張溪,藍(lán)蔚青,2*,迪麗菲拉·庫爾班,張俊杰,趙盼盼,劉嘉莉,謝晶,2*
1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院,上海, 201306) 2(上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心 食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué)),上海, 201306) 3(上海行恒科技有限公司,上海, 200000)
南美白對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)又名凡納濱對(duì)蝦,太平洋白蝦、為對(duì)蝦科對(duì)蝦屬水產(chǎn)動(dòng)物,其營(yíng)養(yǎng)豐富,是世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大優(yōu)良品種之一。據(jù)2019年中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒[1]顯示,南美白對(duì)蝦海水養(yǎng)殖產(chǎn)量占蝦類海水養(yǎng)殖產(chǎn)量79%以上。然而,由于活蝦存活時(shí)間較短,在常溫下流通時(shí)在微生物與內(nèi)源酶的作用下極易腐敗。因此,鮮蝦仁在深加工中的分級(jí)、清洗與預(yù)處理直接關(guān)系到最終產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)蝦仁減菌預(yù)處理后冷藏,可適當(dāng)延緩其品質(zhì)劣變[2]。
水產(chǎn)品的貨架期受貯藏前初始微生物的影響,減菌預(yù)處理可提高防腐保鮮效果。傳統(tǒng)的預(yù)處理方式多采用化學(xué)消毒劑處理,其過量使用易產(chǎn)生化學(xué)殘留,更會(huì)造成環(huán)境問題。目前,尋求綠色健康的處理方式已成為水產(chǎn)品加工企業(yè)普遍關(guān)注的問題。微酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water, SAEW)屬新型殺菌保鮮技術(shù),其主要通過無隔膜裝置電解獲得,具有安全高效、無殘留、無污染等特點(diǎn)。由于其pH值接近中性且有效氯含量(available chlorine concentration,ACC)較低,SAEW對(duì)食品的外觀、風(fēng)味與質(zhì)地?zé)o不良影響,在食品工業(yè)中應(yīng)用潛力大[3]。目前SAEW在水產(chǎn)品預(yù)處理方面已有相關(guān)研究[4]。如TANTRATIAN等[5]與岑劍偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)SAEW對(duì)去殼牡蠣與羅非魚片具有良好的保鮮效果;臭氧水(ozonated water, OW)具有強(qiáng)氧化性和強(qiáng)殺菌特性,清潔無毒的特點(diǎn)[7]。OKPALA[8]研究表明,連續(xù)臭氧處理對(duì)冰藏南美白對(duì)蝦具有良好的保鮮作用,其可作為一種減菌預(yù)處理方式應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮;充氮微納米氣泡水(nitrogen-filled micro/nano-bubble water,NMW)是以微納米氣泡為基底,向其內(nèi)部充入氮?dú)?。微納米氣泡在水體中存在時(shí)間長(zhǎng),能自發(fā)產(chǎn)生自由基[9]。NMW不僅可提高水質(zhì),還可應(yīng)用在果蔬表面清洗與釀造工業(yè)等產(chǎn)業(yè)中,而將其用于水產(chǎn)品前處理上還未見報(bào)道[10]。真空包裝可阻隔氧氣,延緩食品氧化變質(zhì)與褐變等反應(yīng),有利于食品保鮮[11]。
實(shí)驗(yàn)擬探究SAEW、OW與NMW預(yù)處理對(duì)真空包裝南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間品質(zhì)變化影響。擬通過微生物、理化指標(biāo)與感官分析,并結(jié)合低場(chǎng)核磁共振分析其冷藏期間的綜合品質(zhì)變化,以期為南美白對(duì)蝦及其它水產(chǎn)品保鮮加工提供理論參考。
三氯乙酸、乙醇、NaCl,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;平板計(jì)數(shù)瓊脂,青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司;MgO、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠,生工生物工程(上海)股份有限公司等,均為國(guó)產(chǎn)分析純。
