即食小龍蝦的微波殺菌工藝研究及品質(zhì)評價

潘志海，郭長凱，欒東磊

（上海海洋大學食品學院，上海 201306）

淡水小龍蝦，學名克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），蝦肉蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低，且富含微量元素。因其味道鮮美，深受消費者喜愛。大部分小龍蝦通過鮮銷烹飪途徑被直接食用，加工程度低[1]。此外，小龍蝦的季節(jié)性非常強，消費周期集中在每年4～8 月份。因此，發(fā)展小龍蝦加工業(yè)，不僅可以優(yōu)化小龍蝦的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，而且能夠改變小龍蝦集中上市、消費的局面，滿足消費者在其他季節(jié)對小龍蝦的需求。目前市面上小龍蝦產(chǎn)品主要以冷凍小龍蝦為主[2?3]，加工方式一般為烹飪后進行冷凍處理，后續(xù)的貯藏和運輸需要保持全程冷鏈，成本較高；此外，冷凍小龍蝦在食用之前需要進行解凍和加熱，而解凍后產(chǎn)品的品質(zhì)會下降[4]?，F(xiàn)代人們對于高品質(zhì)、食用便捷的即食食品的需求日益增加，因此，如何生產(chǎn)高品質(zhì)的即食小龍蝦產(chǎn)品是當下小龍蝦加工行業(yè)亟待解決的問題。然而基于熱傳導的傳統(tǒng)殺菌工藝需要長時間的高溫處理才能達到商業(yè)無菌的條件以滿足即食食品的貯藏要求，會對小龍蝦的品質(zhì)造成較大破壞[5]，因此生產(chǎn)高品質(zhì)的即食小龍蝦產(chǎn)品需要新型殺菌技術的支持。

微波殺菌作為一種新型殺菌技術[6]，能夠穿透甲殼對小龍蝦進行整體快速升溫，實現(xiàn)高溫短時殺菌，降低長時間高溫處理對小龍蝦品質(zhì)的破壞。已有研究使用家用微波爐對小龍蝦進行殺菌處理[7?8]，但難以進行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣應用。國內(nèi)有關工業(yè)微波殺菌技術的研究起步較晚，僅對虹鱒魚[9]、三文魚[10]等魚類進行過低溫微波殺菌，缺乏對高溫微波殺菌和甲殼類水產(chǎn)品的殺菌研究。

因此，本研究以新鮮小龍蝦為原料，旨在驗證工業(yè)微波殺菌技術運用在甲殼類水產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化加工中的可行性，探究微波殺菌對小龍蝦品質(zhì)的影響，為水產(chǎn)品的微波加工提供了一定的技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活小龍蝦 重量（25±5）g，體長8～10 cm，2020年6～8 月份出產(chǎn)于江蘇省宿遷市泗洪縣；輕質(zhì)氧化鎂、鹽酸標準滴定液 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂 上海吉至生化有限公司。

TA.XT Plus 物性測試儀 英國Stable Micro System 公司；Kjeltec 8400 全自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS 公司；3nh-ys3060 分光色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；Jumbo 35 真空包裝機 荷蘭HENKELMAN 公司；DHP-360 恒溫培養(yǎng)箱 天津賽得利斯實驗儀器制造廠；HX-320 柜式蒸汽滅菌釜

德國Systec 公司；PICOVACQ/1TC 型無線溫度傳感器 法國TMI-ORION 公司；ASTREE 電子舌系統(tǒng) 法國Alpha M.O.S.公司；896 MHz 單模式工業(yè)微波殺菌系統(tǒng) 上海海洋大學熱加工中心，該系統(tǒng)如圖1 所示，配置896 MHz 微波源和兩個單模式微波加熱腔，此外還包括傳動系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高壓環(huán)境下樣品的連續(xù)載入和載出。

圖1 單模式工業(yè)微波殺菌系統(tǒng)Fig.1 Single mode industrial microwave sterilization system

1.2 實驗方法

1.2.1 小龍蝦的預處理 挑選大小均勻、外觀一致的小龍蝦個體置于冰水中快速猝死，瀝干水分后，兩只一組，裝入高溫蒸煮袋進行真空包裝，包裝后的小龍蝦樣品置于4 ℃冰箱中備用，現(xiàn)取現(xiàn)用以保證新鮮度。為了排除香辛料的殺菌作用，本研究未對小龍蝦進行調(diào)味，產(chǎn)品屬于“原味小龍蝦”系列。

