基于栅栏因子协同作用的中国对虾保鲜效果研究

周 强 刘蒙佳 丁立云 雷昌贵 孟宇竹

(1.福建师范大学闽南科技学院生命科学与化学学院，福建 泉州 362332；2.江西省水产科学研究所，江西 南昌 330039；3.河南质量工程职业学院食品与化工系，河南 平顶山 467000)

中国明对虾属甲壳纲十足目对虾科对虾属，又名对虾、明虾、东方对虾，是中国重要海鲜品之一[1]。新鲜对虾含有较高蛋白质和水分，极易在捕捞、运输、加工及贮藏过程受到细菌侵染而腐败变质，且在对虾体内存在一定量多酚氧化酶，会与虾体发生反应产生黑色素[2]56-57。国内外学者对采用栅栏因子防止虾类褐变及腐败变质等问题进行了有益探索。吕艳芳等[3]采用复合保鲜剂和焦亚硫酸钠在冰温下对南美白对虾(Penaeusvannamei)进行防黑变保鲜效果比较。王东等[4]采用纳豆菌抗菌肽APNT-6对凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)进行低温保鲜，结果表明抗菌肽具有较好的抑菌保鲜效果。Einarsson等[5]研究了乳酸链球菌素对北极甜虾(Pandalusborealis)的保鲜效果，结果显示其能有效抑制革兰氏阳性菌生长，并延长货架期。Shamshad等[6]研究了墨吉对虾(Penaeusmerguiensis)在不同贮藏温度下鲜度的变化，结果表明在低温状态下，虾体褐变速度明显减缓。国内外报道常采用单一因子或多种因子单独应用于中国明对虾进行贮藏保鲜，对于采用壳聚糖—植酸钠复合保鲜液协同流化冰应用于中国明对虾低温保鲜未见报道。

壳聚糖由几丁质脱乙酰作用而制得，属生物保鲜剂，其具有良好的成膜及抑菌功能[7-9]。植酸钠利用抑制多酚氧化酶活性达到防止虾体黑变目的，其属天然低毒保鲜剂[10-11]。栅栏技术是通过联合控制多种阻碍微生物的因子，以减少食品腐败，保证食品卫生与安全性的技术措施[12]42-43。研究[13-14]表明，栅栏因子相互作用比单一使用一种保鲜方法更有效，可大大降低另一种保鲜方法所需要的使用强度。调整栅栏因子强度及顺序，降低或消除对食品质量的不良影响是栅栏技术关键[15]。本试验在前期关于草鱼壳聚糖涂膜保鲜[16]及植酸钠护色等试验基础上，根据涂膜特性及保鲜护色效果，拟制备1.5% 壳聚糖—0.1%植酸钠应用于中国明对虾的流化冰低温协同保鲜，探讨比较栅栏因子协同作用于对虾保鲜效果，旨在为多种栅栏因子协同应用于中国明对虾及水产品保鲜提供数据支持及技术参考。

1 试验与方法

1.1 主要材料

新鲜中国明对虾：购自漳州东山海鲜市场，挑选个体适中(15.0±1.0)g，无损伤，体表光滑且有光泽，无烂眼、烂尾的新鲜活对虾，置于装有冰块泡沫保温箱内，2 h内运回实验室；

壳聚糖：脱乙酰度85%，鑫洋食品添加剂有限公司；

植酸钠：食品级，鑫洋食品添加剂有限公司；

牛肉膏、蛋白胨、琼脂：生化试剂，上海研生生化试剂有限公司；

硼酸、氯化钠、碳酸钾、氢氧化钠、邻苯二酚等：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

酸度计：PHS-3C型，上海仪电科学仪器股份有限公司；

色差仪：WSC-S型，上海精密科学仪器有限公司；

生化培养箱：LRH型，上海恒科学仪器有限公司；

超低温冰箱：MDF-U53V型，日本SANYO公司；

物性分析仪：TMS-PRO型，美国FTC公司等。

1.3 试验方法

1.3.1 流化冰制备 配制3.0 mg/L NaCl溶液，盐度计校准配制溶液；采用RF-1000-SP流化冰生成器，制备流化冰固液混合相。试验用流化冰固液混合相，组成为颗粒冰体积分数80%和水体积分数20%，备用[17]。

