超聲聯(lián)合微酸性電解水處理克氏原螯蝦條件優(yōu)化及對其品質(zhì)影響

李佳，鐘洪亮，丁甜，韓文靜，劉書成,4，魏帥,4*

超聲聯(lián)合微酸性電解水處理克氏原螯蝦條件優(yōu)化及對其品質(zhì)影響

李佳1，鐘洪亮1，丁甜2，韓文靜3，劉書成1,4，魏帥1,4*

（1.廣東海洋大學(xué) a.食品科技學(xué)院 b.廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點實驗室 c.廣東省海洋生物制品工程實驗室 d.廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心 e.水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點實驗室，廣東 湛江 524088；2.浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，杭州 310058；3.淮安漁姑娘食品科技開發(fā)有限公司，江蘇 淮安 223100；4.大連工業(yè)大學(xué) 海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，遼寧 大連 116034）

探尋超聲協(xié)同微酸性電解水處理對克氏原螯蝦殺菌效果以及貯藏期品質(zhì)的影響。考察微酸性電解水有效氯濃度、浸泡時間、超聲功率三者分別對微生物的影響，分析4 ℃貯藏期間聯(lián)合處理對克氏原螯蝦菌落總數(shù)、總揮發(fā)性鹽基氮、丙二醛、色差、感官等的影響。在微酸性電解水中浸泡10 min、有效氯濃度為60 mg/L、超聲功率為405 W的條件下，克氏原螯蝦菌落總數(shù)與空白組相比降低了1.48 lg(CFU/g)，與單一處理相比殺菌作用更強。在冷藏期間，聯(lián)合處理組能夠抑制克氏原螯蝦菌落總數(shù)的增長，其總揮發(fā)性鹽基氮和丙二醛的上升速度均低于未處理組，對延緩樣品的脂肪氧化與腐敗變質(zhì)有較好效果。與對照組相比，超聲協(xié)同微酸性電解水處理有良好的殺菌效果，能更好地保持克氏原螯蝦的品質(zhì)并延長冷藏貨架期至4 d以上。

克氏原螯蝦；超聲結(jié)合微酸性電解水；殺菌；貯藏；品質(zhì)

克氏原螯蝦，俗稱小龍蝦（），廣泛分布在湖泊、河流和稻田等淡水域中[1]。其獨特風(fēng)味和鮮美肉質(zhì)備受消費者青睞，具有高蛋白、低脂肪的特點，富含人體必需的氨基酸和大量不飽和脂肪酸及微量元素等[2]。2022年克氏原螯蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告指出，克氏原螯蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量位居我國淡水養(yǎng)殖品種的第6位，總產(chǎn)值為4 221.95億元，同比增長22.43%，在水產(chǎn)預(yù)制菜加工產(chǎn)業(yè)中具有重要地位[3]。

克氏原螯蝦中存在大量自由氨基酸，是細菌的生長基質(zhì)，且蝦肉的水分活度高，易發(fā)生腐敗變質(zhì)[4]。此外，克氏原螯蝦蝦體與水體環(huán)境直接接觸，受環(huán)境水域影響，自身微生物污染嚴(yán)重[5]。與其他水產(chǎn)品相似，克氏原螯蝦品質(zhì)在運輸、儲藏過程中也易受微生物活動破壞[6]。如2011年報道的因食用克氏原螯蝦出現(xiàn)副溶血性弧菌群體食物中毒事件[7]，在克氏原螯蝦樣本中分別檢出大腸菌群、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌與副溶血性弧菌等4種致病菌[8]。因此，需加強對克氏原螯蝦的微生物污染控制。

微酸性電解水（Slightly Acidic Electrolyzed Water, SAEW）是一種綠色殺菌劑[9]，其可在細胞水平上破壞脂多糖，造成金屬離子泄露、肽聚糖層失序，破壞細胞膜；在分子水平上導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)受損、核糖體泄露以及RNA的異常合成[10]。超聲（Ultrasound, US）利用超聲波產(chǎn)生的空化現(xiàn)象滅活微生物，增加各種微生物的熱敏性，且能維持食品原有品質(zhì)[11]。目前，超聲協(xié)同微酸性電解水聯(lián)合殺菌處理（US-SAEW）的研究主要應(yīng)用在果蔬、禽畜肉方面，在水產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用研究較少。Cichoski等[12]發(fā)現(xiàn)，US-SAEW處理能有效殺滅雞肉表面細菌，較好維持雞肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。Li等[13]采用US-SAEW處理甘薯，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可有效滅活甘薯塊根的匍匐莖根霉，延長甘薯的貯藏期。Li等[14]研究發(fā)現(xiàn)US-SAEW處理可抑制假單胞菌的生長，減少歐洲鯉在冷藏過程中的水分損失、脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)降解。此外，藍蔚青等[15]發(fā)現(xiàn)US-SAEW能抑制海鱸魚肉樣品在貯藏期間的菌落總數(shù)與嗜冷菌生長，并延長6 d貨架期。