1.2.2 微波殺菌工藝的選擇 在罐頭食品的殺菌工藝中，殺菌強度用熱處理程度F 值（thermal lethality value, F）進行量化評價[11]。對于低酸性罐頭產(chǎn)品，推薦熱處理程度為F0=3 min，可滿足商業(yè)無菌要求[6]。本文以此為參考，探究適合小龍蝦的熱處理程度及對應的微波殺菌工藝。

1.2.2.1 不同F(xiàn)值的微波殺菌工藝 恒定微波功率6.5 kW，循環(huán)水溫（122±1）℃，通過調(diào)節(jié)微波處理時長和保溫時間，控制產(chǎn)品的熱處理程度。參考前人研究[9?10]，結(jié)合前期的單因素實驗，選定兩種微波處理時長（150 s 和190 s）和三種保溫時間（180、200 和220 s）進行全面實驗，得到F0=0.5～4 min 的微波殺菌工藝，每次殺菌處理10 袋（20 只）小龍蝦，每組參數(shù)重復3 次實驗。對不同F(xiàn) 值的微波殺菌小龍蝦進行質(zhì)構(gòu)分析和感官評定，篩選出產(chǎn)品品質(zhì)較好的微波殺菌工藝。

1.2.2.2 質(zhì)構(gòu)分析和感官評定 質(zhì)構(gòu)分析：小龍蝦去頭剝殼，使用TA.XT Plus 物性測試儀測試蝦尾樣品的質(zhì)構(gòu)特性。測試部位為蝦腹第一節(jié)和第二節(jié)肌肉，探頭為P0.5，TPA 模式，測試前速度1.0 mm/s，測試速度：1.0 mm/s，測試后速度：1.0 mm/s，壓縮比：50%[12]。

感官評定：采取評分法，評分標準參照表1，感官評定小組由來自食品學院經(jīng)過感官評定培訓的12 名學生組成，評估過程獨立無互動。從形態(tài)、氣味、滋味、口感四個維度對小龍蝦品質(zhì)進行評價。

表1 感官評分標準Table 1 Standard of sensory evaluation

1.2.2.3 商業(yè)無菌檢驗 常溫即食小龍蝦產(chǎn)品需要滿足商業(yè)無菌要求，檢測步驟參照食品安全國家標準《商業(yè)無菌檢驗》（GB4789.26-2013）[13]，將殺菌完成的小龍蝦產(chǎn)品放在恒溫箱中于（36±1）℃下保存，每組處理放置6 袋平行樣品，監(jiān)測其性狀是否發(fā)生改變，分別于第0、10、20、30 d 測定菌落總數(shù)。

1.2.2.4 微波殺菌工藝優(yōu)選 綜合1.2.2.2 和1.2.2.3優(yōu)選出符合商業(yè)無菌要求且產(chǎn)品品質(zhì)較好的微波殺菌工藝。

1.2.3 小龍蝦的殺菌處理 根據(jù)微波殺菌工藝優(yōu)選結(jié)果（1.2.2），選取F0=2 min 作為目標熱處理程度，分別通過微波殺菌和傳統(tǒng)蒸汽殺菌對小龍蝦進行處理，殺菌完成后小龍蝦熟化至可食用狀態(tài)。其中微波殺菌的工藝參數(shù)為：系統(tǒng)壓力0.2 MPa，微波凈功率6.5 kW，微波處理時間190 s，保溫溫度（120±1）℃，保溫時間為180 s；傳統(tǒng)殺菌（蒸汽殺菌）的工藝參數(shù)為：滅菌釜腔體內(nèi)部到達121 ℃后保溫300 s。每次殺菌處理10 袋（20 只）小龍蝦，微波殺菌組和傳統(tǒng)殺菌組各重復3 次實驗，殺菌完成后進行殺菌過程評價、貨架期測定和品質(zhì)評價。

1.2.4 殺菌過程評價 在殺菌過程中，食品內(nèi)部各處所經(jīng)歷的熱處理過程不同，故使用食品最熱點和最冷點的蒸煮值進行整體評價。通過預實驗探明殺菌處理中最熱點位于蝦體表面，最冷點位于蝦仁中心。根據(jù)冷點的時間溫度曲線，計算出冷點蒸煮值，而表面蒸煮值可以根據(jù)樣品所處的環(huán)境溫度計算。