微酸性電解水生成機(jī)(FX-SWS100),煙臺(tái)方心水處理設(shè)備有限公司;臭氧水機(jī)(OZ-6000),昆山芳成金屬科技有限公司;充氮微納米氣泡水生成機(jī)(HF-50),上海行恒科技有限公司;袋式氣調(diào)包裝機(jī)(MAP-JY500),上海積億機(jī)械有限公司;電熱恒溫恒濕箱(LHS-100CL),上海一恒科學(xué)儀器有限公司;色差計(jì)(CR-400),KONICA MINOLTA公司;pH計(jì)(FE20),梅特勒-托利多(上海)有限公司;凱氏定氮儀(FOSS KJELTEC 8400),瑞典FOSS公司;臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(H-2050R),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司;立式壓力蒸汽滅菌器(LDZM-40KCS-Ⅲ),上海申安醫(yī)療機(jī)械廠;高濃度有效氯測(cè)定儀(YXL-1A),上海海恒機(jī)電儀表有限公司;低場(chǎng)核磁共振儀(MesoMR23-060H-1),上海紐邁電子科技有限公司等。
1.3.1 微酸性電解水
通過微酸性電解水生成機(jī)電解9.0% HCl溶液制備。其pH值為6.35±0.04、氧化還原電位(oxidative redox potential,ORP)為(861.6±12.35) mV、有效氯含量為(30±1.54) mg/L。
1.3.2 臭氧水
由臭氧水機(jī)制備,參照GB/T 5750.11—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 消毒劑指標(biāo)》[12]中碘量法測(cè)定臭氧濃度,最終濃度為1.8 mg/L。
1.3.3 充氮微納米氣泡水
由充氮微納米氣泡水生成機(jī)制備,往蒸餾水中持續(xù)通入氮?dú)?0 min,至水中溶氧量小于0.1 mg/L,加壓溶解產(chǎn)生充氮微納米氣泡。
南美白對(duì)蝦購于上海市浦東新區(qū)臨港古棕路菜市場(chǎng),選取體長(zhǎng)(13±1)cm、體重(15±1)g,體表無損且大小均一的活蝦。將蝦置于充氧氣泡沫箱中?;?,30 min內(nèi)運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室。用碎冰使其休克失活,清水洗凈后去蝦頭、去殼、隨機(jī)分成4組,每組160只,分別浸漬于不同處理用水中浸漬10 min,蝦水比例為1∶2(g∶mL)。樣品取出后瀝干,每袋10只/組真空包裝,置于(4±1) ℃環(huán)境下貯藏。每2 d測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。
1.5.1 菌落總數(shù)
參照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)的測(cè)定》[13]測(cè)定樣品在不同貯藏時(shí)間內(nèi)的菌落總數(shù)。取5 g蝦肉于無菌袋中,加入45 mL 0.85%無菌生理鹽水,均質(zhì)后進(jìn)行梯度稀釋。通過對(duì)所選適宜的3個(gè)稀釋液傾注倒平板并分別在30 ℃培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù),平行測(cè)定3次,結(jié)果以lgCFU/g表示。
1.5.2 pH值
參考GB 5009.237—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測(cè)定》[14]測(cè)定樣品的pH值。取5 g碎蝦肉與45 mL蒸餾水置于燒杯中,混合均勻后靜置30 min,用pH計(jì)平行測(cè)定3次。
1.5.3 總揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)
參考GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[15]利用自動(dòng)凱氏定氮儀平行測(cè)定各組樣品貯藏期間的TVB-N值,平行測(cè)定3次,結(jié)果以mg/100g表示。
1.5.4 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)
參考SAE-LEAW等[16]法,取5 g剁碎的蝦肉,加入20%三氯乙酸溶液25 mL,均質(zhì)1 min后,8 000 r/min離心10 min,過濾,取全部上清液用超純水定容至50 mL。取搖勻后的該溶液5 mL,加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸水溶液5 mL后混勻,沸水反應(yīng)20 min,取出冷卻至室溫,取顯色樣品20 μL點(diǎn)入96孔板,用酶標(biāo)儀測(cè)定其在532 nm處吸光度值A(chǔ),由公式(1)計(jì)算TBA值。同一樣品平行測(cè)定3次,結(jié)果以mgMDA/kg表示。
TBA值=7.8×A
(1)
1.5.5 低場(chǎng)核磁共振分析
參考張楠楠等[17]方法,在Q-自由感應(yīng)衰減(free induction decay, FID)序列下利用標(biāo)準(zhǔn)水膜進(jìn)行儀器校正,然后將保鮮膜包裹的蝦仁放入直徑60 mm核磁檢測(cè)管中。樣品最佳等待時(shí)間為3 000 ms、重復(fù)掃描次數(shù)為16次,最后采用Q-Carr-Purcell-Meiboom-Gill(Q-CPMG)序列進(jìn)行試驗(yàn)。Q-CPMG序列測(cè)定參數(shù)為采樣頻率100 kHz,主頻率21 MHz,測(cè)定溫度32 ℃。使用自帶的反演軟件進(jìn)行批量反演,得到不同樣品水分的峰面積圖與弛豫時(shí)間(T2)。
