酸性电解水预处理结合不同冰藏方式对大黄鱼保鲜效果的影响

金素莱曼，陈百科，李慧，张奇秀，陈婷婷，李孟婕，包海蓉,2,3*

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306)2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海，201306) 3(农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(上海)，上海，201306)

大黄鱼(Pseudosciaenacrocea)体表金黄、嘴唇红润，素有“国鱼”美誉，是我国传统四大海洋经济鱼种之一，渔场集中在苏浙闵等地的近海作业区，2020年我国大黄鱼产量(海水养殖与海洋捕捞总量)达300 079 t[1]，居海水养殖鱼种首位。目前大黄鱼多以整鱼冰鲜的方式大批量贮运和销售，但我国大黄鱼流通过程中尚未完善覆盖捕捞(收购)、加工、贮运、配送全过程的完整冷链，加之大黄鱼富含蛋白质、不饱和脂肪酸等，死后即在微生物及内源酶作用下腐败变质，因此研究经济有效的方式维持产品捕后品质，对延长货架期、提升产品价值至关重要。

流化冰(slurry ice，SI)是细小圆滑的冰粒子与载液组成的二相匀浆状混合物，其载冷能力强、终温低且可控、对产品机械损伤小，是水产品加工保鲜中极具潜力的绿色新型冷媒，已应用于多种鱼类、虾类、甲壳类水产品保鲜中[2-3]。DIGRE等[4]发现大西洋鳕(Gadusmorhua)经流化冰预冷后转移至碎冰中贮藏时，部分“封”在载液中的好氧菌因环境中氧气浓度增加而加快增殖，且海水所制流化冰易在贮藏初期造成微生物污染，指出水产品的货架期受初始微生物数的影响，后续研究应考虑流化冰贮藏前的减菌化处理；酸性电解水(acidic electrolyzed water，AEW)是一种绿色安全、具有高效广谱抑菌性的新兴杀菌剂，国内外已有相关研究报道其对水产品中的希瓦氏菌、假单胞杆菌等腐败菌[5]及单增李斯特氏菌、大肠杆菌O157:H7、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等食源性致病菌[6-7]的杀灭作用。酸性电解水的pH值、有效氯含量(available chlorine concentration，ACC)、氧化还原电位(oxidation reduction potential，ORP)是显著影响其作用效果的特性指标，同时酸性电解水冰(acidic electrolyzed water ice，AEWI)是其另一种应用形式。

将酸性电解水预处理与流化冰、酸性电解水冰耦合联用保鲜大黄鱼及对比酸性电解水冰与流化冰对大黄鱼的保鲜效果的研究还未见报道。为探究酸性电解水预处理与不同冰藏方式间协同作用效果，本实验研究了大黄鱼贮藏期间理化指标、微生物指标、微观结构、感官特性等指标的变化情况，以期在实际应用层面为大黄鱼贮运保鲜、延长货架期提供新思路及理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：鲜活大黄鱼购于上海市芦潮港海鲜市场，平均质量(450±50) g/尾，平均体长(29±3) cm/尾。放入铺有碎冰的泡沫保温箱中，30 min内运至实验室。

主要试剂：氯化钠、高氯酸、氢氧化钾、三氯甲烷、95%乙醇溶液等(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司；三磷酸腺苷及其关联化合物标准品(色谱纯)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；PCA培养基、磷酸缓冲液(pH 7.2)，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；2.5%戊二醛，上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

RF-1000 W-SP流化制冰机，江苏南通瑞友工贸有限公司；FMB-85全自动雪花制冰机，上海锦玟仪器设备有限公司；FW-200强电解水生成器，AMANO株式会社；PHS-3C pH计，仪电(雷磁)；A.XT Plus 质构仪，英国SMS公司；SU5000热场发射扫描电镜，日立(中国)有限公司；CR-400型色彩色差计，柯尼卡美能达(中国)投资有限公司；MHY-145446手持式有效氯测定仪，北京美华仪科技有限公司；e2695高效液相色谱仪，沃特世科技(上海)；MesoMR23-060H.I低场核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 材料预处理