使用PICOVACQ/1TC 型無線溫度傳感器記錄殺菌過程中小龍蝦冷點位置的時間溫度曲線。該傳感器外表面為封閉的不銹鋼，可以隔絕微波處理過程中電磁場對熱電信號的影響[14?15]。將無線溫度傳感器沿垂直電場方向插入小龍蝦冷點位置，測量并記錄殺菌過程中的時間溫度曲線，用于計算熱處理程度和后續(xù)品質(zhì)評價。

熱處理程度F 值（thermal lethality value, F）用以評價熱處理過程對微生物的影響，是時間和溫度對微生物的綜合效應，計算公式如下[11]：

式中：T（t）為冷點的實時溫度，℃；Tref為殺菌的目標溫度，在高溫殺菌工藝中一般為121 ℃；z 為微生物的z 值，即微生物的D 值（Decimal reduction time，D）每改變一個數(shù)量級所需要升高或者降低的溫度，在高溫殺菌中一般取肉毒梭狀芽孢桿菌（Clostridium botulinum）的Z 值[16]，即為10 ℃；t 為熱處理時間，min；當目標溫度取121 ℃時，一般將F 值記為F0，min。

蒸煮值C（Cook value，C）用以評價熱處理過程對食品品質(zhì)的影響，是時間和溫度對食品組分的綜合效應，計算公式如下[17]:

式中：T（t）是冷（熱）點的實時溫度，℃；Tref是參考溫度（100 ℃）；z 值用以衡量食品中營養(yǎng)成分的耐熱性，通常為33.1 ℃[13]；t 為熱處理時間，min。

1.2.5 貨架期測定

1.2.5.1 菌落總數(shù)（TVC） 菌落總數(shù)的測定參照食品安全國家標準《菌落總數(shù)測定》（GB 4789.2-2016）[18]，小龍蝦樣品完成殺菌處理后置于常溫（20±5）℃下保存，每組處理放置6 袋平行樣品，分別于第0、1、2、3、4、5、6 月測定菌落總數(shù)。

1.2.5.2 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N） TVB-N 是評價水產(chǎn)品新鮮度和品質(zhì)的重要指標，可用于測定產(chǎn)品的貨架期[19]。TVB-N 含量的測定參照食品安全國家標準《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》（GB 5009.228-2016）[20]，小龍蝦樣品完成殺菌處理后置于常溫（20±5）℃下保存，分別于第0、1、2、3、4、5、6 月測定TVB-N 含量。

1.2.6 品質(zhì)評價

1.2.6.1 汁液流失率、加壓失水率及脫殼完整率 汁液流失率：取新鮮小龍蝦樣品，用濾紙吸除表面水分，稱重記為m1，裝入蒸煮袋抽真空。殺菌后取出，用濾紙吸干表面水分，稱重記為m2，汁液流失率計算公式為[21]：

加壓失水率：加壓失水率用以表征咀嚼過程中食品持水性的大小。參考Farouk 等[22?23]加壓濾紙法并加以調(diào)整，用濾布包裹準確稱量的蝦仁樣品，夾在20 張直徑為11 cm 濾紙中間，在濾紙上施加35 kg 的壓力，保持5 min 后取出蝦仁測定質(zhì)量，加壓前后蝦仁質(zhì)量分別記為m1和m2，加壓失水率計算公式為:

脫殼完整率：參考范海龍等[7]方法，小龍蝦經(jīng)過殺菌處理后進行手工脫殼，蝦尾總數(shù)計為n1，脫殼后形態(tài)完整的蝦尾數(shù)為n2，脫殼完整率計算公式為：

1.2.6.2 色澤分析 蝦肉色澤采用手持式色差儀進行測定，采用L*a*b*表色系統(tǒng)進行色差分析，其中L*代表亮度值，L*=0，表示黑色，L*=100，表示白色；a*代表紅度值，a*>0 表示紅度，a*<0 表示綠度；b*代表黃度值，b*>0 表示黃度，b*<0 表示藍度。使用前用黑板和白板校正色差儀，蝦尾剝殼取蝦肉，用色差儀測定表面的L*、a*、b*值，每份樣品測定6 個不同點取平均值。

