不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間品質變化的影響

張溪，藍蔚青,2*，迪麗菲拉·庫爾班，張俊杰，趙盼盼，劉嘉莉，謝晶,2*

1(上海海洋大學 食品學院，上海, 201306) 2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心 食品科學與工程國家級實驗教學示范中心(上海海洋大學)，上海, 201306) 3(上海行恒科技有限公司，上海, 200000)

南美白對蝦(Litopenaeusvannamei)又名凡納濱對蝦，太平洋白蝦、為對蝦科對蝦屬水產動物，其營養豐富，是世界養殖產量最高的三大優良品種之一。據2019年中國漁業統計年鑒[1]顯示，南美白對蝦海水養殖產量占蝦類海水養殖產量79%以上。然而，由于活蝦存活時間較短，在常溫下流通時在微生物與內源酶的作用下極易腐敗。因此，鮮蝦仁在深加工中的分級、清洗與預處理直接關系到最終產品質量與生產企業的經濟效益，對蝦仁減菌預處理后冷藏，可適當延緩其品質劣變[2]。

水產品的貨架期受貯藏前初始微生物的影響，減菌預處理可提高防腐保鮮效果。傳統的預處理方式多采用化學消毒劑處理，其過量使用易產生化學殘留，更會造成環境問題。目前，尋求綠色健康的處理方式已成為水產品加工企業普遍關注的問題。微酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water, SAEW)屬新型殺菌保鮮技術，其主要通過無隔膜裝置電解獲得，具有安全高效、無殘留、無污染等特點。由于其pH值接近中性且有效氯含量(available chlorine concentration，ACC)較低，SAEW對食品的外觀、風味與質地無不良影響，在食品工業中應用潛力大[3]。目前SAEW在水產品預處理方面已有相關研究[4]。如TANTRATIAN等[5]與岑劍偉等[6]研究發現SAEW對去殼牡蠣與羅非魚片具有良好的保鮮效果；臭氧水(ozonated water, OW)具有強氧化性和強殺菌特性，清潔無毒的特點[7]。OKPALA[8]研究表明，連續臭氧處理對冰藏南美白對蝦具有良好的保鮮作用，其可作為一種減菌預處理方式應用于水產品保鮮；充氮微納米氣泡水(nitrogen-filled micro/nano-bubble water，NMW)是以微納米氣泡為基底，向其內部充入氮氣。微納米氣泡在水體中存在時間長，能自發產生自由基[9]。NMW不僅可提高水質，還可應用在果蔬表面清洗與釀造工業等產業中，而將其用于水產品前處理上還未見報道[10]。真空包裝可阻隔氧氣，延緩食品氧化變質與褐變等反應，有利于食品保鮮[11]。

實驗擬探究SAEW、OW與NMW預處理對真空包裝南美白對蝦蝦仁冷藏期間品質變化影響。擬通過微生物、理化指標與感官分析，并結合低場核磁共振分析其冷藏期間的綜合品質變化，以期為南美白對蝦及其它水產品保鮮加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 主要藥品試劑

三氯乙酸、乙醇、NaCl，國藥集團化學試劑有限公司；平板計數瓊脂，青島高科技工業園海博生物技術有限公司；MgO、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠，生工生物工程(上海)股份有限公司等，均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

微酸性電解水生成機(FX-SWS100)，煙臺方心水處理設備有限公司；臭氧水機(OZ-6000)，昆山芳成金屬科技有限公司；充氮微納米氣泡水生成機(HF-50)，上海行恒科技有限公司；袋式氣調包裝機(MAP-JY500)，上海積億機械有限公司；電熱恒溫恒濕箱(LHS-100CL)，上海一恒科學儀器有限公司；色差計(CR-400)，KONICA MINOLTA公司；pH計(FE20)，梅特勒-托利多(上海)有限公司；凱氏定氮儀(FOSS KJELTEC 8400)，瑞典FOSS公司；臺式高速冷凍離心機(H-2050R)，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器(LDZM-40KCS-Ⅲ)，上海申安醫療機械廠；高濃度有效氯測定儀(YXL-1A)，上海海恒機電儀表有限公司；低場核磁共振儀(MesoMR23-060H-1)，上海紐邁電子科技有限公司等。

1.3 不同預處理水制備

1.3.1 微酸性電解水

通過微酸性電解水生成機電解9.0% HCl溶液制備。其pH值為6.35±0.04、氧化還原電位(oxidative redox potential，ORP)為(861.6±12.35) mV、有效氯含量為(30±1.54) mg/L。

