弱酸性电解水冰衣和气调包装对虾仁品质的影响

陈迪丰，白 冬，何 鑫，谢 超

(浙江海洋大学食品与医药学院，浙江舟山 316022)

弱酸性电解水冰衣和气调包装对虾仁品质的影响

陈迪丰，白 冬，何 鑫，谢 超

(浙江海洋大学食品与医药学院，浙江舟山 316022)

为研究弱酸性电解水(WAEW)冰衣和气调包装（MAP）对水产品的杀菌保鲜效果，本文以凡纳滨对虾为研究对象，对其保藏过程中质地、颜色、挥发性风味、微生物活性、TVBN、TMA和TBARS的变化进行了研究。结果表明，经过40%CO2+10%O2+50N2或30%O2+20%O2+50%N2气调包装和弱酸性电解水冰衣处理的虾仁能够显著抑制需氧菌和金黄色葡萄球菌的生长（P＜0.05）；采用弱酸性电解水冰衣和气调包装后，冻虾中的TVBN、TMA、TBRS的值相对较低，L*和a*的值也表明，采用弱酸性电解水冰衣和气调包装联合处理能有效地保持虾仁的品质，对冷冻期间虾仁颜色的稳定性具有积极作用。但是WAEW冰衣对生虾仁的挥发性风味具有不良影响，对煮熟的样品没有显著影响。因此，弱酸性电解水冰衣结合气调包装作为一种新型的杀菌保藏技术，可以有效的保持水产品的品质和风味，延长产品的货架期。

凡纳滨对虾；弱酸性电解水；冰衣；气调包装

凡纳滨对虾，又称南美白对虾，肉质鲜美，营养丰富。然而由于凡纳滨对虾中含有大量的非蛋白质化合物和自溶性酶，容易受微生物污染而腐败变质，严重影响对虾的品质，缩短对虾的货架期[1]，新鲜或冷冻虾的生产链中会携带许多微生物，如单核球增生李斯特菌，金黄色葡萄球菌和副溶血性弧菌等[2]。虾产品在加工贮藏过程中品质和保质期通常受酶和微生物影响。所以在加工虾产品的时候，需要控制微生物的影响，特别是控制致病菌（如金黄色葡萄球菌）的影响和酶降解，以保持虾产品品质和营养成分[3-4]。

镀冰衣和冷冻保藏通过抑制微生物生长来保持虾仁的品质和营养价值，是虾类产品长期保藏比较常用的两种方法[5]。但是，通过这种方法处理后的虾产品会产生一些物理和化学变化，比如脂质氧化，蛋白质变性，升华以及冰晶重结晶等等影响产品的品质。而且这两种方法不能将细菌完全破坏，一旦冰衣受到破坏，细菌会加快繁殖，使虾产品进一步加剧腐败变质[6]。

弱酸性电解水(WAEW)作为一种新型高效杀菌保鲜剂，已经被广泛关注。本研究所使用的弱酸性电解水是通过电解稀盐酸所产生的，是对特定的腐败菌和致病微生物具有强抗菌性的新型灭菌剂[7]。弱酸性电解水能显著的抑制单核细胞增生李斯特菌，大肠杆菌O157：H7等的生长。另一方面，据报道与空气包装生产相比，虾的气调包装（MAP）能显著延缓微生物生长[8]。含有40%和80%CO2的气体混合物包装对虾质量的保存是非常有效的。另外，研究了气调包装与各种抗菌剂如4-己基间苯二酚（4-HR）、绿茶提取物和阿魏酸协同抗菌效果[9]。虽然MAP已经广泛应用于虾类产品，但还没有发现联合使用MAP和WAEW冰衣处理的研究[10]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

凡纳滨对虾，浙江舟山南珍菜市场。

1.2 弱酸性电解水制备

配置质量分数为0.5%的NaCl溶液，使用连续电解生成器进行电解，制备不同pH的弱酸性电解水。电解水的 pH 值为 6.4～6.6，氧化还原电位（ORP）为 520～540 mV，有效率浓度（ACC）为 6.4～6.5 mg/mL。

