声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果

刘丽芳，邱建清，徐 芳，施 源，曾绍校，胡嘉淼

声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果

刘丽芳1，邱建清2，徐 芳1，施 源1，曾绍校1，胡嘉淼1※

（1. 福建农林大学食品科学学院，福州 350002；2. 福建技术师范学院食品与生物工程学院，福州 350300）

针对单独光动力杀菌、声动力杀菌技术的缺陷，探究声光动力联合杀菌技术（Sono-photodynamic sterilization treatment，SPDT）对牡蛎的保鲜效果。该研究以牡蛎为研究对象，在以姜黄素浓度、声光动力处理时间及超声波功率为单因素试验的基础上进行正交试验，优化声光动力联合杀菌技术对牡蛎保鲜的工艺条件，同时对比不同处理前后的牡蛎进行理化指标及感官评分。结果表明：在姜黄素浓度50 μmol/L、超声波功率600 W及声光动力处理时间60 min的条件下，对牡蛎的保鲜效果明显，菌落总数为4.52 lg (CFU/g)。此外，声光动力联合杀菌技术与空白对照组、姜黄素组、光照组、超声波组比较，较好维持牡蛎的pH值、硫代巴比妥酸和挥发性盐基氮在较低数值，保持了牡蛎的外观、硬度及色泽等感官品质，使牡蛎在4 ℃下贮藏货架期由6 d延长至12 d。因此，声光动力联合杀菌技术具有良好的杀菌特性，可用于生鲜牡蛎的保鲜，为声光动力联合杀菌技术应用于食品领域提供理论指导与技术参考。

杀菌；贮藏；声光动力联合杀菌技术；牡蛎；姜黄素；超声波

0 引 言

牡蛎，又名生蚝、蛎黄、海蛎，是中国四大传统养殖贝类之一。中国牡蛎养殖基地主要分布在福建、广东、台湾、浙江等沿海地区[1]。牡蛎肉肥味美，营养丰富，不但富含维生素与优质蛋白质，矿质元素含量也相当高，其中仅含锌量达到了22.54 mg/g[2]。牡蛎的贝肉与贝壳均可入药，因此牡蛎也被中国卫生部列为第一批的药食两用食品[3]。目前在市场上流通的鲜牡蛎主要为开壳牡蛎，牡蛎开壳后贝肉直接暴露在空气中，使牡蛎更加容易被外界微生物侵染[4]，此外，在贮藏过程中也会产生脂肪氧化、黄变，汁液流失等问题，破坏牡蛎感官品质，降低牡蛎的市场价值。故企业为解决生鲜牡蛎货架期短的问题，通常将牡蛎制成牡蛎干、牡蛎罐头、蚝油等加工制品销往国内外。因此如何运用现代杀菌技术，在保证生鲜开壳牡蛎的产品品质的前提下，有效减少牡蛎中携带的微生物，延长食品货架期，成为有待解决的重要问题。

传统热力杀菌技术，是最古老也是近现代及其重要的一种杀菌方式，主要通过热传导的方式传输大量热能给食品，继而达到高温杀灭微生物以及钝化酶类的目的，如目前广泛使用的巴氏杀菌技术[5]，虽然能够有效杀灭致病菌，但往往会对食品质构与风味造成破坏[6-7]。因此，挖掘新的杀菌技术，确保在有效控菌的前提下也能保证食品品质是食品安全领域的关注热点。光动力杀菌在医学中已有广泛应用，在食品中潜在的应用前景受到诸多关注，它是通过光照射光敏剂来实现对周边环境的杀菌。光动力杀菌在食品基质中有很好的作用效果[8]，使用这种技术对食品进行消毒时，不仅安全性更高，而且可以保持处理后食品的质量[9]，但由于光源穿透力问题，光动力技术在食品基质中的应用仍有颇多限制[10]。而声动力杀菌技术则正好弥补了这一缺陷，超声波具有较强穿透力，对于不透明液体以及固体食品内部也能达到良好的杀菌效果，研究表明低频超声可以暂时改变细胞膜的通透性，同时产生适量的活性氧，不会破坏细胞结构[11]，但其对光敏剂的刺激强度不如光照[12]。而声光动力联合杀菌技术则是在声动力技术与光动力技术的基础上建立和发展起来的[13]，是在特定波长的光照以及超声波的作用下，通过激活声光敏剂分子产生一系列活性氧杀菌物质，从而达到杀菌的效果[14-15]。声光动力联合杀菌技术在抑制肿瘤方面的有效应用以及其操作简便、成本低廉、穿透力强且安全无副作用、作用于细菌以后不会产生菌株耐药性[16-17]，在食品杀菌领域的应用上也产生了巨大的影响力。

