不同反壓殺菌溫度對即食小龍蝦品質的影響

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1.合肥工業大學食品與生物工程學院 安徽合肥 230009 2.安徽省農產品精深加工重點實驗室 安徽合肥 230009 3.農產品生物化工教育部工程研究中心 安徽合肥 230009

小龍蝦，學名克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)，原產地為美國中西部、墨西哥以及古巴，后經日本傳入我國江蘇、安徽等地，并沿長江流域繁衍擴張，成為我國重要的淡水經濟蝦類[1]。2017年，我國淡水養殖的甲殼類產品總產量達291.85萬t，蝦類產量為216.76萬t(其中小龍蝦產量112.97萬t)[2]，表明蝦類占據我國淡水甲殼類產品消費的主導地位。

小龍蝦肉質鮮美，風味獨特，具有高蛋白、低脂肪等營養特性[3]，因而廣受人們的喜愛。但因受地域和季節限制，目前我國小龍蝦主要以鮮活銷售或冷凍粗加工為主，且主要以冷鏈運輸為主，流通及銷售成本較高，不能滿足廣大人群對小龍蝦的消費需求。因此，亟需開發一款在常溫下即可長時間保藏的即食小龍蝦，以填補小龍蝦退市后帶來的市場空缺，從而滿足多元化市場的消費需求，同時降低即食小龍蝦的流通及銷售成本。

加工后的即食肉制品可能會有部分微生物殘留，由于肉制品營養豐富，殘留微生物將在適宜的溫度下迅速繁殖，從而造成食品快速腐敗[4]。為了能有效延長肉制品的保存時間，目前常用的殺菌方式有低溫巴氏滅菌和高溫高壓滅菌[5]。巴氏殺菌采用相對溫和的溫度對食品進行殺菌，但只能殺死肉制品中部分細菌或細菌的營養體，不能殺死細菌的孢子，殺菌后的產品保質期較短[6]，因此必須輔以低溫保存。當食品中心殺菌溫度達到120℃以上時，包括耐熱性芽孢桿菌在內的所有微生物均被殺死，但食品品質也遭到了極大破壞，不利于銷售[7]。罐頭類食品在高溫殺菌時，罐內壓力較大，易出現脹袋、脫蓋等問題，所以在高溫殺菌的同時向殺菌鍋內加壓，能夠保證罐頭內外部的壓力平衡，降低產品包裝的損壞率。賈曉昱[8](2015)的研究表明，鮮肉包子經高溫反壓滅菌后，微生物的生長繁殖得到了有效抑制。余秀芳[9](2011)的研究表明，鹵蛋經微波滅菌后25℃下可儲藏60d，而經高溫反壓滅菌后，在25℃下可儲藏165d，大大延長了鹵蛋的保質期。

我們前期的研究表明，高溫高壓處理后的即食小龍蝦食品在營養、口感和風味等多個方面均不能較好地滿足消費者的需求[10]。鑒于此，本研究進一步采用高溫反壓滅菌技術，對比不同反壓殺菌溫度(100℃、105℃、110℃、115℃、120℃)對即食小龍蝦品質的影響，從而確定最佳的反壓溫度，旨在為即食小龍蝦制品的產業化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小龍蝦，取自安徽省巢湖市大鑫食品有限公司；

食鹽、辣椒、花椒、十三香、啤酒、食用油，購自馬鞍山路的家樂福超市；

真空包裝尼龍袋，購自寧晉縣恩澤塑業有限公司；

鹽酸(分析純AR)；

平板計數瓊脂，購自北京奧博星生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

DZ-500/2S真空包裝機，山東小康機械有限公司；

F-50反壓高溫蒸煮鍋，山東創美機械科技有限公司；

LRH-50CB低溫培養箱，上海一恒科技有限公司；

PHS-3C型精密酸度計，上海虹益儀器儀表有限公司；

HH-2A孔數顯水浴鍋，江蘇金壇市環宇科學儀器廠；

LDZX-30KBS高壓蒸汽滅菌鍋，上海申安醫療器械廠；

SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺，蘇州凈化設備有限公司；

DHP-9162恒溫培養箱，上海一恒科學儀器有限公司；

FJ-200高速分散均質機，上海標本模型廠；

K9840凱氏自動定氮儀，海能(濟南)儀器有限公司；

TA-XT plus物性測試儀，英國Stable公司；

SC-100全自動色差儀，北京康光光學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 即食小龍蝦的生產工藝