1.2.6.3 感官評定 感官評定采取評分法，評分標準參照表2，感官評定小組由來自食品學院經(jīng)過感官評定培訓的12 名學生組成，評估過程獨立無互動。從外觀、氣味、色澤、肉質(zhì)四個維度對小龍蝦品質(zhì)進行評價。

表2 感官評分標準Table 2 Standard of sensory evaluation

1.2.6.4 電子舌滋味分析 取冷藏后的待測蝦肉，準確稱取2.00 g，按照1:25 （g/mL）的料液比加入蒸餾水，在冰浴條件下絞碎均質(zhì)，然后超聲5 min，浸漬30 min，15294 g 冷凍離心15 min，上清液過濾，下層沉淀重復以上步驟，將兩次濾液合并，定容至100 mL。取80 mL 濾液倒入電子舌專用進樣杯中進行測定。電子舌滋味分析采用ASTREE 電子舌系統(tǒng)，測定前需要活化傳感器并進行校準和初始化，傳感器診斷通過后開始采樣。每例樣品數(shù)據(jù)采集時間為120 s，采樣頻率為1 Hz，取最后30 s 測量的平均值作為該例樣品在本次采樣的結(jié)果，每次采樣完成后用蒸餾水清洗傳感器。循環(huán)采樣7 次，取最后4 次的結(jié)果，以確保信號的穩(wěn)定性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個實驗測定6 個平行，使用SPSS 26 軟件進行數(shù)據(jù)分析和單因素方差分析（ANOVA），用Duncan 多重比較分析差異的顯著性，顯著性水平取P<0.05，結(jié)果以“均值±標準差”表示，使用Origin 2021 軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 小龍蝦的微波殺菌工藝

2.1.1 微波殺菌工藝參數(shù) 測試了不同的微波殺菌工藝參數(shù)，結(jié)果如表3 所示。

表3 小龍蝦的微波殺菌工藝Table 3 Different microwave sterilization processes of crayfish

采用單模式工業(yè)微波殺菌系統(tǒng)，工作頻率896 MHz，微波功率6.5 kW，系統(tǒng)壓力0.2 MPa。樣品經(jīng)傳送帶進入微波諧振腔，傳送帶速度決定著微波處理時長，保溫溫度由循環(huán)水浴控制，一般設定為目標殺菌溫度（120±1） ℃。通過調(diào)節(jié)不同微波處理時長和保溫時間的組合，得到F0值為0.5～4.0 min 的微波殺菌工藝。

2.1.2 質(zhì)構(gòu)分析和感官評定 不同熱處理程度（F0）蝦仁的質(zhì)構(gòu)特性和感官評分如表4 所示。

表4 不同熱處理程度（F0）蝦仁的質(zhì)構(gòu)特性和感官評分Table 4 Texture and sensory evaluation of crayfish with different F0 value

隨著熱處理程度的提高，蝦仁的硬度、彈性和咀嚼性三種主要感官指標呈下降趨勢。結(jié)合實際感官評定，各組樣品均已熟化至可食用狀態(tài)，不同F(xiàn)0值的樣品氣味和滋味無顯著性差異（P>0.05），F(xiàn)0>2 min的樣品肉質(zhì)軟爛，口感較差，F(xiàn)0≤2 min 的小龍蝦樣品形態(tài)完整，肉質(zhì)緊密，彈性和咀嚼性較好，具有較高的感官接受程度。

2.1.3 商業(yè)無菌檢驗 不同熱處理程度（F0）小龍蝦的商業(yè)無菌性檢驗結(jié)果如表5 所示。

表5 不同貯藏時間的菌落總數(shù)（（36±1） ℃）Table 5 Colonies number for different storage time（（36±1） ℃）

新鮮小龍蝦的原始菌落數(shù)為106～107CFU/g，經(jīng)過F0=0.5 min 或F0=1.0 min 的微波殺菌工藝處理后，小龍蝦樣品中的微生物未被完全殺滅；經(jīng)F0=1.5 min 的微波殺菌工藝處理后的小龍蝦未檢出微生物，但是在（36±1） ℃下貯藏10 d 后，樣品中檢出菌落，且在20 d 內(nèi)發(fā)生腐敗，可能是因為小龍蝦中存在耐熱性更強的芽孢[24]，而F0=1.5 min 的微波殺菌工藝無法殺滅蝦體中的芽孢。小龍蝦經(jīng)F0≥2.0 min的微波殺菌工藝處理后在（36±1） ℃條件下培養(yǎng)30 d仍未檢出微生物，說明F0≥2.0 min 的微波殺菌工藝滿足商業(yè)無菌的要求。