姜黄素主要来源于郁金、姜黄等姜科植物的块茎或者根茎，它是世界卫生组织以及美国食品药品监督管理局批准使用的食品添加剂，也是中国标准GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中允许添加于食品中的9种天然色素之一[18]。相对于化学合成声光敏剂，姜黄素具有分子多样性，且其对人体无毒无害、环保可降解，姜黄素具有抗氧化性[19]，在特定波长的光照以及超声波的作用下，通过激活声光敏剂分子产生一系列活性氧杀菌物质，从而达到杀菌保鲜效果。WANG等[20]评估了由姜黄素介导的声光动力处理技术对4 ℃贮藏的虾鱼糜品质的影响，结果表明，声光动力处理技术显著抑制了虾鱼糜中的细菌生长，延缓虾鱼糜品质劣变，证明声光动力处理是一种可靠且有潜力的杀灭腐败微生物和保持虾鱼糜品质的方法。BHAVYA等[21]以姜黄素作为声光敏剂，将感染大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的橙汁进行声光动力联合杀菌，研究发现杀菌后橙汁中的大肠杆菌菌落总数与金黄色葡萄球菌的数量均有所下降，声光动力联合杀菌技术有效延长了橙汁的保质期。前期研究了单独光动力杀菌技术对牡蛎的保鲜杀菌[22]，但声光动力联合杀菌技术应用在牡蛎的研究未见报道，因此，本研究联合声动力技术与光动力技术，以菌落总数作为评价指标，探究姜黄素浓度、声光动力处理时间以及超声波功率3个条件，对牡蛎货架期品质指标的影响，优化声光动力联合杀菌技术牡蛎保鲜工艺条件，以期为声光动力联合杀菌技术应用于食品领域提供理论指导与技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 试验材料

生鲜牡蛎购于福州永辉超市（大儒世家店）。

1.1.2 试验试剂

三氯乙酸，国药集团化学试剂有限公司；乙二胺四乙酸，生工生物工程（上海）股份有限公司；硫代巴比妥酸，国药集团化学试剂有限公司；1,1,3,3-四乙基丙烷，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氧化镁，上海麦克林生化科技有限公司；生理盐水，福州海王福药制药有限公司。

1.1.3 试验仪器

XH300E微波超声波组合仪，北京祥鹄科技发展有限公司；PL-LED20F LED灯，北京卓立汉光仪器有限公司；UV-1100紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；LRH-250恒温培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；MJ-54A高压灭菌锅，施都凯仪器设备（上海）有限公司；SW-CJ-1FD超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；Legend Micro 17冷冻高速离心机，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；PB-10 pH计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；KT8400全自动凯氏定氮仪，丹麦福斯集团有限公司；CS-200精密色差仪，杭州彩谱科技有限公司；EZ-test质构分析仪，日本岛津有限公司；SCIENTZ-09均质机，宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 声光动力联合杀菌技术对牡蛎保鲜效果的参数优化

1）牡蛎样品处理

将新鲜牡蛎置于人工海水中暂养6 h去除杂质，洗净开壳，并用无菌生理盐水清洗两遍。然后将牡蛎封装于均质袋，每袋50 g并置于4 ℃冰箱冷藏备用。

2）牡蛎货架期间菌落总数生长曲线

将处理好的牡蛎分成若干组，以菌落总数作为牡蛎新鲜程度评价指标，测定在4 ℃条件下牡蛎的菌落总数变化，预判牡蛎的货架期终点。

3）不同姜黄素浓度对牡蛎保鲜效果的影响

配制终浓度为0、20、40、60、80 μmol/L的姜黄素溶液并置于4 ℃冰箱避光保存。按照牡蛎样品处理的操作处理好牡蛎样品后，将其沥干水分，以1∶1的料液比将牡蛎浸泡在不同浓度的姜黄素溶液中，并置于4 ℃冰箱避光孵育20 min后，将样品放入装有4 ℃冰水的烧杯中，置于超声波探头下方5 cm，距425 nm LED光源5 cm处，在800 W超声波功率下对牡蛎进行声光动力处理30 min。以菌落总数作为杀菌效果评价指标，考察姜黄素浓度对牡蛎中微生物的灭活效果。

