酸性电解水在鱼类预制菜原料清洗环节时的效果评估

许浩，焦文娟，赵甜甜，张业辉，肖性龙，张晓元，张友胜*

（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,农业部功能食品重点实验室,广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610）（2.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州 510640） （3.韶关市华工高新技术产业研究院，广东韶关 512000）（4.华南理工大学工业技术研究总院，广东广州 510640）

原料清洗是预制菜加工中的一个重要环节，在鱼类预制菜的制作工序中（包括杀鱼、去鳞、去内脏等），不管是手工作坊还是规模化生产，一般均是通过大量普通水多次冲洗，以去除鱼肉部位附着的非食用部位。清洗环节存在用水量大、原料营养损失、初始微生物减菌杀菌效果差、感官品质下降以及污水难以处理等问题，继而可能造成产品微生物含量高、货架期短、安全性难以保障等后续问题[1,2]。寻找成本低、用量少、安全适用的新型清洗溶液成为鱼类预制菜加工过程中的一个重要技术需求。

电解水通常是指含盐的水经过电解之后所得到的产物，又称氧化还原电位水[3,4]。根据制备方法以及pH值、有效氯浓度（Available Chlorine Concentration，ACC）、氧化还原电位（Oxidation Reduction Potential，ORP）等指标的不同，电解水可以分为酸性电解水和碱性电解水两大类，其中酸性电解水又可细分为强酸性电解水（pH值＜2.7）、弱酸性电解水（2.7＜pH值＜5.0），中性电解水或者微酸性电解水（5.0＜pH值＜6.5）三类。酸性电解水原是日本研发的一种新型抗菌消毒剂，由于生产过程中未添加任何有害化学物质，对环境和使用者的健康几乎无不良影响而受到研究人员的关注。近年来的研究表明，酸性电解水对引起水产品腐败的微生物如大肠杆菌O157:H7[5]、副溶血性弧菌[6]、单核增生李斯特菌[7]等腐败菌以及对诱导水产品色泽劣变、肉质软化、气味酸败的酶类（如多酚氧化酶[8]、溶酶体组织蛋白酶[9]和脂肪酶[10]等）有明显的抑制作用，保鲜效果良好。

自20世纪90年代酸性电解水引入我国之后，国内不少学者对此进行了系列研究。徐钰君等[11]用不同酸性电解水制成酸性电解水冰后对河鲈鱼进行了8 d冰藏实验，结果表明电解水冰可以抑制贮藏期间河鲈鱼微生物的生长和色差值的变化，可减缓河鲈鱼贮藏过程中pH，TBARS和TVB-N含量的提高，具有阻止河鲈鱼在贮藏过程中品质劣化的潜力。孙文烁等[12]利用人工污染鱼干的方法，研究了电解水对鱼干上有可能出现5种真菌毒素的消除效果，结果表明，电解水包括酸性电解水和碱性电解水均有明显消除鱼干上附着的5种真菌毒素作用，可以减少由真菌毒素导致的鱼干食品安全问题。

就现有研究而言，鲜见专门针对水产品加工过程中的清洗环节应用酸性电解水代替普通水的研究报道。因此，本实验以罗非鱼为原料，在不改变相关生产工艺的前提下，利用酸性电解水代替普通水对鱼类进行清洗，研究清洗过程中酸性电解水对原料初始微生物的减除效果、去腥作用以及对贮藏过程中原料品质、感官和相关理化性质的变化，为筛选新型鱼类清洗溶剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原料

原材料：新鲜罗非鱼从广州联华超市购买，鱼的质量为1 000 g±50 g。

主要试剂：土臭素（Geosmin，GSM）和2-甲基异莰醇（2-Methylisobomeol，2-MIB），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；蛋白质羰基（-CO）和总巯基（-SH）测试盒，上海江莱生物科技有限公司；各类微生物培养基，广东省微生物研究所；其他实验试剂均由天津市科密欧化学试剂有限公司提供。

主要仪器与设备：KH SAEW-1500电解水生成器，山东康辉水处理设备有限公司；pHS-3DW微机型酸度计，杭州齐威仪器有限公司；Agilent 6890N/5975B气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦科技有限公司；DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头，美国Supelco公司；LDZX-50FBS立式电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；SW-CJ-2F双人双面净化工作台，苏州净化设备有限公司；LRH-150B生化培养箱，广东省医疗器械厂；Milipore超纯水净化系统，美国Milipore公司。

