酸性電解水保鮮機理及其在水產(chǎn)品中應(yīng)用效果的研究進(jìn)展

鐘 強，董春暉，黃志博，包璐瑩，夏秀芳

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

酸性電解水是日本研發(fā)的一種新型抗菌消毒劑，對大腸桿菌O157:H7[1]、副溶血性弧菌[2]、單核增生李斯特菌[3]等多種微生物具有抑制作用。由于其生產(chǎn)過程中未添加任何有害化學(xué)物質(zhì)，因此對環(huán)境和使用者的健康幾乎無不良影響。酸性電解水已在美國、日本和韓國獲批為食品消毒劑[4]。我國于20世紀(jì)90年代將其引進(jìn)，相關(guān)開發(fā)及應(yīng)用深受科研工作者關(guān)注，如李南薇等[5]制備了一種低pH值的酸性電解水用于研發(fā)清除食源性致病菌生物被膜的消毒劑或清潔劑；裴海生等[6]報道了酸性電解水在食品殺菌及抑制食品褐變方面的應(yīng)用。目前酸性電解水主要作為消毒劑用于清洗食品，與常見的物理、化學(xué)和生物消毒方法相比，其制取設(shè)備操作簡單、生產(chǎn)成本更低、安全性更高[7-8]，而且研究證明酸性電解水還可以有效抑制部分酶的活性[9]，因此具有抑菌和鈍化酶活力雙重作用，保鮮效果良好，可部分代替常見的消毒方法用于食品的貯藏。

我國是世界第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，水產(chǎn)品在國民經(jīng)濟中占有重要地位。然而水產(chǎn)品（魚、蝦和貝類）含水量高，富含蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸，在運輸和貯存過程中極易在細(xì)菌和自身酶的共同作用下發(fā)生腐敗變質(zhì)，甚至產(chǎn)生毒素，從而危害人體健康及生命。引起水產(chǎn)品腐敗的微生物主要包括單核增生李斯特菌[3]、大腸桿菌O157:H7[10]、沙門氏菌[11]和副溶血性弧菌[2]等致病菌以及假單胞桿菌[12]、希瓦氏菌[13]等腐敗菌；誘導(dǎo)水產(chǎn)品色澤劣變、肉質(zhì)軟化、氣味酸敗的酶類主要有多酚氧化酶[14]、溶酶體組織蛋白酶[15]和脂肪酶[16]等。酸性電解水由于安全無毒且具有抑制細(xì)菌和酶類活性的作用，因此可作為良好的水產(chǎn)品消毒劑用于水產(chǎn)品的貯藏保鮮。本文介紹了酸性電解水的制備原理與保鮮機理，并對其單獨或協(xié)同其他技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，旨在為酸性電解水在水產(chǎn)品行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供一定的參考。

1 酸性電解水特性、保鮮機理及影響因素

1.1 酸性電解水的制備與特性

1.1.1 酸性電解水制備設(shè)備與原理

酸性電解水是將電解質(zhì)溶液在電解裝置中進(jìn)行電解制備而成，其過程僅需消耗微量電能，制取成本十分低廉。根據(jù)pH值可將酸性電解水細(xì)分為強酸性電解水（pH＜2.7）、弱酸性電解水（2.7＜pH＜5.0）和微酸性電解水（5.0＜pH＜6.5）。1）強酸性電解水是由陽極和陰極中間有隔膜的電解裝置電解稀鹽溶液制備而成（圖1A），直流電壓通過電極，稀鹽溶液中帶負(fù)電荷的離子，如氯離子（Cl-）和氫氧根離子（OH-）會移動到陽極失去電子，生成氧氣（O2）、氯氣（Cl2）、次氯酸根離子（ClO-）、次氯酸（HClO）和鹽酸（HCl）；帶正電荷的氫離子（H+）和鈉離子（Na+）移動到陰極得到電子，生成氫氣（H2）和氫氧化鈉（NaOH）。因此在陽極區(qū)生產(chǎn)具有低p H 值、高氧化還原電位（oxidation-reduction potential，ORP）（＞1 000 mV）和包含有效氯（available chlorine，AC）的酸性氧化電解水；陰極區(qū)生產(chǎn)具有高pH值（pH 10.0～11.5）、低ORP（-800～-900 mV）和強還原力的堿性還原電解水[17]。2）弱酸性電解水則是由強酸性電解水和堿性電解水調(diào)和而成。3）微酸性電解水是由陽極和陰極中間無隔膜的電解裝置電解稀鹽酸和/或氯化鈉溶液制備而成（圖1B），它是一種比強酸性電解水和弱酸性電解水具有更高pH值、更低ORP和更低AC濃度的電解水[18]。強酸性電解水、弱酸性電解水和微酸性電解水可作為有效的消毒劑應(yīng)用在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中。堿性電解水可用于去除切菜板和其他廚房用具等物品上的污垢和油脂[1]。

