弱酸性電解水冰衣和氣調(diào)包裝對蝦仁品質(zhì)的影響

陳迪豐，白 冬，何 鑫，謝 超

(浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山 316022)

弱酸性電解水冰衣和氣調(diào)包裝對蝦仁品質(zhì)的影響

陳迪豐，白 冬，何 鑫，謝 超

(浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山 316022)

為研究弱酸性電解水(WAEW)冰衣和氣調(diào)包裝（MAP）對水產(chǎn)品的殺菌保鮮效果，本文以凡納濱對蝦為研究對象，對其保藏過程中質(zhì)地、顏色、揮發(fā)性風(fēng)味、微生物活性、TVBN、TMA和TBARS的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，經(jīng)過40%CO2+10%O2+50N2或30%O2+20%O2+50%N2氣調(diào)包裝和弱酸性電解水冰衣處理的蝦仁能夠顯著抑制需氧菌和金黃色葡萄球菌的生長（P＜0.05）；采用弱酸性電解水冰衣和氣調(diào)包裝后，凍蝦中的TVBN、TMA、TBRS的值相對較低，L*和a*的值也表明，采用弱酸性電解水冰衣和氣調(diào)包裝聯(lián)合處理能有效地保持蝦仁的品質(zhì)，對冷凍期間蝦仁顏色的穩(wěn)定性具有積極作用。但是WAEW冰衣對生蝦仁的揮發(fā)性風(fēng)味具有不良影響，對煮熟的樣品沒有顯著影響。因此，弱酸性電解水冰衣結(jié)合氣調(diào)包裝作為一種新型的殺菌保藏技術(shù)，可以有效的保持水產(chǎn)品的品質(zhì)和風(fēng)味，延長產(chǎn)品的貨架期。

凡納濱對蝦；弱酸性電解水；冰衣；氣調(diào)包裝

凡納濱對蝦，又稱南美白對蝦，肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)豐富。然而由于凡納濱對蝦中含有大量的非蛋白質(zhì)化合物和自溶性酶，容易受微生物污染而腐敗變質(zhì)，嚴(yán)重影響對蝦的品質(zhì)，縮短對蝦的貨架期[1]，新鮮或冷凍蝦的生產(chǎn)鏈中會攜帶許多微生物，如單核球增生李斯特菌，金黃色葡萄球菌和副溶血性弧菌等[2]。蝦產(chǎn)品在加工貯藏過程中品質(zhì)和保質(zhì)期通常受酶和微生物影響。所以在加工蝦產(chǎn)品的時候，需要控制微生物的影響，特別是控制致病菌（如金黃色葡萄球菌）的影響和酶降解，以保持蝦產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)成分[3-4]。

鍍冰衣和冷凍保藏通過抑制微生物生長來保持蝦仁的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，是蝦類產(chǎn)品長期保藏比較常用的兩種方法[5]。但是，通過這種方法處理后的蝦產(chǎn)品會產(chǎn)生一些物理和化學(xué)變化，比如脂質(zhì)氧化，蛋白質(zhì)變性，升華以及冰晶重結(jié)晶等等影響產(chǎn)品的品質(zhì)。而且這兩種方法不能將細(xì)菌完全破壞，一旦冰衣受到破壞，細(xì)菌會加快繁殖，使蝦產(chǎn)品進(jìn)一步加劇腐敗變質(zhì)[6]。

弱酸性電解水(WAEW)作為一種新型高效殺菌保鮮劑，已經(jīng)被廣泛關(guān)注。本研究所使用的弱酸性電解水是通過電解稀鹽酸所產(chǎn)生的，是對特定的腐敗菌和致病微生物具有強(qiáng)抗菌性的新型滅菌劑[7]。弱酸性電解水能顯著的抑制單核細(xì)胞增生李斯特菌，大腸桿菌O157：H7等的生長。另一方面，據(jù)報道與空氣包裝生產(chǎn)相比，蝦的氣調(diào)包裝（MAP）能顯著延緩微生物生長[8]。含有40%和80%CO2的氣體混合物包裝對蝦質(zhì)量的保存是非常有效的。另外，研究了氣調(diào)包裝與各種抗菌劑如4-己基間苯二酚（4-HR）、綠茶提取物和阿魏酸協(xié)同抗菌效果[9]。雖然MAP已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蝦類產(chǎn)品，但還沒有發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用MAP和WAEW冰衣處理的研究[10]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凡納濱對蝦，浙江舟山南珍菜市場。

