鲈鱼半成品辐照灭菌剂量研究

熊光权

陈玉霞

白 婵

李海蓝

鉏晓艳

(湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 430064)



鲈鱼半成品辐照灭菌剂量研究

熊光权

陈玉霞

白 婵

李海蓝

鉏晓艳

(湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 430064)

为探讨鲈鱼半成品辐照杀菌的最适剂量，以鲈鱼半成品为研究对象，采用0.00～8.74 kGy剂量的60Co-γ射线进行辐照灭菌，考察辐照剂量对菌落总数、色度值、pH值、持水力、剪切力和挥发性成分等指标的影响。结果表明，辐照3.25 kGy 后鲈鱼半成品菌落总数降至10 CFU/g；菌落总数在D10值为1.54 kGy时降至250 CFU/g，D值为3.64 kGy时降至10 CFU/g，满足灭菌要求，且与实际辐照灭菌剂量(3.25 kGy)相当。1.55～4.78 kGy可控制pH值的上升；1.55～7.57 kGy辐照剂量对持水力、色泽及剪切力影响较小。挥发性成分随辐照剂量的增加而增加，较小的辐照剂量(3.25 kGy)有利于减少苯类、烷类等挥发性成分的产生。故使用辐照剂量范围3.25～4.78 kGy的60Co-γ射线对鲈鱼进行处理，可达到灭菌目的。

鲈鱼；灭菌；60Co-γ辐照；品质

鲈鱼(Micropterussalmoides)以肉质鲜嫩闻名，是优质蛋白质、维生素和矿物质的良好来源[1]，将鲈鱼经过清理、分割并通过食盐腌制汽烹及真空包装且未辐照的制品即为鲈鱼半成品。但是鲈鱼制品在灭菌过程中，易出现制品口感风味下降等问题[2-3]。因此，如何控制鲈鱼制品不被病原菌污染，保持原有品质，是现阶段亟需解决的课题。

辐照技术是对食品进行灭菌的新技术，可最大限度保留食品的色、香、味及营养成分[4]。然而目前对于水产品、肉制品灭菌辐照的应用研究仍缺乏系统针对性，虽然辐照剂量增大，能有效减弱微生物的污染程度[5-6]，但随着辐照剂量的增加，会导致产品肉质失水，破坏感官品质[7]，并且还会产生辐照异味[8-9]，这些都是辐照灭菌的应用瓶颈。因此，研究辐照对鲈鱼全方位品质的影响有利于鲈鱼制品高效灭菌工艺的开发。

基于上述情况，本研究拟通过对色度值、菌落总数、pH值、持水力、色度值、剪切力和挥发性成分等指标的测定，研究不同辐照剂量对鲈鱼品质的影响，确定最佳辐照剂量，以期研究出更有效的灭菌技术，并能保持其风味、色泽、口感，以提供高品质的名优鱼产品。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲈鱼：体重约750 g，武汉武商量贩超市；

其它试剂：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

pH计：PB-10型，德国赛多利斯科学仪器有限公司；

进样手柄：SPME手动型，美国Supelco公司；

萃取头：DVB/CAR/PDMS 50/30 μm(二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷)型，美国Supelco公司；

气相色谱—质谱联用仪：GC-MS7890A型，美国安捷伦公司；

色差仪：CR-400型，柯尼卡美能达株式社会；

快速水分测定仪：MJ33型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备及辐照 将清理过的鲈鱼，取背部肌肉，分割为20 g左右的鱼块(长×宽×高为4 cm×4 cm×1 cm)，添加食盐1%(与鱼肉的质量比)，在常温下腌制1 h，腌制结束后汽烹5 min，待自然冷却后，真空包装。每组样品接受辐照。通过检测(以重铬酸银剂量剂标定)，60Co-γ射线辐照实测剂量分别为：0.00，1.55，2.62，3.25，4.78，5.21，6.49，7.57，8.74 kGy。

