臭氧冰与电解水冰处理延长鲳鱼的冷藏货架期

黎 柳，谢 晶，苏 辉，潘文龙，马琦杰

(上海海洋大学食品学院，上海水产品加工与贮藏工程技术研究中心，上海201306)

冰鲜即用机制冰或天然冰保鲜食品的一种方法，其原理是利用冰将食品的温度维持在0℃左右的低温环境中。冰鲜不仅可以抑制微生物生长和生化反应速率，还可最大限度地保持食品原有的风味和营养［1］。但由于冰鲜技术对水产品保鲜期的限制，因此将冰鲜技术进行优化对水产品的品质保鲜及延长货架期具有重要意义。

酸性电解水具有低pH、高氧化还原电位以及一定的有效氯含量，能够高效的杀灭各种腐败微生物，是一种新型的杀菌剂，在国外应用十分广泛［2］。叶章颖［3］发现微酸性电解水随着处理时间的延长和作用量的增加，其杀菌效果增强，且对虾仁表面的大肠杆菌的杀菌作用明显。有研究表明［4］使用电解水和电解水冰处理大西洋鲑鱼和金枪鱼后，其体表的组胺产生菌明显减少。周然［5］发现在冷藏条件下使电解水保鲜河豚鱼能够降低贮藏过程中的挥发性盐基氮、细菌总数、硫代巴比妥酸值、pH等指标的变化速率。臭氧具有强杀菌作用，主要应用形式有臭氧气体、臭氧水和臭氧冰。但臭氧气体不稳定，臭氧在水中的溶解度有限且不稳定［6］。而将臭氧水制成臭氧冰后可以不受环境等条件的限制。Crowe［7］等发现使用浓度为1．0mg/L和1．5mg/L的臭氧喷雾能够明显提高大西洋鲑鱼片质量，同时对李斯特菌具有显著的抑制作用。Bono［8］等研究表明使用 0．3mg/L 的臭氧水处理红鲻鱼并结合气调包装可以延长其货架期10d，是一种有效提高水产品保鲜期的方法。徐泽智等［9］比较了不同浓度的臭氧冰与普通冰对对虾的保鲜效果，其中5mg/L的臭氧冰对对虾的保鲜效果最好，臭氧冰能减少挥发性盐基氮的产生和提高产品的感官质量，可延长其保鲜期3～5d。对臭氧保鲜的研究大都集中在臭氧气体、臭氧水等方面［10-12］，而对臭氧冰的研究则很少。对电解水的使用也多集中在溶液方面，而将其制成冰的研究却鲜有报道。

本文以鲳鱼为实验原料，将臭氧水和电解水制成冰后包装处理鲳鱼，并通过感官评定、K值、TVB-N值、TBA值、TMA-N、pH、菌落总数等鲜度指标评价其对鲳鱼的保鲜效果，探讨鲳鱼经臭氧冰和电解水冰保鲜后的品质变化趋势及影响。为臭氧冰和电解水冰的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验所用新鲜东海白鲳购自上海市浦东新区芦潮港水产品市场，挑选个体新鲜、质量在200～300g之间的鲳鱼，用碎冰保藏于泡沫箱中20min内运抵实验室。

磷酸氢二钾、甲醇、磷酸二氢钾均为色谱级 均购自上海安谱科学仪器有限公司;标准品三磷酸腺苷 (AdenosineTriphosphate，ATP)，二 磷 酸 腺 苷(Adenosine Diphosphate，ADP)，肌 苷 酸 (Inosinix Acid，IMP)，次 黄 嘌 呤 (Inosine，Hx)，肌 苷 酸(Adenosine Monophosphate，AMP)和次黄嘌呤核苷(Inosine，HxR) 均购自Sigma公司;氯化钠、硫代硫酸钠、高氯酸、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、甲苯、无水硫酸钠等均为分析纯。

