岑劍偉,于福田,2,楊賢慶,李來好,黃 卉,魏 涯,趙永強(qiáng),郝淑賢,*,林 織
(1.中國水產(chǎn)科學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510300;2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;3.廣東順欣海洋漁業(yè)集團(tuán)有限公司,廣東 陽江 529800)
羅非魚(Oreochromis mossambicus)是我國大宗經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖魚類,它具有繁殖力強(qiáng)、肉質(zhì)細(xì)嫩有彈性、肌間刺少、營養(yǎng)成分均衡、市場(chǎng)售價(jià)適中、烹飪方法多樣等特點(diǎn),被廣大消費(fèi)者所喜愛[1]。中國是最大的羅非魚生產(chǎn)國和貿(mào)易國[2];但受微生物作用,水產(chǎn)品通常短時(shí)間內(nèi)就會(huì)腐敗變質(zhì),從而導(dǎo)致貨架期縮短、經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低[3];因此急切需要研究一種新型高效的水產(chǎn)品貯藏保鮮方法[4]。
冰藏是水產(chǎn)品貯藏的理想方式,因?yàn)樗粌H能提供低溫而且還能提供高濕度的貯藏環(huán)境[5];用自來水冰(tap water ice,TWI)對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行貯藏是一種常見的快速抑制微生物生長的方法,但是TWI不能有效殺滅菌體,水產(chǎn)品食用前一旦離開冰暴露在空氣中,附在產(chǎn)品上面的菌體就會(huì)迅速繁殖,加速水產(chǎn)品腐敗[6]。用含有殺菌物質(zhì)的冰對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行貯藏保鮮,不僅能抑制水產(chǎn)品表面菌體的繁殖,還能殺滅菌體,從而延長水產(chǎn)品的貨架期。
微酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)又稱次氯酸水,是一種新型的殺菌劑,它已被證明對(duì)人類和環(huán)境無害[7-8]。微酸性電解水冰(slightly acidic electrolyzed water ice,SAEWI)近些年已開始在食品工業(yè)中應(yīng)用,它不僅具有TWI的優(yōu)點(diǎn),而且還有殺菌的潛力。但是SAEWI在羅非魚片保鮮中的應(yīng)用還鮮有文獻(xiàn)報(bào)道,因此本研究以羅非魚片為原料,探討SAEW制備成的碎冰對(duì)羅非魚片貯藏保鮮的效果,以期為SAEWI在羅非魚片以及水產(chǎn)品加工保鮮中的應(yīng)用提供參考。
新鮮羅非魚購于廣州市海珠區(qū)華潤超市,每條魚質(zhì)量約為500~600 g。
濃鹽酸、氯化鈉等分析純 廣州化學(xué)試劑廠;平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基 廣州環(huán)凱微生物科技有限公司。
SAEW實(shí)驗(yàn)機(jī) 煙臺(tái)方心水處理設(shè)備有限公司;SQ510C型立式壓力蒸汽滅菌鍋 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(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 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(jī)德國IKA工業(yè)設(shè)備公司;HWS24型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;SW-CJ-1FD超凈工作臺(tái)蘇州凈化設(shè)備有限公司;JJ500型電子天平 常熟市雙杰測(cè)試儀器廠;BCD-171CH冷凍箱 博西華家用電器有限公司;1100高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)儀(配有二極管陣列檢測(cè)器) 美國安捷倫公司。
1.3.1 SAEW的制備及其指標(biāo)測(cè)定
采用SAEW實(shí)驗(yàn)機(jī),電解體積分?jǐn)?shù)3%的稀鹽酸溶液,制備所需不同的有效氯濃度(available chlorine concentration,ACC)的SAEW,其pH值、氧化還原電位(redox potential,ORP)值采用pH計(jì)直接測(cè)定,ACC的測(cè)定用碘量法[9],每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3 次,得到SAEW的ACC、ORP、pH值見表1。
