氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)河蟹肉儲(chǔ)藏期品質(zhì)影響研究

張亞新，王 帆，傅 青,3，李雙健,4，劉小莉,

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210095；4.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

河蟹（學(xué)名中華絨螯蟹，Eriocheir sinensis），風(fēng)味鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是我國(guó)重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種之一[1]。河蟹本身特有的高營(yíng)養(yǎng)和水分含量也使其成為微生物生長(zhǎng)的理想基質(zhì)，在流通運(yùn)輸過(guò)程中易發(fā)生腐敗變質(zhì)[2?3]。同時(shí)，河蟹肌肉質(zhì)地柔嫩，傳統(tǒng)熱力殺菌方法對(duì)其感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響較大[4]，而且大多數(shù)水產(chǎn)品特征性腐敗菌耐受性強(qiáng)，很多物理或化學(xué)殺菌手段對(duì)這些特征性腐敗菌的殺滅或抑制效果都不理想，導(dǎo)致目前市場(chǎng)上的蟹類(lèi)產(chǎn)品貨架期普遍較短，限制了產(chǎn)品的銷(xiāo)售范圍和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[5]。

氣調(diào)包裝（Modified atmosphere packaging，MAP）通過(guò)采用良好阻隔性能的包裝材料和特定組合的氣體抑制微生物生長(zhǎng)繁殖和脂類(lèi)氧化，從而達(dá)到延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的目的[6]。MAP最常用的氣體是CO2、O2、N2，其中CO2可以有效抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)繁殖，N2可以延緩脂質(zhì)氧化并防止包裝塌陷[7?9]。作為食品保鮮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，MAP具有操作方便、成本低、效果好等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛用于果蔬、肉類(lèi)、水產(chǎn)等食品的物理保鮮[10?12]。目前，MAP相關(guān)研究大多集中在尋找合適的氣體組成與延長(zhǎng)保質(zhì)期上，前期結(jié)果表明MAP延長(zhǎng)保質(zhì)期效果有限[13?14]。許多研究者已經(jīng)采用MAP與其他技術(shù)協(xié)同處理以達(dá)到更好的保鮮效果[15]。

高功率脈沖微波（High power pulse microwave，HPPM）通過(guò)高壓脈沖調(diào)制將微秒級(jí)寬度的高壓加到磁控管上，峰值功率可達(dá)到幾百千瓦至幾兆瓦，產(chǎn)生周期性高頻脈沖微波，通過(guò)波導(dǎo)管以及諧振腔體作用到樣品[16?17]。HPPM具有瞬時(shí)高能和間歇作用的特點(diǎn)[18]，避免熱效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)面影響，利用非熱效應(yīng)達(dá)到殺菌保鮮的目的，為低溫物理保鮮提供了新的思路和方法。本文使用氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)河蟹肉進(jìn)行殺菌處理，分析貯藏過(guò)程中蟹肉感官品質(zhì)、菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基總氮（TVBN）及硫代巴比妥酸（TBARS）的變化，綜合評(píng)價(jià)氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保鮮效果，為河蟹肉貯藏保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

河蟹肉（冷凍） 泰興市江之韻科技發(fā)展有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA） 北京索萊寶科技有限公司；脂質(zhì)氧化（MDA）檢測(cè)試劑盒 碧云天生物科技研究所；水溶性膠（分析純）、甲基紅（分析純）、溴甲酚綠（分析純）、乙醇（分析純）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純）、碳酸鉀（優(yōu)級(jí)純）、硼酸（優(yōu)級(jí)純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

V-280多功能氣調(diào)包裝機(jī) 深圳德森精密設(shè)備有限公司；高功率脈沖微波設(shè)備 峰值功率750 kW，微波頻率為3 GHz，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所食品生物工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與南京翀電科技有限公司聯(lián)合研制；Bio-Tek（Ton）酶標(biāo)儀 美國(guó)Bio-Tek公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 河蟹肉保鮮處理 解凍后的河蟹肉在 100 ℃下沸水蒸煮10 min，采用60 mm無(wú)菌培養(yǎng)皿分裝，每份河蟹肉約5.0 g，樣品隨機(jī)分為10 組，每組3個(gè)平行，按照表1進(jìn)行氣調(diào)包裝和高功率脈沖微波處理，高功率脈沖微波處理?xiàng)l件為作用頻率200 Hz、作用時(shí)間6 min。同時(shí)設(shè)置兩個(gè)對(duì)照，未經(jīng)過(guò)處理組設(shè)為對(duì)照1組，高功率脈沖微波處理組設(shè)為對(duì)照2組。

