臭氧冰與電解水冰處理延長鯧魚的冷藏貨架期

黎 柳，謝 晶，蘇 輝，潘文龍，馬琦杰

(上海海洋大學食品學院，上海水產品加工與貯藏工程技術研究中心，上海201306)

冰鮮即用機制冰或天然冰保鮮食品的一種方法，其原理是利用冰將食品的溫度維持在0℃左右的低溫環境中。冰鮮不僅可以抑制微生物生長和生化反應速率，還可最大限度地保持食品原有的風味和營養［1］。但由于冰鮮技術對水產品保鮮期的限制，因此將冰鮮技術進行優化對水產品的品質保鮮及延長貨架期具有重要意義。

酸性電解水具有低pH、高氧化還原電位以及一定的有效氯含量，能夠高效的殺滅各種腐敗微生物，是一種新型的殺菌劑，在國外應用十分廣泛［2］。葉章穎［3］發現微酸性電解水隨著處理時間的延長和作用量的增加，其殺菌效果增強，且對蝦仁表面的大腸桿菌的殺菌作用明顯。有研究表明［4］使用電解水和電解水冰處理大西洋鮭魚和金槍魚后，其體表的組胺產生菌明顯減少。周然［5］發現在冷藏條件下使電解水保鮮河豚魚能夠降低貯藏過程中的揮發性鹽基氮、細菌總數、硫代巴比妥酸值、pH等指標的變化速率。臭氧具有強殺菌作用，主要應用形式有臭氧氣體、臭氧水和臭氧冰。但臭氧氣體不穩定，臭氧在水中的溶解度有限且不穩定［6］。而將臭氧水制成臭氧冰后可以不受環境等條件的限制。Crowe［7］等發現使用濃度為1．0mg/L和1．5mg/L的臭氧噴霧能夠明顯提高大西洋鮭魚片質量，同時對李斯特菌具有顯著的抑制作用。Bono［8］等研究表明使用 0．3mg/L 的臭氧水處理紅鯔魚并結合氣調包裝可以延長其貨架期10d，是一種有效提高水產品保鮮期的方法。徐澤智等［9］比較了不同濃度的臭氧冰與普通冰對對蝦的保鮮效果，其中5mg/L的臭氧冰對對蝦的保鮮效果最好，臭氧冰能減少揮發性鹽基氮的產生和提高產品的感官質量，可延長其保鮮期3～5d。對臭氧保鮮的研究大都集中在臭氧氣體、臭氧水等方面［10-12］，而對臭氧冰的研究則很少。對電解水的使用也多集中在溶液方面，而將其制成冰的研究卻鮮有報道。

本文以鯧魚為實驗原料，將臭氧水和電解水制成冰后包裝處理鯧魚，并通過感官評定、K值、TVB-N值、TBA值、TMA-N、pH、菌落總數等鮮度指標評價其對鯧魚的保鮮效果，探討鯧魚經臭氧冰和電解水冰保鮮后的品質變化趨勢及影響。為臭氧冰和電解水冰的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗所用新鮮東海白鯧購自上海市浦東新區蘆潮港水產品市場，挑選個體新鮮、質量在200～300g之間的鯧魚，用碎冰保藏于泡沫箱中20min內運抵實驗室。

磷酸氫二鉀、甲醇、磷酸二氫鉀均為色譜級 均購自上海安譜科學儀器有限公司;標準品三磷酸腺苷 (AdenosineTriphosphate，ATP)，二 磷 酸 腺 苷(Adenosine Diphosphate，ADP)，肌 苷 酸 (Inosinix Acid，IMP)，次 黃 嘌 呤 (Inosine，Hx)，肌 苷 酸(Adenosine Monophosphate，AMP)和次黃嘌呤核苷(Inosine，HxR) 均購自Sigma公司;氯化鈉、硫代硫酸鈉、高氯酸、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、甲苯、無水硫酸鈉等均為分析純。

