高體積分數CO2氣調包裝對冷藏凡納濱對蝦品質的影響

謝　晶，程　穎，楊勝平，章　縝，錢韻芳*，鄧雪蕾

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

高體積分數CO2氣調包裝對冷藏凡納濱對蝦品質的影響

謝晶，程穎，楊勝平，章縝，錢韻芳*，鄧雪蕾

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

為研究高體積分數CO2氣調包裝對凡納濱對蝦品質的影響，以空氣包裝為對照，分別采用100% CO2、80% CO2+20% N2和50% CO2+10% O2+40% N2氣調包裝對蝦，并在（4±1）℃條件下貯藏10 d，期間每2 d測定對蝦細菌總數及其揮發性鹽基氮值、肌肉纖維長度、硬度、多酚氧化酶活性、白度、感官評分的變化。結果表明：在冷藏條件下，高體積分數CO2氣調包裝能有效抑制細菌的生長繁殖和多酚氧化酶的活性，且CO2體積分數越高抑制效果越明顯；但100% CO2處理的對蝦與80% CO2組相比，其樣品揮發性鹽基氮值較高，肌肉纖維長度和硬度均較小，感官品質較差；50% CO2組對蝦白度較低，與空白對照組差異不明顯。因此，所選取高體積分數CO2氣調包裝中，80% CO2組的保鮮效果最佳，能有效延長凡納濱對蝦的冷藏貨架期至8 d。

凡納濱對蝦；二氧化碳；氣調包裝；品質

凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）又稱南美白對蝦，是世界上養殖產量最高的水產品之一［1］，也是我國重要的養殖經濟蝦類之一。凡納濱對蝦營養豐富、肉質鮮美，但其死后極易發生黑變和腐敗，導致其食用價值降低［2］。一方面，凡納濱對蝦自身的多酚氧化酶會催化對蝦體內多酚物質導致蝦體黑變［3］；另一方面，凡納濱對蝦死后貯藏、銷售過程中易受腸桿菌（Enterobacteriaceae）［4］、假單胞菌（Pseudomonas spp.）、希瓦氏菌（Shewanella spp.）［5］等微生物的侵染而發生腐敗變質。

氣調包裝是有效的水產品保鮮技術之一［6］，其采用具有氣體阻隔性包裝材料，將食品密封于一定比例的混合氣體環境中，改變包裝內食品的氣體環境，從而達到抑菌及延長食品貨架期的目的［7］。冷藏能有效抑制微生物生長繁殖和降低食品內化學反應速率［8］。氣調包裝技術結合冷藏能有效抑制微生物的生長繁殖和黑變，延長水產品的貨架期［9］。CO2能有效抑制微生物在對數生長期的生長速率，如López-Caballero［10］研究發現體積分數40%～45% CO2氣調包裝對蝦能抑制微生物生長，延緩三甲胺和揮發性鹽基氮的產生。但目前有關高CO2氣調包裝對凡納濱對蝦的貯藏保鮮研究報道較少。

本研究分析了50%～100%不同體積分數的CO2氣調冷藏條件下凡納濱對蝦微生物指標和各項理化指標的變化，研究高體積分數CO2氣調包裝對凡納濱對蝦的保鮮作用，為高體積分數CO2氣調保鮮在凡納濱對蝦等水產品中的應用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

凡納濱對蝦 上海浦東臨港新城果園水產品市場。選取個體大小均一、質量13～15 g、平均體長14～15 cm的對蝦，加氧保活運至實驗室，用碎冰猝死，冰水洗凈，瀝水稍晾干備用。

PA/PE高阻隔真空包裝袋（15.0 cm×25.0 cm）上海易諾包裝材料有限公司。

硼酸、輕質氧化鎂、甲基紅、溴甲酚綠、三氯乙酸等（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

MAP mix9000混氣機 丹麥PBI Densensor集團公司；DQB-360W型氣調包裝機 上海青浦食品包裝機械廠；HVE-50滅菌鍋 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；潔凈工作臺 蘇凈安泰有限公司；Kjeltec2300凱氏定氮儀 丹麥Foss公司；CR-410色差計 柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；分光光度計 上海Unico儀器公司；光學顯微鏡 日本Olympus公司。