1.2 样品处理及实验方法

1.2.1 电解水的制备及性能测定

利用有隔膜的电解槽电解0.15%的NaCl溶液，其中电解时间1 h和15 min的电解水为酸性和弱酸性电解水；中性电解水则通过无隔膜的电解槽电解0.15%的NaCl溶液，电解时间为30 min。制备完毕后，分别测定上述电解水的pH值、ORP和ACC。其中，pH和ORP值直接用pHS-3DW微机型酸度计测定，ACC用五步碘量法测定[13]。实验过程中，所用电解水的理化性质如表1，相关指标符合GB28234-2020《酸性电解水卫生器卫生要求》。

表1 酸性电解水理化性质Table 1 Physicochemical properties of acid electrolytic water

1.2.2 电解水对原料初始微生物去除效果比较

将新鲜罗非鱼运至实验室宰杀，去鳞（不去皮）、去鳃，从背部切开后去内脏，处理之后，按重量比1:3（鲜鱼重:水重）的比例，分别用普通水和上述电解水浸泡、清洗3、5、7和10 min后，沥干水分，直接在鱼体表面取样进行微生物测定，其中，菌落总数的测定按GB 4789.15-2016进行，霉菌和酵母的测定按 GB 4789.2-2016进行[14]。

1.2.3 电解水对原料的腥味物质去除影响

取经打碎均浆后的罗非鱼原料2.00 g，加8 mL浓度为0.10 g/mL的NaCl溶液，匀浆后取适量加入到含有磁力搅拌子的15 mL顶空瓶中，固定手柄，将萃取头插入到样品瓶顶空部后，推出萃取纤维，进行GSM和2-MIB的吸附和检测[15,16]。腥味物质GSM和2-MIB的峰面积与其浓度成正相关，在0.1~10 μg/L浓度范围内成较好线性关系，GSM和MIB的线性方程分别为Y=（2.275 04×105）X+4 312，（R2=0.998）；Y= （2.531 36×105）X+12 329，（R2=0.991）。其中X轴为GSM和2-MIB溶液的质量浓度（µg/mL），Y轴为GSM和2-MIB的峰面积。其中，GC-MS的检测条件为：检测器GC-FID，J&W 122-5532毛细管柱（30 m× 0.25 mm i.d.×0.25 μm），进样量1.00 μL，流速1 mL/min。升温程序为60 ℃（5 min），以15 /min℃ 的升温速率升温至280 ℃，保留1 min。GC进样口温度设置为200 ℃，离子源200 ℃，接口温度250 ℃，70 eV，无分流进样模式[15,17]。

1.2.4 电解水对罗非鱼贮藏效果比较

取1.2.2经过7 min清洗后的样品分别置于4 ℃冰箱保存。每2 d随机选取背部鱼肉进行如下相关指标的测定。

（1）色差测定将鱼肉剪下，置于培养皿中，制成直径约2 cm的圆饼形状，用色差计直接测定得出样品的总色差值ΔE[16]。ΔE越大说明冰藏罗非鱼肉试验过程中色泽变化越明显。

式中：

ΔE——总色差值；

ΔL*——冰藏罗非鱼肉所测亮度值与初始亮度值之差；

Δa*——冰藏罗非鱼肉所测红度值和初始红度值之差；

Δb*——冰藏罗非鱼肉所测黄度值与初始黄度值之差。

（2）质构测定用质构仪测定。具体为选取直径为36 mm的柱状探头挤压样品，探头上升高度为20 mm，下降速度为60 mm/min，挤压力为0.50 N，挤压百分型变量为50%，测试后探头上升速度为60 mm/min[18]。

（3）脂质氧化指标测定脂质氧化指标包括TVB-N和TBARS，其中TVB-N按GB 5009.228-2016《食品安全国家标食品中挥发性盐基氮的测定》的方法测定，TBARS按参考文献[19]测定。