LC-2010C HT型高效液相色譜儀 日本島津公司;UV-2100型紫外可見分光光度計 上海天美科技儀器有限公司;LHS-100CL型恒溫恒濕箱 上海一恒科學儀器有限公司;Sartorins PB-10型精密數顯酸度計 賽多麗斯科學儀器(北京)有限公司;Kjeltec2300型凱氏定氮儀 丹麥FOSS中國上海有限公司;Athena C18-WP(4．6mm ×150mm，5μm)色譜柱 德國CNW科技公司;H-2050R型臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司;RC-3F型高濃度有效氯測定儀 北京中西遠大科技有限公司;FW-200型強酸性電解水生成器 日本Amano公司;pH/ORP型測定儀 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;OZ-6000活氧水機 昆山芳成金屬科技有限公司;低溫實驗箱 上海澳瑩制冷設備有限公司。

1.2 樣品處理

將購買回的新鮮東海白鯧用冰水洗凈后，隨機分成3組，普通冰組用普通冰層魚層冰置于泡沫箱中，并用膠帶封好，冰魚質量比為2∶1，其他兩組分別用臭氧冰和電解水冰代替普通冰保鮮鯧魚。樣品處理好后于1℃環境條件下貯存并每兩天換一次冰。實驗每隔兩天測定鯧魚感官評定、菌落總數、揮發性鹽基氮值(total volatile basis nitrogen TVB-N)、三甲胺氮值(trimethylamine TMA-N)、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid TBA)、pH、K 值等指標。

1.3 實驗方法

1．3．1 冰的制備 電解水冰制備:使用濃度為0．2%的NaCl溶液電解10min后取其酸性電解水，立即密封置于-60℃低溫箱中凍結成冰;臭氧冰制備:利用OZ-6000活氧水機制出臭氧水后，在同樣的條件下制成冰;普通冰采用自來水在同等條件下制成冰。

1．3．2 感官評定 參考鮮、凍鯧魚標準［13］以及高志立［14］的方法，感官評定人員由經過專門感官評定培訓的5人組成，通過對體表、魚鰓、眼睛、氣味、組織彈性進行評分(標準見表1)，根據評分小組對各項目的敏感程度，確定體表、魚鰓、眼睛、氣味、組織彈性每項的權重分別為 0．3、0．1、0．2、0．3、0．1，計算加權平均分［15］。最后根據5人組成的評分小組的加權平均分數來確定鯧魚綜合感官評定結果。其中8～10分為新鮮，5～7分為較新鮮，3～4分為一般，3分以下為不可接受。

1．3．3 臭氧濃度 測定本實驗采用OZ-6000活氧水機產生臭氧水，根據國家標準GB/T 5750．11-2006生活飲用水標準檢驗方法中的消毒劑指標中碘量法［16］測定水或冰中的臭氧濃度。

1．3．4 菌落總數 根據食品安全國家標準GB 4789．2-2010中食品微生物學檢驗菌落總數的測定方法測定［17］。

1．3．5 揮發性鹽基氮值 根據半微量凱氏定氮原理進行測量，采用 Uriarte-Montoya［18］的方法并做適當修改。

1．3．6 pH 稱取 5g剁碎的魚肉于燒杯中，加入45mL中性蒸餾水，攪拌均勻后靜置30min再用精密數顯酸度計測定其pH。

1．3．7 三甲胺氮值 根據國家標準GB/T 5009．179-2003中火腿中三甲胺氮的測定方法［19］測定并做適當修改。

1．3．8 硫代巴比妥酸值 參考 Nowzari［20］中的測定方法測定。

1．3．9 K 值 參考施建兵［21］的方法測定，并做適當修改。HPLC檢測條件:采用pH為6．68的磷酸緩沖液(磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀)平衡洗脫;流速為1mL/min，進樣量 10μL，檢測波長 254nm，檢測時間15min，采用外標法進行定量，得出各降解產物濃度后利用K值計算公式:K(%)=100×(HxR+Hx)/(ATP+ADP+AMP+IMP+HxR+Hx)進行計算。式中 ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分別代表其質量分數。