參照葛孟甜等[10](2018)的方法，略有改動。將去頭的小龍蝦尾清洗干凈，油炸后加入調味料(2.5%食鹽、4%辣椒、4%花椒)進行翻炒，混合均勻后加入4%的十三香和50%啤酒進行蒸煮，冷卻至室溫后真空包裝，并反壓殺菌20min(殺菌溫度分別為100℃、105℃、110℃、115℃、120℃)，最后將真空包裝的即食小龍蝦置于37℃下貯藏(設定期限為1個月)，每隔7d檢測1次。

列車的停站時間由開門時間、乘客上下車時間和關門時間3部分組成[8]。停站時間越長，車站的通行能力越強。停站時間較短時，乘客前往目的地的旅行時間可能會變長，并極有可能引起推搡事故。因此，每個車站的停站時間應根據年平均客流量進行初步限制，為每個車站做出參考的停站時間范圍，且停站時間要求為5 s的整倍數。設車站編號為1,2,3，…,i,…,N，則每個車站對應的停站時間為D1,D2,D3,…,Di,…,DN。 第i個車站的停站時間下限為Di,min，停站時間上限為Di,max，則每個車站的停站時間約束為：

1.3.2 菌落總數的測定

參照GB4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》，略有改動。具體如下：對即食小龍蝦的真空包裝袋進行簡單消毒后，在無菌環境下取出真空包裝袋里的小龍蝦，迅速剪碎，準確稱取碎蝦肉1g，加入9mL 0.1%無菌生理鹽水，振蕩混勻。制備10倍系列稀釋樣品勻液，準確吸取1mL稀釋液傾注培養。菌落總數測定用平板計數瓊脂，在30℃條件下培養72h后計數，結果以菌落總數的對數表示。

1.3.3 感官評定的方法

感官評定采取評分法[11]，表1所示為即食小龍蝦的感官評定標準。在評定過程中，從即食小龍蝦的色澤、氣味、肉質組織三個方面出發，評定小組由8名經培訓后的感官評定人員組成，按照表1所示的要求進行感官評分，最終結果取三項指標和的平均值。總分值在9分(極鮮美)和0分(完全腐敗)之間，5分以下則表明樣品已經不能食用。

表1 即食小龍蝦的綜合感官評價標準Table 1 Comprehensive sensory evaluation standard of ready-to-eat crayfish

1.3.4 質構的測定

將真空包裝的即食小龍蝦去殼，取蝦尾中間部分，切割成8mm×8mm×6mm的均勻方塊試樣，采用TA-XT plus物性儀測定其質構(使用前先進行力量校準，再進行高度校準)，參數設定為：觸發類型Auto(自動)、測試速率1mm/s、返回速率1mm/s、下壓距離5.00mm，兩次壓縮之間的停留時間為5s。壓縮探頭為不銹鋼P/36R圓柱形。重復檢測試樣10次。

1.3.5 TVB-N的測定

參照GB5009.228—2016《食品安全國家標準食品中揮發性鹽基氮的測定》執行。

參照GB5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》執行。

1.3.7 色差的測定

采用SC-100全自動色差儀進行測定，使用前先用黑板調零，再用白板校準。樣品的色澤參數L*(黑白：0=黑，100=白)；a*(紅綠偏向：正值表示紅色偏向，負值表示綠色偏向)；b*(黃藍偏向：正值表示黃色偏向，負值表示藍色偏向)。白度值W(Whiteness)由下式方程計算：

W=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

1.3.8 數據處理

質構測定的試樣，每組做10次平行，其他均做3次平行。數據以“平均值±標準差”表示，利用Office 2017進行數據處理，SPSS 17.0進行顯著性統計分析，Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 菌落總數的變化

