超高压和辐照杀菌对鲈鱼冷藏期间品质的影响

陈方雪　王世哲　邱文兴　汪超　杨玉平　熊光权　乔宇　吴文锦　汪兰

摘 要：為探究超高压与辐照杀菌方式对鲈鱼冷藏期间货架期与品质的影响。以新鲜鲈鱼为原料，采用200 MPa超高压、1.5 kGy电子束辐照处理后将鱼肉于4 ℃条件下真空贮藏，通过测定菌落总数、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid value reactive substances，TBARs）值、色度、pH值、汁液损失率、硬度、组织形态结构、水分分布等指标的变化探究2 种处理方式在贮藏期间对鲈鱼品质的影响。结果表明：超高压与辐照处理对贮藏期间鱼肉的菌落总数、TVB-N含量、TBARs值的增长速率抑制效果显著，其中辐照处理更好地延缓了鱼肉的腐败；空白组和超高压组贮藏9 d的菌落总数超出国标限制，同时空白组的TVB-N含量贮藏9 d也超出国标限制，超高压组在12 d超出国标限制；贮藏期间各处理组的pH值均呈现下降趋势；超高压处理使鱼肉白度增大，组织松散，辐照使鱼肉的白度降低，水分含量减少。超高压和辐照处理使鱼肉的贮藏期显著延长，辐照的抑制效果均优于超高压，且对鱼肉的品质影响较小。

关键词：鲈鱼；超高压；辐照；贮藏；品质

Effect of Ultra-High Pressure versus Irradiation Sterilization on the Quality of Largemouth Bass

（Micropterus salmoides） during Refrigerated Storage

CHEN Fangxue1， WANG Shizhe1， QIU Wenxing1， WANG Chao1，*，YANG Yuping2，*， XIONG Guangquan3，

QIAO Yu3， WU Wenjin3， WANG Lan3

（1.School of Biological Engineering and Food， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China;

2.Wuhan Institute for Drug and Medical Device Control， Wuhan 430075， China; 3.Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear Agriculture Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China）

Abstract： This study addressed the effect of ultra-high pressure （UHP） versus irradiation sterilization on the shelf life and quality of largemouth bass. After being treated by UHP at 200 MPa or electron beam irradiation at 1.5 kGy， the fish were stored under vacuum at 4 ℃ and evaluated for total bacterial count （TBC）， total volatile basic nitrogen （TVB-N） content， thiobarbituric acid reactive substances （TBARs） value， color， pH， juice loss， hardness， texture properties and water distribution. The results showed that the increase of TBC， TVB-N content and TBARs value was significantly inhibited by UHP and irradiation treatments， and the irradiation treatment better delayed the spoilage of fish. The TBC in the blank and UHP groups exceeded the national standard limit after 9 d. Moreover， at this time point， the TVB-N content in the blank group also exceeded the national standard limit， while the UHP group did so after 12 d. The pH of all treatment groups showed a decreasing trend during the storage period. The UHP treatment increased the whiteness and loosened the structure of fish meat. Irradiation decreased the whiteness and the moisture content. The storage period of fish meat was significantly prolonged by both UHP and irradiation treatments， and the inhibitory effect of irradiation was better than that of UHP with less impact on fish meat quality.

Keywords： largemouth bass; ultra-high pressure; irradiation; storage; quality

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230413-029

中图分类号：TS254.4                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2023）06-0034-07

引文格式：

陈方雪， 王世哲， 邱文兴， 等. 超高压和辐照杀菌对鲈鱼冷藏期间品质的影响[J]. 肉类研究， 2023， 37（6）： 34-40. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230413-029.    http：//www.rlyj.net.cn

CHEN Fangxue， WANG Shizhe， QIU Wenxing， et al. Effect of ultra-high pressure versus irradiation sterilization on the quality of largemouth bass （Micropterus salmoides） during refrigerated storage[J]. Meat Research， 2023， 37（6）： 34-40.