表1 鯧魚感官評定表Table 1 Sensory evaluation of pomfret

1.4 數據處理方法

實驗指標平行測定3次，數據間的差異性使用SPSS 20．0中的Duncan法進行方差分析和多重比較，利用Origin Pro 8．6軟件繪制曲線。數據結果采用平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 電解水冰與臭氧冰制冰前后濃度測定

經測定制成冰前后的酸性電解水的有效氯含量(ACC)、pH、氧化還原電位(ORP)分別為(79 ±1)mg/L、2．36 ±0．01、(1160 ± 0．5)mv;(28 ± 1)mg/kg、2．49 ±0．01、(1115 ±0．5)mv。制成冰前后的臭氧濃度分別為 1．83mg/L、0．89mg/kg。

2.2 感官評定

鯧魚感官評定結果如圖1所示，從圖1中可以看出，隨著貯藏時間的延長，各處理組的感官評分逐漸下降。臭氧冰組和電解水冰組在前4d相對于普通冰組的感官評分結果影響并不明顯(p＞0．05)，電解水冰組在第14d依然具有良好的感官評分，而普通冰組已降至2．09分。臭氧冰組與電解水冰組在第6d以后存在顯著差異(p＜0．05)，在第16d的感官評分值為2．36分已不可接受，顯著低于電解水冰組的感官評分值4．53(p＜0．05)。說明電解水冰能夠有效保證鯧魚的感官品質。

2.3 揮發性鹽基氮(TVB-N)

圖1 不同冰處理后鯧魚感官評分值變化Fig．1 Changes of sensory scores of pomfret treated with different ice

根據鮮、凍鯧魚標準，鯧魚 TVB-N含量≤(18mg/100g)為一級品，合格品的TVB-N含量須≤30mg/100g，如圖2所示，各不同冰處理組的TVB-N值呈現出先下降后上升的趨勢，普通冰組在貯藏的第12d就超過一級鮮度標準，在第14d就已超過限量標準，而臭氧冰組和電解水冰組在前12、14d的TVB-N值都處于一級鮮度標準以內，臭氧冰組在第16d才超出限量標準，而電解水冰組在第24d才超出限量標準;從貯藏的第10d開始普通冰組和臭氧冰組的TVB-N上升趨勢明顯，而電解水冰組依然上升平緩。分析其原因可能是:在貯藏前期，可能由于分解蛋白質的內源酶作用致使鯧魚的TVB-N值上升，而臭氧冰和電解水冰無法抑制初期魚體內源酶的作用。而在貯藏后期主要是由于附著在魚體表面的腐敗微生物大量繁殖所產生的脫羧酶、脫氨酶等酶類與魚體內源性蛋白酶分解的肽類、氨基酸類等發生脫羧脫氨反應，生成氨和胺類等;另外微生物本身能產生大量胞外蛋白酶，作用于蛋白質，也能產生大量含氮物質。但由于臭氧和酸性電解水具有良好的抑菌和殺菌效果，故臭氧冰組和電解水冰組的TVB-N值低于普通冰組。閆師杰［22］采用5mg/kg和7mg/kg的臭氧水浸泡處理鯰魚肉后于0℃貯藏后研究結果以及林婷［23］在使用電解水冰(ACC:(26 ± 6)ppm，ORP:(1124 ±3)mv，pH:2．46 ±0．14)保鮮凡納濱對蝦過程中的TVB-N值有類似的變化趨勢。

2.4 pH

圖2 不同冰處理后鯧魚TVB-N質量分數的變化Fig．2 Changes of total volatile basis nitrogen(TVB-N)of pomfret treated with different ice

各不同冰保鮮鯧魚后的pH變化如圖3所示，各處理組的pH從0d起上升到第4d后各處理組的pH開始下降，且在第8d達到最低;第10d后pH開始迅速上升。這可能原因是在前4d，魚體表面的產堿性菌顯著增長，積累大量氨類化合物，導致初期的pH上升，而之后下降的原因可能是魚體內糖原酵解產生大量乳酸，使魚體pH下降，直到第8d，隨著微生物的大量繁殖以及魚體本身的自溶與解僵作用，產生大量堿性物質，從而促使魚肉pH上升，而電解水冰組pH上升緩慢的原因應該是電解水冰融化后的電解水呈酸性，中和了部分堿性物質所致。Campos［24］等在使用0．2mg/L臭氧流化冰保鮮沙丁魚后能夠顯著抑制后期pH的上升(p＜0．05)。

