模拟物流条件下南美白对虾保鲜品质的变化

陈世达,咸世贵,张慧恩,朱艳杰,杨 华

(浙江万里学院生物与环境学院,浙江宁波 315100)

模拟物流条件下南美白对虾保鲜品质的变化

陈世达,咸世贵,张慧恩,朱艳杰,杨 华*

(浙江万里学院生物与环境学院,浙江宁波 315100)

以南美白对虾为对象,研究温度变化和不同包装方式对物流过程中品质及组织形态的影响。实验模拟两种不同物流过程,同时采用两种不同包装方式,得4种模拟物流条件。测定模拟物流条件下不同包装的南美白对虾pH、菌落总数、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸(TBA)、三甲胺(TMA)和K值变化。结果表明,温度变化频率高的模型Ⅰ对虾的品质影响显著——储藏过程中温度波动越大,越频繁,越会加速南美白对虾的劣变程度，其pH、菌落总数、TVB-N、TBA、TMA和K值都会随之增加。空气包装和真空包装相比,后者能够更好的抑制南美白对虾的品质劣变。其中模型Ⅰ -空气包装劣变最为严重,储藏结束时其pH为6.35,菌落总数为5.33 lg CFU/g,TVB-N上升至28.47 mg/100 g,TBA上升至3.56 mg MDA/kg,TMA则为5.14 mg/100 g。而模型Ⅱ-真空中的虾肉品质保持较良好状态，直到储藏结束其pH6.27，菌落总数为4.57 lg CFU/g，TVB-N上升至20.85 mg/100 g，TBA只上升到0.16 mg MDA/kg，TMA则为2.95 mg/100 g。结果表明,减少冷链物流中温度变化和真空包装对南美白对虾品质的劣化具有减缓作用。

南美白对虾,模拟物流,储藏温度波动,包装方式,品质

南美白对虾(Pacific white shrimp),又称白对虾、白虾,虾壳薄体肥,肉质鲜美,高蛋白低脂肪,富含维生素、氨基酸等多种人体所需营养成分[1]。目前传统的运输流通过程中,南美白对虾大多数采用的是冰鲜储藏的运输方式。但因其水分含量和蛋白质含量都很高,易受到细菌、微生物的污染,影响虾肉品质。

冷链物流(cold-chain logistics)是以冷冻工艺学作为基础,通过人工制冷技术的方式来减少因腐败变质引起的损耗,对易腐生鲜农产品在生产、贮藏、运输、销售各环节的低温控制[2]。近些年来我国的水产品冷链物流形成了依靠交通网络和各种运输工具,以生产性、分配性水产冷库为主,加工基地船、渔业作业船为辅的冷藏链[3-4]。

目前我国企业对于物流包装处于一个粗放型的模式。在市场中常见到的外包装都是使用高分子材料制作的泡沐箱，而同时聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、PVDC、EVOH、PA等多种包装塑料薄膜已经应用在冷链的内包装上。包装技术一般采用真空包装和充气包装，汤元睿[5]等的研究表明,气调和真空包装方式对冷链物流中温度变化导致的金枪鱼品质的劣化均具有减缓作用,其中气调包装的效果最好。

国外的冷链物流软硬件设施普遍较好,在法律法规方面也比较完善,基本都是在行业的前沿[6-7]。一些发达国家利用先进的技术,不断发展创新的物流流通设备，并将设备技术运用于生产、加工、运输、储存直至到消费者手中。发达国家冷链物流理念先进,保护生态,资源利用合理。在国内有些冷链物流并没有连贯,只是某些物流环节处在冷链过程中,以及物流包装不合理都会导致食品损耗严重。同时也存在着非冷藏状态下的散装鲜活产品物流[8]。

本文通过模拟物流体系,测定具体的数据指标来判断冷链过程中水产品的新鲜程度,进而挑选出减少损耗的最佳的物流模型。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

南美白对虾 购于鄞州麦德龙超市，并装入泡沫箱加大量冰块覆盖鲜虾虾体运回实验室；硫代巴比妥酸、甲基红、三氯乙酸、甲苯、碳酸钾、高氯酸、盐酸三甲胺、苦味酸 均为分析纯(AR)国药集团化学试剂有限公司；营养琼脂培养基(AR) 杭州微生物试剂有限公司；甲醛(AR) 无锡市晶科化工有限公司。