1.3.2 菌落总数测定及D值计算 用梯度稀释法测定样品的菌落总数[10]。以辐照剂量(x)和辐照后的菌落总数对数(y)建立一元一次方程组，得到两者之间的二维关系。再根据一元一次方程式，求解出当菌落总数减少至未辐照样品的菌落总数1/10所需要的吸收剂量值(D10)[11]。最后，根据式(1)，计算出辐照样品菌落总数降至N<10 CFU/g时所需的辐照剂量(D)[12]，以D值作为确定杀菌剂量的重要参考指标。

(1)

式中：

D——辐照剂量，kGy；

D10——菌落总数减少至未辐照样品的菌落总数1/10所需要的辐照剂量，kGy；

N0——辐照前菌落总数，CFU/g；

N——辐照后残留菌落总数，CFU/g。

1.3.3 色度值测定CR-400型色差仪在使用前用白板进行校准。将镜头垂直于取灭菌处理的鱼块肉面上，镜头紧扣肉面，按下摄像按钮，测定样品表面的亮度值L、红度值a、黄度值b。对每一肉样需平行测定5次。并通过式(2)计算得到样品白度值[13]。

(2)

式中：

W——白度值；

L——亮度值；

a——绿/红值；

b——蓝/黄值。

1.3.4pH值的测定 称取10g灭菌处理的鱼块。加入100mL蒸馏水。使用高速分散器将鱼肉打碎，调制鱼肉均浆，pH计校零后，测定样品鱼肉均浆的pH值[14]。

1.3.5 持水力测定 将未做任何处理的鱼肉用快速水分检测仪测定其总含水量(总含水量测定结果为64.71%)；取辐照处理后的约10g鱼肉置于离心管中，加塞，于90 ℃、10min水浴加热后，用镊子将肉转移到底部放有脱脂棉的离心管，室温(25 ℃)，12 000×g离心5min[15]。鱼肉持水力(WHC值，%)根据式(3)和式(4)计算。

Δm=m1-m2，

(3)

WHC=(1-Δm/ω)×100%，

(4)

式中：

Δm——总汁液流失重(包括加热和离心)，g；

m1——加热前样品重，g；

m2——加热和离心后样品重，g；

WHC——鱼肉持水力，%；

ω——鱼肉总含水量，g。

1.3.6 剪切力测定 用TA-XTPlus质构仪进行测定，探头为HDP/BSW，设置测中速率1.00mm/s；压缩比40%，沿平行纤维的方向取1cm高的肉样(长×宽为2cm×2cm)，样品平行测定6次后取平均值[16]。

1.3.7 挥发性成分的测定 取4g鱼肉于螺口样品瓶，加入6mL蒸馏水及磁转子，隔垫密封，于磁力搅拌器上加热平衡。用萃取头(PDMS/DVB/CAR)顶空吸附40min，最后插入GC进样口，解析5min。

(1) 气相色谱条件：HP-5MS色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气为He(99.999%)，流速1mL/min；进样口温度为250 ℃；不分流方式进样，进样体积为1μL。程序升温：初始温度为40 ℃，保持3min，然后以5 ℃/min升到200 ℃，保持2min，然后以50 ℃/min升到250 ℃，保持5min，运行40min[17-18]。

(2) 质谱条件：接口温度为280 ℃，离子源温度为230 ℃，四级杆温度为150 ℃；EI源，电子轰击能量为70eV；溶剂延迟时间为2.2min，全扫描范围为45～350 m/z。以NIST08谱库检索定性，峰面积定量。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 辐照灭菌对菌落总数的影响

由表1可知，辐照处理样品菌落总数减少明显。经过1.55kGy和2.62kGy辐照的样品，菌落总数由初始2 300CFU/g降至275CFU/g和60CFU/g。当辐照剂量大于等于3.25kGy，菌落总数基本达到未检出水平。辐照剂量越大处理后样品的菌落总数越少。

表1 辐照对菌落总数的影响Table 1 Total number of bacteria with different doseof 60Co-γ irradiation

