交变磁场对冷藏草鱼片品质的影响

潘泳江，谢正军，金亚美*，杨哪，袁子宜，崔波

1(江南大学 食品学院，江苏 无锡，214122)2(齐鲁工业大学 食品科学与工程学院，山东 济南，250353)

随着生活水平的提高，消费者越来越热衷于更天然、更安全和更高质量的食品。易腐烂的食品保存对食品工业来说一直是一个非常具有挑战性的难题，难点在于确保食品安全的同时还要保持其感官品质[1]。新鲜草鱼片营养价值丰富，但由于其水分活度高、pH值呈中性，在冷藏过程中易受到微生物的污染并且发生脂质和蛋白氧化，导致颜色和气味发生劣变，缩短草鱼片的保质期[2]。

消费者对更高质量食品的需求促使了食品保鲜技术的开发和研究，例如气调包装[3]、高静水压[4]、电离辐射[5]和脉冲紫外线[6]。但是，这些技术可能会导致一些肉制品发生不良的感官变化[7]。磁场是一种温和的物理场，无接触、穿透力强。近年来，磁场广泛应用于工程技术领域、生物领域和食品领域[8]。磁场保鲜技术是一种新兴的食品非热保鲜技术，实施成本经济实惠，操作简单易行，因磁场较好的生物相容性和安全性而备受关注。目前，交变磁场冷藏保鲜技术研究主要集中于果蔬类[8-10]，肉类尚未涉及。高梦祥等[10]研究表明经磁感强度1.2 A/m的交变磁场处理的鲜切莲藕片，多酚氧化酶活性、还原糖消耗量和维生素C损失量均比对照组低。崔颖等[9]发现河套蜜瓜经1.18 mT交变磁场处理15 min后，可以有效降低腐烂率、呼吸强度及膜渗透率，同时能延缓果实软化和提高可溶性固形物的含量。

本实验以新鲜草鱼片为研究对象，考察磁场对草鱼片在冷藏过程中对微生物(菌落总数)、组分特性[(挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen，TVB-N) 含量、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances，TBARS)值、pH值、生物胺含量、汁液流失率、蒸煮损失和色差值]和感官品质(色泽、气味、质地、组织状态和整体可接受性)变化的影响，旨在为包括鱼肉在内的肉类高品质冷藏提供一种新方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活草鱼，无锡滨湖区大润发超市；平板计数培养基、KCl、1,1,3,3-四乙氧基丙烷、MgO、硼酸、盐酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、乙醇、三氯乙酸、乙腈、丙酮、乙醚、正丁醇、正己烷、乙酸、乙酸铵，国药集团化学试剂有限公司；组胺盐酸盐、苯乙胺盐酸盐、酪胺盐酸盐、腐胺盐酸盐、尸胺盐酸盐、色胺盐酸盐、精胺盐酸、亚精胺盐酸盐、章鱼胺盐酸盐、1,7-二氨基庚烷、丹磺酰氯，麦克林试剂有限公司。

1.2 仪器和设备

MFI-1型磁场冷冻冷藏冰箱，英都斯特(无锡)感应科技有限公司；JX-05型拍打式均质器，上海净信实业发展有限公司；AX224ZH/E型电子天平(0.000 1 g)，奥豪斯仪器有限公司；FE20型pH计，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；K9840型自动凯氏定氮仪，上海海能仪器股份有限公司；超净工作台，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司；G-65型德国IRM高压灭菌锅，北京安捷来勒科技有限公司；Mapada7型紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公司。

1.3 样品制备

鲜活草鱼剖杀后去头、去内脏，用去离子水清洗干净。将鱼背部白肉切成3 cm×3 cm×1 cm鱼片，装入5号自封袋，排去袋内空气，称重后分别置于2台磁场冷藏箱中冷藏[(4±1) ℃]，其中一台不开磁场为常规冷藏。

1.4 磁场冷藏处理

磁场冷冻冷藏冰箱处理室的尺寸为38 cm×32 cm×40 cm，温度范围为-4～60 ℃(0.1 ℃可调)，功率为200 W，磁场强度设置为0～5 mT(0.1 mT可调)，具有静磁场和交变磁场(频率50 Hz)模式，冷藏室中各方向的均匀度均达到99%。