本文探究SAEW和US處理條件對克氏原螯蝦微生物和品質(zhì)的影響，并監(jiān)測冷藏過程中克氏原螯蝦的品質(zhì)變化，以期為克氏原螯蝦的保鮮加工提供新技術(shù)方法。

1 實驗

1.1 材料與試劑

主要材料：鮮活克氏原螯蝦（質(zhì)量約30～35 g），購于廣東省湛江市霞山批發(fā)市場。

主要試劑：氯化鈉、硼酸，西隴科學(xué)股份有限公司，為國產(chǎn)分析純；氧化鎂，上海麥克林生化科技有限公司，為國產(chǎn)分析純；0.1 mol/L標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定液，上海安譜實驗科技股份有限公司；營養(yǎng)瓊脂、甘露醇氯化鈉瓊脂（MSA）、假單胞菌瓊脂基礎(chǔ)培養(yǎng)基（CN），北京陸橋技術(shù)股份有限公司；丙二醛（MDA）含量檢測試劑盒，北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

主要儀器與設(shè)備：AnyWhere-320W酸性氧化電位水機，北京睿安德環(huán)保設(shè)備有限公司；NE-1500Z超聲波處理器，上海方需科技有限公司；PTH-027型雙量程余氯測試計，英國百靈達有限公司；CYDC-2010勻速程控恒溫槽，杭州川一儀器實驗有限公司；VAPODEST-450型全自動凱氏定氮儀，德國格哈特分析儀器有限公司；CR-20色差儀，日本美能達公司。

1.3 樣品前處理

整體克氏原螯蝦：將10只中等大小均勻鮮活的克氏原螯蝦打碎，取3個平行?？耸显r肉：將3只中等大小均勻的鮮活克氏原螯蝦用冰水猝死，剝殼取肉，攪碎，取3個平行。

1.4 單一條件以及US-SAEW處理對克氏原螯蝦的影響

1.4.1 微酸性電解水制備

采用酸性氧化電位水生成器電解pH值為1.1的稀鹽酸以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氯化鈉混合溶液，制得SAEW參數(shù)如下：pH值為5.91±0.40，氧化還原電位（Oxidation-Reduction Potential, ORP）值為（900.0±50.0）mV，有效氯濃度（Available Chlorine Concentration, ACC）為（150.0±30.0）mg/L。

1.4.2 微酸性電解水濃度對克氏原螯蝦微生物的影響

將制備的微酸性電解水稀釋成不同濃度，取3只中等大小均勻的新鮮整體克氏原螯蝦，按蝦水比（g/mL）1∶10的比例放入裝有SAEW的燒杯中；分別用ACC值為20、40、60 mg/L的微酸性電解水浸泡10 min，測定不同濃度SAEW對其菌落總數(shù)的影響。

1.4.3 處理時間對克氏原螯蝦微生物的影響

取3只中等、大小均勻的新鮮整體克氏原螯蝦，選擇1.4.2節(jié)中最適ACC的微酸性電解水，按蝦水比（g/mL）1∶10的比例放入燒杯中，分別浸泡5、10、20、30 min，測定SAEW不同處理時間對其菌落總數(shù)的影響。

1.4.4 超聲功率對克氏原螯蝦微生物的影響

取3只中等大小均勻的新鮮整體克氏原螯蝦，按蝦水比（g/mL）1∶10的比例放入燒杯中，調(diào)節(jié)功率分別為255、300、360、405 W進行超聲處理，根據(jù)1.4.2節(jié)與1.4.3節(jié)的實驗結(jié)果選擇SAEW的ACC以及超聲時間，測定不同功率處理對其菌落總數(shù)的影響。

1.4.5 超聲聯(lián)合微酸性電解水處理對克氏原螯蝦微生物的影響

聯(lián)合微酸性電解水和超聲處理克氏原螯蝦，測定經(jīng)處理后整體克氏原螯蝦的菌落總數(shù)、金黃色葡萄球菌數(shù)以及假單胞菌數(shù)。

