電子束輻照對鱸魚肉殺菌保鮮效果及品質的影響

張 晗，呂鳴春，梅卡琳，盧佳芳，楊文鴿*

（寧波大學食品與藥學學院，浙江省動物蛋白食品精深加工技術重點實驗室，浙江 寧波 315211）

輻照可有效殺滅或減少食品中的微生物，且在處理過程中引起食品內部溫度的變化極小，能最大限度地減少對食品的破壞，是目前較好的食品冷殺菌保鮮技術[1]。與常用的γ-射線輻照相比，電子束輻照不存在放射性污染、核泄漏等一系列問題，有望成為γ-射線輻照的理想替代技術，并且電子束輻照可以通過加速電壓來調節，系統操控方便，加速器自動化程度高，可實現食品的在線生產；因此已得到越來越多的國家以及國際組織的關注，近年來已被廣泛應用于食品保鮮及其品質改善[2-3]。

關于電子束輻照對食品殺菌效果及其品質影響的研究報道多集中于農畜產品[4-6]，近年來在水產品中的應用雖有所開展，但研究報道較少。楊文鴿等[7]研究了電子束輻照對鮮牡蠣保鮮效果的影響，結果表明1、3、5 kGy劑量輻照可分別使牡蠣保質期延長4、7、8 d；Herrero等[8]發現經8 kGy電子束輻照后，冷熏大馬哈魚魚肉蛋白的α-螺旋含量降低，β-轉角、β-折疊以及無規卷曲含量上升；呂梁玉等[9]研究表明輻照后的帶魚魚糜的魚香味略有減弱，但不顯著；施惠棟等[10]發現6 kGy劑量電子束輻照，可將對蝦仁中的氯霉素含量降解到0.1 μg/kg以下；Su Yicheng等[11]研究了電子束輻照對熏鮭魚菌落總數的影響，結果表明2 kGy及以上劑量即能徹底殺菌。

Lateolabrax japonicus學名日本真鱸，又名鱸魚、花鱸等，其肉質鮮嫩、營養豐富、味道鮮美，是我國養殖產量居首位的海水魚類[12]。但由于受到內源酶及微生物的作用，捕獲后的鱸魚肉極易發生腐敗[13-14]；因此保持鱸魚肉新鮮度、提高魚肉食用品質、延長其貨架期尤為重要。目前鱸魚除了鮮活鮮銷外，多以化學和生物保鮮劑進行保鮮[15-16]，但其可能存在化學物殘留、保質期較短等缺陷。鉏曉艷等[17]評價了電子束輻照處理后的淡水鱸魚（Micropterus salmoides）品質，發現當輻照劑量低于4.41 kGy時，魚肉的感官和質構特性能得到最高限度地保持，但有關電子束輻照在海鱸魚肉保鮮中的研究報道較少。鑒于電子束輻照技術具有殺菌效果好、對食品品質影響程度低、無二次殘留的優點，本實驗以新鮮海鱸魚（Lateolabrax japonicus）肉為原料，以不同劑量電子束輻照處理，分析輻照對鱸魚肉菌落總數、揮發性鹽基總氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）含量和硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值的影響，結合感官評價、色值和質構變化情況，評價電子束輻照前處理對鱸魚肉品質的影響，探究電子束輻照技術在鱸魚保鮮應用上的可行性，為鱸魚貯藏保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活鱸魚（Lateolabrax japonicu）購于寧波路林水產市場，體質量（700±50）g、體長（40±2）cm。活魚經冷凍處死，去頭、去內臟后，清洗瀝干，沿脊柱分為兩半后分裝。鱸魚肉每包300 g，真空包裝備用。

硫代巴比妥酸 北京索萊寶科技有限公司；乙二胺四乙酸二鈉 阿拉丁試劑（上海）有限公司。

1.2 儀器與設備

Biofuge Stratos臺式高速冷凍離心機 美國Thermo Scientific公司；ZHJH-III超凈工作臺 上海智城分析儀器公司；BP221S電子分析天平 德國Sartorius公司；CR-400便攜式色差計色差儀 日本Konica Minolta公司；TA.XT. Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司；SpectraMax i3多功能酶標儀 美國Molecular Devices公司。

1.3 方法

1.3.1 電子束輻照處理

輻照處理在寧波超能科技股份有限公司進行，輻照裝置為NBL-1010型電子直線加速器，能量10 MeV，劑量率1 kGy/s，劑量分別是0、1、3、5、7 kGy，其中0 kGy為對照組。每組劑量設3 個平行，魚肉單包排列，不重疊，以確保輻照均勻。輻照后鱸魚肉立即置于4 ℃冷藏，分別于貯藏第1、3、6、9、12、16、21天取樣測定，TVB-N含量測定時間視具體情況而定。