圖 1 強酸性電解水（A）和微酸性電解水（B）制備原理圖[1]Fig. 1 Principles of the preparation of strong acidic electrolyzed water (A)and weak acidic electrolyzed water (B)[1]

1.1.2 酸性電解水特性

酸性電解水的3 個特性（低pH值、高ORP和含有AC）是由電解裝置的類型、電解質(zhì)溶液的種類和濃度以及電解時間決定。酸性電解水的pH值很大程度上取決于電解裝置的類型和電解質(zhì)溶液種類。例如強酸性電解水是由有隔膜電解裝置電解鹽溶液進(jìn)行制取的，微酸性電解水則是由無隔膜電解裝置電解稀鹽酸和/或稀鹽溶液制備而成。Hsu等[19]研究認(rèn)為ORP和AC濃度隨著電解質(zhì)溶液濃度的增加而增加，到達(dá)一定程度后增加速度減緩，而pH值受電解質(zhì)溶液濃度的影響變化微弱。電解質(zhì)溶液濃度一定時，隨著電解時間的延長，酸性電解水的pH值降低、ORP升高和AC濃度增加。

1.1.3 酸性電解水抑菌的優(yōu)勢

相比于其他殺菌消毒劑，酸性電解水具有諸多的優(yōu)點：1）抗菌活性較高，能夠有效滅活多種細(xì)菌、真菌[17]。2）對部分酶活性有抑制作用[20]。3）生產(chǎn)過程簡單、成本相對便宜，便于工業(yè)化應(yīng)用[17]。4）綠色安全，生產(chǎn)過程中有害化學(xué)物質(zhì)“零添加”，且與有機物接觸或用自來水稀釋后，就會變成普通自來水，因此對環(huán)境和使用者的健康幾乎無危害[1]。

1.2 酸性電解水保鮮機理

細(xì)菌和內(nèi)源酶是水產(chǎn)品在流通儲存過程中發(fā)生腐敗變質(zhì)的兩個最主要因素。因此，水產(chǎn)品的保鮮主要通過對這兩個方面進(jìn)行調(diào)控。酸性電解水具有較強的抑菌以及鈍化內(nèi)源酶活性的作用。目前，關(guān)于這兩個方面的保鮮機理正在被積極探索。

1.2.1 抑菌機理

酸性電解水主要通過損傷細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)進(jìn)而發(fā)揮抑菌作用[21]，如圖2所示（以革蘭氏陰性菌為例）。目前主要有物理抑菌和化學(xué)抑菌2 種理論。

圖 2 酸性電解水抑菌機制圖[21]Fig. 2 Antibacterial mechanism of acidic electrolyzed water[21]

物理抑菌理論認(rèn)為：低pH值和高ORP是破壞細(xì)菌細(xì)胞活性的最主要因素。1）大部分細(xì)菌在pH值范圍為4.0～9.0時能夠存活，而強酸性電解水的低pH值（＜2.7）遠(yuǎn)低于細(xì)菌的最適生存范圍，這嚴(yán)重破壞了細(xì)菌表面結(jié)構(gòu)中的兩性物質(zhì)（如脂多糖等），導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜通透性增強，阻礙細(xì)胞代謝，致使胞內(nèi)物質(zhì)溢出，進(jìn)而滅活細(xì)胞[17]。2）ORP范圍為400～900 mV時細(xì)菌能夠保持活性，而強酸性氧化電位水的高ORP（＞1 000 mV）導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞的電子流動發(fā)生改變，進(jìn)而干擾微生物RNA的合成[1]。