（in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230413-029.    http：//www.rlyj.net.cn

鲈鱼（Micropterus salmoides）隶属鲈形目、鲈属。内陆的河鲈、黑鲈是我国大部分家庭常食用的淡水鱼之一。鲈鱼肉质细嫩，脂肪含量较高，因骨刺非常少所以深受广大消费者喜爱，大多属于我国重要的经济鱼类。鲈鱼有着丰富的营养价值，含有较高含量的蛋白质、维生素、矿物质等营养元素，具有补肝肾、益脾胃、化痰止咳之效[1]。由于鲈鱼鱼肉中富含营养物质和水分，肌肉组织脆弱，易受细菌污染，且内源性蛋白酶活躍，自溶速度快，所以容易腐败变质。水产品的贮藏和不易运输等问题一直以来都备受关注。

近年来新型杀菌技术被广泛报道，相比传统杀菌技术，冷杀菌技术有着绿色、环保、高效率、低能耗、更好维持食品品质的特点[2]。超高压是物理保鲜的一种冷杀菌方式，其原理是使食品中的一些非共价键破坏（如氢键、疏水键），且能保证部分营养不会被破坏，也能达到杀死细菌及钝化酶的目的[3-6]，以此来延长食品的保质期，达到贮藏保鲜的目的。在不同超高压处理对水产品保鲜作用的研究中发现，超高压越强，减菌效果越强[7]，但过高的超高压又会导致肌肉组织的破坏，超过200 MPa的处理会造成肌肉组织胶凝化，300 MPa更为明显，甚至造成组织蛋白变性，改变了鱼肉的品质[8]。

电子束辐照同样属于物理保鲜冷杀菌方法，其原理是利用射线对食品进行照射，使食品中的微生物产生物理或化学反应，使其死亡，从而达到消毒灭菌、延长食品贮藏时间、减小贮藏损失的目的。但鉏晓艳等[9]发现，随着辐照剂量的增加，辐照异味越明显，尤其是在辐照剂量超过5 kGy，感官评价员难以接受其辐照异味。同时辐照会造成鱼肉色度的下降。现阶段市面上冰鲜鲈鱼普遍采用低温贮藏，是我国目前非常常见的单一条件贮藏方式[10-11]。

超高压与辐照都属于常用物理冷杀菌，在杀菌过程中都注重保留食品中的热敏成分、色泽、营养、品质[12]。

但过高的超高压强度和辐照剂量都会使食品的品质下降，不同的杀菌技术对食品的品质影响不同，且灭菌方式的安全性也备受关注。

本研究采用新鲜鲈鱼为原料，根据文献报道选择较低强度的超高压和低剂量辐照处理方式，比较超高压或辐照处理后鲈鱼低温（4 ℃）贮藏期间品质的变化，测定指标包括菌落总数、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值、pH值、色度、硬度、组织形态结构、水分分布、汁液损失率等。为超高压和辐照杀菌技术在水产品贮藏及加工中的应用提供实践参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鲈鱼购于武汉武商量贩连锁有限公司。

高氯酸、氢氧化钠、硼酸、盐酸、硫酸、体积分数95%乙醇、甲基红、溴甲酚绿、冰醋酸、硫代巴比妥酸、1，1，3，3-四乙氧基丙烷、氯化钠（均为分析纯）

国药集团化学试剂有限公司；营养琼脂 青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；通用性组织固定液 武汉赛维尔生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

AL104分析天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；TG-24WC医用离心机 长沙平凡仪器有限公司；DL-1万用电炉 北京市永光明医疗仪器有限公司；HH-S2恒温水浴锅 浙江温州新瑞仪器有限公司；KQ5200DE超声波清洗器 江苏省昆山舒美仪器有限公司；YX280高压蒸汽灭菌锅 上海三申医疗机械有限公司；SW-CJ-2D超净工作台 广州瑞智净化设备有限公司；NMI20-025V-1核磁共振分析仪 苏州市纽迈分析仪器股份有限公司；WR-10便携式色差仪 深圳市威福光电有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

市售新鲜鲈鱼，体长（25±2） cm，净质量（403±22） g，带水运送至实验室后宰杀。去除头部、尾部及内脏，并且去除鱼皮、鱼鳞、鱼鳍后用无菌水将鱼肉清洗干净控出水分。取鱼背部肉，肉样分割成2 cm×2 cm小块（（50±1） g），用低密度聚乙烯包装袋抽真空包装。

1.3.2 超高压、辐照单独处理

超高壓处理：将真空包装的鱼肉放入超高压仪器中，超高压参数为 200 MPa、10 min，处理后的样品用干冰封箱运回实验室。

辐照处理：使用1.5 kGy剂量电子束辐照处理真空包装的鱼肉，同样使用干冰封箱运回实验室。

处理后的鲈鱼及空白对照组鲈鱼置于4 ℃下贮藏，在0、3、6、9、12 d时进行菌落总数、TVB-N含量、TBARs值、pH值、色度、硬度、组织形态结构、水分分布、汁液损失率的测定，每次测定重复3 次。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 菌落总数