（4）蛋白质氧化指标的测定蛋白质氧化指标包括蛋白羰基（-CH）和总巯基（-SH），测定时按照试剂盒中的说明书进行。

1.2.5 数据处理与结果分析

所有实验数据均以SPSS 19.0进行数据处理，采用Origin Pro 9作图；显著性水平取P＜0.05，数据表示形式为平均值±标准差，每组实验平行三次。

2 结果与讨论

2.1 酸性电解水对罗非鱼浸泡式清洗时的减菌效果比较

鱼类预制菜尤其是冷冻型预制菜一般没有杀菌工艺，原料清洗后鱼体表面微生物即为原料的初始微生物，初始微生物的多少对于预制菜的贮藏期长短以及食用安全具有重要作用。

由表2可知，罗非鱼经宰杀、放血、去内脏、去鳞等前处理工艺后，用普通水直接清洗3~10 min，鱼体表面微生物基本保持在34.55×103~24.21×103CFU/g之间，而经过电解水处理，微生物总数明显减少，且清洗时间越长，减菌效果越明显，各处理之间存在明显差异（P＜0.05）。用酸性电解水、弱酸性电解水和中性电解水分别对鱼体清洗10 min之后，鱼体表面微生物由34.55×103CFU/g减少到0.86×103、2.21×103和5.12×103CFU/g。

表2 不同清洗时间酸性电解水对鱼表面微生物的清洗效果（×103，CFU/g）Table 2 Effects of cleaning time by acid electrolytic water on initial microorganisms of fish bodies

于福田[13]用微酸性电解水对罗非鱼片进行了杀菌研究，得到最佳杀菌工艺条件为有效氯浓度35 mg/L，浸泡时间为22 min，料液比为1:6（m/V），在此处理条件下，杀菌对数值为0.74 lgCFU/g，杀菌率为81.59%；王潇[20]用酸性电解水对中华管鞭虾进行处理，得到酸性电解水处理虾的最佳杀菌工艺参数为pH值为3，浸泡时间13 min，料液比1:4（m/V），在此最佳工艺条件下，中华管鞭虾的杀灭对数值为1.22 lg CFU/g。本实验得到的酸性电解水对罗非鱼浸泡式清洗时的减菌效果与上述结论基本相同。

2.2 酸性电解水对罗非鱼腥味物质去除影响

罗非鱼是酸菜鱼预制菜中常见的一种主要原料，其体内含有的土腥味物质经常对产品的品质产生不良影响，尤其是在高温和密养环境下更加明显，利用加工环节去除是最理想的一种办法。罗非鱼体内的土腥味物质主要由土腥素（Geosmin，GSM）、2-甲基异莰醇（2-Methylisoborneol，2-MIB）、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪（2-Isobutyl-3-Methoxy-Pyrazine，IBMP）、2,3,6-三氯苯甲醚（2,3,6-Trichloroanisole，TCA）、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪（2-Isopropyl-3-Methoxy-Pyrazine，IPMP）等构成，其中又以GSM和2-MIB影响最大[21,22]。

由图1可以看出，用普通水直接清洗罗非鱼3~ 10 min后，鱼体腥味物质GSM基本保持在714.15~ 414.21 ng/L之间，而经过电解水处理，腥味物质GSM明显减少。用酸性电解水、弱酸性电解水和中性电解水分别对鱼体清洗3~10 min之后，鱼体腥味物质GSM分别由412.78、519.21、612.12 ng/L减少到198.86、312.21、和385.12 ng/L，各处理之间存在明显差异 （P＜0.05）。腥味物质2-MIB的去除效果趋势与GSM基本一致（图1），用酸性电解水、弱酸性电解水和中性电解水对鱼体清洗3~10 min之后，鱼体腥味物质2-MIB由251.78、279.21和312.52 ng/L减少到101.21、128.21和205.12 ng/L。由此可见，相比普通水清洗罗非鱼，电解水处理具有明显的去腥效果，酸性愈强，去除土腥味物质GSM和2-MIB的效果愈好。陈亚玲等[23]以速冻罗非鱼柳为原材料，以感官评分为指标，同样证明了在电解水冲洗20 s后具有明显的去除土腥味效果。

图1 电解水对罗非鱼腥味物质GSM和2-MIB的去除影响（ng/L）Fig.1 Effect of electrolytic water on removal of GSM and 2-MIB of Tilapia (ng/L)

