王 萍,吳燕燕*,李來好,楊賢慶,宮曉靜,刁石強,周婉君
(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,廣東 廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)
4種減菌劑對軍曹魚片的減菌作用
王 萍1,2,吳燕燕1,*,李來好1,楊賢慶1,宮曉靜1,2,刁石強1,周婉君1
(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,廣東 廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)
目的:比較研究4種減菌劑對軍曹魚片的減菌作用。方法:分別以殼聚糖、固體二氧化氯(ClO2)、臭氧(O3)水以及NaClO為減菌劑,通過菌落總數、感官評價和魚片色差指標測定,篩選軍曹魚片最佳的減菌劑和處理條件。結果:4種減菌劑分別對軍曹魚片的最佳減菌條件為:2g/L殼聚糖處理8min; 200mg/L ClO2處理10min;6mg/L臭氧水處理10min;100mg/L NaClO處理5min。進一步比較4種減菌劑對軍曹魚片感官品質的影響,結果表明殼聚糖、ClO2、NaClO對魚片感官品質影響較大,而臭氧水不僅減菌作用明顯且不影響魚片的感官品質,是最佳的軍曹魚片減菌劑。結論:對軍曹魚片最佳減菌處理條件為:6mg/L臭氧水,處理時間10min。該研究可為開發高效、安全的魚片加工減菌劑提供指導。
軍曹魚片;減菌劑;減菌作用;色差
Abstract:Objective:To compare the sterilization effects of four kinds of processing agents on cobia fillets. Methods:The effects of food grade chitosan, solid chlorine dioxide (ClO2), ozone (O3) water and sodium hypochloride (NaClO) as the sterilization agents on cobia fillets were explored to screen the optimal sterilization agent and treatment conditions through the determination of total colonies, sensory evaluation and color difference. Results:The optimal sterilization conditions for individual application were 2 g/L chitosan for 8 min immersion, 200 mg/L ClO2 for 10 min treatment, 6 mg/L ozone water for 10 min sterilization and 100 mg/L sodium hypochloride treatment for 5 min. Through further comparing the effects of four sterilization agents on sensory quality of cobia fillets, chitosan, ClO2 and NaClO could result in a significantly negative effect on the sensory quality of cobia fillets; in contrast, ozone water treatment revealed an obvious sterilization effect without reducing the sensory quality of cobia fillets. Thus, ozone water was the best sterilization agent for cobia fillets. Conclusion:The optimal sterilization condition on cobia fillets is the treatment with 6 mg/L ozone water for 10 min. These investigations will provide a theoretical guidance for developing effective and safe sterilization agents for cobia fillet processing.
