电子束辐照对鲈鱼肉杀菌保鲜效果及品质的影响

张 晗，吕鸣春，梅卡琳，卢佳芳，杨文鸽*

（宁波大学食品与药学学院，浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211）

辐照可有效杀灭或减少食品中的微生物，且在处理过程中引起食品内部温度的变化极小，能最大限度地减少对食品的破坏，是目前较好的食品冷杀菌保鲜技术[1]。与常用的γ-射线辐照相比，电子束辐照不存在放射性污染、核泄漏等一系列问题，有望成为γ-射线辐照的理想替代技术，并且电子束辐照可以通过加速电压来调节，系统操控方便，加速器自动化程度高，可实现食品的在线生产；因此已得到越来越多的国家以及国际组织的关注，近年来已被广泛应用于食品保鲜及其品质改善[2-3]。

关于电子束辐照对食品杀菌效果及其品质影响的研究报道多集中于农畜产品[4-6]，近年来在水产品中的应用虽有所开展，但研究报道较少。杨文鸽等[7]研究了电子束辐照对鲜牡蛎保鲜效果的影响，结果表明1、3、5 kGy剂量辐照可分别使牡蛎保质期延长4、7、8 d；Herrero等[8]发现经8 kGy电子束辐照后，冷熏大马哈鱼鱼肉蛋白的α-螺旋含量降低，β-转角、β-折叠以及无规卷曲含量上升；吕梁玉等[9]研究表明辐照后的带鱼鱼糜的鱼香味略有减弱，但不显著；施惠栋等[10]发现6 kGy剂量电子束辐照，可将对虾仁中的氯霉素含量降解到0.1 μg/kg以下；Su Yicheng等[11]研究了电子束辐照对熏鲑鱼菌落总数的影响，结果表明2 kGy及以上剂量即能彻底杀菌。

Lateolabrax japonicus学名日本真鲈，又名鲈鱼、花鲈等，其肉质鲜嫩、营养丰富、味道鲜美，是我国养殖产量居首位的海水鱼类[12]。但由于受到内源酶及微生物的作用，捕获后的鲈鱼肉极易发生腐败[13-14]；因此保持鲈鱼肉新鲜度、提高鱼肉食用品质、延长其货架期尤为重要。目前鲈鱼除了鲜活鲜销外，多以化学和生物保鲜剂进行保鲜[15-16]，但其可能存在化学物残留、保质期较短等缺陷。鉏晓艳等[17]评价了电子束辐照处理后的淡水鲈鱼（Micropterus salmoides）品质，发现当辐照剂量低于4.41 kGy时，鱼肉的感官和质构特性能得到最高限度地保持，但有关电子束辐照在海鲈鱼肉保鲜中的研究报道较少。鉴于电子束辐照技术具有杀菌效果好、对食品品质影响程度低、无二次残留的优点，本实验以新鲜海鲈鱼（Lateolabrax japonicus）肉为原料，以不同剂量电子束辐照处理，分析辐照对鲈鱼肉菌落总数、挥发性盐基总氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）含量和硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值的影响，结合感官评价、色值和质构变化情况，评价电子束辐照前处理对鲈鱼肉品质的影响，探究电子束辐照技术在鲈鱼保鲜应用上的可行性，为鲈鱼贮藏保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活鲈鱼（Lateolabrax japonicu）购于宁波路林水产市场，体质量（700±50）g、体长（40±2）cm。活鱼经冷冻处死，去头、去内脏后，清洗沥干，沿脊柱分为两半后分装。鲈鱼肉每包300 g，真空包装备用。

硫代巴比妥酸 北京索莱宝科技有限公司；乙二胺四乙酸二钠 阿拉丁试剂（上海）有限公司。

1.2 仪器与设备

Biofuge Stratos台式高速冷冻离心机 美国Thermo Scientific公司；ZHJH-III超净工作台 上海智城分析仪器公司；BP221S电子分析天平 德国Sartorius公司；CR-400便携式色差计色差仪 日本Konica Minolta公司；TA.XT. Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；SpectraMax i3多功能酶标仪 美国Molecular Devices公司。

1.3 方法

1.3.1 电子束辐照处理

辐照处理在宁波超能科技股份有限公司进行，辐照装置为NBL-1010型电子直线加速器，能量10 MeV，剂量率1 kGy/s，剂量分别是0、1、3、5、7 kGy，其中0 kGy为对照组。每组剂量设3 个平行，鱼肉单包排列，不重叠，以确保辐照均匀。辐照后鲈鱼肉立即置于4 ℃冷藏，分别于贮藏第1、3、6、9、12、16、21天取样测定，TVB-N含量测定时间视具体情况而定。