1.5.6 色差
根據(jù)YUAN等[18]方法稍做修改,用白色校準(zhǔn)板校準(zhǔn)色差計(jì)后,測(cè)第二腹節(jié)蝦肉表面的亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*,根據(jù)公式(2)計(jì)算總色差值ΔE,平行測(cè)定3次。
ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
(2)
式中:ΔL*為明度/黑白差值;Δa*為紅/綠差值;Δb*為黃/藍(lán)差值。
1.5.7 感官分析
根據(jù)GON?ALVES等[19]方法稍作修改,選取6名經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員擔(dān)任感官評(píng)定員,分別從色澤、氣味與結(jié)構(gòu)3個(gè)方面對(duì)蝦仁的整體感官進(jìn)行綜合評(píng)分,具體如表1所示。
表1 南美白對(duì)蝦蝦仁感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of peeled shrimps (Litopenaeus vannamei)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 17.0,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,方差分析采用Turkey法,P<0.05為差異顯著。
菌落總數(shù)是判斷水產(chǎn)品腐敗程度的重要指標(biāo),水產(chǎn)品中微生物菌落總數(shù)高于7 lgCFU/g時(shí)表示已腐敗[20]。由圖1可以看出,南美白對(duì)蝦蝦仁貯藏初始菌落總數(shù)為(3.77±0.02)lgCFU/g,表明樣品較新鮮,這與LIU等[21]研究結(jié)果相似。在貯藏第10天,SAEW、OW和NMW處理組樣品菌落總數(shù)分別為(6.34±0.20)lgCFU/g、(6.62±0.15)lgCFU/g與(6.85±0.11)lgCFU/g,而對(duì)照組樣品已超過腐敗限值,表明SAEW和OW具有減菌化作用;NMW處理組樣品菌落總數(shù)接近腐敗限值,略低于CK組??赡苡捎谖⒓{米氣泡水充氮后,水中的溶氧量減小,抑制了樣品中好氧微生物的生長(zhǎng),同時(shí)微納米氣泡的破裂對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生沖擊效應(yīng),起到一定殺菌作用[22]。不同減菌預(yù)處理的樣品中,以SAEW處理組樣品的菌落總數(shù)值最低,可能由于SAEW釋放的ClO-、ClO2等活性物質(zhì),抑制了微生物生長(zhǎng)[23]。
圖1 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 菌落總數(shù)變化影響
Fig.1 Effects of different sterilization pretreatments on TVC of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage
注:不同上標(biāo)小寫字母代表組內(nèi)有顯著差異,不同上標(biāo)大寫字母代表組 間有顯著差異(P<0.05)(圖2、圖3同)
水產(chǎn)品pH值變化與其新鮮度關(guān)系密切,可通過測(cè)定pH值變化了解其品質(zhì)變化[24]。由表2可知,從貯藏第4天起,SAEW、OW與NMW組樣品的pH值均較CK組低,可能與貯藏前期樣品中能量的耗盡和糖原分解產(chǎn)生的酸有關(guān)[25]。各組樣品在貯藏第4天后,pH值呈上升趨勢(shì),主要是貯藏后期微生物和酶促作用產(chǎn)生的堿性化合物積累所致[26]。貯藏期間,SAEW和OW處理組樣品的pH值較低,可見,SAEW與OW對(duì)腐敗微生物的生長(zhǎng)具有較好的抑制作用,能延緩樣品貯藏期間pH值的上升。
表2 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 pH值變化影響Table 2 Effects of different sterilization pretreatments on pH of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage
注:結(jié)果以Means±SD表示,不同上標(biāo)小寫字母代表組內(nèi)有顯著差異,不同上標(biāo)大寫字母代表組間有顯著差異(P<0.05)(表3、表4、表5同)
