酸性電解水對草魚品質及揮發(fā)性風味物質的影響

張毅 劉婷婷 閻雪 侯溫甫 王麗梅 王宏勛

摘 要：優(yōu)化草魚片酸性電解水減菌工藝條件，在此基礎上，采用氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography ion mobility spectrometry，GC-IMS）技術分析減菌處理前后草魚片的揮發(fā)性風味物質，并結合感官評價、微生物指標和理化指標共同評價酸性電解水減菌處理對草魚片品質特性的影響。結果表明：經過優(yōu)化得到的草魚片酸性電解水減菌工藝為電解水溫度4 ℃條件下，以料液比為1∶5（m/V）浸泡處理魚肉5 min;經酸性電解水處理后，草魚片的亮度值和感官評分明顯高于對照組，菌落總數、優(yōu)勢腐敗菌數量和總揮發(fā)性鹽基氮含量則明顯低于對照組;

GC-IMS分析發(fā)現，酸性電解水處理能抑制2-丁酮、2-庚酮和3-戊酮等呈腐敗特征的酮類物質的產生，有效保持草魚片的風味。綜上所述，酸性電解水處理能有效保持草魚片的鮮度品質，并減緩風味劣變，草魚片貨架期延長1～2 d。

關鍵詞：酸性電解水;草魚;氣相色譜-離子遷移譜;揮發(fā)性風味物質;貨架期

Effect of Acidic Electrolyzed Water on the Quality and Volatile Flavor Compounds of Grass Carp

ZHANG Yi1， LIU Tingting1， YAN Xue1， HOU Wenfu1， WANG Limei2， WANG Hongxun2，*

（1.College of Food Science and Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， China;

2.College of Life Science and Technology， Wuhan Polytechnic University， Wuhan 430023， China）

Abstract： This study optimized the technological conditions for bacteria reduction on grass carp fillets using acid electrolyzed water （AEW）， and analyzed the volatile flavor compounds of grass carp fillets before and after bacteria reduction by gas chromatography-ion mobility spectrometry （GC-IMS）. Finally， the effects of AEW bacteria reduction on the quality characteristics of grass carp fillets were evaluated by sensory evaluation and microbial and physicochemical measurements. The results showed that the optimized technological conditions for bacteria reduction were as follows： fish fillets were soaked in AEW at a solid-to-solvent ratio of 1：5 （m/V） for 5 min. The brightness value and sensory score of the treated fillets were significantly higher than those of the control group， and the total number of colonies， the number of dominant spoilage bacteria and the total volatile base nitrogen （TVB-N） content were significantly lower than those of the control group.

GC-IMS analysis showed that AEW treatment could inhibit the production of 2-butanone， 2-heptanone and 3-pentanone， characteristic of fish spoilage， and effectively maintain the flavor of grass carp fillets. To sum up， AEW treatment can effectively maintain the quality of fresh grass carp fillets， slow down flavor deterioration， and prolong the shelf life by 1– 2 days.

Keywords： acidic electrolyzed water; grass carp; gas chromatography-ion mobility spectrometry; volatile flavor substances; shelf life

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210424-113

中圖分類號：TS254.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2021）06-0037-07

引文格式：

張毅， 劉婷婷， 閻雪， 等. 酸性電解水對草魚品質及揮發(fā)性風味物質的影響[J]. 肉類研究， 2021， 35（6）： 37-43. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210424-113.? ? http：//www.rlyj.net.cn

ZHANG Yi， LIU Tingting， YAN Xue， et al. Effect of acidic electrolyzed water on the quality and volatile flavor compounds of grass carp[J]. Meat Research， 2021， 35（6）： 37-43. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210424-113.? ? http：//www.rlyj.net.cn

草魚是中國重要的淡水養(yǎng)殖魚類之一，因其肉質細膩、營養(yǎng)豐富，深受消費者的喜愛[1]。魚肉水分含量高、組織酶活躍，因此極易腐敗變質。微生物在水產品的腐敗過程中起著關鍵作用，由于草魚自身攜帶的微生物以及加工過程中的二次污染，導致初始微生物數量增加，腐敗變質加快。因此，對于生鮮魚肉制品加工，通常采用減菌預處理來控制魚肉中的初始微生物數量，以達到延長產品貨架期的目的。

