氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)河蟹肉儲(chǔ)藏期品質(zhì)影響研究

張亞新，王 帆，傅 青,3，李雙健,4，劉小莉,

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210095；4.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

河蟹（學(xué)名中華絨螯蟹，Eriocheir sinensis），風(fēng)味鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是我國(guó)重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種之一[1]。河蟹本身特有的高營(yíng)養(yǎng)和水分含量也使其成為微生物生長(zhǎng)的理想基質(zhì)，在流通運(yùn)輸過程中易發(fā)生腐敗變質(zhì)[2?3]。同時(shí)，河蟹肌肉質(zhì)地柔嫩，傳統(tǒng)熱力殺菌方法對(duì)其感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響較大[4]，而且大多數(shù)水產(chǎn)品特征性腐敗菌耐受性強(qiáng)，很多物理或化學(xué)殺菌手段對(duì)這些特征性腐敗菌的殺滅或抑制效果都不理想，導(dǎo)致目前市場(chǎng)上的蟹類產(chǎn)品貨架期普遍較短，限制了產(chǎn)品的銷售范圍和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[5]。

氣調(diào)包裝（Modified atmosphere packaging，MAP）通過采用良好阻隔性能的包裝材料和特定組合的氣體抑制微生物生長(zhǎng)繁殖和脂類氧化，從而達(dá)到延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的目的[6]。MAP最常用的氣體是CO2、O2、N2，其中CO2可以有效抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)繁殖，N2可以延緩脂質(zhì)氧化并防止包裝塌陷[7?9]。作為食品保鮮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，MAP具有操作方便、成本低、效果好等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛用于果蔬、肉類、水產(chǎn)等食品的物理保鮮[10?12]。目前，MAP相關(guān)研究大多集中在尋找合適的氣體組成與延長(zhǎng)保質(zhì)期上，前期結(jié)果表明MAP延長(zhǎng)保質(zhì)期效果有限[13?14]。許多研究者已經(jīng)采用MAP與其他技術(shù)協(xié)同處理以達(dá)到更好的保鮮效果[15]。

高功率脈沖微波（High power pulse microwave，HPPM）通過高壓脈沖調(diào)制將微秒級(jí)寬度的高壓加到磁控管上，峰值功率可達(dá)到幾百千瓦至幾兆瓦，產(chǎn)生周期性高頻脈沖微波，通過波導(dǎo)管以及諧振腔體作用到樣品[16?17]。HPPM具有瞬時(shí)高能和間歇作用的特點(diǎn)[18]，避免熱效應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)面影響，利用非熱效應(yīng)達(dá)到殺菌保鮮的目的，為低溫物理保鮮提供了新的思路和方法。本文使用氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)河蟹肉進(jìn)行殺菌處理，分析貯藏過程中蟹肉感官品質(zhì)、菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基總氮（TVBN）及硫代巴比妥酸（TBARS）的變化，綜合評(píng)價(jià)氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保鮮效果，為河蟹肉貯藏保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

河蟹肉（冷凍） 泰興市江之韻科技發(fā)展有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA） 北京索萊寶科技有限公司；脂質(zhì)氧化（MDA）檢測(cè)試劑盒 碧云天生物科技研究所；水溶性膠（分析純）、甲基紅（分析純）、溴甲酚綠（分析純）、乙醇（分析純）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純）、碳酸鉀（優(yōu)級(jí)純）、硼酸（優(yōu)級(jí)純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

V-280多功能氣調(diào)包裝機(jī) 深圳德森精密設(shè)備有限公司；高功率脈沖微波設(shè)備 峰值功率750 kW，微波頻率為3 GHz，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所食品生物工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與南京翀電科技有限公司聯(lián)合研制；Bio-Tek（Ton）酶標(biāo)儀 美國(guó)Bio-Tek公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 河蟹肉保鮮處理 解凍后的河蟹肉在 100 ℃下沸水蒸煮10 min，采用60 mm無菌培養(yǎng)皿分裝，每份河蟹肉約5.0 g，樣品隨機(jī)分為10 組，每組3個(gè)平行，按照表1進(jìn)行氣調(diào)包裝和高功率脈沖微波處理，高功率脈沖微波處理?xiàng)l件為作用頻率200 Hz、作用時(shí)間6 min。同時(shí)設(shè)置兩個(gè)對(duì)照，未經(jīng)過處理組設(shè)為對(duì)照1組，高功率脈沖微波處理組設(shè)為對(duì)照2組。

表1 樣品分組Table 1 Sample grouping

1.2.2 貯藏試驗(yàn)與樣品處理 處理后的樣品置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱貯藏。稱取試樣1.0 g，精確至0.001 g，準(zhǔn)確加入10.0 mL無菌水后拍打勻漿，分散均勻，浸漬30 min后過濾，分別進(jìn)行感官評(píng)價(jià)、菌落總數(shù)、TVB-N和TBARS 測(cè)定。