将素鸡[19]和羽衣甘蓝[20]分别采用γ射线辐照处理后，菌落总数明显下降，辐照剂量与杀菌效果呈正比，均与本研究结果相似。依据1.3.2所描述的计算过程，解一元一次方程：y=-0.696x+3.436(R2=0.976)，由方程算得D10=1.54kGy。故当菌落总数至未检出水平(N<10CFU/g)，N0=2 300CFU/g时，根据式(1)计算出理论灭菌剂量D=3.64kGy。表明剂量大于3.64kGy时可使菌落总数达未检出水平，这与实际结果(3.25kGy)相符合。有关辐照杀菌研究资料[12]也认为3.00～4.00kGy的辐照剂量可有效杀灭肉中的多数微生物，此辐照灭菌剂量与本研究结果一致。

2.2 辐照灭菌对pH、持水力和剪切力的影响

由表2可知，随着辐照剂量的增加，pH值呈缓慢下降的趋势。以辐照方式处理的冷鲜猪肉亦发现辐照有控制pH值上升的作用[21-22]，与本研究结果相似。这是由于辐照处理有效杀灭了鱼肉中的腐败菌，抑制鱼肉的腐败，防止腐败菌分解蛋白质，生成碱性物质，从而控制pH的上升。4.78kGy剂量处理的样品pH值与对照组无显著差异(P>0.05)。故以1.55～4.78kGy剂量辐照处理鱼肉可以控制pH值的上升，保证了鱼肉的品质。

表2 辐照对pH、持水力和剪切力的影响†

Table2TotalnumberofpHandwatercapacitywithdifferentdoseof60Co-γirradiation

辐照剂量/kGypH持水力/%剪切力/kg0.007.19±0.11d93.90±2.52a0.180±0.027ab1.557.13±0.08cd93.12±2.56a0.162±0.009a2.627.07±0.12bcd92.13±2.02a0.177±0.036ab3.257.05±0.10bcd91.93±1.97a0.186±0.049ab4.786.97±0.08bcd91.80±1.03a0.221±0.048ab5.216.96±0.08bc91.23±1.35a0.255±0.053b6.496.94±0.12ab90.76±1.11a0.193±0.014ab7.576.91±0.09ab90.57±1.04a0.213±0.036ab8.746.77±0.08a90.46±1.63a0.247±0.065b

† 同一列数值上标有不同字母表示差异显著(P<0.05)。

与未辐照处理的样品相比，样品的持水性随辐照剂量升高呈缓慢下降的趋势。可能是辐照改变了肌肉蛋白质的二级和三级结构，从而使样品的持水性逐渐降低[23-24]。由最小显著差数法(LSD法)结果可知，不同辐照处理的样品其持水性均无显著差异，持水性的值都处在同一水平内，表明辐照剂量对持水性影响较小。

由表2还可知，随辐照剂量的逐渐增大，剪切力呈现先增大后减小的趋势。样品在5.21kGy时剪切力达到最大值，这可能是辐照初期，鱼肉的持水性减小，使得剪切力值升高[25-26]。而当辐照剂量大于5.21kGy后剪切力呈现减小的趋势，这是由于蛋白质受较大辐照剂量影响，蛋白胶束结构被破坏，从而使剪切力下降[15]。

2.3 辐照灭菌对色度值的影响

普通消费者购买肉品时认为，色泽是影响消费者是否有购买意愿的重要影响因素之一。

由表3可知，随辐照剂量逐渐增加，亮度值、红度值总体呈现上升趋势，黄度值呈下降趋势；红度值和黄度值随辐照剂量变化显著，而亮度值变化不显著。通过计算得到鱼肉的白度值，可知白度随剂量增加而增加。当辐照剂量在0.00～7.57kGy时，通过肉眼观察并无太大差别，处于消费者对色泽的可接受范围内；而当辐照剂量达到8.74kGy时，样品肉色过于惨白。故推断在辐照剂量为0.00～7.57kGy时，辐照处理对样品白度影响较小。

2.4 辐照灭菌对鲈鱼挥发性成分的影响

由前述试验结果可知，当辐照剂量≥3.25kGy时，菌落总数达到基本未检出水平，起到良好的灭菌效果，因此选用对照组0.00，3.25kGy及等量增加量6.49kGy进行挥发性成分检测。