酸性电解水预处理：经前期实验确定了酸性电解水预处理的最适工艺参数。将整鱼浸没在酸性电解水[pH=2.43±0.03，ACC=(40±1.63) mg/L，ORP=(1 180.9±3.23) mV]中15 min，料液比1∶4(g∶mL)，在起到有效杀菌效果的同时，可维持大黄鱼色泽、质构、感官特性等指标与新鲜样品无显著性差异(P>0.05)。

AEWI的制备：将上述参数的酸性电解水通入碎冰机，制成酸性电解水冰，确保制得的AEWI与碎冰(crushed ice，CI)尺寸相近。

流化冰：向流化制冰机中通入33 g/L的氯化钠溶液，所制流化冰冰水体积比约为2∶3，温度稳定在(-1.8±0.2) ℃。

实验组设置：将大黄鱼随机分为6组，每组10条。第一组(AEW+SI组)为酸性电解水预处理复合流化冰贮藏；第二组(SI组)为流化冰贮藏；第三组(AEW+AEWI组)为酸性电解水预处理复合酸性电解水冰贮藏；第四组为(AEWI组)酸性电解水冰贮藏；第五组(AEW+CI组)为酸性电解水预处理复合碎冰贮藏；第六组(CI组)为碎冰贮藏。按组别处理后层冰层鱼放置于泡沫保温箱中，控制冰鱼体积比为1∶1，置于4 ℃低温培养箱中，每24 h排融水更换冰。自1 d始每2 d对各组样品随机抽样进行指标测定，每个指标3组平行(质构测定除外)。

1.3.2 色差的测定

参考郭全友等[8]的方法略作修改，如图1所示，用色差计测定大黄鱼背腹轴与侧线交点A点(鱼背处)处的L*值、腹背轴最低点为B点(鱼腹处)的b*值。

图1 大黄鱼体表色泽测定点示意图Fig.1 Surface color measurement site diagram of Pseudosciaena crocea

1.3.3K值的测定

参考LIU等[9]的方法略作修改，准确称取5.0 g鱼肉糜，加入预冷的(4 ℃)体积分数10%的高氯酸10 mL，4 ℃下8 000 r/min离心15 min，取上清液；用体积分数5%的高氯酸10 mL提取沉淀，重复2次，合并上清液并用KOH溶液调节pH至6.5，静置30 min 后用超纯水定容至50 mL；用0.22 μm微孔滤膜过滤后收集于进样瓶中，置于-60 ℃冷柜中待测。

1.3.4 菌落总数的测定

参考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》测定菌落总数。

1.3.5 质构的测定

参考ZHAO等[10]的方法略作修改，取大黄鱼背部肌肉(2.5 cm×2.5 cm×1 cm)用TPA(texture profile analysis)模式测定，选定硬度、弹性、咀嚼性为质构特性指标，每组6个平行。测试参数：探头为P/5，测前、测中、测后速度分别为3、1、3 mm/s，压缩比为40%，触发力为5 g。

1.3.6 水分迁移变化分析

参考汪经邦等[11]的方法进行核磁成像(magnetic resonance imaging，MRI)分析，取大黄鱼背部肌肉(2.5 cm×2.5 cm×1 cm)用保鲜膜包裹后测定，使用MRI软件进行成像后的映射、伪彩处理。

1.3.7 微观结构

参考PETCHARAT等[12]的方法略作修改。取鱼背部肌肉(2 mm×2 mm×2 mm)，用体积分数2.5%的戊二醛溶液于4 ℃下固定24 h，弃固定液后用磷酸缓冲液(pH 7.2)漂洗3次，15 min/次；蒸馏水漂洗1次，1 h/次；依次用体积分数30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%的乙醇溶液梯度脱水，15 min/次；重复用100%的乙醇溶液脱水1次，30 min/次；真空冷冻干燥后喷金，扫描电镜下观察其横、纵切面。

