關(guān)鍵詞低溫等離子體;蟹糊;基礎(chǔ)營養(yǎng)品質(zhì);GC-IMS;揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)
中圖分類號TS254文獻(xiàn)標(biāo)識碼A
文章編號 0517-6611(2025)08-0173-08
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2025.08.037
開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):
AbstractThefectsofatmospericcoldpasma(ACP)treatmentonthequality,flavorcharacteristsandmicrobialdiversityofabpaste during storage were investigated.Thecrab paste made fromPortunus trituberculatus was treated withatmosphericcold plasma( ). Thechangesofvolatleflavorcomponentsandmrobialdiversityinrabpastewerecompaedandanalzdunderlowtemperaturtoragecon ditions
).TheresultsshowedthatACPcould efectivelyreleaseactive particles,and thelossofcrude protein,moisturecontent,crude ashandcrudefatcontentinrabpastewassmallaftertreatment.TPAresultsshowedthattheACPgroupasalwaysbeterthantheCON group,andtecabpastetreatedithACPsoedgodelasticityndgelabiltfterstorage.Aalof76volatiompoudswereasured byGC-IMS.AfterACPtreatment,thecontentofomehafulgases(uchasdimethylsulfide,ceticacidtc.)dereased,andosteto decreasedtoacertainextentafterACPtreatentKetoneshaveanenhancedefectontheodor.TheweakeningofketonecontentafterACP treatmentmayhaveagoodfectonthefavorofcrabpasteandeduceteodorsubstance.Theontentofacetalandacetaldehdeceasd significantlyafterACPtreatmentesetwosubstancesshowedacleararomaandcontributedtotheflavorofcabpste.Theresearchesults canprovidetheoreticalguidanceandtechnicalsupportfornon-thermalnewprocessngtechnologyinfoodpreservationresearch.
Key WordsAtmosphericcold plasma;Grab paste;Basic nutritional quality;GC-IMS;Volatile flavor compounds