Key words:cobia fillet;sterilization agents;sterilization effect
軍曹魚(Rachycentron canadumLinnaeu)隸屬鱸行目軍曹魚科,又稱海鱺,屬于外海暖水性魚類,主要分布于大西洋、印度洋和太平洋沿岸海域及港灣,在我國南海、東海、黃海及渤海也有分布。它是一種優質的海水經濟魚類,不僅肉厚質細、味鮮美、營養豐富,且無肌間刺骨,是作生魚片的上好材料[1-3]。由于軍曹魚生長速度快,病害少,隨著近年人工繁殖和育苗技術的突破以及海洋深水網箱養殖技術的發展,它已成為我國華南海域海水養殖中最具養殖前景的一種魚類[4]。
目前,國內在魚片加工中常用次氯酸鈉作為消毒劑,但由于次氯酸鈉處理魚片之后,會有少量的氯殘留,而殘留的余氯對人體有危害,所以,急需尋找其他的安全減菌劑。我國軍曹魚主要以凍魚片加工為主。在凍軍曹魚片加工過程中,為控制有害微生物、保證魚片質量,需對軍曹魚片進行減菌處理。本實驗通過比較殼聚糖、固體二氧化氯(ClO2)臭氧(O3)水以及NaClO四種減菌劑對鮮軍曹魚片的減菌效果,篩選出減菌效果良好、經濟、安全的軍曹魚片減菌劑,以提高其加工儲藏品質、延長貨架期。
軍曹魚購于海南軍曹魚養殖場。
殼聚糖(酸溶性,脫乙酰度≥90%) 國藥集團化學試劑有限公司;固體二氧化氯(有效ClO2含量為10%,吸收劑為硅酸鈣,穩定劑為碳酸鹽) 歐研科技(北京)有限公司;NaClO(含量≥9.0%,以有效氯計) 汕頭市西隴化工廠有限公司;NaCl(分析純) 廣州化學試劑廠;營養瓊脂 廣東環凱微生物科技有限公司。其他試劑均為分析純。
CFS-500臭氧水一體機 北京山美水美環保高科技有限公司;DC-P3型全自動測色色差計 北京興光測色儀公司;SPX型智能生化培養箱 寧波江南儀器廠。
軍曹魚→清洗→放血→去皮→分割、剖片(切成5cm×6cm×1cm的肉片)→減菌處理→魚片
由CFS-500臭氧發生器產生臭氧,與水進入高效渦旋泵氣水混合裝置,經混合形成臭氧水。
參照文獻[5]的方法測定。量取20mL 質量分數20%碘化鉀溶液于500mL的吸收瓶中,加入250g臭氧冰,加入5mL硫酸溶液(濃硫酸與水體積比1:5),使pH值降至2.0以下,加塞搖勻至冰融化,在暗處放置5min。用0.1000mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液滴定至溶液呈淺黃色時加入淀粉溶液1mL,繼續滴定至顏色消失為止。記錄硫代硫酸鈉標準溶液用量,計算臭氧濃度。
以減菌劑NaClO、固體二氧化氯(ClO2)、殼聚糖以及臭氧(O3)水作為減菌劑,各減菌劑的質量濃度及處理時間是影響減菌效果的兩個主要因素,對每種減菌劑的質量濃度及處理時間分別設4個水平進行雙因素重復實驗,對照組(蒸餾水,處理時間5min)鮮軍曹魚片均采用直接浸泡處理。每種處理做3個平行取其平均值,每個平行即每個樣品均采魚肉一片,以統一規格200mL燒杯為容器,加減菌劑100mL。通過分析4種減菌劑對樣品減菌效果的影響,得出各減菌劑的最優質量濃度及處理時間。
每個樣品減菌處理后,立即轉移至無菌培養皿中,以降低外界環境對處理后軍曹魚片總菌數的影響。無菌條件下均采集每個樣品部分魚肉10g,剪碎置于90mL無菌水中振蕩3min,從中取1mL溶液做梯度稀釋,參照GB/T 4789.17—2010《食品衛生微生物學檢驗 菌落總數測定》[6]進行。
用DC-P3全自動測色色差計測定,樣品以軍曹魚片背面的主脊部位為測試點。從L(從黑到白,0~100)、a(從綠到紅,-a~a)、b(從藍到黃,-b~+b)三方面分別評價魚片顏色。色調H(Hue)和飽和度C(Chroma)是利用a值和b值計算得到的魚片顏色評價系數。C值反應肉色的深淺,C=(a2+b2)1/2;H=arctg(b/a),H值表示色澤,越低說明肉越鮮紅,越高則表示肉越黃。
感官評價依據葛云山等[8]的方法略做修改。在減菌處理過程中,每次對經減菌劑處理過的軍曹魚片進行氣味和色澤的感官評定,評定人員由5名人員組成,評分標準見表1,根據評分小組對其敏感程度,確定氣味和色澤權重分別為0.6和 0.4,計算加權平均分作為感官品質評分值。
表1 軍曹魚片感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria for cobia fillets
實驗數據采用SPSS軟件進行統計分析,顯著性水平設為P<0.05。
