微酸性電解水對羅非魚片保鮮效果的研究

岑劍偉，于福田，楊賢慶*，李來好，黃卉，魏涯，趙永強，林織

1(廣東順欣海洋漁業(yè)集團有限公司，廣東 陽江，529800) 2(中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點開放實驗室，廣東 廣州, 510300) 3(上海海洋大學 食品學院，上海, 201306)

鮮度對水產(chǎn)品的品質(zhì)有著至關重要的作用。然而，由于微生物、化學和物理的因素的影響，水產(chǎn)品品質(zhì)迅速劣變，導致其貨架期較短，造成流通銷售環(huán)節(jié)的品質(zhì)控制難度較大[1-2]。因此，為滿足消費者對食品安全和優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品日益增長的需求，開發(fā)出新的和有效的保鮮和前處理工藝一直是水產(chǎn)品加工的熱門領域。冷藏是水產(chǎn)品最常用的保鮮方法之一，用其來防止鮮肉因微生物生長、化學和生化反應而變質(zhì)，降低微生物活性，延長肉質(zhì)保質(zhì)期[3]。為了提高水產(chǎn)品的安全性和品質(zhì)，水產(chǎn)品在冷藏前需要開展必要的前處理，以延長產(chǎn)品的貨架期。

近年來，為了控制水產(chǎn)品冷藏過程中微生物影響和延長產(chǎn)品的保鮮期，人們進行了各種殺菌技術和殺菌工藝研究[4-6]。其中，水產(chǎn)品冷藏前通常使用洗滌水和幾種化學消毒劑處理，如氯溶液[4]。但是過量使用化學消毒劑，會加速了水產(chǎn)品質(zhì)的劣變，消毒劑的殘留可能對人體健康產(chǎn)生不良影響，更會導致一系列環(huán)境問題[7]。因此，近年來水產(chǎn)品加工消毒方法主要集中于氯消毒劑的替代技術研究[8-9]。

微酸性電解水是公認的氯替代消毒劑之一，其pH為5.0～6.5，含有大約95%的次氯酸[10]。它是由稀鹽酸在無膜電解室中電解而成的，與其他消毒劑相比，微酸性電解水不僅擁有高效殺菌性能，而且還有安全、環(huán)保、低成本和易制取等優(yōu)點，是一種綠色環(huán)保，安全可靠的消毒劑。多項研究表明，微酸性電解水可作為一種消毒劑，用來降低水產(chǎn)品的微生物數(shù)量，延長水產(chǎn)品的貨架期[11-12]。雖然國內(nèi)外對微酸性電解水單獨或與其他化合物聯(lián)合應用的研究較多，但多集中在減少致病微生物方面，然而，對微酸性電解水對水產(chǎn)品處理后，實際對貯藏過程的理化性質(zhì)和感官特性的影響研究較少。因此，本研究以羅非魚片為研究對象旨在評價微酸性電解水對羅非魚魚片在貯藏過程中的微生物、理化(pH、總揮發(fā)性堿性氮、k值)和感官品質(zhì)的影響，為微酸性電解水的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

實驗原料：購自廣州海珠華潤超市(廣州，廣東省)。

試劑：濃HCl、NaCl、KI、Na2S2O3、H2SO4、可溶性淀粉、無水乙醇、高氯酸，三乙胺、乙酸、檸檬酸、NaOH、甲基紅、次甲基藍等均為分析純，廣州化學試劑廠；PCA平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，廣州環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

FX-SWS20方心牌微酸性電解水實驗機，煙臺方心水處理設備有限公司；SQ510C型立式壓力蒸汽滅菌，重慶雅馬拓科技有限公司；SPX-320 型生化培養(yǎng)箱，寧波江南儀器廠；IS128 實驗室pH計，上海儀邁儀器科技有限公司；MIR254低溫恒溫培養(yǎng)箱，日本Sanyo公司；Ultra Turrax T25D型均質(zhì)機，德國IKA工業(yè)設備公司；HWS24型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司；SW-CJ-1FD超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司；JJ500型電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠；BCD-171CH華凌牌冷凍箱，博西華家用電器有限公司；1100高效液相色譜儀(配有二極管陣列檢測器)，美國安捷倫公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品準備

鮮活羅非魚(Oreochromismossambicus)，重(500±100)g，在1 h內(nèi)從超市被運到實驗室。將羅非魚剖片、剝皮和修剪，羅非魚魚片切成12 cm×8 cm×3 cm， 隨機分為2組，即微酸性電解水處理組和對照組，對樣品進行微生物、pH、k值、TVB-N值和感官分析。