1.3.8 质量指数法(quality index methods，QIM)评价系统建立及评定

参考GB/T 18108—2019《鲜海水鱼通则》、SC/T 3101—2010《鲜大黄鱼、冻大黄鱼、鲜小黄鱼、冻小黄鱼》、李学鹏等[13]的方法，建立大黄鱼QIM评价系统。参考GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》，挑选10名感官评定员进行两方面的培训：一是给出已知贮藏时间的大黄鱼样品，评定人员对其进行描述评价并对品质变化及参数设定达成共识；二是给出未知贮藏时间的大黄鱼样品，待评定人员评定后告知其对应贮藏时间。培训后针对大黄鱼鱼种及本实验处理组保鲜特点确定大黄鱼QIM评价标准(表1)，正式评定时要求评定员对色泽、气味、组织质地、眼球4个指标在0～3分打分(在前期预实验观察中发现，眼球变化相对不明显，依照HYLDIG等[14]的方法，在确定分值范围时须将其与其他指标区分，故眼球的分值范围为0～2分)，0分对应0 d新鲜品质，1分为高品质终点，2分为可接受终点，超过2分视为感官拒绝，3分为腐败期品质。同时期各指标评分之和为质量指数(quality index, QI)。

表1 大黄鱼QIM评价标准Table 1 Criteria of QIM for evaluating Pseudosciaena crocea

1.4 数据处理

运用Origin 2021绘图，采用SPSS 23分析数据，选用单因素ANOVA中的Duncan模型，P<0.05表示数据间有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 色泽

色泽是消费者评判水产品品质最直观的因素之一。如表2所示，贮藏期间各组A、B点的L*值、b*值均出现不同程度的下降。腹部“金黄”是大黄鱼典型体色特征，B点b*初始值为51.23，SI组、AEWI组、CI组b*值分别于9、5、3 d开始显著下降(P<0.05)，流化冰冰粒子细小光滑，因其快速充填产品间空隙、密封阻氧的特性，能延缓鱼腹部表皮类胡萝卜素被氧化的进程，故能减缓b*值下降，19 d时腹部仍有浅金黄色；酸性电解水预处理后，AEW+SI组、AEW+AEWI组、AEW+CI组B点的b*值分别于11、7、3 d开始显著下降(P<0.05)，这可能是由于酸性电解水在贮藏初期抑制了类胡萝卜素中共轭双键被氧化、异构化，进而减缓金黄色褪去；从L*值变化的角度上说，张皖君[15]发现鲈鱼(Lateolabraxjaponicas)经流化冰预冷处理后，其冰激作用易使腮丝变暗、体表L*值降低。HUIDOBRO等[16]曾报道长吻拟对虾(Parapenaeuslongirostris)在流化冰贮藏初期体表特征性粉红色变暗。本实验中流化冰贮藏初期并未对大黄鱼体表L*值造成不利影响，且流化冰对色泽的维持作用在9 d后优于酸性电解水冰。酸性电解水预处理后各组L*值发生显著变化的时间均延后2 d，这可能是由于酸性电解水能破坏水产品体内多酚氧化酶的结构，将其α-螺旋结构转变为β-折叠和无规卷曲，导致亲水区域暴露、多肽链变性、酶活性被钝化，通过抑制多酚氧化酶利用氧分子将酚类化合物催化为邻苯醌，从而抑制苯醌类化合物通过非酶氧化反应聚合成黑色素[17]，减缓L*值降低。AEW+SI组至贮藏终点时A点的L*值为78.22，B点的b*值为47.73，与其他处理组相比有显著性差异(P<0.05)，故该处理能较好维持大黄鱼体表色泽，延缓L*值、b*值下降。

表2 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间色泽的影响Table 2 Effects of different treatments on the color values of Pseudosciaena crocea during storage