LC-2010C HT型高效液相色谱仪 日本岛津公司;UV-2100型紫外可见分光光度计 上海天美科技仪器有限公司;LHS-100CL型恒温恒湿箱 上海一恒科学仪器有限公司;Sartorins PB-10型精密数显酸度计 赛多丽斯科学仪器(北京)有限公司;Kjeltec2300型凯氏定氮仪 丹麦FOSS中国上海有限公司;Athena C18-WP(4．6mm ×150mm，5μm)色谱柱 德国CNW科技公司;H-2050R型台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;RC-3F型高浓度有效氯测定仪 北京中西远大科技有限公司;FW-200型强酸性电解水生成器 日本Amano公司;pH/ORP型测定仪 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;OZ-6000活氧水机 昆山芳成金属科技有限公司;低温实验箱 上海澳莹制冷设备有限公司。

1.2 样品处理

将购买回的新鲜东海白鲳用冰水洗净后，随机分成3组，普通冰组用普通冰层鱼层冰置于泡沫箱中，并用胶带封好，冰鱼质量比为2∶1，其他两组分别用臭氧冰和电解水冰代替普通冰保鲜鲳鱼。样品处理好后于1℃环境条件下贮存并每两天换一次冰。实验每隔两天测定鲳鱼感官评定、菌落总数、挥发性盐基氮值(total volatile basis nitrogen TVB-N)、三甲胺氮值(trimethylamine TMA-N)、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid TBA)、pH、K 值等指标。

1.3 实验方法

1．3．1 冰的制备 电解水冰制备:使用浓度为0．2%的NaCl溶液电解10min后取其酸性电解水，立即密封置于-60℃低温箱中冻结成冰;臭氧冰制备:利用OZ-6000活氧水机制出臭氧水后，在同样的条件下制成冰;普通冰采用自来水在同等条件下制成冰。

1．3．2 感官评定 参考鲜、冻鲳鱼标准［13］以及高志立［14］的方法，感官评定人员由经过专门感官评定培训的5人组成，通过对体表、鱼鳃、眼睛、气味、组织弹性进行评分(标准见表1)，根据评分小组对各项目的敏感程度，确定体表、鱼鳃、眼睛、气味、组织弹性每项的权重分别为 0．3、0．1、0．2、0．3、0．1，计算加权平均分［15］。最后根据5人组成的评分小组的加权平均分数来确定鲳鱼综合感官评定结果。其中8～10分为新鲜，5～7分为较新鲜，3～4分为一般，3分以下为不可接受。

1．3．3 臭氧浓度 测定本实验采用OZ-6000活氧水机产生臭氧水，根据国家标准GB/T 5750．11-2006生活饮用水标准检验方法中的消毒剂指标中碘量法［16］测定水或冰中的臭氧浓度。

1．3．4 菌落总数 根据食品安全国家标准GB 4789．2-2010中食品微生物学检验菌落总数的测定方法测定［17］。

1．3．5 挥发性盐基氮值 根据半微量凯氏定氮原理进行测量，采用 Uriarte-Montoya［18］的方法并做适当修改。

1．3．6 pH 称取 5g剁碎的鱼肉于烧杯中，加入45mL中性蒸馏水，搅拌均匀后静置30min再用精密数显酸度计测定其pH。

1．3．7 三甲胺氮值 根据国家标准GB/T 5009．179-2003中火腿中三甲胺氮的测定方法［19］测定并做适当修改。

1．3．8 硫代巴比妥酸值 参考 Nowzari［20］中的测定方法测定。

1．3．9 K 值 参考施建兵［21］的方法测定，并做适当修改。HPLC检测条件:采用pH为6．68的磷酸缓冲液(磷酸二氢钾和磷酸氢二钾)平衡洗脱;流速为1mL/min，进样量 10μL，检测波长 254nm，检测时间15min，采用外标法进行定量，得出各降解产物浓度后利用K值计算公式:K(%)=100×(HxR+Hx)/(ATP+ADP+AMP+IMP+HxR+Hx)进行计算。式中 ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分别代表其质量分数。