4）不同声光动力处理时间对牡蛎保鲜效果的影响

将处理好的牡蛎以1∶1的料液比浸泡在浓度为40 μmol/L的姜黄素溶液中，并将样品置于4 ℃冰箱避光孵育20 min后，将样品放入装有4 ℃冰水的烧杯中，置于超声波探头下方5 cm，距425 nm LED光源5 cm处，在800 W超声波功率下对牡蛎进行声光动力处理，处理时间分别为0、10、20、30、40、50 min。以菌落总数作为杀菌效果评价指标，考察声光动力处理时间对牡蛎中微生物的灭活效果。

5）不同超声波功率对牡蛎保鲜效果的影响

将处理好的牡蛎以1∶1的料液比浸泡在浓度为40 μmol/L的姜黄素溶液中，并将样品置于4 ℃冰箱避光孵育20 min后，将样品放入装有4 ℃冰水的烧杯中，置于超声波探头下方5 cm，距425 nm LED光源5 cm处，分别在0、200、400、600、800、1 000 W超声功率下进行声光动力杀菌处理，处理时间为30 min。以菌落总数作为杀菌效果评价指标，考察超声波功率对牡蛎中微生物的灭活效果。

6）正交试验优化保鲜参数

根据单因素试验结果，选择姜黄素浓度、声光动力处理时间以及超声波功率3个因素进行正交试验优化，试验设计见表1。以菌落总数作为考察指标，筛选最佳保鲜参数组合。

表1 正交试验因素水平表

1.2.2 品质指标测定

1）菌落总数测定[23]

准确称取5 g打碎的牡蛎肉放入装有45 mL无菌水的均质袋中，以8 000 r/min均质2 min后取出，在超净台中进行10倍梯度稀释，选取2～3个适宜的稀释浓度，分别吸取200 μL注入平板计数琼脂（plate count agar，PCA）培养基中并进行均匀涂布，待样液被PCA平板完全吸收后，放入（30±1）℃恒温培养箱中倒置培养48 h。

2）pH值测定[24]

准确称取5 g打碎的牡蛎肉于无菌均质袋中，随后加入45 mL新煮沸冷却后的水置于均质机中拍打混匀，将处理好的样液于常温下浸渍30 min后在8 000下离心10 min，弃沉淀，使用pH计测定上清液的pH。

3）硫代巴比妥酸值测定[25]

准确称取5 g（精确到0.01 g）打碎的牡蛎肉，加入50 mL质量分数为7.5%的三氯乙酸提取液（内含0.1%乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）），充分振荡摇匀后浸渍0.5 h，随后在4 ℃条件下8 000离心10 min得上清液。用移液枪吸取10 mL上清液并按 1∶1的体积比与浓度为0.02 mol/L的硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA)水溶液混合，装入加塞玻璃试管中，90 ℃水浴30 min后取出冷却。待冷却至室温后，以1 mL去离子水与1 mL TBA水溶液混合溶液作为空白参照，测量各组样品在波长532 nm下的吸光度，每组设置3个平行，试验结果取平均值。

标准曲线测定：称取0.315 g的1,1,3,3-四乙氧基丙烷，用容量瓶定容至1 000 mL，制成浓度为100 μg/mL的丙二醛（malondialdehyde，MDA）母液，置于4 ℃冰箱保存备用，储存时间不超过3个月。吸取10 mL MDA母液，稀释至100 mL，制成浓度为10 μg/mL的标准使用液。随后分别吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL标准使用液并用三氯乙酸提取液定容至10 mL，配制浓度为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 μg/mL的标准溶液用于标准曲线测定。

4）挥发性盐基氮值测定[26]

准确称取打碎的牡蛎肉4 g，加入30 mL蒸馏水，充分振荡使样品分散均匀，将样品浸渍30 min后，在上机检测前加入0.4 g氧化镁，随后按照全自动凯氏定氮仪操作要求上机检测。

5）硬度测定[27]