1.3 弱酸性电解水冰衣

对虾去壳去头之后，于室温条件下置于金黄色葡萄球菌细胞溶液（103cfu/mL）接种10 min，保证细菌能充分扩散整个虾表面，将接种后的样品在-18℃超低温冰箱中冷冻60 min，快速取出后立即浸没于不同pH WAEW（0℃）中镀冰衣，使虾仁表面的冰衣（8.5%-9.0%（w/w））覆盖均匀。随后把虾仁放置于聚笨乙烯的包装盘中，用聚酰胺/聚乙烯袋填充袋进一步进行包装，备用。设定在18℃下储存100 d期间，在空气中包装的淡水冰衣组（A），在空气中包装的WAEW冰衣组（B），在40%二氧化碳和10%氧气以及50%氮气中WAEW冰衣包装的WAEW组（C），和在30%二氧化碳和20%氧气以及50%氮气中WAEW冰衣包装的WAEW组(D)。

1.4 微生物分析

根据“中国国家食品安全标准法”确定金黄色葡萄球菌数量。在无菌操作条件下，加入90 ml 0.85%，均质2.0 min，然后将均质液进行十倍梯度配置稀释液，取0.1 mL各稀释液在平板计数琼脂培养基和Bairde-Parker培养基，将平板放置于37℃恒温箱中培养48 h，随后对金黄的葡萄球菌和需要菌进行计数[11]。

1.5 化学分析

挥发性盐基氮通过三氯乙酸（TCA)-虾提取物的蒸汽蒸馏来测定。三甲胺（TMA）是根据AOAC的方法来进行测定[12]。

1.6 质构特性分析

使用质构分析仪（TMS-PRO）进行虾仁的质构分析（TPA），进行3次平行试验。

1.7 颜色分析

使用自动测量分光光度计（DC-P3）测量虾的颜色。L*（亮度）刻度为0（暗）至100（亮），(红色)刻度范围从绿色到红色，b*(黄色)刻度范围从蓝色到黄色。

1.8 统计分析

使用SPSS软件包进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 微生物指标

表1表明了在冷冻贮藏期间，用WAEW冰衣和MAP处理的去皮虾中，需氧菌和金黄色葡萄球菌数量。需氧菌和金黄色葡萄球菌的初始数量分别为2.52×104cfu/g和3.14×102cfu/g。经过淡水冰衣处理（组A），0～40 d的贮藏期间，需氧菌和金黄色葡萄球菌数量不存在显著差异（P＞0.05）。经过100 d贮藏后，去皮虾中的需氧菌和金黄色葡萄球菌的数量分别为3.38×104cfu/g以及3.90×102cfu/g。无任何证据能够证实，淡水冰衣对微生物生长具有显著影响。

采用弱酸性电解水冰衣处理后的虾仁第100 d需氧菌和金黄色葡萄球菌的数量相对第10～40天较高，但与最初保藏的样品（0 d）相比，微生物数量显著减少。与其他传统清洁剂相比，WAEW冰衣具有诸如消毒效果好、操作方便、环保等诸多优点。然而，由于WAEW强酸性和高效氯含量，将导致氯化氢排放和合成树脂降解，使其快速失去抗菌活性。当pH值为中性，WAEW冰衣对于海鲜产业更为适用。先前的研究表明，弱WAEW具有对黄色葡萄球菌，大肠杆菌，铜绿假单胞菌，伤寒沙门氏菌等相似的杀菌效果。基于上述结果，WAEW冰衣将有效延长杀菌时间至60～80 d，而正常WAEW液体仅为数小时。

表1 WAEW冰衣和MAP对凡纳滨虾仁的杀菌效果Tab.1 Bactericidal activity of WAEW and MAP coating ice on the frozen fresh