三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)又稱海螃蟹、槍蟹、白蟹等,因形似梭子而得名,背殼一般呈青褐或褐黃色,主要分布在日本、朝鮮及我國大部分沿海地帶。梭子蟹肉質(zhì)具有高適口性,梭子蟹富含優(yōu)質(zhì)蛋白,低脂,營養(yǎng)價值豐富,且口感滑膩優(yōu)良,深受人們喜愛,是商業(yè)漁業(yè)的焦點[1]。蟹糊是由梭子蟹為原料腌制而成,作為我國沿海的一種美味生食菜肴,因其風(fēng)味獨特、嫩滑可口,又保留蟹原本的鮮味和口感,同時提高產(chǎn)品附加值、增長其保質(zhì)期,成為當(dāng)?shù)靥厣玔2]。盡管很受消費者歡迎,但此類腌制食品,因富含優(yōu)質(zhì)蛋白,容易引起微生物生長繁殖及組分的理化變化,導(dǎo)致食品品質(zhì)劣變[3]。由于存在大量的微生物污染和內(nèi)源性酶,梭子蟹在收獲后容易腐爛,肌肉中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)開始被氧化并分解成新的物質(zhì),導(dǎo)致營養(yǎng)、風(fēng)味和質(zhì)地變化[4]。傳統(tǒng)腌制中,蟹糊整個加工制作過程不會進(jìn)行滅菌處理,因而在蟹糊后期腌制過程中容易產(chǎn)生各種微生物。自前,在蟹糊中發(fā)現(xiàn)有葡萄球菌、芽孢桿菌、節(jié)桿菌、鹽弧菌、鞘孢桿菌、棒狀桿菌、莫拉菌、弧菌和紅球菌等[5]。即使在冷藏條件下其保質(zhì)期仍然較短。在不添加防腐劑的情況下冷藏蟹糊保質(zhì)期不超過 。因此,如何保留生腌蟹糊的原始風(fēng)味,揭示其中的腐敗機理,降低微生物風(fēng)險,提高食品食用安全性,探索新型綠色加工保鮮技術(shù),是整個食品行業(yè)都需要重點關(guān)注的研究內(nèi)容
低溫等離子體(atmosphericcoldplasma,ACP)作為一種很有前途的非熱保鮮技術(shù),已被廣泛應(yīng)用于食源性致病菌消除、毒素去除、食品包裝改性等。ACP產(chǎn)生的各種活性物質(zhì),包括活性氧、活性氮和陰陽離子等[],能夠破壞大部分化學(xué)鍵,被認(rèn)為是酶失活的關(guān)鍵因素。具有處理時間短、低成本、綠色和低溫條件等優(yōu)點[7]。石蕓潔等[8]研究發(fā)現(xiàn),低溫等離子體處理生食蟹糊后對其感官屬性有較好提升,同時表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌能力,在對營養(yǎng)品質(zhì)影響不明顯的前提下有效延長生食蟹糊的貨架期。Nyaisaba等%發(fā)現(xiàn),ACP可以有效抑制魷魚中蛋白酶活性,同時使魷魚凝膠的色差值、持水性和質(zhì)構(gòu)參數(shù)顯著增加。Lin等[9]分析研究了ACP處理對即食腌酒的影響發(fā)現(xiàn),經(jīng) 處理的樣品TBARS、菌落總數(shù)、TVB-N值顯著降低,且樣品腌酒中天冬氨酸、絲氨酸和亮氨酸含量升高,ACP處理對腌制啤酒的貨架期有延長作用。ACP技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)品中既有殺菌和提升品質(zhì)等優(yōu)點,又可在低溫下處理生腌水產(chǎn)品,可能是一個潛在的提升生腌蟹糊品質(zhì)的手段。
該研究在固定電壓( 和處理時間(
條件下,探究ACP活性物質(zhì)釋放情況及對蟹糊基礎(chǔ)營養(yǎng)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響,使用氣相色譜離子遷移譜聯(lián)用儀(GC-IMS)對蟹糊中發(fā)揮性風(fēng)味成分進(jìn)行分析,進(jìn)一步討論ACP處理下蟹糊腌制過程中風(fēng)味特性的變化,以期為即食水產(chǎn)品食用性的提高、風(fēng)味的改善和低溫保鮮技術(shù)的研究提供一定的理論參考。
1材料與方法
1.1主要材料與試劑鮮活梭子蟹(每只約 )購自舟山水產(chǎn)城,置于碎冰中快速運回實驗室。食鹽、白砂糖、味精、黃酒均購自本地超市,2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮和2-壬酮(阿拉丁公司),其他試劑均為市售分析純。
1.2主要儀器與設(shè)備 低溫等離子體反應(yīng)裝置(美國PHENIX 公司);DortmundFlavourSpec?氣相離子遷移譜(德國G.
A.S.公司);GZX-03臭氧測定儀(上海高致精密儀器有限公司);TMS-PRO物性測試儀(美國FTC公司);UV-4550紫外分光光度計(日本島津公司);高速勻漿機(廣州艾卡儀器設(shè)備有限公司);ABSONMiFly-6小型離心機(合肥艾本森科學(xué)儀器有限公司)。
1.3 試驗方法