圖3 不同冰處理鯧魚后pH的變化Fig．3 Changes of the value of pH value of pomfret treated with different ice

2.5 三甲胺氮(TMA-N)

三甲胺具有濃烈的魚腥味，一般來說三甲胺含量越高，水產品的鮮度越差［25］。如圖4所示，在貯藏前期，鯧魚三甲胺的變化趨勢平緩，且都在4．8mg/100g以下，從第6d開始各處理組的三甲胺含量上升趨勢明顯，但普通冰組的變化趨勢要顯著高于臭氧冰組和電解水冰組(p＜0．05)，其可能原因是，氧化三甲胺極不穩定，容易在氧化三甲胺還原酶和微生物的作用下還原成三甲胺。而酸性電解水冰中的次氯酸能夠抑制或殺滅鯧魚表面的微生物，延緩由于微生物作用引起的TMA-N生成，而臭氧冰中的臭氧也能夠起到類似的作用。在貯藏后期，普通冰組從第10d開始，TMA-N迅速上升，到第14d時已達到26．65mg/100g，臭氧冰組從第12d開始才迅速上升，而電解水冰組的 TMA-N值在第24d才24．89mg/100g，可見臭氧冰和電解水冰對TMA-N在前10d影響效果并不顯著(p＞0．05)，在后期才顯著延緩了 TMA-N 的增長(p ＜0．05)。Pastoriza［26］在使用2mg/kg的臭氧冰保鮮帆麗鲆過程也有類似的結果，這可能是臭氧冰對肌肉中的內源酶的抑制作用并不顯著的原因。

圖4 不同冰處理鯧魚后TMA-N的變化Fig．4 Changes of trimethylamine nitrogen(TMA-N)of pomfret treated with different ice

2.6 硫代巴比妥酸(TBA)

水產品的脂質氧化程度通常用2-硫代巴比妥酸值(TBA值)進行衡量，TBA值越高說明脂肪氧化程度越高。鯧魚的初始TBA值為0．33mg/100g，在貯藏初期，臭氧冰組的TBA值顯著低于普通冰組和電解水冰組(p＜0．05)，而電解水冰的TBA值顯著高于其他兩組(p＜0．05)，出現此種現象的原因可能是臭氧冰中臭氧濃度低，釋放出來后作用于微生物，減少了由于微生物腐敗而導致的脂肪氧化，電解水冰中的有效成分除了能夠將鯧魚表面的微生物殺滅外，且由于其具有強烈的氧化作用，加速了鯧魚中不飽和脂肪酸的氧化。到貯藏后期，普通冰組的 TBA值從第12d的0．75mg/100g迅速增長到14d的1．17mg/100g，臭氧冰組從第14d的0．71mg/100g 迅速增長到 1．05mg/100g，出現此情況的原因應該是微生物生長繁殖產生大量生物酶分解鯧魚體內不飽和脂肪酸所導致。Kim［27］等使用電解水冰(ACC:(47．2 ±2．2)mg/kg，ORP:(866 ± 19)mv，pH:5．1±0．3)保鮮秋刀魚后發現在貯藏的13d中，電解水冰組的TBA 從2．2mg/100g增加到4．5mg/100g，稍高于自來水冰組，但從第13d開始電解水冰組的TBA值顯著高于自來水冰組(p＜0．05)。

圖5 不同冰處理后鯧魚TBA的變化Fig．5 Changes of thiobarbituric acid(TBA)of pomfret treated with different ice