1.3.2 菌落总数的测定

菌落总数参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验 菌落总数测定》[18]进行测定。

1.3.3 TVB-N含量的测定

TVB-N含量的测定参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[19]，选用半微量定氮法进行测定。

1.3.4 TBA值的测定

TBA值参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》[20]进行测定。TBA值以每千克样品中所含丙二醛的质量表示，单位为mg/kg。

1.3.5 色值的测定

在鱼肉的正反新鲜剖面各选取3 个点，使用色差计分别测量其亮度L*值、红绿度a*值和黄蓝度b*值。1.3.6 质构的测定

将鲈鱼肉切成2 cm×2 cm×1 cm的小鱼块，采用质构仪及P/50型号探头，对样品进行质地测试。TPA设定参数为：测试前速率3.00 mm/s，测试速率1.00 mm/s，测试后速率1.00 mm/s，30%压缩形变，5 g触发力。

1.3.7 感官评价

鲈鱼肉置于随机编号的相同容器中，以鱼肉的气味、色泽、触感和组织形态作为指标进行感官评定，具体评分标准参见文献[21]。以海鲈鱼肉4 个指标得分总和的平均值为感官评分，感官评分低于2时，感官上拒绝接受。

1.4 数据分析

实验设3～5 个平行，数据用平均值±标准差表示，并采用SAS 9.1.3软件，利用Duncan多重比较进行显著性分析。其中P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 电子束辐照对鲈鱼肉菌落总数的影响

图1 辐照鲈鱼肉冷藏期间菌落总数的变化Fig.1 Change in TBC of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由图1可以看出，冷藏第1天对照组菌落总数为3.48（lg（CFU/g）），显著高于各辐照组（P＜0.05），且随辐照剂量升高，菌落总数逐渐下降。随着贮藏时间的延长，各组鲈鱼肉菌落总数均不断增加，辐照剂量越低，上升速率越快，且整个冷藏期内，对照组菌落总数均高于辐照组，辐照剂量越高，菌落总数越低。对照组和1 kGy辐照组菌落总数在冷藏16 d和21 d时均已超过水产品微生物限量标准107CFU/g[22]，而3、5 kGy和7 kGy辐照组鲈鱼肉菌落总数始终处于较低水平。可见，电子束辐照可有效杀灭鲈鱼肉内的微生物，起到延长其保质期的作用。

辐照产生的带电粒子可对微生物基因组造成一定损伤，影响微生物代谢活动，从而达到抑制微生物生长、减缓繁殖速度的目的[23]。此外，辐照可产生羟自由基等物质，从而能有效抑制微生物的生长繁殖[24]。程述震等[25]研究电子束辐照对冷鲜牛肉品质的影响，结果表明经2、4、6 kGy辐照的牛肉菌落总数显著下降，且贮藏期间菌落生长缓慢；Su Yicheng等[11]采用1、2、4 kGy电子束辐照处理冷熏鲑鱼片，发现辐照后鲑鱼片总菌落数减少，且当剂量大于2 kGy时能彻底灭菌；Chouliara等[26]研究表明黑鲷鱼肉经1、3 kGy剂量辐照后，菌落总数显著下降，1、3 kGy辐照样品在贮藏3 d后的菌落总数分别为2.4、1.2（lg（CFU/g）），显著低于对照组的4.2（lg（CFU/g））。

2.2 电子束辐照对鲈鱼肉TVB-N含量的影响

根据GB/T 18108—2008《鲜海水鱼》[27]，海水鱼I、II、III级鲜度的TVB-N含量限值分别为15、20、30 mg/100 g。对冷藏期间各组鲈鱼肉的TVB-N含量进行曲线拟合，由图2可知，冷藏3 d后，对照组TVB-N含量迅速上升，第9天时TVB-N含量大于30 mg/100 g，超出III级鲜度；1 kGy组于第12天时超出30 mg/100 g；3 kGy组第9天时进入II级鲜度，第16天时超出30 mg/100 g；第16天时，5 kGy和7 kGy组样品仍处于II级鲜度，贮藏19 d和22 d时分别超过III级鲜度限值。由此可见，3、5、7 kGy剂量电子束辐照均能较好延缓TVB-N含量的上升，可分别延长鲈鱼肉货架期6、10、13 d。

