電子束輻照后即食小龍蝦貯藏品質(zhì)的變化

諶玲薇，杜柳，占智敏，劉棟銀,3，熊光權(quán)，喬宇*，汪超*，汪蘭

（1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北武漢 430068）（2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）（3.海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南?？?570228）

克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），又稱小龍蝦。近年來，以小龍蝦為原料的各種產(chǎn)品在食品與餐飲業(yè)中發(fā)展十分迅速，小龍蝦第三產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，深受食客們的喜愛，尤其是調(diào)味小龍蝦。近兩年受到新冠肺炎的影響，小龍蝦產(chǎn)業(yè)增長較為緩慢，預(yù)制菜產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展起來，小龍蝦第二產(chǎn)業(yè)有上升趨向。人們對于預(yù)制菜的關(guān)注點主要集中于其味道與貯藏時間，因此，調(diào)味小龍蝦預(yù)制菜的貯藏問題是目前面臨的主要問題之一。小龍蝦在貯藏過程中的腐敗變質(zhì)主要是由于微生物的生長繁殖[1]，也包括脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)分解等問題。目前肉類貯藏方式主要集中在冷藏與冷凍，冷殺菌或二者結(jié)合處理[2]。

輻照作為一種快速環(huán)保的加工方法，在工業(yè)生產(chǎn)中十分常見。電子束輻照（Electron Beam Irradiation，EBI）是一種新興的食品非熱處理加工方法，隨著其技術(shù)的發(fā)展成熟在食品加工中被廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)60Co射線輻照相比，電子束輻照不產(chǎn)生放射性廢物，且輻照效率更高，是更為綠色環(huán)保的輻照方式。電子束輻照常被用于食品加工中，Wang等[3]研究了電子束輻照對于山藥特性的影響；Elias等[4]研究了電子束輻照對于樹莓的保鮮特性；Brinda等[5]的研究表明輻照可以減少食品中的沙門氏菌；在Amin等[6]的概述中也說明了對于殺滅微生物有良好的效果，對于食品儲存時間的延長是有利的。

冷藏有利于食品貯藏期的延長，在食品行業(yè)中的應(yīng)用已十分成熟，可以有效抑制微生物的生長繁殖，減緩脂肪氧化的程度，對于食品的品質(zhì)維持有良好的效果，尤其在在乳制品與肉制品保藏中應(yīng)用更為廣泛。

本研究選取電子束輻照與冷藏結(jié)合，探究貯藏期間蝦肉品質(zhì)變化，對即食小龍蝦預(yù)制菜的工業(yè)化具有一定的現(xiàn)實意義，也為小龍蝦的工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

小龍蝦購于武漢市洪山區(qū)金志鮮魚攤，將鮮活的小龍蝦置于碎冰中并迅速運回實驗室；小蘇打，食品級，購于武漢市洪山區(qū)武商超市；食用油、姜、蒜、麻辣小龍蝦調(diào)料，購于武漢市洪山區(qū)武商超市。

鹽酸、硫代巴比妥酸、氯化鎂、乙醇、冰醋酸、氯化鈉、三氯乙酸、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TGL-24MC臺式高速冷凍離心機，長沙平凡儀器儀表有限公司；PEN3電子鼻，德國AIRSENSE公司；kQ5200DE超聲波清洗器，昆山市超市儀器有限公司；Bue bard電熱恒溫培養(yǎng)箱；UV-5600分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；pH計，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 即食小龍蝦尾的制作

將新鮮小龍蝦進行小蘇打水溶液浸泡1 h，小蘇打質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%，蝦水比為1:5，之后人工進行刷洗清洗3次，去掉蝦頭；隨后將蝦尾沸水煮5 min，撈出控干水分；鍋內(nèi)倒入油，油熱后放入姜片與蒜瓣爆香，加入麻辣小龍蝦調(diào)料，隨后倒入控干水分后的蝦尾炒制油，炒制過程大約15 min，完成后盛出放涼冷卻后采用復(fù)合材料真空密封包裝，包裝規(guī)格為5只/包。最后裝入帶有碎冰的泡沫箱進行4 kGy電子束輻照（4 kGy Electron Beam Irradiation，EBI4）處理和8 kGy電子束輻照（8 kGy Electron Beam Irradiation，EBI8）處理，分別記為EBI4與EBI8，輻照后立即放進4 ℃恒溫保藏箱中進行為期21 d的貯藏。對照組為不輻照，記為UP，剛經(jīng)過處理的樣品記為Day0。貯藏期內(nèi)每間隔三天測定。