菌落總數能夠直接反映食品被微生物污染的程度以及是否符合衛生安全要求，所以菌落總數在一定程度上標志著食品可食用質量的優劣。Al-Dagal等[12](1999)的研究表明，當菌落總數≤5.0log cfu/g，蝦類為一級鮮度；菌落總數為5.0～5.7log cfu/g，為二級鮮度。而我國規定蝦類產品菌落總數的限量標準為4.7～5log cfu/g(GB10136-2015)，當即食小龍蝦的菌落總數超過5.0log cfu/g，即已腐敗變質，不可食用，此時定為即食小龍蝦貨架期的終點。

由圖1可知，隨著貯藏時間的增加，100℃組和105℃組的即食小龍蝦菌落總數均呈上升趨勢，差異顯著(p<0.05)。100℃組在第14天的菌落總數為4.9log cfu/g，接近國家限量標準，表明即食小龍蝦已趨于腐敗變質，不可接受。105℃組在第25天的菌落總數超過5.0log cfu/g，即已腐敗變質。相比較，殺菌溫度為100℃、105℃時的殺菌效果不如110℃，其原因應當是殺菌溫度不足，導致部分耐熱性菌體可能仍然存活[13]。而115℃組和120℃組的即食小龍蝦菌落總數隨著貯藏時間的延長，略有上升，但差異不顯著(p>0.05)。結果表明，反壓殺菌溫度越高，微生物增長速度越緩慢，殺菌效果也越好。

圖1 不同反壓殺菌溫度對即食小龍蝦菌落總數的影響Fig 1 Effect of different back pressure sterilization temperatures on colony count of ready-to-eat crayfish

2.2 感官評分的變化

由表2可知，在貯藏初期，100℃組的感官評分最高，為9分，蝦肉非常新鮮。隨著殺菌溫度的升高，感官評分稍有下降，即120℃組的感官評分最低，為8分。隨著貯藏時間的延長，五組反壓殺菌的即食小龍蝦的感官評分均顯著性(p<0.05)下降。100℃組在第14天的感官評分值已接近5分，評分較差，這與菌落總數的結果一致。105℃組在第28天的感官分值低于5分，不可接受。110℃組和115℃組在貯藏期內的分值均高于5分，可接受。120℃組在第21天的感官分值低于5分。其中100℃組和105℃組的感官評分下降迅速，其原因在于微生物的生長繁殖導致蛋白質被分解，使得肌肉松散，同時產生胺類、氨類等物質，造成即食小龍蝦揮發出氨氣、尿素等氣味[14]，使得感官品質降低。同時115℃組和120℃組的感官評分也較低，這是由于過高的溫度會使得關鍵性的結構蛋白降解、肌肉纖維結構破壞、結締組織無序松散[15]，肉制品的汁液流失較多，產品會變得較松軟。對于感官評分來說，隨著貯藏時間的延長，反壓殺菌110℃組感官品質相對較好，能夠更好地滿足消費者的需求。

表2 不同反壓殺菌溫度對即食小龍蝦感官品質的影響

注：同行字母不同，表示差異顯著(p<0.05)。

2.3 儲藏期內的脹袋情況

脹袋數主要與微生物和真空包裝封口是否嚴密有關。

由表3可知，在一個月貯藏期內，隨著反壓殺菌溫度的升高，即食小龍蝦脹袋率逐漸降低(從65.00%下降到0%)，這與菌落總數結果一致，即溫度越高，即食小龍蝦的微生物殘留越少，越不容易產氣脹袋。

表3 不同反壓殺菌溫度下即食小龍蝦的脹袋數(每組40袋)

2.4 質構的變化

質構是描述口腔對食品的感受[16]，它是水產品品質的重要組成部分。國內外多年來一直采用感官評價來描述食品的質構，但感官評分具有不穩定因素，即人為誤差較大。而物性測試儀具有高度的客觀性和靈敏性，近年來在食品質構的檢測中得到了廣泛應用。