1.5 微生物评价

参考GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》，称取10 g绞碎后的草鱼肉样品于无菌均质带中，加入90 mL无菌生理盐水，均质拍打5 min，吸取1 mL匀浆进行逐步梯度稀释，用平板倾注法对选取4个合适的浓度梯度的微生物进行计数，所有操作都在超净工作台中进行无菌操作。菌落总数测试培养皿倒置于30 ℃恒温培养箱培养3 d。微生物的计数单位为lgCFU/g。

1.6 理化评价

1.6.1 TVB-N含量测定

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》第二法进行测定，称取约10.0 g绞碎的草鱼肉样品置于150 mL锥形瓶中，加入75 mL蒸馏水，放入摇床中振摇浸渍30 min后过滤备用，采用自动凯氏定氮仪进行蒸馏滴定，单位为mg/100 g样品。

1.6.2 TBARS值测定

采用DU等[11]的方法并稍加修改。准确称取2 g粉碎的草鱼肉样品于20 mL质量分数7.5%三氯乙酸溶液中进行均质。然后置于摇床上振摇30 min，双层滤纸过滤。用5 mL移液枪准确吸取5 mL滤液加入到已经添加 5 mL TBA(2.88 g/L)的25 mL比色管中，沸水浴中加热45 min，形成粉红色溶液，冷却至室温。使用分光光度计在532 nm处测吸光值，并做空白试验,吸光值带入1,1,3,3-四乙氧基丙烷标准曲线进行计算，单位为mg MDA/kg样品。

1.6.3 pH值测定

参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》，分别称取5 g绞碎的草鱼肉样品，加入45 mL 0.1 mol/L KCl溶液，用高速均质机均质60 s后过滤，取上清液用pH计直接测定。

1.6.4 生物胺含量测定

参考GB 5009.208—2016《食品安全国家标准 食品中生物胺的测定》。

1.6.5 汁液流失率测定

参考HUFF-LONERGAN[12]的方法并加以修改。用吸水纸轻轻吸干装有样品的自封袋的表面水分，对自封袋、样品和渗出汁液进行称重；接着倒出自封袋中的渗出汁液，对自封袋和样品进行称重；取出样品，对自封袋进行称重。按公式(1)计算汁液流失率(drip loss，DL)

(1)

式中：DL，汁液流失率，%；m0，自封袋、样品和渗出汁液总质量，g；m1，自封袋和样品总质量，g；m2，样品质量，g。

1.6.6 蒸煮损失率测定

从自封袋中取出样品，用吸水纸轻轻吸干表面的水分，将样品切成2 cm×2 cm×1 cm的长方体，称重，然后置于蒸煮袋中，浸入75 ℃恒温水浴锅中煮45 min后取出，在室温下完全冷却，用吸水纸轻轻吸干表面水分并称重。蒸煮损失率计算如公式(2)所示：

(2)

式中：CL，蒸煮损失率，%；m0，蒸煮前样品质量，g；m1，蒸煮后样品质量，g。

1.6.7 色差值测定

使用色差仪对草鱼片样品进行色差值测定。色差仪用标准白板矫正后，直接将测试平面放置在草鱼样品表面。测量鱼片的L*、a*和b*，按公式(3)计算总色差ΔE值。

(3)

式中：ΔL*，不同贮藏时间样品与新鲜样品的明度差值；Δa*，不同贮藏时间样品与新鲜样品的红绿色度差值；Δb*，不同贮藏时间样品与新鲜样品的黄蓝色度差值。

1.7 感官评价

草鱼片样品以色泽、气味、质地、组织状态和整体可接受度为评价指标(表1)，新鲜样品均为9分，各指标分为差、中和好3个级别，分值分别为7～9分、4～6分、1～3分。邀请6名经过培训的感官评定员组成评分小组对样品进行评分。

表1 草鱼片感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of grass carp fillets