1.3.2 菌落總數(shù)的測定

參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》，結(jié)果表示為菌落總數(shù)的對數(shù)（lg CFU/g）。每組樣品平行測定三次。

1.3.3 揮發(fā)性鹽基總氮（TVB-N）的測定

參照GB 5009.228-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》第一法，每組樣品平行測定三次。

1.3.4 硫代巴比妥酸值（TBA）的測定

參照Salih等[7]測定硫代巴比妥酸值的方法。取小龍蝦約5 g于含有25 mL超純水的燒杯中，混合均勻，加入25 mL的5%三氯乙酸（體積分?jǐn)?shù)）水溶液，混合均勻，在4 ℃保溫箱中下靜置30 min，過濾；用5%的三氯乙酸水溶液定容到50 mL，將上清液與三氯乙酸水溶液（0.02 mol/L）按1:1的比例混合均勻。置于80 ℃恒溫水浴鍋中加熱40 min保持微沸狀態(tài)，冷卻至室溫，在532 nm條件下測定吸光度。硫代巴比妥酸值（mg MDA/kg）用丙二醛（MDA）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。每組樣品平行測定三次。

式中：

TBA——硫代巴比妥酸值；

C——丙二醛的質(zhì)量，mg；

m——即食小龍蝦樣品的質(zhì)量，g。

1.3.5 pH值的測定

取5 g小龍蝦蝦尾肉剪碎，加入50 g蒸餾水，均質(zhì)后離心，取上清液采用校準(zhǔn)后pH計測定。每組樣品平行測定三次。

1.3.6 電子鼻的測定

參照周明珠等[8]測定電子鼻的方法。在無其他刺激性氣味的流通空氣中，用小型清潔絞肉機攪碎即食小龍蝦，準(zhǔn)確稱取碎肉樣品2.50 g，放進50 mL的干燥潔凈進樣瓶中。電子鼻測定條件依次為：設(shè)置頂空平衡溫度40 ℃，頂空平衡時間為30 min，注射針溫度50 ℃，清洗100 s，進氣量150 mL/min，測定120 s。進行主成分分析（PCA）數(shù)據(jù)處理特征值的提取時間段設(shè)定為107~110 s，對特征時間段內(nèi)的信息進行計算。每組樣品平行測定三次。

1.3.7 感官評定

請8位食品專業(yè)的實驗人員，在測評前2 h內(nèi)要求評定人員不食用刺激性食物，測評過程中每完成一個樣品評定后用超純水進行漱口處理，通過評分檢驗的方法對即食小龍蝦進行感官評分，所有鑒評人員的分?jǐn)?shù)，計算平均值作為即食小龍蝦整體接受度的綜合指標(biāo)，對其外觀色澤、氣味、肉質(zhì)組織和整體可接受度進行評價?？偡?00分為最高評價，小于65分為感官拒絕，即綜合評價表現(xiàn)為差。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

每個試驗數(shù)據(jù)的結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，使用SPSS 19軟件，通過采用Duncan’s法進行多重差異顯著性分析，其中：P＜0.05表示差異顯著，P＞0.05表示差異不顯著。使用Win Muster軟件，進行電子鼻主成分分析，同時使用Origin 2021軟件進行繪圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌落總數(shù)的變化