1.4.6 貯藏實驗

將鮮活克氏原螯蝦用冰水猝死，超聲聯(lián)合微酸性電解水處理之后取出瀝干，于4 ℃冰箱中貯藏。于0、2、4、6、8 d對其進行菌落總數(shù)、TVB-N、MDA值、色差分析以及感官評定。

1.5 指標(biāo)測定

1.5.1 微生物測定

菌落總數(shù)測定依據(jù)GB 4789.2—2022《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)的測定》方法，將樣品按1∶9比例用0.85%無菌生理鹽水稀釋，均質(zhì)，無菌吸取1.0 mL進行10倍梯度稀釋，選擇2～3個適宜稀釋度涂板于營養(yǎng)瓊脂平板、金黃色葡萄球菌選擇培養(yǎng)基平板、假單胞菌選擇培養(yǎng)基平板，倒置于36 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)72 h，計算菌落總數(shù)，單位為CFU/g。

1.5.2 丙二醛（MDA）測定

按照丙二醛（MDA）含量檢測試劑盒說明書要求測定，并計算貯藏期間克氏原螯蝦MDA含量變化，結(jié)果以mg/kg表示。

1.5.3 總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）測定

參考GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》，使用自動凱氏定氮儀測定樣品的TVB-N含量。準(zhǔn)確稱量（1.0±0.1）g的樣品放入中50 mL離心管中，加入7.5 mL蒸餾水，經(jīng)均質(zhì)后將離心管中的樣品全部洗入消化管中，于上機前加入0.1 g氧化鎂。使用（0.100±0.001）mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，以20.0 g/L硼酸為吸收液，記錄所得樣品的響應(yīng)值，重復(fù)3次。

1.5.4 感官評定

參照SB/T 10876—2012《淡水小龍蝦購銷規(guī)范》與孔金花等[16]方法，在光線充足，無異味的環(huán)境中，將克氏原螯蝦置于白色搪瓷盤中逐項檢驗，評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。由10名提前經(jīng)過感官評價培訓(xùn)的食品專業(yè)人員進行感官評價（男女比例為1∶1）[17]，根據(jù)評定標(biāo)準(zhǔn)對克氏原螯蝦的品質(zhì)打分。每名人員的評分是2項評分指標(biāo)的平均分，最終得分是所有評價人員的平均分。

表1 克氏原螯蝦感官評定

Tab.1 Sensory evaluation of crayfish

1.5.5 色差分析

參考孔金花等[16]法，采用色差儀測定克氏原螯蝦蝦肉腹部表面顏色。分析前用標(biāo)準(zhǔn)黑白板對儀器進行校正，校正完成后對每組*、*、*進行3次平行分析，分別為明度（黑?白=0?100分）、紅度或綠度、黃度或藍度。

1.6 數(shù)據(jù)處理

實驗結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS Statistics 20進行單因素方差分析，用LSD法和Duncan多重比較進行顯著性分析；采用Origin 2023b統(tǒng)計軟件作圖等。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一條件以及US-SAEW處理對克氏原螯蝦微生物的影響分析

根據(jù)美國FDA發(fā)布的“有效食品接觸物質(zhì)通知清單”，次氯酸水有效氯濃度不得超過60 mg/L。實驗選取ACC值分別為20、40和60 mg/L的SAEW處理克氏原螯蝦，實驗結(jié)果如圖1a所示。當(dāng)ACC值為60 mg/L時，殺菌效果最好，顯著優(yōu)于空白組（<0.05），與空白組相比，整體克氏原螯蝦的菌落總數(shù)減少了0.88 lg（CFU/g），故后續(xù)選擇ACC值為60 mg/L的SAEW進行實驗。在此濃度下，采用SAEW浸泡30 min時殺菌效果最好，SAEW浸泡10 min與空白組相比整體克氏原螯蝦菌落總數(shù)減少了0.98 lg（CFU/g），但與浸泡時間為20 min與30 min的處理組無顯著性差異（>0.05）。綜合生產(chǎn)效率因素，選擇SAEW處理時間為10 min。

在ACC值為60 mg/L、超聲功率為405 W時，處理10 min對克氏原螯蝦的殺菌效果最好，處理效果顯著優(yōu)于其他處理組和空白組（<0.05）。此時菌落總數(shù)為7.35 lg（CFU/g），與空白組相比整體克氏原螯蝦菌落總數(shù)減少了0.70 lg（CFU/g）。后續(xù)貯藏實驗選擇ACC值為60 mg/L的SAEW與超聲功率405 W聯(lián)合處理10 min。

