辐照对小龙虾常温贮藏品质的影响

郑读 李北平 熊光权 白婵 王炬光 廖涛

摘 要：為研究常温贮藏条件下辐照对熟制小龙虾品质变化规律的影响，采用60Co-γ射线对真空包装条件下的熟制小龙虾进行辐照灭菌处理，并设置2.93、6.62、8.50、10.66 kGy 4 个辐照剂量组，将未辐照组作为对照组，通过测定菌落总数、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、蛋白质特性等相关指标研究60Co-γ射线辐照灭菌对小龙虾常温贮藏货架期及蛋白特性的影响。结果表明：不同辐照剂量虾肉贮藏过程中的初始菌落总数存在显著差异，10.66 kGy组贮藏0 d的菌落总数仅为76 CFU/g，比未辐照组贮藏0 d的菌落总数降低90%以上，且辐照组的TVB-N含量增长趋势明显低于未辐照组，这说明辐照剂量越高，灭菌效果越明显;10.66 kGy组小龙虾辐照后肌原纤维蛋白含量为10.07 μg/mL，未辐照组为14.48 μg/mL，高剂量辐照组的肌原纤维蛋白含量比低剂量辐照组明显降低，说明辐照促进了蛋白质的氧化分解，对其营养成分有一定影响。当辐照剂量为6.62 kGy时，小龙虾货架期得到有效延长的同时也更好维持了虾肉品质。

关键词：小龙虾;常温贮存;辐照灭菌;蛋白质;货架期

Effect of Irradiation on Storage Quality of Crayfish at Room Temperature

ZHENG Du1，2， LI Beiping1， XIONG Guangquan1， BAI Chan1， WANG Juguang1， LIAO Tao1，*

（1.Hubei Engineering Research Center for Agricultural Products Irradiation， Institute of Agro-Products Processing and

Nuclear Agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China;

2.School of Chemistry and Material Science， South-Central University for Nationalities， Wuhan 430074， China）

Abstract： In order to study the effect of irradiation on the quality of cooked crayfish stored at room temperature， 60Co γ-ray was used to sterilize cooked crayfish with vacuum packaging. Four irradiation dose groups of 2.93， 6.62， 8.50， 10.66 kGy were set up， and non-irradiated samples were used as control. Total viable count， total volatile basic nitrogen （TVB-N） content and protein characteristics were determined to evaluate the effect of 60Co γ-ray irradiation on the shelf life and protein characteristics of crayfish stored at room temperature. The results showed that there were significant differences in the initial total number of colonies on cooked crayfish subjected to different irradiation doses. On day 0， the total number of colonies in the 10.66 kGy group was only 76 CFU/g， which was 90% less than that in the control group， and the growing trend of TVB-N content in the irradiated group was significantly lower than that in the control group， indicating that the higher the irradiation dose， the more obvious the sterilization effect. The myofibrillar protein content of the 10.66 kGy group was

10.07 μg/mL compared to 14.48 μg/mL for the control group. The myofibrillar protein content of the high-dose irradiation group was significantly lower than that of the low-dose group， indicating that the irradiation promoted the oxidative decomposition of protein， affecting the nutritional composition of cooked crayfish. The irradiation dose of 6.62 kGy effectively prolonged the shelf life of cooked crayfish and maintained the nutritional quality.

Keywords： Procambarus clarkia; room temperature storage; irradiation sterilization; protein; shelf life

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210408-097

中图分类号：TS254.1                                       文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2021）06-0044-06

引文格式：

郑读， 李北平， 熊光权， 等. 辐照对小龙虾常温贮藏品质的影响[J]. 肉类研究， 2021， 35（6）： 44-49. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210408-097.    http：//www.rlyj.net.cn

ZHENG Du， LI Beiping， XIONG Guangquan， et al. Effect of irradiation on storage quality of crayfish at room temperature[J]. Meat Research， 2021， 35（6）： 44-49. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210408-097.    http：//www.rlyj.net.cn

克氏原螯蝦，俗称红螯虾、淡水小龙虾等，小龙虾肉中含有丰富的氨基酸、蛋白质、维生素及矿物质，并且在国内小龙虾拥有广泛的消费市场，据测算，2019年国内小龙虾产业总产值达4 110 亿元[1]。因此，维持小龙虾产品品质安全、营养价值及延长贮藏时间的保鲜技术将是国内外的研究热点。瞿桂香等[2]研究电子束辐照条件下小龙虾的品质变化，结果表明，电子束辐照会促进蛋白质的分解，氨基酸的含量也会增加，提高了小龙虾营养品质，且电子束辐照有效延长了小龙虾的货架期。Shi Liu等[3]研究冷冻温度对小龙虾贮藏保质期的影响，结果表明，-30℃是最适宜小龙虾的冷冻贮藏温度，且此条件下小龙虾保鲜期在30 d左右。但冷冻产品需要冷链运输，其物流成本较大。因此，延长常温条件下小龙虾的货架期具有较高的实际应用价值。