酸性電解水是一種新型抗菌消毒劑，與常見的物理、化學和生物消毒方法相比[2-3]，其制取設備操作簡單，生產成本更低，安全性更高;而且有研究表明，酸性電解水還可以有效抑制部分酶的活性[4]，因此具有抑菌和鈍化酶活雙重作用，保鮮效果良好，可部分代替常見的消毒方法用于食品貯藏。由于細菌和酶的作用，水產品貯藏過程中品質與風味均會發(fā)生不同程度的改變，如pH值增加、保水性和硬度降低、產品表面失去光澤、產生腐臭氣味等[5-6]。酸性電解水可在一定程度上抑制水產品中細菌和酶的活性，因此可能對水產品品質和風味的保持產生積極影響。風味是水產品主要的食用品質之一，是消費者評價其品質優(yōu)劣的重要指標[6]。新鮮水產品具有令人愉悅的特征性氣味，然而隨著貯藏時間的延長，腐敗微生物代謝，產生不良氣味[7-8]。氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）技術是一種將IMS技術和GC技術二者結合的檢測技術，現在越來越多地應用在食品風味分析、品質檢測等多個領域[9-10]。

向思穎等[11]報道，電解水可通過抑制蛋白分解，進而降低冷鮮草魚色澤變化、延長魚肉貨架期。Shiroodi等[12]

研究酸性電解水與鮭魚肉保水性之間的相關性，發(fā)現用酸性電解水進行保鮮處理的同時，肌肉保水性幾乎不變，表明酸性電解水可以較好地保持肌肉纖維的完整性，延緩肌肉水分的流失。Zhang Bin[13]、楊琰瑜[14]等研究發(fā)現，酸性電解水冰衣可通過抑制蝦肉表面腐敗菌的生長進而維持蝦肉肌原纖維蛋白和膠原蛋白的穩(wěn)定性，因此硬度、彈性和回復力下降緩慢。此外，Wang Meng等[15]認為，酸性電解水可有效減少細菌和酶類對肌肉蛋白的分解，保持良好的質構特性。

目前，對酸性電解水的研究主要集中在工藝優(yōu)化和減菌效果上，而堿性電解水作為酸性電解水產生的副產物，由于缺乏較強的殺菌活性，限制了其在食品工業(yè)中的應用，對其殺菌作用的研究較少。據報道，堿性電解水可作為一種預洗劑，來提高酸性電解水對蝦肉上副溶血性弧菌的殺滅效果[16]。此外，二者聯合使用對香菜進行處理也能達到相較于單一處理更好的殺菌作用[17]。本研究在得到最優(yōu)減菌工藝的基礎上，探討了酸性電解水對草魚片品質和揮發(fā)性物質的影響，為酸性電解水在草魚中的應用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚 湖北省武漢市東西湖區(qū)常青花園商量販超市。

酸性電解水、堿性電解水 武漢麗輝新技術有限

公司;平板計數瓊脂、假單胞菌CFC選擇性培養(yǎng)基、鐵瓊脂培養(yǎng)基、氣單胞菌培養(yǎng)基 青島海博生物技術有限公司;氯化鈉、硼酸、人造沸石、甲基紅、溴甲酚綠 國藥集團化學試劑有限公司;濃硫酸、鹽酸 中國平煤神馬集團。

1.2 儀器與設備

YXQ-30SII立式壓力蒸汽滅菌器、HRP-9082MBE電熱恒溫箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;

SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺 上海森信實驗儀器有限公司;HBM-400D系列樣品均質器 天津市恒奧科技發(fā)展有限公司;XHF-D高速分散器（內切式勻漿機） 寧波新芝生物科技股份有限公司;LRH-100C低溫培養(yǎng)箱? ?上海一恒科學儀器有限公司;CR-400色度計 日本柯尼卡-美能達有限公司;FlavourSpec 1H1-00092 GC-IMS聯用儀 德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預處理

將現場宰殺的草魚置于裝有碎冰的泡沫箱內，30 min內運回實驗室。在提前通臭氧的無菌實驗室內，用清水將魚沖洗干凈，剝除魚皮，切成魚片（約4 cm×3 cm×1 cm，10～12 g/片），備用。

1.3.2 單因素條件對酸性電解水殺菌效果的影響

根據實際應用及實驗室前期研究結果，選擇堿性電解水（pH 11.043、氧化還原電位-320 mV）和酸性電解水（有效氯質量濃度80 mg/L、pH 2.977、氧化還原電位1 270 mV）結合進行減菌前處理。實驗所用的酸性電解水和堿性電解水委托武漢麗輝新技術有限公司按照電解水參數現場制備，避光密封保存，在1 h內運回實驗室，用于對魚片的處理。魚片處理方式為清水沖洗30 s，以料液比1∶3（m/V）用堿性電解水浸泡魚片2 min，再用清水沖洗30 s，瀝干1 min后，進行酸性電解水處理時間（1、3、5、7 min）、料液比（1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）、處理方式（浸泡、噴淋、沖淋）、電解水溫度（室溫23 ℃左右、4 ℃）單因素試驗，優(yōu)化減菌工藝。