此外，在40%CO2＋10%O2+50N2（组C）或在30%CO2＋20%O2+50N2（组D）WAEW冰衣处理的去皮虾，对比淡水（组A）或WAEW冰衣（组B）样品，所观察到对需氧菌和金黄色葡萄球菌较高的抑制作用（P＜0.05），两种类型的MAP之间不存在显著差异（P＞0.05）。由于二氧化碳对需氧革兰氏阴性菌群的抑制作用，MAP与虾类产品的情况有具体相关性，保质期具有明显增加趋势。LOPEZ-CABALLERO等人提出[13]，在40%和45%二氧化碳和30%或5%氧气混合环境下进行虾类包装，能够分别延缓微生物生长，三甲胺和总挥发性碱的产生。除了控制温度之外，在MAP产物中加入氧气，也许是防止厌氧微生物生长的另一因素。根据现有记录，可由冷冻去皮虾中需氧菌和金黄色葡萄球菌生长结果中得到WAEW冰衣和MAP之间明显的协同效应。此外，本研究选取了一株金黄色葡萄球菌（ATCC 25925）作为模型测试菌株。然而，不同菌株的葡萄球菌对抗菌或其它处理方法的抗性和敏感性均有明显的差异。因此，本实验结果无法完全代表所有葡萄球菌菌株。

2.2 TVBN、TMA及TBRS

通常以挥发性盐基氮，偏苯三酸酐作为生化指标，评估新鲜度和质量；生化指标与腐败细菌和内源性酶的活性有关。新鲜解冻样品虾类质量相关的挥发性盐基氮，三甲胺参考值分别为<20 mg/100 g和<10 mg/100 g。图1和图2总结了不同处理方式对减少挥发性盐基氮，三甲胺的影响。虾类的初始挥发性盐基氮，三甲胺分别为3.82 mg/100 g和0.54 mg/100 g。所有组在180 d贮存期间挥发性盐基氮和三甲胺均有所增加，但不超过20 mg/100 g和10 mg/100 g。导致该结果的原因可能为虾的贮存时间不够长，在低温下腐败细菌和内源性酶的活性降低，不足以辨别不同冰衣之间的差异。此外，低微生物值表明，本研究中使用的冷冻虾状况良好。

结果表明，与淡水冰衣处理相比，WAEW冰衣处理法对于维持去皮虾的挥发性盐基氮，三甲胺的有效性。此外经证实，由于协同效应，在60 d的冷冻贮存后，结合WAEW冰衣与MAP比单独使用淡水或WAEW冰衣处理对虾肉变质抑制作用更强。根据方差分析，在180 d的冻存过程中，两种MAP处理的三甲胺差异无统计学意义（P>0.05）。

图1 单冻生虾仁贮藏过程中TVBN含量变化Fig.1 Changes of TVBN content in the frozen fresh during storage

图2 单冻生虾仁贮藏过程中TMA含量变化Fig.2 Changes of TMA content in the frozen fresh during storage

脂质过氧化反应等同于肌肉中多不饱和脂肪酸氧化降解，将导致异常气味和味道产生，从而缩短海鲜保质期[14]。在本研究中，去皮虾的初始硫代巴比妥酸反应物为0.32 mg MDA/kg（图3）。淡水冰衣样品中硫代巴比妥酸反应物值明显增加，在储存100 d后达到2.02 mg MDA/kg，表明脂质氧化的发生。相比之下，经由WAEW冰衣处理硫代巴比妥酸反应物较低，只有1.23 mgMDA/kg（P<0.05）。此外，在冷冻保存100 d后，结合40%二氧化碳，10%氧气以及50%氮气包装的AEW冰衣样品中观察到的硫代巴比妥酸反应物为0.56 mg MDA/kg，结合30%二氧化碳，20%氧气以及50%氮气包装的AEW冰衣样品中观察到的硫代巴比妥酸反应物为0.74 mg MDA/kg，几乎不具备统计学意义(P<0.05)。

从硫代巴比妥酸反应物分析结果得到结论，AEW冰衣处理过程可以抑制冷冻贮存中期间虾仁的脂质氧化，可能的原因是AEW冰衣中溶解氢的存在。作为对照，使用淡水冰衣组对脂质氧化控制并无显著影响，意味着即使使用大量淡水冰衣，该方法有效性有限。此外，结合MAP保存的样品相对于仅使用WAVE冰衣保存的样品，硫代巴比妥酸反应物含量显著减小（P<0.05），而对C组（40%CO2＋10%O2+50N2）的MAP处理与D组（30%CO2＋20%O2+50N2）相比，对硫代巴比妥酸反应物值具有高度抑制作用。该结果表明，与在大气中的包装相比，改性空气中的包装在冷冻贮存过程中产生强烈的氧化抑制作用，气体混合物中的氧浓度对脂质的氧化水平存在一定影响。综上所述，结合WAEW冰衣和MAP（40%CO2+10%O2+5.0%N2）处理的去皮虾，相比于淡水冰衣处理，对脂质氧化的抑制作用更强。