硬度是食品保持形狀的內部結合力，硬度越大表明食品內部結構越緊密[16]。由圖2(a)可知，隨著貯藏時間的延長，在不同反壓殺菌溫度下，即食小龍蝦硬度呈顯著性下降(p<0.05)。咀嚼性是由硬度、粘聚力、彈性共同作用的結果。由圖2(b)可知，隨著貯藏時間的延長，在不同反壓殺菌溫度下，即食小龍蝦咀嚼性同樣呈顯著下降(p<0.05)，這與硬度的降低密切相關，硬度的下降造成肌肉細胞間凝聚力降低，使得咀嚼性下降。

圖3 貯藏初期不同反壓殺菌溫度對即食小龍蝦的硬度、 彈性(a)和咀嚼性、回復性(b)的影響Fig 3 Effect of different back pressure sterilization temperatures on Hardness (a), Springiness (a), Chewiness (b) and Resilience (b) of ready-to-eat crayfish during the initial phase of storage time

由圖3(a)可知，在貯藏初期，隨著反壓殺菌溫度的提高，即食小龍蝦的硬度先增大后減小，彈性呈下降趨勢，但無顯著性差異(p>0.05)。彈性值在100℃組最大，為0.860；而硬度值在110℃時達到最大值1 690.380；105℃組略低于110℃組(p>0.05)。這與Khan等[17](2019)的研究結果一致，即隨著殺菌溫度的提高，樣品肌肉中的肌原纖維結構收縮導致硬度上升，但溫度過高會導致結構蛋白降解，使得肌肉組織松散，硬度下降，彈性降低。由圖3(b)可知，在貯藏初期，隨著反壓殺菌溫度的升高，咀嚼性先略有升高，后急劇下降(p<0.05)；回復性先略有下降，后又略有升高，但無顯著性差異(p>0.05)。回復性值在100℃組最大，為0.369；其次為110℃組和115℃組，分別為0.365、0.368。咀嚼性值在105℃組達到最大值868.408；110℃組略低于105℃組(p>0.05)，這是由于高溫會導致肌球蛋白和膠原蛋白變性增加所致。

對于即食小龍蝦來說，彈性和回復性越大，質量越好。在一定的范圍內，硬度和咀嚼性越大，質量越好。由圖3(a)和(b)可知，在貯藏初期，彈性值最好的為100℃組；回復性最好的為100℃組，其次110℃組；硬度值最好的為110℃組，其次105℃組；咀嚼性最好的為105℃組，其次110℃組。采用綜合平衡法比較，選出相對較好的殺菌溫度為110℃組。

2.5 揮發性鹽基氮(TVB-N)的變化

揮發性鹽基氮(TVB-N)是評價水產品新鮮度的一個重要指標。生鮮類水產品在微生物和酶的作用下，促使蛋白質分解產生氨等堿性含氮物質，這些物質與水產品腐敗時產生的有機酸結合，形成一種鹽基態氮并在肉制品中積聚[18]。但經過100℃以上高溫熱處理后，食品中的內源酶已經失活[19]。因此影響熟制水產品揮發性鹽基氮變化的主要因素是微生物。

由圖4可知，隨貯藏時間的延長，TVB-N含量逐漸上升，其中100℃組和105℃組呈顯著性上升趨勢(p<0.05)，且100℃組在14d的TVB-N值為19.39mg/100g，接近我國蝦類揮發性鹽基氮的限量標準20mg/100g(GB10136-2015)，之后均超過國標規定值，表明即食小龍蝦已腐敗變質。105℃組在第21天的TVB-N值為19.38mg/100g，之后均超過20mg/100g，即已腐敗變質。在一個月貯藏期內，雖然110℃組、115℃組、120℃組的即食小龍蝦揮發性鹽基氮呈逐漸上升趨勢，但均未超過國家限量標準。

圖4 在貯藏期間不同反壓殺菌溫度對即食 小龍蝦的TVB-N含量的影響Fig 4 Effect of different back pressure sterilization temperatures on TVB-N of ready-to-eat crayfish during the storage time

