不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间品质变化的影响

张溪，蓝蔚青,2*，迪丽菲拉·库尔班，张俊杰，赵盼盼，刘嘉莉，谢晶,2*

1(上海海洋大学 食品学院，上海, 201306) 2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心 食品科学与工程国家级实验教学示范中心(上海海洋大学)，上海, 201306) 3(上海行恒科技有限公司，上海, 200000)

南美白对虾(Litopenaeusvannamei)又名凡纳滨对虾，太平洋白虾、为对虾科对虾属水产动物，其营养丰富，是世界养殖产量最高的三大优良品种之一。据2019年中国渔业统计年鉴[1]显示，南美白对虾海水养殖产量占虾类海水养殖产量79%以上。然而，由于活虾存活时间较短，在常温下流通时在微生物与内源酶的作用下极易腐败。因此，鲜虾仁在深加工中的分级、清洗与预处理直接关系到最终产品质量与生产企业的经济效益，对虾仁减菌预处理后冷藏，可适当延缓其品质劣变[2]。

水产品的货架期受贮藏前初始微生物的影响，减菌预处理可提高防腐保鲜效果。传统的预处理方式多采用化学消毒剂处理，其过量使用易产生化学残留，更会造成环境问题。目前，寻求绿色健康的处理方式已成为水产品加工企业普遍关注的问题。微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water, SAEW)属新型杀菌保鲜技术，其主要通过无隔膜装置电解获得，具有安全高效、无残留、无污染等特点。由于其pH值接近中性且有效氯含量(available chlorine concentration，ACC)较低，SAEW对食品的外观、风味与质地无不良影响，在食品工业中应用潜力大[3]。目前SAEW在水产品预处理方面已有相关研究[4]。如TANTRATIAN等[5]与岑剑伟等[6]研究发现SAEW对去壳牡蛎与罗非鱼片具有良好的保鲜效果；臭氧水(ozonated water, OW)具有强氧化性和强杀菌特性，清洁无毒的特点[7]。OKPALA[8]研究表明，连续臭氧处理对冰藏南美白对虾具有良好的保鲜作用，其可作为一种减菌预处理方式应用于水产品保鲜；充氮微纳米气泡水(nitrogen-filled micro/nano-bubble water，NMW)是以微纳米气泡为基底，向其内部充入氮气。微纳米气泡在水体中存在时间长，能自发产生自由基[9]。NMW不仅可提高水质，还可应用在果蔬表面清洗与酿造工业等产业中，而将其用于水产品前处理上还未见报道[10]。真空包装可阻隔氧气，延缓食品氧化变质与褐变等反应，有利于食品保鲜[11]。

实验拟探究SAEW、OW与NMW预处理对真空包装南美白对虾虾仁冷藏期间品质变化影响。拟通过微生物、理化指标与感官分析，并结合低场核磁共振分析其冷藏期间的综合品质变化，以期为南美白对虾及其它水产品保鲜加工提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 主要药品试剂

三氯乙酸、乙醇、NaCl，国药集团化学试剂有限公司；平板计数琼脂，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；MgO、硼酸、甲基红、溴甲酚绿，生工生物工程(上海)股份有限公司等，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

微酸性电解水生成机(FX-SWS100)，烟台方心水处理设备有限公司；臭氧水机(OZ-6000)，昆山芳成金属科技有限公司；充氮微纳米气泡水生成机(HF-50)，上海行恒科技有限公司；袋式气调包装机(MAP-JY500)，上海积亿机械有限公司；电热恒温恒湿箱(LHS-100CL)，上海一恒科学仪器有限公司；色差计(CR-400)，KONICA MINOLTA公司；pH计(FE20)，梅特勒-托利多(上海)有限公司；凯氏定氮仪(FOSS KJELTEC 8400)，瑞典FOSS公司；台式高速冷冻离心机(H-2050R)，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；立式压力蒸汽灭菌器(LDZM-40KCS-Ⅲ)，上海申安医疗机械厂；高浓度有效氯测定仪(YXL-1A)，上海海恒机电仪表有限公司；低场核磁共振仪(MesoMR23-060H-1)，上海纽迈电子科技有限公司等。

1.3 不同预处理水制备

1.3.1 微酸性电解水

通过微酸性电解水生成机电解9.0% HCl溶液制备。其pH值为6.35±0.04、氧化还原电位(oxidative redox potential，ORP)为(861.6±12.35) mV、有效氯含量为(30±1.54) mg/L。