1.3.2 菌落總數的測定

菌落總數參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[18]進行測定。

1.3.3 TVB-N含量的測定

TVB-N含量的測定參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[19]，選用半微量定氮法進行測定。

1.3.4 TBA值的測定

TBA值參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》[20]進行測定。TBA值以每千克樣品中所含丙二醛的質量表示，單位為mg/kg。

1.3.5 色值的測定

在魚肉的正反新鮮剖面各選取3 個點，使用色差計分別測量其亮度L*值、紅綠度a*值和黃藍度b*值。1.3.6 質構的測定

將鱸魚肉切成2 cm×2 cm×1 cm的小魚塊，采用質構儀及P/50型號探頭，對樣品進行質地測試。TPA設定參數為：測試前速率3.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，測試后速率1.00 mm/s，30%壓縮形變，5 g觸發力。

1.3.7 感官評價

鱸魚肉置于隨機編號的相同容器中，以魚肉的氣味、色澤、觸感和組織形態作為指標進行感官評定，具體評分標準參見文獻[21]。以海鱸魚肉4 個指標得分總和的平均值為感官評分，感官評分低于2時，感官上拒絕接受。

1.4 數據分析

實驗設3～5 個平行，數據用平均值±標準差表示，并采用SAS 9.1.3軟件，利用Duncan多重比較進行顯著性分析。其中P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對鱸魚肉菌落總數的影響

圖1 輻照鱸魚肉冷藏期間菌落總數的變化Fig.1 Change in TBC of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由圖1可以看出，冷藏第1天對照組菌落總數為3.48（lg（CFU/g）），顯著高于各輻照組（P＜0.05），且隨輻照劑量升高，菌落總數逐漸下降。隨著貯藏時間的延長，各組鱸魚肉菌落總數均不斷增加，輻照劑量越低，上升速率越快，且整個冷藏期內，對照組菌落總數均高于輻照組，輻照劑量越高，菌落總數越低。對照組和1 kGy輻照組菌落總數在冷藏16 d和21 d時均已超過水產品微生物限量標準107CFU/g[22]，而3、5 kGy和7 kGy輻照組鱸魚肉菌落總數始終處于較低水平。可見，電子束輻照可有效殺滅鱸魚肉內的微生物，起到延長其保質期的作用。

輻照產生的帶電粒子可對微生物基因組造成一定損傷，影響微生物代謝活動，從而達到抑制微生物生長、減緩繁殖速度的目的[23]。此外，輻照可產生羥自由基等物質，從而能有效抑制微生物的生長繁殖[24]。程述震等[25]研究電子束輻照對冷鮮牛肉品質的影響，結果表明經2、4、6 kGy輻照的牛肉菌落總數顯著下降，且貯藏期間菌落生長緩慢；Su Yicheng等[11]采用1、2、4 kGy電子束輻照處理冷熏鮭魚片，發現輻照后鮭魚片總菌落數減少，且當劑量大于2 kGy時能徹底滅菌；Chouliara等[26]研究表明黑鯛魚肉經1、3 kGy劑量輻照后，菌落總數顯著下降，1、3 kGy輻照樣品在貯藏3 d后的菌落總數分別為2.4、1.2（lg（CFU/g）），顯著低于對照組的4.2（lg（CFU/g））。

2.2 電子束輻照對鱸魚肉TVB-N含量的影響

根據GB/T 18108—2008《鮮海水魚》[27]，海水魚I、II、III級鮮度的TVB-N含量限值分別為15、20、30 mg/100 g。對冷藏期間各組鱸魚肉的TVB-N含量進行曲線擬合，由圖2可知，冷藏3 d后，對照組TVB-N含量迅速上升，第9天時TVB-N含量大于30 mg/100 g，超出III級鮮度；1 kGy組于第12天時超出30 mg/100 g；3 kGy組第9天時進入II級鮮度，第16天時超出30 mg/100 g；第16天時，5 kGy和7 kGy組樣品仍處于II級鮮度，貯藏19 d和22 d時分別超過III級鮮度限值。由此可見，3、5、7 kGy劑量電子束輻照均能較好延緩TVB-N含量的上升，可分別延長鱸魚肉貨架期6、10、13 d。