通过质构分析仪测定各处理组牡蛎在贮藏过程中硬度的变化。质构分析仪设置参数为：探头采用P36R圆柱探头，测前、侧中、测后速度均为1 mm/s，压缩形变30%，触发力0.004 9 N，每组重复3次，试验结果取平均值。

6）色差测定[26]

将牡蛎分为空白对照组、姜黄素组、光照组、超声波组、声光动力组，每组4只牡蛎，用吸水纸除去牡蛎表面的水分后，采用色差分析仪分别测定、、值。其中值代表样品的亮度，值越大表示样品的亮度越高。值代表红绿值，表示样品颜色偏红，表示样品颜色偏绿。值代表黄蓝值，表示样品偏黄，表示样品偏蓝。

1.2.3 感官评价

选择10位经过专业培训的从事食品研究的学生作为感官评定员，根据国标GB 2733-2015《食品安全国家标准鲜、冻动物性水产品》中的相关规定，制定牡蛎感官评定标准，从牡蛎的色泽、气味、质构、黏液4个方面分别进行打分。将所有人的打分进行收集汇总后，取其均值进行统计分析。牡蛎感官评定标准如表2所示。

表2 牡蛎感官评定标准

1.2.4 数据分析

所有试验结果均测定3次，使用SPSS软件进行数据分析，采用Duncan多重比较检验法进行显著性分析，<0.05表示存在显著性差异，数据以平均值±标准差（Mean±SE）表示，采用Origin 2017软件作图。

2 结果与分析

2.1 牡蛎货架期间菌落总数生长曲线

由于地理条件、生态环境有所不同，故每个地区的牡蛎携带的菌落种类，数量等都会有所差异，因此在探究声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果前，预先测定牡蛎在4 ℃条件下的菌落生长情况，了解牡蛎中细菌的生长特性。牡蛎在4 ℃冷藏条件下的菌落总数生长曲线如图1所示，江艳华等[28]提出菌落总数达7.0 lg (CFU/g)是牡蛎的不可接受界限，试验发现从超市购买的牡蛎初始菌落总数大约为（4.02±0.02）lg (CFU/g)，在贮藏过程中，牡蛎的菌落总数不断攀升，当贮藏到第6天时，菌落总数达（7.06±0.02）lg (CFU/g)，为牡蛎的不可接受界限。因此初步认定本试验所用牡蛎在4 ℃贮藏货架期为6 d左右。

注：图中不同字母表示差异显著（P<0.05）。

2.2 声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果分析

2.2.1 姜黄素浓度对牡蛎的保鲜效果分析

在800 W超声波功率下对牡蛎进行声光动力处理30 min，不同姜黄素浓度对牡蛎的菌落总数影响如图2a所示。结果显示，随着姜黄素浓度的提高，牡蛎中的菌落总数显著下降，当姜黄素浓度达到40 μmol/L时，杀菌率可达99.64%±0.06%，浓度继续增大，菌落总数下降幅度明显减缓，从而影响了杀菌效果。40与60 μmol/L，60与80 μmol/L之间不存在显著差异（>0.05），因此暂定40 μmol/L为适宜试验浓度。

2.2.2 声光动力处理时间对牡蛎的保鲜效果分析

在姜黄素浓度为40 μmol/L，超声波功率为800 W的的条件下，声光动力处理时间对牡蛎的保鲜效果如图2b所示。随着声光动力处理时间的延长，牡蛎中菌落总数显著下降（<0.05），但当杀菌时间达到30 min后，菌落总数下降幅度减缓，牡蛎的菌落总数不存在显著差异（>0.05），此时声光动力对牡蛎中细菌的杀菌率可达99.69%±0.07%。由于在姜黄素浓度为40 μmol/L，超声波功率为800 W的条件下，杀菌时间大于30 min下的处理条件下，牡蛎的菌落总数并没有出现显著下降（>0.05）。综合考虑，故选择适宜声光动力处理时间为30 min。