1.3.2 臭氧水

由臭氧水机制备，参照GB/T 5750.11—2006《生活饮用水标准检验方法 消毒剂指标》[12]中碘量法测定臭氧浓度，最终浓度为1.8 mg/L。

1.3.3 充氮微纳米气泡水

由充氮微纳米气泡水生成机制备，往蒸馏水中持续通入氮气30 min，至水中溶氧量小于0.1 mg/L，加压溶解产生充氮微纳米气泡。

1.4 原料处理

南美白对虾购于上海市浦东新区临港古棕路菜市场，选取体长(13±1)cm、体重(15±1)g，体表无损且大小均一的活虾。将虾置于充氧气泡沫箱中保活，30 min内运输至实验室。用碎冰使其休克失活，清水洗净后去虾头、去壳、随机分成4组，每组160只，分别浸渍于不同处理用水中浸渍10 min，虾水比例为1∶2(g∶mL)。样品取出后沥干，每袋10只/组真空包装，置于(4±1) ℃环境下贮藏。每2 d测定各项指标。

1.5 实验方法

1.5.1 菌落总数

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数的测定》[13]测定样品在不同贮藏时间内的菌落总数。取5 g虾肉于无菌袋中，加入45 mL 0.85%无菌生理盐水，均质后进行梯度稀释。通过对所选适宜的3个稀释液倾注倒平板并分别在30 ℃培养48 h后计数，平行测定3次，结果以lgCFU/g表示。

1.5.2 pH值

参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[14]测定样品的pH值。取5 g碎虾肉与45 mL蒸馏水置于烧杯中，混合均匀后静置30 min，用pH计平行测定3次。

1.5.3 总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)

参考GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[15]利用自动凯氏定氮仪平行测定各组样品贮藏期间的TVB-N值，平行测定3次，结果以mg/100g表示。

1.5.4 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)

参考SAE-LEAW等[16]法，取5 g剁碎的虾肉，加入20%三氯乙酸溶液25 mL，均质1 min后，8 000 r/min离心10 min，过滤，取全部上清液用超纯水定容至50 mL。取摇匀后的该溶液5 mL，加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸水溶液5 mL后混匀，沸水反应20 min，取出冷却至室温，取显色样品20 μL点入96孔板，用酶标仪测定其在532 nm处吸光度值A，由公式(1)计算TBA值。同一样品平行测定3次，结果以mgMDA/kg表示。

TBA值=7.8×A

(1)

1.5.5 低场核磁共振分析

参考张楠楠等[17]方法，在Q-自由感应衰减(free induction decay, FID)序列下利用标准水膜进行仪器校正，然后将保鲜膜包裹的虾仁放入直径60 mm核磁检测管中。样品最佳等待时间为3 000 ms、重复扫描次数为16次，最后采用Q-Carr-Purcell-Meiboom-Gill(Q-CPMG)序列进行试验。Q-CPMG序列测定参数为采样频率100 kHz，主频率21 MHz，测定温度32 ℃。使用自带的反演软件进行批量反演，得到不同样品水分的峰面积图与弛豫时间(T2)。

1.5.6 色差

根据YUAN等[18]方法稍做修改，用白色校准板校准色差计后，测第二腹节虾肉表面的亮度值L*、红度值a*、黄度值b*，根据公式(2)计算总色差值ΔE，平行测定3次。

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

(2)

式中：ΔL*为明度/黑白差值；Δa*为红/绿差值；Δb*为黄/蓝差值。

1.5.7 感官分析

根据GONÇALVES等[19]方法稍作修改，选取6名经过专门培训的人员担任感官评定员，分别从色泽、气味与结构3个方面对虾仁的整体感官进行综合评分，具体如表1所示。

表1 南美白对虾虾仁感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of peeled shrimps (Litopenaeus vannamei)

1.6 数据处理

实验数据处理与统计分析采用SPSS 17.0，结果以平均值±标准偏差表示，方差分析采用Turkey法，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 菌落总数

