净化暂养及低温离水保活运输对虾夷扇贝品质的影响

潘澜澜，林成新，张国琛，母 刚，王 洋



净化暂养及低温离水保活运输对虾夷扇贝品质的影响

潘澜澜1,2，林成新1※，张国琛2，母 刚2，王 洋2

（1. 大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院，大连116026；2. 大连海洋大学机械与动力工程学院，大连116023）

为了分析在净化、暂养及低温离水运输对接过程中，活体虾夷扇贝品质随时间的变化。采用净化暂养循环水系统进行虾夷扇贝的净化暂养，并将虾夷扇贝分成3种不同前处理方式，组1净化56 h，组2净化32 h后梯度降温暂养24 h，组3无处理，将采用不同前处理的虾夷扇贝放入装有冰袋（250 mL）的聚乙烯保温箱（3 L）模拟低温离水运输条件。结果表明，水体在净化暂养过程中通过梯度降温方式，温度由净化阶段的（15±0.13）℃降至运输前4.76 ℃，盐度与pH值分别在32.47‰～33.00‰和8.29～8.44之间波动，溶解氧高于8.34 mg/L，保证了贝类存活环境的要求。试验过程中的虾夷扇贝，组1在64 h出现死亡，104 h全部死亡时细菌总数达到2 300 CFU/mL；而组2在104 h才出现死亡，在0～104 h细菌总数上升趋势较平缓，在120 h全部死亡时细菌总数仅为960 CFU/mL；组3在64 h全部死亡。组1和组2净化阶段细菌总数显著下降，组3细菌总数与组1和2有显著差异（<0.05）。所有组的粗蛋白、粗脂肪及糖原随时间延长总体都呈现下降趋势，与组1、3相比，组2的逐级降温暂养环节延缓了糖原的消耗（<0.05），因此可采用净化32 h及梯度降温暂养24 h的方法衔接活体虾夷扇贝的低温离水运输。研究结果为虾夷扇贝在净化暂养及低温离水过程中的品质提升提供参考。

净化；品质控制；水产养殖；活体虾夷扇贝；暂养；低温离水运输；存活率

0 引 言

贮运环节是活贝供应链不可或缺的环节，该环节涉及到净化、暂养、运输和销售等阶段。净化阶段可去除活贝体内的细菌和致病菌微生物，欧盟及美国等地要求活体双壳贝类必须通过净化后才允许上市销售[1]。目前国内外贝类主要净化辅助方法有紫外线（UV）消毒、臭氧（O3）消毒、紫外线及臭氧联合（UV-O3）消毒、氯消毒和碘消毒法等，其中紫外线是最常用的方法[2-4]。国内外学者针对净化过程中去除贝类相关微生物及重金属残留进行了一些研究，例如太平洋牡蛎（）[5-6]、美洲牡蛎（）[7]、菲律宾蛤仔（）[4]、文蛤（）[8]、虾夷扇贝（）[9]、毛蚶（）[10]、贻贝（）[11]等，净化条件及效果的研究为贝类净化工艺优化打下了基础。结果表明影响贝类净化效果及品质的因素包括系统设计、净化方法、贝水比、水质条件、盐度、温度、时间等[12-13]。

青岛、厦门、大连等地都建设了贝类净化车间，但净化车间的数量及配套设备远远达不到上市贝类的净化要求，一些分散型养殖的贝类未经过净化就上市销售，除了缺少净化设施条件外，更多考虑贝类净化后会增加死亡率，造成损失[14]。一些研究已经证实合理净化工艺环境并不增加死亡率，Patrícia对净化后的本地蛤仔（）和菲律宾蛤仔进行4和22 ℃半干环境的运输，通过测定微生物及生化指标，发现净化不影响死亡率，可杀死细菌，并建议净化至少24 h后，在4 ℃运输[15-16]。Sara研究贻贝净化组与不净化组在运输前、运输中及运输后的存活率、失重率及血氨，发现净化组血氨含量低于不净化组，得出净化降低了活贝的环境胁迫压力，存活率在运输前及运输过程中并未降低[11]。可见，研究活贝采捕上岸后净化、暂养及运输过程中的整体贮运环境对其品质影响是必要的，而国内外对活贝供应链中贮运环境一体化化研究不多，国内外一些学者主要针对贝类离水存活的相关温度、湿度、氧气等条件进行了研究[17-20]。活鱼在无水运输前往往采用梯度降温暂养的方法来减少其低温离水运输的胁迫性[21-24]，而针对活贝净化后采用梯度降温暂养的方法衔接低温离水运输的研究未见相关报道。