Forma-725超低温冰箱 艾本德中国有限公司；PL2002电子分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；离心机(5804R) 艾本德中国有限公司；紫外分光仪100Conc 岛津-GL消耗品销售公司；KDN-04A凯式定氮仪 浙江托普云农科技股份有限公司；LC-8100高效液相色谱仪 上海瑞玢国际贸易有限公司；BD-146HC可调式冰箱 青岛海尔特种电冰柜有限公司；混匀器Vertex Mixer XW-80A 海门市其林贝尔仪器制造有限公司；FSH-2A可调高速匀浆机 上海维城仪器有限公司；DZ-400型真空包装机 上海青葩食品包装机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 物流过程建模与包装方式选择 通过对目前水产贮运保鲜方案参考并建立两个模型，模型Ⅰ模拟市外销售(B2B)，模型Ⅱ模拟生鲜品电商(B2C)。

每个模型同时采用普通空气包装和真空包装，即共有模型Ⅰ-空气、模型Ⅰ-真空、模型Ⅱ-空气、模型Ⅱ-真空，四种贮运方式。

表1 模型Ⅰ物流过程Table 1 Model Ⅰ logistics process

表2 模型Ⅱ物流过程Table 2 Model II logistics process

1.2.2 鲜虾的处理 用纸巾吸去虾体表面水分，去除虾头虾壳虾尾线取虾尾肉，采用5 cm×8 cm PE袋，分别放入10、5、1 g虾肉以方便后续测定指标时直接取样，所有PE袋用普通包装机包装后，真空组采用真空包装机包装，在包装操作过程中将样品至于冰桶中以保鲜。每个样设三袋样品为一组平行。按照模型Ⅰ、Ⅱ的温度要求将虾肉置于冰箱中

1.2.3 pH的测定 取5.00 g虾肉于烧杯中，加入45 mL蒸馏水，剪碎后用匀浆机匀浆1 min，匀浆20 s停10 s，并静置30 min，用pH计测定。

1.2.4 菌落总数的测定 根据GB 4789.2-2010[9]中的平板计数法测定菌落总数。取虾肉样品5.00 g，置于盛有45 mL生理盐水的灭菌三角瓶中，剪碎后用匀浆机匀浆1 min，匀浆20 s停10 s。选择10-3、10-4稀释梯度的样品，吸取1 mL于无菌培养皿内采用1 mL生理盐水空白对照，(30±1) ℃培养(72±3) h。

1.2.5 硫代巴比妥酸(TBA)的测定 参照杨胜平等的方法[10]。

1.2.6 三甲胺(TMA)的测定 根据GB/T 5009.179-2003[11]火腿中三甲胺的测定略作修改，取虾肉5.00 g置于50 mL离心管中，加入20 mL 40%(W/V)三氯乙酸、25 mL蒸馏水，剪碎后用匀浆机匀浆1 min，匀浆20 s停10 s，静置15 min后过滤，50 mL容量瓶定容。取样液5 mL置于50 mL离心管中，另取5 mL蒸馏水作空白试验。分别加入1 mL 10%(W/V)甲醛溶液、10 mL甲苯、3 mL(1∶1)碳酸钾溶液(100 g碳酸钾溶于100 mL水)，混匀15 s，静置至分层。取上层甲苯层8 mL移入内有0.5 g以上无水硫酸钠的有盖干燥离心管中，振荡脱水。取此液5 mL于干燥试管中，加5 mL 0.02%(W/V)苦味酸甲苯溶液，混匀10 s，以蒸馏水为参比液，在410 nm测得其吸光值。按照国标制备TMA标准溶液(三甲胺氮含量分别为10、20、30、40、50 μg/mL)，测其吸光值并制备标准曲线(y=0.0136x+0.0184,R2=0.9962)。

1.2.7 挥发性盐基氮(TVB-N)的测定 参考SC/T 3032-2007[12]略作修改，称取虾肉10.00 g于50 mL离心管中，加45 mL高氯酸溶液(0.6 mol/L)，剪碎后用匀浆机匀浆1 min，匀浆20 s停10 s，冰桶中静置1 h后定性滤纸过滤备用，滤液于2～6 ℃下贮存。并将锥形瓶置于半微量定氮器蒸馏冷凝管下端，使其下端插入硼酸吸收液的液面下。准确吸取5.0 mL样品滤液注入凯氏定氮仪消化管内，加入过量氢氧化钠，蒸馏5 min，硼酸吸收液由红色转变为天蓝色即可。用0.01 mol/L盐酸标准溶液滴定锥形瓶中吸收液至浅黑红色为终点。同时用5.0 mL高氯酸溶液代替样品滤液进行空白实验。