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》中的平板计数法进行测定。

1.3.3.2 TVB-N含量

参考GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中的第一法半微量定氮法进行测定。

1.3.3.3 TBARs值

参考GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》中的分光光度法进行测定。

1.3.3.4 pH值

取10.0 g鱼肉，搅碎放入烧杯中，向烧杯中加入去离子水100 mL，均质，待静置30 min后过滤。取50 mL滤液使用pH计进行测定。

1.3.3.5 色度

取适量大小的鱼肉，擦干表面的水分，用校正后的便携式色差仪测定鱼肉内侧色差值，测得亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。白度（W）按式（1）计算。

1.3.3.6 硬度

参考陈方雪等[13]的方法，采用质构仪的质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）法。将特定贮藏期的鱼肉从真空包装中取出，取部位、大小相同的鱼块，每组样品重复测定8 次。采用P/36R探头，压缩测试模式。TPA测定参数：测前速率5 mm/s、测试速率2 mm/s、测后速率5 mm/s、压缩比75%、触发力5.0 g。

1.3.3.7 肌肉组织形态结构观察

垂直于待测鱼肉的纹理方向进行取样，取样大小控制为2 mm×1 cm×2 mm，然后将其固定于4%多聚甲醛固定液中至少24 h。固定完成后取出进行修整，之后放入烧杯，用纯水冲洗2 h，冲洗完毕后，用95%乙醇作为置换剂进行脱水。脱水完成后控干其表面水分，随后放置于包埋台上，样品组织周围滴上OCT冷冻切片包埋剂，放置在冰冻切片机上进行速冻包埋，待OCT变白变硬后进行切片，样品切片厚度为8～10 μm。将切片后的组织样品放置于载玻片上方，放置在－20 ℃下冷冻。冷冻后切片采用苏木素-伊红染液染色，放置于光学显微镜下进行镜检[14]。

1.3.3.8 水分分布

将鱼肉切为适宜大小，装入核磁检察管内。鱼肉垂直于磁场内X轴，进行成像检测。每个处理组进行2 次成像，从中选取合适的图片。

1.3.3.9 汁液损失率

贮藏损失由样品贮藏期间的汁液损失率来表征[15]。取出每个贮藏阶段的样品，用纸擦去包装外产生的水分，称量未打开包装时的样品总质量，打开包装擦干样品表面及包装袋内部的水分，称量包装与样品总质量，以及包装袋的净质量，汁液损失率按式（2）计算。

式中：m1为未打开包装时包装与样品总质量/g；m2为打开包装擦干水分后包装与样品总质量/g；m3为包装袋质量/g。

1.4 数据处理

使用Graphpad Prism 9软件进行数据处理及图表绘制，数据间差异通过统计软件DPS中的Duncans新复极差法进行方差分析和多重比较，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对鱼肉贮藏期间菌落总数的影响

微生物的生长代谢是导致多数水产品腐败的重要原因之一[16]。腐败微生物的生长状况反映出水产品的腐败程度[17]。

细菌总数可作为评价水产品新鲜度的有效指标之一[18]。

通常参照国标限制，菌落总数达到6（lg（CFU/g））则认为鱼肉已经腐败[19]。由图1可知，鱼肉中的细菌总数与贮藏时间呈现正相关趋势，细菌总数随着贮藏期延长而增多。不同处理组的鱼肉增长速率不同，空白组一直保持快速上升的趋势，200 MPa处理的鱼肉在贮藏6 d之后上升趋势加快，在9 d达到腐败。而1.5 kGy处理的鱼肉一直保持着较低的增长速率，在12 d贮藏期内菌落总数均未超过国标限制。空白组在贮藏6 d时就达到了腐败状态，低强度超高压和低剂量辐照处理均使鱼肉的贮藏期延长，其中辐照的效果较好。1.5 kGy辐照处理组在贮藏12 d达到5（lg（CFU/g））。这可能是由于超高压处理会破坏细胞膜的结构使细胞质流失，从而杀灭微生物，相比辐照，超高压同时也会破坏鱼肉本身的结构，使其暴露更多的蛋白质和氨基酸残基[2]。