2.2.3 超声波功率对牡蛎的保鲜效果分析

在姜黄素浓度为40 μmol/L，声光动力处理时间为30 min的条件下，超声波功率对牡蛎保鲜的影响如图2c所示。随着超声波功率的提高，牡蛎中的菌落总数迅速下降，当超声波功率达到600 W时，杀菌率达到99.60%±0.04%。继续提高超声波功率，菌落总数下降不明显，这可能是因为低频超声可以暂时改变细胞膜的通透性，同时产生适量的活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），但细胞结构没有发生破坏，而高强度超声则会直接导致细菌细胞壁、细胞膜及其内部结构发生物理破坏，是一种不可逆的非热力灭活过程，从而使杀菌率降低。600与800 W处理后的牡蛎菌落总数不存在显著差异（>0.05）。故选择超声波功率600 W作为适宜杀菌功率。

注：图2a中牡蛎的声光动力处理时间是30 min，超声波功率是800 W；图2b中牡蛎的姜黄素浓度是40μmol·L-1，超声波功率为800 W；图2c中牡蛎的姜黄素浓度是40 μmol·L-1，声光动力处理时间为30 min。

2.2.4 正交试验优化结果分析

通过单因素试验结果，选择姜黄素浓度、声光动力处理时间、超声波功率3个因素设计L9正交试验，空白对照组为未经过处理的新鲜牡蛎，试验结果以菌落总数作为声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果评价指标，试验结果如表3所示。根据菌落总数值对不同处理条件下的牡蛎保鲜效果进行评价，优化的保鲜参数为332，即在声光动力时间50 min，姜黄素浓度60 μmol/L，超声波功率为600 W的条件下，声光动力联合杀菌技术对牡蛎的杀菌效果最佳。通过比较极差的大小可知，影响杀菌效果的因素主次关系为姜黄素浓度、声光动力处理时间、超声波功率，姜黄素浓度对声光动力联合杀菌技术的杀菌效果的影响最大。综上所述，声光动力联合杀菌技术对牡蛎的优化保鲜参数为声光动力处理时间50 min，姜黄素浓度60 μmol/L，超声波功率600 W，菌落总数为4.52 lg (CFU/g)。

表3 声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果优化结果

2.3 声光动力联合杀菌技术对牡蛎菌落总数的影响

牡蛎肉质柔软且营养丰富，体内褶皱多，因此其极易富集与繁殖微生物。并且在体内各种酶的作用，大分子物质被转化成极易利用的小分子营养物质，进一步为微生物提供了营养，促进了微生物的快速增长。因此杀灭牡蛎体内的微生物，是延长牡蛎货架期的关键一步。当菌落总数≥7 lg(CFU/g)时，牡蛎被判定为不可食用[27]。从图3可知，在贮藏过程中，菌落总数总体呈上升趋势，空白对照组菌落总数上升最快，在第6天时菌落总数就达到（7.14±0.02）lg(CFU/g)，超过限定值，被判定为腐败水产品。姜黄素组、单独光照组和单独超声波组也略微延长了食品货架期，牡蛎货架期分别为8、6、7 d，经过这三组处理后的牡蛎菌落总数不存在显著差异（0.05）。由图可知，贮藏至12 d时不同处理组在减少牡蛎菌落总数的效果由小到大依次是声光动力组、姜黄素组、超声波组、光照组、空白对照组，声光动力组的整体菌落总数值明显低于其他处理组。试验结果表明声光动力联合杀菌技术能有效延长食品货架期，对牡蛎保鲜具有积极意义。

注：单独姜黄素组条件为姜黄素浓度60 μmol·L-1，单独光照组条件为425 nm的LED光源照射，单独超声波组条件为600 W，声光动力组条件为姜黄素浓度60 μmol·L-1，超声波功率600 W，声光动力处理时间50 min，下同。

2.4 声光动力联合杀菌技术对牡蛎pH值的影响

不同处理组的牡蛎在冷藏过程中的pH值变化如图4a所示。各处理组的牡蛎pH值均呈现先下降后上升的趋势。牡蛎在贮藏前期出现pH值下降的原因是在牡蛎死亡后的初期阶段，肌肉组织的糖原发生厌氧发酵反应生成乳酸，ATP则降解生成PO43-，从而使牡蛎的pH值降低[28]。随后由于牡蛎中的菌落总数的逐渐增多，细菌的分解作用占据主导地位，不断加速牡蛎中蛋白质的分解，导致胺类物质生成，pH值逐渐上升[29]。空白对照组牡蛎的pH值在连续下降4 d后开始快速上升，姜黄素组、光照组、超声组也分别到达最低点，开始出现不同程度的pH值回升，三组都分别在第6天迎来拐点，但与空白对照组相比这三组的pH下降的趋势差异不大（>0.05）。而声光动力处理后，牡蛎的pH值下降和上升的趋势均明显减缓且牡蛎的pH值上升点相较于空白对照组推迟了4 d。这也说明了声光动力处理后牡蛎中细菌的生长得到了有效控制。