殼聚糖具有抑菌效果,廣泛應用于食品保鮮。Lazaridou等[9]研究表明,在新鮮水果和蔬菜的保鮮中,殼聚糖可有效抑制微生物生長,減少乙烯生成,增加內部二氧化碳含量,降低氧氣濃度,從而延長蔬菜水果的貨架期。Ghaouth等[10]報道1%與2%的殼聚糖可減少由葡萄孢霉菌引起的西紅柿灰霉病。殼聚糖的抗菌活性在堿性環境中很弱,而酸溶性殼聚糖不僅有良好的抑菌作用也有一定的殺菌作用。Unda等[11]研究發現殼聚糖的最小抑菌濃度范圍為0.05%~0.1%,用1%醋酸溶解殼聚糖能提高其抑菌能力。本實驗分別采用1、1.5、2、2.5g/L酸溶性殼聚糖溶液對軍曹魚片進行處理,處理時間為2min時,樣品中菌落總數對數值已分別下降至3.7、3.6、3.5、3.3,減菌效果明顯,減菌處理5min后,減菌率均高于77%,質量濃度為2.5g/L時高達約92%。之后隨時間的延長,減菌數趨于平緩。比較2g/L與2.5g/L質量濃度的減菌效果,可發現兩者在處理時間8min時菌落總數對數值都近3.1,減菌效果相近(圖1)。
圖1 不同質量濃度殼聚糖對軍曹魚片的減菌效果Fig.1 Effect of chitosan with various concentrations on the sterilization of cobia fillets
圖2 不同質量濃度ClO2對軍曹魚片的減菌效果Fig.2 Effect of ClO2with various concentrations on the sterilization of cobia fillets
穩定態二氧化氯常作為食品添加劑用于水產品及其制品的防腐[12]。本實驗采用100、150、200、250mg/L ClO2溶液處理軍曹魚片,結果如圖2所示。處理5min后減菌效果明顯;而隨著處理時間的延長,ClO2溶液質量濃度為100、150mg/L處理的魚片細菌數減少平緩;質量濃度為200、250mg/L處理的魚片細菌數減少較明顯,當處理時間為10min時魚片菌落總數對數值分別為3.49、3.42,而處理15min時減菌效果相同,處理20min時減菌率最高達到83%。
臭氧在水中不斷發生還原反應所產生的單原子氧[O]和羥基均具有極強的氧化能力和破壞病原體細胞膜并滲透到細胞膜內殺死病原體的能力,已成為現代食品工業廣泛采用的冷殺菌劑之一。臭氧水對蝦制品的殺菌效果明顯,翁佩芳等[13]用0.7mg/kg臭氧水噴淋對蝦及其他魚類制品5min,經感官評定對色澤、風味等品質均無影響。袁勇軍等[14]的研究表明臭氧對牡蠣中的細菌有一定的殺菌效果,較高濃度和較長時間的處理殺菌效果較好。本實驗采用1、2、4、6mg/L臭氧水處理軍曹魚片,處理2min后,菌落總數對數值下降明顯,分別為3.1、3.3、3.4、3.6,減菌效果非常明顯;處理時間延長為5、10、15min時,各質量濃度的減菌效果差異較小,減菌率均可達93%以上,說明已達到較好的減菌效果(圖3)。
圖3 不同質量濃度臭氧水對軍曹魚片的減菌效果Fig.3 Effect of ozone water with various concentrations on the sterilization of cobia fillets
圖4 不同質量濃度NaClO對軍曹魚片的減菌效果Fig.4 Effect of NaClO with various concentrations on the sterilization of cobia fillets
NaClO滅菌原理主要是通過它的水解形成次氯酸,次氯酸再進一步分解形成新生態氧,新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性,從而使病源微生物致
死[15]。本實驗采用質量濃度為30、50、70、100mg/L的NaClO溶液處理軍曹魚片,NaClO對樣品菌落總數的影響如圖4所示。30mg/L的NaClO溶液對樣品減菌效果不明顯。NaClO質量濃度為50mg/L時,對樣品的減菌效果隨時間的延長而增強;NaClO質量濃度為70mg/L、100mg/L處理樣品2min后,細菌總數明顯下降,而后隨著時間的延長,減菌效果不顯著。NaClO質量濃度為70mg/L對樣品處理10min,菌落總數對數值為3.5,與質量濃度為100mg/L對樣品處理5min時相接近。
圖5 殼聚糖處理對軍曹魚片感官品質的影響Fig.5 Effect of chitosan treatment on sensory quality of cobia fillets
殼聚糖處理對軍曹魚片感官品質的影響如圖5所示,同一殼聚糖質量濃度下,隨處理時間的延長,感官評分減小,說明殼聚糖處理時間對軍曹魚片感官品質影響較大。同一處理時間條件下,不同質量濃度殼聚糖對軍曹魚片的感官品質影響差異較小,而殼聚糖的減菌效果隨其質量濃度的增大而增強,所以選擇高濃度的殼聚糖及較短的處理時間對樣品的感官影響較小。在減菌效果方面,質量濃度為2g/L與2.5g/L的殼聚糖在對樣品處理8min的效果相當,均高達91.5%,而感官評分值分別為7.7與7.5,所以綜合考慮減菌處理成本及對感官品質的影響,采用2g/L殼聚糖溶液處理軍曹魚片8min較為合適。
