两种灭菌方式对熟制小龙虾冷藏期间品质的影响

张泽伟，吉宏武,2,3,4，段伟文，陈 铭，邓楚津，刘书成,2,3,4

两种灭菌方式对熟制小龙虾冷藏期间品质的影响

张泽伟1，吉宏武1,2,3,4，段伟文1，陈 铭1，邓楚津1，刘书成1,2,3,4

（1. 广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；2. 广东省水产品加工与安全重点实验室，广东 湛江 524088；3. 广东省海洋食品工程技术研究中心，广东 湛江 524088；4. 水产品深加工广东普通高等学校重点实验室，广东 湛江 524088）

研究过热蒸汽对熟制小龙虾冷藏期间品质变化的影响。采用过热蒸汽灭菌代替传统巴氏灭菌，对小龙虾进行灭菌处理，在4℃和10℃条件下冷藏，通过感官评价、菌落总数、挥发性盐基氮（TVB-N）含量、过氧化值（POV）和挥发性气味的分析，研究熟制小龙虾贮藏期间品质变化。过热蒸汽灭菌的熟制小龙虾初始菌落总数为 (41.69±2.00) CFU/g，远小于巴氏灭菌（1.26±0.34）×103CFU/g。在相同贮藏温度下，与巴氏灭菌相比较，过热蒸汽灭菌能有效减缓小龙虾感官评分的下降，菌落总数和TVB-N含量的上升，挥发性气味的变化。综合分析小龙虾的感官评分，菌落总数和TVB-N 含量的变化，过热蒸汽灭菌的产品所对应的货架期为48 d (4 ℃) 和27 d (10 ℃) ，比巴氏灭菌分别延长了24 d (4 ℃) 和15 d (10 ℃) 。过热蒸汽的处理能保障熟制小龙虾冷藏品质，延长货架期，在小龙虾加工中具有良好应用前景。

小龙虾；熟制品；过热蒸汽；冷藏；货架期；电子鼻

小龙虾，学名克氏原螯虾（），目前是我国市场上最畅销的经济淡水养殖虾之一[1]。小龙虾除鲜售外，熟制品也深受消费者青睐[2]。而熟制小龙虾在冷藏条件下的货架期为2 ~ 14 d，货架期较短，极大程度上制约了小龙虾加工产业进一步发展[3-4]。影响产品货架期最主要因素是初始微生物的数量[5-6]。微生物数量可通过热灭菌方式有效降低，常见热灭菌方式有巴氏灭菌和高温高压灭菌。巴氏灭菌可较好地保持产品原有品质和风味特征，但无法有效杀灭小龙虾的腐败菌，导致货架期较短；高温高压杀菌能杀灭腐败菌，但对产品的营养、风味等品质影响较大，并不适合小龙虾产业化生产[7]。为有效杀灭熟制小龙虾的腐败菌，延长货架期，保障贮藏期间产品品质，探索一种新型、高效的小龙虾灭菌方式尤为重要。过热蒸汽是对饱和蒸汽继续加热，在相同压力下温度高于沸点的水蒸汽[8]。与传统灭菌方式相比，过热蒸汽有温度更高、热传递更快、物料受热更均匀、灭菌时间更短、灭菌效果更好、处理后食品品质更有保障等优点[9]。过热蒸汽能有效杀灭腊肉[10]、羊肉[11]、鱼干[12]和杏仁[13]等物料的微生物，对李斯特菌 ()[14]、嗜热芽孢杆菌 ()[15]、大肠杆菌（）[16]等有良好的杀灭效果。然而，运用过热蒸汽对熟制小龙虾进行灭菌，对灭菌后产品贮藏期间品质变化的研究尚未见文献报道。本研究以过热蒸汽灭菌和巴氏灭菌的小龙虾为研究对象，研究在不同贮藏温度下，熟制小龙虾相关指标（感官评价、菌落总数、挥发性盐基氮、过氧化值和挥发性气味）的变化规律，比较两种灭菌方式对小龙虾冷藏期间品质的影响，为过热蒸汽技术在小龙虾产业的运用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活小龙虾（），30 ~ 36尾/kg，购于广东省湛江市霞山区东风海鲜市场；大豆油，益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；平板计数琼脂（PCA），广东环凯微生物科技有限公司；氧化镁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化钠、碘化钾、石油醚、西陇科学股份有限公司；无水硫酸钠、氢氧化钠、硫代硫酸钠、可溶性淀粉、硼酸、冰乙酸、三氯乙酸、三氯甲烷、盐酸、广东光华科技股份有限公司；所有试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