1.3方法

1.3.1樣品處理

氣體參數的設定為氣體體積與樣品質量比3∶1、置換率95%～99%、氣體混合精度＜2%、動力氣源7～8 kg/cm2、混合保鮮氣體壓力4.0～5.0 kg/cm2、保鮮氣體源壓力5 kg/cm2。

凡納濱對蝦經碎冰猝死、冰水洗凈瀝干處理后，以約100 g/袋分裝于真空包裝袋中進行氣調包裝，實驗設計如表1所示，每個實驗組樣品分裝10個包裝袋，檢測分析時隨機抽樣。

表1　實驗組設計Table1　Experimental design of modified atmosphere packaging

用高阻隔真空包裝袋進行氣調包裝后迅速放入（4±1）℃冷藏條件下貯藏，每2 d隨機抽取一組蝦樣品檢測其細菌總數及相關理化指標并進行感官評分。

1.3.2微生物指標測定

參照GB/T 4789.2—2008《食品衛生微生物學檢驗：菌落總數測定》測定細菌總數。

1.3.3理化指標測定

1.3.3.1揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值的測定

稱取5 g左右的絞碎蝦肉于消化管中，加入少量蒸餾水，采用半微量凱氏定氮法［11］進行測定，每組樣品做3 次平行檢測。

1.3.3.2肌肉纖維長度的測定

采用Zhou等［12］的方法提取和測定蝦肌肉纖維長度。取肌原纖維懸濁液1～2 滴于載玻片上，在光學顯微鏡下放大100、200 倍和400 倍，使用高級圖片處理軟件Image-Pro拍照測量肌原纖維長度。每個樣品制備3 個平行玻片，每個平行樣取400 根肌原纖維，進行統計計算分析。

1.3.3.3硬度的測定

參考周然［13］、張蕾［14］等的方法稍作修改，采用TA-XT plus質構分析儀測定蝦肉的硬度。選用P6探頭，在TPA模式下測定去殼蝦腹節中部彎曲處的硬度。測試速率1.0 mm/s、測試距離50%×厚度、觸發力5.0 g。每個處理樣品重復12 次。

1.3.3.4多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）活性的測定

參考Matmaroh等［15］的方法制備對蝦PPO粗提物，稱取100 g蝦頭加入20 mL 4 ℃磷酸緩沖溶液（0.1 mol/L，pH 7.0），5 000 r/min條件下均質2 min，過濾，4 ℃條件下離心，取上清液。采用L-脯氨酸-兒茶酚分光光度法測定PPO活性［16］。以1 min內1 mL酶液引起吸光度改變0.01為1個酶活力單位（U）。每個樣品重復測定3 次。

1.3.3.5白度的測定

使用便攜式色差計分別測定蝦頭胸節和腹節的L*、a*和b*值。蝦胸部測試位點為劍額兩側平坦處，蝦腹節測試位點為腹節中部彎曲處［17］，每個處理組取12 個平行樣進行檢測。白度計算［18］如下式所示：

1.3.4感官評分的測定

根據Nirmal等［19］的感官評分方法，將4 組樣品放于干凈的白瓷板中，并由6 名經專業訓練的感官評定人員從肌肉組織、體表色澤和氣味3 方面進行評分，并給出各自綜合評分值。其中9 分為優秀，7 分為好，5 分為可接受限度值，3 分為差，1 分為非常差。

1.4數據處理

應用SPSS 9.0軟件進行數據處理及差異性分析，并用Origin 8.6軟件繪制圖形。

2　結果與分析

2.1細菌總數變化

圖1　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間細菌總數的變化Fig.1　Microbial counts of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