總揮發(fā)性鹽基氮是由細(xì)菌和酶降解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的非蛋白氮含量[27]。根據(jù)GB 2733—2015[28]可知,可食用海蝦TVB-N值不應(yīng)超過30 mg/100g。由圖2可知,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),各組樣品的TVB-N值呈上升趨勢(shì)。其中,對(duì)照組樣品第8天的TVB-N值為(31.86±0.69) mg/100g,已超出食用臨界值;而NMW組、SAEW組和OW組樣品TVB-N值分別為(26.33±0.96) mg/100g、(20.65±0.84) mg/100g與(22.98±0.85) mg/100g,仍在可食用安全范圍內(nèi)??梢姡琒AEW和OW可抑制微生物生長(zhǎng),延緩蝦肉腐敗[29-30]。SAEW氧化能力較強(qiáng),且含有一定濃度的含氯化合物,其能穿透微生物的細(xì)胞膜,可進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)作用,破壞酶的活性,導(dǎo)致菌體死亡[31];而OW能破壞微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與內(nèi)源酶,使其裂解死亡[32];其中,SAEW減菌效果優(yōu)于OW,故使微生物生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生的酶作用于蝦體蛋白質(zhì)產(chǎn)生的氨和胺類物質(zhì)較少。
圖2 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 TVB-N值變化影響
Fig.2 Effects of different sterilization pretreatments on TVB-N of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage
TBA值是表示水產(chǎn)品中脂肪氧化程度的指標(biāo)之一。食品中所含的不飽和脂肪酸與氧氣反應(yīng)使其出現(xiàn)酸敗,產(chǎn)生一系列醛、酮、脂肪酸等具有不愉快氣味的降解產(chǎn)物,包括次級(jí)產(chǎn)物丙二醛(malondialdehyde, MDA),MDA與硫代巴比妥酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物[33-34]。由圖3可知,各處理組樣品在貯藏末期的TBA值較初始值[(0.15±0.01)mgMDA/kg]高,TBA值上升主要是由于不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生的氫過氧化物與過氧化物的積累。在貯藏第8天時(shí),對(duì)照組、SAEW與OW處理組樣品TBA值下降,可能由于MDA不穩(wěn)定,易二次降解[35]。這與SHIEKH等[36]研究南美白對(duì)蝦冷藏期間TBA值變化相似。貯藏末期,SAEW與OW處理蝦仁的TBA值較低,表明兩種預(yù)處理方式能延緩蝦仁脂質(zhì)氧化。
圖3 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 TBA值變化影響
Fig.3 Effects of different sterilization pretreatments on TBA of fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) during refrigerated storage
弛豫表示以氫核(1H)為研究對(duì)象,非輻射的方式從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)的過程。在肉及肉制品中弛豫時(shí)間多用H質(zhì)子的橫向弛豫時(shí)間T2表示。T2b(小于10 ms)表征與大分子緊密結(jié)合的水(結(jié)合水),T21(1~10 ms)表征不易流動(dòng)水,T22(100~1 000 ms)表征游離水[37]。圖4表示不同減菌預(yù)處理蝦仁貯藏第2、6、10天蝦肉組織中水分子的弛豫特性。
圖4 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 LF-NMR弛豫譜圖分析
Fig.4 Distributions of the relaxation times of LF-NMR spectra in fresh peeled shrimps (Litopenaeusvannamei) protein with different sterilization pretreatments during refrigerated storage
由圖4與表3可知,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),T21峰面積逐漸減小,表明不易流動(dòng)水隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少。這與袁乙平等[38]研究結(jié)論相符。與對(duì)照組相比,SAEW、OW與NMW處理組樣品T21幅值較高。不易流動(dòng)水的百分比(pT21)在貯藏前期(0~2天)增加,可能由于結(jié)合水轉(zhuǎn)移為不易流動(dòng)水,貯藏第6天時(shí)pT21的降低,表明冷藏過程中肌原纖維網(wǎng)絡(luò)的持水能力下降。
表3 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間各組分水分含量的影響 單位:%