虾夷扇贝为大型冷水性双壳贝类，是中国北方沿海地区重要的养殖经济贝类之一[25]。2016年，仅辽宁大连长海县虾夷扇贝预计产量即达到1.7×106t，产值可达49.3亿元，虾夷扇贝作为高端水产品，鲜活为其最重要的指标，其净化后往往采用低温运输，高温突变低温的环境胁迫，使虾夷扇贝并未达到理想的存活期。提升贮运过程中虾夷扇贝的存活率及品质，是企业及消费者关注的问题。

本文设计净化与暂养循环水系统实现净化与梯度降温暂养功能的集成，该系统能够有效衔接活贝低温离水运输环节，解决净化设施投入困难的问题。通过净化与暂养循环水系统的应用，探讨不同前处理方式下活体虾夷扇贝贮运过程中品质的变化，从而保证活体虾夷扇贝净化、暂养及低温离水运输后的品质。

1 贝类净化与暂养循环水养殖系统设计

1.1 设计原则及参数要求

贝类净化与暂养循环水养殖系统旨在实现双壳贝类净化及暂养两个工艺过程，净化过程能够使双壳贝类在洁净的水环境中去除体内细菌和致病菌微生物，暂养过程可实现水体在一定范围内梯度降温，完成活贝运输前的低温驯化，避免因环境温度急剧变化影响其代谢水平，防止突然降温使贝类出现不良的应激反应，造成活贝死亡。系统根据虾夷扇贝生长习性[25-26]，达到水体温度在5～25 ℃升温、降温可调，梯度降温可达到3～5 ℃/h，循环水量0～1.8 m3/h，溶解氧大于5 mg/L，pH值为7.5～8.5。

1.2 净化与暂养循环水系统组成

净化暂养循环水系统由暂养池、水循环装置、水体净化装置、温控装置和增氧装置组成。其工艺流程如图1所示，养殖废水流出暂养池后经净化、调温后再进入暂养池，实现水体的循环利用。

注：箭头方向-水流方向，虚线-电子控制仪器。

1.2.1 暂养池及水循环装置

暂养池由3个PP材质的锥底圆形缸体组成（容积750 L/只），池体上下分别设有排污管道，可实现定期排污。水体循环控制由海水泵（STP35T，广东凌霄泵业股份有限公司）与电磁流量计（LD/20，天津迅尔仪表科技有限公司）组成，流量在0～1.8 m3/h范围内可调。

1.2.2 水体净化装置

水体净化装置由泡沫分离器、生物净化池、紫外消毒机构成，养殖废水先进入泡沫分离器，将水体中的污物进行气泡浮选分离，再经过生物净化池（直径：790 cm，高：1 050 cm），通过活性炭（13包）及多孔流化悬浮环生物滤料（直径25 mm，比表面积：1 000 m2/m3）吸附，去除水体中的氨氮等有害污染物。完成过滤的养殖水体最后经紫外杀消毒机进行杀菌。

1.2.3 温控系统及增氧装置

温控系统由冷水机（HX-300，大连汇鑫钛设备开发有限公司）和电控及报警装置设备组成，水体温控范围为5～25 ℃，可实现分阶段梯度降温，降低贝类的胁迫性。水体增氧直接采用在暂养池由空气泵（ACO-012，浙江森森集团股份有限公司）充气方式，水中溶氧最大可达20 mg/L。

2 材料与方法

2.1 试验材料与设备

虾夷扇贝购自獐子岛集团有限公司，于2016年11月23日运抵实验室，采用聚乙烯保温箱无水运输时间为3 h，规格为（65±8）g/只，壳长（85±5）mm。

所需设备包括：净化与暂养循环水系统（大连汇鑫钛设备开发有限公司定制）、水质检测仪（600QS-05 YSI Incorporated），高速组织捣碎机（DS-1 上海精密仪器仪表有限公司），灭菌锅（YX280B上海三申医疗机械有限公司），LogTag温湿度记录仪(HAX0-8 深圳中级冷链电子有限公司)，pH计（PHS-3C型梅特勒-托利多仪器有限公司），数显高速分散匀质机（FJ300-SH型上海标本模型厂），洁净工作台（SW-QJ-1FDDS苏州安泰空气技术有限公司），电热恒温培养箱（11-N-25S浙江力辰仪器科技有限公司）。

