辐照对大管鞭虾冷冻保鲜品质的影响

郝云彬 邵宏宏 相兴伟 周宇芳 夏文水

(1.江南大学食品学院江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，江苏 无锡 214122；2.舟山海关，浙江 舟山 316000；3.浙江省海洋开发研究院，浙江 舟山 316000)

大管鞭虾也称红虾，主要分布于中国东海以东及南海等水域[1-2]。大管鞭虾生物量多，且富含钙、蛋白、维生素A、氨茶碱等多种人体必需成分，市场欢迎度高[3-5]。

辐照作为一种食品杀菌技术[6]，可通过抑制导致食品腐败的微生物活性，杀灭病原微生物、热源[7]等，从而发挥其保质保鲜的作用[8]。辐照耗能低、无污染且化学物质残留低，在食品杀虫、灭菌等多个领域有着广泛的应用[9-11]。研究[12-14]显示，当辐照剂量增加至一定量时，可使致敏蛋白的抗原性降低，如辐照可使鱼肉肌原纤维蛋白质结构发生改变，蛋白的功能特性得到改善等，可见辐照在食品加工中有特殊作用。

由于水产品含丰富的营养物质，微生物增殖较快，在加工及运输过程中极易腐败变质[15-17]。新鲜度是对水产品品质的一个综合评价，主要分为感官评定和科学测定[18]。试验拟以大管鞭虾为原料，测定不同辐照量下菌落总数、挥发性盐基总氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金属含量等指标，研究辐照处理下冷冻大管鞭虾保存的最佳条件。

1 材料与方法

1.1 材料

大管鞭虾：捕捞自中国东海，新鲜海捕后不作任何加工处理直接单冻-20 ℃保存，备用。

1.2 仪器与试剂

光辐照仪：X型，美国Kubtec公司；

高压灭菌锅：MLS-3750型，日本三洋公司；

恒温培养箱：3110型，美国Thermo fisher公司；

电子天平：ML503T型，瑞士Mettler Toledo公司；

定氮仪：8400 Kjeltec Auto Analyzer Unit型，瑞典福斯特卡托公司；

全自动氨基酸分析仪：LA8080型，日本日立公司；

原子吸收分光光度计：ICE3400型，美国Thermo fisher公司；

平板计数琼脂培养基：北京路桥技术股份有限公司；

氧化镁：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

硼酸：分析纯，德国默克公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备 新鲜大管鞭虾去头、去壳、去消化腺和鳃丝，仅留可食部分肌肉，制成虾仁。样品分别用PE材质的密封袋独立密封包装。每个样品设置3个平行，根据样品贮存时间及温度的不同，确定不同的取样时间。每组抽样均包括未辐照样品及经不同剂量辐照后的样品。分别测定样品菌落总数、TVB-N、pH值、氨基酸含量和金属含量指标。

1.3.2 辐照及保存 辐照剂量分别为：0.0，0.5，1.0，2.0，5.0，7.0，10.0，20.0 kGy；贮存条件为-20 ℃。

1.3.3 理化指标测定

(1)菌落总数的测定：按GB 4789.2—2010执行。

(2)挥发性盐基氮(TVB-N)含量的测定：根据GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》进行改进，用自动定氮仪，使检测更加快捷、方便、精确。测定了-20 ℃下辐照与未辐照样品中的TVB-N含量，研究温度与TVB-N含量变化关系；以及辐照剂量为0.5～20.0 kGy对大管鞭虾中TVB-N产生的影响。

(3)pH值的测定：取10 g样品于烧瓶中，加入煮沸冷却的蒸馏水90 mL，匀浆后静置30 min。过滤取滤液50 mL用pH计测其pH值。记录得到样品的pH值，剔除数据差异较大的值。

(4)氨基酸含量的测定：按GB 5009.124—2016执行。

(5)金属含量的测定：钙含量按GB 5009.92—2016《食品安全国家标准 食品中钙的测定》执行；钾、钠按GB 5009.91—2017《食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定》执行；铁按GB 5009.90—2016《食品安全国家标准 食品中铁的测定》执行；镁按GB 5009.241—2017《食品安全国家标准 食品中镁的测定》执行；锰按GB 5009.242—2017《食品安全国家标准 食品中锰的测定》执行；铜按GB 5009.13—2017《食品安全国家标准 食品中铜的测定》执行；锌按GB 5009.14—2017《食品安全国家标准 食品中锌的测定》执行。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel，Origin软件对数据进行处理。SPSS 20处理对试验结果的显著性差异进行分析，P<0.05 表明结果之间具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同辐照剂量的杀菌效果分析

-20 ℃贮存条件下，经不同时间的贮存后，不同剂量辐照后大管鞭虾中菌落总数随时间变化的情况如图1所示。菌落总数随着贮存时间的延长而增大，总体而言，菌落总数增长速度较慢，低温抑制了微生物生长活性；与经过辐照的样品相比较，未经辐照的样品中菌落总数增长的速度最快。微生物的增长速度和菌落总数均随样品接受辐照剂量变化而变化，当辐照剂量增大时，微生物增长速度降低，当辐照剂量为5.0 kGy时，菌落总数增加缓慢，当辐照强度增加至7.0，10.0 kGy，样品中的菌落总数无显著差异(P>0.05)。因此选择7.0 kGy的辐照强度则可满足对水产品中微生物抑制和杀灭作用。

试验结果表明，辐照对各类水产品中的微生物具有抑制和杀灭作用，1.0 kGy的辐照剂量即可杀灭大部分的微生物，辐照剂量越高，杀菌作用越强。辐照可降低贮藏过程中微生物的增长速度，低温和辐照相结合的保存方式可达到水产品长时间保存的目的。