目前，辐照技术作为一种安全、高效、非热食品加工技术，已经得到了广泛应用。γ射线辐照杀菌技术的原理为在辐照过程中，γ射线作用于微生物，破坏微生物的核糖核酸，破坏其DNA结构，使得微生物无法继续繁殖，辐照灭菌具有低消耗、无污染、无残留、安全可靠等优点，目前越来越受到重视，具有优良的发展前景[4]。本研究以小龙虾为原料，测定虾肉的货架期指标和蛋白质指标（肌原纤维蛋白含量、总巯基含量、羰基含量）等相关指标，研究γ射线辐照对于真空常温贮藏条件下小龙虾品质的影响，确定最佳辐照剂量，完善小龙虾辐照灭菌工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小龙虾均来源于潜江市昌贵水产食品股份有限公司，体长（8.79±0.42） cm，体质量（30.86±1.15） g。

氢氧化钠、硼酸、轻质氧化镁（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司;平板计数琼脂 海博生物技术有限公司;蛋白质羰基含量测定试剂盒、总巯基含量测定试剂盒、超微量ATP酶（Ca2+）检测试剂盒、总蛋白定量测定试剂盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

SPARK酶标仪 帝肯（上海）贸易有限公司;K9860全自动凯氏定氮仪 海能未来技术集团股份有限公司;YM立式压力蒸汽灭菌器 上海三申医疗器械有限公司;PHS-25 pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems

公司;NMI20-025V-I核磁共振成像分析仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司;ZT125辐照装置 核工业第二设计研究院。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

小龙虾用自来水清洗3～4 次，剥去虾头，去除肠线后再对虾尾进行清洗、沥干，随后放入蒸锅，在100 ℃条件下蒸制7 min，待沥干冷却后进行真空包装。对真空包装后的虾尾进行分组后送至湖北省辐照实验中心进行60Co-γ射线辐照，辐照剂量设定为0（未辐照）、3、5、7、9 kGy，采用重铬酸盐跟踪实际吸收剂量，测得实际吸收剂量分别为0.00、2.93、6.62、8.50、10.66 kGy。辐照完成后将各组小龙虾均放入25 ℃恒温培养箱贮藏，定期取样测定。

1.3.2 货架期指标测定

菌落总数测定：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》[5];总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量测定：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》[6];pH值测定：参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[7]。

1.3.3 蛋白质相关指标测定

采用超微量ATP酶（Ca2+）检测试剂盒测定小龙虾中Ca2+-ATP酶活性;采用蛋白质羰基试剂盒测定小龙虾蛋白质羰基含量;采用总蛋白定量测定试剂盒测定小龙虾中肌原纤维蛋白含量;采用总巯基试剂盒测定小龙虾中总巯基含量。

1.3.4 硬度测定

虾尾剥壳，取尾部虾肉，应用质构仪，采用TPA模式，选取直径0.5 cm的P/0.5平底柱形探头，设置测定参数为：检测速率1 mm/s，探头距离被测物体表面高度10 mm，感应力1.5 N，平行测定3 次，取平均值。

1.3.5 水分迁移测定

利用低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）测定小龙虾的水分分布情况，设置仪器共振频率为23.40 MHz，磁体强度0.5 T，线圈直径25 mm，磁体温度30 ℃。扫描实验结束后，对信号进行反演，获得横向弛豫时间T2的反演谱。

1.4 数据处理

数据采用平均值±标准差表示，并采用SPSS分析软件检验组间差异，P<0.05时认为差异显著。

2 结果与分析

2.1 辐照对小龙虾贮藏过程中TVB-N含量的影响

小龙虾TVB-N含量增加与残存细菌分解虾肉蛋白质产生氨以及胺类等碱性含氮物质有关[8]，根据国家肉类行业标准GB/T 5009.44—2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》[9]，一般水产品的TVB-N含量≥20 mg/100 g时，可认定水产品已腐败。由表1可知，常温贮藏条件下，未辐照组贮藏2 d时就已腐败，这一实验结果与陈东清等[10]研究电子束辐照对蒸煮小龙虾品质及货架期的影响实验中测得常温贮藏条件下小龙虾的货架期一致。6.62 kGy辐照组贮藏6 d时TVB-N含量才达到21.12 mg/100 g，而10.66 kGy组贮藏12 d时TVB-N含量为15.33 mg/100 g，表明辐照杀菌能够显著抑制TVB-N含量的增加，辐照剂量越大，TVB-N含量增加越缓慢。