1.3.1蟹糊的制作。梭子蟹用純水洗凈瀝干,去除不可食用部分后剪成 的小塊,然后拌入 6 % 的食鹽、4 % 的白砂糖 2 % 的味精和 2 % 的黃酒,充分混勻后裝入玻璃密封罐中,放于
冰箱中暫存待用(圖1)。
Fig.1Portunuscrabrawmaterialsandcrabpaste
1.3.2介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體處理。采用DBD-ACP設(shè)備作為低溫等離子體發(fā)生裝置。DBD系統(tǒng)由2個間隔 的圓形鋁板電極組成。使用
的玻璃培養(yǎng)皿用作樣品載體。將為環(huán)境高壓發(fā)電提供能量的可變高壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓分別設(shè)置為
和 0 ~
,頻率為
。經(jīng)ACP處理后樣品通過感官評分、菌落總數(shù)、TVB-N等預(yù)試驗合對比后,篩選出最佳處理條件為:處理電壓
,處理時間
。上述處理條件組設(shè)為處理組,對照組不作ACP處理。處理后蟹糊放置在
冰箱中保存,貯藏前后(0d,6d)取樣檢測。樣品貯藏前處理組和對照組分別命名為ACP-0d和
,樣品貯藏后處理組和對照組分別命名為
和
。
1.3.3ACP釋放的活性物質(zhì)測定。采用總一氧化氮含量測定試劑盒測定總一氧化氮含量,采用過氧化氫測定試劑盒進(jìn)行過氧化氫含量的測定,使用氣體檢測儀檢測臭氧含量。
1.3.4基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的測定。粗蛋白含量采用總蛋白試劑盒進(jìn)行測定,水分含量根據(jù)國標(biāo) 的直接干燥法進(jìn)行測定,粗灰分采用國標(biāo)GB5009.4—2016[\"]的高溫灰化法進(jìn)行測定,粗脂肪采用國標(biāo)GB5009.6—2016[12]中索氏抽提法進(jìn)行檢測。
1.3.5質(zhì)構(gòu)的測定。采用物理性能測試儀測定樣品的質(zhì)構(gòu),包括硬度、黏附性、彈性和膠黏性4種結(jié)構(gòu)特性。力傳感元件的測量范圍設(shè)置為 ,檢測速度設(shè)置為
,初始力設(shè)置為
,變形設(shè)置為 3 0 % 。
1.3.6 GC-IMS測定。稱取 樣品置于
頂空瓶中,在
條件下孵育
后再加入樣品,每個樣品測定3組平行。頂空進(jìn)樣條件:孵化溫度
,孵化時間
,進(jìn)樣體積
,不分流進(jìn)樣,進(jìn)樣針溫度
。GC條件:載氣為高純氮氣(純度 9 9 . 9 9 9 %),色譜柱溫度
。程序升壓:初始流量
保持
,在
內(nèi)線性增至
,在
內(nèi)線性增至
,保持
。色譜運行時間
,進(jìn)樣口溫度
。IMS條件:電離源為氙源,遷移管長度
,電場強度
,遷移管溫度
,漂移氣為高純氮氣,流速
,正離子模式。
1.4數(shù)據(jù)處理試驗均重復(fù)測定3次,所有數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行預(yù)處理,用“平均值 ? ± 標(biāo)準(zhǔn)差”表示;采用 繪圖;采用IBMSPSS22.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,通過方差分析(ANOVA)和Duncan多重比較分析確定樣品組間的顯著性差異(
。
2 結(jié)果與分析
2.1低溫等離子體處理后活性物質(zhì)的測定等離子體發(fā)揮作用的關(guān)鍵在于其長效的活性粒子。經(jīng)ACP處理后,總一氧化氮( 、過氧化氫(
)、臭氧
都能被很好的檢測到,ACP組分別達(dá)到
。這與
等[13]的研究結(jié)果一致。這些由高壓放電和氣體流動產(chǎn)生的活性顆粒在蟹糊表面迅速傳播,會抑制腐敗微生物的生長,并在貯藏過程中改變結(jié)構(gòu)。據(jù)報道,ACP產(chǎn)生的活性顆粒主要通過氧化磷脂和與生物大分子的共價/非共價對接來破壞細(xì)胞膜,從而實現(xiàn)功能調(diào)控[14]