1.3.2 微酸性電解水的制備

本研究采用無隔膜微酸性電解水裝置電解3%HCl溶液，制備pH值為6.05±0.19，氧化還原電位(ORP)為(900.63±14.3)mV，有效氯濃度(ACC)為(31.39±1.48)mg/L的微酸性電解水。采用雙標pH/ORP測定儀測定微酸性電解水的pH值和ORP值，碘量法測定其有效氯濃度[13]。

1.3.3 樣品處理

將處理組羅非魚魚片樣品在微酸性電解水中浸泡10 min，對照組魚片浸泡在無菌蒸餾水中10 min，將處理后的樣品用聚乙烯袋包裝，在冰箱中4 ℃保存。在貯藏過程中，每天從各組中隨機抽取3袋樣品，待測。將處理后即刻采集的樣品視為第0天樣品，實驗進行3次重復。

1.3.4 微生物總數(shù)的測定

菌落總數(shù)的測定參考GB 4789.2—2016 食品微生物學檢驗—菌落總數(shù)測定[14]，并適當修改[15]。

1.3.5 pH的測定

稱取碎魚肉10.00 g，加入10 mL的0.15 mol/L KCl溶液，用均質(zhì)器13 000 r/min均質(zhì)30 s，采用數(shù)字式pH計測其pH。每組做3個平行[16-17]。

1.3.6 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定

TVB-N的測定參考GB5009.228—2016 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定[18]。采用半微量定氮法，含量用mg/100 g表示。每組做3個平行。

1.3.7k值的測定

ATP及其分解產(chǎn)物(ADP、AMP、IMP、HxR和Hx)的測定采用反相高效液相色譜法[19]。用保留時間和標準樣品對化合物進行了鑒定。k值以HxR和Hx之和除以ATP及其降解產(chǎn)物之和的百分比計算[20]，如公式(1)所示：

(1)

1.3.8 感官評定

感官評定參考文獻[21]并略加改動，對魚片的色澤，組織形態(tài)，氣味和肌肉彈性4方面進行評定，具體評分規(guī)則見表1。每片魚片經(jīng)6名受評估訓練的人員進行感官打分，魚片的綜合分值16～20分為新鮮，9～15分為品質(zhì)良好，8分以下為品質(zhì)發(fā)生明顯劣變。

表1 羅非魚片感官評定標準表Table 1 Criteria of sensory evaluation for tilapia fillets

1.3.9 統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2016軟件整理，方差及顯著性利用SPSS 20軟件分析，顯著性水平設置為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 貯藏期間羅非魚魚片菌落總數(shù)的變化

羅非魚片的菌落總數(shù)的變化結果如圖1所示。由圖可知對照組羅非魚片的初始菌落總數(shù)為4.25 lg CFU/g，經(jīng)微酸性電解水處理后，羅非魚片的初始菌落總數(shù)為(3.42±0.02) lg CFU/g，說明微酸性電解水具有較好殺菌效果。在貯藏期間，兩組樣品的菌落總數(shù)均隨保存時間的延長而明顯增加，但速度不同，對照組樣品的菌落總數(shù)保持快速增長，而微酸性電解水處理組樣品0～3 d菌落總數(shù)增加速度較為緩慢，后期增加速度逐漸增加。對照組的羅非魚片樣品在第3～4天的菌落總數(shù)超過6.00 lg CFU/g，這被認為是魚肉的菌落總數(shù)不能接受的限度[22]，而經(jīng)微酸性電解水處理的羅非魚片樣品菌落總數(shù)在第6天剛剛超過6.00 lg CFU/g。

圖1 羅非魚魚片在4 ℃貯藏過程中菌落總數(shù)的變化Fig.1 Total viable count changes of tilapia fillets during storage at 4 ℃