圖6 ClO2處理對軍曹魚片感官品質的影響Fig.6 Effect of ClO2treatment on sensory quality of cobia fillets
由圖6可知,相同ClO2質量濃度時,處理時間越長,軍曹魚片感官品質的評分越低,各個質量濃度處理時間5min與10min對魚片的感官品質影響相似,評分值明顯高于15min與20min,且20min對魚片感官品質影響最大。考慮質量濃度為100、150mg/L對樣品的減菌效果低于200、250mg/L,后兩者的感官評分值在處理5min時為7.8、7.7,處理10min時為7.7、7.5,所以綜合分析,ClO2減菌處理軍曹魚片的較佳條件為ClO2質量濃度200mg/L,處理時間10min。
圖7 臭氧水處理對感官品質的影響Fig.7 Effect of ozone water treatment on sensory quality of cobia fillets
由圖7可見,相同臭氧水質量濃度下,處理時間越長,樣品感官品質評分值越低。當質量濃度為6mg/L處理樣品5min、10min時評分值差別較小,均為8.4,明顯高于處理時間15min時的7.2。減菌效果方面,質量濃度為6mg/L的臭氧水減菌效果最佳,雖然處理時間10min與15min減菌效果相近,但前者的感官評分值遠高于后者。綜合考慮,臭氧水的最適處理條件為:質量濃度6mg/L,處理時間10min。
圖8 NaClO處理對軍曹魚片感官品質的影響Fig.8 Effect of NaClO treatment on sensory quality of cobia fillets
由圖8可見,相同處理時間,感官品質評分值隨質量濃度的升高而降低,其中質量濃度30mg/L時對樣品感官品質影響最小。比較70mg/L與100mg/L兩種質量濃度的溶液,處理時間為2min、5min時評分值分別相似,2min時分別為8、7.8,5min時分別為7.8、7.6,明顯高于處理10min、15min時。結合NaClO對軍曹魚片減菌效果的分析,采用100mg/L的NaClO溶液對軍曹魚片處理5min較為合適。
綜合各減菌劑對軍曹魚片減菌效果與感官品質的影響,得到各種減菌劑對魚片的最佳處理工藝為:2g/L殼聚糖處理8min;200mg/L ClO2處理10min;6mg/L臭氧水處理10min;100mg/L NaClO處理5min,以不加減菌劑(蒸餾水,處理時間5min)為空白對照,對比各工藝對軍曹魚片感官的影響,評定結果如表2。
表2 不同減菌劑處理后軍曹魚片的感官評定結果(±s,n=3)Table 2 Sensory evaluation results of cobia fillets treated with chitosan, ClO2, O3and NaClO sterilization agents (±s,n=3)
表2 不同減菌劑處理后軍曹魚片的感官評定結果(±s,n=3)Table 2 Sensory evaluation results of cobia fillets treated with chitosan, ClO2, O3and NaClO sterilization agents (±s,n=3)
注:同行標注有不同字母的平均值之間差異顯著(P<0.05)。
組別 對照 殼聚糖 ClO2 臭氧水 NaClO感官品質 10.00±.01a7.67±0.17b8.10±0.21b8.67±0.17c8.03±0.24b
由表2可知,軍曹魚片經4種減菌劑處理后,感官品質的評分值與對照組均存在顯著差異(P<0.05),臭氧水的評分值同其他3種減菌劑差異顯著(P<0.05)。感官評分值由大到小為:臭氧水>ClO2>NaClO>殼聚糖。比較4種減菌劑,經臭氧水處理過的樣品感官品質最接近對照組,其余3組處理后的魚片均略帶有減菌劑的氣味,且色澤與對照組也有不同程度的差異。這可能與臭氧物理特性有關,如半衰期短(蒸餾水中20℃,20min)[16],穩定性差,易分解。
用色差計測定軍曹魚片經4種減菌劑最佳處理工藝預處理后的色澤變化,結果見表3。
表3 不同減菌劑處理對軍曹魚片色澤測定結果(±s,n=3)Table 3 Color difference determination of cobia fillets treated with chitosan, ClO2, O3and NaClO sterilization agents (±s,n=3)
表3 不同減菌劑處理對軍曹魚片色澤測定結果(±s,n=3)Table 3 Color difference determination of cobia fillets treated with chitosan, ClO2, O3and NaClO sterilization agents (±s,n=3)
