輻照對大管鞭蝦冷凍保鮮品質的影響

郝云彬 邵宏宏 相興偉 周宇芳 夏文水

(1.江南大學食品學院江蘇省食品安全與質量控制協同創新中心，江蘇 無錫 214122；2.舟山海關，浙江 舟山 316000；3.浙江省海洋開發研究院，浙江 舟山 316000)

大管鞭蝦也稱紅蝦，主要分布于中國東海以東及南海等水域[1-2]。大管鞭蝦生物量多，且富含鈣、蛋白、維生素A、氨茶堿等多種人體必需成分，市場歡迎度高[3-5]。

輻照作為一種食品殺菌技術[6]，可通過抑制導致食品腐敗的微生物活性，殺滅病原微生物、熱源[7]等，從而發揮其保質保鮮的作用[8]。輻照耗能低、無污染且化學物質殘留低，在食品殺蟲、滅菌等多個領域有著廣泛的應用[9-11]。研究[12-14]顯示，當輻照劑量增加至一定量時，可使致敏蛋白的抗原性降低，如輻照可使魚肉肌原纖維蛋白質結構發生改變，蛋白的功能特性得到改善等，可見輻照在食品加工中有特殊作用。

由于水產品含豐富的營養物質，微生物增殖較快，在加工及運輸過程中極易腐敗變質[15-17]。新鮮度是對水產品品質的一個綜合評價，主要分為感官評定和科學測定[18]。試驗擬以大管鞭蝦為原料，測定不同輻照量下菌落總數、揮發性鹽基總氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金屬含量等指標，研究輻照處理下冷凍大管鞭蝦保存的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 材料

大管鞭蝦：捕撈自中國東海，新鮮海捕后不作任何加工處理直接單凍-20 ℃保存，備用。

1.2 儀器與試劑

光輻照儀：X型，美國Kubtec公司；

高壓滅菌鍋：MLS-3750型，日本三洋公司；

恒溫培養箱：3110型，美國Thermo fisher公司；

電子天平：ML503T型，瑞士Mettler Toledo公司；

定氮儀：8400 Kjeltec Auto Analyzer Unit型，瑞典福斯特卡托公司；

全自動氨基酸分析儀：LA8080型，日本日立公司；

原子吸收分光光度計：ICE3400型，美國Thermo fisher公司；

平板計數瓊脂培養基：北京路橋技術股份有限公司；

氧化鎂：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

硼酸：分析純，德國默克公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備 新鮮大管鞭蝦去頭、去殼、去消化腺和鰓絲，僅留可食部分肌肉，制成蝦仁。樣品分別用PE材質的密封袋獨立密封包裝。每個樣品設置3個平行，根據樣品貯存時間及溫度的不同，確定不同的取樣時間。每組抽樣均包括未輻照樣品及經不同劑量輻照后的樣品。分別測定樣品菌落總數、TVB-N、pH值、氨基酸含量和金屬含量指標。

1.3.2 輻照及保存 輻照劑量分別為：0.0，0.5，1.0，2.0，5.0，7.0，10.0，20.0 kGy；貯存條件為-20 ℃。

1.3.3 理化指標測定

(1)菌落總數的測定：按GB 4789.2—2010執行。

(2)揮發性鹽基氮(TVB-N)含量的測定：根據GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》進行改進，用自動定氮儀，使檢測更加快捷、方便、精確。測定了-20 ℃下輻照與未輻照樣品中的TVB-N含量，研究溫度與TVB-N含量變化關系；以及輻照劑量為0.5～20.0 kGy對大管鞭蝦中TVB-N產生的影響。

(3)pH值的測定：取10 g樣品于燒瓶中，加入煮沸冷卻的蒸餾水90 mL，勻漿后靜置30 min。過濾取濾液50 mL用pH計測其pH值。記錄得到樣品的pH值，剔除數據差異較大的值。