表1 鲳鱼感官评定表Table 1 Sensory evaluation of pomfret

1.4 数据处理方法

实验指标平行测定3次，数据间的差异性使用SPSS 20．0中的Duncan法进行方差分析和多重比较，利用Origin Pro 8．6软件绘制曲线。数据结果采用平均值±标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 电解水冰与臭氧冰制冰前后浓度测定

经测定制成冰前后的酸性电解水的有效氯含量(ACC)、pH、氧化还原电位(ORP)分别为(79 ±1)mg/L、2．36 ±0．01、(1160 ± 0．5)mv;(28 ± 1)mg/kg、2．49 ±0．01、(1115 ±0．5)mv。制成冰前后的臭氧浓度分别为 1．83mg/L、0．89mg/kg。

2.2 感官评定

鲳鱼感官评定结果如图1所示，从图1中可以看出，随着贮藏时间的延长，各处理组的感官评分逐渐下降。臭氧冰组和电解水冰组在前4d相对于普通冰组的感官评分结果影响并不明显(p＞0．05)，电解水冰组在第14d依然具有良好的感官评分，而普通冰组已降至2．09分。臭氧冰组与电解水冰组在第6d以后存在显著差异(p＜0．05)，在第16d的感官评分值为2．36分已不可接受，显著低于电解水冰组的感官评分值4．53(p＜0．05)。说明电解水冰能够有效保证鲳鱼的感官品质。

2.3 挥发性盐基氮(TVB-N)

图1 不同冰处理后鲳鱼感官评分值变化Fig．1 Changes of sensory scores of pomfret treated with different ice

根据鲜、冻鲳鱼标准，鲳鱼 TVB-N含量≤(18mg/100g)为一级品，合格品的TVB-N含量须≤30mg/100g，如图2所示，各不同冰处理组的TVB-N值呈现出先下降后上升的趋势，普通冰组在贮藏的第12d就超过一级鲜度标准，在第14d就已超过限量标准，而臭氧冰组和电解水冰组在前12、14d的TVB-N值都处于一级鲜度标准以内，臭氧冰组在第16d才超出限量标准，而电解水冰组在第24d才超出限量标准;从贮藏的第10d开始普通冰组和臭氧冰组的TVB-N上升趋势明显，而电解水冰组依然上升平缓。分析其原因可能是:在贮藏前期，可能由于分解蛋白质的内源酶作用致使鲳鱼的TVB-N值上升，而臭氧冰和电解水冰无法抑制初期鱼体内源酶的作用。而在贮藏后期主要是由于附着在鱼体表面的腐败微生物大量繁殖所产生的脱羧酶、脱氨酶等酶类与鱼体内源性蛋白酶分解的肽类、氨基酸类等发生脱羧脱氨反应，生成氨和胺类等;另外微生物本身能产生大量胞外蛋白酶，作用于蛋白质，也能产生大量含氮物质。但由于臭氧和酸性电解水具有良好的抑菌和杀菌效果，故臭氧冰组和电解水冰组的TVB-N值低于普通冰组。闫师杰［22］采用5mg/kg和7mg/kg的臭氧水浸泡处理鲶鱼肉后于0℃贮藏后研究结果以及林婷［23］在使用电解水冰(ACC:(26 ± 6)ppm，ORP:(1124 ±3)mv，pH:2．46 ±0．14)保鲜凡纳滨对虾过程中的TVB-N值有类似的变化趋势。

2.4 pH

图2 不同冰处理后鲳鱼TVB-N质量分数的变化Fig．2 Changes of total volatile basis nitrogen(TVB-N)of pomfret treated with different ice

各不同冰保鲜鲳鱼后的pH变化如图3所示，各处理组的pH从0d起上升到第4d后各处理组的pH开始下降，且在第8d达到最低;第10d后pH开始迅速上升。这可能原因是在前4d，鱼体表面的产碱性菌显著增长，积累大量氨类化合物，导致初期的pH上升，而之后下降的原因可能是鱼体内糖原酵解产生大量乳酸，使鱼体pH下降，直到第8d，随着微生物的大量繁殖以及鱼体本身的自溶与解僵作用，产生大量碱性物质，从而促使鱼肉pH上升，而电解水冰组pH上升缓慢的原因应该是电解水冰融化后的电解水呈酸性，中和了部分碱性物质所致。Campos［24］等在使用0．2mg/L臭氧流化冰保鲜沙丁鱼后能够显著抑制后期pH的上升(p＜0．05)。