水產(chǎn)品貯藏過程中,由于脂肪氧化、蛋白質(zhì)變性、酶促反應(yīng)和水分流失,導(dǎo)致其色澤變化。由表4可知,處理組L*值初期值上升,可能是由于蝦仁表面水分滲出,導(dǎo)致樣品表面折射率降低,從而使L*值增大;L*值貯藏后期均呈下降趨勢(shì),可能是由于肉的小片化指數(shù)增大,對(duì)光的吸收增強(qiáng),使L*值下降[39]。與對(duì)照組相比,SAEW、OW和NMW處理組樣品在貯藏前期能顯著抑制樣品L*值下降,表明其可較好維持蝦體色澤。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),a*值總體呈上升趨勢(shì)。ΔE*值表示蝦體總色差,ΔE*值越大,則色澤差異性越明顯。表中顯示,樣品在貯藏第8天時(shí),對(duì)照組樣品的ΔE*值為54.25±1.51,3組處理組中OW組的ΔE*值最小,為49.46±1.15,表明OW對(duì)蝦仁色澤有較好的保持作用[8]。OW自身的強(qiáng)氧化性可去除多數(shù)水溶性色素[40]。
表4 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏 期間色差變化影響Table 4 Effects of different sterilization pretreatments on the color change of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage
感官是消費(fèi)者接受水產(chǎn)品的主要指標(biāo),基于色澤、氣味和質(zhì)地對(duì)蝦仁評(píng)分,分值越低,表明其新鮮度越高。表5是經(jīng)不同減菌預(yù)處理對(duì)南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間感官分值的變化,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),減菌預(yù)處理組的感官分值逐漸上升,表明蝦肉新鮮度逐漸下降。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)照組樣品在貯藏第8天,顏色變粉,肌肉組織變軟,失去彈性,產(chǎn)生臭味,其感官分值高于8分。SAEW和OW處理組樣品在所有樣本中的感官分值較低。結(jié)果表明,用SAEW和OW處理可有效延緩蝦仁感官品質(zhì)劣變。這與ZHANG等[41]研究OW處理鳙魚可改善其感官特性的結(jié)果相一致。
表5 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 感官分值影響Table 5 Effects of different sterilization pretreatments on sensory score of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) during refrigerated storage
通過對(duì)不同減菌預(yù)處理下南美白對(duì)蝦蝦仁菌落總數(shù)、pH值、TVB-N值、TBA值指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果如表6所示。TVB-N值代表樣品的蛋白質(zhì)降解程度,其與菌落總數(shù)、pH值等顯著相關(guān)(P<0.05),這主要由于隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),微生物數(shù)逐漸增加,含氮物質(zhì)降解產(chǎn)物相應(yīng)增多,使其pH值上升[42]。
通過采用SAEW、OW與NMW三種不同減菌預(yù)處理鮮南美白對(duì)蝦蝦仁后真空包裝,由微生物、理化、感官等指標(biāo),結(jié)合低場(chǎng)核磁共振技術(shù)評(píng)價(jià)其對(duì)蝦仁冷藏期間綜合品質(zhì)變化影響。結(jié)果表明,3個(gè)處理組樣品的菌落總數(shù)、TVB-N值、TBA值均優(yōu)于對(duì)照組,其中NMW處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁的品質(zhì)劣變抑制影響較小。SAEW處理對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖抑制作用效果顯著,OW處理能保持樣品中水分含量與色澤變化。因此,SAEW與OW均可作為鮮南美白對(duì)蝦蝦仁貯藏保鮮前期的預(yù)處理方式。
表6 不同減菌預(yù)處理對(duì)鮮南美白對(duì)蝦蝦仁冷藏期間 品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between different indexes of fresh peeled shrimps (Litopenaeus vannamei) with different sterilization pretreatments during refrigerated storage
注:*表明顯著相關(guān)(P<0.05);**表明極顯著相關(guān)(P<0.01)