弱酸性電解水冰衣和氣調包裝對蝦仁品質的影響

陳迪豐，白 冬，何 鑫，謝 超

(浙江海洋大學食品與醫藥學院，浙江舟山 316022)

弱酸性電解水冰衣和氣調包裝對蝦仁品質的影響

陳迪豐，白 冬，何 鑫，謝 超

(浙江海洋大學食品與醫藥學院，浙江舟山 316022)

為研究弱酸性電解水(WAEW)冰衣和氣調包裝（MAP）對水產品的殺菌保鮮效果，本文以凡納濱對蝦為研究對象，對其保藏過程中質地、顏色、揮發性風味、微生物活性、TVBN、TMA和TBARS的變化進行了研究。結果表明，經過40%CO2+10%O2+50N2或30%O2+20%O2+50%N2氣調包裝和弱酸性電解水冰衣處理的蝦仁能夠顯著抑制需氧菌和金黃色葡萄球菌的生長（P＜0.05）；采用弱酸性電解水冰衣和氣調包裝后，凍蝦中的TVBN、TMA、TBRS的值相對較低，L*和a*的值也表明，采用弱酸性電解水冰衣和氣調包裝聯合處理能有效地保持蝦仁的品質，對冷凍期間蝦仁顏色的穩定性具有積極作用。但是WAEW冰衣對生蝦仁的揮發性風味具有不良影響，對煮熟的樣品沒有顯著影響。因此，弱酸性電解水冰衣結合氣調包裝作為一種新型的殺菌保藏技術，可以有效的保持水產品的品質和風味，延長產品的貨架期。

凡納濱對蝦；弱酸性電解水；冰衣；氣調包裝

凡納濱對蝦，又稱南美白對蝦，肉質鮮美，營養豐富。然而由于凡納濱對蝦中含有大量的非蛋白質化合物和自溶性酶，容易受微生物污染而腐敗變質，嚴重影響對蝦的品質，縮短對蝦的貨架期[1]，新鮮或冷凍蝦的生產鏈中會攜帶許多微生物，如單核球增生李斯特菌，金黃色葡萄球菌和副溶血性弧菌等[2]。蝦產品在加工貯藏過程中品質和保質期通常受酶和微生物影響。所以在加工蝦產品的時候，需要控制微生物的影響，特別是控制致病菌（如金黃色葡萄球菌）的影響和酶降解，以保持蝦產品品質和營養成分[3-4]。

鍍冰衣和冷凍保藏通過抑制微生物生長來保持蝦仁的品質和營養價值，是蝦類產品長期保藏比較常用的兩種方法[5]。但是，通過這種方法處理后的蝦產品會產生一些物理和化學變化，比如脂質氧化，蛋白質變性，升華以及冰晶重結晶等等影響產品的品質。而且這兩種方法不能將細菌完全破壞，一旦冰衣受到破壞，細菌會加快繁殖，使蝦產品進一步加劇腐敗變質[6]。

弱酸性電解水(WAEW)作為一種新型高效殺菌保鮮劑，已經被廣泛關注。本研究所使用的弱酸性電解水是通過電解稀鹽酸所產生的，是對特定的腐敗菌和致病微生物具有強抗菌性的新型滅菌劑[7]。弱酸性電解水能顯著的抑制單核細胞增生李斯特菌，大腸桿菌O157：H7等的生長。另一方面，據報道與空氣包裝生產相比，蝦的氣調包裝（MAP）能顯著延緩微生物生長[8]。含有40%和80%CO2的氣體混合物包裝對蝦質量的保存是非常有效的。另外，研究了氣調包裝與各種抗菌劑如4-己基間苯二酚（4-HR）、綠茶提取物和阿魏酸協同抗菌效果[9]。雖然MAP已經廣泛應用于蝦類產品，但還沒有發現聯合使用MAP和WAEW冰衣處理的研究[10]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凡納濱對蝦，浙江舟山南珍菜市場。

1.2 弱酸性電解水制備

配置質量分數為0.5%的NaCl溶液，使用連續電解生成器進行電解，制備不同pH的弱酸性電解水。電解水的 pH 值為 6.4～6.6，氧化還原電位（ORP）為 520～540 mV，有效率濃度（ACC）為 6.4～6.5 mg/mL。

