滅菌方式對南極大磷蝦醬料品質的影響

趙陸愷，胥亞夫，丁 威，陶樂仁，遲 海*

（1 上海理工大學醫(yī)療器械與食品學院 上海 200093 2 中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所 上海 200090 3 遼漁南極磷蝦科技發(fā)展有限公司 遼寧大連 116000 4 上海海洋大學食品學院 上海 201306）

南極大磷蝦（Euphausia superba）的蛋白質和必需氨基酸含量高，礦物元素、不飽和脂肪酸和活性物質（如自溶酶和蝦青素等）含量豐富，且可捕撈量巨大[1-3]。在全球漁業(yè)資源有限的狀況下，南極大磷蝦成為重要的海洋生物資源之一，對其合理的開發(fā)和利用成為我國漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要趨勢[4-6]。然而，現(xiàn)有的南極大磷蝦產(chǎn)品仍局限于蝦油和蝦粉，有效利用南極大磷蝦特殊風味和鮮度生產(chǎn)的高附加值產(chǎn)品較少[7-8]。鑒于此，利用南極大磷蝦作為主要風味食材，充分發(fā)揮其特殊的口感和鮮度，開發(fā)南極大磷蝦醬料對有效提高其附加值和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有極大的促進作用。

南極大磷蝦自溶酶系活性極強，煮熟后組織較松散，蛋白質容易被分解[9]。這就使得南極大磷蝦在加工、運輸和貯藏過程中容易受微生物的侵染，從而降低商業(yè)價值和食用安全性。水產(chǎn)品加工企業(yè)主要采取高溫、微波、紫外和巴氏殺菌等方式保證產(chǎn)品的品質和安全性。傳統(tǒng)高溫殺菌可以有效減少微生物數(shù)量，延長產(chǎn)品貨架期。而高溫殺菌容易破壞熱敏性物質，導致食品中營養(yǎng)物質和風味成分的損失[10]。微波殺菌利用微波的熱/非熱效應在短時間內(nèi)使微生物失活，同時對食品中揮發(fā)性化合物影響不大[11-12]。然而，食品在微波殺菌過程中因材質及形狀的不均一而存在受熱不均勻的問題[13]。紫外殺菌可有效抑制產(chǎn)品中的微生物數(shù)量，同時可最大程度地保留食品中鮮味物質和營養(yǎng)成分[14-16]。巴氏殺菌雖能減少風味和營養(yǎng)成分的損失，但對部分微生物不能達到理想的致死效果，產(chǎn)品品質有時會因此降低[17]。選擇合適的殺菌方式對保障南極大磷蝦醬料的品質和安全性起到重要作用。

本研究以南極大磷蝦為主要原料，利用其特殊的風味和質感，制備南極大磷蝦醬料。采用4 種常見的商業(yè)殺菌方式【高溫殺菌（High temperature short time，HTST）、巴氏殺菌 （Low temperature long time，LTLT）、微波殺菌（Microwave，MV）、紫外殺菌（Ultraviolet，UV）】對樣品進行處理。通過檢測質構、流變、色差、滋味、質感等指標，結合感官分析和樣品中微生物殘存情況，分析南極大磷蝦醬料品質變化、安全性情況和各種商業(yè)殺菌處理方式的優(yōu)劣，旨在為南極大磷蝦高值化產(chǎn)品的工藝優(yōu)化、品質提高和綜合利用提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南極大磷蝦由南極第35 次考察隊提供，-40℃條件下實驗室備用；金華火腿，浙江帕爾瑪食品有限公司；食用油、大蒜、小米辣、紅辣椒干、冰糖、蠔油、生抽、食鹽，上海市售。

月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯、煌綠乳糖膽鹽肉湯、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、兔血瓊脂平板、Baird-Parker 瓊脂平板、營養(yǎng)瓊脂、沙門氏菌屬顯色培養(yǎng)基、三糖鐵瓊脂、賴氨酸脫羧酶試驗培養(yǎng)基，北京陸橋；腦心浸液培養(yǎng)基（Brain heart infusion，BHI），美國BD 公司；瓊脂粉，北京索萊寶公司；堿性蛋白胨水、氯化鈉、卵黃鹽水、亞碲酸鉀，國藥集團（上海）化學試劑有限公司；磷酸鹽緩沖液，上海葉源公司。