2.2 辐照对小龙虾贮藏过程中菌落总数的影响

菌落总数也是反映食品货架期的重要指标，一般认为，水产品的菌落总数应在50 000 CFU/g内。由表2可知，随着辐照剂量的增大，小龙虾菌落总数增长也越慢。10.66 kGy辐照组小龙虾贮藏12 d时菌落总数为47 000 CFU/g，低于国家标准规定的临界值，未辐照组贮藏0 d的菌落总数为900 CFU/g，10.66 kGy辐照组贮藏0 d的菌落总数仅为76 CFU/g，差异显著（P<0.05），由此可见，辐照杀菌具有较强的灭菌功效，能极大延长产品的货架期，并且辐照后各组初始菌落总数具有显著差异，辐照剂量越高，杀菌效果越明显。

2.3 辐照对小龙虾贮藏过程中pH值的影响

pH值升高是由于在虾体内的微生物和内源酶作用下，使得蛋白质分解生成氨基酸、三甲胺及吲哚等含氮碱性化合物，致使pH值上升、品质下降[11]。由表3可知，贮藏0 d时，辐照剂量高的虾肉pH值更高，这说明辐照可能会促进虾肉中某些碱性物质的分解。一般认为，虾的pH值低于7.7表明品质良好[12]。6.62 kGy辐照组小龙虾常温贮藏4 d时pH值为7.61，而更高剂量辐照组贮藏4 d时均接近8.0，已不适宜食用，说明小龙虾的贮藏加工技术不适宜采用超过7 kGy的辐照剂量进行辐照灭菌。

2.4 辐照对小龙虾贮藏过程中蛋白质相关指标的影响

羰基含量是反映虾肉中蛋白氧化的重要指标，羰基通常由肽链的断裂和氨基酸侧链的氧化生成[13]。由表4～6可知，未辐照组小龙虾贮藏0 d的羰基含量为2.34 nmol/mg，而8.50 kGy辐照组的羰基含量达到4.99 nmol/mg，这说明随着辐照剂量的增加，羰基含量呈上升趋势。未辐照组小龙虾贮藏0 d的肌原纤维蛋白含量为14.48 μg/mL，而辐照后小龙虾肌原纤维蛋白含量均低于12 μg/mL，且随着辐照剂量增加而下降，高剂量的辐照可能会产生大量自由基，从而使肌原纤维蛋白氧化，含量降低[14]，这一指标与羰基含量上升对应。总巯基含量随着辐照剂量的增加先增加随后降低，可能是由于低剂量的辐照使得包埋在蛋白质内部的巯基暴露出来，而高剂量辐照产生的羟自由基会氧化生成游離巯基，进一步形成二硫键，使得总巯基含量随着辐照剂量的增加呈先增加后降低的趋势[15]。

随着贮藏时间的延长，10.66 kGy辐照组小龙虾贮藏12 d的羰基含量较初始羰基含量增加了1 倍以上，其他辐照组羰基含量也随着贮藏时间的延长而呈增加趋势，这可能是贮藏过程中蛋白质的肽链断裂导致的[16]。而各辐照组的总巯基含量总体上随着贮藏时间的延长呈逐渐降低趋势，这可能是由于巯基在贮藏过程中发生氧化，形成二硫键，巯基含量随之下降。肌原纤维蛋白含量随着贮藏时间延长而逐渐降低，8.50 kGy辐照组贮藏8 d的肌原纤维蛋白含量较贮藏0 d下降42.50%，6.62 kGy辐照组贮藏4 d的肌原纤维蛋白含量较贮藏0 d下降23.20%，这可能是由于辐照产生的自由基促进肌原纤维蛋白的氧化，因此小龙虾肌原纤维蛋白含量不断下降，这也与巯基和羰基含量变化相对应[17]。