2.2 不同处理方式对鱼肉贮藏期间TVB-N含量的影响

TVB-N是鱼肉中的蛋白质分解形成的挥发性胺类物质和含氮类碱性物质，TVB-N含量是反映鱼肉新鲜程度的重要指标。TVB-N含量大于20 mg/100 g则为已腐败[20]。由图2可知，空白组在贮藏6 d时完全腐败，1.5 kGy辐照处理组在12 d未达到腐败的程度，而200 MPa超高压处理组鱼肉在12 d也已达到腐败。这种现象可能是由于辐照抑制了微生物的生长代谢，从而降低了微生物分解利用蛋白质的可能性[21]。在整个贮藏期，超高压处理的鱼肉TVB-N含量均大于辐照处理组，这与倪珊[2]的研究结果一致，可能是超高压处理破坏了细胞膜结合蛋白，破坏了蛋白的结构，使氨基酸基团暴露。

2.3 不同处理方式对鱼肉贮藏期间TBARs值的影响

丙二醛（MDA）是鱼肉中的不饱和脂肪酸氧化分解得到的产物，它能与硫代巴比妥酸反应生成稳定的粉红色化合物，根据这一原理利用吸光度的大小判断鱼肉中油脂的氧化程度[17]。由图3可知，相比空白组而言，2 种处理方式均能有效减少贮藏中鱼肉脂肪的氧化程度，虽然在貯藏前期，2 种处理的鱼肉TBARs值均高于空白组，但在贮藏后期2 种处理下鱼肉的TBARs值显著低于空白组，在贮藏过程中，2 个处理组的丙二醛含量差异不显著。在贮藏结束时，超高压处理的鱼肉TBARs值高于辐照组。这与Li Hailan等[22]结果一致，低剂量辐照可抑制鱼肉的氧化，从而延长贮藏时间。这可能是由于在较低压强下，压力对鱼肉结构的破坏不明显，使得鲈鱼肌肉细胞中的血红蛋白未被破坏，释放金属离子，故自动氧化反应不明显。但压力过大后细胞被破坏，细胞无法释放金属离子，氧化程度明显加剧[23]。

2.4 不同处理方式对鱼肉贮藏期间pH值的影响

由图4可知，随着贮藏时间的延长，pH值呈先平缓下降随后快速下降的变化趋势。这是因为贮藏初期，鱼肉机体内的细胞进行无氧呼吸反应，该反应在酶的作用下降解糖原产生大量酸性物质（如乳酸）[24]。鱼肉中的酸性物质增多使pH值下降；同时在酶和微生物的作用下，鱼肉中的蛋白质、氨基酸及含氮物质分解成氨类、胺等碱性物质，使其pH值下降趋势延缓。各实验组的pH值均在贮藏12 d达到最低。但值得注意的是，在贮藏的前9 d，2 个处理组与空白组的pH值并无显著差异。贮藏结束时辐照组的pH值显著高于空白组和超高压处理组，这与TVB-N含量的测定结果呈负相关，经辐照处理的鱼肉pH值较高、TVB-N含量较低，这可能是因为相比超高压，辐照处理的鱼肉蛋白质不易降解。

2.5 不同处理方式对鱼肉贮藏期间色度的影响

色泽属于食品外观检验指标之一。通常贮藏过程中的蛋白质降解、脂肪氧化会使水产品的颜色发生改变，冷藏条件等多方面因素也决定着水产品色泽的变化[25]。新鲜的鱼肉呈现较透明的白色，不会出现其他异色。由图5可知，经过超高压处理后的鱼肉W均有上升。这是因为超高压处理后，鲈鱼肉会发生轻微熟化。研究[9]报道，300 MPa的超高压处理后鱼肉就已经明显熟化，会呈现不透明的乳白色。辐照处理后的鱼肉W呈下降趋势，这是由于鱼肉中的成分发生了氧化，造成色泽改变。贮藏0 d时，各组W存在较大差异，与空白组相比，1.5 kGy辐照处理后鱼肉W下降，而经过超高压处理后W升高，贮藏过程中，各组W均逐渐降低。空白、超高压、辐照处理鲈鱼肉W的变化率分别为16.86%、13.94%、13.95%，其中辐照处理组贮藏期间W的变化最小，且与空白组无显著差异。