1.8 数据分析

每次实验平行3次，数据结果均用平均值±标准差表示，采用SPSS 26软件和OriginPro 2021软件进行数据处理和图表分析。

2 结果与分析

2.1 微生物评价分析

微生物繁殖是导致肉品质劣变的重要原因。肉中蛋白质的降解，含氮化合物的积累等一系列导致肉品质劣变的生化反应过程与微生物的生长繁殖密切相关[13]。在各种指标中，菌落总数的动态变化是评价肉腐败变质的硬性指标[14]。由图1可知，在相同的贮藏时间，相对于常规冷藏中的草鱼片样品，2 mT交变磁场中草鱼片样品的菌落总数更少。草鱼片的初始菌落值为4.41 lg CFU/g，常规冷藏中的草鱼片样品在贮藏第5天时菌落总数已经接近6.0 lg CFU/g，并在第13天时达到8.31 lg CFU/g，而2 mT交变磁场中的草鱼片样品在贮藏第10天时菌落总数才超过6.0 lg CFU/g，在贮藏末期2 mT交变磁场中的草鱼片中的菌落总数较常规冷藏组减少了1.20 lg CFU/g。GOLDSCHMIDT等[15]的研究发现，牛肉在1 Hz脉冲磁场的条件下贮藏12 d，与4 ℃贮藏条件下相比较，菌落总数下降了1.5 lg CFU/g；牛肉先经1 Hz脉冲磁场处理2 h再在4 ℃条件下贮藏12 d，与对照组相比较，菌落总数下降了0.7 lg CFU/g。此外，有研究发现磁场对大肠杆菌、脱羧蜡杆菌、金黄色葡萄球菌和酵母菌等微生物的生长繁殖存在抑制作用，原因可能是由于磁场的介电阻断性阻断细胞内正常生化反应和新陈代谢的进行，导致部分微生物死亡[16]。

图1 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下 草鱼片的菌落总数Fig.1 TVC of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2 理化评价分析

2.2.1 TVB-N值分析

TVB-N含量是衡量肉是否发生变质的标志，根据行业标准规定：草鱼等淡水鱼一级品鱼肉的TVB-N值≤13 mg/100 g，二级品鱼肉的TVB-N值≤20 mg/100 g。由图2可知，2 mT交变磁场下冷藏的草鱼片样品中挥发性盐基氮含量的上升程度均低于常规冷藏组。常规冷藏中的草鱼片在第5天时挥发性盐基氮含量增长到17.71 mg/100 g，而2 mT交变磁场中的草鱼片在第5天时的挥发性盐基氮含量仅为11.29 mg/100 g，在第8天时的挥发性盐基氮含量为12.21 mg/100 g，仍低于一级肉品的阈值13 mg/100 g；到第10天时，挥发性盐基氮的含量才高于13 mg/100 g。综上，2 mT交变磁场处理可以在一定程度上延缓草鱼片样品的腐败变质，延长草鱼片样品的保质期，保持草鱼片样品的新鲜度。

图2 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下草鱼片的TVB-NFig.2 TVB-N of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.2 TBARS值分析

与微生物腐败、化学变质一样，脂肪氧化也是影响肉保质期的主要因素[17]。肌肉脂肪是多种挥发性物质的良好溶剂，对肉中风味成分的保留具有重要影响，对肉的嫩度和多汁性具有决定作用[18]。由图3可知，2 mT交变磁场和常规冷藏中的草鱼片样品的TBARS均随着贮藏时间的延长而增大，而2 mT交变磁场中草鱼片样品的TBARS值均低于常规冷藏中的样品。贮藏前期，2 mT交变磁场和常规冷藏中草鱼片的TBARS值均增长缓慢；贮藏中后期，2 mT交变磁场和常规冷藏中草鱼片的TBARS值增长迅速。2 mT交变磁场能够有效延缓肉脂肪的氧化，原因可能是2 mT交变磁场能够抑制脂肪酶的活性和阻止氢过氧化物分解自由基，从而导致TBARS值较低，这与KASAIKINA 等[19]的结论一致。

图3 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下 草鱼片的TBARSFig.3 TBARS of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.3 pH值分析

