電子束輻照對蚌肉的保鮮效果

蔣慧亮,顧 玉,楊 絮,展躍平,周震宇,楊 綮

(1.江蘇農牧科技職業學院食品科技學院,江蘇泰州 225300;2.中國水產科學研究院東海水產研究所,上海 200090;3.江南大學繼續教育與網絡教育學院,江蘇無錫 214000)

河蚌營養豐富,蚌肉干基中蛋白質含量為51.07%,粗脂肪含量為7.45%,總糖含量為26.65%,均高于其他水產貝類[1]。且蚌肉對人體有良好的保健功效,有滋陰平肝、明目防眼疾等作用,深受消費者喜愛。由于一般蚌殼較大,且取肉后的蚌殼易造成環境污染,若集中取肉,制成蚌肉凈菜銷售,則可解決難題,同時也便于消費者購買。但新鮮蚌肉易腐敗,不利于保存。因此使用安全有效的保鮮方式保證蚌肉的新鮮品質是研究的重點。

目前對蚌肉的保鮮研究較少,孫明恒[2]研究發現溶菌酶和乳酸鏈球菌肽的復合生物保鮮劑對蚌肉的保鮮效果較好,Katharina等[3]發現將高壓技術應用于貽貝保鮮,可有效減少單增李斯特菌的生長,證實非熱物理方式可應用于水產品保鮮。電子束輻照是一種利用電離輻射與物質相互作用所產生的效應以達到延長保質期目的的新興物理保藏技術[4],具有提高食品加工品質、減少食品營養損失及控制微生物生長和延長貨架期等優勢,是目前較好的食品冷殺菌保鮮技術[5],近年來廣泛應用于各類食品保鮮及其品質改善中,例如蘋果經低劑量的電子束輻照后品質未受影響,且貨架期得到延長[6];蟹肉經1～9 kGy的電子束輻照后,其營養和滋味無不良影響[7];適宜劑量的電子束輻照有效抑制了帶魚魚糜內源性蛋白酶活性,有利于魚糜凝膠的形成[8];5～7 kGy電子束輻照泥蚶后,泥蚶中總脂肪酸含量減少,不飽和脂肪酸含量增加[9];0.5 kGy的電子束輻照可以更好地保持三文魚的品質,延長其貨架期[10];1.0 kGy的電子束輻照可降低真空包裝章魚中生物胺的產生,冷藏貨架期延長至35 d[11]。各類研究表明電子束對食品的品質沒有明顯的負面影響,且對于貨架期有一定的改善,可嘗試用于蚌肉的保鮮。

表1 蚌肉感官評價標準

實驗前期已完成蚌肉貯藏試驗,并證實蚌肉冰藏保鮮效果優于冷藏,本文以新鮮蚌肉為原料,采用不同劑量電子束對蚌肉進行輻照處理,分析輻照前后蚌肉中氨基酸組成的變化,分析冰藏過程中蚌肉中菌落總數、揮發性鹽基總氮(TVB-N)和硫代巴比妥酸值(TBA)的變化,綜合評價電子束輻照對蚌肉的保鮮效果的影響,探究電子束輻照應用于蚌肉保鮮的可行性及較優劑量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活河蚌(產于泰州水域,夏季,選用活力強、個體帶殼重400～500 g) 購于泰州市海陵區大潤發超市;平板計數瓊脂 北京陸橋技術股份有限公司;硼酸、鹽酸、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、硫代巴比妥酸、氧化鎂 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;鹽酸、檸檬酸鈉、氫氧化鈉 優級純,國藥集團化學試劑有限公司。

SPX-25085H-Ⅱ生化培養箱 上海新苗醫療器械制造有限公司;KDN-04B定氮儀 上海新嘉電子有限公司;紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;IS1020直線電子加速器輻照加工系統 揚州揚福科技有限公司;L-8900全自動氨基酸分析儀 日立高新技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料的輻照處理 新鮮河蚌去殼、去腮、去消化腺,保留可食用部分,每份蚌肉約50 g,使用PE自封袋密封包裝,樣品隨機分為6組。按照層冰層樣品放入底部有漏水孔的泡沫箱中,封箱。冷鏈運至揚州揚福科技有限公司進行電子束輻照處理,劑量分別為0(對照組)、1、3、5、7、9 kGy,其中輻照能量為10 MeV,掃描寬度為710 cm,1 kGy劑量平均束流強度為150 μA,傳輸速度30.7 mm/s,3～9 kGy劑量平均束流強度為1650 μA,傳輸速度為117.6～38.9 mm/s、每組劑量設3個平行樣。蚌肉單包排列,不重疊,輻照均勻。