图2 辐照鲈鱼肉冷藏期间TVB-N含量的变化Fig.2 Change in TVB-N contents of irradiated L. japonicus meat during cold storage

此外，由图2可知，在贮藏第1天，对照组鲈鱼肉的TVB-N含量为10.59 mg/100 g，除1 kGy组无显著变化外（P＞0.05），3、5、7 kGy组分别上升到11.50、12.51、12.82 mg/100 g，显著大于对照组和1 kGy辐照组（P＜0.05），说明较高剂量的辐照会导致TVB-N含量升高；随着贮藏时间延长，各组鲈鱼肉的TVB-N含量均上升，但辐照组上升速率比对照组缓慢，辐照可延缓鲈鱼在冷藏期间TVB-N含量的上升速率。辐照时，加速器产生的高能电子束能直接作用使物质的分子、原子电离或激发，从而使大分子产生交联或聚合，造成蛋白损伤，或间接作用使水发生电离，产生的自由基及活性因子会加速蛋白损伤，所以辐照可能导致挥发性含氮物含量增加；同时辐照能抑制微生物的生长繁殖，并引起酶的钝化，使冷藏期间由于微生物作用引起蛋白质以及其他物质的分解而产生挥发性含氮物的速率降低[7,28-29]。Al-Bachir[30]使用2 kGy和4 kGy剂量辐照处理Borak肉制品，在贮藏初期对照组TVB-N含量显著低于辐照组，但冷藏7 d后辐照组TVB-N含量显著低于对照组；傅丽丽等[31]利用0.0、0.5、1.0 kGy和2.0 kGy剂量电子束辐照处理三文鱼，结果表明到贮藏末期，各处理组样品的TVB-N含量分别为42.14、33.67、35.84 mg/100 g和29.26 mg/100 g，说明电子束辐照对贮藏期样品TVB-N含量的增加有良好的抑制作用。

2.3 电子束辐照对鲈鱼肉TBA值的影响

图3 电子束辐照鲈鱼肉冷藏期间TBA值的变化Fig.3 Change in TBA value of irradiated L. japonicus meat during cold storage

TBA值是评价脂质氧化的重要指标之一。如图3所示，冷藏第1天，相比于对照组的0.67 mg/kg，除1 kGy组TBA值无显著变化外（P＞0.05），3、5、7 kGy组鱼肉的TBA值分别上升至0.70、0.72、0.72 mg/kg，显著高于对照组和1 kGy辐照组（P＜0.05）。随冷藏时间的延长，各组样品TBA值呈现先上升后下降的趋势，且辐照剂量越大，上升速率越快，达到的峰值也相对越大。0、1、3 kGy组和5、7 kGy组鱼肉的TBA值分别于第12天和第9天达到峰值。

辐照可以诱导加速鲈鱼肉脂质的氧化，但均未产生氧化异味。脂质氧化是典型的自由基与O2反应生成过氧化物的历程，辐照可以催化鱼肉产生自由基而加速脂质自动氧化，引发自由基链式反应，导致TBA值上升[32-33]。TBA值达到峰值后继而下降，这可能是由挥发性氧化产物的含量减少引起。Riebroy等[34]采用辐照处理大眼鲷鱼肉香肠产品，辐照组产品的TBA值显著大于对照组，且在贮藏25 d内，6 kGy组TBA值始终高于4 kGy组和对照组，并于第25天达到峰值。Baptista等[35]研究辐照对鸡胸脯肉的影响时，同样发现辐照可以加速鸡肉脂质的氧化。

2.4 电子束辐照对鲈鱼肉色值的影响

表1 辐照鲈鱼肉冷藏期间色值的变化Table1 Changes in color values of irradiated L. japonicus meat during cold storage

从表1可以看出，3、5、7 kGy辐照样品L*值显著大于对照组和1 kGy组样品，说明辐照对L*值增加有一定的作用。在整个冷藏期内，对照组和1kGy组样品L*值持续缓慢下降，而3、5、7 kGy组样品L*值则先上升后下降。不同组鲈鱼肉的a*值在整个冷藏期内基本上没有变化，而在整个贮藏期内各组样品的b*值呈现逐渐升高的趋势。贮藏初期，不同剂量辐照的样品b*值无明显差异，随着贮藏时间的延长，高剂量组样品b*值显著高于低剂量组。冷藏期间高剂量组鱼肉L*值下降伴随着b*值上升，这可能是辐照诱导脂质氧化和羰基化合物的产生所致，这些羰基化合物可与氨基酸发生美拉德反应从而形成黄褐色[34]。