經(jīng)US-SAEW殺菌處理后克氏原螯蝦蝦肉的菌落總數(shù)、金黃色葡萄球菌數(shù)和假單胞菌數(shù)與未處理組相比均有顯著性差異（<0.05）。克氏原螯蝦初始菌落總數(shù)為6.38 lg（CFU/g），處理后的菌落總數(shù)為4.90 lg（CFU/g）。其中US-SAEW對假單胞菌的殺菌效果優(yōu)于對金黃色葡萄球菌的殺菌效果，與對照組相比菌落總數(shù)減少了0.92 lg（CFU/g）。Lan等[18]研究也發(fā)現(xiàn)US-SAEW能有效殺滅鱸魚片中假單胞菌與產(chǎn)H2S菌。

圖1 不同條件處理對克氏原螯蝦微生物的影響

注：TBC為菌落總數(shù)（Total Bacterial Colonies），SA為金黃色葡萄球菌計數(shù)（），為假單胞菌計數(shù)（）；不同小寫字母表示不同處理間具有顯著性差異（<0.05），下同。

2.2 克氏原螯蝦貯藏實驗結(jié)果分析

隨著貯藏時間的延長，克氏原螯蝦對照組和處理組的菌落總數(shù)均逐漸增加。在4 ℃貯藏期間內(nèi)，US-SAEW處理后克氏原螯蝦的菌落總數(shù)始終小于對照組（圖2a）。克氏原螯蝦初始菌落總數(shù)為6.38 lg（CFU/g），處理后的菌落總數(shù)為4.90 lg（CFU/g）。貯藏至第8天時，對照組的菌落總數(shù)為7.16 lg（CFU/g），處理組的菌落總數(shù)為5.96 lg（CFU/g）。超聲的空化作用破壞了微生物的結(jié)構(gòu)，增加了SAEW與菌體的作用面積，US-SAEW處理有協(xié)同作用，US促進SAEW的殺菌效果[19]。

總揮發(fā)性鹽基氮是蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)的氮化合物降解所產(chǎn)生的堿性揮發(fā)性化合物的總稱[20]。根據(jù)GB 2733—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)鮮、凍動物性水產(chǎn)品》的規(guī)定，淡水魚蝦的TVB-N的限值不得超過20 mg/100 g。各組的TVB-N值均隨著貯藏時間的延長而逐漸上升（圖2b），而US-SAEW組的TVB-N值增長速度低于對照組的。未處理的克氏原螯蝦在第4天時的TVB-N含量達到25.25 mg/100 g，含量已超過限值，而此時US-SAEW處理后的克氏原螯蝦TVB-N含量為19.97 mg/100 g，第6天時達到貨架期終點。

丙二醛（MDA）值反映脂類氧化程度。MDA值越高，脂肪的氧化程度越大，即MDA值越大，腐敗程度就越嚴(yán)重[21]?？耸显r蝦肉MDA值的變化趨勢如圖2c所示。在冷藏期間，MDA值呈先降低后升高的變化趨勢。在第0天時，用US-SAEW處理的蝦肉的MDA值與對照組的MDA值相差不大，其他冷藏時間處理組的MDA含量均低于對照組的MDA值。

由圖2d可知，隨著貯藏時間的增加，對照組和處理組的感官評分均下降，且同一處理不同貯藏時間有顯著性差異（<0.05）。第0天對照組克氏原螯蝦的感官評分略高于處理組，其含有輕微的電解水味。在貯藏第8天，對照組蝦頭黑變和肌肉松散程度高于處理組，US-SAEW能保持貯藏期內(nèi)克氏原螯蝦的肌肉品質(zhì)。

克氏原螯蝦在4 ℃貯藏期間的色差結(jié)果如表2顯示，對照組和處理組的*值和*值均逐漸上升，而其*值均逐漸降低。其中實驗組的*值和*值的增幅均低于對照組的，*值則反之。*值上升的原因可能是隨著貯藏期延長蝦體肌肉失水，其表面的自由水增加，光反射增強，與肌肉的損傷程度有關(guān)[22]。*值上升的原因可能是脂肪氧化與褐變反應(yīng)產(chǎn)生黃色素沉淀[23]。*值的降低程度可能與肌紅蛋白的變性與流失呈正相關(guān)[24]。這些實驗結(jié)果表明，US-SAEW處理能延緩克氏原螯蝦品質(zhì)的劣變。