2.2 K值

鲜度直接决定水产品最终价值，ATP的降解贯穿鱼死后的整个代谢过程，ATP降解率及鱼类新鲜度可用K值衡量。如图2所示，各处理组K值均随贮藏时间延长而上升，酸性电解水冰、碎冰组的K值分别于9、5 d开始快速上升，贮藏前期流化冰组K值增速显著低于上述2组(P<0.05)，有效延缓产品鲜度下降。与新鲜鱼的K值(12.32%)相比，AEW+SI组的K值于9 d到达22.18%，比AEW+AEWI组、AEW+CI组分别延长4、6 d，超过一级鲜度(K≤20%)，这得益于流化冰的低温作用能抑制微生物繁殖从而延缓腐败进程、抑制内源酶活性，延缓ATP关联物积累。肌苷酸向次黄嘌呤的转变过程会受到腐败菌影响[18]，AEW+SI组、SI组至贮藏终点(19 d)时，K值分别为53.96%、62.38%，差异显著(P<0.05)，故酸性电解水预处理能通过抑制微生物增殖代谢来延缓ATP降解。值得注意的是，AEW+SI组的K值仍未超过腐败阈限(K>60%)，但综合感官评定已是接受终点。ZHAO等[10]保鲜大黄鱼的实验表明，至贮藏终点(21 d)流化冰组K值为50%，而臭氧流化冰组K值更低，均未超过腐败阈限但已达感官拒绝；从实际应用角度上说，AEW+SI组处理方式能在7 d内将产品维持在一级鲜度范围内；若只要求在10 d内维持产品在二级鲜度范围内，可选择AEW+AEWI组处理方式以降低成本。

图2 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间K值的影响Fig.2 Effects of different treatments on the K value of Pseudosciaena crocea during storage

2.3 菌落总数

初始菌落总数与后续保藏方式是影响产品货架期长短的重要因素。如图3所示，酸性电解水预处理将初始菌落总数3.84 lgCFU/g降至3.06 lgCFU/g，差异显著(P<0.05)，杀菌率达87.2%。从酸性电解水物理抑菌的角度上说，其低pH、高ORP是损伤细胞结构的主要因素，低pH值会破坏细菌细胞壁上的脂多糖，导致膜通透性增强，内容物外溢。高ORP会改变胞内电子流动方向，抑制RNA合成，进而阻碍蛋白质合成[19]；从化学抑菌的角度分析，ACC是抑制细胞活性的重要因素，酸性电解水中的有效成分次氨酸首先攻击细胞壁及细胞膜，破坏肽聚糖层，使膜结构松散紊乱。其次攻击细胞质，次氯酸能氧化呼吸链中的关键酶“脱氢酶”，与之反应形成N—Cl键，进而抑制细菌细胞呼吸代谢[20]。

碎冰贮藏下的AEW+CI组、CI组的菌落总数分别自3、5 d开始显著上升(P<0.05)，而AEWI组、SI组在贮藏初期上升缓慢，这一变化趋势与K值的变化相似。AEW+SI组、AEW+AEWI组、AEW+CI组分别于11、7、5 d超过一级鲜度(菌落总数>104lgCFU/g)，于19、15、7 d超过腐败阈限(菌落总数>106)，酸性电解水次氯酸及流化冰的低温作用均能抑制微生物增殖，但流化冰在贮藏后期抑菌效果更好。AEW+SI组至货架期终点(19 d)时菌落总数达6.03 lgCFU/g，相较于单一冰鲜贮藏方式(AEWI组、CI组)，能分别延长货架期6、11 d，即将酸性电解水的抑菌作用与流化冰低温抑制微生物繁殖、包埋阻氧特性相结合，发挥栅栏因子间的协同作用。