1.3.2 臭氧水

由臭氧水機制備，參照GB/T 5750.11—2006《生活飲用水標準檢驗方法 消毒劑指標》[12]中碘量法測定臭氧濃度，最終濃度為1.8 mg/L。

1.3.3 充氮微納米氣泡水

由充氮微納米氣泡水生成機制備，往蒸餾水中持續通入氮氣30 min，至水中溶氧量小于0.1 mg/L，加壓溶解產生充氮微納米氣泡。

1.4 原料處理

南美白對蝦購于上海市浦東新區臨港古棕路菜市場，選取體長(13±1)cm、體重(15±1)g，體表無損且大小均一的活蝦。將蝦置于充氧氣泡沫箱中?；?，30 min內運輸至實驗室。用碎冰使其休克失活，清水洗凈后去蝦頭、去殼、隨機分成4組，每組160只，分別浸漬于不同處理用水中浸漬10 min，蝦水比例為1∶2(g∶mL)。樣品取出后瀝干，每袋10只/組真空包裝，置于(4±1) ℃環境下貯藏。每2 d測定各項指標。

1.5 實驗方法

1.5.1 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 菌落總數的測定》[13]測定樣品在不同貯藏時間內的菌落總數。取5 g蝦肉于無菌袋中，加入45 mL 0.85%無菌生理鹽水，均質后進行梯度稀釋。通過對所選適宜的3個稀釋液傾注倒平板并分別在30 ℃培養48 h后計數，平行測定3次，結果以lgCFU/g表示。

1.5.2 pH值

參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》[14]測定樣品的pH值。取5 g碎蝦肉與45 mL蒸餾水置于燒杯中，混合均勻后靜置30 min，用pH計平行測定3次。

1.5.3 總揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)

參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[15]利用自動凱氏定氮儀平行測定各組樣品貯藏期間的TVB-N值，平行測定3次，結果以mg/100g表示。

1.5.4 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)

參考SAE-LEAW等[16]法，取5 g剁碎的蝦肉，加入20%三氯乙酸溶液25 mL，均質1 min后，8 000 r/min離心10 min，過濾，取全部上清液用超純水定容至50 mL。取搖勻后的該溶液5 mL，加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸水溶液5 mL后混勻，沸水反應20 min，取出冷卻至室溫，取顯色樣品20 μL點入96孔板，用酶標儀測定其在532 nm處吸光度值A，由公式(1)計算TBA值。同一樣品平行測定3次，結果以mgMDA/kg表示。

TBA值=7.8×A

(1)

1.5.5 低場核磁共振分析

參考張楠楠等[17]方法，在Q-自由感應衰減(free induction decay, FID)序列下利用標準水膜進行儀器校正，然后將保鮮膜包裹的蝦仁放入直徑60 mm核磁檢測管中。樣品最佳等待時間為3 000 ms、重復掃描次數為16次，最后采用Q-Carr-Purcell-Meiboom-Gill(Q-CPMG)序列進行試驗。Q-CPMG序列測定參數為采樣頻率100 kHz，主頻率21 MHz，測定溫度32 ℃。使用自帶的反演軟件進行批量反演，得到不同樣品水分的峰面積圖與弛豫時間(T2)。

1.5.6 色差

根據YUAN等[18]方法稍做修改，用白色校準板校準色差計后，測第二腹節蝦肉表面的亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*，根據公式(2)計算總色差值ΔE，平行測定3次。

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

(2)

式中：ΔL*為明度/黑白差值；Δa*為紅/綠差值；Δb*為黃/藍差值。

1.5.7 感官分析

根據GON?ALVES等[19]方法稍作修改，選取6名經過專門培訓的人員擔任感官評定員，分別從色澤、氣味與結構3個方面對蝦仁的整體感官進行綜合評分，具體如表1所示。

表1 南美白對蝦蝦仁感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of peeled shrimps (Litopenaeus vannamei)

1.6 數據處理

實驗數據處理與統計分析采用SPSS 17.0，結果以平均值±標準偏差表示，方差分析采用Turkey法，P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 菌落總數