與物理、化學(xué)因素相比較，生物因素，尤其是微生物的生長繁殖，是引起小龍蝦食品腐敗變質(zhì)的主要原因之一。菌落總數(shù)能夠直接反映食品被微生物污染的程度，即食品腐敗變質(zhì)的程度[14]。圖1顯示了不同輻照劑量下即食小龍蝦尾在貯藏期內(nèi)的菌落總數(shù)的變化，整體呈現(xiàn)上升的趨勢（P＜0.05）。未經(jīng)輻照的即食小龍蝦尾在貯藏前中期微生物生長繁殖較為迅速，在第9天時已經(jīng)達(dá)到熟肉衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，為4.72 lg CFU/g；在第12天時，達(dá)到無公害水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為5.90 lg CFU/g。在貯藏后期微生物生長速度較為緩慢，但已超過水產(chǎn)品微生物限定標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過4 kGy和8 kGy輻照處理后的即食蝦微生物數(shù)量顯著減少，且8 kGy處理比4 kGy減少更加明顯，說明適當(dāng)輻照劑量的增加對于微生物的殺滅更加有效，可能會更好的延長食品的貯藏期，這與Gryczka等[9]的研究結(jié)果是一致的。Nam等[10]的研究表明，輻照結(jié)合低溫貯藏對于微生物的生長抑制有良好的效果。經(jīng)過輻照后的小龍蝦在貯藏期微生物生長較為緩慢，可能是因為4 kGy以上電子束輻照劑量已經(jīng)殺滅了大多數(shù)微生物，在楊俊麗[11]的研究中，4 kGy以上的電子束輻照劑量對于細(xì)菌，霉菌及酵母能有效抑制，符棟國[12]關(guān)于山銀花藥材的研究也顯示4 kGy以上的電子束輻照可有效殺滅山銀花藥材中的需氧菌，酵母菌等微生物。這說明4 kGy以上的電子束輻照對于食品的保存更加有利。

圖1 輻照劑量對菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of irradiation dose on total number of bacteria

2.2 揮發(fā)性鹽基總氮的變化

TVB-N常被用作魚蝦類水產(chǎn)品新鮮度和食用安全評價的重要指標(biāo)，肉和魚蝦類等蛋白質(zhì)含量豐富的食物，在一定條件下會分解自身的蛋白質(zhì)與氨基酸，尤其是蛋氨酸和酪氨酸，產(chǎn)生氨及胺類等堿性物質(zhì)，對食品的品質(zhì)影響較大。根據(jù)GB/T 2733-2005《鮮、凍動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，淡水蝦類TVB-N限量為20 mg/100 g。貯藏期間揮發(fā)性鹽基總氮（TVB-N）的變化如圖2所示。在剛輻照完后，不同劑量電子束處理的即食小龍蝦尾TVB-N值分別為4.34 mg/100、4.94 mg/100 g和5.23 mg/100 g，TVB-N值隨輻照劑量的增加而升高，可能是由于蝦肉中的水分經(jīng)輻照后會加速蛋白質(zhì)的損傷，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性含氮物的增加[9]。三組蝦在貯藏期間的TVB-N值均逐步升高（P＜0.05），第18天時，未經(jīng)輻照的UP組達(dá)到20.24 mg/100 g，已超過水產(chǎn)品安全限制。經(jīng)過輻照的即食小龍蝦在貯藏期內(nèi)一直保持較好的品質(zhì)，并未超過限定值，這與蔣慧亮等[13]的研究是一致的，可能是由于輻照抑制了微生物的生長繁殖，這與Al-Masri等[14]的研究是一致的。在Huang等[15]的研究中，輻照的生蛋黃與未輻照的蛋黃相比蛋白并無明顯差異，且在輻照下形成的結(jié)構(gòu)較少，輻照可以延長食品儲藏時間。

圖2 輻照劑量對揮發(fā)性鹽基氮的影響Fig.2 Effects of irradiation dose on volatile base nitrogen

2.3 TBA的變化

貯藏期內(nèi)不同劑量輻照的即食小龍蝦尾TBA值變化如圖3所示。TBA代表了食品中脂肪氧化的程度，氧化程度越高，對于食品的風(fēng)味影響越大。在貯藏過程中，經(jīng)過輻照處理TBA值均高于對照組，說明輻照能加速脂肪氧化，這與雷英杰等[16]的研究是一致的。剛剛經(jīng)4 kGy輻照后的小龍蝦與對照組差別不大，但8 kGy輻照組高于4 kGy組與對照組，可能是由于較高劑量的電子束輻照對于脂肪氧化有一定的促進作用，這與Peter等[17]的研究趨勢是一致的。在貯藏期內(nèi)對照組與4 kGy組的TBA值均呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢。在貯藏前期氧化速率較快，TBA值迅速上升，中期有所下降，這與劉燕等[18]的研究結(jié)果是一致的。8 kGy處理整體呈現(xiàn)上升趨勢，說明高劑量的電子束輻照對于脂肪氧化的促進作用更加強烈[19]。因此，選擇4 kGy電子束輻照更利于即食小龍蝦的儲存。