图3 不同冰处理鲳鱼后pH的变化Fig．3 Changes of the value of pH value of pomfret treated with different ice

2.5 三甲胺氮(TMA-N)

三甲胺具有浓烈的鱼腥味，一般来说三甲胺含量越高，水产品的鲜度越差［25］。如图4所示，在贮藏前期，鲳鱼三甲胺的变化趋势平缓，且都在4．8mg/100g以下，从第6d开始各处理组的三甲胺含量上升趋势明显，但普通冰组的变化趋势要显著高于臭氧冰组和电解水冰组(p＜0．05)，其可能原因是，氧化三甲胺极不稳定，容易在氧化三甲胺还原酶和微生物的作用下还原成三甲胺。而酸性电解水冰中的次氯酸能够抑制或杀灭鲳鱼表面的微生物，延缓由于微生物作用引起的TMA-N生成，而臭氧冰中的臭氧也能够起到类似的作用。在贮藏后期，普通冰组从第10d开始，TMA-N迅速上升，到第14d时已达到26．65mg/100g，臭氧冰组从第12d开始才迅速上升，而电解水冰组的 TMA-N值在第24d才24．89mg/100g，可见臭氧冰和电解水冰对TMA-N在前10d影响效果并不显著(p＞0．05)，在后期才显著延缓了 TMA-N 的增长(p ＜0．05)。Pastoriza［26］在使用2mg/kg的臭氧冰保鲜帆丽鲆过程也有类似的结果，这可能是臭氧冰对肌肉中的内源酶的抑制作用并不显著的原因。

图4 不同冰处理鲳鱼后TMA-N的变化Fig．4 Changes of trimethylamine nitrogen(TMA-N)of pomfret treated with different ice

2.6 硫代巴比妥酸(TBA)

水产品的脂质氧化程度通常用2-硫代巴比妥酸值(TBA值)进行衡量，TBA值越高说明脂肪氧化程度越高。鲳鱼的初始TBA值为0．33mg/100g，在贮藏初期，臭氧冰组的TBA值显著低于普通冰组和电解水冰组(p＜0．05)，而电解水冰的TBA值显著高于其他两组(p＜0．05)，出现此种现象的原因可能是臭氧冰中臭氧浓度低，释放出来后作用于微生物，减少了由于微生物腐败而导致的脂肪氧化，电解水冰中的有效成分除了能够将鲳鱼表面的微生物杀灭外，且由于其具有强烈的氧化作用，加速了鲳鱼中不饱和脂肪酸的氧化。到贮藏后期，普通冰组的 TBA值从第12d的0．75mg/100g迅速增长到14d的1．17mg/100g，臭氧冰组从第14d的0．71mg/100g 迅速增长到 1．05mg/100g，出现此情况的原因应该是微生物生长繁殖产生大量生物酶分解鲳鱼体内不饱和脂肪酸所导致。Kim［27］等使用电解水冰(ACC:(47．2 ±2．2)mg/kg，ORP:(866 ± 19)mv，pH:5．1±0．3)保鲜秋刀鱼后发现在贮藏的13d中，电解水冰组的TBA 从2．2mg/100g增加到4．5mg/100g，稍高于自来水冰组，但从第13d开始电解水冰组的TBA值显著高于自来水冰组(p＜0．05)。

图5 不同冰处理后鲳鱼TBA的变化Fig．5 Changes of thiobarbituric acid(TBA)of pomfret treated with different ice

