梁瑞萍，謝 超，王益男，虞 舟

(1.浙江海洋大學食品與藥學學院，浙江舟山 316022；2.浙江馳力科技股份有限公司，浙江舟山 316021；3.舟山昌國食品有限公司，浙江舟山 316021)

脊腹褐蝦Crangon affinis 又稱桃花蝦、狗蝦，其體長多在34～60 mm，大的個體可達75 mm。體表粗糙有短毛。蝦體主要以黑白色相間為主，多數(shù)帶有褐色的小點，多居于冷水，主要分布在舟山群島以北的東海北部及黃海海域，日本沿岸。海捕脊腹褐蝦體型較小，肉質鮮美，蛋白含量高，含有較多鮮味氨基酸和豐富的DHA、EPA 及多種微量元素[1]，蝦中富含鎂元素，可對心血管系統(tǒng)起到重要的調節(jié)和保護作用。目前，我國東海海域作為脊腹褐蝦捕撈的重點區(qū)域，其蘊藏量超過上百萬噸，具有巨大的經(jīng)濟開發(fā)價值。隨著消費水平的逐步拉升和消費形式的日益升級，相關產業(yè)的發(fā)展具有相當可觀的遠景。

低溫是水產品保鮮的一種重要手段，而微凍保鮮是指在確定相應產品冰點的基礎上，降低產品貯藏溫度至其冰點以下，通過延緩產品中微生物的代謝，抑制酶的生物活性，從而起到保鮮作用[2]。在此條件下，產品體內自由水的流動性得到了極大的抑制，從而使其自動形成低溫屏障，可以降低溫度的波動對水產品品質的影響。與冷藏保鮮、冷凍保鮮和冰溫保鮮相比，微凍保鮮能降低水產品品質的變化，但其保藏貨架期較短，保鮮時間相對于冷凍保鮮、超低溫保鮮仍有局限[3]。有研究表明，大西洋鮭魚的質量變化在四個不同溫度貯藏條件下具有明顯差別，相關產品的保藏期在-1.4 ℃和-3.6 ℃的微凍貯藏下得到了大幅延長[4]。

靜電場技術是當前較為新穎的加工處理手段，而目前的研究熱點主要集中在對高壓靜電場的研究領域，相關的處理能夠有效增強產品的儲藏期。HSIEH Chang-Wei,et al[5]在對羅非魚肉片的保鮮過程中添加高壓靜電場，產品pH 的波動幅度大大下降，同時微生物的增長受到了明顯抑制，并且顯著改善了魚眼的渾濁。但因其安全性問題無法應用于大規(guī)模水產品保鮮，其應用與推廣受到了相當程度的局限。因此，開發(fā)有效的低壓靜電保鮮技術應用與水產品的保鮮成為了食品保鮮技術領域的研究重點。李俠等[6]在研究中發(fā)現(xiàn)，低壓靜電場處理牛肉的過程中，產品與在放電板間隔45 cm 的情況下解凍效果亦優(yōu)于無電場組，其汁液損失率降低了4.18%。在實際運用中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了低壓靜電場具有的種種優(yōu)勢，但對于低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術的研究尚處于空白階段，對相關技術的開發(fā)及其實際應用的探究具有十分重要的價值。本文通過對低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理下的脊腹褐蝦在貯藏其間品質變化規(guī)律研究，評價該技術對脊腹褐蝦產品的保鮮效果，旨在為深一步探索相關技術產業(yè)化應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：海捕新鮮脊腹褐蝦，購自舟山昌國食品有限公司。

試劑：無菌生理鹽水、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、鹽酸、硼酸、氧化鎂、甲基紅、溴甲酚綠、95%乙醇。

1.2 儀器與設備

SE&BA 電場發(fā)生器（輸入電壓220 V、輸出電流0.2 mA），浙江馳力科技股份有限公司；TMS-PRO 食品物性分析儀，美國FTC 公司；DSC200F3 差示量熱掃描儀，德國耐馳公司；高精度數(shù)顯勻漿機IKA 公司；TG16B 高速臺式離心機，湖南凱達；U-5200 紫外可見分光光度計，日本日立公司；高速攪拌機，日本EYELA 公司；HZQ-F160 全溫振蕩培養(yǎng)箱；PB-10 酸度計 賽多利斯公司；多用水浴恒溫振蕩器；PROTOCOL3自動菌落分析儀，英國Synbiosis；電子天平；BCD-206STPQ 冰箱，海爾集團有限公司；靜電場輸出裝置，浙江馳力科技公司。