2.2 方法

2.2.1 试验设计

1）试验设计方法

海水经过静止沉淀后存储于净化与暂养系统中，通过紫外消毒机（光照功率密度：332×2Ｗ/cm2）对海水进行杀菌。调节及监测水质条件，保持水体15 ℃恒温。将粗选、清洗、拣选后的虾夷扇贝以贝水比1∶20放入净化与暂养系统，进行净化和净化暂养试验。根据文蛤、虾夷扇贝净化条件的研究[4,8,26]选取净化时间32 h。暂养阶段采取合适的降温速率和降温时间，避免因温度大幅变化产生应激反应而降低存活率[27]，对暂养水体进行3 ℃/h降温，每次降温3 ℃后对水体进行恒温6 h控制，完成水体梯度降温，暂养24 h，试验设计如图2所示。

图2 试验设计流程图

虾夷扇贝按照不同前处理方式分成3组后，采用聚乙烯保温箱（3 L）加冰袋（250 mL）进行离水运输试验。对不同前处理及运输过程中的虾夷扇贝进行品质检测，比较分析3组虾夷扇贝品质的变化，确定较佳前处理方式。

2）取样方法

每8 h所有组取样一次，样品总数可以完成3组重复试验，检测未全部死亡时活贝样本的指标。为避免开箱取样，组1和组2在运输阶段设置10组重复以保证完成存活期内的整箱取样。

3）净化与暂养过程水质监测

采用水质检测仪（600QS-05 YSI Incorporated），对净化与暂养试验过程中水体温度、盐度、pH值和溶解氧4个指标进行监测。

2.2.2 指标测定与计算

检活方法：采用玻璃棒轻轻敲打、针刺，看是否有闭壳状态，若长时间不闭壳，判断已死亡，并计算存活率

细菌总数的测定：参照GB/T 4789.2-2003[28]。

营养成分的测定：蛋白及脂肪的测定取扇贝柱2 g，蛋白质的测定采用凯氏定氮法[29]，脂肪的测定采用索式抽提法[30]。糖原取扇贝整柱，采用糖原测定试剂盒（上海沪震实业有限公司）测定。

pH值的测定[31]：将扇贝柱放入数显高速分散均质机，10 000 r/min匀浆，在4 ℃下进行，称取贝柱匀浆1.0 g于50 mL离心管中，加入离子水9.0 mL，均质5 min，立即测定pH值。

3 结果与分析

3.1 虾夷扇贝净化与暂养过程中水质条件监测及分析

3.1.1 温度

净化暂养试验过程中温度如图3示，环境温度在15.91℃到23.38℃之间波动。0～32 h净化工艺过程中，水体温度保持（15±0.13）℃；32～56 h暂养工艺过程中，避免过快降温使虾夷扇贝产生应激反应，采用梯度降温方式，32～56 h温度由14.93 ℃降低至4.76 ℃。虾夷扇贝在32 h前滤食行为明显，虹吸管突出，32 h后由于梯度降温，滤食行为减弱，水中多呈现闭壳状态，通过暂养过程（梯度降温）达到了降低新陈代谢的目的。

图3 虾夷扇贝净化暂养系统水体温度

3.1.2 盐度与pH值

如图4所示，净化与暂养试验过程中水体盐度在32.47‰到33.00‰之间波动，pH值在8.29到8.44之间波动，随净化及暂养时间增长，盐度略微下降，直至56 h盐度降到最低32.47‰，但盐度和pH值仍满足贝类生长环境的要求[17]。