(4)氨基酸含量的測定：按GB 5009.124—2016執行。

(5)金屬含量的測定：鈣含量按GB 5009.92—2016《食品安全國家標準 食品中鈣的測定》執行；鉀、鈉按GB 5009.91—2017《食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定》執行；鐵按GB 5009.90—2016《食品安全國家標準 食品中鐵的測定》執行；鎂按GB 5009.241—2017《食品安全國家標準 食品中鎂的測定》執行；錳按GB 5009.242—2017《食品安全國家標準 食品中錳的測定》執行；銅按GB 5009.13—2017《食品安全國家標準 食品中銅的測定》執行；鋅按GB 5009.14—2017《食品安全國家標準 食品中鋅的測定》執行。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel，Origin軟件對數據進行處理。SPSS 20處理對試驗結果的顯著性差異進行分析，P<0.05 表明結果之間具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同輻照劑量的殺菌效果分析

-20 ℃貯存條件下，經不同時間的貯存后，不同劑量輻照后大管鞭蝦中菌落總數隨時間變化的情況如圖1所示。菌落總數隨著貯存時間的延長而增大，總體而言，菌落總數增長速度較慢，低溫抑制了微生物生長活性；與經過輻照的樣品相比較，未經輻照的樣品中菌落總數增長的速度最快。微生物的增長速度和菌落總數均隨樣品接受輻照劑量變化而變化，當輻照劑量增大時，微生物增長速度降低，當輻照劑量為5.0 kGy時，菌落總數增加緩慢，當輻照強度增加至7.0，10.0 kGy，樣品中的菌落總數無顯著差異(P>0.05)。因此選擇7.0 kGy的輻照強度則可滿足對水產品中微生物抑制和殺滅作用。

試驗結果表明，輻照對各類水產品中的微生物具有抑制和殺滅作用，1.0 kGy的輻照劑量即可殺滅大部分的微生物，輻照劑量越高，殺菌作用越強。輻照可降低貯藏過程中微生物的增長速度，低溫和輻照相結合的保存方式可達到水產品長時間保存的目的。

圖1 -20 ℃貯藏大管鞭蝦中菌落總數的變化

2.2 輻照對TVB-N的影響

2.2.1 輻照對含不同濃度TVB-N大管鞭蝦的影響

TVB-N含量變化可用于評價大管鞭蝦的新鮮度。對樣品進行了0.5～20.0 kGy不同劑量的輻照，以未經輻照的樣品為對照，測定樣品中TVB-N值。表1顯示含不同濃度TVB-N的蝦仁經輻照后TVB-N值的變化情況。當樣品中TVB-N含量不同時，隨著輻照劑量的增大，甚至經20.0 kGy高劑量輻照后，樣品中TVB-N值無顯著變化(P>0.05)，說明TVB-N值不隨輻照的強度的變化而變化。因此輻照處理不能降低大管鞭蝦中已產生的TVB-N含量，即輻照對大管鞭蝦所含的TVB-N不產生影響。

表1 不同輻照下大管鞭蝦的TVB-N值?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P>0.05)，相同表示不顯著(P<0.05)。

2.2.2 輻照對-20 ℃貯藏后大管鞭蝦TVB-N值的影響

-20 ℃冷凍是水產品長期貯藏和保鮮常用的方法。TVB-N值≤10 mg/100 g時新鮮度最好；TVB-N值≤15 mg/100 g 時新鮮度較好；TVB-N值≤20 mg/100 g時新鮮度較差。將新鮮度好的大管鞭蝦經不同劑量輻照后于-20 ℃貯存，定期抽取樣品測定其TVB-N值，結果如圖2所示。未經輻照的樣品在-20 ℃貯存，隨著貯存時間的延長新鮮度下降，貯藏115 d時TVB-N值≤20 mg/100 g，新鮮度較差；貯藏240 d時TVB-N值達到29.71 mg/100 g。而經不同強度輻照處理后大管鞭蝦樣品，在經115 d貯存后，除0.5 kGy小劑量輻照后的樣品TVB-N值為16.04 mg/100 g外，其他劑量輻照的均<15 mg/100 g，新鮮度仍較好；貯藏240 d時經≥5.0 kGy輻照后的TVB-N值仍未達到限量值(30 mg/100 g)。當輻照劑量≥1.0 kGy時，輻照劑量強度與TVB-N值無顯著相關性。因此，相比較而言新鮮大管鞭蝦貯存前的輻照處理可較長時間地保存新鮮度，延長大管鞭蝦在-20 ℃ 時貯存期。