2.3 酸性电解水对罗非鱼冷藏品质的影响

2.3.1 酸性电解水处理后冷藏期间罗非鱼色差的变化

当鱼肉与空气接触后，就会不断地将肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白，使鱼肉失去原有的红色色泽。由图2可以看出，冷藏期间，与对照样品一样，尽管3种处理样品的总色差ΔE值均呈现逐渐上升的趋势，但样品和对照的总色差数值之间并不存在明显差异（P＜0.05）。酸性电解水处理后冷藏期间原料色差的变化，不同的研究结果并不完全相同。向思颖等[24]报道了电解水可通过抑制蛋白分解，进而减少冷鲜草鱼色泽变化、延长鱼肉新鲜期。Miks-Krajnik等[25]的研究显示酸性电解水中的低pH值和高ORP能够引起水产品中类胡萝卜素等发生降解，并不能有效地保持水产品的色泽，反而促进产品被漂白。其原因可能在于一是研究所采用的酸性电解水的性质不完全一致，二是样品清洗处理时所用的时间也不完全一样，因此，利用酸性电解水对水产品进行清洗，筛选合适的酸性电解水和处理时间显得十分必要。

图2 不同冷藏期间罗非鱼色差的变化（ΔE）Fig.2 Changes of color difference of tilapia during different cold storage periods (ΔE)

2.3.2 酸性电解水处理后冷藏期间罗非鱼质构的变化

食品质构是指眼睛、口中的豁膜及肌肉所感觉到的食品的性质，包括粗细、滑爽、颗粒感等，是反应食品组织结构及状态的一个物理指标。在保鲜过程中，食物受微生物、酶等综合作用导致质构特性发生变化。就冷鲜贮藏的罗非鱼而言，使用普通水和电解水进行清冼之后，贮藏过程中样品的硬度、弹性和咀嚼性的变化并没有明显的差异（表3~5）。随着贮藏时间的延长，所有样品的硬度、弹性、咀嚼性均呈先上升后逐渐降低的趋势，相比于对照组，尽管电解水处理后样品的硬度、弹性和咀嚼性变化速度较缓慢，但趋势不明显，数值之间并无显著性差异（P＜0.05）。不过，也有研究实验证明，酸性电解水能够影响水产品的质构变化。Zhang等[26]和杨琰瑜等[27]认为酸性电解水可通过抑制虾肉表面腐败菌的生长进而维持虾肉肌原纤维蛋白和胶原蛋白的稳定性；Wang等[28]认为酸性电解水对虾肉中组织蛋白酶活性的抑制也是其保护肌肉纤维完整性的重要因素。其原因可能在于一是实验所用电解水的性质不同，二是浸泡时间不同所致。

表3 冷藏期间罗非鱼硬度的变化（N）Table 3 Changes in Tilapia hardness during refrigeration (N)

表4 冷藏期间罗非鱼弹性的变化(g)Table 4 Changes in Tilapia elasticity during refrigeration (g)

表5 冷藏期间罗非鱼咀嚼性的变化(N.cm)Table 5 Changes in chewability of Tilapia during refrigeration (N.cm)

2.3.3 酸性电解水处理后冷藏期间罗非鱼TVB-N的变化

TVB-N系贮藏过程中，富含蛋白质的罗非鱼在酶和细菌的作用下分解产生氨、伯胺、仲胺等碱性含氮挥发性物质，可在碱性溶液中与水蒸汽一起蒸馏出来，用标准酸进行滴定。一般在低温有氧条件下，鱼类TVB-N的量达到30 mg/100 g时，即认为为产品变质的标志[18]。由表6可以看出，随着贮藏时间的延长，样品和对照一样TVB-N值均呈现增长趋势。贮藏6 d时，用普通水清冼的样品（对照）TVB-N值已经达到35.21 mg·N/100 g，属于变质产品，而用电解水处理的3种样品TVB-N含量均未超出上限可接受值。因此，电解水处理可明显抑制TVB-N含量上升，延长贮藏期，且酸性越强，抑制效果越好。实验结论与岑剑伟等[29]用微酸性电解水冰在16 d贮藏后使罗非鱼片的TVB-N值保持在20.17 mg·N/100 g，低于对照组的27.17 mg·N/100 g，与其保鲜结论一致。

表6 贮藏期间罗非鱼TVB-N的变化（mg·N/100 g）Table 6 Changes of TVB-N in Tilapia during storage (mg·N/100 g)