1.2 弱酸性電解水制備

配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的NaCl溶液，使用連續(xù)電解生成器進(jìn)行電解，制備不同pH的弱酸性電解水。電解水的 pH 值為 6.4～6.6，氧化還原電位（ORP）為 520～540 mV，有效率濃度（ACC）為 6.4～6.5 mg/mL。

1.3 弱酸性電解水冰衣

對蝦去殼去頭之后，于室溫條件下置于金黃色葡萄球菌細(xì)胞溶液（103cfu/mL）接種10 min，保證細(xì)菌能充分?jǐn)U散整個蝦表面，將接種后的樣品在-18℃超低溫冰箱中冷凍60 min，快速取出后立即浸沒于不同pH WAEW（0℃）中鍍冰衣，使蝦仁表面的冰衣（8.5%-9.0%（w/w））覆蓋均勻。隨后把蝦仁放置于聚笨乙烯的包裝盤中，用聚酰胺/聚乙烯袋填充袋進(jìn)一步進(jìn)行包裝，備用。設(shè)定在18℃下儲存100 d期間，在空氣中包裝的淡水冰衣組（A），在空氣中包裝的WAEW冰衣組（B），在40%二氧化碳和10%氧氣以及50%氮氣中WAEW冰衣包裝的WAEW組（C），和在30%二氧化碳和20%氧氣以及50%氮氣中WAEW冰衣包裝的WAEW組(D)。

1.4 微生物分析

根據(jù)“中國國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)法”確定金黃色葡萄球菌數(shù)量。在無菌操作條件下，加入90 ml 0.85%，均質(zhì)2.0 min，然后將均質(zhì)液進(jìn)行十倍梯度配置稀釋液，取0.1 mL各稀釋液在平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基和Bairde-Parker培養(yǎng)基，將平板放置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)48 h，隨后對金黃的葡萄球菌和需要菌進(jìn)行計數(shù)[11]。

1.5 化學(xué)分析

揮發(fā)性鹽基氮通過三氯乙酸（TCA)-蝦提取物的蒸汽蒸餾來測定。三甲胺（TMA）是根據(jù)AOAC的方法來進(jìn)行測定[12]。

1.6 質(zhì)構(gòu)特性分析

使用質(zhì)構(gòu)分析儀（TMS-PRO）進(jìn)行蝦仁的質(zhì)構(gòu)分析（TPA），進(jìn)行3次平行試驗。

1.7 顏色分析

使用自動測量分光光度計（DC-P3）測量蝦的顏色。L*（亮度）刻度為0（暗）至100（亮），(紅色)刻度范圍從綠色到紅色，b*(黃色)刻度范圍從藍(lán)色到黃色。

1.8 統(tǒng)計分析

使用SPSS軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物指標(biāo)

表1表明了在冷凍貯藏期間，用WAEW冰衣和MAP處理的去皮蝦中，需氧菌和金黃色葡萄球菌數(shù)量。需氧菌和金黃色葡萄球菌的初始數(shù)量分別為2.52×104cfu/g和3.14×102cfu/g。經(jīng)過淡水冰衣處理（組A），0～40 d的貯藏期間，需氧菌和金黃色葡萄球菌數(shù)量不存在顯著差異（P＞0.05）。經(jīng)過100 d貯藏后，去皮蝦中的需氧菌和金黃色葡萄球菌的數(shù)量分別為3.38×104cfu/g以及3.90×102cfu/g。無任何證據(jù)能夠證實，淡水冰衣對微生物生長具有顯著影響。