对比图1中经过不同辐照剂量处理的样品出峰情况，以及表4所鉴定出的具体物质，可知：对照组产生的挥发性物质无论是种类还是相对含量均低于辐照组。对照组产生的挥发性物质仅有对二甲苯、1,3-二甲苯、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十五烷和四甲基十五烷；3.25kGy处理组检测出11种苯和烷类物质；6.49kGy处理组检测出16种苯和烷类物质。分析比较两个处理组不同时段的出峰及鉴定情况可知：当保留时间为5.00～10.00min时，3.25kGy处理组产生的断裂的细小碳链明显少于6.49kGy；在保留时间为19.00～22.00min时，3.25kGy产生的苯类、烷类明显少于6.49kGy；当保留时间为27.00min时，6.49kGy出现了3.25kGy没有产生的十三烷；当保留时间为32.00min时，3.25kGy辐照剂量下十五烷的相对含量比6.49kGy要少。

表3 辐照对色度值的影响†

Table3Thechromaticvaluewithdifferentdoseof60Co-γirradiation

辐照剂量/kGy亮度红度黄度白度0.0063.85±2.24a-1.63±0.14a1.71±0.28a63.77±1.29a1.5564.02±1.59a-1.26±0.64a2.62±0.45a63.90±0.91a2.6264.88±4.17a-0.61±0.23a2.30±0.22a64.80±2.40a3.2565.16±1.54a-1.05±0.24b1.78±0.13b65.10±0.89a4.7866.27±2.68ab-1.76±0.22c1.39±0.27c66.20±1.54ab5.2166.31±2.55ab-0.57±0.47c1.35±0.09c66.28±1.47ab6.4967.36±0.11ab-0.28±0.44c1.00±0.14d67.34±0.06ab7.5767.33±1.82ab0.11±0.21c0.84±0.09d67.32±1.05ab8.7475.08±1.86c-0.84±0.20d0.64±0.28e75.06±1.07c

† 同一列数值上标有不同字母表示差异显著(P<0.05)。

图1 辐照对鲈鱼挥发性成分总离子流图

Figure1Chromatographyoftotalionchromatogramofvolatilecomponentsofperchwithdifferentdoseof60Co-γirradiation

表4 辐照对鲈鱼挥发性物质成分的影响

Table4Changesinvolatilecomponentwithdifferentdoseof60Co-γirradiation

类型名称出峰时间/min0.00kGy3.25kGy6.49kGy芳烃类 苯7.350.40甲苯10.240.311.50对二甲苯13.640.080.360.42临二甲苯13.690.290.091,3-二甲基苯13.710.040.301.43双二甲基乙基苯26.063.865.54烷类六甲基环三硅氧烷11.9827.8016.8014.41八甲基环四硅氧烷17.8827.6231.1021.52二甲基十一烷19.242.79三甲基十二烷19.252.07二甲基辛烷19.681.23十三烷27.180.26十四烷29.690.32环十五烷31.990.15十五烷32.303.183.618.36十六烷34.810.28十七烷37.340.720.63四甲基十五烷37.331.252.33

由此可知，随着γ射线的辐照剂量增加，挥发性成分也在增加。这是因为γ射线直接作用或使水辐照降解生成氢、氢氧活性自由基间接作用鱼肉脂肪碳链，导致鱼肉脂肪碳链断裂，同时发生脂质过氧化反应[27]，产生的挥发性成分明显变多，可能是不良辐照气味的来源[28]。因此较小的辐照剂量(3.25kGy)产生挥发性成分较少，有利于控制挥发性气体成分的产生。