菌落总数是判断水产品腐败程度的重要指标，水产品中微生物菌落总数高于7 lgCFU/g时表示已腐败[20]。由图1可以看出，南美白对虾虾仁贮藏初始菌落总数为(3.77±0.02)lgCFU/g，表明样品较新鲜，这与LIU等[21]研究结果相似。在贮藏第10天，SAEW、OW和NMW处理组样品菌落总数分别为(6.34±0.20)lgCFU/g、(6.62±0.15)lgCFU/g与(6.85±0.11)lgCFU/g，而对照组样品已超过腐败限值，表明SAEW和OW具有减菌化作用；NMW处理组样品菌落总数接近腐败限值，略低于CK组。可能由于微纳米气泡水充氮后，水中的溶氧量减小，抑制了样品中好氧微生物的生长，同时微纳米气泡的破裂对细菌产生冲击效应，起到一定杀菌作用[22]。不同减菌预处理的样品中，以SAEW处理组样品的菌落总数值最低，可能由于SAEW释放的ClO-、ClO2等活性物质，抑制了微生物生长[23]。

图1 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 菌落总数变化影响
Fig.1 Effects of different sterilization pretreatments on TVC of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage
注：不同上标小写字母代表组内有显著差异，不同上标大写字母代表组 间有显著差异(P<0.05)(图2、图3同)

2.2 pH值

水产品pH值变化与其新鲜度关系密切，可通过测定pH值变化了解其品质变化[24]。由表2可知，从贮藏第4天起，SAEW、OW与NMW组样品的pH值均较CK组低，可能与贮藏前期样品中能量的耗尽和糖原分解产生的酸有关[25]。各组样品在贮藏第4天后，pH值呈上升趋势，主要是贮藏后期微生物和酶促作用产生的碱性化合物积累所致[26]。贮藏期间，SAEW和OW处理组样品的pH值较低，可见，SAEW与OW对腐败微生物的生长具有较好的抑制作用，能延缓样品贮藏期间pH值的上升。

表2 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 pH值变化影响Table 2 Effects of different sterilization pretreatments on pH of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

注：结果以Means±SD表示，不同上标小写字母代表组内有显著差异，不同上标大写字母代表组间有显著差异(P<0.05)(表3、表4、表5同)

2.3 TVB-N值

总挥发性盐基氮是由细菌和酶降解蛋白质产生的非蛋白氮含量[27]。根据GB 2733—2015[28]可知，可食用海虾TVB-N值不应超过30 mg/100g。由图2可知，随着贮藏时间延长，各组样品的TVB-N值呈上升趋势。其中，对照组样品第8天的TVB-N值为(31.86±0.69) mg/100g,已超出食用临界值；而NMW组、SAEW组和OW组样品TVB-N值分别为(26.33±0.96) mg/100g、(20.65±0.84) mg/100g与(22.98±0.85) mg/100g，仍在可食用安全范围内。可见，SAEW和OW可抑制微生物生长，延缓虾肉腐败[29-30]。SAEW氧化能力较强，且含有一定浓度的含氯化合物，其能穿透微生物的细胞膜，可进入细胞内部，与细胞内蛋白质作用，破坏酶的活性，导致菌体死亡[31]；而OW能破坏微生物细胞的结构与内源酶，使其裂解死亡[32]；其中，SAEW减菌效果优于OW，故使微生物生长繁殖产生的酶作用于虾体蛋白质产生的氨和胺类物质较少。

图2 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 TVB-N值变化影响
Fig.2 Effects of different sterilization pretreatments on TVB-N of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage

2.4 TBA值

TBA值是表示水产品中脂肪氧化程度的指标之一。食品中所含的不饱和脂肪酸与氧气反应使其出现酸败，产生一系列醛、酮、脂肪酸等具有不愉快气味的降解产物，包括次级产物丙二醛(malondialdehyde, MDA)，MDA与硫代巴比妥酸反应生成稳定的红色络合物[33-34]。由图3可知，各处理组样品在贮藏末期的TBA值较初始值[(0.15±0.01)mgMDA/kg]高，TBA值上升主要是由于不饱和脂肪酸氧化产生的氢过氧化物与过氧化物的积累。在贮藏第8天时，对照组、SAEW与OW处理组样品TBA值下降，可能由于MDA不稳定，易二次降解[35]。这与SHIEKH等[36]研究南美白对虾冷藏期间TBA值变化相似。贮藏末期，SAEW与OW处理虾仁的TBA值较低，表明两种预处理方式能延缓虾仁脂质氧化。

图3 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 TBA值变化影响
Fig.3 Effects of different sterilization pretreatments on TBA of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage

2.5 水分迁移

弛豫表示以氢核(1H)为研究对象，非辐射的方式从高能态转变为低能态的过程。在肉及肉制品中弛豫时间多用H质子的横向弛豫时间T2表示。T2b(小于10 ms)表征与大分子紧密结合的水(结合水)，T21(1～10 ms)表征不易流动水，T22(100～1 000 ms)表征游离水[37]。图4表示不同减菌预处理虾仁贮藏第2、6、10天虾肉组织中水分子的弛豫特性。

图4 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 LF-NMR弛豫谱图分析
Fig.4 Distributions of the relaxation times of LF-NMR spectra in fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) protein with different sterilization pretreatments during refrigerated storage

由图4与表3可知，随着贮藏时间延长，T21峰面积逐渐减小，表明不易流动水随着贮藏时间的延长而逐渐减少。这与袁乙平等[38]研究结论相符。与对照组相比，SAEW、OW与NMW处理组样品T21幅值较高。不易流动水的百分比(pT21)在贮藏前期(0～2天)增加，可能由于结合水转移为不易流动水，贮藏第6天时pT21的降低，表明冷藏过程中肌原纤维网络的持水能力下降。

表3 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间各组分水分含量的影响 单位：%

2.6 色差

水产品贮藏过程中，由于脂肪氧化、蛋白质变性、酶促反应和水分流失，导致其色泽变化。由表4可知，处理组L*值初期值上升，可能是由于虾仁表面水分渗出，导致样品表面折射率降低，从而使L*值增大；L*值贮藏后期均呈下降趋势，可能是由于肉的小片化指数增大，对光的吸收增强，使L*值下降[39]。与对照组相比，SAEW、OW和NMW处理组样品在贮藏前期能显著抑制样品L*值下降，表明其可较好维持虾体色泽。随着贮藏时间的延长，a*值总体呈上升趋势。ΔE*值表示虾体总色差，ΔE*值越大，则色泽差异性越明显。表中显示，样品在贮藏第8天时，对照组样品的ΔE*值为54.25±1.51，3组处理组中OW组的ΔE*值最小，为49.46±1.15，表明OW对虾仁色泽有较好的保持作用[8]。OW自身的强氧化性可去除多数水溶性色素[40]。

表4 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏 期间色差变化影响Table 4 Effects of different sterilization pretreatments on the color change of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

2.7 感官分析

感官是消费者接受水产品的主要指标，基于色泽、气味和质地对虾仁评分，分值越低，表明其新鲜度越高。表5是经不同减菌预处理对南美白对虾虾仁冷藏期间感官分值的变化，随着贮藏时间的延长，减菌预处理组的感官分值逐渐上升，表明虾肉新鲜度逐渐下降。实验发现，对照组样品在贮藏第8天，颜色变粉，肌肉组织变软，失去弹性，产生臭味，其感官分值高于8分。SAEW和OW处理组样品在所有样本中的感官分值较低。结果表明，用SAEW和OW处理可有效延缓虾仁感官品质劣变。这与ZHANG等[41]研究OW处理鳙鱼可改善其感官特性的结果相一致。

表5 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 感官分值影响Table 5 Effects of different sterilization pretreatments on sensory score of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage

2.8 相关性分析

通过对不同减菌预处理下南美白对虾虾仁菌落总数、pH值、TVB-N值、TBA值指标进行相关性分析，结果如表6所示。TVB-N值代表样品的蛋白质降解程度，其与菌落总数、pH值等显著相关(P<0.05)，这主要由于随贮藏时间的延长，微生物数逐渐增加，含氮物质降解产物相应增多，使其pH值上升[42]。

3 结论

通过采用SAEW、OW与NMW三种不同减菌预处理鲜南美白对虾虾仁后真空包装，由微生物、理化、感官等指标，结合低场核磁共振技术评价其对虾仁冷藏期间综合品质变化影响。结果表明，3个处理组样品的菌落总数、TVB-N值、TBA值均优于对照组，其中NMW处理对鲜南美白对虾虾仁的品质劣变抑制影响较小。SAEW处理对微生物生长繁殖抑制作用效果显著，OW处理能保持样品中水分含量与色泽变化。因此，SAEW与OW均可作为鲜南美白对虾虾仁贮藏保鲜前期的预处理方式。

表6 不同减菌预处理对鲜南美白对虾虾仁冷藏期间 品质指标间相关性分析Table 6 Correlation analysis between different indexes of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) with different sterilization pretreatments during refrigerated storage

注：*表明显著相关(P<0.05)；**表明极显著相关(P<0.01)