牡蠣超聲波清洗工藝的初步研究

張敬峰，費(fèi) 星，沈 建，*，鄭曉偉，秦小明，章超樺

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海200092；2.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025）

牡蠣超聲波清洗工藝的初步研究

張敬峰1，費(fèi) 星1，沈 建1，*，鄭曉偉1，秦小明2，章超樺2

（1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海200092；2.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025）

牡蠣經(jīng)過漂洗后進(jìn)行超聲波清洗，以去除雜質(zhì)比重為主要指標(biāo)，探討了超聲波頻率、處理時(shí)間、超聲方式對(duì)牡蠣清洗效果的影響。結(jié)果表明：牡蠣超聲波清洗的最佳工藝條件為低頻（26kHz），處理時(shí)間5min，去除雜質(zhì)比重能夠達(dá)到3.73%（占清洗前牡蠣重）。該工藝條件下牡蠣無死亡，生態(tài)冰溫保活9d后，存活率依然達(dá)到95%以上。

牡蠣，超聲波清洗，工藝

牡蠣隸屬軟體動(dòng)物門（Mollusca）、瓣鰓綱（Lanellibranchia）、異柱目（Anisomyaria）、牡蠣科（Ostreidae），又名蠔、海蠣子［1］。牡蠣是世界第一大養(yǎng)殖貝類，在我國主要以養(yǎng)殖為主，是四大養(yǎng)殖貝類之一［2］。牡蠣等貝類屬濾食性動(dòng)物，以微小生物為餌料進(jìn)行濾食活動(dòng)，由于貝類的非選擇性，若其生存環(huán)境受到污染，會(huì)將水中的泥沙、化學(xué)污染物、細(xì)菌、病毒等吸入體內(nèi)，通過富集作用，積累高濃度的腸道致病菌、貝類毒素和其他有害物質(zhì)，對(duì)食用者的身體健康甚至生命構(gòu)成威脅。目前，一些研究學(xué)者對(duì)牡蠣的凈化和流通進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究［3-5］，通過人工清洗以后進(jìn)行凈化，可以使得微生物水平達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)。但牡蠣殼外表粗糙，含有大量的淤泥、寄生藻類和貝類，目前用人工清洗的方法不能完全除盡。這些殘留的污物攜帶大量的致病菌和有害成分，在后續(xù)的加工和流通過程中容易造成二次污染，形成嚴(yán)重的食品安全隱患。目前，利用物理的方法，進(jìn)行機(jī)械化的清洗已成為各界共識(shí)。超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的［6］。超聲波的這種特性非常適合應(yīng)用于一些較難清洗的貝類，但目前國內(nèi)外還未出現(xiàn)超聲波對(duì)牡蠣進(jìn)行清洗的相關(guān)研究。本文對(duì)牡蠣的超聲波清洗工藝條件進(jìn)行了初步研究，為牡蠣清洗設(shè)備設(shè)計(jì)以及現(xiàn)代化加工提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與設(shè)備

牡蠣 品種為褶牡蠣（crassostrea plicatula），產(chǎn)地為浙江嵊泗，購自上海市軍工路水產(chǎn)品批發(fā)市場，殼長10～13cm，規(guī)格為4～6個(gè)/kg。

超聲波處理機(jī)［JBT/C-YCL400T/3P（D）］ 濟(jì)寧金百特工程機(jī)械有限公司；電子稱（TP-4101） 美國DENVER；冰箱（BCD-215KA SA） 青島海爾股份有限公司；紅外溫度測定儀（TN408LC） 美國Thermo。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 牡蠣的漂洗 將購買的牡蠣放在流動(dòng)自來水下沖洗，時(shí)間1min。在漂洗過程中牡蠣殼始終保持閉合。牡蠣漂洗后，用濾紙吸干表面水分，靜置2min。稱量牡蠣漂洗前后重量，計(jì)算牡蠣漂洗去除雜質(zhì)比重。

去除雜質(zhì)比重（%）=（牡蠣原重-漂洗后重）/牡蠣原重×100%

1.2.2 牡蠣的超聲波清洗 將漂洗完畢的牡蠣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，分為若干組，每組 10個(gè)（約2.5kg），按照貝重水重比例（貝水比）約1∶3放入玻璃容器中，采用間接清洗的方式，在超聲波作用下進(jìn)行清洗，超聲介質(zhì)為水。超聲波清洗過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控水溫變化，溫度升高小于1℃。超聲后用濾紙吸干牡蠣殼表面水分，靜置2min，計(jì)算超聲波去除雜質(zhì)比重和工藝總?cè)コs質(zhì)比重。