2.2低溫等離子體前后蟹糊基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的影響對ACP處理前后蟹糊中基礎(chǔ)營養(yǎng)成分情況進(jìn)行測定,由表1可知,ACP處理前,CON組中水分含量、粗灰分、粗蛋白和粗脂肪含量分別為 7 5 . 3 4 % . 1 . 8 5 % . 1 9 . 4 1 % 和 0 . 9 7 % 。經(jīng)ACP處理后,在蟹糊中測得的4組成分含量均下降,相較于CON組,分別下降了 0 . 7 2 % 5 . 9 5 % 9 . 1 2 % 和 5 . 1 5 % ,盡管其基礎(chǔ)營養(yǎng)成分均略微下降,但總體而言下降程度較小,ACP處理對蟹糊中的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分依然會有較好的保持,這可能跟該研究設(shè)定的功率有關(guān)( ),在比較溫和的功率下不會對蟹糊的營養(yǎng)價值造成損失。
2.3低溫等離子體處理前后蟹糊貯藏期間質(zhì)構(gòu)的測定采用紋理性能分析評價ACP處理對蟹糊貯藏后硬度、彈性、咀嚼性和膠黏性的影響(表2)。分析發(fā)現(xiàn),蟹糊經(jīng)過貯藏后,其硬度、彈性、咀嚼性和膠黏性均有不同程度的下降。對未處理組,CON-6d較CON-0d組分別下降了 4 8 . 1 2 % !4 6 . 0 5 % , 3 1 . 3 3 % 和 4 3 . 3 1 % 。對處理組, 較ACP-0d組分別下降了 3 3 . 3 9 % . 2 9 . 3 5 % . 3 2 . 1 1 % 和 1 8 . 8 6 % 。這說明蟹糊經(jīng)6d貯藏后其TPA性能下降,在冷藏后肌肉內(nèi)部逐漸變得松散無規(guī)則形狀,從而造成其質(zhì)構(gòu)性能下降。其中,ACP組TPA值均高于CON組,這可能是因為蟹肌肉中肌原纖維蛋白經(jīng)ACP處理后內(nèi)部形成了穩(wěn)定密集的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并誘導(dǎo)產(chǎn)生良好的蛋白質(zhì)動態(tài)相互作用[15]
2.4 GC-IMS分析
2.4.1 GC-IMS揮發(fā)性有機物三維圖譜分析。GC-IMS的三維圖譜見圖2,X軸、Y軸和Z軸分別代表著遷移時間、保留時間和信號峰強,每個峰都代表著一種風(fēng)味成分,峰信號的強弱紅色由圖中凸起的高低表示,即紅色凸起低則表示信號弱,其對應(yīng)成分含量較低;紅色凸起高則表示信號強,則對應(yīng)成分含量高。由圖2可以直觀看出不同蟹糊樣品中揮發(fā)性有機物的差異情況。4個不同處理組在風(fēng)味成分組成上差別不大,但同一風(fēng)味成分的含量高低有著明顯差異,各自有著不同的特征譜信息。
2.4.2GC-IMS揮發(fā)性有機物二維圖譜和差異圖譜分析。為便于觀察,取其俯視圖進(jìn)一步對比(圖3)。即樣品的二維俯視圖,圖中橫坐標(biāo)表示離子遷移時間,縱坐標(biāo)表示保留時間,紅色垂直線表示反應(yīng)離子峰。反應(yīng)離子峰兩側(cè)的每個亮點代表一種風(fēng)味成分,亮點的顏色和面積可以代表風(fēng)味成分含量的多少,亮點的顏色越深、面積越大,則表示該成分含量越高,紅色代表對應(yīng)成分含量較高,白色代表對應(yīng)成分含量較低,從圖中可以直觀地比較不同樣品風(fēng)味物質(zhì)差異。從圖3A可以看出,不同樣品中的揮發(fā)性有機物存在一定差異。為進(jìn)一步直觀對比樣品中揮發(fā)性成分的差異,將樣品CON-0d的譜圖當(dāng)作參比,其余3組樣品的譜圖扣減參比,得到不同樣品的差異對比圖,如圖3B所示。若目標(biāo)樣品(
和ACP-6d組)和參比(CON-0d)中的揮發(fā)性有機物含量一樣,白色即為被減掉后的背景,而紅色表示該物質(zhì)的濃度在目標(biāo)樣品中高于參比,藍(lán)色表示該物質(zhì)的濃度在目標(biāo)樣品中低于參比。樣品經(jīng)6d貯藏后紅色區(qū)域變大,顏色越重,尤其是CON-6d組揮發(fā)性成分差異較大。
2.4.3GC-IMS揮發(fā)性有機物指紋圖譜對比分析。根據(jù)GC-IMS測定結(jié)果得到蟹糊樣品整體IMS信息,由此更進(jìn)一步比較揮發(fā)性有機物的變化及差異,得到揮發(fā)性成分指紋圖譜對比分析圖(圖4)。圖4中每行代表一個樣品中所包含的總的信號峰,每列代表該揮發(fā)性物質(zhì)在不同組蟹糊樣品中的信號峰,未知峰則用數(shù)字來表示,譜圖中信號點顏色越強,則代表信號峰強度越大,樣品揮發(fā)性成分含量越高。各組間有不同濃度差異的化合物被確定,每個樣本3次重復(fù)。