图3 单冻生虾仁贮藏过程中TBARS含量变化Fig.3 Changes of TBARS content in the frozen fresh during storage

2.3 质构特性

弹性表示肌肉可以拉伸并恢复到其原始长度的弹力，而咀嚼性是由于长时间咀嚼，肌肉持续产生弹性抵抗力，定义为硬度凝聚性弹性的产物。从测试结果（表2）可以看出明显变化趋势，去皮虾的弹性与咀嚼性随着样品的储存时间增加而急剧下降。然而，WAEW冰衣和MAP处理样品在变量中表现出显著差异（P<0.05）。经过100 d储存后，与淡水冰衣样品（组A）弹性损失41.86%相比，组C和组D的弹性损失分别为17.44%和18.60%；与组A咀嚼性损失32.38%相比，组C和组D的咀嚼性损失分别为13.55%和14.76%（批次D）。因此可以得出结论，与空气处理中的淡水冰衣和MAP处理过程相比，WAEW冰衣和MAP处理，对虾类肌肉的原质地（弹性和咀嚼）变化存在抑制作用。

表2 WAEW冰衣和MAP联合处理后虾仁质构特性的影响Tab.2 Effect of WAEW coating ice and MAP on the textural properties of frozen fresh

上述所提到的冷冻虾弹性和咀嚼性变化，可归因于蛋白质，脂质氧化和酶活性结构和功能的变化。脂质氧化的产物进一步与蛋白质相互作用并引起蛋白质的变化。此外，蛋白质也可能被脂质氧化的自由基中间体所攻击，形成蛋白质自由基，其可能与来源于脂质或蛋白质，形成脂质蛋白聚集体或蛋白质聚集体的其他自由基反应。在这项研究中，利用WAEW冰衣和MAP处理的去皮虾，即使在贮藏后期也展示出显著的质地稳定性（P<0.05）。也许是由于WAEW冰衣和MAP的协同效应，即其对腐败微生物和脂质氧化抑制作用较高（或灭活），使冷冻贮存期间蛋白质组分保持相对稳定。质构结果与上述微生物和硫代巴比妥酸反应物结果一致。

2.4 颜色变化

在消费者对品质的判断方面，海鲜的颜色具有关键作用，是消费者购买决策的主导因素。冷冻贮存时间的增加使去皮虾的L*和a*值的变化，而整个贮存期间b*值未有显著变化（如表3，b*值未展示）。淡水冰衣虾的L*值分别为贮存初期的66.4和结束时的51.0。在贮存后期，L*值明显降低（P<0.05）可能归因于虾蛋白的冷冻变性引起的光吸收和光散射的变化。a*值的下降主要归因于虾青素和脂质氧化的降解。然而，与淡水冰衣组的结果相比，WAEW冰衣和MAP处理对L*和a*值降低的抑制作用影响重大（P<0.05）。L*值在贮存期结束时分别为61.4（组C）和60.2（组D），在两种MAP处理上差异不显著（P>0.05）。另外值得注意的是，针对虾的a*值降低，改性空气中较低浓度的氧气或较高浓度的二氧化碳（C），可能对抑制虾青素和脂质氧化的降解起到关键作用。此外，多数研究表明，贮存过程中脂质氧化会引起颜色降解。

表3 WAEW冰衣和MAP联合处理对虾仁色度的影响Tab.3 Effect of WAEW coating ice and MAP on the chroma of frozen fresh