1.3.2 1.5%壳聚糖—0.1%植酸钠复合保鲜液制备 称量15.0 g壳聚糖及1.0 g植酸钠，加入少许冰醋酸，用蒸馏水定容至1 000 mL，溶解搅拌均匀，放置在4 ℃的冰箱里备用。

1.3.3 样品处理及试验分组 将新鲜活对虾备用，随机分为3组，进行试验处理。对照组：对虾降温至0 ℃后-4 ℃ 贮藏；处理组A：采用流化冰(流化冰固相与虾体积比5∶1)-4 ℃贮藏；处理组B：采用壳聚糖植酸钠复合液并浸泡对虾10 min，捞出后稍晾干，添加流化冰保鲜处理[18-19]，监测处理组B明虾样品植酸钠残留量为8.2 mg/kg，符合GB 2760—2014中关于植酸钠应用于鲜水产(虾类)残留量≤20 mg/kg的要求，可开展后续低温保鲜试验。每组设3个平行样，每隔2 d测量指标数据，试验重复3次。

1.4 指标测定

1.4.1 pH值测定 采用pH酸度计法[20]。

1.4.2 挥发性盐基氮(TVB-N)测定 参照文献[21]。

1.4.3 菌落总数测定 采用平板菌落计数法[22]。

1.4.4 明度值(L*)测定 使用色差计对虾身第二腹节处进行明度值(L*)的检测[23]，+L*表示偏白，-L*表示偏黑，对L*进行10次测量，计算得到10次测量均值。

1.4.5 PPO活性测定 参照文献[24]。

1.4.6 持水率测定 参照文献[25]。

1.4.7 弹性测定 采用TMS-PRO物性分析仪测定[26]。

1.4.8 感官评分及标准 选定10位经过感官培训的同学作为评定人员，参照中国对明虾的感官评定标准[2]38-39(如表1)，对对虾的各感官指标进行评分，最高分值为9分，最低分值0分，若≤6分则表明对虾不能食用，每隔2 d 评定1次，跟踪测定8 d。

1.5 数据处理

试验中所有试样做3个平行测定，试验重复3次，数据测定结果以平均值±标准差表示。结果分析采用SPSS 19.0软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 对虾贮藏期间挥发性盐基氮含量变化

挥发性盐基氮(TVB-N)是动物性食品在腐败过程中由于细菌及相关水解酶作用，使组织中蛋白质分解而产生的氨以及低级胺类等碱性含氮物质[27]。按照GB 2733—2015规定：虾类TVB-N值≤20 mg/100 g为一级鲜度，20～30 mg/100 g 为二级鲜度。虾类中TVB-N水平和鲜度感官评定之间有极高相关性，被广泛作为反映虾类腐败程度最重要指标之一。如图1所示，随着贮藏时间延长，对照组、处理组A、处理组B的TVB-N值均表现为上升趋势，且不同贮藏时间各水平间对应TVB-N值差异显著(P<0.05)。同一贮藏时间(4～8 d)，处理组A、B的TVB-N值较对照组低，且差异极显著(P<0.05)。王伟等[21]采用不同温度(4，-3 ℃)贮藏南美白对虾，发现-3 ℃贮藏可以有效降低南美白对虾挥发性盐基氮含量，贮藏第4天其挥发性盐基氮含量为15.61 mg/100 g，本研究中，贮藏第4天处理组A、B的挥发性盐基氮含量为10.75，8.76 mg/100 g。这与流化冰对虾体的快速降温，对微生物具有抑制及致死(冷冲击)作用，同时可以有效降低内源酶的活性有关。本研究发现，贮藏至第8天，对照组TVBN值为24.26 mg/100 g，对虾处于二级鲜度，出现腥臭气味，影响其销售品质，而处理组A、B的TVB-N值为16.85，12.94 mg/100 g均在一级鲜度，栅栏因子协同组较对照组而言可延长货架期4 d左右。可能是在流化冰低温载体下，壳聚糖涂膜具有一定抑菌效果及阻氧效应，能进一步抑制微生物的增殖与代谢，减少对虾蛋白质分解，有效降低挥发性盐基氮含量。这与解万翠等[28]研究结果一致。