2.3 輻照對大管鞭蝦pH值的影響

對-20 ℃貯藏不同時間的大管鞭蝦pH值測定結果見圖3，未輻照樣品的pH值在貯存一段時間后逐漸下降，隨著貯藏時間的延長其pH值逐漸升高。大管鞭蝦死后由于糖原分解成乳酸，ATP分解產生磷酸，pH下降，隨著樣品開始腐敗，蛋白質分解后會產生氨以及胺類等堿性含氮物質，pH會上升。這可能是蝦體的pH值由開始的下降然后逐漸上升的原因。經輻照后的大管鞭蝦pH值也同樣呈先降后升的變化趨勢，但經輻照后的樣品pH值上升速度較未輻照樣品緩慢。樣品經10 d貯藏后，未經輻照的樣品pH值為8.35，而經過20.0 kGy輻照樣品的pH值為8.15。

圖2 -20 ℃貯藏大管鞭蝦TVB-N值的變化

圖3 -20 ℃貯藏大管鞭蝦pH值的變化

2.4 輻照對氨基酸的影響

不同劑量的輻照對大管鞭蝦中氨基酸含量的影響見表2。由表2可知，輻照后大管鞭蝦中總氨基酸含量明顯高于未輻照樣品，經7.0 kGy輻照后的樣品其增加的幅度為6.5%，總氨基酸含量在不同輻照劑量下最高。經輻照后，樣品中天門冬氨、酸蘇氨酸、絲氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、組氨酸、賴氨酸、脯氨酸含量升高，而甘氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸含量降低，谷氨酸、精氨酸含量升高但在高劑量輻照后，含量低于未輻照樣品。甘氨酸、谷氨酸、精氨酸為呈味氨基酸，其含量的降低與高劑量輻照后對樣品的風味造成影響有關。總體而言，氨基酸含量的變化并不隨輻照劑量的變化而呈規律性變化。

2.5 輻照對金屬元素含量的影響

對不同劑量輻照后的大管鞭蝦中的8種金屬元素進行了分析。由表3可知，大管鞭蝦鈣含量豐富，強度≤20.0 kGy 的輻照對大管鞭蝦中金屬元素的影響無明顯的規律性。輻照大管鞭蝦中鎂含量含量升高，鐵含量亦升高，但總體而言，輻照對微量金屬元素的影響不明顯。

表2 不同輻照下大管鞭蝦氨基酸含量

表3 不同輻照劑量紅蝦金屬含量

3 結論

試驗通過檢測未輻照大管鞭蝦與不同輻照量下的大管鞭蝦菌落總數、揮發性鹽基總氮(TVB-N)、pH值、氨基酸含量、金屬含量等指標，探索大管鞭蝦保鮮的最佳條件。輻照可殺滅大管鞭蝦中大部分的微生物，輻照劑量越高，殺菌作用越強。輻照不能降低大管鞭蝦中已產生的TVB-N，但可降低TVB-N的產生速度，而且隨著輻照劑量的加大，抑制作用增強。輻照不影響大管鞭蝦中氨基酸和微量金屬元素的含量。綜上分析可知，輻照可以有效提高冷凍大管鞭蝦的品質并延長其貨架期。后續將進一步分析輻照大管鞭蝦儲藏期菌群的構成，針對特定腐敗菌群研究抑菌劑和適宜的儲藏條件，最大限度地保持大管鞭蝦的品質。但如何將該工藝技術推向市場，仍需要對過程、工藝優化、大眾普及等做進一步的研究。