pH值是反映肉的鲜度的指标之一，代表着肉的酸碱度。肉在贮藏期间pH值的变化受多种因素的影响，主要原因是由于肌糖原的无氧降解、ATP和肌酸磷酸盐的分解，产生了乳酸、磷酸肌酸等酸性物质，这些物质经过分解又产生磷酸等新物质；此外，pH值还与微生物生长代谢相关，微生物能够分解肉中的糖和碳水化合物等营养物质产生有机酸类如乳酸、醋酸等[20]。还可能是肉在贮藏过程中吸收CO2，转化为HCO3-和H+从而导致pH值的降低[21]。贮藏前期，pH值下降缓慢且2 mT交变磁场下冷藏的草鱼片样品pH值高于常规冷藏中的pH值，这可能与贮藏前期微生物数量较小，分解糖类等营养物质能力较弱，2 mT交变磁场能够抑制部分微生物的生长有关。贮藏末期，草鱼片样品的pH值呈现出上升的趋势且常规冷藏中草鱼片样品的pH值高于2 mT交变磁场中的样品(图4)，可能与肉类样品中的碳水化合物等营养物质被消耗殆尽、肉类样品中的微生物处于生长末期分解能力弱有关，还与肉中的蛋白质和氨基酸被微生物分解成含碱性的挥发性胺类物质，与酸中和有关[22]。

图4 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下冷藏 草鱼片的pH值Fig.4 The pH of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.4 生物胺含量分析

生物胺是游离氨基酸脱羧形成的含氮化合物，是用于检测肉类新鲜度的重要指标。当消费者摄入过量的生物胺时，会引起不良生理反应，甚至还会危及生命。由表2可知，亚精胺的含量在贮藏过程中是逐渐降低的，章鱼胺在贮藏过程中均未检出，苯乙胺在贮藏过程中出现波动且变化不明显，色胺、腐胺、尸胺、组胺和酪胺的含量是逐渐升高的。腐胺、尸胺和组胺是冷藏水产品特征性腐败胺，可作为评判鱼肉品质变化的指标。草鱼片中腐胺的初始含量是0.56 mg/kg，贮藏13 d后，常规冷藏中草鱼片样品中腐胺含量为38.74 mg/kg，2 mT交变磁场下贮藏的草鱼片样品中腐胺含量为23.08 mg/kg；常规冷藏中草鱼片样品的尸胺和组胺含量在贮藏过程中变化显著，尸胺的含量由未检出到23.08 mg/kg,组胺的含量由0.03 mg/kg到63.67 mg/kg；而2 mT交变磁场中草鱼片样品的尸胺和组胺含量仅为16.4 mg/kg和5.91 mg/kg。2 mT交变磁场能够有效减少草鱼片中特征性腐败胺的生成，这与交变磁场对微生物的生长繁殖抑制结果相一致。

表2 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下草鱼片的生物胺变化Table 2 Biogenic amines concentration of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.5 汁液流失率分析

汁液流失率的产生对肉的营养价值和经济效益具有双重损耗[23]。如何让肉在贮藏过程中保持较低的汁液流失率，是国内外肉类贮藏研究的重点[24]。由图5可知，随着贮藏时间的延长，相对于常规冷藏中的草鱼片样品，2 mT交变磁场中的草鱼片样品始终保持较低的汁液流失率。在第2天、第5天、第8天、第10天、第13天，2 mT交变磁场中草鱼片样品的汁液流失率分别仅为常规冷藏的61.78%、45.58%、49.40%、45.49%和45.59%，2 mT交变磁场中草鱼片样品贮藏13 d时的汁液损失率小于常规冷藏中贮藏8 d时的草鱼片样品。肉在贮藏过程中汁液流失率的上升受多种因素的影响，包括pH值的变化程度、蛋白的降解和组织结构的改变。由2.2.3可知，在贮藏过程中肉的pH值呈现出下降的趋势，当pH值达到蛋白质的等电点时，蛋白质的净电荷为零，这意味着蛋白质所带的正负电荷的数量基本相等，由于同种电荷相互吸引导致被蛋白质所束缚的水减少。此外，由于同种电荷相互排斥，使得肌原纤维的内部空间减小，汁液流失率增大。2 mT交变磁场中肉的pH值的下降速度和程度低于普通冰箱中的肉，这可能是2 mT交变磁场中肉样品保持较低汁液流失率的部分原因。由蛋白降解引起的肌纤维束结构的改变也是汁液流失增加的原因之一，2 mT交变磁场能够抑制挥发性盐基氮的含量，这与前文的结论一致。

图5 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下草鱼片 汁液流失率的变化Fig.5 Drip loss of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