式中，V1：测定用样液消耗盐酸标准溶液体积，mL；V2：试剂空白消耗盐酸标准溶液体积，mL；C：盐酸标准溶液的试剂浓度，mol/L；14：与1.00 mL盐酸标准滴定溶液[CHCl=1.00 mol/L]相当的氮的质量，mg；m：样品质量，g。

1.2.8 K值的测定 根据SC/T 3048-2014[13]，采用高效液相色谱法并略做修改。称取虾肉样品(1±0.01) g置于50 mL离心管中，加入20 mL预先冷却至4 ℃的0.06 mol/L高氯酸，振荡1 min，在4 ℃离心8000 r/min，10 min，取出上清液，再加入10 mL预先冷却至4 ℃的0.03 mol/L高氯酸，提取沉淀物中的待测物，4 ℃，8000 r/min，离心10 min，重复操作一次，合并上清液，调pH至6.0～6.4，将溶液转移至经预冷的50 mL容量瓶中，用4 ℃蒸馏水定容，在4 ℃，8000 r/min下离心10 min，用0.22 μm微孔滤膜过滤，滤液于4 ℃下保存，待测。

色谱条件：C18柱，150 mm×4.6 mm，粒径5 μm；流动相：0.002 mol/L KH2PO4混合C2H3N，用2 mol/L磷酸调节pH；流速1.0 mL/min；柱温：35 ℃；检测波长：254 nm；进样量：20 μL。

计算公式：

式中：ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx：样品中腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸、肌苷酸、次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤的含量，μmol/g。

1.2.9 数据处理 采用Origin 8.1进行数据处理。所有实验重复3次。

2 结果与讨论

2.1 不同物流模型对南美白对虾pH的影响

由图1中南美白对虾pH的变化可知,新鲜南美白对虾的pH为6.91,两组模型,不管是模型I,模型Ⅱ,空气包装还是真空包装在储藏初期pH都有一个明显的下降过程。有研究表明,在储藏初期动物性组织中的糖原会在微生物和酶的作用下发生糖酵解反应,生成丙酮酸、乳酸、琥珀酸等一类有机酸，由于这些酸的积累导致南美白对虾在储藏初期pH呈现下降趋势。在储藏初期虽然空气包装和真空包装的虾肉pH相差不大,但在整个物流过程中真空包装的虾pH一直比空气包装的要低。在储藏中期pH存在较大的波动,特别是13 d,各组相差比较大,温度波动对于虾肉pH有较大影响。两组模型的末期，即模型Ⅰ(23 d)和模型Ⅱ(17 d)温度变化大,pH又都呈现明显的上升趋势。这说明虾中的肌肉组织中的蛋白质、氨基酸等含氮物质被降解破坏,产生一些呈碱性的物质,这些碱性物质会在储藏后期累积使得pH上升。

图1 不同物流模型对南美白对虾pH的影响Fig.1 Effect of different conditions on the pH of Penaeus

2.2 不同物流模型对南美白对虾菌落总数的影响

水产品腐败变质主要的原因可以归结于微生物的作用,所以微生物的数量可以明显反映水产品的腐败程度。海虾菌落总数≤105CFU/g为一级鲜度;菌落总数≤5×105CFU/g为二级鲜度;当菌落总数达到106～107CFU/g时,通常虾已经腐败,不能食用[14]。由图2可见,新鲜的南美白对虾初始的菌落总数为3.86 lg CFU/g为一级新鲜度。在储藏过程中四种不同的物流模型,菌落总数都随着存储时间而增加,增长的趋势由慢变快，而在模型I(20～25 d)阶段增长特别迅速。模型Ⅰ-空气(24 d),模型Ⅰ-真空(25 d)菌落总数分别达到了5.02 lg CFU/g和5.01 lg CFU/g,均已超过一级鲜度达到了二级鲜度。而模型Ⅱ的空气包装和真空包装直到储存结束其菌落总数仍低于105CFU/g，为一级鲜度,分别为4.78 lg CFU/g和4.57 lg CFU/g。从模型Ⅰ和模型Ⅱ对比来看,减少物流过程温度的变化次数能显著抑制微生物的生长。真空包装的菌落总数升高不显著,可能是由于真空无氧环境抑制了部分需氧微生物的生长繁殖,实验表明真空包装能有效的抑制南美白对虾中微生物的生长繁殖。