化學(xué)抑菌理論認(rèn)為：AC是破壞細(xì)菌細(xì)胞活性的第一要素。研究表明AC主要通過多個標(biāo)靶破壞細(xì)菌，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)核糖體、酶、RNA等組分[22]。其破壞過程如下：1）攻擊細(xì)胞壁和細(xì)胞膜。K+和Ca2+等金屬離子是細(xì)胞膜的穩(wěn)定劑[23]，對于細(xì)胞膜通透性十分重要。AC首先作用于細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞壁，引起脂多糖結(jié)構(gòu)改變、金屬離子的通道跨膜蛋白變性[24]，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的K+和Ca2+快速泄漏，肽聚糖層被破壞，結(jié)構(gòu)變得松散且紊亂，細(xì)胞壁通透性增加；進(jìn)而AC攻擊細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加，有助于酸性電解水進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。2）攻擊細(xì)胞質(zhì)。脫氫酶是呼吸鏈中的關(guān)鍵酶，其活性與細(xì)菌細(xì)胞呼吸和合成代謝密切相關(guān)[25]。AC可氧化脫氫酶的巰基基團[26]，并與酶反應(yīng)并形成穩(wěn)定的N—Cl鍵[27]，使酶的天然結(jié)構(gòu)被破壞，氧氣吸收遭到抑制，進(jìn)而酶活性降低，細(xì)胞呼吸代謝受到阻礙；同時，核糖體發(fā)生外流，細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞；最終，由于AC抑制細(xì)菌細(xì)胞的呼吸代謝，阻礙蛋白質(zhì)的合成[17]，使RNA無法合成，細(xì)胞受損甚至死亡。Ding Tian等[25]發(fā)現(xiàn)微酸性電解水（pH 6.10、ORP 894 mV、AC質(zhì)量濃度30 mg/L）處理金黃色葡萄球菌使其脫氫酶活力降低了65%左右，同時細(xì)胞內(nèi)容物發(fā)生聚集，細(xì)胞死亡。外觀表現(xiàn)為細(xì)胞壁收縮，部分破裂，甚至出現(xiàn)孔洞。

1.2.2 鈍化酶活性機理

內(nèi)源酶在水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)過程中發(fā)揮重要作用，參與肌肉組織軟化、脂肪和蛋白質(zhì)分解、黑色素沉積等過程。酸性電解水具有低pH值、高ORP和一定的AC濃度，對貯藏過程中的水產(chǎn)品部分內(nèi)源酶活性有一定的抑制作用。

1.2.2.1 多酚氧化酶

酸性電解水能夠通過鈍化水產(chǎn)品體內(nèi)的多酚氧化酶的活性來抑制水產(chǎn)品表面的黑變。黑變是水產(chǎn)甲殼類動物死亡后的一種常見現(xiàn)象，其主要原因是黑色素的形成與沉積。黑色素的形成與水產(chǎn)品體內(nèi)的多酚氧化酶對苯酚的氧化有關(guān)[14]。水產(chǎn)動物死后，無活性的多酚氧化酶原被激活，其在氧氣存在下可催化各種單酚類和鄰二酚類化合物形成鄰醌類化合物，而鄰醌類化合物可再通過非酶聚合反應(yīng)進(jìn)一步氧化為不溶性的黑色色素[28]。這種黑色色素的沉積在蝦中最為常見，嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的品質(zhì)和消費者的接受度。酸性電解水由于低pH值、高ORP以及AC的存在，對多酚氧化酶或多酚氧化酶-底物復(fù)合物的結(jié)構(gòu)有一定的影響。Sun Jiangping等[29]通過圓二色光譜和傅里葉變換紅外光譜研究了酸性電解水對多酚氧化酶二級結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明多酚氧化酶的主要結(jié)構(gòu)為α-螺旋，經(jīng)過酸性電解水處理之后其α-螺旋結(jié)構(gòu)逐漸向β-折疊和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。多酚氧化酶的親水區(qū)域隨著多酚氧化酶α-螺旋結(jié)構(gòu)的破壞而暴露，導(dǎo)致其多肽鏈發(fā)生不同程度的變性，酶活性受到抑制；無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量的增加則會導(dǎo)致多酚氧化酶喪失原有的活性。因此，酸性電解水可能通過破壞多酚氧化酶的二級結(jié)構(gòu)來抑制其活性。