图4 虾夷扇贝净化暂养系统水体盐度及pH值

3.1.3 溶解氧

虾夷扇贝在净化暂养过程中进行正常生命活动，消耗水中氧气，在0～24 h，水中溶解氧呈现下降趋势（图5），虾夷扇贝在24 h耗氧率最高，水中溶解氧含量最低仅为8.34 mg/L。24 h后虾夷扇贝由于饥饿胁迫，生命活动能力下降，溶解氧呈现上升趋势，32～56 h梯度降温阶段，由于水温降低，虾夷扇贝新陈代谢降低，溶解氧继续上升，水中溶解氧可以满足虾夷扇贝生命活动需求。

图5 虾夷扇贝净化暂养装置水体溶解氧

3.2 不同前处理及低温离水运输条件下活体虾夷扇贝品质变化

3.2.1 不同前处理及低温离水运输条件下虾夷扇贝存活率的变化

不同前处理过程中，如图6a可见，组1（净化组）和组2（净化暂养组）在0～56存活率均为100%，在净化和净化暂养阶段均未发现死贝；而组3（无处理组）在48 h发现死贝，存活率为97%，64 h全部死亡。组1（净化组），56 h后离水，进入加冰聚乙烯箱，受无水低温环境胁迫64 h出现死亡，112 h全部死亡；组2（净化暂养组）104 h出现死亡，120 h全部死亡；组2比组1存活期长8 h。活贝通过净化减少了体内的细菌或其他致病菌，增加了健康指数，能更适应后期的环境胁迫，可见合理的净化和暂养并未降低活贝在运输过程中的存活率[15-16]。组1由高温有水环境突然进入低温无水环境引起死亡；而组2通过梯度降温暂养过程降低了温度胁迫，降低了死亡率。梯度降温驯化可以减少低温运输过程中的环境胁迫，能够进一步降低活贝死亡率，延长存活期。但从环境胁迫下虾夷扇贝的存活时间来看，其离水存活时间低于蛤仔[15-16]、紫贻贝（）[19]等双壳贝类。

注：标有不同大写字母者表示组间有显著性差异（P<0.05）；标有不同小写字母者表示组内有显著性差异（P<0.05）。

3.2.2 不同前处理及低温离水运输条件下虾夷扇贝细菌总数的变化

细菌总数的变化如图6b所示，在0～24 h，所有组细菌总数呈显著下降趋势（<0.05），但组3的细菌总数与组1、2有显著差异（<0.05）。组3细菌总数下降是由于虾夷扇贝进入低温环境，不利于细菌生长，使得嗜温、嗜热微生物死亡，但由于一些微生物的死亡需经过一定时间，组3细菌总数24 h后仍然下降。40 h以后组3的细菌显著增加（<0.05），56 h升高到3 200 CFU/mL，这是由于组3的虾夷扇贝未净化，保留了复杂的菌群结构，一定温度条件下嗜温、嗜热微生物滋生，引起细菌总数上升。组1与组2在0～24 h细菌总数下降显著（<0.05），这与对菲律宾蛤仔[4]、文蛤[8]的研究结果一致，紫外杀菌海水净化贝类可减少细菌总数，24 h后细菌总数趋近稳定，所以虾夷扇贝可以采用24～32 h作为净化时间，这与Croci等[32-34]的研究结果一致。组2在32 h时进入为期24 h的暂养阶段，随时间延长细菌总数有小幅度上升，但与组1并无显著差异（>0.05）,当温度低于虾夷扇贝最适宜生长温度时，虽然由于机体新陈代谢降低，净化效果不理想[35]，但是由于组2净化24 h后细菌总数已经降低到了120 CFU/mL，所以在24～56 h细菌总数变化不显著（>0.05）。在低温离水运输条件下，组1在64 h后细菌总数快速上升，这是由于64 h后组1虾夷扇贝的死亡，引起了细菌的滋生，在104 h细菌总数达到2 300 CFU/mL。而组2在56～104 h细菌总数变化不显著（>0.05），112 h细菌总数仅为960 CFU/mL，这是由于逐级降低水温的暂养过程，降低了活贝进入低温运输过程的应激性，同时保持了低温环境，使净化暂养后的虾夷扇贝进入离水运输细菌总数增长缓慢。