綜上，通過商業(yè)無菌檢驗，確定了符合商業(yè)無菌要求的熱處理程度為F0≥2.0 min。熱處理程度越高，殺菌效果越強，但是蝦肉的質(zhì)構(gòu)劣化越嚴重，故選定滿足商業(yè)無菌要求下熱處理程度最低（F0=2.0 min）的工藝作為最優(yōu)微波殺菌工藝，具體參數(shù)為：微波殺菌系統(tǒng)功率6.5 kW，經(jīng)190 s 左右小龍蝦核心溫度升至（118±1） ℃，并在（120±1） ℃的循環(huán)水浴下保溫180 s。

2.2 小龍蝦的殺菌過程

殺菌過程中無線溫度傳感器記錄的小龍蝦冷點位置時間溫度曲線如圖2 所示。

圖2 不同殺菌方式的時間溫度曲線Fig.2 Time-temperature profiles of different sterilization processes

其中，OA1段為微波升溫階段，A1B1段為水浴保溫（升溫）階段，B1C1段為冷卻階段；OA2段為蒸汽升溫階段，A2B2段為蒸汽保溫階段，B2C2段為冷卻階段。大功率微波加熱系統(tǒng)無法精確控制加熱終點溫度從而得到穩(wěn)定的F0值[25]，在實驗中發(fā)現(xiàn)當微波加熱冷點至121 ℃，熱點溫度將超過121 ℃而導致產(chǎn)品脹袋破裂。因此使用微波完成大部分升溫過程（OA1段 25～115 ℃）后，利用（120±1） ℃水浴保溫實現(xiàn)樣品冷點115～121 ℃的精細升溫（A1B1段），保證最終F0值為（2.0±0.1） min。不同殺菌方式對蒸煮值C 的影響如表6 所示。

表6 不同殺菌處理后小龍蝦的蒸煮值Table 6 Cook value of crayfish during different sterilization processes

微波殺菌和傳統(tǒng)殺菌F0值分別為2.19 min 和2.00 min，在微波熱處理程度略大的情況下，微波殺菌總時間較傳統(tǒng)殺菌減少了66.55%，冷點及表面蒸煮值分別減少了34.40%、57.75%。以上結(jié)果表明，微波殺菌能夠顯著縮短熱處理時間（P<0.05），且對食品品質(zhì)的影響更小。傳統(tǒng)殺菌組冷點蒸煮值和表面蒸煮值相差較大，說明冷點剛達到滅菌標準時產(chǎn)品表面已過度加熱。而微波殺菌組表面蒸煮值和冷點蒸煮值相差不大，說明微波加熱更加均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)小龍蝦樣品的整體加熱，有效避免表面過熱的問題。

2.3 即食小龍蝦的貨架期測定

2.3.1 菌落總數(shù) 測定常溫（20±5）℃下不同貯藏時間內(nèi)小龍蝦的菌落總數(shù)，結(jié)果如表7 所示。

表7 不同貯藏時間下小龍蝦的菌落總數(shù)（（20±5） ℃）Table 7 Colonies number of crayfish in different storage time（（20±5） ℃）

新鮮小龍蝦的原始菌落數(shù)為106～107CFU/g，小龍蝦經(jīng)F0=2 min 的熱處理后，微波殺菌組和傳統(tǒng)殺菌組均未檢出菌落，說明兩種處理方式均能夠殺滅樣品中的微生物營養(yǎng)體，滿足基本的殺菌要求。傳統(tǒng)殺菌組樣品在常溫貯藏3 個月后出現(xiàn)菌落，在貯藏5 個月后樣品中菌落總數(shù)超過GB 10136-2015《食品安全國家標準動物性水產(chǎn)制品》中規(guī)定的菌落總數(shù)限量5.0×104CFU/g[26]，已經(jīng)失去食用價值。而微波殺菌組在常溫下貯藏6 個月內(nèi)均未檢出菌落，說明該工藝滿足商業(yè)無菌的要求。該結(jié)果表明相同熱處理程度下，微波殺菌比傳統(tǒng)殺菌的效果更好，可能源自于微波的非熱效應。