表1 中国对虾感官评分标准Table 1 Sensory score standard of the Fenneropenaeus chinensis

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图1 中国明对虾贮藏期间挥发性盐基氮变化
Figure 1 Changes of the volatile basic nitrogen inFenneropenaeuschinensisduring storage

2.2 对虾贮藏期间菌落总数变化

一般认为，虾类菌落总数≤5.0 lg(CFU/g)为一级鲜度，5.0～6.0 lg(CFU/g)为二级鲜度，当鲜度超过二级鲜度，不能食用[4]。如图2所示，随着贮藏时间延长，对照组及处理组菌落总数均呈上升趋势，且不同贮藏时间各水平间的菌落总数差异显著(P<0.05)。同一贮藏时间(4～8 d)，处理组与对照组比较，其菌落总数较低且差异极显著(P<0.05)。贮藏中后期菌落总数上升幅度较大。本研究中，贮藏第6天，对照组菌落总数达到6.16 lg(CFU/g)，超过二级鲜度的上限，而处理组A、B的贮藏第8天，菌落总数分别为4.25，3.26 lg(CFU/g)，为一级鲜度，对照标准，处理组A、B均可延长货架期4 d左右。Shengmin Lu等[29]研究发现对虾经一定保鲜剂结合某种气调处理后在第8天接近微生物一级鲜度，本试验栅栏因子协同作用(处理组B)保鲜方法所表现的抑菌效果与其报道相似。与壳聚糖抑菌性及流化冰低温载体(-4 ℃贮藏)下腐败菌增殖速率降低有关。另外，贮藏过程中，虾体菌落总数的增加与初始菌数相关性较大，在贮藏过程中应尽量采用减菌化处理降低其本底数[12]18-19。杨振泉等[30]采用超声波协同流水净化对克氏原螯虾(Procambarusclarkii)中菌落总数及菌相构成进行研究发现，经超声波减菌化处理其菌落总数出现下降，贮藏期明显延长。

2.3 对虾贮藏期间明度值变化

虾死后体表颜色逐渐变深并有黑斑出现，甚至虾体整体变黑，明度值降低表明虾体表面的颜色呈现褐色变化，色泽变化能在一定程度上反映虾体腐败变质情况[27]。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图2 中国明对虾贮藏期间菌落总数变化
Figure 2 Changes of total numbers of colony inFenneropenaeuschinensisduring storage

如图3所示，随着贮藏时间的延长，对虾明度值均呈下降趋势，说明虾体偏向黑色并不断加剧，不同贮藏时间各水平间的明度值差异显著(P<0.05)。贮藏期第4～8天，处理组与对照组各组间明度值比较差异显著(P<0.05)。李力杰等[31]采用微冻对南美白对虾鲜度及色泽进行评价，南美对虾贮藏12 d后，其为明度值出现显著降低，这与本研究趋势一致，但其新鲜南美白对虾的明度值为-36.61，较本试验的低。本研究中(贮藏中后期)，对虾明度值下降幅度较大，贮藏第8天，对照组、处理组A、处理组B明度值分别为-38.50，-30.35，-26.40，为初始值的1.71，1.34，1.17倍。本研究表明，在贮藏中后期，处理组A、B可以有效延缓对虾明度值下降，抑制其黑变，改善对虾色泽，且处理组B与A比较，效果显著。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图3 中国明对虾贮藏期间明度值变化
Figure 3 Changes of the lightness value inFenneropenaeuschinensisduring storage

