輻照對(duì)大管鞭蝦冷凍保鮮品質(zhì)的影響

郝云彬 邵宏宏 相興偉 周宇芳 夏文水

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無(wú)錫 214122；2.舟山海關(guān)，浙江 舟山 316000；3.浙江省海洋開(kāi)發(fā)研究院，浙江 舟山 316000)

大管鞭蝦也稱紅蝦，主要分布于中國(guó)東海以東及南海等水域[1-2]。大管鞭蝦生物量多，且富含鈣、蛋白、維生素A、氨茶堿等多種人體必需成分，市場(chǎng)歡迎度高[3-5]。

輻照作為一種食品殺菌技術(shù)[6]，可通過(guò)抑制導(dǎo)致食品腐敗的微生物活性，殺滅病原微生物、熱源[7]等，從而發(fā)揮其保質(zhì)保鮮的作用[8]。輻照耗能低、無(wú)污染且化學(xué)物質(zhì)殘留低，在食品殺蟲(chóng)、滅菌等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[9-11]。研究[12-14]顯示，當(dāng)輻照劑量增加至一定量時(shí)，可使致敏蛋白的抗原性降低，如輻照可使魚(yú)肉肌原纖維蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，蛋白的功能特性得到改善等，可見(jiàn)輻照在食品加工中有特殊作用。

由于水產(chǎn)品含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物增殖較快，在加工及運(yùn)輸過(guò)程中極易腐敗變質(zhì)[15-17]。新鮮度是對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，主要分為感官評(píng)定和科學(xué)測(cè)定[18]。試驗(yàn)擬以大管鞭蝦為原料，測(cè)定不同輻照量下菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基總氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金屬含量等指標(biāo)，研究輻照處理下冷凍大管鞭蝦保存的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 材料

大管鞭蝦：捕撈自中國(guó)東海，新鮮海捕后不作任何加工處理直接單凍-20 ℃保存，備用。

1.2 儀器與試劑

光輻照儀：X型，美國(guó)Kubtec公司；

高壓滅菌鍋：MLS-3750型，日本三洋公司；

恒溫培養(yǎng)箱：3110型，美國(guó)Thermo fisher公司；

電子天平：ML503T型，瑞士Mettler Toledo公司；

定氮儀：8400 Kjeltec Auto Analyzer Unit型，瑞典福斯特卡托公司；

全自動(dòng)氨基酸分析儀：LA8080型，日本日立公司；

原子吸收分光光度計(jì)：ICE3400型，美國(guó)Thermo fisher公司；

平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基：北京路橋技術(shù)股份有限公司；

氧化鎂：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

硼酸：分析純，德國(guó)默克公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備 新鮮大管鞭蝦去頭、去殼、去消化腺和鰓絲，僅留可食部分肌肉，制成蝦仁。樣品分別用PE材質(zhì)的密封袋獨(dú)立密封包裝。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行，根據(jù)樣品貯存時(shí)間及溫度的不同，確定不同的取樣時(shí)間。每組抽樣均包括未輻照樣品及經(jīng)不同劑量輻照后的樣品。分別測(cè)定樣品菌落總數(shù)、TVB-N、pH值、氨基酸含量和金屬含量指標(biāo)。

1.3.2 輻照及保存 輻照劑量分別為：0.0，0.5，1.0，2.0，5.0，7.0，10.0，20.0 kGy；貯存條件為-20 ℃。

1.3.3 理化指標(biāo)測(cè)定

(1)菌落總數(shù)的測(cè)定：按GB 4789.2—2010執(zhí)行。

(2)揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量的測(cè)定：根據(jù)GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》進(jìn)行改進(jìn)，用自動(dòng)定氮儀，使檢測(cè)更加快捷、方便、精確。測(cè)定了-20 ℃下輻照與未輻照樣品中的TVB-N含量，研究溫度與TVB-N含量變化關(guān)系；以及輻照劑量為0.5～20.0 kGy對(duì)大管鞭蝦中TVB-N產(chǎn)生的影響。

(3)pH值的測(cè)定：取10 g樣品于燒瓶中，加入煮沸冷卻的蒸餾水90 mL，勻漿后靜置30 min。過(guò)濾取濾液50 mL用pH計(jì)測(cè)其pH值。記錄得到樣品的pH值，剔除數(shù)據(jù)差異較大的值。