PEN3电子鼻：德国AIRSENSE公司。VAP450 全自动凯氏定氮仪：德国哥哈特分析仪器有限公司。

过热蒸汽处理系统（图1）：蒸汽发生器（1）产生温度约135 ℃蒸汽，接着蒸汽流入蒸汽再热器（2）中，通过设置温度控制器（3）的参数对再热器温度进行调控，使蒸汽温度加热到试验的预定值，通过调节阀门（4）的大小来控制管道中蒸汽的流量，其数值在蒸汽流量表（5）中显示。温度计（6）测量蒸汽出口（7）的温度，表示喷入绝热箱（10）中过热蒸汽的实际温度，打开尾气阀（9），待整个系统温度和流量稳定后，放入小龙虾，进行灭菌操作。

1. 蒸汽发生器；2. 蒸汽再热器；3. 温度控制器；4. 蒸汽流量阀门；5. 蒸汽流量表；6. 温度计；7. 蒸汽出口；8. 物料放置架；9. 尾气阀；10. 绝热箱

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备 新鲜小龙虾→超声清洗→沥干→油炸（170 ℃油炸3 min）→煮制（含食用盐50 g/L的沸水中煮制10 min）

1.3.1.1 过热蒸汽组样品制备 按1.3.1方法制备样品→过热蒸汽处理→真空包装（5只/袋）→贮藏（温度：4 ℃±1 ℃和10 ℃±1 ℃）→每3 d进行相关指标测定。

过热蒸汽灭菌条件：温度230 ℃、流量29 m³/h、处理时间300 s。

过热蒸汽灭菌条件的确定是根据过热蒸汽对小龙虾的灭菌效果与灭菌时对小龙虾品质影响的预实验结果确定。

将贮藏温度为4 ℃和10 ℃的过热蒸汽样品分别命名为“蒸汽4 ℃组、蒸汽10 ℃组”。

1.3.1.2 巴氏灭菌组样品制备 按1.3.1方法制备样品→真空包装（5只/袋）→巴氏灭菌（80 ℃/20 min）→贮藏（温度：4 ℃±1 ℃和10 ℃±1 ℃）→每3 d进行相关指标测定。

将贮藏温度为4 ℃和10 ℃的巴氏灭菌样品分别命名为“巴氏4 ℃组、巴氏10 ℃组”。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 感官评分 选取10名参加过食品感官评定培训的人员（5女5男），组成感官评分小组[17]。评定过程从虾体外观、气味和质地3方面出发，按照表1 要求进行综合评分，最终结果取三项评分的加权平均值为小龙虾产品的感官评定分数，总分值在 10分（好）和 2 分（差）之间，6 分以下表明小龙虾产品不可食用，达到货架期终点。具体评分标准见表1。

表1 小龙虾产品感官指标评分标准

1.3.2.2 挥发性盐基氮（TVB-N）含量的测定 参照GB 5009.228-2016，采用自动凯氏定氮仪法测定。

1.3.2.3 过氧化值（POV）测定 参照GB 5009.227-2016，采用滴定法测定。

1.3.2.4 菌落总数测定 参照GB 4789.2-2016进行。

1.3.2.5 电子鼻的检测 将小龙虾去头去壳，取可食部分，绞碎搅匀，称取2 g虾肉装入20 mL的进样瓶内，加盖密封，常温静置60 min，采用顶空吸气法进行电子鼻检测。每组检测均平行5次。电子鼻检测的设置参数见表2[18-19]。PEN3电子鼻各传感器名称与性能描述见表3。

表2 PEN3 电子鼻检测条件参数

表3 PEN3电子鼻的各传感器名称与性能描述

1.3.3 数据分析 每个试验均平行3次，数据用平均值± 标准差表示，使用Microsoft Excel 2007和SPSS 20.0进行数据分析，使用Win Muster 软件，对电子鼻数据进行主成分分析(Principal Components Analysis，PCA），使用Origin 8.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 小龙虾在冷藏过程中感官评分变化