細菌總數能夠反映對蝦品質變化，Al-Dagal等［20］研究表明，蝦類的菌落數不大于5.00（lg（CFU/g））為一級鮮度，5.00～5.70（lg（CFU/g））為二級鮮度。圖1表明，在0～2 d，4 組實驗樣品的細菌總數都稍有下降，這可能是由于對蝦置于低溫和氣調包裝條件后，微生物的生長受到抑制，部分微生物死亡，結果與Qian Yunfang等［17］的研究相一致。從第2天開始，CK組的細菌總數上升較快，在貯藏第6天就已達到5.88（lg（CFU/g）），已經超過了二級鮮度指標。氣調包裝組中細菌總數的上升較為緩慢，在貯藏的第10天，A、B、C組細菌總數分別達到了5.02、5.30（lg（CFU/g））和5.23（lg（CFU/g）），屬于二級鮮度，表明氣調包裝能夠有效抑制微生物的生長，這可能與CO2的抑菌作用有關。Gram等［21］研究發現CO2對革蘭氏陰性菌的抑制效果較陽性菌明顯，而對蝦中的優勢腐敗菌以革蘭氏陰性菌為主。Qian Yunfang等［9］研究發現氣調包裝的對蝦中，大多數微生物都受到抑制。A、B、C 3 個實驗組的細菌總數在貯藏期間差異不顯著（P＞0.05），說明與50% CO2氣調包裝對蝦相比，80%、100% CO2對微生物的抑制作用并沒有顯著提升。2.2 TVB-N值變化

圖2　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間TVB-N值的變化Fig.2　Total volatile basic nitrogen contents of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

從圖2可以看出，整個冷藏過程中，A、B、C氣調包裝組TVB-N值的上升均得到延緩，而CK組對蝦的TVB-N值上升較快，有顯著性差異。這是因為氣調包裝中充入的CO2氣體能夠有效抑制大多數微生物的生長，從而延緩因細菌生長繁殖導致的食品蛋白質分解而產生的氨以及胺類等堿性含氮揮發性物質的產生［21］。對蝦CK組TVB-N值在貯藏第4天時已經達到32 mg/100 g。而A、B和C實驗組在貯藏第8天時分別達到33、29、28 mg/100 g，之后B和C實驗組幾乎維持不變，而A組的TVB-N值仍在上升，到第10天時已經達到了46 mg/100 g，表明100%最高體積分數的CO2對凡納濱對蝦TVB-N值的抑制作用較80% CO2和50% CO2組差，這可能與過高體積分數的CO2破壞對蝦組織結構，使組織中的小分子肽和氨基酸隨汁液流出，更利于微生物的分解有關。

2.3肌肉纖維長度變化

表2　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間肌肉纖維長度的變化Table2　Muscle fiber length of L. vannameiunder modified atmosphere packaging at 4 ℃μm

對蝦體內肌肉纖維脆弱，在內源性蛋白酶的作用下可以被水解成絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸等［19］，相類似的現象已經在河豚魚肉研究中發現［22］。從表2可看出，貯藏0 d時不同處理組的肌肉纖維較長，隨著貯藏時間的延長，肌肉纖維的長度不斷下降，且各組之間的差異性趨于明顯。貯藏到第6～10天時，C組與CK組差異顯著（P＜0.05），第8天時各組均有顯著性差異。與其他組相比，C組更能延緩肌肉纖維的降解；相同處理組肌肉纖維在第0、2、4、10天長度差異顯著（P＜0.05），CK組、A組第6天與第8天時的長度值相比無顯著性差異，與其他天數之間有顯著差異，說明第6～8天時，肌肉纖維長度降解速率減緩。

2.4硬度變化

圖3　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間硬度的變化Fig.3　Hardness value of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