表1 SAEW的理化特性Table 1 Physicochemical properties of slightly acidic electrolyzed water (SAEW)
1.3.2 SAEW最佳ACC的確定
在室溫條件下,將羅非魚切成(10.0±0.3)g的魚片,實(shí)驗(yàn)組使用SAEW 1、SAEW 2、SAEW 3和SAEW 4 浸泡羅非魚片,浸泡時(shí)間設(shè)為2、5、10 min和15 min,以未處理組(0 min)為空白對(duì)照組,處理完畢后迅速將魚片瀝干轉(zhuǎn)移到無菌封口袋內(nèi)(每個(gè)袋內(nèi)1 片魚片),分析SAEW的ACC和浸泡時(shí)間對(duì)羅非魚片的減菌效果,得出SAEW的最佳ACC和處理時(shí)間,每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3 次平行,結(jié)果取平均值。
1.3.3 SAEWI的制備
用無菌封口袋分別裝取3 L SAEW 3(最佳ACC)和自來水,放置于-20 ℃冰箱保存48 h分別制成SAEWI和TWI,然后用經(jīng)過乙醇消毒的鐵錘把制取的SAEWI和TWI敲碎,制成大約2.0 cm×1.5 cm×1.0 cm的碎冰,用無菌封口袋裝取部分SAEWI和TWI,在70 ℃水浴條件下融化,之后測(cè)其ACC、ORP及pH值,對(duì)以上每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3 次,得到SAEWI和TWI的ACC、ORP、pH值(表2)。
表2 SAEWI和TWI的理化特性Table 2 Physicochemical properties of SAEWI and TWI
1.3.4 羅非魚片的覆冰保鮮實(shí)驗(yàn)
將羅非魚片修剪為5.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的大小,隨機(jī)分成SAEWI組和TWI組,按照層魚層冰的方式分別放置于50 cm×30 cm×20 cm的泡沫箱內(nèi),將泡沫箱封口置于1 ℃恒溫培養(yǎng)箱中,每隔1 d換1 次冰,每隔4 d從兩組魚片中隨機(jī)抽取3 片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)并測(cè)定其pH值、總揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、K值和菌落總數(shù)。
1.3.5 羅非魚片的感官評(píng)價(jià)
感官評(píng)定參考文獻(xiàn)[10]并略加改動(dòng),對(duì)魚片的色澤、組織形態(tài)、氣味和肌肉彈性4 方面進(jìn)行評(píng)定,具體評(píng)分規(guī)則見表3。每片魚片經(jīng)6 名接受過評(píng)估訓(xùn)練的人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià),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3 羅非魚片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Criteria for sensory evaluation of tilapia fillets
1.3.6 羅非魚片的pH值測(cè)定
參考吳燕燕等[11]的方法,略有改動(dòng)。稱取碎魚肉10.00 g,加入10 mL 0.15 mol/L氯化鉀溶液,用均質(zhì)器13 000 r/min均質(zhì)30 s,獲得勻漿,使用pH計(jì)測(cè)定勻漿的pH值,每個(gè)處理做3 個(gè)平行。
1.3.7 羅非魚片的TVB-N含量測(cè)定
TVB-N含量的測(cè)定參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮》中的半微量定氮法[12],單位為mg/100 g。每個(gè)處理做3 個(gè)平行。
1.3.8 羅非魚片的K值測(cè)定
參考李莎等[13]的方法進(jìn)行HPLC檢測(cè)。HPLC條件:色譜柱Capcettpak C18(4.6 mm×150 mm),檸檬酸8.4 g、醋酸2 mL和12 mL三乙胺混和后,用超純水定容至1 L,得到流動(dòng)相進(jìn)行洗脫;上樣量10 μL,流速0.8 mL/min,柱溫40 ℃,采用紫外檢測(cè)器在260 nm波長處檢測(cè)。每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次,取平均值。魚肉中腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)按ATP→腺苷二磷酸(adenosine diphosphate,ADP)→腺苷酸(adenosine monophosphate,AMP)→肌苷酸(inosinemonphosphate,IMP)→次黃嘌呤核苷(hypoxanthine riboside,HxR)→次黃嘌呤(hypoxanthine,Hx)的途徑降解,其K值按公式(1)計(jì)算。