2.5 声光动力联合杀菌技术对牡蛎脂肪氧化值的影响

硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）是评价脂肪氧化程度的一项重要指标，其体现了机体内醛类物质的积累情况。贮藏过程中各组的硫代巴比妥酸值变化情况如图4b所示，各处理组的硫代巴比妥酸均处于上升趋势，光照组的硫代巴比妥酸值上升最快且显著高于空白对照组，各处理组的硫代巴比妥酸均处于上升趋势，光照参与的组别（单独光照组、声光动力组）的硫代巴比妥酸值上升较快，原因可能是LED辐照条件下，光催化会加速脂肪出现氧化变质，而声光动力组最初由于光照的影响，脂肪氧化水平上升较快，但声光动力作用在杀菌的同时也会抑制酶的活性，所以后期脂肪氧化水平放缓。这可能与姜黄素和光照时间有关，姜黄素具有抗氧化性，短时间的光照射减弱了脂质的过度氧化[30]。贮藏至12 d时不同处理组导致脂肪氧化的效果由大到小依次是光照组、空白对照组、声光动力组、超声波组、姜黄素组。因此在使用声光动力联合杀菌技术时，如果产品对氧化反应较为敏感，则需要综合考虑杀菌条件与光照时间。

2.6 声光动力联合杀菌技术对牡蛎挥发性盐基氮的影响

牡蛎死亡后，机体内的微生物迅速增多，微生物会将牡蛎内的蛋白质进行氧化分解，生成碱性含氮物质，这些物质通常具有挥发性，因此这种物质被称为挥发性盐基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N），TVB-N是检验牡蛎腐败变质的一项重要指标[31]。

在4 ℃冷藏条件下不同处理组牡蛎的TVB-N值变化如图4c所示。贮藏初期，牡蛎的TVB-N值含量为（4.05±0.26）mg/100 g，基本符合生鲜牡蛎品质。在贮藏过程中，各处理组的挥发性盐基氮均处于上升趋势，但相较于空白对照组，其他处理组的TVB-N值含量上升均出现了不同程度的减缓，其中声光动力组的整体TVB-N值含量最低。根据GB 2733-2015《食品安全国家标准鲜、冻动物性水产品》中的规定，TVB-N≥20 mg/100 g认为肉质已发生腐败。空白对照组牡蛎在贮藏到第6天时，TVB-N值含量达到（20.11±0.74）mg/100 g，超过限定值认定为腐败肉。但声光动力处理组在第12天时TVB-N值的含量才达到（20.05±0.72）mg/100 g，货架期延长了6 d，贮藏至12 d时不同处理组导致牡蛎腐败变质的效果由大到小依次是空白对照组、光照组、超声波组、姜黄素组、声光动力组，故声光动力联合杀菌技术延缓了牡蛎的腐败，对牡蛎的保鲜效果明显。

2.7 声光动力联合杀菌技术对牡蛎硬度的影响

各处理组牡蛎在4 ℃贮藏条件下的硬度变化如图5a所示。牡蛎在贮藏过程中，由于机体水分丧失、微生物的分解以及酶的降解作用，机体内的营养物质被分解，导致牡蛎内部结构组织松散，肉质变软。从图5a可以看出，空白对照组的牡蛎在贮藏过程中，随着牡蛎中的菌落总数的不断增多，细菌分解作用增强，牡蛎硬度迅速下降。贮藏至12 d时不同处理组在维持牡蛎的硬度的效果由大到小依次是声光动力组、姜黄素组、光照组、超声波组、空白对照组，且声光动力组的硬度下降速率明显减小且与空白对照组存在显著差异（<0.05），这说明了声光动力有效控制牡蛎中细菌增殖代谢，在维持牡蛎的硬度具有较为显著的效果。