1.2.3 菌落總數(shù)的測(cè)定 參考GB 4789.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[19]。采用生理鹽水梯度稀釋濾液，選取3個(gè)適宜梯度，吸取1 mL菌懸液于無菌平皿內(nèi)，傾注PCA培養(yǎng)基，混合均勻。瓊脂凝固后于37±1 ℃恒溫倒置培養(yǎng)48±2 h后菌落計(jì)數(shù)。結(jié)果以菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值表示。

1.2.4 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值測(cè)定 將處理后的樣品每隔 24 h 取樣，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 5009. 228-2016[20]進(jìn)行揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值測(cè)定。

1.2.5 硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)（TBARS）測(cè)定 通過測(cè)定TBARS來評(píng)價(jià)蟹肉樣品的脂質(zhì)氧化程度[21]。TBARS以每kg樣品所含MDA的質(zhì)量表示，單位為mg/kg[22]。將處理后的樣品每隔 24 h 取樣，無菌水勻漿后10000 ×g離心 10 min。根據(jù)脂質(zhì)氧化（MDA）測(cè)定試劑盒說明書測(cè)定上清中的MDA值。

1.2.6 感官評(píng)價(jià) 參照 GB/T 37062-2018[23]水產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)指南，由10名感觀評(píng)價(jià)人員組成評(píng)價(jià)小組，每個(gè)人按照表2，從蟹肉的體表、氣味、肌肉三個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)分，得分以平均分計(jì)。

表2 蟹肉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 sensory evaluation of crab meat

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定三次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用SPSS22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，多組數(shù)據(jù)差異性分析采用Duncan比較模型，差異顯著（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中菌落總數(shù)的影響

不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中菌落總數(shù)的影響結(jié)果如圖1所示。在貯藏期間，蟹肉的菌落總數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。貯藏第 2 d時(shí)，對(duì)照1組與對(duì)照2組菌落總數(shù)值分別達(dá)到7.36±0.059，6.35±0.18 lg CFU/g，超過微生物腐敗的界限值（通常以6 lg CFU/g為界限）[5]。貯藏第 2 d時(shí)，與對(duì)照1組相比，不同氣調(diào)包裝的蟹肉菌落總數(shù)均低于對(duì)照1組，且100% CO2包裝效果最好（圖1A）。隨著CO2占比越高，氣調(diào)包裝的蟹肉菌落總數(shù)越低，但當(dāng)CO2含量超過50%時(shí)，對(duì)微生物的抑制效果差異不顯著（P>0.05）。蔣慧亮等[24]同樣發(fā)現(xiàn)氣調(diào)包裝中CO2的含量越高，抑菌效果越好。這可能是因?yàn)镃O2可以抑制微生物生長(zhǎng)，造成無氧環(huán)境，抑制大多數(shù)腐敗菌的生長(zhǎng)[25]。與對(duì)照2組相比，氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM處理組的蟹肉菌落總數(shù)普遍低于HPPM處理，且上升趨勢(shì)減緩（圖1B）。

圖1 蟹肉在25 ℃貯藏過程中菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of total bacterial count of crab meat during storage at 25 ℃

2.2 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中TVB-N含量的影響

水產(chǎn)品蛋白質(zhì)在腐敗期間由于內(nèi)源酶或微生物的作用產(chǎn)生氨類、三甲胺（TMA）、二甲胺（DMA）、甲胺等揮發(fā)性胺，統(tǒng)稱為揮發(fā)性鹽基氮。揮發(fā)性鹽基氮是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的重要化學(xué)指標(biāo)之一[26]。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，100 g 水產(chǎn)品中，TVB-N 值應(yīng)小于 20或15 mg，大于 20 mg/100 g時(shí)為不新鮮水產(chǎn)品。不同處理在貯藏過程中TVB-N 值變化如圖2所示，貯藏初始TVB-N含量為3.2～5.6 mg/100 g，處理組TVB-N值始終低于對(duì)照組，且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)TVBN總體呈上升趨勢(shì)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組蟹肉中的TVB-N含量逐漸累積，這可能與微生物生長(zhǎng)繁殖密切相關(guān)[27]。已有研究表明在富含CO2的水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮中，需氧菌的生長(zhǎng)被抑制，三甲胺、總揮發(fā)性氮和胺的含量也降低[9]。未處理組樣品在貯藏第1 d已達(dá)到腐敗標(biāo)準(zhǔn)，揮發(fā)性鹽基氮含量超過限量20 mg/100 g。然而，氣調(diào)包裝與HPPM處理組可以在25 ℃下貯藏1 d，適當(dāng)?shù)臍庹{(diào)條件協(xié)同HPPM處理組在整個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)TVB-N含量均低于20 mg/100 g。