1.2 儀器與設備

CTX 質構儀，上海阿美德格工業(yè)技術有限公司；Brookfield RST Rheometer 流變儀，上海阿美德格工業(yè)技術有限公司；GZX-9240MBE 數(shù)顯鼓風干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；CM-700d 色差儀，上海備得數(shù)碼科技有限公司；DK-524 水浴鍋，上海吉理科學儀器有限公司；YXQLS-50 立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；ZG-L74A 料理機，寧波趙記電器有限公司；Fox 4000 電子鼻、ASTREE 電子舌，法國Alpha MOS 公司；LA2-4A1 生物安全柜，新加坡藝思高科技有限公司；500BSII 電熱恒溫培養(yǎng)箱，常州恒隆儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 南極大磷蝦醬料的制備 取500 g 個體完整，無黑頭的南極大磷蝦，按遲海等[18]的解凍方法處理南極大磷蝦。將解凍后的南極大磷蝦在沸水中煮熟，將煮熟的南極大磷蝦瀝干水分后，80 ℃條件下烘干至南極大磷蝦水分含量不高于30%。將烘干的南極大磷蝦裝入無菌袋內(nèi)置于4 ℃條件下過夜至水分平衡。從過夜平衡的南極大磷蝦中篩選出個體為3～5 cm 的南極大磷蝦并用料理機粉碎，其它個體低于3 cm 的南極大磷蝦與碎蝦按3∶5 的質量比混合備用。

將金華火腿蒸煮15 min 后晾涼切絲，大蒜、小米辣、辣椒干在料理機中粉碎作為生料備用。將400 mL 食用油加熱，分別加入粉碎好的生料，不斷攪拌，攪拌5 min 后加入南極大磷蝦混合物和金華火腿，攪拌10 min 后加入調(diào)料并繼續(xù)攪拌5 min 后熄火，制作過程油溫不高于130 ℃。最后將溫度降低至室溫的南極大磷蝦醬料裝入50 mL 無菌玻璃瓶中。

1.3.2 南極大磷蝦醬料的殺菌處理 將制備好的南極大磷蝦醬料分別進行巴氏殺菌（LTLT）、高溫殺菌（HTST）、微波殺菌（MV）、紫外殺菌（UV）處理，具體處理條件見表1。將處理后的南極大磷蝦醬料和對照組（CG，未處理組）于室溫下冷卻后，置于4 ℃條件下備用。

表1 南極大磷蝦醬料的殺菌處理方式Table 1 Sterilization treatments for Antarctic krill sauce

1.3.3 色澤的測定 將CM-700d 色差儀通過校正板進行調(diào)試校正后，開始測定樣品L*、a*、b*值，L*表示明度，其值越大，亮度越大；a*表示顏色的紅綠值，a*負值偏綠，正值偏紅；b*表示顏色的黃藍值，b*負值偏藍，正值偏黃。色差ΔE 計算見公式（1）。

式中，ΔL*、Δa*、Δb*——標準參考白板與被測樣品色度參數(shù)L*、a*、b*值的差值。

1.3.4 質構特性的測定 選取壓縮模式，將TA2/1000 探頭置于南極大磷蝦醬料瓶口的中心位上方，測前速率為2 mm/s，當探頭觸及南極大磷蝦醬料開始測試，測中速率為1 mm/s，觸發(fā)力為5 g，探頭逐步垂直深入南極大磷蝦醬料體系，測試距離15 mm 后探頭開始上升，測后速率為1 mm/s。探頭全部離開南極大磷蝦醬料體系，測試結束。其中把探頭下降的負載作為質構指標（以硬力g 和硬力做功mJ 表示），以探頭上升的負載為黏度指標（以黏附力g 和黏附性mJ 表示）。