3.2.3 不同前处理及低温离水运输条件下虾夷扇贝粗蛋白及粗脂肪的变化

粗蛋白及粗脂肪随时间延长总体呈现下降趋势（图6c、d），由于虾夷扇贝在没有摄食的条件下，都处于长时间的饥饿胁迫，为了维持生命代谢，消耗体内粗蛋白及粗脂肪以满足日常所需要的能量，粗蛋白及粗脂肪的含量都会随着时间的推移而减少，这与紫贻贝和四角蛤蜊（等的研究结果相似，蛋白质和脂肪作为耗能物质含量有所下降[19-20]，但是粗蛋白的变化与近江牡蛎()有所差异[36]，可能由于虾夷扇贝为了维持生命代谢，在环境胁迫加剧，脂肪等已经过度消耗后，蛋白质作为供能物质而有所下降[37]。

在0～56 h前处理过程中，组1、2粗蛋白含量与组3有显著差异（<0.05），0～32 h组1和组2一直处于有水环境，虽然并未喂食保持活贝的饥饿胁迫，但是蛋白减少缓慢于直接进入无水胁迫的组3。

在前处理过程中，0～48 h组间粗脂肪差异并不显著（>0.05），而48～56 h组3与组1、2有显著差异（<0.05），可见长时间离水会导致脂肪下降明显。

在存活期内，组1与组2的粗蛋白与粗脂肪差异不显著（>0.05），可见短时间的有水环境温度的变化并未引起粗蛋白与粗脂肪含量的差异。

3.2.4 不同前处理及低温离水运输条件下虾夷扇贝糖原的变化

各组糖原均随时间变化具有显著差异（<0.05），随时间延长糖原下降显著（图6e），双壳贝以糖原作为主要能量贮藏物质，外界环境对其胁迫使其最先分解糖原供能[38]。组间糖原存在显著差异（<0.05），8～56 h组3糖原下降显著于组1和组2，这是由于组3一直处于加冰离水缺氧环境，糖原下降明显。0～32 h组1和组2处于净化阶段，糖原也随时间下降，组2在32 h进入逐级降温暂养环节，在32～112 h糖原变化缓于组1（<0.05），可见暂养环节延缓了糖原的消耗。

3.2.5 不同前处理及低温离水运输条件下虾夷扇贝pH值的变化

pH 值对水产品贮藏品质有较大的影响，是判断水产品品质的指标，虾夷扇贝在不同处理方式下，pH值的变化如图6f所示。活体虾夷扇贝初始pH值约为6.85，接近中性，由于在净化和暂养过程中海水和水的pH值呈碱性，所以组1和组2 pH值反而出现高于初始pH值的情况，pH值受到海水的影响有所上升，各组pH值随时间变化不显著（>0.05），组间差异不显著（>0.05）。活贝pH值在接近死亡时有所下降，这可能是由于糖原的分解产生乳酸，使其值下降[39]，活体虾夷扇贝pH值处于6.63～7.26区间。

4 结 论

净化暂养循环水系统对活体虾夷扇贝进行净化暂养过程中，采用梯度降温方式，水体温度由净化阶段（15± 0.13）℃降至运输前4.76 ℃，盐度在32.47‰到33.00‰之间波动，pH值在8.29到8.44之间波动，溶解氧最低为8.34 mg/L，水质条件满足贝类存活环境的要求。

将虾夷扇贝分成3种不同前处理方式，组1净化56 h，组2净化32 h后梯度降温暂养24 h，组3无处理，将不同前处理的虾夷扇贝放入带有冰袋（250 mL）的聚乙烯保温箱（3 L）模拟低温离水运输条件。在前处理过程中，组1和组2未发现死贝，存活率为100%，组3在64 h全部死亡。在0～24 h组1和组2随着净化时间的延长细菌总数呈显著下降趋势（<0.05），24 h后细菌总数趋近稳定，虾夷扇贝可采用24～32 h净化24 h可以作为虾夷扇贝最短的作为净化时间，组2在暂养过程中细菌总数并未明显上升（>0.05）。在低温离水运输条件下，组1在64 h就出现死亡，104 h全部死亡时细菌总数达到2 300CFU/mL，而组2在104 h才出现死亡，64～104 h细菌总数上升趋势较平缓，112 h全部死亡时细菌总数仅为960 CFU/mL，组2比组1存活期长8 h。组3与组1、2细菌总数随时间变化差异显著（<0.05），在56 h细菌总数达到3 200 CFU/mL.