1.3 弱酸性電解水冰衣

對蝦去殼去頭之后，于室溫條件下置于金黃色葡萄球菌細胞溶液（103cfu/mL）接種10 min，保證細菌能充分擴散整個蝦表面，將接種后的樣品在-18℃超低溫冰箱中冷凍60 min，快速取出后立即浸沒于不同pH WAEW（0℃）中鍍冰衣，使蝦仁表面的冰衣（8.5%-9.0%（w/w））覆蓋均勻。隨后把蝦仁放置于聚笨乙烯的包裝盤中，用聚酰胺/聚乙烯袋填充袋進一步進行包裝，備用。設定在18℃下儲存100 d期間，在空氣中包裝的淡水冰衣組（A），在空氣中包裝的WAEW冰衣組（B），在40%二氧化碳和10%氧氣以及50%氮氣中WAEW冰衣包裝的WAEW組（C），和在30%二氧化碳和20%氧氣以及50%氮氣中WAEW冰衣包裝的WAEW組(D)。

1.4 微生物分析

根據“中國國家食品安全標準法”確定金黃色葡萄球菌數量。在無菌操作條件下，加入90 ml 0.85%，均質2.0 min，然后將均質液進行十倍梯度配置稀釋液，取0.1 mL各稀釋液在平板計數瓊脂培養基和Bairde-Parker培養基，將平板放置于37℃恒溫箱中培養48 h，隨后對金黃的葡萄球菌和需要菌進行計數[11]。

1.5 化學分析

揮發性鹽基氮通過三氯乙酸（TCA)-蝦提取物的蒸汽蒸餾來測定。三甲胺（TMA）是根據AOAC的方法來進行測定[12]。

1.6 質構特性分析

使用質構分析儀（TMS-PRO）進行蝦仁的質構分析（TPA），進行3次平行試驗。

1.7 顏色分析

使用自動測量分光光度計（DC-P3）測量蝦的顏色。L*（亮度）刻度為0（暗）至100（亮），(紅色)刻度范圍從綠色到紅色，b*(黃色)刻度范圍從藍色到黃色。

1.8 統計分析

使用SPSS軟件包進行統計學分析。

2 結果與分析

2.1 微生物指標

表1表明了在冷凍貯藏期間，用WAEW冰衣和MAP處理的去皮蝦中，需氧菌和金黃色葡萄球菌數量。需氧菌和金黃色葡萄球菌的初始數量分別為2.52×104cfu/g和3.14×102cfu/g。經過淡水冰衣處理（組A），0～40 d的貯藏期間，需氧菌和金黃色葡萄球菌數量不存在顯著差異（P＞0.05）。經過100 d貯藏后，去皮蝦中的需氧菌和金黃色葡萄球菌的數量分別為3.38×104cfu/g以及3.90×102cfu/g。無任何證據能夠證實，淡水冰衣對微生物生長具有顯著影響。

采用弱酸性電解水冰衣處理后的蝦仁第100 d需氧菌和金黃色葡萄球菌的數量相對第10～40天較高，但與最初保藏的樣品（0 d）相比，微生物數量顯著減少。與其他傳統清潔劑相比，WAEW冰衣具有諸如消毒效果好、操作方便、環保等諸多優點。然而，由于WAEW強酸性和高效氯含量，將導致氯化氫排放和合成樹脂降解，使其快速失去抗菌活性。當pH值為中性，WAEW冰衣對于海鮮產業更為適用。先前的研究表明，弱WAEW具有對黃色葡萄球菌，大腸桿菌，銅綠假單胞菌，傷寒沙門氏菌等相似的殺菌效果。基于上述結果，WAEW冰衣將有效延長殺菌時間至60～80 d，而正常WAEW液體僅為數小時。

表1 WAEW冰衣和MAP對凡納濱蝦仁的殺菌效果Tab.1 Bactericidal activity of WAEW and MAP coating ice on the frozen fresh