2.6 不同处理方式对鱼肉贮藏期间硬度的影响

硬度可以反映鱼肉组织结构的完整性，是鱼肉维持形状的稳定力，可以反映鱼肉腐败变质程度。由图6可知，经过处理后，鱼肉的硬度均下降，经超高压和辐照处理后的鱼肉下降趋势相对空白组较为平缓，空白组的下降趋势显著，这可能是由于随着贮藏期的延长，细菌的大量繁殖使得鱼肉快速腐败，造成蛋白质的分解，肌肉组织结构被破坏，从而导致硬度的明显下降。而1.5 kGy处理组鱼肉硬度下降趋势较为平缓，而且高于经超高压处理的鱼肉，这与周明珠等[26]结果一致，说明除了细菌的影响以外，超高压对鱼肉的组织结构也有所破坏。

2.7 不同处理方式对鱼肉贮藏期间组织形态结构的影响

由图7可知，随着贮藏时间的延长，肌束间空隙逐渐增大，肌纤维排列逐渐变得松散、肌束间界限变分明、更多的肌细胞膜破裂。不同处理之间对比发现，经超高压处理的鱼肉贮藏0 d时肌肉组织会变得更加紧致，但贮藏几天之后也会变得松散，与单独1.5 kGy辐照相比，单独进行200 MPa超高压处理的鱼肉会更早变得松散。这可能是因为超高压对鱼肉有一定程度的破坏，造成其最先进入肌肉疏松状态。辐照处理的鱼肉肌束间空隙比超高压处理和空白组较为紧密，但相较于空白组和单独辐照处理组更松散。

2.8 不同处理方式对鱼肉贮藏期间水分分布的影响

在核磁成像灰度图中，颜色越偏黄色表示含水量越高，越偏蓝色表示含水量越低[27]。由图8可知，随着贮藏时间的延长，鱼肉中的水分会逐渐减少。这是由于鱼肉内水分随贮藏时间延长逐渐由肌纤维内部向外周渗出，最后肉内的水分逐渐变少，成像中的质子颜色趋近于蓝色[28]。仅1.5 kGy辐照处理组鱼肉灰度更趋近蓝色，空白组和超高压处理组的鱼肉变化趋势较缓慢。这是因为电子束辐照可通过直接或间接作用使水和小分子物质辐解产生·OH等活性自由基，这些活性自由基可与细胞核内物质发生交联反应[29-30]。但在贮藏期间，辐照处理组鱼肉变化趋势最缓慢，这可能是由于辐照对鱼肉中具有持水作用的肌原纤维影响较小，所以辐照对鱼肉中的水分没有显著影响[31]。

2.9 不同处理方式对鱼肉贮藏期间汁液损失率的影响

由图9可知，新鲜鲈鱼肉贮藏期间的汁液损失率为10.8%，经过处理后汁液损失率均减小，1.5 kGy辐照处理效果最显著，这可能是辐照处理暂时没有破坏鱼肉的组织结构，而经过超高压处理的鱼肉贮藏1 d的汁液损失就相对较高，可能是由于超高压处理后，肌肉间隙变小，失水较为严重。随着贮藏时间的延长，所有处理组鱼肉的贮藏汁液损失率均增加。

3 结 论

鲈鱼肉在经过辐照、超高压处理后其品质会发生一定变化。低强度超高压处理和低剂量辐照处理后，在贮藏过程中显著延缓了鱼肉的腐败变质和鱼肉脂肪氧化。但辐照和超高压处理均改变了鱼肉的色泽和品质。其中超高压对鱼肉的纤维组织破坏较大，使其硬度在贮藏结束后远不如未处理组鱼肉。辐照处理使鱼肉的色泽变暗，但其他品质与未处理组鱼肉无较大差别。组织结构上，辐照组有更明显的优势，超高压处理组在贮藏6 d就会出现明显松弛和组织被破坏的现象。相比超高压，辐照在延缓贮藏期的同时保证了鱼肉的品质，有更好的灭菌效果，并且维持了鱼肉原本的感官品质。

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收稿日期：2023-04-13

基金项目：国家现代农業产业技术体系建设专项（CARS-46）；

湖北省农业科技创新中心重大科技研发项目（2020-620-000-002-03）

第一作者简介：陈方雪（1996—）（ORCID： 0000-0002-1587-8719），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。

E-mail： aphroditesnow@hotmail.com

通信作者简介：汪超（1978—）（ORCID： 0000-0002-5984-0851），男，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。

E-mail： 312415976@qq.com

杨玉平（1984—）（ORCID： 0009-0000-9147-1614），女，工程师，硕士，研究方向为食品质量与安全。E-mail： 280731104@qq.com