蝦肉硬度的變化與其組織蛋白持水能力等因素有關，因此能夠間接反映蝦肉蛋白的水解程度［23］。從圖3可以看出，貯藏期間4 個實驗組的硬度均呈先增加后降低趨勢。動物在死后一般會經歷僵直期、自溶期和腐敗期3 個階段［24］。新鮮對蝦樣品肉質富有彈性，由于死后發生無氧酵解，肌肉開始僵硬，硬度因此增加；而貯藏后期蝦肉在自溶酶和微生物的作用下，肌肉僵硬又緩慢解除，硬度下降。CK組樣品的硬度在第4天達到最大值為775.4 g，之后開始持續快速下降，表明其已迅速進入自溶和腐敗階段。A組樣品的硬度在第2天達到最大值836 g后呈緩慢下降趨勢，說明100% CO2氣調包裝加速了對蝦進入自溶和腐敗階段，但能延緩自溶和解僵的速率。B組和C組樣品的硬度呈波動上升趨勢并在第8天達到最大值，分別為1 028 g和982 g，說明80%、50% CO2能夠延長對蝦的僵直期至8d左右，對蝦肉鮮度品質的延長更為有效。在貯藏第10天，CK、A、B組和C組的硬度分別為580、687、806、906 g。因此，表明貯藏期間B、C組樣品的硬度指標較好。

2.5PPO活性變化

PPO是催化對蝦發生黑變的重要酶類［21］。圖4表明，新鮮對蝦PPO活性約為1 925 U/mL。在貯藏期間，CK組和C組的PPO活性的變化呈先增加后平穩的趨勢，而B組和A組樣品的PPO活性則呈先下降后保持穩定的趨勢，且CK組和C組的PPO活性明顯高于A組和B組，說明O2的存在與否對PPO活性影響較大，而前期研究也表明高體積分數的CO2對PPO的活性也有抑制作用。CK組和C組在0～4 d分別快速增加到2 824 U/mL和2 555 U/mL；A組和B組在2 d分別快速下降到1 354 U/mL和1 613 U/mL。

圖4　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間PPO活性的變化Fig.4　Changes in PPO activity of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

2.6白度變化

圖5　對蝦蝦頭（a）和蝦身（b）在4 ℃氣調包裝貯藏期間白度的變化Fig.5　Changes in whiteness value of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

從圖5可以看出，貯藏期間CK組蝦頭和蝦身的白度要明顯低于實驗組，尤其是蝦頭的白度呈持續下降趨勢，且貯藏6 d后下降更快，表明凡納濱對蝦發生了明顯黑變。氣調包裝組樣品的白度呈先上升后下降的趨勢，這可能是由于在黑斑還沒有快速形成時，對蝦中的蛋白因變性導致散射強度增加而使得蝦組織白度增加［17］。C組樣品的白度高于A、B組但低于CK組，與各組PPO活性的結果相一致。整體而言，A組蝦頭的白度略高于B組，但A組蝦身的白度與B組差異不明顯。

2.7感官評分變化

對蝦的感官評分值與其色澤、氣味、組織結構等有關。由表3可知，在4 ℃氣調包裝條件下，對蝦的感官品質均呈下降趨勢，但實驗組比CK組感官評分下降的較緩慢，這與氣調包裝對酶和微生物的抑制作用有關。實驗組與CK組在貯藏第4天時感官評分即表現出顯著差異。CK組在貯藏末期發生明顯的黑變，且有明顯的氨臭味和硫臭味，蝦殼變薄變軟并與蝦肉分離，品質明顯劣變。C組樣品在貯藏末期異味明顯較CK組弱，且肌肉質地較好，但發生一定程度的黑變。A、B組樣品對蝦色澤較淺，沒有發生明顯的黑變，這與PPO活性和白度的變化結果相一致，但較高體積分數的CO2也導致對蝦在貯藏中后期發紅且與蝦身聯結不緊密的現象，因此感官指標緩慢下降。A組樣品包裝內滲出液較B組多，因此貯藏10 d后，B組樣品的感官評分最高。