图2可知，初始时，过热蒸汽组和巴氏灭菌组感官评分的分值都接近10分，表明灭菌后产品品质较优。巴氏灭菌温度较低，杀菌条件较温和，能有效保持产品原有的营养成分、质构、色泽和风味等品质[20]。研究发现过热蒸汽灭菌能对青麦仁[21]、橙子[16]和燕麦面条[22]等有效灭菌，同时不会对产品品质造成明显的破坏。过热蒸汽灭菌对小龙虾品质影响较小的结果与其类似，这是由过热蒸汽具有热传递较快、处理时间较短、物料受热均匀等特性所决定。过热蒸汽传热方式除对流传热外，还进行凝结传热，当蒸汽接触到较冷的小龙虾表面时，会发生凝结，同时释放出大量的凝结热来加热小龙虾，使小龙虾快速升温；同时，过热蒸汽拥有在较低温度的物料表面先凝结的特性，使物料受热均匀[23]。

随贮藏时间延长，各组的感官评分均不断下降，是因为随着贮藏时间延长，在微生物和各种生化反应的作用下，产品的虾香味变淡，并逐渐产生异味；虾肉的弹性逐渐变差，壳肉连接变松弛。而产品外观却一直保持色泽鲜红，这与吴晨燕等[24]研究麻辣小龙虾在冷藏条件下的色泽变化一致。小龙虾虾壳中富含虾青素，虾青素在热加工过程中，因蛋白质变性而被释放，使小龙虾色泽呈红色，并在贮藏过程中趋于稳定[24]。不同组的小龙虾在贮藏过程中感官评分随着时间的延长而呈现不同的下降趋势。同一灭菌方式处理的小龙虾感官评分随着贮藏温度的降低而下降缓慢。大量的研究表明，降低贮藏温度能够有效的抑制微生物的生长繁殖，减缓蛋白质分解和脂肪氧化等化学反应的速率，从而有效保障水产品品质，延长水产品的货架期[25]。从贮藏9 d起，同一贮藏温度下，不同灭菌方式组的小龙虾感官评分间存在显著性差异（＜0.05）。蒸汽组48 d（4 ℃）和27 d（10 ℃）时感官评分依然可以保持6分以上，而相比较巴氏组分别延长了24 d（4 ℃）和15 d（10 ℃）。说明过热蒸汽灭菌能有效减缓小龙虾在贮藏期间的感官变化，更能保持产品的品质，使产品具有更好的贮藏效果。

贮藏时间/ d

2.2 小龙虾在冷藏过程中菌落总数变化

如图3所示，各组小龙虾的菌落总数随贮藏时间的延长均呈不断上升趋势，但上升程度因灭菌方式及贮藏温度而有所不同。贮藏温度越高，产品菌落总数增长速率越快。初始时，过热蒸汽组的初始微生物数量为(41.69±2.00)CFU/g，明显低于巴氏灭菌组(1.26±0.34)×103CFU/g（＜0.05）。其结果与Abe等[12]类似。由于过热蒸汽的温度更高，在杀菌过程能释放更高的温度和更多的热量，具有更高的微生物杀菌效果。因此，过热蒸汽处理能更有效杀灭小龙虾的微生物，降低产品的初始微生物数量。

图3 贮藏期内小龙虾菌落总数的变化

根据GB 10136-2015《食品安全国家标准动物性水产制品》可知，判定小龙虾品质腐败变质的菌落总数限量为5.0×104CFU/g；蒸汽4、10 ℃组超过限量值所对应的时间分别为48、27 d，相比较巴氏组，分别延长了24 d（4 ℃）和15 d（10 ℃）。这与常盈[26]研究过热蒸汽处理燕麦原料后，能有效延长燕麦的货架期结果一致。这是由于过热蒸汽依靠其热效应，使菌体蛋白质变性，杀死微生物，从而延长货架期。

2.3 小龙虾在冷藏过程中挥发性盐基氮（TVB-N）变化

TVB-N 值的变化表示小龙虾的蛋白质，受到微生物和酶的作用，被分解的程度[27]。由图4可知，各组的初始TVB-N值均低于89.7 mg/kg且差异不显著。这是由于初始微生物数量较低，蛋白质被分解程度较小，此时，初始TVB-N值受小龙虾本身碱性含氮物质含量的影响。在贮藏期间，相同贮藏温度，蒸汽组的TVB-N 含量均远低于巴氏组（＜0.05）。贮藏期间，微生物的大量生长繁殖分解蛋白质致使挥发性盐基氮含量逐渐上升，TVB-N值增长的速率逐渐加快，小龙虾腐败越严重[28]。当巴氏4 ℃组和巴氏10 ℃组的贮藏时间分别达到24、12 d之后，其TVB-N含量均高于300 mg/kg，已超过国标标准的限量。而此时蒸汽4 ℃组和蒸汽10 ℃组的均未超过限量。蒸汽4、10 ℃组超过限量值所对应的时间分别为48、27 d。表明过热蒸汽灭菌方式能有效减缓熟制小龙虾的TVB-N 含量的上升速度。