Fig.3GC-IMS two-dimensional spectrum(A)and differential spectrum(B)of volatile components in crab paste
由GC-IMS技術(shù)可知,4組樣品中共測得76種揮發(fā)性物質(zhì),其中包括18種醇類、13種酮類、17種酯類、12種醛類、4種酸類、2種烯類、1種吡嗪類和9種其他類,這其中包括單體和部分二聚體。整體來看,根據(jù)紅色方框區(qū)域可看出ACP-0d顏色較深,揮發(fā)性物質(zhì)較其他組差異較大。在黃色方框內(nèi)區(qū)域可知,CON-6d組經(jīng)貯藏6d后顏色加深,峰強度變大,揮發(fā)性物質(zhì)有明顯差異。根據(jù)綠色方框內(nèi)和藍(lán)色方框內(nèi)結(jié)果可以看出,依然是CON-6d組揮發(fā)性物質(zhì)較其他3組有顯著差異。CON-0d中,丁酸、2-甲基丙酸、丙酸、乙偶姻、2-甲基-1-丙醇等物質(zhì)的含量較高。ACP-0d中, 二甲基吡嗪、1-丁醇、2-丙醇、乙縮醛、乙醛、氨等物質(zhì)的含量較高。CON-6d中,乙酸、2-庚酮、2-十一酮、3-己酮、2-壬酮、4-甲基-2-戊酮、2-己酮、2-丁酮、1-戊烯-3-酮、2-戊酮、1-辛烯-3-醇、丙酮物質(zhì)的含量較高。ACP-6d中乙酸異戊酯、三甲胺等物質(zhì)的含量較高??梢?,經(jīng)過貯藏后樣品酮類、醇類、酯類化合物含量影響很大。且經(jīng)ACP處理后醇類和醛類化合物含量有影響。這也與之前的研究結(jié)果一致,有研究發(fā)現(xiàn)低溫等離體子處理后對魚類脂質(zhì)氧化后揮發(fā)性產(chǎn)物有一定影響,其中醛類化合物是受影響最大的一類[16]
2.4.4GC-IMS揮發(fā)性有機物定量分析。共檢測了76種揮發(fā)性化合物(包括單體和二聚體)的化學(xué)式、保留指數(shù)(RI)、保留時間(Rt)及遷移時間(Dt),并對Dt進(jìn)行RIP歸一化處理 ),結(jié)果見表3。為進(jìn)一步量化表3中的結(jié)果和揮發(fā)性物質(zhì)的信號強度。將鑒定出的所有化合物分為5組(醇類、酮類、醛類、酯類和其他類),信號強度見圖5。
醇類物質(zhì)主要是氨基酸、碳水化合物和脂肪降解生成的[17]。乙醇、3-甲基-1-丁醇-M、正丙醇、2-甲基-1-丙醇-M、1-戊烯-3-醇-D是主要物質(zhì)。其中,3-甲基-1-丁醇-D在ACP處理后含量迅速下降,后期上升至和CON組一致。1-丁醇-M也是在ACP處理后含量迅速上升,但后期下降,比CON組更低。2-甲基-1-丙醇-D在ACP處理后迅速下降,貯藏后期也比CON組低。1-庚醇在ACP處理后貯藏期間含量下降。2-己酮、2-丁酮-D、2-戊酮和丙酮是其主要的酮類物質(zhì)。1-戊烯-3-酮在ACP處理后含量下降明顯,2-戊酮在ACP處理后含量下降,2-戊酮呈現(xiàn)的是奶香味,對蟹糊風(fēng)味無太大貢獻(xiàn)。2-丁酮-M在處理后含量上升,2-丁酮-M表現(xiàn)的是黃油香味,對蟹糊風(fēng)味有一定貢獻(xiàn)。2-己酮-M在處理后含量顯著下降??傮w來說,大部分酮類物質(zhì)在ACP處理后都有一定程度的下降。酮類物質(zhì)產(chǎn)生的途徑主要來自脂質(zhì)氧化和美拉德反應(yīng),短碳鏈的酮類物質(zhì)大部分具有黃油香氣和奶香味。酮類物質(zhì)對腥味有增強作用。所以ACP處理后對酮類物質(zhì)含量的減弱可能對蟹糊風(fēng)味有好的影響,減少腥味物質(zhì)。醛類是水產(chǎn)品中主要揮發(fā)性氣味物質(zhì),也是腌制食品的風(fēng)味主要貢獻(xiàn)物質(zhì),主要來源于脂質(zhì)氧化,具有較強揮發(fā)性和低閾值,主要為愉悅的清香味、油香味[18-19]
Fig.5Changes of volatile organic compounds in crab paste before and after ACP treatment during storag!