2.3.2 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N） 動物性食品在貯藏過程中，酶和細菌會分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨以及胺類等揮發(fā)性含氮物質(zhì)，稱為揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）[17]。TVB-N 含量越高，表明食品中蛋白質(zhì)和氨基酸被破壞的越多，一般水產(chǎn)品中TVB-N 含量達到20 mg/100 g時，即認為是變質(zhì)的標志[27]。本研究以TVB-N 含量為指標測定小龍蝦的貨架期，殺菌后的小龍蝦產(chǎn)品置于常溫（20±5）℃下保存，樣品的TVB-N 含量隨貯藏的時間變化如圖3 所示。

圖3 即食小龍蝦的揮發(fā)性鹽基氮隨貯藏時間的變化（20±5）℃Fig.3 TVB-N in instant crayfish during storage（20±5）℃

在貯藏期間，所有樣品的TVB-N 值隨時間緩慢上升，且微波處理組的樣品TVB-N 上升速率較慢。傳統(tǒng)殺菌處理的樣品在常溫下貯藏四個月后TVBN 值超過淡水蝦腐敗限定值20 mg/100 g[26]，認為貨架期已到終點不再適合食用。微波殺菌組樣品常溫下貯藏6 個月，TVB-N 值始終在限量范圍內(nèi)，說明其在常溫下貯藏期在6 個月以上，已經(jīng)基本能夠滿足市場在小龍蝦下市期間的需求，故未進行更長時間的測定。

綜上，傳統(tǒng)殺菌組即食小龍蝦常溫下貨架期為3 個月，微波殺菌組為6 個月，同等熱處理條件下微波殺菌處理能顯著延長即食小龍蝦產(chǎn)品的貨架期，可能源自于微波殺菌過程中的非熱效應。

2.4 蝦尾的品質(zhì)評價

2.4.1 汁液流失率、加壓失水率及脫殼完整率 不同殺菌處理后，小龍蝦汁液流失率和加壓失水率如表8 所示。

表8 不同殺菌處理后小龍蝦的持水性和脫殼完整率Table 8 Water holding capacity and ratio of intact tail of crayfish processed by different sterilization processes

汁液流失率可衡量殺菌過程對樣品的破壞程度。加熱導致蛋白質(zhì)變性，暴露出原本位于分子內(nèi)部的疏水基團，導致持水力下降或水分溢出[28]，殺菌后汁液流失率越大說明蝦體組織流失越多，殺菌過程對蝦體破壞越大。傳統(tǒng)殺菌處理后小龍蝦的汁液流失率顯著高于微波殺菌處理后小龍蝦汁液流失率（P<0.05），說明微波殺菌處理對小龍蝦組織破壞更小，與蒸煮值C的計算結(jié)果一致。

加壓失水率可反映蝦肉組織的持水性，而持水性影響蝦肉的嫩度、彈性等感官品質(zhì)。大多數(shù)持水性蛋白存在于肌細胞內(nèi)部，與這些蛋白結(jié)合的水會在外界壓力（加壓壓榨或者口腔咀嚼）的作用下流出，加壓失水率越高，說明肌肉組織蛋白結(jié)合的水越多，持水性越好[29]。微波殺菌處理后小龍蝦加壓失水率顯著高于傳統(tǒng)殺菌處理后小龍蝦的加壓失水率（P<0.05），可能是因為傳統(tǒng)殺菌處理對小龍蝦肌肉組織的破壞較大，過多的水分從肌肉細胞中流失，而微波殺菌處理對小龍蝦肌肉組織破壞小，大部分水分得以保留在肌肉細胞內(nèi)部。

脫殼完整率影響小龍蝦的食用體驗，微波殺菌組的脫殼完整率略高于傳統(tǒng)處理組但不顯著（P>0.05）。可能是因為在殺菌過程中，小龍蝦處于密閉的蒸煮袋內(nèi)，兩種殺菌方式具有相似非水環(huán)境。在微波殺菌過程中，蝦尾迅速升溫脫水，加速了蝦肉皺縮從而促進殼肉分離[30]。

2.4.2 色澤分析 食品色澤是重要的感官指標，影響著消費者對食品的偏好。不同殺菌方式對蝦肉色澤的影響如表9 所示。

表9 不同殺菌處理對小龍蝦色澤的影響Table 9 Effect of different sterilization processes on color of crayfish