1.2.2.2 溶酶體組織蛋白酶

酸性電解水可通過抑制水產(chǎn)品體內(nèi)溶酶體組織蛋白酶活性進(jìn)而減緩水產(chǎn)品肉質(zhì)軟化過程。溶酶體組織蛋白酶B和D是水產(chǎn)品在死后蛋白降解過程中起著重要作用的活性酶類[30]，能夠軟化肌肉組織，使水產(chǎn)品硬度、彈性迅速下降[31]。酸性電解水由于含HClO且ORP高，對組織蛋白酶B和D可能會產(chǎn)生強氧化作用，直接破壞其活性[9]，降低其對水產(chǎn)品肉質(zhì)變軟的催化作用；因此，水產(chǎn)品能夠保持良好的硬度、彈性等質(zhì)構(gòu)特性。然而也有報道稱酸性電解水對組織蛋白酶D活性幾乎沒有抑制作用[32]，這可能是由于它是唯一能在pH值低于6的環(huán)境下有活性的溶酶體蛋白酶[31]，即它對低pH值的酸性電解水抵抗能力較強。

1.2.2.3 脂肪酶

酸性電解水可以通過降低水產(chǎn)品脂肪酶活性進(jìn)而減緩產(chǎn)品的腐敗速度。脂肪酶是魚類產(chǎn)品中含量豐富的酶，它能夠催化油脂在油-水界面水解為甘油和游離脂肪酸[16]。游離脂肪酸的積累可以引起水產(chǎn)品相關(guān)組織變性并產(chǎn)生不良風(fēng)味[32]。酸性電解水能夠顯著鈍化脂肪酶的活性，降低水產(chǎn)品脂肪氧化的速率[9]，進(jìn)而延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)。但是截至目前，還沒有關(guān)于酸性電解水抑制脂肪酶活性的明確機理，仍需研究者進(jìn)一步的探索。

1.3 影響酸性電解水保鮮效果的因素

1.3.1 酸性電解水特性

1.3.1.1 pH值和ORP

酸性電解水的抑菌能力與pH值呈負(fù)相關(guān)，與ORP呈正相關(guān)。pH值增加會引起HClO的離子化，其殺菌能力逐漸降低。然而pH值過低可能導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)含量顯著減少、β-折疊含量顯著增加，蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響水產(chǎn)品的品質(zhì)[33]。隨著ORP的降低，酸性電解水對細(xì)菌的滅活能力下降，當(dāng)ORP降低至500 mV以下時，其抑菌能力大幅降低[19]。

1.3.1.2 包含有效氯的劑量

AC的形式主要包括ClO-、HClO、HCl、Cl2和H2O2等。其中HClO的殺菌能力約為ClO-的80 倍[34]。致病菌的細(xì)胞通常帶負(fù)電荷，會排斥帶負(fù)電荷的ClO-，但對接近中性的HClO排斥作用較小，因此HClO可以很容易地穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁，改變細(xì)胞膜的通透性[33]。Ovissipour等[33]研究發(fā)現(xiàn)HClO含量較高的酸性電解水（pH 6.80、ORP 786 mV、AC質(zhì)量濃度60 mg/L）對單核增生李斯特菌的滅活作用強于HClO含量相對較低的電解水（pH 2.70、ORP 1 150 mV、AC質(zhì)量濃度60 mg/L）。因此，在AC濃度一定時，AC中的HClO含量越高，酸性電解水殺菌作用越強。