2.8 声光动力联合杀菌技术对牡蛎色差的影响

食品色泽是消费者判断食品新鲜度的重要依据，食品是否具有其本身应有的色泽会直接影响消费者对食品的认可性和满意度。试验通过色差仪来测定牡蛎在贮藏过程中的颜色变化，其变化值分别用、、表示。各处理组在4 ℃条件下贮藏过程中牡蛎的色差变化如图5b～图5d所示。贮藏过程中，肉眼可见牡蛎的外观开始出现不同程度的变黄以及局部变青现象，通过仪器测定得出各处理组的牡蛎呈下降趋势，呈上升趋势，而则由正值转负值，数值不断下降，即牡蛎在贮藏过程中出现了肉质亮度降低，颜色发黄且变青的情况，牡蛎值由正转负，出现局部颜色发青现象的原因可能是由于贮藏过程中牡蛎汁液流失导致牡蛎内脏颜色更为突出。贮藏至12 d时不同处理组对延缓牡蛎色变的效果由大到小依次是声光动力组、姜黄素组、超声波组、光照组、空白对照组，声光动力组处理的牡蛎与其他处理组相比，颜色变化最不明显，、、值的下降或上升速率都较低且与空白对照组存在显著差异（<0.05）。因此通过色差分析，证明声光动力处理可以有效延缓牡蛎的色变，保持牡蛎良好的感官品质。

图4 牡蛎在4 ℃冷藏过程中各种鲜度指标的变化

图5 牡蛎在4 ℃冷藏过程中硬度及色差的变化

Fig.5 Changes of hardness and color difference of oyster stored at 4 ℃

2.9 声光动力联合杀菌技术对牡蛎的感官评定结果分析

感官评定是比菌落总数、TVB-N等更直观的货架期鉴定指标。食品的外观品质会直接影响消费者的购买行为[32]。通过感官指标来鉴别食品的优劣和真伪，不仅简便易行，而且灵敏度高，直观而实用。根据牡蛎中细菌的生长特性，比较牡蛎在4 ℃条件下保藏6 d后，空白对照组牡蛎与声光动力组牡蛎的感官特性。由图6和表4可知，通过对比保藏6 d后牡蛎的色泽、气味、质地和黏液，发现空白对照组的牡蛎肉质发黄，黏液暗沉且已经没有牡蛎应有的气味。但声光动力处理后的牡蛎，肉质颜色淡黄，黏液较为澄清且依然具有牡蛎应有气味，牡蛎品质良好。这可能与声光动力联合杀菌技术有效杀灭了牡蛎中的微生物有关。因此通过感官评定结果可知，声光动力联合杀菌技术增强了牡蛎的贮藏特性，延缓了食品的感官品质劣变，使牡蛎的货架期得到有效延长。

图6 不同处理组的牡蛎在贮藏6 d后的变化

表4 牡蛎感官评分结果

3 结 论

该论文旨在通过探究声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜应用，为今后声光动力联合杀菌技术应用于食品领域提供理论指导与技术参考。试验得出主要结论如下：

1）探究了姜黄素的浓度、声光动力处理时间、超声波功率三大主要因素对声光动力联合杀菌技术杀菌效果的影响。结果表明，当姜黄素浓度为40 μmol/L，声光动力处理时间为30 min，超声波功率为800 W时，声光动力联合杀菌技术对牡蛎的杀菌率可高达99.69%，声光动力联合杀菌技术杀菌效果显著。

2）通过姜黄素浓度、声光动力处理时间、超声波功率优化试验，得出声光动力联合杀菌技术对牡蛎的最佳保鲜参数为姜黄素浓度50 μmol/L，声光动力处理时间60 min，超声波功率600 W，菌落总数为4.52 lg (CFU/g)。

3）声光动力联合杀菌技术较好维持牡蛎的pH值、硫代巴比妥酸和挥发性盐基氮在较低水平，保持了牡蛎的外观、硬度及色泽等感官品质，将牡蛎在4 ℃下的贮藏货架期由6 d延长至12 d。声光动力联合杀菌技术增强了牡蛎的贮藏特性，保证了牡蛎在贮藏过程中的产品品质，对牡蛎具有较好的保鲜效果。

作为一种对抗微生物污染的非热杀菌新手段，声光动力联合杀菌技术具有极大的发展潜力，有望成为一线抗菌策略。

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Preservation effect of oyster by sono-photodynamic sterilization technology