3 结论

60Co-γ辐照能有效降低鲈鱼制品的菌落总数，试验灭菌剂量3.25kGy(与理论灭菌剂量相当)时即能够满足N<10CFU/g的灭菌水平。综合各项指标的考量，3.25～4.78kGy剂量条件下可以控制pH值的上升，对持水性、色泽、剪切力等影响较小，有利于减少某些挥发性成分的产生，此范围剂量既能达到灭菌效果，又最大程度保持鲈鱼原本良好的品质。目前辐照对鲈鱼制品的品质影响的研究缺乏系统针对性。因此，本研究将为辐照灭菌技术在鲈鱼制品等水产制品的贮藏应用提供较为完整的数据和理论参考依据。除此外，辐照后鲈鱼制品感官可能与质构的变化具有相关联系[16,25,29]，具体的相关性将是日后进一步研究的方向，以更深入探究辐照剂量对鲈鱼品质效应的影响。

[1] 王广军, 关胜军, 吴锐全, 等. 大口黑鲈肌肉营养成分分析及营养评价[J]. 海洋渔业, 2008, 30(3): 239-245.

[2] 曲菲菲. 我国水产品加工业竞争力及影响因素分析[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2013: 24-27.

[3] 邹佳, 蔡婷, 罗永康, 等. 冰鲜鱼和解冻鱼快速无损伤物理检测技术研究[J]. 食品与机械, 2010, 26(2): 47-49.

[4] 李成梁, 靳国锋, 马素敏, 等. 辐照对肉品品质影响及控制研究进展[J/OL]. 食品科学, (2016-03-11).http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20160311.1659.012.html.

[5] 王宁, 王晓拓, 丁武, 等. 辐照剂量率对牛肉脂肪和蛋白氧化及蛋白特性的影响[J]. 现代食品科技, 2015, 31(8): 122-128, 191.

[6] 柳贤德, 朴伶华. 辐照处理对PSE肉的物化、微生物及感官恶性影响[J]. 食品与机械, 2012, 28(6): 84-88.

[7] 耿胜荣, 李新, 李查德, 等.60Co-γ射线辐照剂量对牛血清白蛋白结构的影响[J]. 湖北农业科学, 2015, 54(21): 5 378-5 382.

[8] 高兴岗, 李霞, 王文亮, 等. 食品辐照异味研究的进展[J]. 农产品加工, 2008(12): 51-53.

[9] 林若泰, 耿胜荣, 刘杨岷, 等. 冷却包装猪肉辐照异味气体成分研究[J]. 中国农业科学, 2008, 41(3): 918-924.

[10] 国家卫生部.GB4789.2—2010 食品菌落总数的测定方法[S]. 北京: 国家标准出版社, 2010.

[11] 龚频, 汤晓斌, 陈达. 最大剂量斜率法设定菌落总数辐照灭菌剂量的研究[J]. 辐射研究与辐射工艺学报, 2015, 33(2): 20 501-20 508.

[12] 杨文鸽, 傅春燕, 徐大伦, 等. 电子束辐照对美国红鱼杀菌保鲜效果的研究[J]. 核农学报, 2010, 24(5): 991-995.

[13] 任亭, 程亚娇, 游玉明, 等. 干燥条件对熟化竹荪品质的影响[J]. 食品与机械, 2016, 32(8): 127-131.

[14] 张崟, 王卫. 样品处理方法对肉的pH值测定结果影响[J]. 农产品加工: 学刊, 2012(10): 141-143.

[15] 丁玉庭, 陈艳, 邹礼根, 等. 猪PSE肉与增城肉肌原纤维蛋白抽提率和持水性的比较研究[J]. 中国食品学报, 2004, 4(2): 62-65.

[16] 王丹, 姜启兴, 许艳顺, 等. 鱼糕质构的仪器分析与感官评定间的相关性[J]. 食品与机械, 2016, 32(4): 24-27, 210.

[17] 鉏晓艳, 李新, 廖涛, 等. CaCl2、复合磷酸盐及木瓜蛋白酶对河鲈鱼肉的嫩化作用[J]. 肉类研究, 2015(10): 24-27.

[18] 刘春红. 固相微萃取技术及其在国内食品领域中的应用[J]. 生命科学仪器, 2009, 5(9): 3-8.

[19] 曾庆孝, 江津津, 阮征, 等. 固相微萃取和同时蒸馏萃取分析鱼露的风味成分[J]. 食品工业科技, 2008(1): 84-87.