表3　對蝦在4 ℃氣調包裝貯藏期間感官評分的變化Table3　Sensory quality changes of L. vannameiunder modified atmosphere packaging at 4 ℃

3　結 論

在（4±1）℃冷藏條件下，采用不同體積分數的CO2氣調包裝凡納濱對蝦與CK組相比，氣調包裝組均能對凡納濱對蝦起到保鮮作用，氣調包裝在一定程度上抑制了細菌的生長繁殖，減緩了揮發性鹽基氮的產生，延長了對蝦的貨架期。

CO2能夠有效抑制大多數微生物的生長繁殖，從而抑制細菌總數的增加，延緩食品中蛋白質分解而產生的氨以及胺類等堿性含氮揮發性物質的產生，但過高的CO2對微生物的抑制作用并沒有明顯提升，反而加劇了對蝦汁液流失，使得硬度及感官品質下降。

因此，根據不同高體積分數CO2氣調包裝凡納濱對蝦在冷藏期間微生物及其相應的理化指標變化研究，發現80% CO2+20% N2處理組對凡納濱對蝦的保鮮效果較好，可將冷藏凡納濱對蝦貨架期延長至8 d。

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Effect of High Carbon Dioxide Modified Atmosphere Packaging （MAP） on the Quality of Litopenaeus vannamei during Cold Storage

XIE Jing， CHENG Ying， YANG Shengping， ZHANG Zhen， QIAN Yunfang*， DENG Xuelei
（Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing and Preservation， College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China）

This study was undertaken to investigate the effect of high carbon dioxide （CO2） modified atmosphere packaging on the quality of Litopenaeus vannamei. To this end， L. vannamei samples were packaged in modified atmospheres with different CO2contents， i.e.， 100% CO2， 80% CO2+ 20% N2and 50% CO2+ 10% O2+ 40% N2， and air （which was used as control）， respectively， and then stored at （4 ± 1） ℃ for 10 days. Shrimp quality indices including microbial growth， total volatile basic nitrogen （TVB-N）， myofibril length， hardness value， polyphenol oxidase activity， whiteness and sensory attributes were determined every 2 days during the storage period. The results showed that the CO2modified atmosphere packaging could effectively inhibit the growth of bacteria and the activity of polyphenol oxidase， and the inhibitory effect increased with increasing CO2concentration in package. However， higher TVB-N content， lower hardness value， shorter myofibril length and more severe sensory quality loss were observed in samples stored at 100% CO2in comparison with those stored at 80% CO2. In term of whiteness value， no obvious difference was found between 50% CO2treatment and the control. Therefore， among the three modified atmosphere packaging treatments， 80% CO2+ 20% N2treatment was the most favorable， which could prolong the shelf life of L. vannamei to 8 days.

Litopenaeus vannamei； carbon dioxide； modified atmosphere packaging； quality

10.7506/spkx1002-6630-201618032

TS254.4

A

1002-6630（2016）18-0197-05

謝晶， 程穎， 楊勝平， 等. 高體積分數CO2氣調包裝對冷藏凡納濱對蝦品質的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（18）: 197-201. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618032. http://www.spkx.net.cn

XIE Jing， CHENG Ying， YANG Shengping， et al. Effect of high carbon dioxide modified atmosphere packaging （MAP） on the quality of Litopenaeus vannamei during cold storage［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 197-201. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618032. http://www.spkx.net.cn

2016-03-08

國家自然科學基金青年科學基金項目（31501551）；上海市科委重點項目（14dz1205101）；上海海洋大學駱肇堯大學生科技創新基金項目

謝晶（1968—），女，教授，博士，研究方向為食品冷凍冷藏。E-mail：jxie@shou.edu.cn

錢韻芳（1985—），女，講師，博士，研究方向為水產品加工及貯藏工程。E-mail：yfqian@shou.edu.cn