超聲波去除雜質(zhì)比重（%）=（漂洗后重-超聲后重）/牡蠣原重×100%

工藝總?cè)コs質(zhì)比重（%）=（牡蠣原重-超聲后重）/牡蠣原重×100%

1.2.3 最佳超聲頻率的確定 將牡蠣分為低頻（26kHz）、中頻（47kHz）、高頻（70kHz）3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，按照上述方法進(jìn)行漂洗、超聲，超聲時(shí)間2.5min。觀察清洗效果，計(jì)算去除雜質(zhì)比重，根據(jù)最高工藝總?cè)コs質(zhì)比重確定最佳超聲頻率。

1.2.4 最佳超聲清洗時(shí)間的確定 將牡蠣分為若干組，每組10個(gè)，按照上述方法進(jìn)行漂洗后進(jìn)行超聲清洗，在2.5、5、7.5min取樣，測定重量，計(jì)算去除雜質(zhì)比重，確定最佳超聲清洗時(shí)間。整個(gè)過程中超聲波保持連續(xù)工作。

1.2.5 超聲方式組合的確定 將牡蠣按照上述方法清洗后，依次進(jìn)行低頻（26kHz）清洗2.5min、中頻（47kHz）清洗2.5min、高頻（70kHz）清洗2.5min，觀察各時(shí)間段清洗效果，計(jì)算去除雜質(zhì)比重。

另設(shè)計(jì)一組對(duì)照，全過程采用低頻超聲波清洗。

1.2.6 存活率的測定 在超聲清洗后立即檢驗(yàn)?zāi)迪犑欠翊婊睿⒏鶕?jù)費(fèi)星等［5］設(shè)計(jì)的生態(tài)冰溫保活方法進(jìn)行保活9d，測定牡蠣存活率。

檢活方法：采用目測法，依據(jù)牡蠣的貝殼張開情況，能自由閉合的為活貝，不能閉合的為死貝。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡蠣最佳超聲波清洗頻率的確定

由圖1可以看出，牡蠣通過漂洗后污物去除雜質(zhì)比重約為1.5%（均為占牡蠣原重比例，下同）。超聲波能夠有效地起到清洗牡蠣的作用，且這種效果與超聲波頻率有關(guān)，在設(shè)定的3個(gè)頻率范圍內(nèi)，頻率越低，清洗效果越好。設(shè)置低頻26kHz，清洗2.5min，超聲波去除雜質(zhì)比重為2.32%，工藝總?cè)コs質(zhì)比重達(dá)到3.67%。該條件下除雜率是單純流水漂洗的2.7倍。

流水漂洗除去的是一些污泥和粘附在牡蠣殼表面的一些貝殼殘?jiān)@些可以通過流水較容易去除，超聲波也可以直接清除這些污物，但基于能耗和設(shè)備維護(hù)的考慮，先進(jìn)行流水漂洗。由于牡蠣殼表面凹凸不平，漂洗對(duì)于這些地方垢藏的污物沒有效果，而超聲波卻能很好地起作用。目前超聲波清洗的頻率一般選擇在20～70kHz之間［7］，主要是利用超聲波在液體中的空化作用，其中頻率越高，空化作用越弱［8］。低頻率超聲波空化強(qiáng)度高，噪聲大，適用于清洗污物與清洗件表面結(jié)合強(qiáng)度高的場合。高頻率空化弱，適用于清洗污物與表面結(jié)合力弱的場合，如一些精密儀器的清洗。此時(shí)雜物粒子較小，約為微米級(jí)［9］。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證實(shí)了這種結(jié)論，低頻率超聲波更有利于牡蠣清洗。

2.2 牡蠣最佳超聲波清洗時(shí)間的確定

由圖2得知，隨著超聲波處理時(shí)間的延長，清洗效果越好，當(dāng)處理時(shí)間超過5min后，去除雜質(zhì)比重趨于穩(wěn)定。從能耗的角度考慮，最佳的處理時(shí)間應(yīng)控制在5min，此時(shí)高、中、低各頻段的工藝總?cè)コs質(zhì)比重分別為2.18%、3.12%和3.73%。