(4)氨基酸含量的測(cè)定：按GB 5009.124—2016執(zhí)行。

(5)金屬含量的測(cè)定：鈣含量按GB 5009.92—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鈣的測(cè)定》執(zhí)行；鉀、鈉按GB 5009.91—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉀、鈉的測(cè)定》執(zhí)行；鐵按GB 5009.90—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鐵的測(cè)定》執(zhí)行；鎂按GB 5009.241—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎂的測(cè)定》執(zhí)行；錳按GB 5009.242—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中錳的測(cè)定》執(zhí)行；銅按GB 5009.13—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中銅的測(cè)定》執(zhí)行；鋅按GB 5009.14—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鋅的測(cè)定》執(zhí)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel，Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。SPSS 20處理對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的顯著性差異進(jìn)行分析，P<0.05 表明結(jié)果之間具有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻照劑量的殺菌效果分析

-20 ℃貯存條件下，經(jīng)不同時(shí)間的貯存后，不同劑量輻照后大管鞭蝦中菌落總數(shù)隨時(shí)間變化的情況如圖1所示。菌落總數(shù)隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，總體而言，菌落總數(shù)增長(zhǎng)速度較慢，低溫抑制了微生物生長(zhǎng)活性；與經(jīng)過(guò)輻照的樣品相比較，未經(jīng)輻照的樣品中菌落總數(shù)增長(zhǎng)的速度最快。微生物的增長(zhǎng)速度和菌落總數(shù)均隨樣品接受輻照劑量變化而變化，當(dāng)輻照劑量增大時(shí)，微生物增長(zhǎng)速度降低，當(dāng)輻照劑量為5.0 kGy時(shí)，菌落總數(shù)增加緩慢，當(dāng)輻照強(qiáng)度增加至7.0，10.0 kGy，樣品中的菌落總數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05)。因此選擇7.0 kGy的輻照強(qiáng)度則可滿足對(duì)水產(chǎn)品中微生物抑制和殺滅作用。

試驗(yàn)結(jié)果表明，輻照對(duì)各類水產(chǎn)品中的微生物具有抑制和殺滅作用，1.0 kGy的輻照劑量即可殺滅大部分的微生物，輻照劑量越高，殺菌作用越強(qiáng)。輻照可降低貯藏過(guò)程中微生物的增長(zhǎng)速度，低溫和輻照相結(jié)合的保存方式可達(dá)到水產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間保存的目的。

圖1 -20 ℃貯藏大管鞭蝦中菌落總數(shù)的變化

2.2 輻照對(duì)TVB-N的影響

2.2.1 輻照對(duì)含不同濃度TVB-N大管鞭蝦的影響

TVB-N含量變化可用于評(píng)價(jià)大管鞭蝦的新鮮度。對(duì)樣品進(jìn)行了0.5～20.0 kGy不同劑量的輻照，以未經(jīng)輻照的樣品為對(duì)照，測(cè)定樣品中TVB-N值。表1顯示含不同濃度TVB-N的蝦仁經(jīng)輻照后TVB-N值的變化情況。當(dāng)樣品中TVB-N含量不同時(shí)，隨著輻照劑量的增大，甚至經(jīng)20.0 kGy高劑量輻照后，樣品中TVB-N值無(wú)顯著變化(P>0.05)，說(shuō)明TVB-N值不隨輻照的強(qiáng)度的變化而變化。因此輻照處理不能降低大管鞭蝦中已產(chǎn)生的TVB-N含量，即輻照對(duì)大管鞭蝦所含的TVB-N不產(chǎn)生影響。

表1 不同輻照下大管鞭蝦的TVB-N值?

? 同列小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P>0.05)，相同表示不顯著(P<0.05)。

2.2.2 輻照對(duì)-20 ℃貯藏后大管鞭蝦TVB-N值的影響

-20 ℃冷凍是水產(chǎn)品長(zhǎng)期貯藏和保鮮常用的方法。TVB-N值≤10 mg/100 g時(shí)新鮮度最好；TVB-N值≤15 mg/100 g 時(shí)新鮮度較好；TVB-N值≤20 mg/100 g時(shí)新鮮度較差。將新鮮度好的大管鞭蝦經(jīng)不同劑量輻照后于-20 ℃貯存，定期抽取樣品測(cè)定其TVB-N值，結(jié)果如圖2所示。未經(jīng)輻照的樣品在-20 ℃貯存，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)新鮮度下降，貯藏115 d時(shí)TVB-N值≤20 mg/100 g，新鮮度較差；貯藏240 d時(shí)TVB-N值達(dá)到29.71 mg/100 g。而經(jīng)不同強(qiáng)度輻照處理后大管鞭蝦樣品，在經(jīng)115 d貯存后，除0.5 kGy小劑量輻照后的樣品TVB-N值為16.04 mg/100 g外，其他劑量輻照的均<15 mg/100 g，新鮮度仍較好；貯藏240 d時(shí)經(jīng)≥5.0 kGy輻照后的TVB-N值仍未達(dá)到限量值(30 mg/100 g)。當(dāng)輻照劑量≥1.0 kGy時(shí)，輻照劑量強(qiáng)度與TVB-N值無(wú)顯著相關(guān)性。因此，相比較而言新鮮大管鞭蝦貯存前的輻照處理可較長(zhǎng)時(shí)間地保存新鮮度，延長(zhǎng)大管鞭蝦在-20 ℃ 時(shí)貯存期。