1.3.5 流變特性的測定 將VT-40-20 型轉子深入南極大磷蝦醬料內(nèi)，轉子進入深度為3 cm，在剪切率為5 s-1，測試溫度為25 ℃條件下，測定60 s條件下轉子所受的壓強（Pa）。南極大磷蝦醬料流變特性以η 表示，計算見公式（2）。

1.3.6 電子舌的測定 參考賈凌云等[19]的方法，準確稱取2 g 樣品，將樣品處理后按照設置的序列放置于電子舌自動進樣器，采用PKS 和CPS（通用型）、AHS（酸）、CTS（咸）、NMS（鮮）、ANS（甜）、SCS（苦）7 根傳感器對滋味進行檢測，每組樣品重復檢測4 次，使用Alpha Soft V14.2 軟件對后3次采集到的數(shù)據(jù)進行處理。

1.3.7 電子鼻的測定 采用吳娜[20]的方法，準確稱取2 g 樣品，將樣品處理后按照設置的序列放置在電子鼻自動進樣器上，采用16 根傳感器對揮發(fā)性物質（傳感器所對應的敏感物質類型見表2）進行檢測，每組樣品做3 個平行，使用Alpha_Soft V 9.1 軟件對3 次采集到的數(shù)據(jù)進行處理。

表2 傳感器及其對應敏感物質類型Table 2 Types of sensors and corresponding sensitive compounds

1.3.8 感官評價 南極大磷蝦醬料的感官評定由具有正常感覺敏感度和食品專業(yè)背景的10 名師生組成，參評人員經(jīng)過培訓后參考《水產(chǎn)品感官評價指南》（GB/T 37062-2018）和表3的評定標準對樣品進行感官評定，每次測試取5 g 樣品進行評定。

表3 南極大磷蝦醬料感官評定標準Table 3 Criteria for sensory evaluation of Antarctic krill sauce

1.3.9 微生物的測定 用無菌操作稱量25 g 樣品，加入225 mL 生理鹽水，將均質的樣品進行梯度稀釋，靜置30 min 后，吸取100 μL 在對應的平板上進行涂布。

其中菌落總數(shù)、大腸菌群平板計數(shù)法、金黃色葡萄球菌平板計數(shù)法和沙門氏菌檢測方法均采用國標方法進行測定。結果以“CFU/g”表示。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2016 對原始數(shù)據(jù)進行處理，表示為“平均值±標準差”，使用IBM SPSS Statistics 24 軟件中的Duncan 多重比較進行差異顯著性分析（P ＜0.05），并用Origin 2018 作圖。

2 結果與分析

2.1 色澤分析

表4為不同殺菌處理方式南極大磷蝦醬料的色澤分析結果。所有的處理組間a*值無顯著性差異（P ＞0.05），這說明不同處理方式對a*值變化影響不大。CG 組的L*值和b*值分別為27.35和-12.86，HTST 處理組的L*值和b*值顯著性地低于CG 組（分別為23.24 和-15.05）（P ＜0.05），這說明南極大磷蝦醬料經(jīng)過高溫處理后亮度減弱，顏色逐漸變深。南極大磷蝦醬料顏色變化的現(xiàn)象可能由于其在熟制過程中樣品受到高溫處理后組織結構更加密集，含水量降低，南極大磷蝦醬料發(fā)生氧化，進而使得其色澤變暗[21-23]。此外，高溫處理會催化美拉德反應，導致產(chǎn)品發(fā)生褐變，這也可能是造成南極大磷蝦醬料色澤變暗的原因[24-25]。LTLT 和MV 組在一定程度上減少了樣品的L*、b*值，而兩組樣品色差結果沒有顯著性差異（P ＞0.05）。UV 組的L*值達到28.97，較CG 組的亮度值L*更高，然而沒有顯著性差異（P ＞0.05）。這說明紫外輻射對南極大磷蝦醬料的亮度有一定的促進作用。這一結果與沈阿倩等[26]的研究結果相似。