2.5 电子束辐照对鲈鱼肉质构的影响

图4 电子束辐照鲈鱼肉冷藏期间硬度（A）、咀嚼性（B）、弹性（C）和回复性（D）的变化Fig.4 Changes in hardness (A), chewiness (B), springiness (C) and resilience (D) of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由图4A～D可以看出，在冷藏过程中，各组鱼肉硬度变化不显著，咀嚼性、弹性和回复性均随贮藏时间的延长而下降。从图4A、B可以看出，不同辐照剂量对硬度和咀嚼性的影响不大；从图4C、D则可以看出，在冷藏第1天，与对照组相比，1 kGy组鱼肉弹性和回复性无显著变化，当辐照剂量大于1 kGy时，鱼肉弹性和回复性有所降低。冷藏后期不同辐照组鱼肉弹性差异不显著（P＞0.05），但鱼肉回复性的波动比较大，高剂量组鱼肉回复性逐渐高于低剂量组，这可能是辐照杀灭了鱼肉微生物，抑制内源酶活性，从而控制鱼肉腐败变质所致。可以看出，辐照对鲈鱼肉的质构特性总体上影响不大，可应用于鲈鱼肉的保鲜。

2.6 电子束辐照对鲈鱼肉感官品质的影响

图5 电子束辐照鲈鱼肉冷藏期间感官评分的变化Fig.5 Change in sensory evaluation of irradiated L. japonicus meat during cold storage

由图5可知，冷藏第1天，与对照组相比，大部分辐照组鲈鱼肉在感官品质上并无显著差别（P＞0.05），但当辐照剂量达7 kGy时，感官评分显著低于其他组，这是由于7 kGy辐照使鱼肉固有香味逐渐变淡，产生了辐照异味。随着贮藏时间的延长，各组样品感官评分均有所下降，对照组样品下降尤为显著，第9天时即达到感官拒绝接受值。而辐照剂量越大，感官评分下降速率越小。1、3、5、7 kGy辐照样品分别于贮藏第12、16、21天和第22天达到感官拒绝接受值，且感官评价结果与TVB-N含量的变化相一致。通过感官评分的变化，并结合TVB-N含量的结果，认为采用3～5 kGy辐照剂量处理鲈鱼肉较为合适，可延长其冷藏货架期6～10 d。

李颖畅等[36]采用蓝莓叶多酚对鲈鱼进行处理，结果表明蓝莓叶多酚可延长鲈鱼肉冷藏期4～5 d；唐文静等[16]将复合乳酸菌接种到鲈鱼块上，发现其对冷藏海鲈鱼块具有良好的保鲜效果，能使其货架期延长2 d；鞠健等[37]研究茶多酚和迷迭香结合Nisin对冷藏鲈鱼品质的影响，结果显示茶多酚和迷迭香结合Nisin可延长鲈鱼冷藏货架期4～6 d。而3～5 kGy辐照剂量前处理鲈鱼肉即可延长其冷藏货架期6～10 d。可见，电子束辐照在延长鲈鱼肉保质期方面更具优越性。

3 结 论

电子束辐照能有效降低鲈鱼肉的菌落总数，辐照剂量越大杀菌效果越强，且经辐照后的样品在整个冷藏期内菌落总数增长缓慢；冷藏第1天较高辐照组鲈鱼肉的TVB-N含量有所增加，说明辐照会导致TVB-N含量的上升，但在贮藏期内随着时间的延长，对照组样品TVB-N含量上升速率大于辐照组样品；电子束辐照能加速鲈鱼脂质的氧化，辐照剂量越高，TBA值越高；适宜剂量的电子束辐照可以提高鲈鱼肉的亮度；电子束辐照对鲈鱼肉的质构虽有一定影响，但影响不明显。综合考虑，冷藏条件下，可采用3～5 kGy电子束辐照对鲈鱼肉进行前处理，比对照组货架期延长6～10 d。

此外，鱼肉中还含有大量的内源酶，包括蛋白酶、脂肪酶等。辐照在影响鱼肉蛋白结构和功能特性的同时，也能改变酶的结构，从而影响酶的活力，导致鱼肉品质的变化。迄今为止，辐照对鱼肉蛋白的影响多集中于肌肉蛋白结构及其功能特性，而对鱼肉内源酶的影响研究尚不多见，分析辐照对内源酶空间结构及其功能的影响，对探讨辐照影响酶活性机理，控制鱼肉品质具有重要意义。