微酸性電解水冰對羅非魚片的保鮮效果

岑劍偉，于福田,2，楊賢慶，李來好，黃 卉，魏 涯，趙永強，郝淑賢,*，林 織

（1.中國水產科學研究院南海水產研究所，農業農村部水產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510300；2.上海海洋大學食品學院，上海 201306；3.廣東順欣海洋漁業集團有限公司，廣東 陽江 529800）

羅非魚（Oreochromis mossambicus）是我國大宗經濟養殖魚類，它具有繁殖力強、肉質細嫩有彈性、肌間刺少、營養成分均衡、市場售價適中、烹飪方法多樣等特點，被廣大消費者所喜愛[1]。中國是最大的羅非魚生產國和貿易國[2]；但受微生物作用，水產品通常短時間內就會腐敗變質，從而導致貨架期縮短、經濟價值降低[3]；因此急切需要研究一種新型高效的水產品貯藏保鮮方法[4]。

冰藏是水產品貯藏的理想方式，因為它不僅能提供低溫而且還能提供高濕度的貯藏環境[5]；用自來水冰（tap water ice，TWI）對水產品進行貯藏是一種常見的快速抑制微生物生長的方法，但是TWI不能有效殺滅菌體，水產品食用前一旦離開冰暴露在空氣中，附在產品上面的菌體就會迅速繁殖，加速水產品腐敗[6]。用含有殺菌物質的冰對水產品進行貯藏保鮮，不僅能抑制水產品表面菌體的繁殖，還能殺滅菌體，從而延長水產品的貨架期。

微酸性電解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）又稱次氯酸水，是一種新型的殺菌劑，它已被證明對人類和環境無害[7-8]。微酸性電解水冰（slightly acidic electrolyzed water ice，SAEWI）近些年已開始在食品工業中應用，它不僅具有TWI的優點，而且還有殺菌的潛力。但是SAEWI在羅非魚片保鮮中的應用還鮮有文獻報道，因此本研究以羅非魚片為原料，探討SAEW制備成的碎冰對羅非魚片貯藏保鮮的效果，以期為SAEWI在羅非魚片以及水產品加工保鮮中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮羅非魚購于廣州市海珠區華潤超市，每條魚質量約為500～600 g。

濃鹽酸、氯化鈉等分析純 廣州化學試劑廠；平板計數瓊脂培養基 廣州環凱微生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SAEW實驗機 煙臺方心水處理設備有限公司；SQ510C型立式壓力蒸汽滅菌鍋 重慶雅馬拓科技有限公司；SPX-320型生化培養箱 寧波江南儀器廠；IS128實驗室pH計 上海儀邁儀器科技有限公司；MIR254低溫恒溫培養箱 日本Sanyo公司；Ultra Turrax T25D型均質機德國IKA工業設備公司；HWS24型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司；SW-CJ-1FD超凈工作臺蘇州凈化設備有限公司；JJ500型電子天平 常熟市雙杰測試儀器廠；BCD-171CH冷凍箱 博西華家用電器有限公司；1100高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀（配有二極管陣列檢測器） 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 SAEW的制備及其指標測定

采用SAEW實驗機，電解體積分數3%的稀鹽酸溶液，制備所需不同的有效氯濃度（available chlorine concentration，ACC）的SAEW，其pH值、氧化還原電位（redox potential，ORP）值采用pH計直接測定，ACC的測定用碘量法[9]，每個指標重復測定3 次，得到SAEW的ACC、ORP、pH值見表1。

表1 SAEW的理化特性Table 1 Physicochemical properties of slightly acidic electrolyzed water (SAEW)

1.3.2 SAEW最佳ACC的確定

在室溫條件下，將羅非魚切成（10.0±0.3）g的魚片，實驗組使用SAEW 1、SAEW 2、SAEW 3和SAEW 4 浸泡羅非魚片，浸泡時間設為2、5、10 min和15 min，以未處理組（0 min）為空白對照組，處理完畢后迅速將魚片瀝干轉移到無菌封口袋內（每個袋內1 片魚片），分析SAEW的ACC和浸泡時間對羅非魚片的減菌效果，得出SAEW的最佳ACC和處理時間，每組實驗進行3 次平行，結果取平均值。