采用弱酸性電解水冰衣處理后的蝦仁第100 d需氧菌和金黃色葡萄球菌的數(shù)量相對第10～40天較高，但與最初保藏的樣品（0 d）相比，微生物數(shù)量顯著減少。與其他傳統(tǒng)清潔劑相比，WAEW冰衣具有諸如消毒效果好、操作方便、環(huán)保等諸多優(yōu)點。然而，由于WAEW強(qiáng)酸性和高效氯含量，將導(dǎo)致氯化氫排放和合成樹脂降解，使其快速失去抗菌活性。當(dāng)pH值為中性，WAEW冰衣對于海鮮產(chǎn)業(yè)更為適用。先前的研究表明，弱WAEW具有對黃色葡萄球菌，大腸桿菌，銅綠假單胞菌，傷寒沙門氏菌等相似的殺菌效果?；谏鲜鼋Y(jié)果，WAEW冰衣將有效延長殺菌時間至60～80 d，而正常WAEW液體僅為數(shù)小時。

表1 WAEW冰衣和MAP對凡納濱蝦仁的殺菌效果Tab.1 Bactericidal activity of WAEW and MAP coating ice on the frozen fresh

此外，在40%CO2＋10%O2+50N2（組C）或在30%CO2＋20%O2+50N2（組D）WAEW冰衣處理的去皮蝦，對比淡水（組A）或WAEW冰衣（組B）樣品，所觀察到對需氧菌和金黃色葡萄球菌較高的抑制作用（P＜0.05），兩種類型的MAP之間不存在顯著差異（P＞0.05）。由于二氧化碳對需氧革蘭氏陰性菌群的抑制作用，MAP與蝦類產(chǎn)品的情況有具體相關(guān)性，保質(zhì)期具有明顯增加趨勢。LOPEZ-CABALLERO等人提出[13]，在40%和45%二氧化碳和30%或5%氧氣混合環(huán)境下進(jìn)行蝦類包裝，能夠分別延緩微生物生長，三甲胺和總揮發(fā)性堿的產(chǎn)生。除了控制溫度之外，在MAP產(chǎn)物中加入氧氣，也許是防止厭氧微生物生長的另一因素。根據(jù)現(xiàn)有記錄，可由冷凍去皮蝦中需氧菌和金黃色葡萄球菌生長結(jié)果中得到WAEW冰衣和MAP之間明顯的協(xié)同效應(yīng)。此外，本研究選取了一株金黃色葡萄球菌（ATCC 25925）作為模型測試菌株。然而，不同菌株的葡萄球菌對抗菌或其它處理方法的抗性和敏感性均有明顯的差異。因此，本實驗結(jié)果無法完全代表所有葡萄球菌菌株。

2.2 TVBN、TMA及TBRS

通常以揮發(fā)性鹽基氮，偏苯三酸酐作為生化指標(biāo)，評估新鮮度和質(zhì)量；生化指標(biāo)與腐敗細(xì)菌和內(nèi)源性酶的活性有關(guān)。新鮮解凍樣品蝦類質(zhì)量相關(guān)的揮發(fā)性鹽基氮，三甲胺參考值分別為<20 mg/100 g和<10 mg/100 g。圖1和圖2總結(jié)了不同處理方式對減少揮發(fā)性鹽基氮，三甲胺的影響。蝦類的初始揮發(fā)性鹽基氮，三甲胺分別為3.82 mg/100 g和0.54 mg/100 g。所有組在180 d貯存期間揮發(fā)性鹽基氮和三甲胺均有所增加，但不超過20 mg/100 g和10 mg/100 g。導(dǎo)致該結(jié)果的原因可能為蝦的貯存時間不夠長，在低溫下腐敗細(xì)菌和內(nèi)源性酶的活性降低，不足以辨別不同冰衣之間的差異。此外，低微生物值表明，本研究中使用的冷凍蝦狀況良好。