2.5 挥发性风味评价

为了研究解冻和煮熟的虾的挥发性风味是否受到WAEW冰衣和MAP处理的影响，采用电子鼻分析仪。在图4中，不同的簇分别表示淡水冰衣虾（组A），WAEW冰衣虾（组B）和WAEW冰衣和MAP处理的虾（组C和D）。从主成分分析和线性判别分析结果来看，解冻后的淡水（组A）和其他经过WAEW冰衣处理的虾（组B，C和D）之间观察到气味化合物上存在明显差异。这些重大差异可归因于由WAEW冰衣产生的挥发性氯和二氧化氯，导致解冻样品气味变化。此外，在解冻组中，代表WAEW冰衣处理（组B）和以MAP和WAEW冰衣处理（组C和D）三簇存在重叠。证实三个簇的电子鼻反应相似，且组B，C和D之间的气味化合物并无较大差异。此外，烹饪解冻的虾，这些煮熟虾的簇位于淡水冰衣处理的簇集上。该结果表明，烹饪过程有效地去除了残留的WAEW溶液，避免了风味的任何显著变化，因此在烹饪之后，主成分分析和线性判别分析无法辨明WAEW冰衣和MAP处理过程。可以得出结论，WAEW冰衣处理对解冻虾的挥发性风味有一定的影响，但对煮熟的样品不存在负面影响；因此，在冷冻贮存期间，可以利用WAEW冰衣对冷冻虾产品进行预防和抗菌处理。

图4 WAEW冰衣对于虾仁（解冻后）风味特性的影响Fig.4 Effect of WAEW coating ice on the flavor properties of frozen fresh and frozen fresh

3 结论

以凡纳滨对虾虾仁为研究对象，采用传统蒸馏水镀冰衣处理为对照，通过弱酸性电解水镀冰衣对冻藏虾仁抑菌效果、质构及挥发性风味特性的影响研究发现：和淡水冰衣和空气包装的样品比，WAEW冰衣结合 MAP（40%CO2+10%O2+50%N2、30%CO2+20%O2+50%N2）保鲜的方法，对微生物的生长，TVBN 和 TBARS值得增加以及质构和颜色的降低等均存在显著的抑制作用，WAEW冰衣中和MAP的综合保鲜技术对冷冻虾仁的保鲜具有很好的效果，且对虾仁的亮度、质构及风味特性无显著性影响。新型的电解水可代替自来水用于原料虾类的清洗及镀冰衣处理，电解水本身不产生二次污染。该技术在水产品加工与贮藏中具有一定的应用前景。

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Effects of Weak Acidic Electrolytic Water Ice and Modified Packaging on Shrimp Quality of Litopenaeus vannamei

CHEN Di-feng,BAI Dong,HE Xin,et al
(School of Food Science and Phavmaceutic of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

The effect of weak acid electrolysis water(WAEW)ice glazing and modified atmosphere packaging(MAP)on the sterilization and preservation of aquatic products,the Litopenaeus vannamei as the research object，was studied by monitoring the texture,color,volatile flavor and microbial activity o,TVBN,TMA and TBARS.he results showed that the shrimp treated with 40%CO2+10%O2+50N2or 30%O2+20%O2+50%N2and weakly acidic electrolyzed water were significantly(P＜0.05)inhibited aerobic and golden Staphylococcus growth;The values of TVBN,TMA and TBRS in frozen shrimp were relatively low,The values of L*and a*also indicate that the combination of weak acid electrolysis with ice and air conditioning can effectively maintain the quality of shrimp and have a positive effect on the stability of shrimp during freezing.However,WAEW ice coat has an adverse effect on the volatile flavor of shrimp and has no significant effect on cooked samples.Therefore,the weak acid electrolysis of water ice combined with modified atmosphere packaging as a new type of sterilization technology,can effectively maintain the quality and flavor of aquatic products and extend the shelf life of the product.

Litopenaeus vannamei;weak acid electrolysis water;ice glazing;modified atmosphere packaging

TS254.4

A

2096-4730(2017)04-0333-07

2017-04-18

浙江省公益技术研究农业项目(LGN18C200032)；舟山市科技计划项目浙江海洋大学专项（2016C41003）

陈迪丰（1987-），女，浙江宁波人，研究方向：水产品加工与储藏.E-mail：41244684@qq.com

谢超（1975-），男，副教授，研究方向：食品科学.E-mail：xc750205@163.com