1.3.3 SAEWI的制備

用無菌封口袋分別裝取3 L SAEW 3（最佳ACC）和自來水，放置于-20 ℃冰箱保存48 h分別制成SAEWI和TWI，然后用經過乙醇消毒的鐵錘把制取的SAEWI和TWI敲碎，制成大約2.0 cm×1.5 cm×1.0 cm的碎冰，用無菌封口袋裝取部分SAEWI和TWI，在70 ℃水浴條件下融化，之后測其ACC、ORP及pH值，對以上每個指標重復測定3 次，得到SAEWI和TWI的ACC、ORP、pH值（表2）。

表2 SAEWI和TWI的理化特性Table 2 Physicochemical properties of SAEWI and TWI

1.3.4 羅非魚片的覆冰保鮮實驗

將羅非魚片修剪為5.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的大小，隨機分成SAEWI組和TWI組，按照層魚層冰的方式分別放置于50 cm×30 cm×20 cm的泡沫箱內，將泡沫箱封口置于1 ℃恒溫培養箱中，每隔1 d換1 次冰，每隔4 d從兩組魚片中隨機抽取3 片進行感官評價并測定其pH值、總揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、K值和菌落總數。

1.3.5 羅非魚片的感官評價

感官評定參考文獻[10]并略加改動，對魚片的色澤、組織形態、氣味和肌肉彈性4 方面進行評定，具體評分規則見表3。每片魚片經6 名接受過評估訓練的人員進行感官評價，魚片的綜合分值16～20 分為新鮮，9～15 分為品質良好，8 分以下為品質發生明顯劣變。

表3 羅非魚片感官評定標準Table 3 Criteria for sensory evaluation of tilapia fillets

1.3.6 羅非魚片的pH值測定

參考吳燕燕等[11]的方法，略有改動。稱取碎魚肉10.00 g，加入10 mL 0.15 mol/L氯化鉀溶液，用均質器13 000 r/min均質30 s，獲得勻漿，使用pH計測定勻漿的pH值，每個處理做3 個平行。

1.3.7 羅非魚片的TVB-N含量測定

TVB-N含量的測定參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮》中的半微量定氮法[12]，單位為mg/100 g。每個處理做3 個平行。

1.3.8 羅非魚片的K值測定

參考李莎等[13]的方法進行HPLC檢測。HPLC條件：色譜柱Capcettpak C18（4.6 mm×150 mm），檸檬酸8.4 g、醋酸2 mL和12 mL三乙胺混和后，用超純水定容至1 L，得到流動相進行洗脫；上樣量10 μL，流速0.8 mL/min，柱溫40 ℃，采用紫外檢測器在260 nm波長處檢測。每個樣品平行測定3 次，取平均值。魚肉中腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）按ATP→腺苷二磷酸（adenosine diphosphate，ADP）→腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）→肌苷酸（inosinemonphosphate，IMP）→次黃嘌呤核苷（hypoxanthine riboside，HxR）→次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）的途徑降解，其K值按公式（1）計算。

式中：ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx表示相應物質的含量/（μmol/g）。

1.3.9 羅非魚片菌落總數的測定

菌落總數的測定參考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》[14]，并適當修改。無菌條件下每份樣品取5 g魚肉，剪碎于無菌錐形瓶中，加入45 mL無菌生理鹽水，梯度稀釋制備10 倍系列梯度的菌懸液，取兩個合適稀釋度的稀釋液，吸取1 mL樣品勻液于無菌平皿內，每個稀釋度做3 個平皿，及時將15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計數瓊脂培養基傾注平皿，并轉動平皿使其混合均勻，待瓊脂凝固后將平板翻轉，于（30±1）℃培養72 h后計數。殺菌率按公式（2）計算。

1.4 數據處理與分析

實驗數據利用Microsoft Excel 2016軟件整理，利用SPSS軟件進行單因素方差分析，結果以平均值±標準差表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 SAEW最佳ACC的確定