2.6 pH值的變化

pH值影響肉制品的質量。未經加工的小龍蝦在儲存期間，由于糖原分解產生乳酸使得pH值下降。對于熟肉制品，肌酸不再成為影響因素[20]。由圖5可知，在不同反壓殺菌溫度下，即食小龍蝦的pH初始值在7.2～7.9之間。隨著貯藏時間的延長，pH值呈上升趨勢，且殺菌溫度越高，上升越緩慢。這可能是因為在貯藏過程中，相對較低的殺菌溫度使得蝦肉內殘存部分耐熱性微生物和芽孢在微生物和酶的作用引起蛋白質分解，產生堿性物質，使得pH值上升。

圖5 在貯藏期間不同反壓殺菌溫度處理的 即食小龍蝦的pH變化Fig 5 Changes in pH value of ready-to-eat crayfish treated with different back pressure sterilization temperatures during the storage time

2.7 色差的變化

顏色對即食小龍蝦的外觀和可接受性起著重要的作用。夏秀芳等[21](2012)的研究表明，由于脂質氧化、色素降解等原因會導致食品在貯藏過程中發生顏色變化。齊軍等[22](2012)認為，肌原纖維蛋白溶解度對L*值有負面影響，而肌漿蛋白溶解度對L*值呈正面效應。Karayannakidis等[23](2008)的研究表明，肌肉不透明度的增大，使得更多的光在肌肉表明反射，導致更明亮的顏色。

表4 不同反壓殺菌溫度下即食小龍蝦的色差變化Table 4 Changes of chromatic aberration of ready-to-eat crayfish treated with different back pressure sterilization temperatures

注：同列字母不同，表示差異顯著(p<0.05)。

由表4可知，隨著反壓殺菌溫度的提高，a*值和b*值顯著減少(p<0.05)，與L*值和W值相反。100℃組的L*值和W值顯著低于其他反壓殺菌組(p<0.05)，這可能是隨著反壓殺菌溫度的提高，小龍蝦肌肉的不透明度和肌漿蛋白溶解度增大所致。白度值主要由L*值主導，所以和L*值變化趨勢一致。a*值隨著溫度升高，呈下降趨勢，這與夏克鑫[24](2017)的研究結果一致，這可能是由于高溫導致肌紅蛋白受熱變性所致。b*值隨著溫度升高，同樣呈下降趨勢。Amonrat等[25](2006)認為，脂質氧化與b*值呈正相關。劉浩坤等[26](2019)認為，隨著溫度升高，脂肪氧化酶的活性降低，即反壓殺菌溫度越高，脂肪氧化酶的活性越低，脂肪氧化程度越低，黃色度越低，即b*值越小。105℃組的L*最好(33.40)，其次為110℃組(33.17)；100℃組的a*值最好(19.27)，其次為105℃組、110℃組、115℃組，但這三組無顯著性差異(p>0.05)；120℃組的b*值最好(11.56)，其次為110℃組(12.60)，但這兩組無顯著性差異(p>0.05)。對于即食小龍蝦產品而言，強烈的食品外觀顏色對產品性能的改善和提高產品的吸引力具有較大優勢。因而基于色差值來說，相對較好的殺菌溫度組為110℃組。

3 結論

在一個月貯藏期間內(溫度為37℃)，隨著反壓殺菌溫度的提高，即食小龍蝦的菌落總數顯著降低(p<0.05)，殺菌溫度越高，殺菌效果越明顯，其中100℃組和105℃組在貯藏期間內已腐敗變質(不可食用)，脹袋數的結果也與菌落總數的結果一致；感官品質逐漸降低，pH值呈上升趨勢；硬度先增大后減小，110℃時達到最大值；咀嚼性隨溫度升高而降低，105℃和110℃時達到最大值；彈性和回復性隨溫度升高呈下降趨勢，但無顯著性差異(p>0.05)；TVB-N含量逐漸上升，其中100℃組和105℃組在貯藏期間內的TVB-N值超過了國家限量標準；L*值和白度W先增大后減小，105℃和110℃時達到最大值；a*和b*值呈下降趨勢，100℃時a*值最好，110℃和120℃時b*值最好。綜上所述，最適反壓殺菌溫度為110℃，在該殺菌溫度下，既保證了即食小龍蝦的相對安全性，又保持了較好的品質。