图2 不同物流模型对南美白对虾菌落总数的影响Fig.2 Effect of different conditions on the total number of colonies of P. vannamei

2.3 不同物流模型对南美白对虾TBA值的影响

有些研究表明水产品在贮藏期间,某些嗜冷菌会有脂肪酶和磷脂酶产生,这些酶会分解食品中的一些脂肪,产生脂肪酸易被氧化成不稳定的脂质过氧化物,这些过氧化物易被分解成丙二醛,作为硫代巴比妥酸反应底物被检测到[15]。

新鲜的南美白对虾的TBA值只有0.59 mg MDA/kg,该测定值与叶轻飏[16]测定的南美白对虾储藏期间初始值为0.61 mg MDA/kg较为相似。南美白对虾储藏初始值较低可能是因为其脂肪氧化产物MDA与核苷、核酸、蛋白质等物质发生反应,使MDA不能够累积[17]。由图3可知,随着储存天数的增加,模型Ⅰ、模型Ⅱ的TBA值先增长到达一定值后又下降。但模型Ⅰ的最高值比模型Ⅱ的最高值要大,可能因为模型Ⅰ所经历的时间比模型Ⅱ要久,其积累的MDA含量的较多的缘故。在储藏的末期,两种包装方式对比,真空包装的TBA值明显要小于空气包装,这可能是真空包装中由于没有氧气的存在,减弱了虾肉中的脂肪氧化。图3中结果表明,针对南美白对虾中的脂肪氧化抑制,模型Ⅱ比模型Ⅰ效果好,真空包装比空气包装效果好。

图3 不同物流模型对南美白对虾TBA的影响Fig.3 Effect of different conditions on TBA of Penaeus

2.4 不同物流模型对南美白对虾TMA值的影响

TMA常常用于判断海水鱼的新鲜度。Dyer曾对虾体内TMA的变化规律进行测定,发现TMA只能对虾体的腐败程度进行指示,不能直接对虾的新鲜程度进行评级[18]。由图4可知,各模型在冷链物流过程中,随着贮藏时间的延长,TMA也随着增大。模型Ⅰ-空气包装的模型从0 d的1.45 mg/100 g上升到了第25 d的5.14 mg/100 g,因模型Ⅰ温度变化频繁，其TMA值明显高于其他物流模型。对比来看，空气包装和真空包装两者的差别也很明显,模型Ⅰ-空气(第25 d)为5.14 mg/100 g,模型Ⅰ-真空(第25 d)为4.33 mg/100 g;而模型Ⅱ(第18 d)空气和真空包装最大相差0.82 mg/100 g，说明真空包装对于TMA的生成有很明显的抑制作用。

图4 不同物流模型对南美白对虾TMA的影响Fig.4 Effect of different conditions on TMA of Penaeus

2.5 不同物流模型对南美白对虾TVB-N值的影响

TVB-N值常常被广泛作为判断水产品腐败程度。根据GB2733-2005,一般认为虾类TVB-N值≤25 mg/100 g为一级鲜度,TVB-N≤30 mg/100 g为二级鲜度。由图5可知,南美白对虾初始的TVB-N值为5.74 mg/100 g。模型Ⅰ-空气,在储藏后期第23、24、25 d,其TVB-N分别为24.80、29.39、33.16 mg/100 g。第24、25 d达到了二级鲜度,第25 d甚至超过了二级鲜度,此结果与用菌落表示虾肉鲜度情况较为一致。对于模型Ⅱ,储藏后期其空气包装达到最大的TVB-N值为24.34 mg/100 g,表明模型Ⅱ的虾肉一直处于一级鲜度。