2.7 K值

魚體死亡后，其體內的ATP會依次降解生成ADP、AMP、IMP、HxR 和 Hx。研究表明［28］ATP 的降解與鮮度的變化之間存在線性關系，K值越大，說明水產品的鮮度越差，目前已普遍采用K值來評價水產品的鮮度。K值在20%以下為一級鮮度標準，二級鮮度標準值為20%～40%，60%以下可供一般食用，K值達到60%～80%表示水產品已發生初期腐敗。如圖所示，各處理組的K值隨著貯藏時間的延長而呈現增長趨勢，鯧魚的初始K值為9．09%，到第14d時普通冰組的K值已到達63．17%，臭氧冰組為52．52%，而電解水冰組才44．46%，可見電解水冰能有效延緩ATP的降解，延長肌肉僵直期。與TVB-N、TMA-N、TBA相比，貯藏初期的上升趨勢要明顯，這可能是魚體在貯藏初期微生物數量少，而K值與內部的生化及酶促反應相關性較大。因此，在貯藏初期K值更能反映魚肉的品質情況。楊文鴿等［29］在研究大黃魚冰藏期間ATP降解產物變化及鮮度評價中也得出類似結果。

圖6 不同冰處理后鯧魚K值的變化Fig．6 Changes of K value of pomfret treated with different ways

2.8 菌落總數(APC)

鯧魚菌落總數變化趨勢如圖所示，普通冰組菌落總數上升趨勢明顯，根據鮮鯧魚標準，二級鮮度的限量標準為7．0lg(CFU/g)，從第2d開始，普通冰組的菌落總數就顯著高于臭氧冰組和電解水冰組，普通冰組在第12d就達到7．36lg(CFU/g)，而臭氧冰組和電解水冰組為 6．96lg(CFU/g)和 6．12lg(CFU/g)，這表明臭氧和電解水能夠有效抑制菌落總數的升高;相比于臭氧冰組，電解水冰組對菌落總數的影響要顯著得多(p＜0．01)。臭氧冰組和電解水冰組的菌落總數達到限值的時間分別為第12d和第20d，而TVB-N、K值和感官質量均在可接受范圍，這說明微生物指標比理化、感官指標在鮮度指示上更為敏感。王敬敬［30］等使用0．1%的 NaCl溶液電解15min后制成的電解水冰保鮮南美白對蝦后也得出相類似的結果，其原因應該是電解水冰中的有效成分(次氯酸)能夠有效殺滅鯧魚表面的微生物，且融化后的酸性電解水pH低，氧化還原電位高，能有效抑制微生物的生長。而臭氧冰組差異則不明顯(p＞0．05)，與刁石強［31］在使用臭氧冰保鮮羅非魚的過程中微生物的減少數量相比要偏少，分析其原因可能是臭氧冰中臭氧的濃度不夠高。

3 結論

使用普通冰保鮮東海白鯧后，鯧魚的感官品質、TVB-N值、菌落總數、K值的變化速率均顯著高于臭氧冰和電解水冰，使用濃度為0．89mg/kg 的臭氧冰能夠顯著降低鯧魚脂肪氧化速率，而電解水冰能夠加速其氧化，普通冰組的TMA-N的增長速率從第6d開始才顯著高于臭氧冰組和電解水冰組(p＜0．05)，綜合微生物指標、感官指標、K值和TVB-N等指標得出普通冰組的貨架期為10d。而臭氧冰能夠延長鯧魚貨架期1～2d，電解水冰能夠顯著延長冰藏鯧魚貨架期9～10d，是普通冰組的1．9倍。

與臭氧含量為0．89mg/kg的臭氧冰相比，使用0．2%NaCl溶液電解10min后制成的電解水冰保鮮鯧魚能夠顯著減少鯧魚的微生物數量、延緩揮發性鹽基氮的生成以及K值的增長(p＜0．05)，而對三甲胺氮，pH的影響在貯藏前期差異不明顯(p＞0．05)。同時電解水冰能夠顯著保持鯧魚的感官品質，但電解水冰具有強氧化性對鯧魚的脂肪氧化有不利影響。而對臭氧冰的研究還有待進一步研究找出適合保鮮的最佳濃度。

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