1.3 樣品處理與電場設置

脊腹褐蝦在0～2 ℃的冰水中洗凈后瀝干，以保鮮袋分裝后置于-4 ℃冰箱保鮮待用。

在冰箱內部加裝電場發(fā)生系統(tǒng)，通過外部電場發(fā)生器在冰箱上、下、側面的靜電場輸出裝置之中的空間產生穩(wěn)定的靜電場，后續(xù)實驗組保鮮貯藏也在此空間內進行。

1.4 樣品分組

實驗分組：對照組（不添加電場處理，-4 ℃微凍條件下貯藏）；實驗組（添加靜電場處理，-4 ℃微凍條件下貯藏）。

1.5 冰點的測定

測定冰點的測定主要參考楊宏旭等[3]對淡水魚冰點的差示掃描量熱法（DSC）并加以改進。測量開始前60 min 預先開啟儀器和計算機，于銀質坩堝內稱取試樣5～15 mg，蓋上鍋蓋前用鑷子在鍋蓋上輕輕戳個小洞，然后用密封壓機密封處理后進行掃描參數(shù)設置。

參數(shù)設定：溫度矯正（TCALZERO.TXM）、范圍（-40 ℃/5.0 K·min-1）/15℃、氣氛（AIR80/20-/NITRO GEN/20/NITRO GEN/20），采用Proteus 軟件對掃描曲線進行分析。

1.6 TVB-N 的測定[7]

脊腹褐蝦TVB-N 的測定參照GB 5009.228-2016 中半微量定氮法進行。

1.7 TVC 的測定[8]

脊腹褐蝦菌落總數(shù)的測定參考GB 4789.2-2016 進行。

1.8 TBA的測定

TBA 的測定以李苑等[9]的方法為指導，并稍作修改。將脊腹褐蝦自然解凍后去頭去尾，稱取10 g 蝦肉于燒杯中攪碎，加入5%三氯乙酸超純水溶液25 mL，勻漿充分后靜置1 h，用5%三氯乙酸超純水溶液將濾液滴定至50 mL，取上清液5 mL 于10 mL 具塞管中并加入5 mL 0.02 mol·L-1的TBA 溶液震蕩10 min，之后置于80 ℃水浴鍋反應50 min，反應完成后于室溫冷卻一段時間，在532 nm 處測定吸光度，各樣平行3 次試驗。

1.9 TPA 的測定

脊腹褐蝦質構特性的測定通過TMS-PRO 食品物性分析儀進行，測定指標包括硬度與彈性。

1.10 汁液流失率的測定

汁液流失率的測定參考WILKINSON,et al[10]的方法，汁液流失率計算公式：

其中：W1為減去包裝袋表面水分的剩余質量，W2為濾去包裝袋內液體和表面水分的剩余重量，W3為包裝袋質量；每個樣品進行3 次平行試驗。

1.11 pH的測定

于15 mL 離心管中加入5 g 脊腹褐蝦碎肉與10 mL 超純水，于均質機均質1 min 后測定樣品pH，每個樣品進行3 次平行試驗。

1.12 組織微觀結構

組織微觀結構的觀測參考胡玥[11]的方法并加以調整，將脊腹褐蝦肌肉截成長寬高6 mm 的立方體肉塊，取背部肌肉組織結構均勻的樣品置于-18 ℃冰箱下冷凍30 min 切成薄片上鏡觀察。