2.7 K值

鱼体死亡后，其体内的ATP会依次降解生成ADP、AMP、IMP、HxR 和 Hx。研究表明［28］ATP 的降解与鲜度的变化之间存在线性关系，K值越大，说明水产品的鲜度越差，目前已普遍采用K值来评价水产品的鲜度。K值在20%以下为一级鲜度标准，二级鲜度标准值为20%～40%，60%以下可供一般食用，K值达到60%～80%表示水产品已发生初期腐败。如图所示，各处理组的K值随着贮藏时间的延长而呈现增长趋势，鲳鱼的初始K值为9．09%，到第14d时普通冰组的K值已到达63．17%，臭氧冰组为52．52%，而电解水冰组才44．46%，可见电解水冰能有效延缓ATP的降解，延长肌肉僵直期。与TVB-N、TMA-N、TBA相比，贮藏初期的上升趋势要明显，这可能是鱼体在贮藏初期微生物数量少，而K值与内部的生化及酶促反应相关性较大。因此，在贮藏初期K值更能反映鱼肉的品质情况。杨文鸽等［29］在研究大黄鱼冰藏期间ATP降解产物变化及鲜度评价中也得出类似结果。

图6 不同冰处理后鲳鱼K值的变化Fig．6 Changes of K value of pomfret treated with different ways

2.8 菌落总数(APC)

鲳鱼菌落总数变化趋势如图所示，普通冰组菌落总数上升趋势明显，根据鲜鲳鱼标准，二级鲜度的限量标准为7．0lg(CFU/g)，从第2d开始，普通冰组的菌落总数就显著高于臭氧冰组和电解水冰组，普通冰组在第12d就达到7．36lg(CFU/g)，而臭氧冰组和电解水冰组为 6．96lg(CFU/g)和 6．12lg(CFU/g)，这表明臭氧和电解水能够有效抑制菌落总数的升高;相比于臭氧冰组，电解水冰组对菌落总数的影响要显著得多(p＜0．01)。臭氧冰组和电解水冰组的菌落总数达到限值的时间分别为第12d和第20d，而TVB-N、K值和感官质量均在可接受范围，这说明微生物指标比理化、感官指标在鲜度指示上更为敏感。王敬敬［30］等使用0．1%的 NaCl溶液电解15min后制成的电解水冰保鲜南美白对虾后也得出相类似的结果，其原因应该是电解水冰中的有效成分(次氯酸)能够有效杀灭鲳鱼表面的微生物，且融化后的酸性电解水pH低，氧化还原电位高，能有效抑制微生物的生长。而臭氧冰组差异则不明显(p＞0．05)，与刁石强［31］在使用臭氧冰保鲜罗非鱼的过程中微生物的减少数量相比要偏少，分析其原因可能是臭氧冰中臭氧的浓度不够高。

3 结论

使用普通冰保鲜东海白鲳后，鲳鱼的感官品质、TVB-N值、菌落总数、K值的变化速率均显著高于臭氧冰和电解水冰，使用浓度为0．89mg/kg 的臭氧冰能够显著降低鲳鱼脂肪氧化速率，而电解水冰能够加速其氧化，普通冰组的TMA-N的增长速率从第6d开始才显著高于臭氧冰组和电解水冰组(p＜0．05)，综合微生物指标、感官指标、K值和TVB-N等指标得出普通冰组的货架期为10d。而臭氧冰能够延长鲳鱼货架期1～2d，电解水冰能够显著延长冰藏鲳鱼货架期9～10d，是普通冰组的1．9倍。

与臭氧含量为0．89mg/kg的臭氧冰相比，使用0．2%NaCl溶液电解10min后制成的电解水冰保鲜鲳鱼能够显著减少鲳鱼的微生物数量、延缓挥发性盐基氮的生成以及K值的增长(p＜0．05)，而对三甲胺氮，pH的影响在贮藏前期差异不明显(p＞0．05)。同时电解水冰能够显著保持鲳鱼的感官品质，但电解水冰具有强氧化性对鲳鱼的脂肪氧化有不利影响。而对臭氧冰的研究还有待进一步研究找出适合保鲜的最佳浓度。

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