經(jīng)過不同殺菌方式的熱處理后，蝦肉的L*、a*、b*值均有顯著差異（P<0.05），微波殺菌組a*值和b*值較大，傳統(tǒng)殺菌組L*值較大，說明微波處理有利于保持蝦尾表皮的橘紅色澤，但會導致蝦肉色澤偏黃，而經(jīng)過傳統(tǒng)殺菌處理后蝦肉白度更高。可能是微波殺菌過程中，蝦肉組織更早達到高溫狀態(tài)，加快了美拉德反應，生成了顯色物質(zhì)。蝦仁黃度值增加可能和蝦黃在肌肉中流動滲透有關[7]。此外，微波殺菌組的色澤標準差較大，說明色澤分布不均勻，可能與水平方向上微波加熱均勻性較差有關。

2.4.3 質(zhì)構(gòu)特性 小龍蝦經(jīng)兩種殺菌方式處理后，蝦肉的質(zhì)構(gòu)特性如圖4 雷達圖所示，微波殺菌組蝦仁在硬度、彈性、咀嚼性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)殺菌組。

圖4 不同殺菌方式對質(zhì)構(gòu)的影響Fig.4 The effect of different sterilization processes on texture

硬度為質(zhì)構(gòu)探頭擠壓樣品發(fā)生塑性形變的最大力量，影響樣品硬度的因素比較復雜，包括含水量、含鹽量、肌原纖維蛋白交聯(lián)程度等[31]。微波殺菌組硬度較高可能是因為蛋白質(zhì)經(jīng)微波處理后變性凝固，而傳統(tǒng)殺菌組硬度較低是因為熱處理程度較高，蛋白質(zhì)之間的氫鍵、二硫鍵等被破壞得更多，空間結(jié)構(gòu)改變無法良好持肌肉形態(tài)[32]，在感官上表現(xiàn)為肉質(zhì)軟爛。

彈性反映蝦肉經(jīng)壓縮變形后，去除壓力后能恢復的程度。殺菌過程中，微波和高溫會使蛋白質(zhì)變性，使其失去原有回復力，進而引起蝦肉彈性下降。微波殺菌組蝦肉彈性顯著大于傳統(tǒng)殺菌組（P<0.05），說明傳統(tǒng)殺菌過程中熱處理對小龍蝦質(zhì)構(gòu)的影響比微波殺菌過程中微波和高溫的綜合效應更大。

咀嚼性直觀地顯示出口腔在咀嚼樣品至能吞咽程度的過程中的做功大小。微波殺菌組的咀嚼性高于傳統(tǒng)殺菌組，主要和微波殺菌組小龍蝦的硬度和彈性較高有關[23]。

總體來說，傳統(tǒng)殺菌處理后小龍蝦質(zhì)地偏軟，彈性差，不耐咀嚼；而微波殺菌處理后，小龍蝦肉質(zhì)緊實，彈性韌性好，咀嚼性佳，與傳統(tǒng)殺菌處理相比，微波殺菌能夠提供更好的產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性。

2.4.4 感官評定 圖5分別為龍蝦外觀、龍蝦氣味、蝦仁色澤、蝦仁肉質(zhì)四個維度的感官評分，圖6 為感官評定總分：小龍蝦經(jīng)過兩種不同的殺菌方式處理后，蝦體外觀和蝦仁色澤無顯著性差異（P>0.05），微波處理組小龍蝦肉質(zhì)較為緊實，具有焙烤香味，而傳統(tǒng)殺菌組肉質(zhì)較為軟爛，蝦肉味道寡淡，且汁液流失較多。隨著貯藏時間的延長，兩種殺菌處理的小龍蝦感官評分逐漸下降，但微波殺菌處理的小龍蝦感官評分始終高于傳統(tǒng)殺菌組，且微波處理小龍蝦的感官品質(zhì)下降趨勢更慢。在貯藏中后期，傳統(tǒng)殺菌組蝦殼偏白，殼肉分離，失去彈性，且出現(xiàn)淡淡的氨味，感官評定總分低于5 分，已經(jīng)不適合食用；而微波殺菌組小龍蝦色澤鮮紅，僅肉質(zhì)稍有松散，總體食用品質(zhì)仍較好。