圖2 克氏原螯蝦在4℃貯藏期間菌落總數(shù)（a）、TVB-N值（b）、 MDA值（c）和感官評分（d）的變化

表2 克氏原螯蝦在4℃貯藏期間色差的變化

Tab.2 Changes in color difference of crayfish during storage at 4℃

2.3 相關(guān)性分析

由圖3可知，在貯藏期間克氏原螯蝦菌落總數(shù)與TVB-N含量呈正相關(guān)，與感官評分呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)；TVB-N含量與MDA含量呈顯著正相關(guān)，與感官評分呈顯著負(fù)相關(guān)。隨著貯藏期延長，克氏原螯蝦菌落總數(shù)、TVB-N含量與MDA值增加，感官評分降低的同時，微生物引起腐敗變質(zhì)開始加劇，鮮度越低，脂肪氧化程度越大，品質(zhì)劣變程度越高。

圖3 克氏原螯蝦在4 ℃貯藏期間各項指標(biāo)相關(guān)性分析

3 結(jié)語

采用微酸性電解水有效氯濃度60 mg/L并聯(lián)合超聲功率405 W處理10 min，克氏原螯蝦菌落總數(shù)與對照組相比降低了1.48 lg（CFU/g），與單一處理相比殺菌作用更強。US-SAEW處理能夠顯著降低克氏原螯蝦蝦肉的菌落總數(shù)、金黃色葡萄球菌數(shù)和假單胞菌數(shù)，其中對假單胞菌的殺菌效果最好，假單胞菌減少了0.92 lg（CFU/g）。經(jīng)處理后的克氏原螯蝦在4 ℃貯藏期間內(nèi)，菌落總數(shù)均低于對照組，貯藏至第8天時，處理組的菌落總數(shù)顯著低于對照組的。根據(jù)菌落總數(shù)的影響結(jié)果分析可知，與對照組相比，US-SAEW處理可延長克氏原螯蝦貯藏期至少4 d，減緩了TVB-N與MDA值的升高，且有助于保持貯藏期克氏原螯蝦的肌肉品質(zhì)，延緩品質(zhì)劣變。因此，超聲結(jié)合微酸性電解水處理能夠延長克氏原螯蝦的貨架期，在水產(chǎn)品保鮮上具有較好的應(yīng)用前景。

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Optimization of Ultrasound and Slightly Acidic Electrolyzed Water for Crayfish Treatment and Its Effect on Quality during Storage

LI Jia1, ZHONG Hongliang1, DING Tian2, HAN Wenjing3, LIU Shucheng1,4, WEI Shuai1,4*

(1.a. College of Food Science and Technology, b. Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, c. Guangdong Province Engineering Laboratory for Marine Biological Products, d. Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of seafood, e. Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Guangdong Ocean University, Guangdong Zhanjiang 524088, China; 2. School of Biosystems Engineering and Food Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 3. Huaian Fisherman Food Technology Development Co., Ltd., Jiangsu Huai'an 223100, China; 4. Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic University, Liaoning Dalian 116034, China)

The work aims to investigate the sterilization effect and changes of storage quality of crayfish treated by ultrasound and slightly acidic electrolyzed water (US-SAEW). The effects of available chlorine concentration (ACC) of SAEW, soaking time, and US power on microorganisms were evaluated. The effect of combined treatment on the total bacteria, total volatile base nitrogen (TVB-N), malondialdehyde (MDA), color difference, and sensory characteristics of crayfish during storage at 4°C were analyzed. The results showed that when the crayfish were treated with US-SAEW at ACC of 60 mg/L, and ultrasonic power of 405 W for 10 min, the total bacteria of crayfish decreased by 1.48 lg CFU/g compared with the blank group, indicating a stronger bactericidal effect compared with the single treatment. During the cold storage, the growth of the total bacteria was inhibited by US-SAEW, and the rate of increase in total volatile base nitrogen and malondialdehyde was lower than that of the blank group, which showed a positive effect on delaying the fat oxidation and spoilage of samples. Thus, compared with the control group, US-SAEW treatment has a good bactericidal effect, which could better maintain the quality of crayfish and extend the refrigerated shelf life by at least 4 days.

crayfish; ultrasound combined with slightly acidic electrolyzed water; sterilization; storage; quality

S983

A

1001-3563(2024)03-0139-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.03.016

2023-06-27

廣東省教育廳重點項目（2022ZDZX4014）；江蘇省蘇北科技專項（SZ-HA2021017）；國家蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-48）