1.3.3 酸性電解水對草魚品質及貨架期的影響

取新鮮的草魚片，用優(yōu)化后的減菌條件對魚片進行處理作為處理組，無處理作為對照組，探究酸性電解水對草魚品質及貨架期的影響。

酸性電解水處理組：清水沖洗30 s，堿性電解水以料液比1∶3浸泡2 min，清水沖洗30 s，再進行酸性電解水處理，將魚片瀝干水分后放置在托盤上，覆上保鮮膜包裝后于4 ℃冰箱貯藏。

空白對照組：將未經處理的草魚片放置在托盤上，覆上保鮮膜包裝后于4 ℃冰箱貯藏。

1.3.4 指標測定

1.3.4.1 感官評價

選擇10 名專業(yè)評定人員，根據表1對草魚片進行色澤、氣味、組織形態(tài)和彈性評價。

1.3.4.2 色度測定

使用色差計分別測定樣品的亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*），每組樣品重復3 次，結果取平均值。

1.3.4.3 菌落總數及優(yōu)勢腐敗菌數量測定

采用平板計數法測定草魚肉的菌落總數，方法參照GB/T 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》。各組減菌率按下式計算。

假單胞菌、氣單胞菌、產H2S細菌分別采用假單胞菌CFC選擇性培養(yǎng)基、氣單胞菌培養(yǎng)基、鐵瓊脂培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，數量測定方法同菌落總數測定。

1.3.4.4 總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量測定

參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》。

1.3.4.5 揮發(fā)性風味物質測定

頂空進樣條件：孵化溫度60 ℃，孵化時間15 min，進樣方式為頂空進樣，加熱方式為振蕩加熱，進樣針溫度80 ℃。

GC-IMS條件：色譜柱溫度40 ℃;載氣為高純度N2，載氣流速：初始流速5.0 mL/min，保持3 min，8 min內線性升至50.0 mL/min，5 min內線性升至150.0 mL/min，

保持3 min;總運行時間19 min;漂移管溫度45 ℃，漂移氣為高純度N2，漂移氣流速150 mL/min。

檢測方法：取3.0 g樣品，放入20.0 mL頂空進樣瓶中，經頂空進樣，用GC-IMS聯用儀進行測試。

1.4 數據處理

采用IBM SPSS Statistics 19軟件對數據進行單因素方差分析，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義，用Excel 2016軟件對數據進行處理及統(tǒng)計。

2 結果與分析

2.1 酸性電解水減菌工藝優(yōu)化

小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。

常溫條件下，以處理時間為5 min、料液比1∶4，對草魚片進行不同方式的減菌處理。由圖1A可知，噴淋處理的減菌率為72.75%，沖淋處理的減菌率為71.01%，浸泡處理的減菌率為75.03%，顯著高于噴淋和沖淋

（P<0.05）。浸泡的減菌率高于噴淋和沖淋可能是由于草魚片的表面積大，浸泡時能與酸性電解水充分接觸，使得減菌效果更好。因此，選取浸泡為草魚片最佳的處理方式。其他學者研究對比浸泡、霧化、噴灑、沖洗4 種常見的酸性電解水處理方式的保鮮效果，結果表明，由于浸泡處理均一性較好，其抑菌效果優(yōu)于其他3 種處理方式[18]，這與本研究結果一致。同時，楊楠[19]研究發(fā)現，與酸性電解水靜置浸泡相比，攪拌浸泡對蝦仁的減菌效果更好，處理10 min后，靜置浸泡處理的蝦仁菌落總數約為4（lg（CFU/g）），而攪拌浸泡處理的蝦仁菌落總數已低于檢出限。

在室溫下，以料液比1∶4，對草魚片進行不同浸泡時間的減菌處理。由圖1B可知，減菌率總體隨著浸泡時間的延長而增加，浸泡時間為5 min和7 min的減菌率顯著高于浸泡時間為1 min和3 min（P<0.05）。這是由于酸性電解水需要一定的時間才能殺滅草魚片表面微生物。浸泡5 min的減菌率和浸泡7 min沒有顯著性差異。這與Liao Xinyu等[20]的研究結果一致，在酸性電解水質量濃度一定時，可通過適當延長處理時間來提高殺菌效果。然而，在敞口和不避光的條件下酸性電解水的有效氯質量濃度隨著浸泡時間的延長逐漸下降，殺菌效果也逐漸減弱[21]，甚至對水產品的色澤、風味等產生不良影響。因此選取5 min為最優(yōu)的浸泡時間。