圖3 輻照劑量對TBA的影響Fig.3 Effects of irradiation dose on TBA

2.4 pH的影響

圖4顯示了貯藏過程中pH值的變化。經(jīng)過調(diào)味的小龍蝦尾pH值較高，可能是由于調(diào)味料的作用導(dǎo)致蝦肉整體pH值偏高。在貯藏前期，pH值上升但速率較為平緩，可能是由于前期微生物生長導(dǎo)致，但同時冷藏降低了蝦肉中酶和微生物對于蛋白質(zhì)的分解作用[20]。三種處理方式的pH值最大值均出現(xiàn)于貯藏中后階段，而后pH值逐漸下降，可能是由于貯藏后期微生物生長速率緩慢[21]，此時冷藏對于微生物的抑制作用高于微生物對蛋白質(zhì)的分解作用，致使蝦肉pH值并未一直上升。

圖4 輻照劑量對pH的影響Fig.4 Effects of irradiation dose on pH

2.5 電子鼻

輻照后即食小龍蝦氣味變化如圖5所示。第一主成分（PC1）的貢獻(xiàn)率為99.41%，第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率為0.52%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到99.93%，可認(rèn)為圖示樣品間的氣味關(guān)系為樣品間實際存在的關(guān)系。圖5顯示，剛經(jīng)過4 kGy輻照的與未經(jīng)輻照的新鮮即食蝦尾氣味較為相近，而經(jīng)過8 kGy輻照的小龍蝦氣味與其存在差異，這與TBA的結(jié)果是一致的，說明較低劑量的電子束輻照對于克氏原螯蝦的風(fēng)味改變不會太大，高劑量的電子束輻照對于食品的風(fēng)味影響較大，輻照會改變食品的風(fēng)味，這與Wei等[22]的研究是一致的。在貯藏中期，隨著貯藏時間的增加，即食小龍蝦尾氣味有所變化但差異不大。經(jīng)過貯藏期結(jié)束后的即食小龍蝦尾氣味差異明顯，可能是由于經(jīng)過貯藏期后，微生物的生長繁殖及酶和微生物對于蛋白質(zhì)的分解導(dǎo)致的氣味差異[23]。

圖5 貯藏前后小龍蝦氣味的變化Fig.5 Changes in crayfish odor before and after storage

2.6 感官評定

表2顯示了輻照對貯藏期內(nèi)感官的影響。整體上EBI4感官更容易被接受，EBI8可接受度偏低，這與盧佳芳等[24]的研究趨勢是一致的。隨著貯藏時間的增加，三組即食小龍蝦的可接受度逐漸降低，UP組與經(jīng)過輻照的8 kGy組在貯藏后期的可接受度綜合表現(xiàn)較差，8 kGy組為63.28，已不可接受，這與TBA和電子鼻的結(jié)果是一致的。因此，在低溫貯藏時，選取4 kGy電子束輻照對于即食小龍蝦的風(fēng)味品質(zhì)更加有利。

表2 貯藏期內(nèi)感官品質(zhì)的變化Table 2 Changes in sensory quality during storage

3 結(jié)論

電子束輻照作為冷處理殺菌方式已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。實驗結(jié)論表明，經(jīng)過4 kGy輻照處理結(jié)合冷藏處理既能延長小龍蝦尾的貯藏期也能較好的保持即食小龍蝦的風(fēng)味品質(zhì)，但較高劑量電子束輻照對于蝦的風(fēng)味會有一定的破壞，不宜食用。且與8 kGy輻照處理相比，經(jīng)4 kGy電子束輻照的小龍蝦脂肪氧化程度更低，感官評價較好，故在實際生產(chǎn)中，應(yīng)選擇4 kGy劑量電子束輻照更優(yōu)。這對于即食小龍蝦尾的工業(yè)生產(chǎn)具有一定實際意義。