圖1 超聲波頻率對(duì)牡蠣清洗效果的影響

圖2 超聲波時(shí)間對(duì)牡蠣清洗效果的影響

超聲波處理時(shí)間對(duì)清洗效果有較大的影響，但過長的時(shí)間會(huì)影響貝類的正常代謝活性，可能導(dǎo)致貝類死亡。曹朝清［10］等探討了超聲波處理對(duì)泥蚶死亡率的影響，得出處理時(shí)間超過12min后泥蚶的死亡率迅速上升，處理時(shí)間以6～10min為宜。在本實(shí)驗(yàn)中，牡蠣超聲波清洗后，存活率達(dá)到100%。將超聲波清洗的牡蠣生態(tài)冰溫保活，9d后存活率依然可以達(dá)到95%以上，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，（2.5～7.5min）對(duì)于牡蠣而言是安全的，最佳超聲波清洗時(shí)間5min也是合適的。

2.3 牡蠣超聲波清洗方式組合的確定

由圖3可以看出，牡蠣漂洗后依次進(jìn)行低頻（26kHz）、中頻（47kHz）、高頻（70kHz）各清洗2.5min，工藝總?cè)コs質(zhì)比重達(dá)到4.05%，略高于對(duì)照組26kHz清洗7.5min（3.79%）。

由上述結(jié)果可知，超聲波頻率逐漸增大，清洗的污垢粒子更小，可能導(dǎo)致了去除雜質(zhì)比重上升。但與對(duì)照組相比，這種差異并不顯著，這可能與牡蠣殼外污物粒子的大小和物理特性有關(guān)。多頻超聲波設(shè)備配置昂貴，能耗更高，因此選擇單一的頻率26kHz。

3 結(jié)論

超聲波能有效地對(duì)牡蠣進(jìn)行清洗，并且對(duì)牡蠣的存活率無顯著影響。初步確定最佳的超聲波清洗條件為：頻率26kHz，處理時(shí)間5min，工藝總?cè)コs質(zhì)比重能夠達(dá)到3.73%。超聲波在清洗領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但在活體生物上運(yùn)用并不多見。本實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了超聲波對(duì)牡蠣清洗具有良好的效果，同時(shí)對(duì)牡蠣的存活率沒有影響。該工藝能有效保證牡蠣后續(xù)儲(chǔ)運(yùn)和加工過程中的食品安全，對(duì)于貝類的加工和流通具有重要意義。作為一項(xiàng)新技術(shù)，超聲波還具有殺菌等作用，在清洗過程中牡蠣的一些指標(biāo)的變化，如微生物和品質(zhì)等情況值得進(jìn)一步探討。

圖3 超聲波頻率分段組合對(duì)牡蠣清洗效果的影響

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［5］費(fèi)星，秦小明，林華娟，等.臭氧凈化對(duì)近江牡蠣的存活率和主要營養(yǎng)成分的影響［J］.食品工業(yè)科技，2009（7）：91-93.

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Preliminary study on the ultrasonic cleaning process of oyster

ZHANG Jing-feng1，F(xiàn)EI Xing1，SHEN Jian1，*，ZHENG Xiao-wei1，QIN Xiao-ming2，ZHANG Chao-hua2
（1.Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering，Ministry of Agriculture，F(xiàn)ishery Machinery and Instrument Research Institute，Chinese Academy of Fishery Science，Shanghai 200092，China；2.College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，China）

Rinsed oyster were cleaned by ultrasonic.Taking the clearance rate of dirt as the parameter index，the ultrasonic frequency，processing time and operation mode combination influencing to cleaning were discussed.The results suggested that the optimum condition of ultrasonic cleaning was：ultrasonic frequency was 26kHz，processing time was 5min，and the clearance rate of dirt was 3.73%（account for the oyster weight of before cleaning）.The oyster showed none death under the cleaning process.After keeping alive at ecological ice temperature for 9 days，the survival rate still reached 95%.

oyster；ultrasonic cleaning；process

TS254.1

B

1002-0306（2011）02-0199-03

2009-10-30 *通訊聯(lián)系人

張敬峰（1981-），男，研究實(shí)習(xí)員，主要從事水產(chǎn)品加工裝備及工程技術(shù)研究。

農(nóng)業(yè)部“948”項(xiàng)目（2006-G42）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)（貝類）專項(xiàng)資金。