表1 樣品分組Table 1 Sample grouping

1.2.2 貯藏試驗(yàn)與樣品處理 處理后的樣品置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱貯藏。稱(chēng)取試樣1.0 g，精確至0.001 g，準(zhǔn)確加入10.0 mL無(wú)菌水后拍打勻漿，分散均勻，浸漬30 min后過(guò)濾，分別進(jìn)行感官評(píng)價(jià)、菌落總數(shù)、TVB-N和TBARS 測(cè)定。

1.2.3 菌落總數(shù)的測(cè)定 參考GB 4789.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[19]。采用生理鹽水梯度稀釋濾液，選取3個(gè)適宜梯度，吸取1 mL菌懸液于無(wú)菌平皿內(nèi)，傾注PCA培養(yǎng)基，混合均勻。瓊脂凝固后于37±1 ℃恒溫倒置培養(yǎng)48±2 h后菌落計(jì)數(shù)。結(jié)果以菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值表示。

1.2.4 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值測(cè)定 將處理后的樣品每隔 24 h 取樣，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 5009. 228-2016[20]進(jìn)行揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值測(cè)定。

1.2.5 硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)（TBARS）測(cè)定 通過(guò)測(cè)定TBARS來(lái)評(píng)價(jià)蟹肉樣品的脂質(zhì)氧化程度[21]。TBARS以每kg樣品所含MDA的質(zhì)量表示，單位為mg/kg[22]。將處理后的樣品每隔 24 h 取樣，無(wú)菌水勻漿后10000 ×g離心 10 min。根據(jù)脂質(zhì)氧化（MDA）測(cè)定試劑盒說(shuō)明書(shū)測(cè)定上清中的MDA值。

1.2.6 感官評(píng)價(jià) 參照 GB/T 37062-2018[23]水產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)指南，由10名感觀評(píng)價(jià)人員組成評(píng)價(jià)小組，每個(gè)人按照表2，從蟹肉的體表、氣味、肌肉三個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)分，得分以平均分計(jì)。

表2 蟹肉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 sensory evaluation of crab meat

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定三次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用SPSS22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，多組數(shù)據(jù)差異性分析采用Duncan比較模型，差異顯著（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中菌落總數(shù)的影響

不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中菌落總數(shù)的影響結(jié)果如圖1所示。在貯藏期間，蟹肉的菌落總數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。貯藏第 2 d時(shí)，對(duì)照1組與對(duì)照2組菌落總數(shù)值分別達(dá)到7.36±0.059，6.35±0.18 lg CFU/g，超過(guò)微生物腐敗的界限值（通常以6 lg CFU/g為界限）[5]。貯藏第 2 d時(shí)，與對(duì)照1組相比，不同氣調(diào)包裝的蟹肉菌落總數(shù)均低于對(duì)照1組，且100% CO2包裝效果最好（圖1A）。隨著CO2占比越高，氣調(diào)包裝的蟹肉菌落總數(shù)越低，但當(dāng)CO2含量超過(guò)50%時(shí)，對(duì)微生物的抑制效果差異不顯著（P>0.05）。蔣慧亮等[24]同樣發(fā)現(xiàn)氣調(diào)包裝中CO2的含量越高，抑菌效果越好。這可能是因?yàn)镃O2可以抑制微生物生長(zhǎng)，造成無(wú)氧環(huán)境，抑制大多數(shù)腐敗菌的生長(zhǎng)[25]。與對(duì)照2組相比，氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM處理組的蟹肉菌落總數(shù)普遍低于HPPM處理，且上升趨勢(shì)減緩（圖1B）。

圖1 蟹肉在25 ℃貯藏過(guò)程中菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of total bacterial count of crab meat during storage at 25 ℃

2.2 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中TVB-N含量的影響

水產(chǎn)品蛋白質(zhì)在腐敗期間由于內(nèi)源酶或微生物的作用產(chǎn)生氨類(lèi)、三甲胺（TMA）、二甲胺（DMA）、甲胺等揮發(fā)性胺，統(tǒng)稱(chēng)為揮發(fā)性鹽基氮。揮發(fā)性鹽基氮是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的重要化學(xué)指標(biāo)之一[26]。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，100 g 水產(chǎn)品中，TVB-N 值應(yīng)小于 20或15 mg，大于 20 mg/100 g時(shí)為不新鮮水產(chǎn)品。不同處理在貯藏過(guò)程中TVB-N 值變化如圖2所示，貯藏初始TVB-N含量為3.2～5.6 mg/100 g，處理組TVB-N值始終低于對(duì)照組，且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)TVBN總體呈上升趨勢(shì)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組蟹肉中的TVB-N含量逐漸累積，這可能與微生物生長(zhǎng)繁殖密切相關(guān)[27]。已有研究表明在富含CO2的水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮中，需氧菌的生長(zhǎng)被抑制，三甲胺、總揮發(fā)性氮和胺的含量也降低[9]。未處理組樣品在貯藏第1 d已達(dá)到腐敗標(biāo)準(zhǔn)，揮發(fā)性鹽基氮含量超過(guò)限量20 mg/100 g。然而，氣調(diào)包裝與HPPM處理組可以在25 ℃下貯藏1 d，適當(dāng)?shù)臍庹{(diào)條件協(xié)同HPPM處理組在整個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)TVB-N含量均低于20 mg/100 g。