2.4 对虾贮藏期间pH值变化

虾体死亡糖元分解后，生成一系列胺类碱性物质，这些化合物不断积累导致样品的pH值在贮藏后期呈上升趋势。因此检测虾贮藏期内的pH值变化能间接反映虾品质。如图4所示，随着贮藏时间延长，pH值均呈上升趋势，且对照组与处理组A贮藏时间各水平对应pH值差异显著(P<0.05)。同一贮藏期内(第2天开始)，处理组与对照组比较而言其pH值低，且差异显著(P<0.05)，贮藏到第6～8天，处理组B的pH值较处理组A低，且差异显著(P<0.05)。贮藏过程中对虾pH上升幅度较小，与López等[32]的研究结果一致。本研究发现，随着贮藏时间延长，pH值均呈上升趋势。在贮藏中后期，处理组A、B可以一定程度延缓对虾pH值升高，且在贮藏后期，处理组B效果较优。对照图4，其处理组A、B的pH值为7.81，7.42，与Goncalves等[33]报道关于冰蓄冷气调包装处理贮藏长额拟对虾的pH值不可接受值分别为7.64 及7.55有所不同，可能与虾的种类有关。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图4 对虾贮藏期间pH值变化
Figure 4 Changes of the pH value inFenneropenaeuschinensisduring storage

2.5 对虾贮藏期间PPO活性变化

PPO(多酚氧化酶)作为虾体颜色变化主要原因，遍布于虾血液及头、胸、关节等部位，其在低温下仍能保持一定活性。研究[34]表明，影响虾体黑变主要因素有氧气、PPO、铜或酶底物等。故此PPO活性是评价虾类贮藏品质的有效指标之一。如图5所示，对虾PPO活性随着贮藏时间的延长，对照组及处理组PPO活性均呈先下降后上升趋势。不同贮藏期时间(4，6，8 d)各水平间PPO活性差异显著(P<0.05)。贮藏前期(0～2 d)，处理组A、B的PPO活性与对照组比较差异不显著(P>0.05)。贮藏中后期对虾PPO活性上升幅度较大。贮藏第8天，对照组、处理组A、处理组B的PPO活性为9.27，7.39，6.05 U/g，处理组A、B的PPO活性为对照组的79.71%，65.26%，处理组显著低于对照组(P<0.05)，且处理组B较A抑制PPO活性效果显著。这与Montero等[35]报道的结果一致。本试验发现，在贮藏中后期(4～8 d)，栅栏因子协同作用(处理组A、B)可以一定程度上抑制PPO的活性，并延缓对虾黑变，而处理组B效果较优。凌萍华等[36]采用涂膜及气调保鲜对南美白对虾进行贮藏发现，与对照组比较，在采用气调条件及壳聚糖复合涂膜保鲜剂可以有效抑制PPO活性，显著低于各处理组。可能是植酸钠能抑制PPO活性，在低温下发生氧化反应的速率降低。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图5 对虾贮藏期间PPO活性变化
Figure 5 Changes of the PPO value inFenneropenaeuschinensisduring storage

2.6 对虾贮藏期间持水率变化

持水率反映肌肉维系水分能力，产品质构、嫩度及多汁性等品质均与持水率相关[25]。对虾在贮藏过程中由于微生物及酶的生化作用，其蛋白质出现降解，导致虾体蛋白质持水率下降[37]。如图6所示，随着贮藏时间延长，对照组及处理组A持水率均呈下降趋势，且水平间持水率差异显著(P<0.05)。同一贮藏时间比较(第2天开始)，处理组A、B持水率显著高于对照组(P<0.05)，处理组B持水率显著高于处理组A(P<0.05)。对照组在贮藏中后期对虾持水率下降幅度较大，而处理组B下降幅度较小。Duun等[38]研究发现，微冻下长期贮藏鲑鱼(Salmosalar)，温度波动会导致持水率下降。可能是温度变化影响冰晶大小及分布，导致组织细胞破坏加剧所致。本研究发现，贮藏第8天，对虾对照组、处理组A、处理组B的持水率分别为68.00%，78.70%，87.21%，与初始值比较对照组、处理组A、B的持水率分别下降了30.58%，19.75%，11.01%。与对照组相比引入栅栏因子协同作用可显著提高对虾持水率，与处理组A比较，处理组B效果较优。壳聚糖具有一定的抑菌作用，低温下流化冰为载体，虾体表面微生物及虾体内源酶活性降低，其肌肉组织代谢及被微生物分解组破坏程度相应下降，持水率下降速率减缓。