[20] 贾倩, 李淑荣, 高美须, 等. 电子束和γ射线辐照对素鸡杀菌效果及氧化效应的影响[J]. 食品科学, 2013, 34(13): 61-65.

[21] JO C, LEE K H. Comparison of the efficacy of gamma and UV irradiation in Sanitization of fresh carrot juice[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2012, 81(8): 1 079-1 081.

[22] LUCHSINGER S E, KROPF D H, ZEPEDAC M G, et al. Sensory analysis and consumer acceptance of irradiated boneless pork chops[J]. Journal of Food Science, 1996, 61(6): 1 261-1 266.[23] 王晶晶, 徐超, 杨题隆, 等. 壳聚糖协同γ射线辐照对冷鲜猪肉品质的影响[J]. 浙江大学学报: 农业与生命科技学版, 2016, 42(2): 220-227.

[24] 冯晓琳, 王晓拓, 王丽芳, 等. 电子束辐照对真空包装冷鲜猪肉品质的影响[J]. 中国食品学报, 2015, 15(2): 126-130.

[25] 李升升. 热处理对耗牛肉品质的影响及其相关性分析[J]. 食品与机械, 2016, 32(4): 207-210.

[26] 柳贤德, 朴伶华. 辐照处理对PSE肉的物化、微生物及感官特性影响[J]. 食品与机械, 2012, 28(6): 84-88.

[27] 袁森, 庞林江, 路兴花, 等. 烹饪方式对鸡肉挥发性香气及质构特征的影响[J]. 食品与机械, 2015, 31(1): 33-36..

[28] AL-BACHIR M, MEHIO A. Irradiated luncheon meat: microbiological, chemical and sensory characteristics during storage[J]. Food Chemistry, 2001, 75(2): 169-175.

[29] 赵延伟, 吕振磊, 王坤, 等. 面条的质构与感官评价的相关性研究[J]. 食品与机械, 2011, 27(4): 25-28.

Study on irradiation sterilization and dose of semi-finished Micropterus salmoides王玮琼WANG Wei-qiong

XIONGGuang-quan

CHENYu-xia

BAIChan

LIHai-lan

ZUXiao-yan

(InstituteforFarmProductsProcessingandNuclear-AgriculturalTechnology,HuBeiAcademyofAgriculturalSciences,Wuhan,Hubei430064,China)

In order to regulate the technical conditions of irradiation sterilization for semi-finishedMicropterussalmoides(SFMS), we investigated the impacts of irradiation on the microbe quantity, pH value, water holding capacity, color value and volatile components of it in this study, by using different doses ranging from 0.00 to 8.74 kGy of60Co gamma ray irradiation. The results showed that, with the irradiation of 3.25 kGy, the total bacteria decreased to 10 CFU/g. Moreover, the total bacteria decreased to 250 CFU/g and 10 CFU/g, at theD10value of 1.54 kGy and 3.64 kGy, respectively. At the range of 1.55～4.78 kGy, pH value could be controlled in a reasonable standard. Increasing irradiation dosage (1.55～7.57 kGy) did not change the production of water holding capacity, color, or Warner-Bratzler shear force. A dose of 3.25 kGy was beneficial to semi-finished products of SFMS to reduce the volatile components of benzene and alkanes. In conclusion, the60Co-γirradiation dose in 3.25～4.78 kGy could release the sterilization purpose. Therefore, our studies provided theoretical guidance for the irradiation sterilization of SFMS.

Micropterussalmoides; microorganism inactivation;60Co-γirradiation; quality

国家自然科学青年基金项目(编号：111605052)；湖北省重大科技创新计划项目(编号：2015ABA038)；湖北省农业科技创新中心资助项目(编号：2017-620-000-001-036)；湖北省农业科学院竞争性项目(编号：2016fcz05)

王玮琼，女，湖北省农业科学院实习研究员，硕士。

鉏晓艳(1981—)，女，湖北省农业科学院副研究员，博士。E-mail：50655819@qq.com

2016—07—21

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.024