2.4 质构

质构与外观、风味、营养并称为生鲜食品四大品质要素，其反映肌肉组织中肌原纤维蛋白、胶原蛋白等的完整性。如图4-a、图4-b所示，各组硬度、弹性在贮藏期间均呈先升后降的趋势，与吴迪迪等[21]的研究结果相同。新鲜大黄鱼的硬度为374.83 g，弹性为0.9。AEW+AEWI组、AEW+CI组硬度、弹性于7、3 d开始显著下降(P<0.05)，这可能是由于酸性电解水冰抑制鱼肉中腐败菌增殖、钝化溶酶体组织蛋白酶活性的作用，进而维持肌纤维组织结构的完整性，使肌肉间结合力保持良好，有效抑制了肌肉组织结构劣变；而流化冰组硬度、弹性下降更缓，AEW+SI组中硬度、弹性在3～7 d内无显著性变化(P>0.05)，这归因于流化冰的冰-水二元体系能提供持续、稳定的低温条件，钝化肌肉中内源水解酶活性，抑制微生物腐败增殖，从根本上延缓内源酶及微生物对蛋白质的降解作用；咀嚼性随硬度、弹性下降而下降，表现为鱼肉组织结构崩解、汁液流失、肌体软化、食用口感下降等。至贮藏终点时，AEW+SI组、AEW+AEWI组、AEW+CI组的咀嚼性分别降低29.77%、37.93%、43.74%，差异显著(P<0.05)。故酸性电解水预处理与流化冰冰藏的协同作用能延缓质构特性下降。

图3 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间菌落总数的影响Fig.3 Effects of different treatments on the total viable count of Pseudosciaena crocea during storage

a-硬度;b-弹性;c-咀嚼性图4 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间质构特性的影响Fig.4 Effects of different treatments on the texture properties of Pseudosciaena crocea during storage

2.5 水分迁移变化分析

MRI以质子密度加权图像(图5)反映了样品内部蛋白质空间、水分变化及迁移的可视化信息[22]。横向对比各组贮藏期间水分迁移的变化，样品图像由红色逐渐向黄色转变。至贮藏终点时，流化冰贮藏下的两组样品图像为橙黄色且颜色较均匀，表示水分保持程度较好，蓝蔚青等[23]发现流化冰冰藏能抑制大目金枪鱼(Thunnusobesus)贮藏期间的水分迁移。酸性电解水冰、碎冰贮藏组图像均为黄色，表示样品中水分迁移变化明显；纵向对比同一天不同贮藏组的伪彩图，至贮藏中期(9 d)时，AEW+SI组、SI组为均匀的浅红色，与新鲜样图像相比稍有减褪，AEW+AEWI组为橙黄色、AEWI组样品边缘已呈黄色，上述4组K值均在二级鲜度范围内，菌落总数<105lgCFU/g；AEW+CI组、CI组均为黄色，K值超过二级鲜度，菌落总数接近腐败阈限。故水分分布与蛋白质变化、鲜度密切相关，流化冰、酸性电解水冰贮藏均能有效抑制肌原纤维蛋白降解、肌肉组织破坏[24]。

图5 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间核磁成像的影响Fig.5 Effects of different treatments on MRI of Pseudosciaena crocea during storage

2.6 微观结构

鱼肉肌肉组织的微观结构决定了质构特性，是肌纤维结构变化及鱼肉新鲜度的间接体现。新鲜大黄鱼的肌原纤维组织缔结牢固、排列规则紧密、结构平整光滑，随贮藏时间延长，肌纤维组织均向疏松、粗糙、无序状态转变。其中，碎冰贮藏组(AEW+CI组、CI组)至贮藏终点时的微观结构与新鲜样间差异明显，从图6-g所示横切面看，蛋白质的降解导致肌纤维分离，产生裂缝；从图6-n所示纵切面看，肌纤维排列疏松，伴有卷曲的现象，同时有较大孔洞出现；酸性电解水冰因其减菌、钝酶的效果，能延缓肌肉组织劣变，但效果不及流化冰，以AEW+SI组为例，其肌内膜与肌束膜结构完整，未与肌原纤维相分离，表面光滑程度、结构规整程度均优于其他处理组，与新鲜样接近。由此表明流化冰通过抑制蛋白质降解、肌肉组织结构劣变进而维持贮藏期间的良好品质，这与上文质构、K值等指标的分析结果一致。