此外，在40%CO2＋10%O2+50N2（組C）或在30%CO2＋20%O2+50N2（組D）WAEW冰衣處理的去皮蝦，對比淡水（組A）或WAEW冰衣（組B）樣品，所觀察到對需氧菌和金黃色葡萄球菌較高的抑制作用（P＜0.05），兩種類型的MAP之間不存在顯著差異（P＞0.05）。由于二氧化碳對需氧革蘭氏陰性菌群的抑制作用，MAP與蝦類產品的情況有具體相關性，保質期具有明顯增加趨勢。LOPEZ-CABALLERO等人提出[13]，在40%和45%二氧化碳和30%或5%氧氣混合環境下進行蝦類包裝，能夠分別延緩微生物生長，三甲胺和總揮發性堿的產生。除了控制溫度之外，在MAP產物中加入氧氣，也許是防止厭氧微生物生長的另一因素。根據現有記錄，可由冷凍去皮蝦中需氧菌和金黃色葡萄球菌生長結果中得到WAEW冰衣和MAP之間明顯的協同效應。此外，本研究選取了一株金黃色葡萄球菌（ATCC 25925）作為模型測試菌株。然而，不同菌株的葡萄球菌對抗菌或其它處理方法的抗性和敏感性均有明顯的差異。因此，本實驗結果無法完全代表所有葡萄球菌菌株。

2.2 TVBN、TMA及TBRS

通常以揮發性鹽基氮，偏苯三酸酐作為生化指標，評估新鮮度和質量；生化指標與腐敗細菌和內源性酶的活性有關。新鮮解凍樣品蝦類質量相關的揮發性鹽基氮，三甲胺參考值分別為<20 mg/100 g和<10 mg/100 g。圖1和圖2總結了不同處理方式對減少揮發性鹽基氮，三甲胺的影響。蝦類的初始揮發性鹽基氮，三甲胺分別為3.82 mg/100 g和0.54 mg/100 g。所有組在180 d貯存期間揮發性鹽基氮和三甲胺均有所增加，但不超過20 mg/100 g和10 mg/100 g。導致該結果的原因可能為蝦的貯存時間不夠長，在低溫下腐敗細菌和內源性酶的活性降低，不足以辨別不同冰衣之間的差異。此外，低微生物值表明，本研究中使用的冷凍蝦狀況良好。

結果表明，與淡水冰衣處理相比，WAEW冰衣處理法對于維持去皮蝦的揮發性鹽基氮，三甲胺的有效性。此外經證實，由于協同效應，在60 d的冷凍貯存后，結合WAEW冰衣與MAP比單獨使用淡水或WAEW冰衣處理對蝦肉變質抑制作用更強。根據方差分析，在180 d的凍存過程中，兩種MAP處理的三甲胺差異無統計學意義（P>0.05）。

圖1 單凍生蝦仁貯藏過程中TVBN含量變化Fig.1 Changes of TVBN content in the frozen fresh during storage

圖2 單凍生蝦仁貯藏過程中TMA含量變化Fig.2 Changes of TMA content in the frozen fresh during storage

脂質過氧化反應等同于肌肉中多不飽和脂肪酸氧化降解，將導致異常氣味和味道產生，從而縮短海鮮保質期[14]。在本研究中，去皮蝦的初始硫代巴比妥酸反應物為0.32 mg MDA/kg（圖3）。淡水冰衣樣品中硫代巴比妥酸反應物值明顯增加，在儲存100 d后達到2.02 mg MDA/kg，表明脂質氧化的發生。相比之下，經由WAEW冰衣處理硫代巴比妥酸反應物較低，只有1.23 mgMDA/kg（P<0.05）。此外，在冷凍保存100 d后，結合40%二氧化碳，10%氧氣以及50%氮氣包裝的AEW冰衣樣品中觀察到的硫代巴比妥酸反應物為0.56 mg MDA/kg，結合30%二氧化碳，20%氧氣以及50%氮氣包裝的AEW冰衣樣品中觀察到的硫代巴比妥酸反應物為0.74 mg MDA/kg，幾乎不具備統計學意義(P<0.05)。