菌落總數是判斷水產品腐敗程度的重要指標，水產品中微生物菌落總數高于7 lgCFU/g時表示已腐敗[20]。由圖1可以看出，南美白對蝦蝦仁貯藏初始菌落總數為(3.77±0.02)lgCFU/g，表明樣品較新鮮，這與LIU等[21]研究結果相似。在貯藏第10天，SAEW、OW和NMW處理組樣品菌落總數分別為(6.34±0.20)lgCFU/g、(6.62±0.15)lgCFU/g與(6.85±0.11)lgCFU/g，而對照組樣品已超過腐敗限值，表明SAEW和OW具有減菌化作用；NMW處理組樣品菌落總數接近腐敗限值，略低于CK組?？赡苡捎谖⒓{米氣泡水充氮后，水中的溶氧量減小，抑制了樣品中好氧微生物的生長，同時微納米氣泡的破裂對細菌產生沖擊效應，起到一定殺菌作用[22]。不同減菌預處理的樣品中，以SAEW處理組樣品的菌落總數值最低，可能由于SAEW釋放的ClO-、ClO2等活性物質，抑制了微生物生長[23]。

圖1 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 菌落總數變化影響
Fig.1 Effects of different sterilization pretreatments on TVC of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage
注：不同上標小寫字母代表組內有顯著差異，不同上標大寫字母代表組 間有顯著差異(P<0.05)(圖2、圖3同)

2.2 pH值

水產品pH值變化與其新鮮度關系密切，可通過測定pH值變化了解其品質變化[24]。由表2可知，從貯藏第4天起，SAEW、OW與NMW組樣品的pH值均較CK組低，可能與貯藏前期樣品中能量的耗盡和糖原分解產生的酸有關[25]。各組樣品在貯藏第4天后，pH值呈上升趨勢，主要是貯藏后期微生物和酶促作用產生的堿性化合物積累所致[26]。貯藏期間，SAEW和OW處理組樣品的pH值較低，可見，SAEW與OW對腐敗微生物的生長具有較好的抑制作用，能延緩樣品貯藏期間pH值的上升。

表2 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 pH值變化影響Table 2 Effects of different sterilization pretreatments on pH of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

注：結果以Means±SD表示，不同上標小寫字母代表組內有顯著差異，不同上標大寫字母代表組間有顯著差異(P<0.05)(表3、表4、表5同)

2.3 TVB-N值

總揮發性鹽基氮是由細菌和酶降解蛋白質產生的非蛋白氮含量[27]。根據GB 2733—2015[28]可知，可食用海蝦TVB-N值不應超過30 mg/100g。由圖2可知，隨著貯藏時間延長，各組樣品的TVB-N值呈上升趨勢。其中，對照組樣品第8天的TVB-N值為(31.86±0.69) mg/100g,已超出食用臨界值；而NMW組、SAEW組和OW組樣品TVB-N值分別為(26.33±0.96) mg/100g、(20.65±0.84) mg/100g與(22.98±0.85) mg/100g，仍在可食用安全范圍內?？梢?，SAEW和OW可抑制微生物生長，延緩蝦肉腐敗[29-30]。SAEW氧化能力較強，且含有一定濃度的含氯化合物，其能穿透微生物的細胞膜，可進入細胞內部，與細胞內蛋白質作用，破壞酶的活性，導致菌體死亡[31]；而OW能破壞微生物細胞的結構與內源酶，使其裂解死亡[32]；其中，SAEW減菌效果優于OW，故使微生物生長繁殖產生的酶作用于蝦體蛋白質產生的氨和胺類物質較少。

圖2 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 TVB-N值變化影響
Fig.2 Effects of different sterilization pretreatments on TVB-N of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage

2.4 TBA值

TBA值是表示水產品中脂肪氧化程度的指標之一。食品中所含的不飽和脂肪酸與氧氣反應使其出現酸敗，產生一系列醛、酮、脂肪酸等具有不愉快氣味的降解產物，包括次級產物丙二醛(malondialdehyde, MDA)，MDA與硫代巴比妥酸反應生成穩定的紅色絡合物[33-34]。由圖3可知，各處理組樣品在貯藏末期的TBA值較初始值[(0.15±0.01)mgMDA/kg]高，TBA值上升主要是由于不飽和脂肪酸氧化產生的氫過氧化物與過氧化物的積累。在貯藏第8天時，對照組、SAEW與OW處理組樣品TBA值下降，可能由于MDA不穩定，易二次降解[35]。這與SHIEKH等[36]研究南美白對蝦冷藏期間TBA值變化相似。貯藏末期，SAEW與OW處理蝦仁的TBA值較低，表明兩種預處理方式能延緩蝦仁脂質氧化。

圖3 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 TBA值變化影響
Fig.3 Effects of different sterilization pretreatments on TBA of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage

2.5 水分遷移

弛豫表示以氫核(1H)為研究對象，非輻射的方式從高能態轉變為低能態的過程。在肉及肉制品中弛豫時間多用H質子的橫向弛豫時間T2表示。T2b(小于10 ms)表征與大分子緊密結合的水(結合水)，T21(1～10 ms)表征不易流動水，T22(100～1 000 ms)表征游離水[37]。圖4表示不同減菌預處理蝦仁貯藏第2、6、10天蝦肉組織中水分子的弛豫特性。

圖4 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 LF-NMR弛豫譜圖分析
Fig.4 Distributions of the relaxation times of LF-NMR spectra in fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) protein with different sterilization pretreatments during refrigerated storage

由圖4與表3可知，隨著貯藏時間延長，T21峰面積逐漸減小，表明不易流動水隨著貯藏時間的延長而逐漸減少。這與袁乙平等[38]研究結論相符。與對照組相比，SAEW、OW與NMW處理組樣品T21幅值較高。不易流動水的百分比(pT21)在貯藏前期(0～2天)增加，可能由于結合水轉移為不易流動水，貯藏第6天時pT21的降低，表明冷藏過程中肌原纖維網絡的持水能力下降。

表3 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間各組分水分含量的影響 單位：%

2.6 色差

水產品貯藏過程中，由于脂肪氧化、蛋白質變性、酶促反應和水分流失，導致其色澤變化。由表4可知，處理組L*值初期值上升，可能是由于蝦仁表面水分滲出，導致樣品表面折射率降低，從而使L*值增大；L*值貯藏后期均呈下降趨勢，可能是由于肉的小片化指數增大，對光的吸收增強，使L*值下降[39]。與對照組相比，SAEW、OW和NMW處理組樣品在貯藏前期能顯著抑制樣品L*值下降，表明其可較好維持蝦體色澤。隨著貯藏時間的延長，a*值總體呈上升趨勢。ΔE*值表示蝦體總色差，ΔE*值越大，則色澤差異性越明顯。表中顯示，樣品在貯藏第8天時，對照組樣品的ΔE*值為54.25±1.51，3組處理組中OW組的ΔE*值最小，為49.46±1.15，表明OW對蝦仁色澤有較好的保持作用[8]。OW自身的強氧化性可去除多數水溶性色素[40]。

表4 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏 期間色差變化影響Table 4 Effects of different sterilization pretreatments on the color change of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

2.7 感官分析

感官是消費者接受水產品的主要指標，基于色澤、氣味和質地對蝦仁評分，分值越低，表明其新鮮度越高。表5是經不同減菌預處理對南美白對蝦蝦仁冷藏期間感官分值的變化，隨著貯藏時間的延長，減菌預處理組的感官分值逐漸上升，表明蝦肉新鮮度逐漸下降。實驗發現，對照組樣品在貯藏第8天，顏色變粉，肌肉組織變軟，失去彈性，產生臭味，其感官分值高于8分。SAEW和OW處理組樣品在所有樣本中的感官分值較低。結果表明，用SAEW和OW處理可有效延緩蝦仁感官品質劣變。這與ZHANG等[41]研究OW處理鳙魚可改善其感官特性的結果相一致。

表5 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 感官分值影響Table 5 Effects of different sterilization pretreatments on sensory score of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

2.8 相關性分析

通過對不同減菌預處理下南美白對蝦蝦仁菌落總數、pH值、TVB-N值、TBA值指標進行相關性分析，結果如表6所示。TVB-N值代表樣品的蛋白質降解程度，其與菌落總數、pH值等顯著相關(P<0.05)，這主要由于隨貯藏時間的延長，微生物數逐漸增加，含氮物質降解產物相應增多，使其pH值上升[42]。

3 結論

通過采用SAEW、OW與NMW三種不同減菌預處理鮮南美白對蝦蝦仁后真空包裝，由微生物、理化、感官等指標，結合低場核磁共振技術評價其對蝦仁冷藏期間綜合品質變化影響。結果表明，3個處理組樣品的菌落總數、TVB-N值、TBA值均優于對照組，其中NMW處理對鮮南美白對蝦蝦仁的品質劣變抑制影響較小。SAEW處理對微生物生長繁殖抑制作用效果顯著，OW處理能保持樣品中水分含量與色澤變化。因此，SAEW與OW均可作為鮮南美白對蝦蝦仁貯藏保鮮前期的預處理方式。

表6 不同減菌預處理對鮮南美白對蝦蝦仁冷藏期間 品質指標間相關性分析Table 6 Correlation analysis between different indexes of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) with different sterilization pretreatments during refrigerated storage

注：*表明顯著相關(P<0.05)；**表明極顯著相關(P<0.01)