2.2.6 蒸煮损失率分析

蒸煮损失是肉在贮藏过程中的水分流失情况，是影响肉多汁性最重要的因素。大量研究表明肉的蒸煮损失与多汁性存在负相关性，所以蒸煮损失在一定程度上可以反映肉的品质[25]。对于消费者和商家来说，低的蒸煮损失率不仅有利于保持肉的食用品质，而且还有利于保持肉的外观和经济价值。由图6可知，随着贮藏时间的延长，相对于常规冷藏中的草鱼片样品，2 mT交变磁场中的样品始终保持较低的蒸煮损失。2 mT交变磁场和常规冷藏中草鱼片样品的蒸煮损失在贮藏期内由初始值18.51%分别上升到25.85%和28.80%，在贮藏末期，2 mT交变磁场中草鱼片样品的蒸煮损失比常规冷藏中样品少2.15%，说明2 mT交变磁场在一定程度上减缓蒸煮损失，原因可能是磁场通过抑制微生物繁殖进而减缓肌肉纤维的降解。

图6 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下草鱼片的 蒸煮损失率Fig.6 Cooking loss of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.7 色差值分析

肉的色泽对其适销性具有重要的影响，会影响消费者对其新鲜度的看法、价值及其购买意愿。由表3可以看到，在冷藏周期内，2 mT交变磁场的草鱼片样品的L*、a*、b*值并没有呈现出明显的变化规律，可能是由于取样的随机性或2 mT交变磁场对草鱼片的色泽具有保护作用所致。而常规冷藏的草鱼片的a*在第8天时变为负值，并且一直减小，说明常规冷藏中草鱼片样品的表面色泽开始变绿，原因可能是草鱼在水体中受到铜绿假单胞菌的感染，在贮藏中后期，草鱼片中的铜绿假单胞菌开始大量生长繁殖，GARGI等[26]从测试的鱼类中分离出大量的铜绿假单胞菌。2 mT交变磁场中的草鱼片没有出现发绿现象，这与2 mT交变磁场能够抑制铜绿假单胞菌生长繁殖有关，WANG等[27]发现利用间歇性交变磁场和抗生素环丙沙星对铜绿假单胞菌进行协同作用至少能减少其数量3个梯度。常规冷藏中草鱼片的b*值几乎呈现出增长的趋势，贮藏中后期草鱼片的颜色出现淡黄色，这是由草鱼片的脂质氧化造成的。在相同的贮藏时间内，2 mT交变磁场中草鱼片样品的ΔE值普遍明显低于常规冷藏中的草鱼片样品。

表3 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下冷藏草鱼片的色值变化Table 3 Color change of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

2.3 感官评价分析

表4给出了草鱼片在不同冷藏条件下贮藏时的感官评分。2 mT交变磁场和常规冷藏中的草鱼片样品的感官评价分值基本随贮藏时间的增加而降低，但2 mT交变磁场组的分值整体高于常规冷藏组。2 mT交变磁场和常规冷藏中的草鱼片样品在第5天开始整体差异显著，说明2 mT交变磁场在冷藏期间可以更好保持草鱼片的品质，延缓色泽、气味、质地和组织状态劣变的速度，有效延长了草鱼片的货架期。

表4 2 mT交变磁场和常规冷藏条件下草鱼片的感官评分Table 4 Sensory quality of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

3 结论与讨论

将2 mT交变磁场应用于新鲜草鱼片的冷藏保鲜过程中，以不施加磁场相比，2 mT的交变磁场能够抑制草鱼片冷藏期间微生物的繁殖、TVB-N值和特征性腐败胺的增加，常规冷藏的鱼片样品菌落总数和TVB-N值在第5天时已经超过阈值，2 mT交变磁场中草鱼片样品在第10天时才超过阈值。2 mT交变磁场能够延缓脂质氧化、汁液流失、蒸煮损失和pH值的变化，2 mT交变磁场中草鱼片的TBARS值始终低于对照组，在贮藏末期的汁液流失率低于常规冷藏中贮藏8 d时的草鱼片样品，pH值的变化在贮藏过程中始终低于常规冷藏组。2 mT交变磁场能够保持冷藏草鱼片的色泽和感官品质，ΔE值始终小于常规冷藏组，色泽、气味、质地、组织状态和整体可接受度得到了更好的保持。综上所述，2 mT交变磁场可以保持冷藏草鱼片的新鲜度，延长草鱼片的货架期3～5 d。因此，磁场辅助冷藏可以作为一项肉类保鲜的新技术。