從硫代巴比妥酸反應物分析結果得到結論，AEW冰衣處理過程可以抑制冷凍貯存中期間蝦仁的脂質氧化，可能的原因是AEW冰衣中溶解氫的存在。作為對照，使用淡水冰衣組對脂質氧化控制并無顯著影響，意味著即使使用大量淡水冰衣，該方法有效性有限。此外，結合MAP保存的樣品相對于僅使用WAVE冰衣保存的樣品，硫代巴比妥酸反應物含量顯著減小（P<0.05），而對C組（40%CO2＋10%O2+50N2）的MAP處理與D組（30%CO2＋20%O2+50N2）相比，對硫代巴比妥酸反應物值具有高度抑制作用。該結果表明，與在大氣中的包裝相比，改性空氣中的包裝在冷凍貯存過程中產生強烈的氧化抑制作用，氣體混合物中的氧濃度對脂質的氧化水平存在一定影響。綜上所述，結合WAEW冰衣和MAP（40%CO2+10%O2+5.0%N2）處理的去皮蝦，相比于淡水冰衣處理，對脂質氧化的抑制作用更強。

圖3 單凍生蝦仁貯藏過程中TBARS含量變化Fig.3 Changes of TBARS content in the frozen fresh during storage

2.3 質構特性

彈性表示肌肉可以拉伸并恢復到其原始長度的彈力，而咀嚼性是由于長時間咀嚼，肌肉持續產生彈性抵抗力，定義為硬度凝聚性彈性的產物。從測試結果（表2）可以看出明顯變化趨勢，去皮蝦的彈性與咀嚼性隨著樣品的儲存時間增加而急劇下降。然而，WAEW冰衣和MAP處理樣品在變量中表現出顯著差異（P<0.05）。經過100 d儲存后，與淡水冰衣樣品（組A）彈性損失41.86%相比，組C和組D的彈性損失分別為17.44%和18.60%；與組A咀嚼性損失32.38%相比，組C和組D的咀嚼性損失分別為13.55%和14.76%（批次D）。因此可以得出結論，與空氣處理中的淡水冰衣和MAP處理過程相比，WAEW冰衣和MAP處理，對蝦類肌肉的原質地（彈性和咀嚼）變化存在抑制作用。

表2 WAEW冰衣和MAP聯合處理后蝦仁質構特性的影響Tab.2 Effect of WAEW coating ice and MAP on the textural properties of frozen fresh

上述所提到的冷凍蝦彈性和咀嚼性變化，可歸因于蛋白質，脂質氧化和酶活性結構和功能的變化。脂質氧化的產物進一步與蛋白質相互作用并引起蛋白質的變化。此外，蛋白質也可能被脂質氧化的自由基中間體所攻擊，形成蛋白質自由基，其可能與來源于脂質或蛋白質，形成脂質蛋白聚集體或蛋白質聚集體的其他自由基反應。在這項研究中，利用WAEW冰衣和MAP處理的去皮蝦，即使在貯藏后期也展示出顯著的質地穩定性（P<0.05）。也許是由于WAEW冰衣和MAP的協同效應，即其對腐敗微生物和脂質氧化抑制作用較高（或滅活），使冷凍貯存期間蛋白質組分保持相對穩定。質構結果與上述微生物和硫代巴比妥酸反應物結果一致。

2.4 顏色變化

在消費者對品質的判斷方面，海鮮的顏色具有關鍵作用，是消費者購買決策的主導因素。冷凍貯存時間的增加使去皮蝦的L*和a*值的變化，而整個貯存期間b*值未有顯著變化（如表3，b*值未展示）。淡水冰衣蝦的L*值分別為貯存初期的66.4和結束時的51.0。在貯存后期，L*值明顯降低（P<0.05）可能歸因于蝦蛋白的冷凍變性引起的光吸收和光散射的變化。a*值的下降主要歸因于蝦青素和脂質氧化的降解。然而，與淡水冰衣組的結果相比，WAEW冰衣和MAP處理對L*和a*值降低的抑制作用影響重大（P<0.05）。L*值在貯存期結束時分別為61.4（組C）和60.2（組D），在兩種MAP處理上差異不顯著（P>0.05）。另外值得注意的是，針對蝦的a*值降低，改性空氣中較低濃度的氧氣或較高濃度的二氧化碳（C），可能對抑制蝦青素和脂質氧化的降解起到關鍵作用。此外，多數研究表明，貯存過程中脂質氧化會引起顏色降解。