圖2 蟹肉在25 ℃貯藏過(guò)程中TVB-N的變化Fig.2 Changes of TVB-N in crab meat during storage at 25 ℃

2.3 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中TBARS含量的影響

脂肪氧化水解產(chǎn)生大量的醛類(lèi)或酮等過(guò)氧化物導(dǎo)致蟹肉腐敗變質(zhì)，導(dǎo)致TBARS值升高[28]。由圖3可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，TBARS值總體呈上升趨勢(shì)，且所有處理組TBARS值均低于對(duì)照組。與對(duì)照1組相比，氣調(diào)包裝與HPPM處理組的TBARS值從貯藏第1 d開(kāi)始均顯著（P<0.05）低于對(duì)照組，且100% CO2包裝效果最好（圖3A）。氣調(diào)包裝可以改變食品貯藏的氣體環(huán)境，已有研究表明氣調(diào)包裝的CO2與N2對(duì)脂肪氧化水解有抑制作用，起到了保質(zhì)的作用[29?30]。同時(shí)，HPPM具有瞬時(shí)高能和間歇作用的特點(diǎn)，較大限度的利用非熱效應(yīng)進(jìn)行殺菌保質(zhì)。與對(duì)照2組相比，HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝組的TBARS值從貯藏第1 d開(kāi)始均顯著（P<0.05）低于對(duì)照2組，在整個(gè)貯藏期結(jié)束時(shí)，HPPM處理組的TBARS值為23.88 mg/kg，然而HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝（100%CO2、80% CO2+20% N2、50% CO2+50% N2、20% CO2+80% N2）處理組的TBARS值分別為8.02、11.34、11.02、7.70 mg/kg。這表明協(xié)同處理對(duì)脂肪氧化水解有更好的抑制作用，且HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝保鮮效果比單一處理組抑制效果好。

圖3 蟹肉在25 ℃貯藏過(guò)程中TBARS的變化Fig.3 Changes of TBARS in crab meat during storage at 25 ℃

2.4 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中感官品質(zhì)的影響

由表3 可知，對(duì)照 1 組和對(duì)照 2 組蟹肉分別于貯藏 1和 2 d后達(dá)到感官拒絕接受值（低于6分為感官拒絕接受值），可見(jiàn)HPPM對(duì)保持蟹肉品質(zhì)有積極作用[24]。與對(duì)照 1 組相比，不同比例氣調(diào)包裝于貯藏2 d后達(dá)到感官拒絕接受值，可見(jiàn)氣調(diào)包裝在抑制微生物增長(zhǎng)、脂肪酸分解與氧化方面有明顯作用。在HPPM的基礎(chǔ)上結(jié)合氣調(diào)包裝于貯藏3 d達(dá)到感官拒絕接受值，表明HPPM與氣調(diào)包裝有協(xié)同作用，延長(zhǎng)了蟹肉貨架期。

表3 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波處理對(duì)蟹肉貯藏期間感官品質(zhì)的影響（分）Table 3 Effects of different proportion of modified atmosphere packaging combined with high power pulsed microwave treatment on sensory quality of crab meat during storage (scores)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)選取CO2與N2作為河蟹肉氣調(diào)包裝的氣體類(lèi)型，選取不同濃度氣體比例，綜合評(píng)價(jià)氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保質(zhì)效果。結(jié)果表明，結(jié)合菌落總數(shù)與感官指標(biāo)結(jié)果發(fā)現(xiàn)未處理組樣品在貯藏的第1 d已達(dá)到腐敗標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)出現(xiàn)明顯的不良?xì)馕?，而處理組的河蟹肉尚未出現(xiàn)腐敗氣味及其他變質(zhì)現(xiàn)象。氣調(diào)包裝與HPPM均能抑制河蟹肉中微生物的增長(zhǎng)，二者協(xié)同能更好地抑制河蟹肉中微生物的增長(zhǎng)，起到延長(zhǎng)保質(zhì)期的作用。未處理組樣品在貯藏的第1 d揮發(fā)性鹽基氮含量超過(guò)限量20 mg/100 g，適當(dāng)?shù)臍庹{(diào)條件協(xié)同HPPM處理組在整個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)TVB-N含量均低于20 mg/100 g。同時(shí)，氣調(diào)包裝可以有效減緩HPPM引起的脂肪氧化分解，降低蟹肉中TBARS值。本研究初步探索了氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保質(zhì)效果，為河蟹肉的物理保質(zhì)奠定了理論基礎(chǔ)。