1.2.2 貯藏試驗與樣品處理 帶冰蚌肉均置于生化培養箱(3±0.5) ℃貯藏,適時加冰,貯藏前期每隔2 d取樣,對照組貯藏10 d、其他組貯藏16 d后每隔1 d取樣,每次隨機取樣3份,分別進行感官評價、菌落總數測定、TVB-N測定、TBA測定。

1.2.3 氨基酸組成分析 蚌肉勻漿后,加入6 mol/L鹽酸,經冷凍抽真空,水解22 h后使用氨基酸分析儀,參照GB 5009.124-2016[12]中方法,測定輻照前后蚌肉中17種氨基酸含量。

1.2.4 感官評價 參照GB/T 37062-2018 水產品感官評價指南[13],由10名(5男5女)食品專業人員組成評價小組,按照表1,從蚌肉的體表、氣味、肌肉等進行感官評定。分為高品質期(E)、較好品質期(A)、貨架期(B)、腐敗期(C)4等級。

1.2.5 菌落總數測定 參照GB 4789.2-2016[14]中平板傾注法測定。

1.2.6 TVB-N測定 參照GB 5009. 228-2016[15]中半微量凱氏定氮法進行測定。

1.2.7 TBA測定 參照 GB 5009.181-2016[16]中分光光度法進行測定。

1.3 數據處理

采用SPSS 25.0進行數據統計分析,Excel制圖。各指標測定設3次平行,數據以“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對蚌肉中氨基酸組成的影響

經1～5 kGy電子束輻照處理后,蛋氨酸、異亮氨酸和組氨酸含量略有增加,其他氨基酸含量均有一定程度降低,其中胱氨酸影響較大,1 kGy電子束使蚌肉中胱氨酸含量由11.35 mg/g干重降低至7.12 mg/g干重,且隨著劑量的增加,胱氨酸含量持續降低(P<0.05)。這可能是因為胱氨酸分子中C-S鍵對輻照較敏感,易發生斷裂,導致含量降低[17]。呈味氨基酸是蚌肉鮮味的主要來源,其含量占氨基酸總量越高,則蚌肉鮮味越明顯,新鮮蚌肉中氨基酸含量豐富,對照組DAA/TAA為44.33%,新鮮象拔蚌中DAA/TAA為46.9%[18],與蚌肉中含量接近。但整體上1～5 kGy劑量電子束對蛙內中的氨基酸含量沒有顯著的不良影響,而當電子束劑量增加至7 kGy以上時,各類氨基酸含量出現不同程度的降低。但各電子束處理組蚌肉中DAA/TAA均保持在44.37%～44.89%,與對照組相比略有增加。李超等[9]研究發現經1～5 kGy電子束輻照后,泥螺肉中的氨基酸總量增加;梅卡琳[7]的研究也表明電子束輻照對蟹肉的氨基酸組成及其營養價值沒有明顯的不利影響,與本文研究結論類似。

表2 不同劑量電子束輻照處理蚌肉中的氨基酸組成

2.2 電子束輻照對蚌肉貯藏中感官品質的影響

電子束輻照處理后,各組蚌肉在組織形態、色澤、氣味和觸感上與對照組并無明顯差別。由表3可知，隨著貯藏的進行,對照組蚌肉在第12 d時達到感官不可接受值。而1、3、5、7、9 kGy處理組別在18、22、24、25和25 d達到感官不可接受值。

2.3 電子束輻照對蚌肉貯藏中菌落總數的影響

各組蚌肉在貯藏中的菌落總數變化如圖1所示,由圖1可知,經電子束處理后,蚌肉中初始菌落總數均有所下降,當劑量達到3 kGy及以上時,初始菌落數均≤10 CFU/g。隨著貯藏的進行,各組蚌肉中菌落總數不斷上升,但電子束輻照處理組菌落總數始終低于對照組,且輻照劑量越高,菌落總數增長越緩慢,在整個貯藏期內,輻照組菌落總數均低于對照組。對照組和1 kGy組蚌肉在貯藏12 d和18 d時菌落總數均已超過水產品微生物限量標準107CFU/g[19],3 kGy組蚌肉貯藏22 d后菌落總數也達到6.83 lg CFU/g,接近于微生物限量值,而5、7和9 kGy組蚌肉在達到感官不可接受時,其菌落總數仍低于微生物限量值。可見,電子束輻照對微生物的影響顯著(P<0.05),3.23～4.0 kGy的電子束輻照可讓豬肉中初始菌落總數下降2 lg CFU/g[20],而本文中1 kGy的電子束即可使蚌肉初始菌落總數下降2 lg CFU/g,戚文元等[21]同樣發現電子束對水產品中的病原微生物的殺滅效果良好,2 kGy的電子束可有效減少牛肉香腸中菌落總數,對鼠傷寒沙門氏菌也有很好的抑制作用[22]。