結(jié)果表明，與淡水冰衣處理相比，WAEW冰衣處理法對于維持去皮蝦的揮發(fā)性鹽基氮，三甲胺的有效性。此外經(jīng)證實，由于協(xié)同效應(yīng)，在60 d的冷凍貯存后，結(jié)合WAEW冰衣與MAP比單獨使用淡水或WAEW冰衣處理對蝦肉變質(zhì)抑制作用更強(qiáng)。根據(jù)方差分析，在180 d的凍存過程中，兩種MAP處理的三甲胺差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

圖1 單凍生蝦仁貯藏過程中TVBN含量變化Fig.1 Changes of TVBN content in the frozen fresh during storage

圖2 單凍生蝦仁貯藏過程中TMA含量變化Fig.2 Changes of TMA content in the frozen fresh during storage

脂質(zhì)過氧化反應(yīng)等同于肌肉中多不飽和脂肪酸氧化降解，將導(dǎo)致異常氣味和味道產(chǎn)生，從而縮短海鮮保質(zhì)期[14]。在本研究中，去皮蝦的初始硫代巴比妥酸反應(yīng)物為0.32 mg MDA/kg（圖3）。淡水冰衣樣品中硫代巴比妥酸反應(yīng)物值明顯增加，在儲存100 d后達(dá)到2.02 mg MDA/kg，表明脂質(zhì)氧化的發(fā)生。相比之下，經(jīng)由WAEW冰衣處理硫代巴比妥酸反應(yīng)物較低，只有1.23 mgMDA/kg（P<0.05）。此外，在冷凍保存100 d后，結(jié)合40%二氧化碳，10%氧氣以及50%氮氣包裝的AEW冰衣樣品中觀察到的硫代巴比妥酸反應(yīng)物為0.56 mg MDA/kg，結(jié)合30%二氧化碳，20%氧氣以及50%氮氣包裝的AEW冰衣樣品中觀察到的硫代巴比妥酸反應(yīng)物為0.74 mg MDA/kg，幾乎不具備統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

從硫代巴比妥酸反應(yīng)物分析結(jié)果得到結(jié)論，AEW冰衣處理過程可以抑制冷凍貯存中期間蝦仁的脂質(zhì)氧化，可能的原因是AEW冰衣中溶解氫的存在。作為對照，使用淡水冰衣組對脂質(zhì)氧化控制并無顯著影響，意味著即使使用大量淡水冰衣，該方法有效性有限。此外，結(jié)合MAP保存的樣品相對于僅使用WAVE冰衣保存的樣品，硫代巴比妥酸反應(yīng)物含量顯著減?。≒<0.05），而對C組（40%CO2＋10%O2+50N2）的MAP處理與D組（30%CO2＋20%O2+50N2）相比，對硫代巴比妥酸反應(yīng)物值具有高度抑制作用。該結(jié)果表明，與在大氣中的包裝相比，改性空氣中的包裝在冷凍貯存過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的氧化抑制作用，氣體混合物中的氧濃度對脂質(zhì)的氧化水平存在一定影響。綜上所述，結(jié)合WAEW冰衣和MAP（40%CO2+10%O2+5.0%N2）處理的去皮蝦，相比于淡水冰衣處理，對脂質(zhì)氧化的抑制作用更強(qiáng)。

圖3 單凍生蝦仁貯藏過程中TBARS含量變化Fig.3 Changes of TBARS content in the frozen fresh during storage

2.3 質(zhì)構(gòu)特性

彈性表示肌肉可以拉伸并恢復(fù)到其原始長度的彈力，而咀嚼性是由于長時間咀嚼，肌肉持續(xù)產(chǎn)生彈性抵抗力，定義為硬度凝聚性彈性的產(chǎn)物。從測試結(jié)果（表2）可以看出明顯變化趨勢，去皮蝦的彈性與咀嚼性隨著樣品的儲存時間增加而急劇下降。然而，WAEW冰衣和MAP處理樣品在變量中表現(xiàn)出顯著差異（P<0.05）。經(jīng)過100 d儲存后，與淡水冰衣樣品（組A）彈性損失41.86%相比，組C和組D的彈性損失分別為17.44%和18.60%；與組A咀嚼性損失32.38%相比，組C和組D的咀嚼性損失分別為13.55%和14.76%（批次D）。因此可以得出結(jié)論，與空氣處理中的淡水冰衣和MAP處理過程相比，WAEW冰衣和MAP處理，對蝦類肌肉的原質(zhì)地（彈性和咀嚼）變化存在抑制作用。

