电子束辐照后即食小龙虾贮藏品质的变化

谌玲薇，杜柳，占智敏，刘栋银,3，熊光权，乔宇*，汪超*，汪兰

（1.湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北武汉 430068）（2.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北武汉 430064）（3.海南大学食品科学与工程学院，海南海口 570228）

克氏原螯虾（Procambarus clarkii），又称小龙虾。近年来，以小龙虾为原料的各种产品在食品与餐饮业中发展十分迅速，小龙虾第三产业蓬勃发展，深受食客们的喜爱，尤其是调味小龙虾。近两年受到新冠肺炎的影响，小龙虾产业增长较为缓慢，预制菜产业逐渐发展起来，小龙虾第二产业有上升趋向。人们对于预制菜的关注点主要集中于其味道与贮藏时间，因此，调味小龙虾预制菜的贮藏问题是目前面临的主要问题之一。小龙虾在贮藏过程中的腐败变质主要是由于微生物的生长繁殖[1]，也包括脂质氧化及蛋白质分解等问题。目前肉类贮藏方式主要集中在冷藏与冷冻，冷杀菌或二者结合处理[2]。

辐照作为一种快速环保的加工方法，在工业生产中十分常见。电子束辐照（Electron Beam Irradiation，EBI）是一种新兴的食品非热处理加工方法，随着其技术的发展成熟在食品加工中被广泛应用。与传统60Co射线辐照相比，电子束辐照不产生放射性废物，且辐照效率更高，是更为绿色环保的辐照方式。电子束辐照常被用于食品加工中，Wang等[3]研究了电子束辐照对于山药特性的影响；Elias等[4]研究了电子束辐照对于树莓的保鲜特性；Brinda等[5]的研究表明辐照可以减少食品中的沙门氏菌；在Amin等[6]的概述中也说明了对于杀灭微生物有良好的效果，对于食品储存时间的延长是有利的。

冷藏有利于食品贮藏期的延长，在食品行业中的应用已十分成熟，可以有效抑制微生物的生长繁殖，减缓脂肪氧化的程度，对于食品的品质维持有良好的效果，尤其在在乳制品与肉制品保藏中应用更为广泛。

本研究选取电子束辐照与冷藏结合，探究贮藏期间虾肉品质变化，对即食小龙虾预制菜的工业化具有一定的现实意义，也为小龙虾的工业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

小龙虾购于武汉市洪山区金志鲜鱼摊，将鲜活的小龙虾置于碎冰中并迅速运回实验室；小苏打，食品级，购于武汉市洪山区武商超市；食用油、姜、蒜、麻辣小龙虾调料，购于武汉市洪山区武商超市。

盐酸、硫代巴比妥酸、氯化镁、乙醇、冰醋酸、氯化钠、三氯乙酸、硼酸、甲基红、溴甲酚绿，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；平板计数琼脂，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TGL-24MC台式高速冷冻离心机，长沙平凡仪器仪表有限公司；PEN3电子鼻，德国AIRSENSE公司；kQ5200DE超声波清洗器，昆山市超市仪器有限公司；Bue bard电热恒温培养箱；UV-5600分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；pH计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 即食小龙虾尾的制作

将新鲜小龙虾进行小苏打水溶液浸泡1 h，小苏打质量分数为0.6%，虾水比为1:5，之后人工进行刷洗清洗3次，去掉虾头；随后将虾尾沸水煮5 min，捞出控干水分；锅内倒入油，油热后放入姜片与蒜瓣爆香，加入麻辣小龙虾调料，随后倒入控干水分后的虾尾炒制油，炒制过程大约15 min，完成后盛出放凉冷却后采用复合材料真空密封包装，包装规格为5只/包。最后装入带有碎冰的泡沫箱进行4 kGy电子束辐照（4 kGy Electron Beam Irradiation，EBI4）处理和8 kGy电子束辐照（8 kGy Electron Beam Irradiation，EBI8）处理，分别记为EBI4与EBI8，辐照后立即放进4 ℃恒温保藏箱中进行为期21 d的贮藏。对照组为不辐照，记为UP，刚经过处理的样品记为Day0。贮藏期内每间隔三天测定。

1.3.2 菌落总数的测定

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测定》，结果表示为菌落总数的对数（lg CFU/g）。每组样品平行测定三次。

1.3.3 挥发性盐基总氮（TVB-N）的测定

参照GB 5009.228-2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》第一法，每组样品平行测定三次。

1.3.4 硫代巴比妥酸值（TBA）的测定

参照Salih等[7]测定硫代巴比妥酸值的方法。取小龙虾约5 g于含有25 mL超纯水的烧杯中，混合均匀，加入25 mL的5%三氯乙酸（体积分数）水溶液，混合均匀，在4 ℃保温箱中下静置30 min，过滤；用5%的三氯乙酸水溶液定容到50 mL，将上清液与三氯乙酸水溶液（0.02 mol/L）按1:1的比例混合均匀。置于80 ℃恒温水浴锅中加热40 min保持微沸状态，冷却至室温，在532 nm条件下测定吸光度。硫代巴比妥酸值（mg MDA/kg）用丙二醛（MDA）的质量分数表示。每组样品平行测定三次。