圖1 不同ACC的SAEW對羅非魚片殺菌效果的影響Fig. 1 Effect of ACC of SAEW on sanitization of tilapia fillets

如圖1所示，4 種不同ACC的SAEW對羅非魚片均有明顯的殺菌效果，在0～10 min范圍內，同一ACC的電解水對羅非魚片的殺菌效果均隨浸泡時間延長而顯著增大（P＜0.05），其中浸泡2 min時，SAEW 1、SAEW 2、SAEW 3和SAEW 4對羅非魚片的殺菌率分別為42.25%、56.54%、64.29%和68.33%，而浸泡10 min時，它們的殺菌率已分別達到63.56%、74.77%、82.14%和86.67%，但10～15 min時，同一ACC的電解水殺菌效果隨浸泡時間延長變化不顯著（P＞0.05）；同一浸泡時間時，SAEW的殺菌效果隨ACC增加顯著增大（P＜0.05），而ACC大于31.98 mg/L（SAEW 3）時，其殺菌效果增加不顯著（P＞0.05），因此后續選取SAEW 3制取SAEWI進行電解水冰保鮮實驗。

2.2 貯藏期間羅非魚片感官評分

圖2 羅非魚片在不同條件下貯藏過程中感官評分的變化Fig. 2 Sensory scores of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI

如圖2所示，前4 d兩組魚片的感官評分均隨貯藏時間延長變化不顯著（P＞0.05），4 d后兩組魚片的感官評分均隨貯藏時間延長而顯著降低（P＜0.05）；貯藏周期內SAEWI組的感官評分始終高于TWI組，前4 d兩組之間感官評分無顯著性差異（P＞0.05），8 d后兩者之間差異顯著（P＜0.05）。TWI組魚片感官評分第12天開始低于8 分，此時魚片已明顯劣變，而SAEWI組第16天低于8 分。但僅以感官評分無法判斷魚片的貨架期，需結合其他品質指標綜合判斷SAEWI和TWI對魚片貨架期的影響。

2.3 貯藏期間羅非魚片pH值的變化

圖3 羅非魚片在不同條件下貯藏過程中pH值的變化Fig. 3 pH changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI

由圖3可知，SAEWI、TWI組魚片的pH值均隨貯藏時間的延長先減小后增大，pH值減小是由于魚肉中的糖原糖酵解產生了乳酸[15]；而隨著貯藏時間的延長pH值又開始增加，這是由于蛋白質的降解以及堿性菌的繁殖產生了氨化合物以及三甲胺等堿性物質[16]。兩組魚片前4 d pH值隨著時間延長均變化緩慢，推測可能因為魚片轉入低溫環境，魚肉中酶的活性受到抑制，糖原酵解產乳酸較緩慢，而且魚片表面微生物暫時不適應低溫環境，生長繁殖較緩慢，因此前期pH值變化緩慢。SAEWI組與TWI組在前8 d的pH值不存在顯著性差異（P＞0.05），而12 d后，SAEWI組魚片的pH值顯著低于TWI組，說明SAEWI能有效地抑制魚肉中微生物的生長，進而抑制魚肉中pH值的增大。

2.4 貯藏期間羅非魚片TVB-N含量的變化

圖4 羅非魚片不同條件下貯藏過程中TVB-N含量的變化Fig. 4 TVB-N content changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI

TVB-N含量作為魚肉新鮮度的一個重要指標，與魚肉中的內源性酶和微生物活動有著緊密的關聯[17-18]。由圖4可知，SAEWI和TWI組羅非魚片的TVB-N含量隨著貯藏時間延長顯著增加（P＜0.05），TWI組從初始的9.3 mg/100 g增加到16 d的27.17 mg/100 g，其中第12天時TVB-N含量達到18.68 mg/100 g，接近淡水魚TVB-N含量可接受值（20 mg/100 g），而SAEWI組從初始的9.2 mg/100 g增加到16 d的20.17 mg/100 g。在16 d貯藏期間SAEWI組的TVB-N含量始終低于TWI組，而前4 d兩組之間的TVB-N含量不存在顯著性差異（P＞0.05），8 d以后差異顯著（P＜0.05）。在貯藏過程中魚片TVB-N含量不斷增加是由于附著在魚體表面的腐敗微生物不斷繁殖產生的脫羧酶、脫氨酶等酶類以及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，生成氨和胺類等物質，另外微生物本身能產生大量胞外蛋白酶，其作用于蛋白質也能產生大量含氮物質[19]。與TWI組相比，SAEWI能有效抑制TVB-N含量的增加，表明SAEW具有高效的殺菌性能，能抑制微生物的生長進而抑制氨和胺化物的產生[20]。

2.5 貯藏期間羅非魚片K值的變化

圖5 羅非魚片不同條件下貯藏過程中K值的變化Fig. 5 K value changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI

魚死亡后，其體內的ATP會依次降解成ADP、AMP、IMP、HxR和Hx。K值為反映魚肉新鮮度的一個重要指標，其大小能反映魚肉的腐敗程度，通常魚肉K值小于20%時，處于一級鮮度，在20%～40%時為二級鮮度，40%～60%時魚肉已發生早期腐敗，為三級鮮度；一般認為K值60%是魚肉可食用的極限值，而大于60%表示魚肉已腐敗不能再食用[21]。由圖5可知，在貯藏的前4 d，SAEWI和TWI組魚片的K值均隨貯藏時間的延長而緩慢增加（P＞0.05），4 d后兩組魚片的K值均隨貯藏時間延長而顯著增加（P＜0.05），其中TWI組的K值由初始的10.22%增加到第12天的60.42%，而SAEWI的K值由初始的9.56%增加到第16天的61.56%；在貯藏期內，SAEWI組魚片的K值均低于TWI組，其中前4 d兩組之間不存在顯著性差異（P＞0.05），8 d后，SAEWI組的K值顯著低于TWI組（P＜0.05）。

2.6 貯藏期間羅非魚片菌落總數的變化

如圖6所示，兩組魚片在前4 d貯藏期間，菌落總數均緩慢下降（P＞0.05），這可能是部分微生物不適應低溫環境而不能生長[22]，4 d后兩組魚片的菌落總數均隨貯藏時間的延長顯著增加（P＜0.05），TWI組魚片的菌落總數從初始值3.45（lg（CFU/g））增加到第12 天的6.10（lg（CFU/g）），此時已達到水產品中微生物數量可接受的極限值（6.00（lg（CFU/g））），而SAEWI組到第16天達到6.02（lg（CFU/g））；在整個貯藏期間內，SAEWI處理組的菌落總數始終低于TWI組，且貯藏8 d之后兩者之間存在顯著性差異（P＜0.05）；推測SAEWI和TWI在短期貯藏期間對魚片貯藏效果一致，而長期貯藏SAEWI可顯著延長魚片貨架期，這是因為SAEWI溶解后產生SAEW，進而達到抑菌殺菌的作用[23-24]。

圖6 羅非魚片不同條件下貯藏過程中菌落總數的變化Fig. 6 Changes in total viable count of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI

3 討 論

3.1 SAEWI對羅非魚片的保鮮作用

貨架期是指當食品在一定的貯藏條件下，能夠保持其理想的感官、理化和微生物特性的一段時間[25]。微生物的活動是引起魚肉腐敗變質的關鍵因素[26]，SAEWI的保鮮機理為：SAEWI具有低溫、高濕度的特點，且含有有效殺菌成分次氯酸分子，因此貯藏過程中，一方面低溫和高濕度的條件能抑制微生物生長繁殖；另一方面，SAEWI隨貯藏時間延長不斷溶解成SAEW，而SAEW中的有效殺菌成分次氯酸分子可作用于菌體細胞，不僅可與細胞壁發生作用，而且因其分子質量小、呈電中性，因而易于進入細胞內與蛋白質發生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶的活性，使糖代謝失調而致死細胞，進而達到保鮮的效果[27]。綜合本研究的各項鮮度指標結果可知，1 ℃貯藏條件下，SAEWI組魚片的菌落總數、TVB-N含量、K值和感官評分均在15～16 d達到或超過可接受值，可知SAEWI可保存羅非魚片15～16 d；而TWI組魚片的菌落總數、TVB-N含量、K值和感官評分在11～12 d超過可接受值，可知TWI可保存羅非魚片11～12 d，SAEWI可有效延長羅非魚片貨架期3～4 d。Lin Ting等[28]研究在常溫且敞口條件下酸性電解水冰和TWI對對蝦的保鮮效果，發現電解水冰組對蝦貨架期為6 d，比TWI組貨架期長1 d，這與本實驗結果略有不同，推測可能是本研究中的冰溫貯藏及封閉條件延緩了冰的融化，換冰頻率降低，降低了外界污染的幾率，因此本研究中魚片貨架期相對較長。黎柳等[19]研究了電解水冰（pH值為2.49±0.01、ORP為（1 115.0±0.5）mV、ACC為（28±1）mg/kg）鯧魚在1 ℃條件下的冷藏保鮮效果，發現TWI組的鯧魚貨架期為10 d，而電解水冰組的鯧魚貨架期可延長至19 d，該結果與本研究類似，但優于本實驗結果，推測是強酸性的電解水對微生物的抑制作用優于SAEW。Jung等[29]研究0～1 ℃條件下SAEWI（ACC＝45 mg/L，pH 5.07）對棕色鰨目魚貨架期的影響，發現TWI可保存鰨目魚9～10 d，而SAEWI可保存11～12 d，與本研究結果一致。由上述文獻結果可知，SAEWI結合低溫可有效抑制微生物的生長繁殖，維持產品良好品質，延長產品貨架期，同時得知電解水在一定條件下，酸性越強，SAEWI的效果越好；因此在水產品加工保鮮過程中，適當降低貯藏溫度和SAEWI的pH值，有助于水產品的保鮮。

3.2 SAEWI對羅非魚片品質的影響

魚肉鮮度影響其制品品質，直接決定產品的最終價值[30]。評價魚肉鮮度常用的指標有感官評分、pH值、TVB-N含量、K值及菌落總數等[31]。在本研究中，魚片貯藏初期，在相同貯藏時間內SAEWI組與TWI組的羅非魚片各品質指標均緩慢變化且兩者之間不存在差異性，而隨著貯藏時間的延長，兩組之間的品質指標差異逐漸顯著；推測貯藏前期低溫的作用相比電解水的作用更顯著，電解水的影響作用在貯藏后期更加顯著。Lin Ting等[28]研究酸性電解水冰和TWI對對蝦的保鮮效果，結果為兩組對蝦的TVB-N含量均隨貯藏時間延長而增加，且前3 d兩組之間不存在顯著性差異（P＞0.05），3 d之后兩組之間存在顯著性差異（P＜0.05）；Kim等[32]研究發現，在秋刀魚4 ℃貯藏過程中，前13 d電解水冰組和TWI組pH值不存在顯著性差異（P＞0.05），從第14天開始，兩者之間存在顯著性差異（P＜0.05）；Wang Jingjing等[18]用電解水冰和TWI處理對蝦，18 ℃黑暗貯藏6 d，發現電解水冰組和TWI組pH值在前5 d不存在顯著性差異（P＞0.05），而5 d后兩組之間差異顯著（P＜0.05）；與本研究結果變化趨勢一致，皆為前期兩組指標之間差異不顯著，后期差異顯著。綜上，采用SAEWI低溫條件下保存水產品貯藏后期效果較顯著，但前期與TWI比較效果差異不明顯，因此需要更深入地研究SAEWI對水產品的影響，以擴大其在各類水產品中的應用。

相比TWI，SAEWI能抑制貯藏期間魚片菌落總數、TVB-N含量、K值和貯藏后期pH值的增加，且魚片感官評分也相對較好，可將羅非魚片貨架期有效延長3～4 d。因此SAEWI可作為一種新的保鮮技術，未來具有良好的應用前景。