LIU Lifang1, QIU Jianqing2, XU Fang1, SHI Yuan1, ZENG Shaoxiao1, HU Jiamiao1※

(1.,,350002,; 2.,,350300,)

Oyster is one of the four favorite cultured shellfish in China, particularly in the high content of mineral elements rich in vitamins and high-quality proteins. However, the meat of oysters was easy to be infected by external microorganisms, due to the direct exposure to the air after opening. In addition, the fat oxidation, yellowing, and juice loss of oyster meat can also occur during storage, leading to destroy the sensory quality and the economic value of oysters. Therefore, it is necessary for new and efficient sterilization to inhibit microbial contamination for oyster preservation. Traditional thermal sterilization technology mainly transmits a large amount of heat energy to the food via heat conduction, in order to achieve the purpose of killing microorganisms and inactivating enzymes at high temperatures. However, some damage can often occur to the food texture and flavor during thermal sterilization. Fortunately, the Sono-photodynamic sterilization technology (SPDT) is a new type of sterilization to combine sonodynamic and photodynamic technology. The sterilization can be expected to activate the Sono-photosensitizer molecules for a series of active oxygen bactericidal substances under the action of a specific wavelength of light and ultrasound. The purpose of this study is to explore the preservation effect of sono-photodynamic sterilization technology on oysters in view of the shortcomings of photodynamic sterilization and sonodynamic sterilization technology alone. Firstly, the growth curve was drawn for the total colonies number of microorganisms in oysters at 4℃. The initial colony number of oysters was (4.02±0.02) lg (CFU/g), and the shelf life was only 6 days. Then, orthogonal experiments were carried out based on the single factor experiments of curcumin concentration, sono-photodynamic processing time and ultrasonic power. The results showed that the fresh oysters treated with 50 μmol/L curcumin, 600 W ultrasonic power for 60 min LED exposure presented the best preservation effects, and the total number of bacterial colonies was 4.52 lg (CFU/g). Finally, the quality changes of oyster products were evaluated to determine the total bacterial count and volatile base nitrogen under the optimal preservation parameters of Sono-photodynamic sterilization. The results showed that the Sono-photodynamic sterilization was used to effectively kill the microorganisms in the oysters for the extending shelf life of oysters to 12 days. The thiobarbituric acid value determination showed that the light in the Sono-photodynamic sterilization accelerated the oxidation of oyster fat. Therefore, the sterilization effect and exposure time were considered under oxidation reaction conditions. The color difference analysis, pH value, and hardness measurement showed that the Sono-photodynamic sterilization can be expected to effectively delay the color change of oysters, and then control the spoilage rate of oysters, finally preventing the autolysis of oysters. The sensory evaluation showed that the Sono-photodynamic sterilization can maintain the product quality for the longer shelf life of oysters. In general, comparison of sono-photodynamic group with control group, curcumin group, illumination group and ultrasonic group, sono-photodynamic group can keep the pH value, thiobarbituric acid and volatile base nitrogen of oysters at low values, maintain the sensory quality of oysters such as appearance, hardness and color, and prolong the shelf life of oysters from 6 days to 12 days at 4 ℃. In summary, Sono-photodynamic sterilization can be used to obtain better bactericidal activity for the preservation of oysters.

sterilization; storage; sono-photodynamic sterilization technology; oysters; curcumin; ultrasonic

10.11975/j.issn.1002-6819.202210154

TS254.4

A

1002-6819(2023)-05-0232-09

刘丽芳，邱建清，徐芳，等. 声光动力联合杀菌技术对牡蛎的保鲜效果[J]. 农业工程学报，2023，39(5)：232-240.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202210154 http://www.tcsae.org

LIU Lifang, QIU Jianqing, XU Fang, et al. Preservation effect of oyster by sono-photodynamic sterilization technology[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(5): 232-240. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202210154 http://www.tcsae.org

2022-10-20

2023-02-22

国家自然科学基金面上项目（32272450）；福建省科技厅对外合作项目（2020I0012）

刘丽芳，研究方向为食品安全控制技术。Email：2469082300@qq.com

胡嘉淼，博士，副教授，研究方向为光动力杀菌技术。Email：Jiamiao.hu@fafu.edu.cn