在室溫下，以浸泡時間為5 min，對草魚片進行不同料液比的減菌處理。由圖1C可知，減菌率隨料液比的增大而增大。料液比為1∶4的減菌率顯著高于料液比為1∶2和1∶3（P<0.05），這是由于隨著料液比的增大，魚片可以充分與酸性電解水接觸，從而有助于減菌。料液比為1∶5的減菌率略高于料液比為1∶4的減菌率，二者之間沒有顯著性差異。對草魚片來說，料液比為1∶4減菌效果顯著提高，達到1∶5時減菌效果最好。

以浸泡時間為5 min、料液比1∶4，對草魚片進行不同溫度電解水的減菌實驗，設置室溫和4 ℃ 2 個溫度條件。由圖1D可知，電解水溫度為室溫時減菌率為72.75%，電解水溫度為4 ℃的減菌率為74.48%，顯著高于室溫條件（P<0.05）。有效氯質量濃度是影響酸性電解水減菌效果的重要因素，溫度升高不利于酸性電解水中有效氯活性的保持，從而影響殺菌效果。臭氧水等減菌劑在使用過程中也會采取降低溫度的方式來減緩臭氧活性的衰減速度，達到更好的減菌效果[22]。

綜上所述，通過處理時間、料液比、處理方式、處理溫度4 種工藝條件參數優(yōu)化，得到的草魚片酸性電解水減菌工藝為4 ℃條件下、料液比為1∶5、浸泡處理5 min。

2.2 酸性電解水對草魚片鮮度品質的影響

2.2.1 感官評分

由圖2可知，隨著貯藏期的延長，對照組和處理組草魚片感官評分均呈下降趨勢。對照組的感官評分在貯藏前1 d整體高于處理組，兩組之間的差異主要體現在色澤方面;0 d時，對照組的草魚片切面富有光澤，而經過酸性電解水處理后魚片發(fā)白，切面的光澤感減弱。有研究顯示，酸性電解水能促進產品被漂白，這可能是強酸性電解水的低pH值和高氧化還原電位引起水產品中類胡蘿卜素等發(fā)生降解，最終導致肌肉顏色發(fā)白[23]。但在貯藏6 d后對照組草魚片顏色變得暗淡，產生令人不愉悅的氣味，而處理組草魚片顏色保持更好，沒有明顯異味。顏色的變化可能與貯藏期間腐敗菌的繁殖及蛋白質變性程度有關[24]。向思穎等[11]報道，電解水可通過抑制蛋白分解，進而降低冷鮮草魚色澤變化?？傮w來看，對照組在貯藏6 d已經視為不可接受，而處理組貯藏8 d的感官評分仍大于6 分，從感官評價可以判斷，酸性電解水處理后草魚片的貨架期延長了2 d以上。

2.2.2 色度

水產品的色澤是影響消費者購買的決定性因素。以蝦和白肉魚類為例，其在貯藏初期L*通常較大，a*和b*較小。隨著貯藏時間的延長，水分流失嚴重，進而導致L*降低;同時隨著蛋白質分解與氧化，產品肌肉逐漸發(fā)紅、發(fā)黑和偏黃[25]。由表2可知，處理組草魚片和對照組相比，L*整體升高、a*和b*整體降低，說明經過酸性電解水處理后魚肉會變得更蒼白。這一方面可能是由于減菌處理的過程中洗去了魚肉中部分肌紅蛋白和表面的一些營養(yǎng)物質，另一方面可能是電解水具有強氧化性，對魚片的色澤具有一定影響[21]。隨著貯藏時間的延長，處理組草魚片a*和b*變化幅度較對照組小，說明電解水處理可以減小色差的變化，對貯藏過程中草魚肉的色度有維持作用。

2.2.3 菌落總數及優(yōu)勢腐敗菌數量

電解水中有效氯存在3 種形式：氯氣、次氯酸和次氯酸根離子[26-27]，但是3 種形式的有效氯殺菌效果不同，其中次氯酸分子的殺菌效果最強，其殺菌能力是次氯酸根的80 倍左右[28]。由圖3可知，對照組草魚片的初始菌落總數為5.09（lg（CFU/g）），經酸性電解水處理后，草魚片的菌落總數為4.57（lg（CFU/g）），酸性電解水的殺菌作用能明顯降低草魚片的初始菌落總數。對照組和處理組草魚片菌落總數均隨貯藏時間的延長而增加，但在整個貯藏期間處理組菌落總數始終低于對照組。對照組的草魚片貯藏6 d的菌落總數為5.72（lg（CFU/g）），接近6（lg（CFU/g）），而經酸性電解水處理的草魚片菌落總數在貯藏8 d時才達到6.39（lg（CFU/g））?；诰淇倲蹬袛啵嵝噪娊馑饔煤罂蓪⒉蒴~片的保質期延長1 d以上。