酸性電解水抑菌能力與AC質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。Tantratian等[35]用不同酸性電解水（AC質(zhì)量濃度為0、20、40、60、80、100 mg/L）洗滌新鮮牡蠣肉，隨著AC質(zhì)量濃度的增加，其殺菌效果顯著提高，然而AC質(zhì)量濃度增加至80、100 mg/L時，牡蠣肉的色澤與硬度彈性等特性均發(fā)生不良變化。Sun Jiangping等[29]研究發(fā)現(xiàn)，多酚氧化酶的活性隨酸性電解水的AC濃度增加而降低，且抑制作用呈現(xiàn)先快后緩的趨勢。因此，篩選酸性電解水最佳AC濃度對其保鮮效果十分重要。

1.3.2 水產(chǎn)品中的有機物

酸性電解水的保鮮效果通常隨著水產(chǎn)品中有機物（蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等）濃度的增加而降低。其主要原因是有機物可能會與酸性電解水中的游離氯發(fā)生反應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛下龋M(jìn)而降低電解水的抑菌效果?；下群陀坞x氯是酸性電解水中AC的兩種形式。化合氯是指可以與有機和無機氮反應(yīng)生成氯胺而消耗的氯[36]，與游離氯相比，化合氯的抗菌活性要低得多，因此游離氯在發(fā)揮保鮮作用過程中起重要作用。據(jù)報道，影響酸性電解水抗菌活性的有機物主要是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，其中蛋白質(zhì)消耗游離氯的能力最強[37]。在蛋白質(zhì)和氨基酸的存在下，氨基和氯之間的氯化和氧化反應(yīng)形成常見的有機鹵化物——氯胺，導(dǎo)致游離氯含量降低、化合氯含量增加。在脂質(zhì)的存在下，游離氯可與C＝C反應(yīng)，使得酸性電解水的抗菌活性顯著降低[36]。因此，在使用酸性電解水處理水產(chǎn)品前應(yīng)考慮構(gòu)成水產(chǎn)品的有機物含量和種類。

1.3.3 溫度

溫度是影響酸性電解水保鮮效果的重要因素。溫度升高可能會改變細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性，使酸性電解水更容易進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞破壞其活性。Xie Jun等[38]研究發(fā)現(xiàn)50 ℃酸性電解水處理蝦肉后，可將蝦肉表面總需氧菌數(shù)量降低1.44（lg（CFU/g）），降低數(shù)量顯著高于20 ℃酸性電解水對需氧菌的滅活量（0.63（lg（CFU/g）））。

1.3.4 處理時間

酸性電解水的保鮮效率隨著處理時間的增加而增加。Liao Xinyu等[22]用酸性電解水（pH 6.10、ORP 837 mV、AC質(zhì)量濃度30 mg/L）分別處理大腸桿菌和金黃色葡萄球菌0、15、20、30 s，發(fā)現(xiàn)處理時間為30 s時抑菌效果最顯著。因此，在酸性電解水濃度一定時，可通過適當(dāng)延長處理時間來提高殺菌效果。然而，在敞口和不避光的條件下酸性電解水AC快速損失，其抑菌和鈍化酶活力的能力會顯著下降，甚至對水產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味等產(chǎn)生不良影響。因此需要綜合不同處理時間的酸性電解水在殺菌、鈍化酶活力以及品質(zhì)保持等方面的影響，篩選出最佳處理時間應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮過程中。

1.3.5 處理方式

酸性電解水處理方式對其保鮮效果影響顯著。有研究對比了浸泡、霧化、噴灑、沖洗4 種常見的酸性電解水處理方式的保鮮效果，結(jié)果表明由于浸泡處理均一性較好，其抑菌效果優(yōu)于其他3 種處理方式[39]。同時，楊楠[40]研究發(fā)現(xiàn)，與酸性電解水（pH 6.06、ORP 812 mV、ACC質(zhì)量濃度19.82 mg/L）靜置浸泡相比，攪拌浸泡（2 000 r/min）對蝦仁菌落總數(shù)的影響更加顯著，處理10 min后，靜置浸泡處理的蝦仁表面剩余菌落數(shù)約為4（lg（CFU/g）），而攪拌浸泡處理的蝦仁表面已檢測不到菌落數(shù)。