2.3 輻照對(duì)大管鞭蝦pH值的影響

對(duì)-20 ℃貯藏不同時(shí)間的大管鞭蝦pH值測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3，未輻照樣品的pH值在貯存一段時(shí)間后逐漸下降，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)其pH值逐漸升高。大管鞭蝦死后由于糖原分解成乳酸，ATP分解產(chǎn)生磷酸，pH下降，隨著樣品開(kāi)始腐敗，蛋白質(zhì)分解后會(huì)產(chǎn)生氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)，pH會(huì)上升。這可能是蝦體的pH值由開(kāi)始的下降然后逐漸上升的原因。經(jīng)輻照后的大管鞭蝦pH值也同樣呈先降后升的變化趨勢(shì)，但經(jīng)輻照后的樣品pH值上升速度較未輻照樣品緩慢。樣品經(jīng)10 d貯藏后，未經(jīng)輻照的樣品pH值為8.35，而經(jīng)過(guò)20.0 kGy輻照樣品的pH值為8.15。

圖2 -20 ℃貯藏大管鞭蝦TVB-N值的變化

圖3 -20 ℃貯藏大管鞭蝦pH值的變化

2.4 輻照對(duì)氨基酸的影響

不同劑量的輻照對(duì)大管鞭蝦中氨基酸含量的影響見(jiàn)表2。由表2可知，輻照后大管鞭蝦中總氨基酸含量明顯高于未輻照樣品，經(jīng)7.0 kGy輻照后的樣品其增加的幅度為6.5%，總氨基酸含量在不同輻照劑量下最高。經(jīng)輻照后，樣品中天門(mén)冬氨、酸蘇氨酸、絲氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、組氨酸、賴氨酸、脯氨酸含量升高，而甘氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸含量降低，谷氨酸、精氨酸含量升高但在高劑量輻照后，含量低于未輻照樣品。甘氨酸、谷氨酸、精氨酸為呈味氨基酸，其含量的降低與高劑量輻照后對(duì)樣品的風(fēng)味造成影響有關(guān)。總體而言，氨基酸含量的變化并不隨輻照劑量的變化而呈規(guī)律性變化。

2.5 輻照對(duì)金屬元素含量的影響

對(duì)不同劑量輻照后的大管鞭蝦中的8種金屬元素進(jìn)行了分析。由表3可知，大管鞭蝦鈣含量豐富，強(qiáng)度≤20.0 kGy 的輻照對(duì)大管鞭蝦中金屬元素的影響無(wú)明顯的規(guī)律性。輻照大管鞭蝦中鎂含量含量升高，鐵含量亦升高，但總體而言，輻照對(duì)微量金屬元素的影響不明顯。

表2 不同輻照下大管鞭蝦氨基酸含量

表3 不同輻照劑量紅蝦金屬含量

3 結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)未輻照大管鞭蝦與不同輻照量下的大管鞭蝦菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基總氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金屬含量等指標(biāo)，探索大管鞭蝦保鮮的最佳條件。輻照可殺滅大管鞭蝦中大部分的微生物，輻照劑量越高，殺菌作用越強(qiáng)。輻照不能降低大管鞭蝦中已產(chǎn)生的TVB-N，但可降低TVB-N的產(chǎn)生速度，而且隨著輻照劑量的加大，抑制作用增強(qiáng)。輻照不影響大管鞭蝦中氨基酸和微量金屬元素的含量。綜上分析可知，輻照可以有效提高冷凍大管鞭蝦的品質(zhì)并延長(zhǎng)其貨架期。后續(xù)將進(jìn)一步分析輻照大管鞭蝦儲(chǔ)藏期菌群的構(gòu)成，針對(duì)特定腐敗菌群研究抑菌劑和適宜的儲(chǔ)藏條件，最大限度地保持大管鞭蝦的品質(zhì)。但如何將該工藝技術(shù)推向市場(chǎng)，仍需要對(duì)過(guò)程、工藝優(yōu)化、大眾普及等做進(jìn)一步的研究。