图4 贮藏期内小龙虾挥发性盐基氮的变化

2.4 小龙虾冷藏过程中过氧化值（POV）变化

POV 是考察贮藏期间小龙虾油脂和脂肪酸等被氧化程度的关键指标。小龙虾虾黄中脂肪含量较高，约50.46%，其中不饱和脂肪酸含量为52.55%[29]。在贮藏期间，不饱和脂肪酸极易引起脂肪氧化[30]。图5可见，小龙虾POV均随着贮藏时间的延长而增加，而贮藏温度越低，POV增长得越慢。这是由于低温能对脂肪酸起较好保护作用，减缓其被氧化而酸败的速率[31]。过热蒸汽的初始过氧化值比巴氏灭菌组小。过热蒸汽处理是在低氧或者微氧环境下进行，可有效抑制油脂氧化，同时过热蒸汽有脱油效果，能脱去油炸时残留在小龙虾中的油脂，有效降低油脂含量[24]。在贮藏期内，各组小龙虾样品过氧化值均低于GB 2716-2018《食品安全国家标准植物油》限量2.5g/kg，未超标。

图5 贮藏期内小龙虾过氧化值的变化

2.5 小龙虾在冷藏过程中挥发性气味变化

2.5.1 小龙虾产品气味分析 图6表示电子鼻10个传感器对小龙虾产品在贮藏期间气味变化的响应。从图6可见，在贮藏过程中，小龙虾的电子鼻传感器相对电导率发生明显变化，说明产品的挥发性气味发生了变化。初始时，各传感器的响应值较小且均一。随着贮藏时间的延长，传感器R1、R2、R3、R4、R5、R10的相对电导率无明显变化；传感器R6、R7、R8和R9的相对电导率逐渐增大，而其中传感器R6和R7增大的趋势最明显，表明这2个传感器在评价小龙虾贮藏期间挥发性气味变化方面发挥着主要作用，小龙虾的特征气味主要是甲烷类和硫化物。有文献报道，冷藏草鱼（）[32]、冷藏脊尾白虾（）[33]、冷冻斑节对虾()[34]和熟制凡纳滨对虾（）[35]虾仁贮藏期间的特征气味是甲烷类和硫化物，小龙虾的特征气味与其一致。

传感器R6响应值随着贮藏时间的延长，先缓慢的增长，到贮藏后期，响应值剧增。这与欧阳芳芳[32]和杨晶等[36]研究草鱼在冷藏过程中挥发性气味的变化规律一致。因为贮藏后期，微生物作用和各种生化反应使蛋白质降解和脂肪氧化加剧，导致甲烷类挥发性物质急剧升高。巴氏组传感器R6响应值剧增所对应的时间为18 d（4 ℃）和9 d（10 ℃），而此时，蒸汽组传感器R6响应值变化依旧较缓慢。这是由于过热蒸汽组的初始菌落总数较小，导致微生物作用较小，蛋白质等营养物质被分解程度较低，挥发性气味的变化较缓慢。蒸汽组传感器R6响应值剧增所对应的时间为39 d（4 ℃）和21 d（10 ℃），表明过热蒸汽处理能有效减缓小龙虾挥发性气味的变化，保障小龙虾的品质。

2.5.2 小龙虾电子鼻PCA分析 为保证PCA分析的可靠性，一般要求PCA累积贡献率在80%以上[37]。如图7所示，第一主成分和第二主成分的贡献率总和为98.13%（图7. A）和99.75%（图7. B），大于80%，满足PCA分析的要求，即这两个主成分能够代表样品的所有特征信息。

图7. A为小龙虾在4 ℃贮藏过程中，电子鼻10个传感器的响应值经PCA分析结果。随着贮藏时间的延长，样品气味沿第一主成分轴从左向右移动，贡献率逐渐增加。根据第一主成分，可将不同贮藏时间的样品大致分成4个阶段，第一阶段为0 d（蒸汽组）和0 d（巴氏组）；第二阶段为6 ~ 12 d（蒸汽组）和3 ~ 9 d（巴氏组）；第三阶段为15 ~ 39 d（蒸汽组）和12 ~ 15 d（巴氏组）；第四阶段为42 ~ 48 d（蒸汽组）和18 ~ 24 d（巴氏组）[38]。前三阶段，每个阶段两种杀菌方式的小龙虾的气味特征相互重合，说明小龙虾在贮藏期间气味的变化相似[39]。此时，所对应的感官评分的数值都高于7分，产品品质较好。相对应的阶段，蒸汽组的贮藏时间明显长于巴氏组，说明过热蒸汽灭菌对于减缓小龙虾气味的变化具有较好的作用。第四阶段是电子鼻传感器的响应值到达剧增阶段；所对应小龙虾的感官评分都低于7分，接近贮藏终点，感官评分与PCA分析有较好的一致性。