圖2 輻照鱸魚肉冷藏期間TVB-N含量的變化Fig.2 Change in TVB-N contents of irradiated L. japonicus meat during cold storage

此外，由圖2可知，在貯藏第1天，對照組鱸魚肉的TVB-N含量為10.59 mg/100 g，除1 kGy組無顯著變化外（P＞0.05），3、5、7 kGy組分別上升到11.50、12.51、12.82 mg/100 g，顯著大于對照組和1 kGy輻照組（P＜0.05），說明較高劑量的輻照會導致TVB-N含量升高；隨著貯藏時間延長，各組鱸魚肉的TVB-N含量均上升，但輻照組上升速率比對照組緩慢，輻照可延緩鱸魚在冷藏期間TVB-N含量的上升速率。輻照時，加速器產生的高能電子束能直接作用使物質的分子、原子電離或激發，從而使大分子產生交聯或聚合，造成蛋白損傷，或間接作用使水發生電離，產生的自由基及活性因子會加速蛋白損傷，所以輻照可能導致揮發性含氮物含量增加；同時輻照能抑制微生物的生長繁殖，并引起酶的鈍化，使冷藏期間由于微生物作用引起蛋白質以及其他物質的分解而產生揮發性含氮物的速率降低[7,28-29]。Al-Bachir[30]使用2 kGy和4 kGy劑量輻照處理Borak肉制品，在貯藏初期對照組TVB-N含量顯著低于輻照組，但冷藏7 d后輻照組TVB-N含量顯著低于對照組；傅麗麗等[31]利用0.0、0.5、1.0 kGy和2.0 kGy劑量電子束輻照處理三文魚，結果表明到貯藏末期，各處理組樣品的TVB-N含量分別為42.14、33.67、35.84 mg/100 g和29.26 mg/100 g，說明電子束輻照對貯藏期樣品TVB-N含量的增加有良好的抑制作用。

2.3 電子束輻照對鱸魚肉TBA值的影響

圖3 電子束輻照鱸魚肉冷藏期間TBA值的變化Fig.3 Change in TBA value of irradiated L. japonicus meat during cold storage

TBA值是評價脂質氧化的重要指標之一。如圖3所示，冷藏第1天，相比于對照組的0.67 mg/kg，除1 kGy組TBA值無顯著變化外（P＞0.05），3、5、7 kGy組魚肉的TBA值分別上升至0.70、0.72、0.72 mg/kg，顯著高于對照組和1 kGy輻照組（P＜0.05）。隨冷藏時間的延長，各組樣品TBA值呈現先上升后下降的趨勢，且輻照劑量越大，上升速率越快，達到的峰值也相對越大。0、1、3 kGy組和5、7 kGy組魚肉的TBA值分別于第12天和第9天達到峰值。

輻照可以誘導加速鱸魚肉脂質的氧化，但均未產生氧化異味。脂質氧化是典型的自由基與O2反應生成過氧化物的歷程，輻照可以催化魚肉產生自由基而加速脂質自動氧化，引發自由基鏈式反應，導致TBA值上升[32-33]。TBA值達到峰值后繼而下降，這可能是由揮發性氧化產物的含量減少引起。Riebroy等[34]采用輻照處理大眼鯛魚肉香腸產品，輻照組產品的TBA值顯著大于對照組，且在貯藏25 d內，6 kGy組TBA值始終高于4 kGy組和對照組，并于第25天達到峰值。Baptista等[35]研究輻照對雞胸脯肉的影響時，同樣發現輻照可以加速雞肉脂質的氧化。

2.4 電子束輻照對鱸魚肉色值的影響

表1 輻照鱸魚肉冷藏期間色值的變化Table1 Changes in color values of irradiated L. japonicus meat during cold storage

從表1可以看出，3、5、7 kGy輻照樣品L*值顯著大于對照組和1 kGy組樣品，說明輻照對L*值增加有一定的作用。在整個冷藏期內，對照組和1kGy組樣品L*值持續緩慢下降，而3、5、7 kGy組樣品L*值則先上升后下降。不同組鱸魚肉的a*值在整個冷藏期內基本上沒有變化，而在整個貯藏期內各組樣品的b*值呈現逐漸升高的趨勢。貯藏初期，不同劑量輻照的樣品b*值無明顯差異，隨著貯藏時間的延長，高劑量組樣品b*值顯著高于低劑量組。冷藏期間高劑量組魚肉L*值下降伴隨著b*值上升，這可能是輻照誘導脂質氧化和羰基化合物的產生所致，這些羰基化合物可與氨基酸發生美拉德反應從而形成黃褐色[34]。