图5 不同物流模型对南美白对虾TVB-N的影响Fig.5 Effect of different conditions on TVB-N of Penaeus

2.6 不同物流模型对南美白对虾K值的影响

K值是用来表征水产品新鲜度的一个重要指标,一般而言水产品K值越低其新鲜度越高。对于鱼类一级新鲜度K值为20%以下，二级新鲜度为20%～40%,60%～80%已经被视为初期腐败。对虾K值的变化情况与其TVB-N的变化规律类似,以TVB-N 30 mg/100 g作为贮藏期的上限[19],模型Ⅰ-空气的南美白对虾24 d已经达到29.39 mg/100 g,其24 d的K值为26.35%,因此可以将K值≥30%作为南美白对虾货架期终点的界限。这与李学鹏[20],南美白对虾-2 ℃贮藏时一级鲜度和二级鲜度的K值评价范围分别为13.5%和29.2%,较为接近。李学鹏文中还指出,南美白对虾贮藏的温度不同,其K值评价范围也是不同的。0 ℃贮藏时K值评价范围为9.2%和21.5%,4 ℃贮藏时K值评价范围为6.8%和17.1%,本实验中储藏温度经常改变,因此此种情况下K值可能不适合判断虾肉具体鲜度等级。

图6 不同物流模型对南美白对虾K值的影响Fig.6 Effect of different conditions on K value of Penaeus

3 结论

通过模拟南美白对虾在物流过程中温度变化、波动情况和在物流过程中包装方式的不同的实验研究,得到结论,温度变化次数少的模型Ⅱ保鲜效果更好,而真空包装比空气包装在保鲜方面更具有优势，所以综合来看最佳的物流模式是模型Ⅱ-真空。

实验结果表明,经过模拟物流过程,虾肉的鲜度品质下降,而TMA、TVB-N、K值等明显上升。温度波动最大的是模型Ⅰ-空气的虾肉,劣变最为严重。在储藏后期,其TMA、TVB-N、TBA、K值要明显高于其他组的值。在实验中温度变化和包装方式起主要作用的还是温度变化,在模型进入末期,无论是空气包装还是真空包装,南美白对虾品质都存在明显下降过程。但是真空包装对于虾肉品质下降有减缓作用。所以南美白对虾在物流过程中温度应尽量处于低温状态,采用-18 ℃或者是更低的-35 ℃贮藏并减少物流过程中的温度的变化，以及使用真空包装，能更有助于虾肉的保鲜。

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The change of preservation quality on Pacific white shrimp under simulation logistics

CHEN Shi-da,XIAN Shi-gui,ZHANG Hui-en,ZHU Yan-jie,YANG Hua*

(Zhejiang Wanli University,Institute of Biology and Environment,Ningbo 315100,China)

In this paper,the effects of temperature change,different packaging methods on the quality and tissue morphology of Pacific white shrimp were studied. Experimental simulation of two different logistics process,while using two different packaging methods,a total of four scenarios. The changes of pH value,TCV,TVB-N,TBA,TMA and K value in different packages on Pacific white shrimp were measured under simulated logistic condition. The results showed that the highest frequency of temperature changes in the model I,the quality of Pacific white shrimp was affected significantly by the logistics,the greater the temperature fluctuations during storage,the more frequent. It would accelerate the deterioration of the Pacific white shrimp. Its pH,TCV,TVB-N,TBA,TMA and K values would be increased. In contrast to air packaging,vacuum packaging could better inhibit the quality of the Pacific white shrimp deterioration.The model I-air packaging deterioration was the most serious,until the end,its pH was 6.35,the TCV was 5.33 lg CFU/g,TVB-N increased to 28.47 mg/100 g,TBA rose to 3.56 mg MDA/kg and TMA was 5.14 mg/100 g.And the quality of the shrimp in the model II-vacuum was kept in good condition,until the end of storage was pH6.27,the TCV was 4.57 lg CFU/g,TVB-N rose to 20.85 mg/100 g,TBA increased only to 0.16 mg MDA/kg and TMA was 2.95 mg/100 g. The results showed that the recude temperature change and vacuum packaging of the cold chain logistics had a buffering effect on the deterioration of the quality of the Pacific white shrimp.

Pacific white shrimp;simulation of logistics;storage temperature fluctuation;packing;quality

2016-09-01

陈世达(1991-)，男，硕士研究生，研究方向：食品化学及天然产物化学，E-mail:381945230@qq.com。

*通讯作者:杨华(1978-)，男，副教授，研究方向：水产品加工及贮藏，E-mail:1204101441@qq.com。

宁波市富民专项项目(2015C10018,2016C10009)；浙江省公益项目(2016C32068)。

TS254.1

A

1002-0306(2017)08-0326-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.08.055