所有组的粗蛋白、粗脂肪及糖原随时间延长总体都呈现下降趋势，与组1、3相比，组2的逐级降温暂养环节延缓了糖原的消耗（<0.05）。各组pH值均处于6.63～7.26区间，在接近死亡时有所下降。组2的虾夷扇贝经过净化暂养去除了体内的致病微生物，受温度胁迫较小，延长了存活期，延缓了糖原的消耗，因此可采用净化32 h及梯度降温暂养24 h的方法衔接活体虾夷扇贝的低温离水运输。研究结果为虾夷扇贝在净化暂养及低温离水过程中的品质提升提供参考。

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Effects of purification, temporary rearing and low temperature waterless-keeping alive-transportation on quality characteristics of live

Pan Lanlan1,2, Lin Chengxin1※, Zhang Guochen2, Mu Gang2, Wang Yang2

(1.116026,;2.116023,)

During fishery transportation, the alive shellfish should be stored in favorable living conditions for longer survival time. Typically, the survival rate declines over time, affected by 3 steps, i.e. water purification, temporary rearing and low temperature waterless-transportation. In this paper, the analytical results were presented by using thesamples to explore the efficiencies of the above procedures. The recycled water system for purification and temporary rearing consists of the aquaculture rearing pool, water circulating device, oxygenation device, temperature control and disinfection device. The recycled water system for purification and temporary rearing was used to realize both purification and temporary rearing of. In the experiment, certain parameters were monitored, including water temperature, salinity, pH value and dissolution oxygen level. The samples were divided into 3 groups based on 3 different procedures involved: Group 1 was purified for 56 h straight; Group 2 was first purified for 32 h and cooled for 24 h gradually afterward; Group 3 was directly kept in a polyethylene insulation box. Then Group 1 and Group 2 were transported in a 3 L polyethylene insulation box with ice packs (250 mL) to study the quality of transport based on the different pretreatment. The results showed that the temperature of water dropped from (15±0.13) ℃ in purification to 4.76 ℃ before low temperature waterless- transportation by gradient cooling during the purification and temporary rearing, the salinity of water fluctuated between 32.47‰ and 33.00‰, the pH value of water fluctuated between 8.29 and 8.44, and the dissolved oxygen in the water remained above 8.34 mg/L. It was demonstrated that the water environment was valid within the living condition requirements of the shellfish throughout the experiment. As a result, in Group 1, the first death was shown after 64 h, and all shellfishes died after 104 h with total bacteria density of 2 300 CFU/mL. In Group 2, the first death was shown after 104 h and the total number of bacteria was increasing steadily within 0-104 h. After 120 h, all shellfishes died with total bacteria density of 960 CFU/mL. In Group 3, all shellfishes died in 64 h. The total number of bacteria in Group 1 and 2 declined significantly in the purification. The bacteria number in Group 3 was significantly different from Group 1 and 2 (<0.05). The crude protein, crude fat and glycogen of all groups declined over time. However, compared to Group 1 and 3, the consumption of glycogen in Group 2 was delayed by the gradual cooling procedure (<0.05). The result proved that the purification and temporary rearing procedures improved the sterilization of the bacteria, and the survival rate was less sensitive to the temperature change, and got longer. Therefore the consumption of crude protein, crude fat and glycogen was delayed. With this experiment, the procedures of 32 h purification followed by 24 h gradient cooling are proved to be efficient for the low temperature waterless-transportation. The results provide sound references for the’quality studies with purification, temporary rearing and low temperature waterless-transportation technologies.

purification; quality control; aquaculture; live; temporary rearing; low temperature waterless-transportation; survival rate

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.039

S98

A

1002-6819(2017)-19-0301-07

2017-06-29

2017-09-05

辽宁省农业领域人才支撑计划项目（201509）；辽宁省科学技术计划（2015103021）；辽宁省社科规划基金项目（L13CGL023）

潘澜澜，吉林四平人，大连海洋大学副教授，博士生，主要从事冷链物流、水产品质量控制方面的研究。Email：pllan@dlou.edu.cn

※通信作者：林成新，山东栖霞人，大连海事大学教授，工学博士，博士生导师，主要从事载运工具运用工程方面的研究。Email：lch_xin@126.com