圖2 蟹肉在25 ℃貯藏過程中TVB-N的變化Fig.2 Changes of TVB-N in crab meat during storage at 25 ℃

2.3 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中TBARS含量的影響

脂肪氧化水解產(chǎn)生大量的醛類或酮等過氧化物導(dǎo)致蟹肉腐敗變質(zhì)，導(dǎo)致TBARS值升高[28]。由圖3可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，TBARS值總體呈上升趨勢(shì)，且所有處理組TBARS值均低于對(duì)照組。與對(duì)照1組相比，氣調(diào)包裝與HPPM處理組的TBARS值從貯藏第1 d開始均顯著（P<0.05）低于對(duì)照組，且100% CO2包裝效果最好（圖3A）。氣調(diào)包裝可以改變食品貯藏的氣體環(huán)境，已有研究表明氣調(diào)包裝的CO2與N2對(duì)脂肪氧化水解有抑制作用，起到了保質(zhì)的作用[29?30]。同時(shí)，HPPM具有瞬時(shí)高能和間歇作用的特點(diǎn)，較大限度的利用非熱效應(yīng)進(jìn)行殺菌保質(zhì)。與對(duì)照2組相比，HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝組的TBARS值從貯藏第1 d開始均顯著（P<0.05）低于對(duì)照2組，在整個(gè)貯藏期結(jié)束時(shí)，HPPM處理組的TBARS值為23.88 mg/kg，然而HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝（100%CO2、80% CO2+20% N2、50% CO2+50% N2、20% CO2+80% N2）處理組的TBARS值分別為8.02、11.34、11.02、7.70 mg/kg。這表明協(xié)同處理對(duì)脂肪氧化水解有更好的抑制作用，且HPPM協(xié)同氣調(diào)包裝保鮮效果比單一處理組抑制效果好。

圖3 蟹肉在25 ℃貯藏過程中TBARS的變化Fig.3 Changes of TBARS in crab meat during storage at 25 ℃

2.4 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波對(duì)蟹肉貯藏中感官品質(zhì)的影響

由表3 可知，對(duì)照 1 組和對(duì)照 2 組蟹肉分別于貯藏 1和 2 d后達(dá)到感官拒絕接受值（低于6分為感官拒絕接受值），可見HPPM對(duì)保持蟹肉品質(zhì)有積極作用[24]。與對(duì)照 1 組相比，不同比例氣調(diào)包裝于貯藏2 d后達(dá)到感官拒絕接受值，可見氣調(diào)包裝在抑制微生物增長(zhǎng)、脂肪酸分解與氧化方面有明顯作用。在HPPM的基礎(chǔ)上結(jié)合氣調(diào)包裝于貯藏3 d達(dá)到感官拒絕接受值，表明HPPM與氣調(diào)包裝有協(xié)同作用，延長(zhǎng)了蟹肉貨架期。

表3 不同比例氣調(diào)包裝協(xié)同高功率脈沖微波處理對(duì)蟹肉貯藏期間感官品質(zhì)的影響（分）Table 3 Effects of different proportion of modified atmosphere packaging combined with high power pulsed microwave treatment on sensory quality of crab meat during storage (scores)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)選取CO2與N2作為河蟹肉氣調(diào)包裝的氣體類型，選取不同濃度氣體比例，綜合評(píng)價(jià)氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保質(zhì)效果。結(jié)果表明，結(jié)合菌落總數(shù)與感官指標(biāo)結(jié)果發(fā)現(xiàn)未處理組樣品在貯藏的第1 d已達(dá)到腐敗標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)出現(xiàn)明顯的不良?xì)馕叮幚斫M的河蟹肉尚未出現(xiàn)腐敗氣味及其他變質(zhì)現(xiàn)象。氣調(diào)包裝與HPPM均能抑制河蟹肉中微生物的增長(zhǎng)，二者協(xié)同能更好地抑制河蟹肉中微生物的增長(zhǎng)，起到延長(zhǎng)保質(zhì)期的作用。未處理組樣品在貯藏的第1 d揮發(fā)性鹽基氮含量超過限量20 mg/100 g，適當(dāng)?shù)臍庹{(diào)條件協(xié)同HPPM處理組在整個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)TVB-N含量均低于20 mg/100 g。同時(shí)，氣調(diào)包裝可以有效減緩HPPM引起的脂肪氧化分解，降低蟹肉中TBARS值。本研究初步探索了氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM對(duì)河蟹肉的保質(zhì)效果，為河蟹肉的物理保質(zhì)奠定了理論基礎(chǔ)。