2.2 貯藏期間羅非魚魚片pH的變化

羅非魚片在4 ℃下冷藏過程中的pH為5.4～6.42，結果如圖2所示，所有樣品的初始pH都較低，在5.4～5.5，反映了羅非魚魚片品質(zhì)較好。羅非魚魚片的pH隨貯藏時間的延長而增加，pH的升高與食品變質(zhì)有一定的關系，這是因為魚肉受微生物作用，魚肉蛋白質(zhì)隨著貯藏時間延長而逐漸降解以及堿性菌的繁殖產(chǎn)生了氨化合物以及三甲胺等堿性物質(zhì)[23]；樣品的pH呈上升趨勢，說明樣品隨時間延長逐漸惡變，電解水處理組樣品pH在0～3 d增大速度較慢，后期變化速度逐漸變快，而對照組樣品pH一直以較高的速度增加。表明微酸性電解水對腐敗微生物具有抑制作用，減緩了pH的升高，延緩了堿性氨化合物的生成。

圖2 羅非魚魚片在4 ℃貯藏過程中pH的變化Fig.2 Changes in pH of tilapia fillets during storage at 4 ℃

2.3 貯藏期間羅非魚魚片揮發(fā)性鹽基氮含量的變化

揮發(fā)性鹽基氮值(TVB-N)主要由氨和伯胺、仲胺和叔胺組成[24]。TVB-N是蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)含氮化合物降解的產(chǎn)物，其產(chǎn)生主要是由于微生物的活性所致，它被認為是衡量肉類貯藏新鮮度的一個重要而敏感的指標[25]。冷藏過程中羅非魚片魚肉的TVB-N值變化結果如圖3所示。對照組和電解水處理組的初始TVB-N分別為(10.65±0.09)和(8.76±0.1)mg/100 g；2組魚片均隨著貯藏時間的延長，TVB-N含量逐漸增加，0～2 d電解水處理的樣品TVB-N值的增加速度明顯慢于對照樣品(P<0.05)，后期兩組樣品TVB-N含量變化速度均快速增加，這可能是由于電解水處理組魚片表面前2 d還殘留部分微酸性電解水，限制了微生物的生長，而隨著電解水消耗分解，后期電解水處理組魚片TVB-N值變化速度也逐漸增大。對照組樣品的TVB-N值在3～4 d迅速升高到(23.3±2.1)mg/100 g，而電解水處理組樣品TVB-N值在第6天剛剛超過20 mg/100 g，達到(21.8±1.5)mg/100 g。在貯藏過程中魚片TVB-N值不斷增加是由于附著在魚體表面的腐敗微生物不斷繁殖產(chǎn)生的脫羧酶、脫氨酶等酶類以及魚體內(nèi)源性蛋白酶分解的肽類、氨基酸類等發(fā)生脫羧脫氨反應，生成氨和胺類等物質(zhì)，另外微生物本身能產(chǎn)生大量胞外蛋白酶，作用于蛋白質(zhì)，也能產(chǎn)生大量含氮物質(zhì)[26]。該結果表明微酸性電解水具有高效的殺菌性能，能抑制微生物的生長[27]。研究表明，TVB-N在水產(chǎn)品中的不可接受限量為20 mg/100 g，基于這一可接受性限制，微酸性電解水可延長魚片2～3 d的貨架期。

圖3 羅非魚魚片在4 ℃貯藏過程中TVB-N值的變化Fig.3 Changes in TVB-N values of tilapia fillets during storage at 4 ℃

2.4 貯藏期間羅非魚魚片k值的變化

k值通常作為反映魚肉新鮮度的一個重要指標，其大小反映魚肉的腐敗程度，因此，它已被廣泛應用于評估魚肉的的品質(zhì)[28]。通常魚肉k值<20%時，處于一級鮮度，在20%～40%時為二級鮮度，40%～60%時魚肉已發(fā)生早期腐敗，為三級鮮度，一般認為60%是魚肉可食用的極限值，而>60%表示魚肉已腐敗不能再食用[21,29]。冷藏過程中羅非魚片的k值變化結果如圖4所示。2組魚肉的k值在貯藏0～6 d均隨時間延長而逐漸增加，電解水處理組樣品k值增加速度明顯低于對照組(P<0.05)，特別是0～2 d電解水處理組樣品k值變化速度較緩慢，說明微酸性電解水在一定程度上可以抑制ATP降解。在3～4 d，對照組k值超過60%，而電解水處理的樣品k值在第5～6天超過到60%。ALASALVAR等[30]研究發(fā)現(xiàn)在貯藏1～2 d，ATP轉化為IMP是一個完全自溶的過程，而隨后IMP分解為HX則是由魚類和微生物細胞內(nèi)酶共同引起的。在本研究中，電解水處理組ATP降解為IMP的減少可能是由于微酸性電解水由微生物失活所致。