式中：

TBA——硫代巴比妥酸值；

C——丙二醛的质量，mg；

m——即食小龙虾样品的质量，g。

1.3.5 pH值的测定

取5 g小龙虾虾尾肉剪碎，加入50 g蒸馏水，均质后离心，取上清液采用校准后pH计测定。每组样品平行测定三次。

1.3.6 电子鼻的测定

参照周明珠等[8]测定电子鼻的方法。在无其他刺激性气味的流通空气中，用小型清洁绞肉机搅碎即食小龙虾，准确称取碎肉样品2.50 g，放进50 mL的干燥洁净进样瓶中。电子鼻测定条件依次为：设置顶空平衡温度40 ℃，顶空平衡时间为30 min，注射针温度50 ℃，清洗100 s，进气量150 mL/min，测定120 s。进行主成分分析（PCA）数据处理特征值的提取时间段设定为107~110 s，对特征时间段内的信息进行计算。每组样品平行测定三次。

1.3.7 感官评定

请8位食品专业的实验人员，在测评前2 h内要求评定人员不食用刺激性食物，测评过程中每完成一个样品评定后用超纯水进行漱口处理，通过评分检验的方法对即食小龙虾进行感官评分，所有鉴评人员的分数，计算平均值作为即食小龙虾整体接受度的综合指标，对其外观色泽、气味、肉质组织和整体可接受度进行评价。总分100分为最高评价，小于65分为感官拒绝，即综合评价表现为差。

1.3.8 数据处理

每个试验数据的结果用平均值±标准差来表示，使用SPSS 19软件，通过采用Duncan’s法进行多重差异显著性分析，其中：P＜0.05表示差异显著，P＞0.05表示差异不显著。使用Win Muster软件，进行电子鼻主成分分析，同时使用Origin 2021软件进行绘图处理。

2 结果与分析

2.1 菌落总数的变化

与物理、化学因素相比较，生物因素，尤其是微生物的生长繁殖，是引起小龙虾食品腐败变质的主要原因之一。菌落总数能够直接反映食品被微生物污染的程度，即食品腐败变质的程度[14]。图1显示了不同辐照剂量下即食小龙虾尾在贮藏期内的菌落总数的变化，整体呈现上升的趋势（P＜0.05）。未经辐照的即食小龙虾尾在贮藏前中期微生物生长繁殖较为迅速，在第9天时已经达到熟肉卫生标准，为4.72 lg CFU/g；在第12天时，达到无公害水产品标准，为5.90 lg CFU/g。在贮藏后期微生物生长速度较为缓慢，但已超过水产品微生物限定标准。经过4 kGy和8 kGy辐照处理后的即食虾微生物数量显著减少，且8 kGy处理比4 kGy减少更加明显，说明适当辐照剂量的增加对于微生物的杀灭更加有效，可能会更好的延长食品的贮藏期，这与Gryczka等[9]的研究结果是一致的。Nam等[10]的研究表明，辐照结合低温贮藏对于微生物的生长抑制有良好的效果。经过辐照后的小龙虾在贮藏期微生物生长较为缓慢，可能是因为4 kGy以上电子束辐照剂量已经杀灭了大多数微生物，在杨俊丽[11]的研究中，4 kGy以上的电子束辐照剂量对于细菌，霉菌及酵母能有效抑制，符栋国[12]关于山银花药材的研究也显示4 kGy以上的电子束辐照可有效杀灭山银花药材中的需氧菌，酵母菌等微生物。这说明4 kGy以上的电子束辐照对于食品的保存更加有利。

图1 辐照剂量对菌落总数的影响Fig.1 Effect of irradiation dose on total number of bacteria

2.2 挥发性盐基总氮的变化

TVB-N常被用作鱼虾类水产品新鲜度和食用安全评价的重要指标，肉和鱼虾类等蛋白质含量丰富的食物，在一定条件下会分解自身的蛋白质与氨基酸，尤其是蛋氨酸和酪氨酸，产生氨及胺类等碱性物质，对食品的品质影响较大。根据GB/T 2733-2005《鲜、冻动物性水产品卫生标准》，淡水虾类TVB-N限量为20 mg/100 g。贮藏期间挥发性盐基总氮（TVB-N）的变化如图2所示。在刚辐照完后，不同剂量电子束处理的即食小龙虾尾TVB-N值分别为4.34 mg/100、4.94 mg/100 g和5.23 mg/100 g，TVB-N值随辐照剂量的增加而升高，可能是由于虾肉中的水分经辐照后会加速蛋白质的损伤，导致挥发性含氮物的增加[9]。三组虾在贮藏期间的TVB-N值均逐步升高（P＜0.05），第18天时，未经辐照的UP组达到20.24 mg/100 g，已超过水产品安全限制。经过辐照的即食小龙虾在贮藏期内一直保持较好的品质，并未超过限定值，这与蒋慧亮等[13]的研究是一致的，可能是由于辐照抑制了微生物的生长繁殖，这与Al-Masri等[14]的研究是一致的。在Huang等[15]的研究中，辐照的生蛋黄与未辐照的蛋黄相比蛋白并无明显差异，且在辐照下形成的结构较少，辐照可以延长食品储藏时间。