式中:ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx表示相應(yīng)物質(zhì)的含量/(μmol/g)。
1.3.9 羅非魚片菌落總數(shù)的測(cè)定
菌落總數(shù)的測(cè)定參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[14],并適當(dāng)修改。無菌條件下每份樣品取5 g魚肉,剪碎于無菌錐形瓶中,加入45 mL無菌生理鹽水,梯度稀釋制備10 倍系列梯度的菌懸液,取兩個(gè)合適稀釋度的稀釋液,吸取1 mL樣品勻液于無菌平皿內(nèi),每個(gè)稀釋度做3 個(gè)平皿,及時(shí)將15~20 mL冷卻至46 ℃的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉(zhuǎn)動(dòng)平皿使其混合均勻,待瓊脂凝固后將平板翻轉(zhuǎn),于(30±1)℃培養(yǎng)72 h后計(jì)數(shù)。殺菌率按公式(2)計(jì)算。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2016軟件整理,利用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,P<0.05表示差異顯著。
圖1 不同ACC的SAEW對(duì)羅非魚片殺菌效果的影響Fig. 1 Effect of ACC of SAEW on sanitization of tilapia fillets
如圖1所示,4 種不同ACC的SAEW對(duì)羅非魚片均有明顯的殺菌效果,在0~10 min范圍內(nèi),同一ACC的電解水對(duì)羅非魚片的殺菌效果均隨浸泡時(shí)間延長而顯著增大(P<0.05),其中浸泡2 min時(shí),SAEW 1、SAEW 2、SAEW 3和SAEW 4對(duì)羅非魚片的殺菌率分別為42.25%、56.54%、64.29%和68.33%,而浸泡10 min時(shí),它們的殺菌率已分別達(dá)到63.56%、74.77%、82.14%和86.67%,但10~15 min時(shí),同一ACC的電解水殺菌效果隨浸泡時(shí)間延長變化不顯著(P>0.05);同一浸泡時(shí)間時(shí),SAEW的殺菌效果隨ACC增加顯著增大(P<0.05),而ACC大于31.98 mg/L(SAEW 3)時(shí),其殺菌效果增加不顯著(P>0.05),因此后續(xù)選取SAEW 3制取SAEWI進(jìn)行電解水冰保鮮實(shí)驗(yàn)。
圖2 羅非魚片在不同條件下貯藏過程中感官評(píng)分的變化Fig. 2 Sensory scores of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI
如圖2所示,前4 d兩組魚片的感官評(píng)分均隨貯藏時(shí)間延長變化不顯著(P>0.05),4 d后兩組魚片的感官評(píng)分均隨貯藏時(shí)間延長而顯著降低(P<0.05);貯藏周期內(nèi)SAEWI組的感官評(píng)分始終高于TWI組,前4 d兩組之間感官評(píng)分無顯著性差異(P>0.05),8 d后兩者之間差異顯著(P<0.05)。TWI組魚片感官評(píng)分第12天開始低于8 分,此時(shí)魚片已明顯劣變,而SAEWI組第16天低于8 分。但僅以感官評(píng)分無法判斷魚片的貨架期,需結(jié)合其他品質(zhì)指標(biāo)綜合判斷SAEWI和TWI對(duì)魚片貨架期的影響。
圖3 羅非魚片在不同條件下貯藏過程中pH值的變化Fig. 3 pH changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI
由圖3可知,SAEWI、TWI組魚片的pH值均隨貯藏時(shí)間的延長先減小后增大,pH值減小是由于魚肉中的糖原糖酵解產(chǎn)生了乳酸[15];而隨著貯藏時(shí)間的延長pH值又開始增加,這是由于蛋白質(zhì)的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)[16]。兩組魚片前4 d pH值隨著時(shí)間延長均變化緩慢,推測(cè)可能因?yàn)轸~片轉(zhuǎn)入低溫環(huán)境,魚肉中酶的活性受到抑制,糖原酵解產(chǎn)乳酸較緩慢,而且魚片表面微生物暫時(shí)不適應(yīng)低溫環(huán)境,生長繁殖較緩慢,因此前期pH值變化緩慢。SAEWI組與TWI組在前8 d的pH值不存在顯著性差異(P>0.05),而12 d后,SAEWI組魚片的pH值顯著低于TWI組,說明SAEWI能有效地抑制魚肉中微生物的生長,進(jìn)而抑制魚肉中pH值的增大。