2.7 QIM评价分析

QIM采用的缺陷评价法能克服传统感官评定主观、片面的缺陷，且QI能指示产品新鲜度、预测剩余货架期[25]。如图7-a、图7-c所示，色泽、组织质地的分值随贮藏时间延长而不断上升，能较好地反应整个贮藏阶段鱼肉品质的变化，气味、眼球的分值在贮藏初期(0～5 d)没有显著变化(图7-b、图7-d)，后期分值升高，表征贮藏中后期的品质变化。从组织质地角度分析，酸性电解水冰贮藏方式尽管能通过抑菌特性延缓肌肉组织结构劣变，但其与碎冰都会在大黄鱼体表形成坚硬、干燥的“冰壳”，在换冰时易造成体表机械损伤，而流化冰细小圆滑，既能保持产品表面湿润防止干化脱水，又能避免换冰对体表造成的机械损伤；从气味角度分析，同种贮藏方式下，经酸性电解水预处理能延缓其分值到达高品质终点、可接受终点的时间，这是因为酸性电解水能钝化水产品中脂肪酶活性，抑制游离脂肪酸的产生形成不良风味；值得注意的是，DIGRE等[4]发现流化冰贮藏大西洋鳕鱼(Gadusmorhua)会比碎冰贮藏更早出现眼球浑浊的现象，而本实验中流化冰处理未在贮藏初期观察到大黄鱼眼球浑浊，故该现象的产生因产品而异。

图6 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间微观结构的影响Fig.6 Effects of different treatments on the muscle microstructure of Pseudosciaena crocea during storage 注：a～g为新鲜样、AEW+SI组、SI组、AEW+AEWI组、AEWI组、 AEW+CI组、CI组至贮藏终点时的肌肉横切面示意图； h～n为上述组纵切面示意图

从QI角度分析，碎冰组贮藏下的AEW+CI组、CI组于5、3 d开始快速上升。流化冰组(AEW+SI组、SI组)与酸性电解水冰组(AEW+AEWI组、AEWI组)0～3 d内QI无显著差异(P>0.05)，至贮藏终点时4组QI分别为6.95、7.55、9.25、10.50，组间差异显著(P<0.05)，AEW+AEWI组效果最好。

a-色泽;b-气味;c-组织质地;d-眼球;e-QI图7 不同处理方式对大黄鱼贮藏期间感官特性的影响Fig.7 Effects of different treatments on sensory properties of Pseudosciaena crocea during storage

3 结论

实验研究了酸性电解水预处理结合不同冰藏方式对大黄鱼贮藏期间品质的影响。横向对比同种冰藏方式下酸性电解水预处理对大黄鱼保鲜效果的影响，发现其能显著降低初始菌落总数，减缓贮藏初期大黄鱼体表色泽变化、延缓到达一级鲜度的时间；纵向对比预处理复合不同冰藏方式保鲜的差异，发现酸性电解水冰与流化冰均能抑制微生物增殖、减缓肌纤维组织结构劣变、延长产品货架期，但流化冰因其制冷快且均匀、终温低且恒定的特性，在贮藏中后期具有明显优势。AEW+SI组、SI组、AEW+AEWI组、AEWI组、AEW+CI组、CI组的货架期分别为19、19、15、13、11、9 d。结合QIM评价分析，流化冰贮藏对肌体机械损伤小，且不会对大黄鱼贮藏初期体表色泽、眼球形态造成不良影响。综合各评价指标分析，AEW+SI组能发挥酸性电解水与流化冰栅栏因子间的协同作用，在保持良好感官品质的同时维持产品7 d 内为一级鲜度、19 d达货架期终点，保鲜效果最优。

结合实际应用，水产品保鲜技术的发展更注重技术间耦合联用弥补彼此不足、注重理论与实操相结合、注重环境友好无污染。酸性电解水尽管有高效广谱、绿色安全的抑菌特性，其局限性在于不能连续提供次氯酸等杀菌成分；流化冰因成本偏高，国内外对其保鲜水产品的应用多集中在基础研究上[3]。本实验为两种技术耦合提供了新思路，为其在大黄鱼等水产品冷链流通中的商业化应用提供理论参考。