表2 WAEW冰衣和MAP聯(lián)合處理后蝦仁質(zhì)構(gòu)特性的影響Tab.2 Effect of WAEW coating ice and MAP on the textural properties of frozen fresh

上述所提到的冷凍蝦彈性和咀嚼性變化，可歸因于蛋白質(zhì)，脂質(zhì)氧化和酶活性結(jié)構(gòu)和功能的變化。脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物進(jìn)一步與蛋白質(zhì)相互作用并引起蛋白質(zhì)的變化。此外，蛋白質(zhì)也可能被脂質(zhì)氧化的自由基中間體所攻擊，形成蛋白質(zhì)自由基，其可能與來源于脂質(zhì)或蛋白質(zhì)，形成脂質(zhì)蛋白聚集體或蛋白質(zhì)聚集體的其他自由基反應(yīng)。在這項研究中，利用WAEW冰衣和MAP處理的去皮蝦，即使在貯藏后期也展示出顯著的質(zhì)地穩(wěn)定性（P<0.05）。也許是由于WAEW冰衣和MAP的協(xié)同效應(yīng)，即其對腐敗微生物和脂質(zhì)氧化抑制作用較高（或滅活），使冷凍貯存期間蛋白質(zhì)組分保持相對穩(wěn)定。質(zhì)構(gòu)結(jié)果與上述微生物和硫代巴比妥酸反應(yīng)物結(jié)果一致。

2.4 顏色變化

在消費者對品質(zhì)的判斷方面，海鮮的顏色具有關(guān)鍵作用，是消費者購買決策的主導(dǎo)因素。冷凍貯存時間的增加使去皮蝦的L*和a*值的變化，而整個貯存期間b*值未有顯著變化（如表3，b*值未展示）。淡水冰衣蝦的L*值分別為貯存初期的66.4和結(jié)束時的51.0。在貯存后期，L*值明顯降低（P<0.05）可能歸因于蝦蛋白的冷凍變性引起的光吸收和光散射的變化。a*值的下降主要歸因于蝦青素和脂質(zhì)氧化的降解。然而，與淡水冰衣組的結(jié)果相比，WAEW冰衣和MAP處理對L*和a*值降低的抑制作用影響重大（P<0.05）。L*值在貯存期結(jié)束時分別為61.4（組C）和60.2（組D），在兩種MAP處理上差異不顯著（P>0.05）。另外值得注意的是，針對蝦的a*值降低，改性空氣中較低濃度的氧氣或較高濃度的二氧化碳（C），可能對抑制蝦青素和脂質(zhì)氧化的降解起到關(guān)鍵作用。此外，多數(shù)研究表明，貯存過程中脂質(zhì)氧化會引起顏色降解。

表3 WAEW冰衣和MAP聯(lián)合處理對蝦仁色度的影響Tab.3 Effect of WAEW coating ice and MAP on the chroma of frozen fresh

2.5 揮發(fā)性風(fēng)味評價

為了研究解凍和煮熟的蝦的揮發(fā)性風(fēng)味是否受到WAEW冰衣和MAP處理的影響，采用電子鼻分析儀。在圖4中，不同的簇分別表示淡水冰衣蝦（組A），WAEW冰衣蝦（組B）和WAEW冰衣和MAP處理的蝦（組C和D）。從主成分分析和線性判別分析結(jié)果來看，解凍后的淡水（組A）和其他經(jīng)過WAEW冰衣處理的蝦（組B，C和D）之間觀察到氣味化合物上存在明顯差異。這些重大差異可歸因于由WAEW冰衣產(chǎn)生的揮發(fā)性氯和二氧化氯，導(dǎo)致解凍樣品氣味變化。此外，在解凍組中，代表WAEW冰衣處理（組B）和以MAP和WAEW冰衣處理（組C和D）三簇存在重疊。證實三個簇的電子鼻反應(yīng)相似，且組B，C和D之間的氣味化合物并無較大差異。此外，烹飪解凍的蝦，這些煮熟蝦的簇位于淡水冰衣處理的簇集上。該結(jié)果表明，烹飪過程有效地去除了殘留的WAEW溶液，避免了風(fēng)味的任何顯著變化，因此在烹飪之后，主成分分析和線性判別分析無法辨明WAEW冰衣和MAP處理過程。可以得出結(jié)論，WAEW冰衣處理對解凍蝦的揮發(fā)性風(fēng)味有一定的影響，但對煮熟的樣品不存在負(fù)面影響；因此，在冷凍貯存期間，可以利用WAEW冰衣對冷凍蝦產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防和抗菌處理。