圖4 羅非魚片不同條件下貯藏過程中TVB-N含量的變化Fig. 4 TVB-N content changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI
TVB-N含量作為魚肉新鮮度的一個(gè)重要指標(biāo),與魚肉中的內(nèi)源性酶和微生物活動(dòng)有著緊密的關(guān)聯(lián)[17-18]。由圖4可知,SAEWI和TWI組羅非魚片的TVB-N含量隨著貯藏時(shí)間延長顯著增加(P<0.05),TWI組從初始的9.3 mg/100 g增加到16 d的27.17 mg/100 g,其中第12天時(shí)TVB-N含量達(dá)到18.68 mg/100 g,接近淡水魚TVB-N含量可接受值(20 mg/100 g),而SAEWI組從初始的9.2 mg/100 g增加到16 d的20.17 mg/100 g。在16 d貯藏期間SAEWI組的TVB-N含量始終低于TWI組,而前4 d兩組之間的TVB-N含量不存在顯著性差異(P>0.05),8 d以后差異顯著(P<0.05)。在貯藏過程中魚片TVB-N含量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(yīng),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,其作用于蛋白質(zhì)也能產(chǎn)生大量含氮物質(zhì)[19]。與TWI組相比,SAEWI能有效抑制TVB-N含量的增加,表明SAEW具有高效的殺菌性能,能抑制微生物的生長進(jìn)而抑制氨和胺化物的產(chǎn)生[20]。
圖5 羅非魚片不同條件下貯藏過程中K值的變化Fig. 5 K value changes of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI
魚死亡后,其體內(nèi)的ATP會(huì)依次降解成ADP、AMP、IMP、HxR和Hx。K值為反映魚肉新鮮度的一個(gè)重要指標(biāo),其大小能反映魚肉的腐敗程度,通常魚肉K值小于20%時(shí),處于一級(jí)鮮度,在20%~40%時(shí)為二級(jí)鮮度,40%~60%時(shí)魚肉已發(fā)生早期腐敗,為三級(jí)鮮度;一般認(rèn)為K值60%是魚肉可食用的極限值,而大于60%表示魚肉已腐敗不能再食用[21]。由圖5可知,在貯藏的前4 d,SAEWI和TWI組魚片的K值均隨貯藏時(shí)間的延長而緩慢增加(P>0.05),4 d后兩組魚片的K值均隨貯藏時(shí)間延長而顯著增加(P<0.05),其中TWI組的K值由初始的10.22%增加到第12天的60.42%,而SAEWI的K值由初始的9.56%增加到第16天的61.56%;在貯藏期內(nèi),SAEWI組魚片的K值均低于TWI組,其中前4 d兩組之間不存在顯著性差異(P>0.05),8 d后,SAEWI組的K值顯著低于TWI組(P<0.05)。
如圖6所示,兩組魚片在前4 d貯藏期間,菌落總數(shù)均緩慢下降(P>0.05),這可能是部分微生物不適應(yīng)低溫環(huán)境而不能生長[22],4 d后兩組魚片的菌落總數(shù)均隨貯藏時(shí)間的延長顯著增加(P<0.05),TWI組魚片的菌落總數(shù)從初始值3.45(lg(CFU/g))增加到第12 天的6.10(lg(CFU/g)),此時(shí)已達(dá)到水產(chǎn)品中微生物數(shù)量可接受的極限值(6.00(lg(CFU/g))),而SAEWI組到第16天達(dá)到6.02(lg(CFU/g));在整個(gè)貯藏期間內(nèi),SAEWI處理組的菌落總數(shù)始終低于TWI組,且貯藏8 d之后兩者之間存在顯著性差異(P<0.05);推測(cè)SAEWI和TWI在短期貯藏期間對(duì)魚片貯藏效果一致,而長期貯藏SAEWI可顯著延長魚片貨架期,這是因?yàn)镾AEWI溶解后產(chǎn)生SAEW,進(jìn)而達(dá)到抑菌殺菌的作用[23-24]。
圖6 羅非魚片不同條件下貯藏過程中菌落總數(shù)的變化Fig. 6 Changes in total viable count of tilapia fillets during storage in TWI or SAEWI