图7. B为小龙虾在10 ℃贮藏过程，气味变化的PCA分析结果。随着贮藏时间的延长，样品沿第一主成分轴从左向右移动，贡献率逐渐增加，与图7. A结果一致。蒸汽组初始、巴氏组初始、蒸汽组3 ~ 6 d、巴氏组3 d时的挥发性气味在PCA图上有重叠，无法区分，说明其气味特征相似。其他贮藏时间小龙虾的气味能被电子鼻很好的区分，说明不同贮藏时间间样品的气味特征存在差异[39]。巴氏组各气味特征随贮藏时间延长有明显的变化，所对应的感官评分也随贮藏时间延长急剧下降，说明感官评分与PCA分析具有较好的一致性。

A: 蒸汽4℃组；B: 巴氏4℃组；C: 蒸汽10℃组；D: 巴氏10℃组.

A: 贮藏温度4℃；B: 贮藏温度10℃

3 结论

与巴氏灭菌相比，过热蒸汽灭菌能降低产品初始菌落总数，减缓贮藏期间菌落总数和TVN-B的增加，延长达到感官评分终点的贮藏时间，减缓小龙虾挥发性气味的变化。分析各指标在贮藏期间变化的结果可知，过热蒸汽组的货架期为48 d（4℃）和27 d（10℃），比巴氏灭菌组延长24 d（4℃）和15 d（10℃）。过热蒸汽处理保障小龙虾贮藏期间的品质，延长货架期，表明其在小龙虾加工中具有良好的杀菌应用前景。

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Effect of Two Sterilization Treatment on the Quality of Cooked Crayfish（）Product During Refrigerated Storage

ZHANG Ze-wei1, DUAN Wei-wen1, CHEN Ming1, DENG Chu-jin1, LIU Shu-cheng1,2,3,4, JI Hong-wu1,2,3,4

(1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang,524088, China; 2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety, Zhanjiang 524088, China; 3. Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Marine Food, Zhanjiang,524088, China; 4. Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Product of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang,524088, China )

This aim of this work was to study the effects of superheated steam on the quality of cooked crayfish products during refrigerated storage.The cooked crayfish products were sterilized by superheated steam and pasteurization respectively, and then stored at 4 ℃ or 10 ℃. Sensory evaluation, total bacterial count, total volatile base nitrogen (TVB-N), peroxide value (POV) and volatile odor were measured.The results showed that the total initial colonies of crayfish products were 41.69±2.00 CFU/g after superheated steam treatment, which was much lower than that of pasteurization[(1.26±0.34)×103CFU/g)]. When it was compared with pasteurization at the same storage temperature, superheated steam sterilization could effectively slow down the decline of sensory score, the increase of total colonies and TVB-N content, and the change of volatile odor of crayfish products. According to changes of sensory evaluation, total bacterial count and TVB-N content, the shelf life of the steam group was up by 48 d at 4 ℃ and 27 d at 10 ℃，which was extended by 24 d and 15 d respectively when it was compered with the pasteurized group. Superheated steam sterilization could guarantee the quality of cooked crayfish products, prolong the shelf life and could be a promising sterilization technology for crayfish products.

; cooked crayfish product; superheated steam; refrigerated storage; shelf life; electronic nose

TS254.4

A

1673-9159（2019）06-0093-08

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.06.012

2019-07-29

国家虾蟹产业技术体系建设专项 (编号:CARS-48

张泽伟（1994－），男，硕士研究生，研究方向为水产品加工及贮藏工程。Email：18320422276@163.com

吉宏武（1962—），男，博士，教授，研究方向为水产品加工及贮藏工程。Email：jihw62318@163.com

张泽伟，吉宏武，段伟文，等. 两种灭菌方式对熟制克氏原鳌虾冷藏期间品质的影响[J]. 广东海洋大学学报，2019，39（6）：93-100.

（责任编辑：刘朏）