圖4 WAEW冰衣對于蝦仁（解凍后）風(fēng)味特性的影響Fig.4 Effect of WAEW coating ice on the flavor properties of frozen fresh and frozen fresh

3 結(jié)論

以凡納濱對蝦蝦仁為研究對象，采用傳統(tǒng)蒸餾水鍍冰衣處理為對照，通過弱酸性電解水鍍冰衣對凍藏蝦仁抑菌效果、質(zhì)構(gòu)及揮發(fā)性風(fēng)味特性的影響研究發(fā)現(xiàn)：和淡水冰衣和空氣包裝的樣品比，WAEW冰衣結(jié)合 MAP（40%CO2+10%O2+50%N2、30%CO2+20%O2+50%N2）保鮮的方法，對微生物的生長，TVBN 和 TBARS值得增加以及質(zhì)構(gòu)和顏色的降低等均存在顯著的抑制作用，WAEW冰衣中和MAP的綜合保鮮技術(shù)對冷凍蝦仁的保鮮具有很好的效果，且對蝦仁的亮度、質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味特性無顯著性影響。新型的電解水可代替自來水用于原料蝦類的清洗及鍍冰衣處理，電解水本身不產(chǎn)生二次污染。該技術(shù)在水產(chǎn)品加工與貯藏中具有一定的應(yīng)用前景。

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Effects of Weak Acidic Electrolytic Water Ice and Modified Packaging on Shrimp Quality of Litopenaeus vannamei

CHEN Di-feng,BAI Dong,HE Xin,et al
(School of Food Science and Phavmaceutic of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

The effect of weak acid electrolysis water(WAEW)ice glazing and modified atmosphere packaging(MAP)on the sterilization and preservation of aquatic products,the Litopenaeus vannamei as the research object，was studied by monitoring the texture,color,volatile flavor and microbial activity o,TVBN,TMA and TBARS.he results showed that the shrimp treated with 40%CO2+10%O2+50N2or 30%O2+20%O2+50%N2and weakly acidic electrolyzed water were significantly(P＜0.05)inhibited aerobic and golden Staphylococcus growth;The values of TVBN,TMA and TBRS in frozen shrimp were relatively low,The values of L*and a*also indicate that the combination of weak acid electrolysis with ice and air conditioning can effectively maintain the quality of shrimp and have a positive effect on the stability of shrimp during freezing.However,WAEW ice coat has an adverse effect on the volatile flavor of shrimp and has no significant effect on cooked samples.Therefore,the weak acid electrolysis of water ice combined with modified atmosphere packaging as a new type of sterilization technology,can effectively maintain the quality and flavor of aquatic products and extend the shelf life of the product.

Litopenaeus vannamei;weak acid electrolysis water;ice glazing;modified atmosphere packaging

TS254.4

A

2096-4730(2017)04-0333-07

2017-04-18

浙江省公益技術(shù)研究農(nóng)業(yè)項目(LGN18C200032)；舟山市科技計劃項目浙江海洋大學(xué)專項（2016C41003）

陳迪豐（1987-），女，浙江寧波人，研究方向：水產(chǎn)品加工與儲藏.E-mail：41244684@qq.com

謝超（1975-），男，副教授，研究方向：食品科學(xué).E-mail：xc750205@163.com