注:同列標注不同字母的平均值之間差異顯著(P<0.05)。
組別 L a b H C對照 60.13±0.34a 8.35±0.07a 8.11±0.24a 0.77±0.01a 11.64±0.21a殼聚糖 63.53±0.25b 7.77±0.09b 6.67±0.16b 0.71±0.02b 10.24±0.10bClO2 64.88±0.22c 6.84±0.10c7.82±0.20ac0.85±0.01c 10.39±0.21b臭氧水 61.73±0.51d 8.06±0.09ab7.88±0.20a 0.77±0.02a 11.28±0.08cNa ClO 63.79±0.48b 7.08±0.16c 7.50±0.30c 0.81±0.03d 10.27±0.13b
由表3可知,不同減菌劑處理的軍曹魚片色澤與對照組相比呈現不同程度的變化。與對照組相比,L值即亮度明顯增大,差異顯著(P<0.05),差異度由大到小為ClO2、NaClO、殼聚糖、臭氧水。比較NaClO與殼聚糖處理組,對軍曹魚片亮度的影響兩者之間差異不顯著(P>0.05),臭氧水處理后的L值與對照組最接近。與對照組相比,魚片經4種減菌劑處理后a、b值呈不同程度的減小,除殼聚糖處理后的魚片H值減小外,其他3組都增大,由此分析知軍曹魚片色澤都有變淡變黃。可能的原因:一是殼聚糖可以在魚肉表面形成保護膜,對肉色有一定保護作用,但同時殼聚糖膜的形成也降低了魚片表面的O2濃度,又由于為酸性溶液,降低了肌肉的pH值,促進了氧合肌紅蛋白的氧化而轉變為高鐵肌紅蛋白,使a、b值有所降低;二是理論上采用ClO2、NaClO、臭氧水處理軍曹魚片的過程中會釋放O2,增加魚肉表面的氧分壓,起到氧化作用,促進脫氧肌紅蛋白生成氧合肌紅蛋白,但由于實驗中采用濃度較低,這種作用效果不明顯。綜合分析魚片的色差參數得到臭氧的各項a、b、H值與對照組差異不顯著,即臭氧處理對魚片的色澤無明顯影響,說明在4種減菌劑中,采用臭氧水6mg/L,時間10min處理軍曹魚片是較為合適的。
3.1 通過分析4種減菌劑對軍曹魚片的減菌效果及對樣品感官品質的影響得到各減菌劑的最佳處理工藝,即殼聚糖:2g/L,8min;ClO2:200mg/L,10min;臭氧水:6mg/L,10min;NaClO:100mg/L,5min。其中以臭氧水對軍曹魚片的減菌效果最好且對魚片的感官品質影響最小,最佳的臭氧水減菌處理條件為:6mg/L,處理時間10min。
3.2 臭氧水處理對軍曹魚片的減菌效果最好,且對樣品感官品質影響小,預處理效果最佳,這與臭氧的性質相關。臭氧具有強氧化性,其氧化還原電位為2.07V僅次于氟,高于氯(1.36V)和H2O2(1.98V)[16],且在水中溶解度大,為氧氣的10倍[17],因此臭氧水成為廣泛應用于食品領域的冷殺菌劑。臭氧水穩定性差,半衰期短,易分解為氧氣,因此不會對水產品持續影響,保證水產品的感官品質。比較4種減菌劑,臭氧水殘留量很低,更能保證軍曹魚片的食用安全。綜合分析減菌劑的減菌效果及對樣品感官品質的影響,臭氧水最適合于軍曹魚片的減菌化預處理。
3.3 殼聚糖對軍曹魚片的減菌效果雖然明顯,但經其處理后,魚片感官品質較差,所以如何在保持殼聚糖減菌效果的同時,降低其對魚片品質的影響需進一步研究。
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Sterilization Effects of Four Kinds of Sterilization Agents on Cobia Fillets
WANG Ping1,2,WU Yan-yan1,*,LI Lai-hao1,YANG Xian-qing1,GONG Xiao-jing1,2,DIAO Shi-qiang1,ZHOU Wan-jun1
(1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China;2. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University,Shanghai 201306, China)
S983
A
1002-6630(2010)21-0283-06
2010-08-19
廣東省海洋與漁業科技推廣專項(A200899G02;A200901G03)
王萍(1986—),女,碩士研究生,主要從事水產品加工與質量安全研究。E-mail:pingmingjing@126.com
*通信作者:吳燕燕(1969—) ,女,研究員,博士,主要從事水產品加工與質量安全研究。E-mail:wuyy1028@yahoo.com.cn