表4 不同殺菌處理方式對南極大磷蝦醬料色澤的影響Table 4 Color analysis of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.2 質構特性分析

南極大磷蝦醬料質構數(shù)據(jù)隨探頭進入樣品數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上升趨勢，這種上升趨勢根據(jù)樣品處理方式的不同出現(xiàn)不同的波動情況。當探頭到測試距離回升后，黏度負載值開始下降并趨于平穩(wěn)（見圖1）。UV 組的硬力值和硬力做功值最高，分別為166.90 g 和9.33 mJ，顯著性高于其它樣品的數(shù)據(jù)（P ＜0.05）（見表5），這一結果的出現(xiàn)可能是UV 處理使肌動蛋白和肌球蛋白發(fā)生變性，組織結構更加致密。LTLT 組所受的硬力及其做功值分別為125.50 g 和6.74 mJ，顯著性低于CG 組（P ＜0.05）。這說明樣品的剪切力和韌性指數(shù)減少，肉的組織結構更加疏松，嫩度增加。Cross 等[27]認為當加熱溫度在70 ℃以上時，膠原纖維受熱后開始變性，破壞了肌肉的完整性，肌原纖維的結構開始變得松散，肌肉結構遭到破壞，剪切力值開始下降[28-29]。而HTST 的硬力做功值達到7.65 mJ，略大于CG，可見產(chǎn)品的質構特性不僅與殺菌溫度相關，還與殺菌時間相關。MV 組的硬力值和硬力做功值較低，分別為128.80 g 和6.59 mJ，顯著性低于CG 處理組（P ＜0.05）。

圖1 不同殺菌處理方式的蝦醬的質構分析Fig.1 Texture profile analysis of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

值得注意的是，南極大磷蝦醬料的黏附力均為0 g，黏附性也較低（見表5）。這說明南極大磷蝦醬料不具備傳統(tǒng)發(fā)酵醬料的黏附性和凝膠狀態(tài)。相反，南極大磷蝦的醬料具備足夠的質感，可以體現(xiàn)其特殊的風味。

表5 不同殺菌處理方式的南極大磷蝦醬料的質構特性Table 5 Texture characteristics of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.3 流變特性分析

醬料適宜的均一性和質感可以提升風味，提高消費者品嘗的感受時間，增加呈味物質的釋放度[30]。圖2顯示了不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的流變特性。結果顯示，所有樣品的流變值在10 s 前未進入測試的穩(wěn)定階段，因此選取10 s 后的流變值分析樣品的均一性和質感。UV 組流變特性曲線成波浪形數(shù)據(jù)值，其中最大值為55.64 Pa·s，最小值為16.44 Pa·s。這種差距較大的波動情況顯示出UV 組樣品質地不均一，這與UV 組質構結構一致。HTST 和LTLT 組的流變值較UV 組低，平均值分別為35.67 Pa·s 和29.33 Pa·s。本試驗MV組流變曲線較平緩，波動性更小。這說明MV 組樣品更加均一，顆粒感影響較小。

圖2 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的流變特性Fig.2 Rheological properties of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.4 電子舌分析

電子舌使用仿生材料作為傳感器的敏感膜，當敏感薄膜與味覺物質接觸時，膜電勢發(fā)生變化并產(chǎn)生響應，從而靈敏和準確地檢測出各類物質之間的相互關系[31]。電子舌的主成分分析（Principal component analysis，PCA） 可反映樣品之間的差異，距離越遠，說明樣品之間的滋味差異越大，反之則越小。由圖3可知，PC1 和PC2 的貢獻率分別為83.31%和10.25%，累計貢獻率為93.55%，說明兩組分已涵蓋了測定樣品的大部分信息，可用來分析不同殺菌處理方式的南極大磷蝦醬料的總體滋味。各樣品數(shù)據(jù)點相對分散，DI 值為79.00%，說明樣品間有較好的區(qū)分度。HTST 組在PC1 和PC2 方向上距離CG 較遠，說明HTST 對樣品的滋味成分影響較大。余下的4 組樣品在PC1 方向上差異較小，呈縱向分布。LTLT 在PC2 方向距離CG較遠，UV 在縱向分布上距離CG 最近，說明UV處理中對產(chǎn)品中的呈味物質影響最小。