2.5 電子束輻照對鱸魚肉質構的影響

圖4 電子束輻照鱸魚肉冷藏期間硬度（A）、咀嚼性（B）、彈性（C）和回復性（D）的變化Fig.4 Changes in hardness (A), chewiness (B), springiness (C) and resilience (D) of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由圖4A～D可以看出，在冷藏過程中，各組魚肉硬度變化不顯著，咀嚼性、彈性和回復性均隨貯藏時間的延長而下降。從圖4A、B可以看出，不同輻照劑量對硬度和咀嚼性的影響不大；從圖4C、D則可以看出，在冷藏第1天，與對照組相比，1 kGy組魚肉彈性和回復性無顯著變化，當輻照劑量大于1 kGy時，魚肉彈性和回復性有所降低。冷藏后期不同輻照組魚肉彈性差異不顯著（P＞0.05），但魚肉回復性的波動比較大，高劑量組魚肉回復性逐漸高于低劑量組，這可能是輻照殺滅了魚肉微生物，抑制內源酶活性，從而控制魚肉腐敗變質所致。可以看出，輻照對鱸魚肉的質構特性總體上影響不大，可應用于鱸魚肉的保鮮。

2.6 電子束輻照對鱸魚肉感官品質的影響

圖5 電子束輻照鱸魚肉冷藏期間感官評分的變化Fig.5 Change in sensory evaluation of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由圖5可知，冷藏第1天，與對照組相比，大部分輻照組鱸魚肉在感官品質上并無顯著差別（P＞0.05），但當輻照劑量達7 kGy時，感官評分顯著低于其他組，這是由于7 kGy輻照使魚肉固有香味逐漸變淡，產生了輻照異味。隨著貯藏時間的延長，各組樣品感官評分均有所下降，對照組樣品下降尤為顯著，第9天時即達到感官拒絕接受值。而輻照劑量越大，感官評分下降速率越小。1、3、5、7 kGy輻照樣品分別于貯藏第12、16、21天和第22天達到感官拒絕接受值，且感官評價結果與TVB-N含量的變化相一致。通過感官評分的變化，并結合TVB-N含量的結果，認為采用3～5 kGy輻照劑量處理鱸魚肉較為合適，可延長其冷藏貨架期6～10 d。

李穎暢等[36]采用藍莓葉多酚對鱸魚進行處理，結果表明藍莓葉多酚可延長鱸魚肉冷藏期4～5 d；唐文靜等[16]將復合乳酸菌接種到鱸魚塊上，發現其對冷藏海鱸魚塊具有良好的保鮮效果，能使其貨架期延長2 d；鞠健等[37]研究茶多酚和迷迭香結合Nisin對冷藏鱸魚品質的影響，結果顯示茶多酚和迷迭香結合Nisin可延長鱸魚冷藏貨架期4～6 d。而3～5 kGy輻照劑量前處理鱸魚肉即可延長其冷藏貨架期6～10 d。可見，電子束輻照在延長鱸魚肉保質期方面更具優越性。

3 結 論

電子束輻照能有效降低鱸魚肉的菌落總數，輻照劑量越大殺菌效果越強，且經輻照后的樣品在整個冷藏期內菌落總數增長緩慢；冷藏第1天較高輻照組鱸魚肉的TVB-N含量有所增加，說明輻照會導致TVB-N含量的上升，但在貯藏期內隨著時間的延長，對照組樣品TVB-N含量上升速率大于輻照組樣品；電子束輻照能加速鱸魚脂質的氧化，輻照劑量越高，TBA值越高；適宜劑量的電子束輻照可以提高鱸魚肉的亮度；電子束輻照對鱸魚肉的質構雖有一定影響，但影響不明顯。綜合考慮，冷藏條件下，可采用3～5 kGy電子束輻照對鱸魚肉進行前處理，比對照組貨架期延長6～10 d。

此外，魚肉中還含有大量的內源酶，包括蛋白酶、脂肪酶等。輻照在影響魚肉蛋白結構和功能特性的同時，也能改變酶的結構，從而影響酶的活力，導致魚肉品質的變化。迄今為止，輻照對魚肉蛋白的影響多集中于肌肉蛋白結構及其功能特性，而對魚肉內源酶的影響研究尚不多見，分析輻照對內源酶空間結構及其功能的影響，對探討輻照影響酶活性機理，控制魚肉品質具有重要意義。