表3 WAEW冰衣和MAP聯合處理對蝦仁色度的影響Tab.3 Effect of WAEW coating ice and MAP on the chroma of frozen fresh

2.5 揮發性風味評價

為了研究解凍和煮熟的蝦的揮發性風味是否受到WAEW冰衣和MAP處理的影響，采用電子鼻分析儀。在圖4中，不同的簇分別表示淡水冰衣蝦（組A），WAEW冰衣蝦（組B）和WAEW冰衣和MAP處理的蝦（組C和D）。從主成分分析和線性判別分析結果來看，解凍后的淡水（組A）和其他經過WAEW冰衣處理的蝦（組B，C和D）之間觀察到氣味化合物上存在明顯差異。這些重大差異可歸因于由WAEW冰衣產生的揮發性氯和二氧化氯，導致解凍樣品氣味變化。此外，在解凍組中，代表WAEW冰衣處理（組B）和以MAP和WAEW冰衣處理（組C和D）三簇存在重疊。證實三個簇的電子鼻反應相似，且組B，C和D之間的氣味化合物并無較大差異。此外，烹飪解凍的蝦，這些煮熟蝦的簇位于淡水冰衣處理的簇集上。該結果表明，烹飪過程有效地去除了殘留的WAEW溶液，避免了風味的任何顯著變化，因此在烹飪之后，主成分分析和線性判別分析無法辨明WAEW冰衣和MAP處理過程。可以得出結論，WAEW冰衣處理對解凍蝦的揮發性風味有一定的影響，但對煮熟的樣品不存在負面影響；因此，在冷凍貯存期間，可以利用WAEW冰衣對冷凍蝦產品進行預防和抗菌處理。

圖4 WAEW冰衣對于蝦仁（解凍后）風味特性的影響Fig.4 Effect of WAEW coating ice on the flavor properties of frozen fresh and frozen fresh

3 結論

以凡納濱對蝦蝦仁為研究對象，采用傳統蒸餾水鍍冰衣處理為對照，通過弱酸性電解水鍍冰衣對凍藏蝦仁抑菌效果、質構及揮發性風味特性的影響研究發現：和淡水冰衣和空氣包裝的樣品比，WAEW冰衣結合 MAP（40%CO2+10%O2+50%N2、30%CO2+20%O2+50%N2）保鮮的方法，對微生物的生長，TVBN 和 TBARS值得增加以及質構和顏色的降低等均存在顯著的抑制作用，WAEW冰衣中和MAP的綜合保鮮技術對冷凍蝦仁的保鮮具有很好的效果，且對蝦仁的亮度、質構及風味特性無顯著性影響。新型的電解水可代替自來水用于原料蝦類的清洗及鍍冰衣處理，電解水本身不產生二次污染。該技術在水產品加工與貯藏中具有一定的應用前景。

[1]鄒明輝,李來好,郝淑賢,等.凡納濱對蝦蝦仁在凍藏過程中品質變化研究[J].南方水產,2010,6(4)：37-42.

[2]曾新平,張經緯.酸性氧化電位水對金黃色葡萄球菌的殺滅效果研究[J].中國消毒學雜志,2008,25(4)：355-358.

[3]龔泰石.酸性電解水的制備與消毒[J].中國公共衛生,2001,17(3)：283-284.

[3]莊琳懿.酸性氧化電位水的產生條件與作用的初步研究[D].上海：同濟大學,2007.

[4]賈愛榮,孟秀梅,夏雪奎,等.出口水產品中微生物污染調查分析及限量探討[J].農產品加工：學刊,2012(1)：24-29.

[5]JEYASEKARAN G.,AYYAPPAN S.Postharvest microbiology of farm-reared,tropical freshwater shrimp(Macrobrachium rosenbergii)[J].Journal of Food Science,2002,67(5)：1 859-1 861.