圖3 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的電子舌響應值的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of electronic tongue response of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

不同殺菌處理組相較于CG 在各個傳感器上（AHS、CTS、ANS、NMS、SCS）的響應值減少，說明3種殺菌處理方式均不同程度地影響了南極大磷蝦醬料的滋味物質（見圖4）。UV 在各個傳感器的響應值僅次于CG，說明UV 對醬料中的呈味物質破壞最小，這與PCA 分析結果一致。值得注意的是，HTST 相較于CG 在AHS 傳感器上的響應值減少，然而在CTS 上的響應值增加，說明在高溫條件下，南極大磷蝦醬料中的酸味物質受到破壞，在反應過程中生成了咸味物質。這是由于高溫加速了醬料中有機酸的氧化和降解[32]。此外，高溫可能加速了美拉德反應，生成物增加了產(chǎn)品整體的咸味[33]。

圖4 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的電子舌雷達圖Fig.4 Electronic tongue radar map of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.5 電子鼻分析

電子鼻的PCA 分析將數(shù)據(jù)轉換、降維，以二維散點圖呈現(xiàn)出來，使響應值能反應整體信息兩軸的比例越大，對主成分貢獻率越大[34]。對18 根傳感器的響應值進行PCA 分析后，PC1 和PC2 的貢獻率分別為99.44%和0.36%，累計貢獻率為99.80%，超過85%，接近100%，說明其可以代表南極大磷蝦醬料的整體風味信息（見圖5）。圖中PC1 的貢獻率遠大于PC2，說明橫坐標間距對風味差異的影響較大。5 組不同殺菌方式的樣品分布沒有重疊現(xiàn)象，DI 值為88.00%，說明樣品之間的氣味區(qū)分明顯。MV 和UV 組與CG 組距離較小，說明UV 和MV 對樣品的揮發(fā)性氣味物質影響較小。其中HTST 與CG 的差異性相對最大，這說明高溫殺菌明顯破壞了原有樣品的氣味成分。

圖5 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的電子鼻分析結果Fig.5 Electronic nose analysis of flavour components in Antarctic krill sauce with different sterilization methods

由圖6可以看出，HTST 處理組在LY2/G、LY2/AA、LY2/gCTl、LY2/gCT 的響應值減少，而在余下傳感器的響應值都升高。說明HTST 組揮發(fā)性物質中氨、胺類化合物、碳氧化合物、乙醇、丙醇、氨、丙烷、丁烷等化合物參與化學反應作為反應物生成了其它物質。高溫條件下，南極大磷蝦醬料體系加速了氧化反應的進行，含雙鍵的脂肪酸可能氧化成醛和酮等化合物[35]，生成的揮發(fā)性化合物帶有不協(xié)調(diào)氣味，使南極大磷蝦醬料的氣味品質下降。LTLT 組的各個傳感器的響應值與CG組相比有所升高，這說明LTLT 提高了各物質的氣味強度。MV 和UV 組在各傳感器的響應值相對于CG 變化不大，該結果與PCA 分析結果一致。

圖6 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的電子鼻雷達圖Fig.6 Electronic nose radar map of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.6 感官分析