图2 辐照剂量对挥发性盐基氮的影响Fig.2 Effects of irradiation dose on volatile base nitrogen

2.3 TBA的变化

贮藏期内不同剂量辐照的即食小龙虾尾TBA值变化如图3所示。TBA代表了食品中脂肪氧化的程度，氧化程度越高，对于食品的风味影响越大。在贮藏过程中，经过辐照处理TBA值均高于对照组，说明辐照能加速脂肪氧化，这与雷英杰等[16]的研究是一致的。刚刚经4 kGy辐照后的小龙虾与对照组差别不大，但8 kGy辐照组高于4 kGy组与对照组，可能是由于较高剂量的电子束辐照对于脂肪氧化有一定的促进作用，这与Peter等[17]的研究趋势是一致的。在贮藏期内对照组与4 kGy组的TBA值均呈现先上升后下降再上升的趋势。在贮藏前期氧化速率较快，TBA值迅速上升，中期有所下降，这与刘燕等[18]的研究结果是一致的。8 kGy处理整体呈现上升趋势，说明高剂量的电子束辐照对于脂肪氧化的促进作用更加强烈[19]。因此，选择4 kGy电子束辐照更利于即食小龙虾的储存。

图3 辐照剂量对TBA的影响Fig.3 Effects of irradiation dose on TBA

2.4 pH的影响

图4显示了贮藏过程中pH值的变化。经过调味的小龙虾尾pH值较高，可能是由于调味料的作用导致虾肉整体pH值偏高。在贮藏前期，pH值上升但速率较为平缓，可能是由于前期微生物生长导致，但同时冷藏降低了虾肉中酶和微生物对于蛋白质的分解作用[20]。三种处理方式的pH值最大值均出现于贮藏中后阶段，而后pH值逐渐下降，可能是由于贮藏后期微生物生长速率缓慢[21]，此时冷藏对于微生物的抑制作用高于微生物对蛋白质的分解作用，致使虾肉pH值并未一直上升。

图4 辐照剂量对pH的影响Fig.4 Effects of irradiation dose on pH

2.5 电子鼻

辐照后即食小龙虾气味变化如图5所示。第一主成分（PC1）的贡献率为99.41%，第二主成分（PC2）的贡献率为0.52%，累计贡献率达到99.93%，可认为图示样品间的气味关系为样品间实际存在的关系。图5显示，刚经过4 kGy辐照的与未经辐照的新鲜即食虾尾气味较为相近，而经过8 kGy辐照的小龙虾气味与其存在差异，这与TBA的结果是一致的，说明较低剂量的电子束辐照对于克氏原螯虾的风味改变不会太大，高剂量的电子束辐照对于食品的风味影响较大，辐照会改变食品的风味，这与Wei等[22]的研究是一致的。在贮藏中期，随着贮藏时间的增加，即食小龙虾尾气味有所变化但差异不大。经过贮藏期结束后的即食小龙虾尾气味差异明显，可能是由于经过贮藏期后，微生物的生长繁殖及酶和微生物对于蛋白质的分解导致的气味差异[23]。

图5 贮藏前后小龙虾气味的变化Fig.5 Changes in crayfish odor before and after storage

2.6 感官评定

表2显示了辐照对贮藏期内感官的影响。整体上EBI4感官更容易被接受，EBI8可接受度偏低，这与卢佳芳等[24]的研究趋势是一致的。随着贮藏时间的增加，三组即食小龙虾的可接受度逐渐降低，UP组与经过辐照的8 kGy组在贮藏后期的可接受度综合表现较差，8 kGy组为63.28，已不可接受，这与TBA和电子鼻的结果是一致的。因此，在低温贮藏时，选取4 kGy电子束辐照对于即食小龙虾的风味品质更加有利。

表2 贮藏期内感官品质的变化Table 2 Changes in sensory quality during storage

3 结论

电子束辐照作为冷处理杀菌方式已广泛应用于工业生产中。实验结论表明，经过4 kGy辐照处理结合冷藏处理既能延长小龙虾尾的贮藏期也能较好的保持即食小龙虾的风味品质，但较高剂量电子束辐照对于虾的风味会有一定的破坏，不宜食用。且与8 kGy辐照处理相比，经4 kGy电子束辐照的小龙虾脂肪氧化程度更低，感官评价较好，故在实际生产中，应选择4 kGy剂量电子束辐照更优。这对于即食小龙虾尾的工业生产具有一定实际意义。