图1 -20 ℃贮藏大管鞭虾中菌落总数的变化

2.2 辐照对TVB-N的影响

2.2.1 辐照对含不同浓度TVB-N大管鞭虾的影响

TVB-N含量变化可用于评价大管鞭虾的新鲜度。对样品进行了0.5～20.0 kGy不同剂量的辐照，以未经辐照的样品为对照，测定样品中TVB-N值。表1显示含不同浓度TVB-N的虾仁经辐照后TVB-N值的变化情况。当样品中TVB-N含量不同时，随着辐照剂量的增大，甚至经20.0 kGy高剂量辐照后，样品中TVB-N值无显著变化(P>0.05)，说明TVB-N值不随辐照的强度的变化而变化。因此辐照处理不能降低大管鞭虾中已产生的TVB-N含量，即辐照对大管鞭虾所含的TVB-N不产生影响。

表1 不同辐照下大管鞭虾的TVB-N值†

† 同列小写字母不同表示差异显著(P>0.05)，相同表示不显著(P<0.05)。

2.2.2 辐照对-20 ℃贮藏后大管鞭虾TVB-N值的影响

-20 ℃冷冻是水产品长期贮藏和保鲜常用的方法。TVB-N值≤10 mg/100 g时新鲜度最好；TVB-N值≤15 mg/100 g 时新鲜度较好；TVB-N值≤20 mg/100 g时新鲜度较差。将新鲜度好的大管鞭虾经不同剂量辐照后于-20 ℃贮存，定期抽取样品测定其TVB-N值，结果如图2所示。未经辐照的样品在-20 ℃贮存，随着贮存时间的延长新鲜度下降，贮藏115 d时TVB-N值≤20 mg/100 g，新鲜度较差；贮藏240 d时TVB-N值达到29.71 mg/100 g。而经不同强度辐照处理后大管鞭虾样品，在经115 d贮存后，除0.5 kGy小剂量辐照后的样品TVB-N值为16.04 mg/100 g外，其他剂量辐照的均<15 mg/100 g，新鲜度仍较好；贮藏240 d时经≥5.0 kGy辐照后的TVB-N值仍未达到限量值(30 mg/100 g)。当辐照剂量≥1.0 kGy时，辐照剂量强度与TVB-N值无显著相关性。因此，相比较而言新鲜大管鞭虾贮存前的辐照处理可较长时间地保存新鲜度，延长大管鞭虾在-20 ℃ 时贮存期。

2.3 辐照对大管鞭虾pH值的影响

对-20 ℃贮藏不同时间的大管鞭虾pH值测定结果见图3，未辐照样品的pH值在贮存一段时间后逐渐下降，随着贮藏时间的延长其pH值逐渐升高。大管鞭虾死后由于糖原分解成乳酸，ATP分解产生磷酸，pH下降，随着样品开始腐败，蛋白质分解后会产生氨以及胺类等碱性含氮物质，pH会上升。这可能是虾体的pH值由开始的下降然后逐渐上升的原因。经辐照后的大管鞭虾pH值也同样呈先降后升的变化趋势，但经辐照后的样品pH值上升速度较未辐照样品缓慢。样品经10 d贮藏后，未经辐照的样品pH值为8.35，而经过20.0 kGy辐照样品的pH值为8.15。

图2 -20 ℃贮藏大管鞭虾TVB-N值的变化

图3 -20 ℃贮藏大管鞭虾pH值的变化

2.4 辐照对氨基酸的影响

不同剂量的辐照对大管鞭虾中氨基酸含量的影响见表2。由表2可知，辐照后大管鞭虾中总氨基酸含量明显高于未辐照样品，经7.0 kGy辐照后的样品其增加的幅度为6.5%，总氨基酸含量在不同辐照剂量下最高。经辐照后，样品中天门冬氨、酸苏氨酸、丝氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、组氨酸、赖氨酸、脯氨酸含量升高，而甘氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸含量降低，谷氨酸、精氨酸含量升高但在高剂量辐照后，含量低于未辐照样品。甘氨酸、谷氨酸、精氨酸为呈味氨基酸，其含量的降低与高剂量辐照后对样品的风味造成影响有关。总体而言，氨基酸含量的变化并不随辐照剂量的变化而呈规律性变化。

2.5 辐照对金属元素含量的影响

对不同剂量辐照后的大管鞭虾中的8种金属元素进行了分析。由表3可知，大管鞭虾钙含量丰富，强度≤20.0 kGy 的辐照对大管鞭虾中金属元素的影响无明显的规律性。辐照大管鞭虾中镁含量含量升高，铁含量亦升高，但总体而言，辐照对微量金属元素的影响不明显。

表2 不同辐照下大管鞭虾氨基酸含量

表3 不同辐照剂量红虾金属含量

3 结论

试验通过检测未辐照大管鞭虾与不同辐照量下的大管鞭虾菌落总数、挥发性盐基总氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金属含量等指标，探索大管鞭虾保鲜的最佳条件。辐照可杀灭大管鞭虾中大部分的微生物，辐照剂量越高，杀菌作用越强。辐照不能降低大管鞭虾中已产生的TVB-N，但可降低TVB-N的产生速度，而且随着辐照剂量的加大，抑制作用增强。辐照不影响大管鞭虾中氨基酸和微量金属元素的含量。综上分析可知，辐照可以有效提高冷冻大管鞭虾的品质并延长其货架期。后续将进一步分析辐照大管鞭虾储藏期菌群的构成，针对特定腐败菌群研究抑菌剂和适宜的储藏条件，最大限度地保持大管鞭虾的品质。但如何将该工艺技术推向市场，仍需要对过程、工艺优化、大众普及等做进一步的研究。