2.3.4 酸性电解水处理后冷藏期间罗非鱼TBARS值的变化

鱼中脂质过氧化反应是鱼肌肉中多不饱和脂肪酸氧化降解的结果，将导致异常气味和味道产生，从而缩短水产品保质期。硫代巴比妥酸值（TBARS）是衡量脂质氧化发生程度大小的最重要的一个指标，其值反应了脂质氧化过程中产生的以丙二醛为主体的醛类物质的多少[18]。由表7可以看出，第0天时，样品中的TBARS值为0.21 mg/100 g，贮藏8 d后，样品的TBARS值达到了0.43 mg/100 g。经强酸性电解水、弱酸性电解和中性电解水处理后的样品，8 d时的TBARS值分别为0.35、0.41、0.38 mg/100 g，显著低于对照组。因此，电解水可有效抑制脂质氧化，且酸性越强，抑制效果越好。徐钰君等[11]用不同电解水冰对河鲈进行保鲜，3种电解水冰处理的TBARS值显著低于普通水冰对照组（P＜0.05），本实验结论与其相似。

表7 贮藏期间罗非鱼TBARS的变化（mg/100 g）Table 7 Changes in TBARS of Tilapia during storage (mg/100 g)

2.3.5 酸性电解水处理后冷藏期间罗非鱼蛋白羰基（-CH）和总巯基（-SH）的变化

作为蛋白含量丰富的水产品，蛋白羰基（-CH）和总巯基（-SH）含量变化大小经常被用来衡量蛋白氧化的程度[30]。在贮藏过程中，鱼类预制菜品中的蛋白质分子失去原有的空间构型而引起蛋白质肽链断裂可明显增加了羰基含量[31]。羰基浓度高，蛋白氧化程度深，羰基浓度低，蛋白氧化程度轻。

由图3可以看出，相比普通水清洗，酸性电解水清洗罗非鱼后贮藏过程中，酸性电解水具有阻止蛋白氧化的作用。罗非鱼经普通水清洗后，冷藏8 d，蛋白羰基的含量为1.63 nmol/mg，而经强酸性电解水、弱酸性电解水和中性电解水清冼后，蛋白羰基的含量仅为1.35、1.41和1.48 nmol/mg。Athayde等[32]同样报道了电解水可以阻止贮藏期间肉类蛋白质中的羰基值的增加。

蛋白质巯基则是微量鱼类制品氧化程度高低的另一指标。巯基是维持蛋白质构象的重要基团，一般而言，巯基浓度高，蛋白氧化程度低，巯基浓度低，蛋白氧化程度高[18]。由图3同样可以看出，罗非鱼经普通水清洗后，冷藏8 d，蛋白巯基的含量为6.83 nmol/mg，而经强酸性电解水、弱酸性电解水和中性电解水清冼后，蛋白巯基的含量为7.35、7.11和7.05 nmol/mg。Gao等[33]用不同酸性电解水处理贻贝后，经过90 d的贮藏其巯基值均能保持在0.02 mmol/g以上，而对照组的巯基值低于0.01 mmol/g，与本实验变化趋势相似。钟强等[4]认为酸性电解水能延缓鱼类水产品蛋白氧化的原因在于酸性电解水通过在一定程度上抑制水产品细菌和酶的活性，可以较好地保持肌肉纤维的完整性。

图3 贮藏期间罗非鱼蛋白羰基和总巯基的变化（nmol/mg）Fig.3 Changes in carbonyl and total sulfhydryl groups of Tilapia protein during storage (nmol/mg)

3 结论

应用酸性电解水代替普通水有望解决目前鱼类预制菜原料清洗环节时存在的一些实际问题，也有利于拓展酸性电解水的应用场景。本研究将酸性电解水应用到预制菜清洗环节，有利于解决目前应用普通水清洗时存在的用水量大、原料营养素损失、初始微生物减菌杀菌效果差、清洗容易引起成品感官品质下降以及污水难以处理等不足。研究结果表明，利用酸性电解水代替普通水对罗非鱼原料进行清洗，有利于减少罗非鱼的初始微生物、去除土腥味物质，同时有效抑制脂质氧化和蛋白氧化程度，且酸性愈强，效果愈好。酸性电解水清洗原料后并不影响冷藏过程中产品的色泽和质构。在应用酸性电解水对原料进行清洗时，应根据实际情况，选择合适的酸性电解水和合适的清洗时间，以减少技术对产品带来的负面影响。