[6]GONCALVES A A,Junior GINDRI C S G.The effect of glaze uptake on storage quality of frozen shrimp[J].Journal of Food Engineering,2009,90(2)：285-290.

[7]SOARES N M,MENDES T S,VICENTE A A.Effect of chitosan-based solutions applied as edible coatings and water glazing on frozen salmon preservation—A pilot-scale study[J].Journal of Food Engineering,2013,119(2)：316-323.

[8]WANG Jingjing,LIN Ting,LI Jibing,et al.Effect of acidic electrolyzed water ice on quality of shrimp in dark condition[J].Food Control,2014,35(1)：207-212.

[9]FELICIANO L,LEE JAESUNG,LOPES J A,et al.Efficacy of sanitized ice in reducing bacterial load on fish fillet and in the water collected from the melted ice[J].Journal of Food Science,2010,75(4)：M231-M238.

[10]PHUVASATE S,SU YICHCNG.Effects of electrolyzed oxidizing water and ice treatments on reducing histamine-producing bacteria on fish skin and food contact surface[J].Food Control,2010,21(3)：286-291.

[11]KOSEKI S,FUJIWARA K,ITOH K.Decontaminative effect of frozen acidic electrolyzed water on lettuce[J].Journal of Food Protection,2002,65(2)：411-414.

[12]KIM Won-tae,LIM Yeong-seon,SHIN Il-shik,et al.Use of electrolyzed water ice for preserving freshness of pacific saury(Cololabis saira)[J].Journal of Food Protection,2006,69：2 199-2 204.

[13]LO˙PEZ-CABALLERO M,GONCALVES A,NUNES M.Effect of CO2/O2-containing modified atmospheres on packed deepwater pink shrimp(Parapenaeus longirostris)[J].European Food Research and Technology,2002,214(3)：192-197.

[14]ALVAREZ O M,GOMEZ-GUILLEN M C,MONTERO P.Role of sulfites and 4-hexylresorcinol in microbial growth and melanosis prevention of deepwater pink shrimp (Parapenaeus longirostris)using a controlled atmosphere[J].Journal of Food Protection,2005,68(1)：98-104.

Effects of Weak Acidic Electrolytic Water Ice and Modified Packaging on Shrimp Quality of Litopenaeus vannamei

CHEN Di-feng,BAI Dong,HE Xin,et al
(School of Food Science and Phavmaceutic of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

The effect of weak acid electrolysis water(WAEW)ice glazing and modified atmosphere packaging(MAP)on the sterilization and preservation of aquatic products,the Litopenaeus vannamei as the research object，was studied by monitoring the texture,color,volatile flavor and microbial activity o,TVBN,TMA and TBARS.he results showed that the shrimp treated with 40%CO2+10%O2+50N2or 30%O2+20%O2+50%N2and weakly acidic electrolyzed water were significantly(P＜0.05)inhibited aerobic and golden Staphylococcus growth;The values of TVBN,TMA and TBRS in frozen shrimp were relatively low,The values of L*and a*also indicate that the combination of weak acid electrolysis with ice and air conditioning can effectively maintain the quality of shrimp and have a positive effect on the stability of shrimp during freezing.However,WAEW ice coat has an adverse effect on the volatile flavor of shrimp and has no significant effect on cooked samples.Therefore,the weak acid electrolysis of water ice combined with modified atmosphere packaging as a new type of sterilization technology,can effectively maintain the quality and flavor of aquatic products and extend the shelf life of the product.

Litopenaeus vannamei;weak acid electrolysis water;ice glazing;modified atmosphere packaging

TS254.4

A

2096-4730(2017)04-0333-07

2017-04-18

浙江省公益技術研究農業項目(LGN18C200032)；舟山市科技計劃項目浙江海洋大學專項（2016C41003）

陳迪豐（1987-），女，浙江寧波人，研究方向：水產品加工與儲藏.E-mail：41244684@qq.com

謝超（1975-），男，副教授，研究方向：食品科學.E-mail：xc750205@163.com