2 酸性電解水對水產(chǎn)品品質(zhì)與風(fēng)味的影響

水產(chǎn)品在貯藏過程中品質(zhì)與風(fēng)味均會受到細(xì)菌和酶活性的影響而發(fā)生不同程度的改變，如pH值增加、保水性和硬度降低、產(chǎn)品表面失去光澤、產(chǎn)生腐臭氣味等[41-42]。酸性電解水可在一定程度上抑制水產(chǎn)品細(xì)菌和酶的活性，因此可能對水產(chǎn)品品質(zhì)和風(fēng)味的保持產(chǎn)生積極的影響。

2.1 對水產(chǎn)品pH值的影響

酸性電解水可以有效延緩水產(chǎn)品在貯藏過程中pH值的升高。水產(chǎn)品存放一段時間后，蛋白酶和一些堿化細(xì)菌分解水產(chǎn)品體內(nèi)蛋白質(zhì)[43]并產(chǎn)生堿性化合物（氨類化合物、三甲胺等），使水產(chǎn)品肌肉pH值逐漸增加[41]，感官品質(zhì)逐漸下降。因此，細(xì)菌的生長繁殖是導(dǎo)致水產(chǎn)品pH值上升的首要“元兇”。有研究證明將微酸性電解水（pH值為2.46±0.14，ORP為（1 124±3）mV，AC質(zhì)量濃度為（26±6）mg/L）制成冰用來保存蝦可以顯著減少蝦肉中的總活菌數(shù)，進(jìn)而減少微生物及微生物產(chǎn)生的酶類的作用，降低堿性化合物的積累，抑制pH值的上升[44]。Xuan Xiaoting等[4]也報道了微酸性電解水冰（pH值為6.48±0.02，ORP為（882±2）mV，AC質(zhì)量濃度為（25.00±5.00）mg/L）可以顯著抑制魷魚貯藏期間pH值的上升，并推測引起這一變化的原因是微酸性電解水冰具有抑制細(xì)菌生長、延緩蛋白質(zhì)分解的作用。除此之外，由于酸性電解水本身呈酸性，在處理水產(chǎn)品過程中可能對產(chǎn)品的pH值也存在一定的影響。Tantratian等[35]用pH值為5.95和5.82的酸性電解水將新鮮牡蠣（pH值為6.55±0.20）浸泡30 min，發(fā)現(xiàn)牡蠣pH值均降低至6.0以下。Yan Wen等[14]也報道稱使用pH值為5.92的酸性電解水浸泡處理5 min，可將新鮮淡水蝦pH值由7.09降低至6.75左右。

2.2 對水產(chǎn)品保水性的影響

酸性電解水處理能夠較好地保持水產(chǎn)品的保水能力。保水性與水產(chǎn)品的硬度、彈性、嫩度、口感等質(zhì)量指標(biāo)關(guān)系密切。Shiroodi等[3]研究了酸性電解水（pH 2.70、ORP 1 150 mV、AC質(zhì)量濃度60.00 mg/L）與鮭魚肉保水性之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)肌肉保持水分的能力幾乎不變。決定保水性的因素是肌肉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)[45]，表明酸性電解水可以較好地保持肌肉纖維的完整性[3]，延緩肌肉水分的流失。