小龙虾的Ca2+-ATP酶活性主要来源于肌球蛋白，因为肌球蛋白具有ATP酶活性，能够显著促进ATP的分解，因此小龙虾的Ca2+-ATP酶活性可以看作是肌球蛋白分子完整性的一个指标。由表7可知，随着贮藏时间的延长，小龙虾的Ca2+-ATP酶活性降低，6.62 kGy辐照组贮藏4 d时Ca2+-ATP酶活性基本消失，10.66 kGy辐照组贮藏12 d时Ca2+-ATP酶活性基本消失，这说明在贮藏过程中蛋白质间发生相互作用，导致小龙虾的肌球蛋白变性，并且随着贮藏时间的延长，小龙虾肌球蛋白也逐渐发生氧化，使得小龙虾Ca2+-ATP酶活性消失。

2.5 辐照对小龙虾贮藏过程中水分迁移的影响

利用LF-NMR技术测定小龙虾的T2弛豫特性，根据横向弛豫时间T2的不同，可以很容易区分小龙虾内部不同状态的水分分布。选取最高辐照剂量（10.66 kGy）组为例，研究辐照后小龙虾贮藏过程中的水分迁移变化。由图1可知，10.66 kGy辐照组存在3 个峰，其中T21（T2横向弛豫时间0.1～10 ms）代表结合水，T22（10～100 ms）代表不可移动的水，T23（>100 ms）代表自由水。随着贮藏时间的延长，3 个峰的峰面积均大幅下降，说明小龙虾中水分均大幅流失，且随着贮藏时间的延长，结合水含量下降，可能是随着小龙虾贮藏时间的延长，使肌原纤维蛋白微观结构被破坏，导致细胞内水质子流动性变小。

2.6 辐照对小龙虾贮藏过程中硬度的影响

由表8可知，贮藏0 d时，辐照剂量高的组别硬度明显增加，这说明辐照对虾肉质构有一定影响，而在贮藏过程中各辐照组硬度随贮藏时间延长均显著降低，10.66 kGy辐照组贮藏12 d的硬度比贮藏0 d下降60.10%，而6.62 kGy辐照组对比贮藏0 d时硬度仅降低16.30%，较好维持了虾肉的质构特性及口感。研究表明，虾肉的硬度下降可能与虾肉水分迁移、汁液流失导致各组织间交互作用力减弱有关[18]。

3 讨 论

60Co-γ射线辐照灭菌能明显提高小龙虾常温贮藏的货架期，不同辐照剂量组的初始菌落总数具有显著性差异，并且辐照剂量越高，灭菌效果越好。与此同时，辐照灭菌由于其优异的灭菌特性，使得微生物与内源性酶难以将蛋白质分解成氨和其他含氮类物质，因此辐照能有效抑制TVB-N的增加，减缓小龙虾腐败，这一结果与彭玲等[19]研究辐照对鸡爪的灭菌效果实验结果一致，同时在徐远芳等[20]对豆制品的辐照实验中也证实，即使是非肉类制品，辐照也有较好的抑菌作用。

辐照对虾肉蛋白质结构也有影响，在李新等[21]的研究中，小龙虾的蛋白质会随着辐照而分解，低辐照剂量条件下蛋白质分解所得氨基酸含量升高，而高辐照剂量会破坏氨基酸支链，使其含量下降，这一实验结果和本研究中辐照后肌原纤维蛋白含量下降相一致，但后续贮藏过程中其氨基酸变化规律还需进一步研究。

虽然辐照能有效延长小龙虾的贮藏货架期，但并非更高的辐照剂量就能带来更好的效果，本研究发现，高剂量组的小龙虾有明显的辐照异味。李斌等[22]研究发现，高剂量辐照会产生大量自由基，攻击蛋白质，导致蛋白质及含硫氨基酸发生辐照降解，而Feng Xi等[23]的研究进一步证实，辐照肉类产生的挥发性异味的主要来源和产生机制是通过对氨基酸侧链的辐照降解产生二甲基硫、二甲基二硫和二甲基三硫等含硫挥发性物质[24]，对小龙虾的风味造成影响。因此，在实际运用辐照技术对小龙虾进行灭菌贮藏时应控制好辐照剂量，或在辐照产品中添加适宜的抗氧化剂[25-26]。

4 结 论

6.62 kGy剂量组的小龙虾在有效延长货架期的同时，在贮藏过程中也较好地维持了小龙虾的pH值，说明在该辐照剂量下蛋白质氧化程度较低，微生物分解碱性物质较少，品质较为优异。后续研究将会结合贮藏温度、优势腐败菌、包装材料、保鲜剂等方式[27-30]来筛选最适宜熟制小龙虾的贮藏条件，进一步在保证小龙虾营养成分的情况下，更加有效延长小龙虾调理品的货架期。

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