貨架期是指當(dāng)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(shí)間[25]。微生物的活動(dòng)是引起魚肉腐敗變質(zhì)的關(guān)鍵因素[26],SAEWI的保鮮機(jī)理為:SAEWI具有低溫、高濕度的特點(diǎn),且含有有效殺菌成分次氯酸分子,因此貯藏過程中,一方面低溫和高濕度的條件能抑制微生物生長繁殖;另一方面,SAEWI隨貯藏時(shí)間延長不斷溶解成SAEW,而SAEW中的有效殺菌成分次氯酸分子可作用于菌體細(xì)胞,不僅可與細(xì)胞壁發(fā)生作用,而且因其分子質(zhì)量小、呈電中性,因而易于進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶的活性,使糖代謝失調(diào)而致死細(xì)胞,進(jìn)而達(dá)到保鮮的效果[27]。綜合本研究的各項(xiàng)鮮度指標(biāo)結(jié)果可知,1 ℃貯藏條件下,SAEWI組魚片的菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值和感官評(píng)分均在15~16 d達(dá)到或超過可接受值,可知SAEWI可保存羅非魚片15~16 d;而TWI組魚片的菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值和感官評(píng)分在11~12 d超過可接受值,可知TWI可保存羅非魚片11~12 d,SAEWI可有效延長羅非魚片貨架期3~4 d。Lin Ting等[28]研究在常溫且敞口條件下酸性電解水冰和TWI對(duì)對(duì)蝦的保鮮效果,發(fā)現(xiàn)電解水冰組對(duì)蝦貨架期為6 d,比TWI組貨架期長1 d,這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果略有不同,推測(cè)可能是本研究中的冰溫貯藏及封閉條件延緩了冰的融化,換冰頻率降低,降低了外界污染的幾率,因此本研究中魚片貨架期相對(duì)較長。黎柳等[19]研究了電解水冰(pH值為2.49±0.01、ORP為(1 115.0±0.5)mV、ACC為(28±1)mg/kg)鯧魚在1 ℃條件下的冷藏保鮮效果,發(fā)現(xiàn)TWI組的鯧魚貨架期為10 d,而電解水冰組的鯧魚貨架期可延長至19 d,該結(jié)果與本研究類似,但優(yōu)于本實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推測(cè)是強(qiáng)酸性的電解水對(duì)微生物的抑制作用優(yōu)于SAEW。Jung等[29]研究0~1 ℃條件下SAEWI(ACC=45 mg/L,pH 5.07)對(duì)棕色鰨目魚貨架期的影響,發(fā)現(xiàn)TWI可保存鰨目魚9~10 d,而SAEWI可保存11~12 d,與本研究結(jié)果一致。由上述文獻(xiàn)結(jié)果可知,SAEWI結(jié)合低溫可有效抑制微生物的生長繁殖,維持產(chǎn)品良好品質(zhì),延長產(chǎn)品貨架期,同時(shí)得知電解水在一定條件下,酸性越強(qiáng),SAEWI的效果越好;因此在水產(chǎn)品加工保鮮過程中,適當(dāng)降低貯藏溫度和SAEWI的pH值,有助于水產(chǎn)品的保鮮。
魚肉鮮度影響其制品品質(zhì),直接決定產(chǎn)品的最終價(jià)值[30]。評(píng)價(jià)魚肉鮮度常用的指標(biāo)有感官評(píng)分、pH值、TVB-N含量、K值及菌落總數(shù)等[31]。在本研究中,魚片貯藏初期,在相同貯藏時(shí)間內(nèi)SAEWI組與TWI組的羅非魚片各品質(zhì)指標(biāo)均緩慢變化且兩者之間不存在差異性,而隨著貯藏時(shí)間的延長,兩組之間的品質(zhì)指標(biāo)差異逐漸顯著;推測(cè)貯藏前期低溫的作用相比電解水的作用更顯著,電解水的影響作用在貯藏后期更加顯著。Lin Ting等[28]研究酸性電解水冰和TWI對(duì)對(duì)蝦的保鮮效果,結(jié)果為兩組對(duì)蝦的TVB-N含量均隨貯藏時(shí)間延長而增加,且前3 d兩組之間不存在顯著性差異(P>0.05),3 d之后兩組之間存在顯著性差異(P<0.05);Kim等[32]研究發(fā)現(xiàn),在秋刀魚4 ℃貯藏過程中,前13 d電解水冰組和TWI組pH值不存在顯著性差異(P>0.05),從第14天開始,兩者之間存在顯著性差異(P<0.05);Wang Jingjing等[18]用電解水冰和TWI處理對(duì)蝦,18 ℃黑暗貯藏6 d,發(fā)現(xiàn)電解水冰組和TWI組pH值在前5 d不存在顯著性差異(P>0.05),而5 d后兩組之間差異顯著(P<0.05);與本研究結(jié)果變化趨勢(shì)一致,皆為前期兩組指標(biāo)之間差異不顯著,后期差異顯著。綜上,采用SAEWI低溫條件下保存水產(chǎn)品貯藏后期效果較顯著,但前期與TWI比較效果差異不明顯,因此需要更深入地研究SAEWI對(duì)水產(chǎn)品的影響,以擴(kuò)大其在各類水產(chǎn)品中的應(yīng)用。
相比TWI,SAEWI能抑制貯藏期間魚片菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值和貯藏后期pH值的增加,且魚片感官評(píng)分也相對(duì)較好,可將羅非魚片貨架期有效延長3~4 d。因此SAEWI可作為一種新的保鮮技術(shù),未來具有良好的應(yīng)用前景。