2.3 對水產(chǎn)品色澤的影響

酸性電解水處理對水產(chǎn)品的色澤有較好的保護作用。水產(chǎn)品的色澤是影響消費者購買的決定性因素。以蝦和白肉魚類為例，其在貯藏初期亮度（L*）通常較大，紅度（a*）和黃度（b*）較小。隨著貯藏時間的延長，水分流失嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致L*值降低；同時隨著蛋白質(zhì)分解與氧化，產(chǎn)品肌肉逐漸發(fā)紅發(fā)黑和偏黃。顏色的變化可能與貯藏期間蛋白質(zhì)變性程度有關(guān)[35]。向思穎等[46]報道了電解水可通過抑制蛋白分解，進(jìn)而減少冷鮮草魚色澤變化、延長魚肉新鮮期。酸性電解水可以抑制產(chǎn)品表面腐敗菌的繁殖，進(jìn)而減緩了由細(xì)菌引起的肌肉蛋白質(zhì)的分解，并較好地保持肌肉的保水性。因此，水產(chǎn)品的L*值、a*值和b*值變化程度較小。然而，也有研究顯示酸性電解水并不能有效地保持水產(chǎn)品的色澤，反而促進(jìn)產(chǎn)品被漂白[47]。引起這一變化的原因可能為強酸性電解水的低pH值和高ORP引起水產(chǎn)品中類胡蘿卜素等發(fā)生降解，最終導(dǎo)致肌肉顏色發(fā)白。因此，探究酸性電解水對水產(chǎn)品的最佳處理濃度和處理時間顯得十分必要。

2.4 對水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響

酸性電解水可提高水產(chǎn)品在貯藏過程中的質(zhì)構(gòu)特性。水產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)主要與肌肉中的肌原纖維蛋白和膠原蛋白等有關(guān)。新鮮水產(chǎn)品的肌肉都具有一定的硬度、彈性和回復(fù)力。水產(chǎn)品在貯藏過程中，其肌肉蛋白發(fā)生分解，導(dǎo)致硬度、彈性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性逐漸降低[46]，口感變差。Zhang Bin等[48]和楊琰瑜等[49]研究發(fā)現(xiàn)酸性電解水冰可通過抑制蝦肉表面腐敗菌的生長進(jìn)而維持蝦肉肌原纖維蛋白和膠原蛋白的穩(wěn)定性，因此硬度、彈性和回復(fù)力下降緩慢。此外，Wang Meng等[32]認(rèn)為酸性電解水對蝦肉中組織蛋白酶活性的抑制也是其保護肌肉纖維完整性的重要因素。因此酸性電解水可有效減少細(xì)菌和酶類對肌肉蛋白的分解，保持良好的質(zhì)構(gòu)特性。

2.5 對水產(chǎn)品風(fēng)味的影響

風(fēng)味是水產(chǎn)品主要的食用品質(zhì)之一，是消費者評價其品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)[42]。新鮮水產(chǎn)品具有令人愉悅的特征性氣味，然而隨著貯藏時間的延長，水產(chǎn)品發(fā)生蛋白質(zhì)和脂肪的氧化分解，產(chǎn)生不良?xì)馕?。酸性電解水可作為抗菌消毒劑用于抑制水產(chǎn)品的細(xì)菌和酶的活力，延長水產(chǎn)品的貨架期。然而研究顯示，新鮮水產(chǎn)品經(jīng)過酸性電解水預(yù)處理之后，與未處理的新鮮樣品相比，其風(fēng)味產(chǎn)生了顯著的變化[48]。這可能是由于酸性電解水產(chǎn)生的揮發(fā)性Cl2和ClO2，導(dǎo)致水產(chǎn)品氣味改變[49]。鑒于在光照、通風(fēng)或蒸餾水清洗的情況下，酸性電解水可快速分解成普通水，Cl2和ClO2氣味幾乎能夠被消除，因此酸性電解水在水產(chǎn)品保鮮應(yīng)用中仍存在一定的價值[17]。

3 酸性電解水在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

3.1 單一酸性電解水在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

表 1 單一酸性電解水在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用Table 1 Application of acid electrolyzed water in the preservation of aquatic products

表 2 酸性電解水協(xié)同其他技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用Table 2 Application of acid electrolyzed water cooperated with other technologies in the preservation of aquatic products

酸性電解水由于具有安全高效的優(yōu)勢，越來越多的國內(nèi)外科研工作者將其單獨應(yīng)用于魚、蝦、貝類等水產(chǎn)品的清洗處理（表1）。結(jié)果顯示酸性電解水會在一定程度上抑制細(xì)菌繁殖和部分內(nèi)源酶活性的增加，同時不會造成水產(chǎn)品色澤、口感、風(fēng)味的劣變，并在后續(xù)的運輸保藏過程中降低水產(chǎn)品的腐敗速度，延長其貨架期。