2.7 对虾贮藏期间弹性变化

弹性与肌肉间结合力大小密切相关，虾体肌肉间结合力越大，表示肌肉组织被破坏程度越小，其质构特性保持作用越好。贮藏过程中，在内源酶、特定细胞间结合力逐渐下降，从而引起虾肌肉组织崩解及汁液流失[26]。如图7所示，随着时间的延长，对虾弹性均表现为降低。对照组(0～8 d)、处理组A(2～8 d)及处理组B(2～8 d)弹性呈显著下降趋势(P<0.05)。与处理组比较，对照组贮藏第4～8天对虾弹性显著降低(P<0.05)，而处理组B弹性显著高于处理组A(P<0.05)。本研究发现，对虾贮藏过程中，虾体弹性出现下降，而处理组A、B下降较缓慢，处理组均可在一定程度上维持对虾贮藏期弹性，且处理组B维持明弹性效果较好。这与杨钟燕等[39]的研究结果一致。本试验贮藏第8天，对虾对照组、处理组A、处理组B的弹性分别为0.55，0.75，0.83，处理组A、B的弹性为对照组的1.36，1.51倍。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图6 明对虾贮藏期间持水率变化
Figure 6 Change of water holding capacity inFenneropenaeuschinensisduring storage

2.8 对虾贮藏期间感官评分变化

如图8所示，随着时间的延长，对虾感官评分均表现为降低。不同贮藏时间，对照组及对照组A(0～8 d)、处理组B(2～8 d)感官评分呈显著下降趋势(P<0.05)。同一贮藏时间，与处理组比较，对照组贮藏第4～8天对虾感官评分显著降低(P<0.05)，且处理组B感官评分显著高于处理组A(P<0.05)。本研究发现，对虾贮藏中后期，对照组虾体黑变较明显，并出现腥臭味。而处理组A、B感官评分下降较缓慢，处理组均可在一定程度上维持对虾贮藏期感官品质，且处理组B维持明虾色泽效果较好，虾体稍有腥味。贮藏末期(第8天)，对虾对照组、处理组A、B的感官评分分别为4.24，6.24，7.16分，处理组A、B的感官评分高于对照组的47.17%，68.87%，对照组不能食用，而处理组均在可食用范围[2]43-44。这与李力杰等[31]研究结果较一致。

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图7 中国明对虾贮藏期间弹性变化
Figure 7 Changes of the elasticity inFenneropenaeuschinensisduring storage

不同小写字母代表同一试验组在不同时间点有显著性差异(P<0.05)；不同大写字母代表在同一时间点不同试验组有显著性差异(P<0.05)

图8 中国对明虾贮藏期间感官评分变化
Figure 8 Changes of the sensory score inFenneropenaeuschinensisduring storage

3 结论

以漳州东山港产中国明对虾为研究对象，选取栅栏因子壳聚糖保鲜及阻氧剂、植酸钠为护色剂及低温(-4 ℃)流化冰处理贮藏对虾，并设定对照组(-4 ℃)。研究结果表明：与对照组相比，流化冰组及壳聚糖植酸钠复合涂膜协同组可有改善对虾品质，且协同组效果较优，可延长货架期约4 d，具有较好的应用价值及市场前景。下一步拟利用主成分分析法对品质指标进行综合评分及评价，以期建立对虾贮藏条件的综合评价函数方程。