圖4 羅非魚魚片在4 ℃貯藏過程中K值的變化Fig.4 Changes inK-values of tilapia fillets during storage at 4 ℃

2.5 貯藏期間羅非魚魚片感官評定的變化

感官評定在任何食品品質(zhì)評價程序中都是重要的，因為食品品質(zhì)的優(yōu)劣最終取決于消費者的判斷。在這項研究中，感官評定是建立在顏色、質(zhì)地、氣味和彈性的基礎上，可供人類食用的魚類樣本最低得分為8分[17]。羅非魚片經(jīng)貯藏過程中感官評定的變化結果如圖5所示。由圖5可知，隨著貯藏時間的增加，對照組樣品和微酸性電解水處理組樣品的感官評分均顯著降低(P<0.05)，且前2 d變化緩慢，2 d后變化迅速。然而，與對照樣品相比，電解水處理組魚片得到的評分更高；對照組樣品在3～4 d得到“不可接受”的分數(shù)，而電解水組樣品在第6天感官評分仍大于8分。

圖5 羅非魚魚片在4 ℃貯藏過程中感官評分的變化Fig.5 Sensory scores changes of tilapia fillets during storage at 4 ℃

3 討論

貨架期是指當食品在一定的貯藏條件下，能夠保持其理想的感官、理化和微生物特性的一段時間[31]。本研究以感官評分、pH、TVB-N值、k值及菌落總數(shù)等鮮度指標，研究4 ℃冷藏條件下微酸性電解水對羅非魚片的保鮮作用，結果表明，采用該微酸性電解水處理后的羅非魚片，其冷藏貨架期為5～6 d，而對照組魚片冷藏貨架期為3～4 d，魚片經(jīng)電解水處理后，比對照組貨架期延長2～3 d，因為貯藏條件為模擬家庭購買新鮮水產(chǎn)品，通常更愿意放置在4 ℃貯藏室，這樣魚肉沒有經(jīng)過凍結，能夠保持原有的鮮味，不用解凍即可烹飪，所以，2組產(chǎn)品的貯藏周期都相對比較短也是預料之中。周然等[32]研究微酸性電解水對河豚魚冷藏品質(zhì)的影響，結果表明微酸性電解水處理可減緩河豚魚肉的肌原纖維分解，并延緩質(zhì)構品質(zhì)的變化，并且電解水能夠抑制其鮮度指標的變化，可延長冷藏條件下(4 ℃)河豚魚貨架期時間2 d，延長時間達原貨架期時間的一半時間。藍蔚青等[33]研究了酸性電解水處理帶魚，對其冷藏條件下品質(zhì)指標的影響，結果表明，冷藏期間相比對照組，電解水處理組帶魚各品質(zhì)指標均低于對照組，可延長其貨架期2～3 d。上述文獻結果與本文結果基本一致，這可能是因為這些水產(chǎn)品表面粗糙程度基本一致，而且它們肌肉組成基本相似，微酸性電解水與樣品接觸對其進行減菌處理，可以有效減少樣品表面的微生物，但隨著少量殘留減菌劑的揮發(fā)，冷藏后期實驗組樣品各鮮度指標也將快速變化，故而冷藏期間水產(chǎn)品貨架期基本維持在2～3 d。說明微酸性電解水對羅非魚魚片具有積極的保鮮效果，冷藏前期微酸性電解水對魚片表面微生物具有較好的抑制效果，但是后期隨著微酸性電解水的消耗和分解，魚片表面殘留微生物還是可以快速繁殖，因此，在4 ℃貯藏條件下，微酸性電解水對羅非魚片貨架期的影響并不是特別突出，但是微酸性電解水對羅非魚片前處理具有較高的殺菌效果，可以應用于魚片的前處理，在冰溫或者冷凍條件下，延長羅非魚片的貨架期作用更為明顯，另外，將微酸性電解水作為冰衣包裹羅非魚片也是一種具較好應用前景的保鮮技術。

4 結論

微酸性電解水可有效延長羅非魚片貨架期，冷藏期間魚片菌落總數(shù)增加較慢，TVB-N,k值和pH均以較慢的速度增加，而魚片感官評分也相對較好，微酸性電解水可作為一種新的保鮮技術，未來具有良好的應用前景。微酸性電解水在樣品預處理方面具有更加明顯的效果，在保鮮方面微酸性電解水可結合其他減菌劑使用，會發(fā)揮出更好的保鮮效果。