圖1 不同劑量電子束輻照處理蚌肉貯藏中菌落總數的變化

表3 不同劑量電子束輻照處理蚌肉貯藏中感官品質的變化

2.4 電子束輻照對蚌肉貯藏中TVB-N值的影響

揮發性鹽基氮(TVB-N)是衡量鮮凍動物性水產品鮮度的重要指標,GB 2733-2015中規定冷凍貝類中TVB-N限值為15 mg/100 g[23]。各組蚌肉在貯藏中的TVB-N值變化趨勢如圖2所示,由圖2可知,1～5 kGy組初始值與對照組無明顯差異,而7～9 kGy組初始值略有增加,高劑量電子束輻照使蚌肉中部分氨基酸降解,造成TVB-N值略有上升,使用伽馬射線照射大黃魚后,同樣引起試驗組大黃魚中TVB-N值增加[24]。隨著貯藏的進行,各組蚌肉的TVB-N值均上升,但電子束處理組蚌肉中TVB-N值上升速率較對照組緩慢,且劑量越高,增長速率越慢,電子束能抑制微生物的生長,并鈍化酶,降低蛋白質以及其他物質的分解,減少了揮發性含氮物[25]。但當電子束劑量高于5 kGy時,蚌肉中TVB-N值之間的差異并不明顯,對照組和各電子束處理組蚌肉分別在貯藏12、18、22、24、25和25 d時超過國標限值,結合感官評價及菌落總數結果,各組蚌肉冰藏貨架期分別為12、18、22、24、25和25 d,電子束輻照有效延長了蚌肉冰藏貨架期,相比超高壓技術可延長蚌肉冷藏貨架期5 d[26],復合生物保鮮劑處理后蚌肉冷藏貨架期延長至12 d[2],電子束輻照對蚌肉貨架期的延長效果較優。

圖2 不同劑量電子束輻照處理蚌肉貯藏中TVB-N值的變化

2.5 電子束輻照對蚌肉貯藏中TBA值的影響

脂肪氧化是引起水產品腐敗變質的重要原因,因此TBA值也可以反映水產品貯藏中的鮮度。電子束對蚌肉貯藏中的TBA值影響如圖3,電子束輻照處理后,蚌肉中初始TBA值較對照組有明顯增加,對照組于貯藏13 d達到最高值,1 kGy組于貯藏14 d達最大值,3、5、7和9 kGy組均在貯藏12 d達到最大值。電子束輻照誘導加速脂質的氧化[27-28],導致蚌肉中TBA值上升,在貯藏過程中,電子束處理組的TBA值始終高于對照組,且劑量越高,TBA值上升越快,最高值也越大。但當高于5 kGy時,電子束輻照對蚌肉中TBA值的影響差異不明顯。隨著貯藏的繼續進行,揮發性氧化產物減少,因此在達到最大值后呈下降趨勢,電子束對鱸魚肉中的TBA值影響趨勢與本文類似[29],而各組蚌肉至貨架期終點,其TBA值均未超過水產品一級鮮品TBA限值5 mg/g[30],這可能是因為蚌肉中脂肪含量較少,且貯藏溫度低在一定程度上也可抑制脂肪氧化[31]。

圖3 不同劑量電子束輻照處理蚌肉貯藏中TBA值的變化

3 討論與結論

電子束輻照能殺滅蚌肉中的微生物,延緩微生物的增長,減少了蚌肉中揮發性鹽基氮的產生,1、3、5、7和9 kGy的電子束輻照分別延長了蚌肉冰藏的貨架期6、10、12、13和13 d,當電子束劑量≥5 kGy時,對蚌肉冰藏貨架期的影響差距不明顯,而電子束輻照在一定程度上加速蚌肉脂肪氧化,同時7～9 kGy電子束一定程度上降低了蚌肉中部分氨基酸的含量。綜合各類指標,5 kGy電子束對蚌肉的保鮮效果較優。楊文鴿等[32]研究發現5 kGy電子束同樣是牡蠣保鮮的最佳劑量。張晗等[29]發現3～5 kGy電子束輻照,可有效延長鱸魚肉貨架期 6～10 d。陳東清等[33]發現蒸煮小龍蝦經6 kGy電子束輻照后,在保證產品品質基礎上能有效延長貨架期,張瑩等[34]同樣研究發現5 kGy電子束對泥螺的保鮮效果優于其他輻照處理方式。因此,5 kGy電子束可應用于蚌肉的物理保鮮。