產H2S細菌數量為4.54（lg（CFU/g）），均低于對照組，并且沒有檢測到氣單胞菌。在貯藏后期，處理組各腐敗菌的數量也均明顯低于對照組，說明酸性電解水處理能對腐敗微生物的生長起到一定的抑制作用。王玲[29]研究發(fā)現，電解水對鱘魚表面常見腐敗菌有良好的減菌效果。國外學者研究也表明，用酸性電解水處理能抑制肉類和大西洋鮭魚表面腐敗菌的生長[30-31]。

2.2.4 TVB-N含量

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，草魚片TVB-N含量逐漸增加，且酸性電解水處理組TVB-N含量的增加速度明顯小于對照組。對照組初始TVB-N含量為12.60 mg/100 g，貯藏8 d升高到21.00 mg/100 g，而酸性電解水處理組貯藏8 d的TVB-N含量為12.60 mg/100 g，可見酸性電解水能有效抑制草魚片TVB-N含量的增長。推測原因可能是由于酸性電解水具有明顯的殺菌效果，導致細菌對非蛋白氮化合物進行氧化脫氨的還原能力減弱[28]，經酸性電解水和抗壞血酸處理的水產品研究中也報道了類似的現象[32]。

2.3 酸性電解水對草魚片揮發(fā)性風味物質的影響

A. 貯藏0 d;B. 貯藏4 d;C. 貯藏8 d。

由圖5可知，處理組和對照組草魚片的揮發(fā)性風味物質在冷藏后期存在差異。為進一步比較酸性電解水對草魚片中揮發(fā)性有機物質的影響，利用LAV軟件選取圖中待分析區(qū)域，通過Library Search定性軟件進行定性分析，共檢測出55 種揮發(fā)性物質，用Gallery Plot插件自動生成指紋圖譜。

由圖6可知，將草魚片揮發(fā)性風味物質圖譜分成A、B、C、D 4 個區(qū)域，區(qū)域A包含的物質，如2-乙基-1-己醇、環(huán)己烯-2-酮、3-辛酮、1-己醇等在整個貯藏期間均能被檢測到。區(qū)域B包含的物質，如（E）-2-辛烯醛、

1-苯乙醇、2-苯乙醇等為草魚片貯藏4 d后開始出現的揮發(fā)性物質。處理組和對照組在區(qū)域A和區(qū)域B中的揮發(fā)性風味物質種類沒有明顯差異。

區(qū)域C為對照組貯藏8 d后開始出現的揮發(fā)性風味物質，如丙酸、2-庚酮、2-丁酮、3-戊酮、3-甲基丁醇等，主要以酮類為主;區(qū)域D為處理組貯藏8 d后開始出現的揮發(fā)性風味物質，如正戊醛、2-戊酮、3-羥基-2-丁酮、

2-甲基丁酸、2-甲基丁醇等。區(qū)域C和D中揮發(fā)性風味物質在處理組和對照組存在明顯差異。Jia Shiliang等[8]研究發(fā)現，在嗜冷菌和腐敗希瓦氏菌的作用下，魚肉中會分別產生酮類（尤其是C7～C9酮類）和含硫化合物，2-丁酮可作為鰱魚貯藏過程中的腐敗標志物。也有研究表明，煙熏鮭魚貯藏期間酸臭味、刺激性氣味的形成與熱死環(huán)絲菌分解代謝產生的2-己酮和2-庚酮密切相關[33]。與對照組相比，酸性電解水處理抑制了2-丁酮、2-庚酮和3-戊酮等與腐敗相關的酮類物質的產生，這可能是由于酸性電解水處理改變了微生物的菌群結構，從而產生不同的代謝產物，但具體原因需要做進一步研究討論。

3 結 論

經過優(yōu)化得到的酸性電解水對草魚片的減菌工藝為電解水溫度4 ℃、料液比1∶5（m/V）、浸泡處理5 min。在該條件下，酸性電解水處理能抑制菌落總數、優(yōu)勢腐敗菌數量、TVB-N含量的增長，延長草魚片貨架期1～2 d。并且與對照組相比，酸性電解水處理能抑制2-丁酮和3-戊酮等腐敗相關的酮類物質的產生。綜上所述，酸性電解水處理可有效保持草魚片鮮度品質，減緩風味劣變，達到延長貨架期的目的。

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