3.2 酸性電解水協(xié)同其他技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用

為了提高酸性電解水對水產(chǎn)品的保鮮效果，越來越多的研究將其與物理殺菌技術(shù)或生化保鮮劑聯(lián)合，旨在達(dá)到“1+1＞2”的保鮮效果（表2）。

物理方法具有安全性高、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點，其與酸性電解水協(xié)同應(yīng)用可延緩水產(chǎn)品腐敗，并且能夠較好地保持產(chǎn)品營養(yǎng)物質(zhì)和感官品質(zhì)。酸性電解水保鮮效果與溫度有關(guān)，溫度過高或過低均會使微生物細(xì)胞敏感性增加，影響微生物的生長繁殖。將酸性電解水與熱處理技術(shù)或低溫貯藏技術(shù)聯(lián)合，即適當(dāng)升高酸性電解水溫度后再清洗水產(chǎn)品，或者酸性電解水處理后將產(chǎn)品進(jìn)行低溫貯藏，均可有效提升產(chǎn)品保鮮效果，延長貨架期。此外，酸性電解水還可以與超聲波或超高壓等非熱物理殺菌技術(shù)聯(lián)合，酸性電解水代替普通水作為超聲或傳壓介質(zhì)，聯(lián)合處理較短的時間即可破壞微生物結(jié)構(gòu)，同時水產(chǎn)品的品質(zhì)幾乎不受影響[47,56]。因此，酸性電解水協(xié)同物理殺菌技術(shù)可相互促進(jìn)保鮮效果，提升水產(chǎn)品品質(zhì)。

生化保鮮劑用量低、有些甚至具有一定的營養(yǎng)價值[8]，其與酸性電解水協(xié)同可發(fā)揮各自優(yōu)勢，提升綜合保鮮效果?，F(xiàn)有研究將水產(chǎn)品進(jìn)行酸性電解水清洗處理，之后選擇具有抗氧化性和/或成膜性的保鮮劑進(jìn)行浸泡后貯藏，將抑菌與抗氧化作用充分結(jié)合，延緩水產(chǎn)品氧化和腐敗[14,57]。因此，酸性電解水與物理或生化保鮮技術(shù)通常具有相互促進(jìn)保鮮效果的協(xié)同關(guān)系，其在水產(chǎn)品保鮮中的應(yīng)用具有良好的前景。

4 結(jié) 語

酸性電解水作為一種綠色安全、操作簡單、廉價高效的新興抗菌消毒劑，在抑制水產(chǎn)品加工貯藏過程中品質(zhì)降低和延長保質(zhì)期等方面有著重要的作用。目前，已經(jīng)證實酸性電解水可以有效抑制水產(chǎn)品表面致病菌的繁殖，鈍化部分內(nèi)源酶活性，保持良好的色澤和質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)特性，其保鮮機理也逐步被探索。然而，目前國內(nèi)對酸性電解水的保鮮研究相對較少，還有許多問題亟需解決。

酸性電解水保鮮水產(chǎn)品的研究僅大多停留在保鮮效果的較淺層面，其深層作用機制，尤其是抑制酶活性的機制仍不清楚。隨著相關(guān)學(xué)者對酸性電解水認(rèn)識的不斷加深，該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用的發(fā)展速度必將逐步加快，并以其自身的巨大優(yōu)勢在水產(chǎn)品保鮮行業(yè)具有更廣闊的應(yīng)用前景。

目前國內(nèi)關(guān)于單一酸性電解水保鮮水產(chǎn)品的研究較多，對電解水協(xié)同其他技術(shù)的保鮮研究正在不斷探索中。探討更多不同技術(shù)與電解水組合應(yīng)用仍是下一步的研究重點。此外，電解水在水產(chǎn)品中應(yīng)用的安全性研究仍需加強，這將有利于酸性電解水在實際應(yīng)用中的后續(xù)推廣。