括臭氧殺菌艙體(11)、兩側(cè)艙門(12)、艙門定子齒軸(13)、艙門轉(zhuǎn)子齒軸(14)、艙體上艙門(15)、艙體下艙門(16