圖5 小龍蝦的感官評分Fig.5 Sensory evaluation of crayfish

圖6 小龍蝦的感官評定總分Fig.6 Total sensory score of crayfish

2.4.5 電子舌滋味分析 ASTREE 電子舌系統(tǒng)的傳感器陣列由1 個參比電極和7 個化學選擇性區(qū)域效應傳感器組成，傳感器對樣品中的呈味物質(zhì)具有交互敏感性，造成各傳感器的原始響應信號間存在一定相關性[33]。故對采集到的原始數(shù)據(jù)通過主成分分析（PCA）進行數(shù)據(jù)降維，前三個主成分貢獻率分別為87.15%、7.84%、1.63%，總貢獻為96.62%，能夠較好地還原樣品的完整滋味信息。使用這三個主成分對不同貯藏時間下微波殺菌組和傳統(tǒng)殺菌組的小龍蝦樣品進行聚類分析。結(jié)果如圖7 所示。

圖7 小龍蝦的滋味輪廓Fig.7 Flavor profile of crayfish

微波殺菌組和傳統(tǒng)殺菌組滋味輪廓區(qū)分明顯，在6 個月的貯藏時間內(nèi)，微波殺菌組的樣品滋味輪廓差別不大，說明品質(zhì)未發(fā)生明顯變化。而傳統(tǒng)殺菌組的樣品在第三個月后開始出現(xiàn)分化，說明在該時段內(nèi)品質(zhì)發(fā)生較大變化，可能已經(jīng)發(fā)生腐敗。

3 結(jié)論

利用896 MHz 單模式工業(yè)微波殺菌系統(tǒng)，設計了常溫即食小龍蝦的微波殺菌工藝。通過商業(yè)無菌檢驗和貨架期檢測，確定了常溫即食小龍蝦在殺菌過程中的最低熱處理程度為F0=2.0 min，對應的微波殺菌工藝參數(shù)為：系統(tǒng)壓力0.2 MPa，微波功率6.5 kW，微波處理時間190 s，保溫溫度（120±1） ℃，保溫時間為180 s，該工藝可在9.2 min 內(nèi)完成小龍蝦的殺菌過程。與相同熱處理程度的傳統(tǒng)殺菌工藝相比，微波殺菌組的總處理時間、冷點蒸煮值、表面蒸煮值分別減少了66.55%、34.40%、57.75%。微波殺菌后樣品的持水性高于傳統(tǒng)殺菌處理組，質(zhì)構(gòu)特性較好，感官評分較高（P<0.05）。此外，微波殺菌組蝦尾的脫殼完整率略小于傳統(tǒng)殺菌組但無顯著性差異（P>0.05）。在色澤方面，微波殺菌組蝦肉色澤偏黃，對蝦尾表皮的橘紅色澤保留較好，而傳統(tǒng)殺菌處理蝦肉白度更高。電子舌分析表明，微波殺菌組和傳統(tǒng)殺菌組滋味輪廓差異較大，在常溫下6 個月的貯藏期內(nèi)，傳統(tǒng)殺菌組在貯藏3～4 個月后滋味輪廓發(fā)生明顯改變，而微波殺菌組滋味輪廓沒有發(fā)生明顯變化。上述結(jié)果表明，經(jīng)微波殺菌處理后的即食小龍蝦產(chǎn)品在常溫下貨架期達6 個月以上，品質(zhì)保持良好，能夠滿足小龍蝦下市期間的市場需求。

本研究基于上海海洋大學的單模式微波殺菌系統(tǒng)，利用新型微波技術實現(xiàn)了小龍蝦的工業(yè)化殺菌處理，探索了中試規(guī)模的微波殺菌技術在小龍蝦加工中的初級應用形態(tài)，為了排除調(diào)味料對殺菌效果的增益作用，未在口味上進行橫向展開研究。理論上，增加調(diào)味料的小龍蝦產(chǎn)品保質(zhì)期會比本研究中的無添加原味小龍蝦更長。后續(xù)可以進行工業(yè)放大和進一步的深入研究，例如：運用柵欄因子技術，進一步降低小龍蝦的熱處理程度和延長貨架期；進行調(diào)味小龍蝦的研發(fā)，開發(fā)適用于微波殺菌處理的小龍蝦調(diào)味方法。