3-甲基丁醛、丙醛、乙縮醛、庚醛-M、乙醛是主要的醛類物質(zhì)。乙縮醛和乙醛在ACP處理后含量有明顯上升,這兩種物質(zhì)表現(xiàn)出的是清香味,對蟹糊風(fēng)味有一定貢獻(xiàn)。3-甲基丁醛在ACP處理后含量有明顯下降。酯類可以通過酯化反應(yīng)和醇降解反應(yīng)合成,一般表現(xiàn)為果香味,氣味閾值低,在食品的氣味起到了非常重要作用[20-2I]。乙酸異戊酯-M、乙酸異丁酯、乙酸乙酯為主要脂類物質(zhì)。ACP處理后,3-甲基丁酸乙酯-M和2-甲基丁酸乙酯-M含量下降明顯。研究發(fā)現(xiàn),乙醇可以作為酯類合成的底物,ACP-6d組酯類含量略有下降的原因可能是因為乙醇含量的降低導(dǎo)致酯類合成底物的不足,致使其含量發(fā)生變化。丁酸、2-甲基丙酸、乙酸-D、乙偶姻-M、乙偶姻-D、氨-M、三甲胺、二甲硫醚、 萜品烯、乙酸-M、氨-D為主要風(fēng)味物質(zhì)。ACP處理后,乙酸-D、乙偶姻-D含量明顯下降。值得一提的是,二甲硫醚在ACP處理后顯著下降,二甲硫醚為有機硫惡臭氣體,對人體有害。乙酸也在ACP處理后含量下降,乙酸為刺激性氣味。綜上,GC-IMS結(jié)果表明,ACP技術(shù)處理可以促進(jìn)蟹糊中揮發(fā)性有機化合物的形成,尤其是對醇類、醛類和酮類。相較CON組樣品,經(jīng)ACP處理后的蟹糊表現(xiàn)出一定程度的脂質(zhì)氧化特性。這可能是ACP產(chǎn)生的自由基物種促進(jìn)脂質(zhì)氧化[22]
3結(jié)論與討論
目前,ACP技術(shù)對蟹糊處理后基礎(chǔ)營養(yǎng)品質(zhì)的測定、貯藏前后質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化、蟹糊中揮發(fā)性化合物變化、風(fēng)味特征變化規(guī)律影響研究較少。該試驗通過對蟹糊貯藏前后各指標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn),ACP處理對蟹糊中的基礎(chǔ)營養(yǎng)成分依然會有較好的保持。經(jīng)冷藏后蟹肌肉內(nèi)部逐漸變得松軟,從而造成其質(zhì)構(gòu)性能下降。但ACP組TPA值始終高于CON組,這可能是因為蟹肌肉中肌原纖維蛋白經(jīng)ACP處理后凝膠能力變好,并誘導(dǎo)產(chǎn)生良好的蛋白質(zhì)動態(tài)相互作用。GC-IMS共測得76種揮發(fā)性化合物,主要為醇類、酯類、酮類和醛類。ACP技術(shù)處理可以促進(jìn)蟹糊中揮發(fā)性有機化合物的形成,尤其是對醇類和醛類。研究結(jié)果可為ACP在食品加工中的技術(shù)研究提供一定理論指導(dǎo)。
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