南極大磷蝦醬料感官結果顯示，CG 的色澤、氣味等感官得分較高，總體可接受度達到82.83分，說明所制備的南極大磷蝦醬料具有較好的感官品質（見圖7）。MV、UV、LTLT、HTST 相較于CG在各感官指標上的得分都有降低，說明4 種殺菌處理方式在不同程度上影響了感官指標。HTST 色澤和氣味的感官得分只有42 分和48 分，顯著性（P ＜0.05）低于其它樣品，說明高溫殺菌破壞了對照組的色澤、氣味，這與色差分析和電子鼻分析結果一致。UV 在滋味上和CG 沒有顯著性差異（P ＞0.05），并且顯著性（P ＜0.05）高于其它樣品，說明UV 對南極大磷蝦醬料滋味物質的破壞較小，與電子舌的PCA 分析結果一致，同時綜合可接受度達到74.23 分，相較于其它殺菌方式最高。然而，UV處理組在南極大磷蝦醬料質地上的感官得分只有61.5 分，與CG 相差較大，說明UV 對樣品在組織結構均一性上有一定的影響，這與質構和流變性的分析結果一致。LTLT 和MV 在色澤和氣味上和CG 沒有顯著性差異（P ＜0.05），與色澤分析和電子鼻分析結果一致，總體可接受度分別為73.18分和71.68 分，說明對產(chǎn)品的影響程度相對較小。從總體可接受度上看，CG 的感官綜合可接受度較高，UV 相較于其它殺菌方式對樣品的感官得分影響最小，HTST 的感官綜合可接受度顯著性（P ＜0.05）低于其它樣品。

圖7 不同殺菌方式的南極大磷蝦醬料的感官評價Fig.7 Sensory evaluation of Antarctic krill sauce with different sterilization methods

2.7 微生物分析

表6顯示了不同殺菌方式對南極大磷蝦海鮮醬料的微生物指標的影響。結果顯示不同殺菌方式所得樣品菌落總數(shù)均小于10 CFU/g，該指標遠低于Q/HT 0004 S-2019 對于醬料細菌總數(shù)的限量要求。這是因為產(chǎn)品制備過程處于高溫和商業(yè)無菌環(huán)境，也可能因為南極大磷蝦醬料體系可能抑制微生物的生長。同時，樣品中大腸菌群數(shù)量小于10 CFU/g，沙門氏菌和金黃色葡萄球菌均未檢出，說明所制備南極大磷蝦醬料綠色、安全，制備過程中受環(huán)境污染影響較小。

表6 殺菌后南極大磷蝦醬料的菌落總數(shù)Table 6 Total bacterial count of Antarctic krill （E.superba） sauce after sterilization

3 結論

1） UV 在感官分析中所得到的總體可接受度相較于其它殺菌方式最高，色澤L*值較高，所得質構的硬力和硬力做功值分別為166.90 g 和9.33 mJ，顯著大于其它樣品（P ＜0.05），流變值為55.57 Pa·s，顯著大于其它樣品（P ＜0.05），然而UV 質構和流變的特性曲線有較強的波動性，流變特性的最大值和最低值相差39.20 Pa·s，組織結構均一性受到影響。HTST 由于溫度影響，破壞了產(chǎn)品的滋味和風味物質，感官評分顯著低于其它處理組（P＜0.05），HTST 色澤L*值和b*值顯著降低（P＜0.05）。MV 和LTLT 的硬力值和硬力做功值較低，流變值較低，質地的均一性較好。經(jīng)分析比較可知，感官可接受度與L*值和b*值呈正相關，與質構流變特性曲線的波動性呈負相關。

2） 在電子舌和電子鼻的PCA 分析中，樣品的區(qū)分度良好，UV 和CG 的差異性相對最小，HTST 與樣品的差異性較大。LTLT、UV、MV 在電子舌各味覺傳感器的響應值均低于CG，電子舌分析中，HTST 的AHS 響應值低于CG，CTS 的響應值高于CG 組。HTST 在電子鼻LY2/G、LY2/AA、LY2/gCTl、LY2/gCT 4 個傳感器上的響應值相較于CG 組更低，在其余傳感器上的響應值與CG 相比提高。LTLT、UV、MV 在電子鼻各傳感器上的響應值均低于CG。因此，可以考慮使用L*值和b*值，以及電子舌、電子鼻、流變和質構為檢測南極大磷蝦醬料的指標。

3） 整個產(chǎn)品細菌總數(shù)較低（小于10 CFU/g），大腸菌群達標，金黃色葡萄球菌和沙門氏菌均未檢出，說明所制備的南極磷大磷蝦海鮮醬料的衛(wèi)生條件及食用安全性較高。