2 結果與分析

2.1 脊腹褐蝦冰點的確定

水產品通常采用低溫貯藏保鮮，故對其冰點的測定能夠有效指導其在貯藏過程中的質量安全控制。常用的測定方法如冷卻曲線法與差示掃描量熱法（DSC）都能夠有效測定產品冰點，但二者相較而言，DSC 法相比冷卻曲線法能在短時間內能夠清楚地顯示升溫過程產品熔融吸熱峰，具有高效、可靠、便捷、易重現(xiàn)性的特點，對短貨架期產品尤其是鮮活水產品的冰點測定具有良好的效果。實驗采用DSC法掃描脊腹褐蝦樣品，繪制DSC 升溫掃描曲線見圖1。水產品結晶的熔程對應DSC 熱流曲線上的吸熱峰，因此基線與熔融峰爬升途中左側拐點-0.3 ℃做切線的交點所點即為樣品的冰點[12]，由圖1 可以看出上述該點所對應的溫度為-1.8 ℃，由此可知脊腹褐蝦的冰點為-1.8 ℃。實驗通過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理脊腹褐蝦，在實際操作中需采用略低于冰點的溫度才能達到微凍效果，故選擇-4 ℃對脊腹褐蝦進行保藏。

圖1 脊腹褐蝦DSC 升溫掃描曲線Fig.1 DSC heating scan curve of C.affinis

2.2 脊腹褐蝦不同貯藏條件下TVB-N 值的變化

不同貯藏條件下脊腹褐蝦TVB-N 值隨貯藏時間的變化見圖2，可以看出兩組脊腹褐蝦的TVB-N 值隨著貯藏時間的延長都呈現(xiàn)了上升的趨勢，但經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦樣品的TVB-N 值上升速度相比于正常微凍的脊腹褐蝦受到了明顯的抑制。在貯藏進行到第10 d 時，兩組樣品TVB-N 值增長為：對照組TVB-N 值增長了6.36 mg·100-1·g-1，實驗組TVB-N 值增長了3.66 mg·100-1·g-1，在貯藏進行到第10～21 d 時，兩組樣品TVB-N 值增長為：對照組TVB-N 值增長了7.73 mg·100-1·g-1，實驗組TVB-N 值增長了4.86 mg·100-1·g-1，兩組增速均呈上升態(tài)勢。第28 d 時對照組脊腹褐蝦TVB-N 增長到了30.13 mg·100-1·g-1，根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB 2733-2015[13]規(guī)定，脊腹褐蝦產品TVB-N 值上限為30 mg·100-1·g-1，表明在28 d 時未處理組產品已經(jīng)處于已不可食狀態(tài)，貯藏期到達終點，與此同時，經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦樣品的TVB-N 值僅為22.67 mg·100-1·g-1，仍然處于可食用狀態(tài)。導致這種結果產生的原因可能是低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理有效地抑制了微生物的繁殖代謝與酶的生物活性，從而使得產品的鮮度得以更長時間的保持[14]。

圖2 不同貯藏條件脊腹褐蝦TVB-N 的變化Fig.2 Changes of TVB-N in C.affinis under different storage conditions

2.3 脊腹褐蝦不同貯藏條件下TVC 的變化

脊腹褐蝦含有豐富的蛋白質及其它營養(yǎng)物質，因此微生物的腐敗作用也更劇烈，其貯藏期品質劣化快，質量安全水平的控制難度較大。不同貯藏條件下脊腹褐蝦TVC 隨貯藏時間的變化見圖3，可以看出正常微凍和低壓靜電場微凍條件下脊腹褐蝦TVC 均隨貯藏時間的變化而增加。貯藏初期0～6 d 對照組和實驗組脊腹褐蝦菌落總數(shù)均增長迅速，兩組樣品TVC 值增長為：對照組TVC 值增長了42.91%，實驗組TVC值增長了32.57%。在貯藏初期，大多數(shù)微生物的代謝速度較快，酶活性較之貯藏后期水平偏高，這也是造成前期貯藏時高TVC增長速度的主要原因[15]。在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，其TVC 值為7.11 lg（CFU·g-1），而貯藏中后期經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦樣品TVC上升逐趨平穩(wěn)，第28 d 時其TVC 值僅為5.39 lg（CFU·g-1），遠遠低于對照組。有研究表明靜電場在微生物生長代謝過程中，通過改變水產品細胞膜的跨膜電位，對微生物產生抑制作用，使得處理后的產品在貯藏期始終能夠維持較低的TVC 值[16]。因此經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦樣品貯藏期菌落總數(shù)能夠得到有效地抑制，產品的腐敗速率也得到了極大程度的緩解。

圖3 不同貯藏條件脊腹褐蝦TVC 的變化Fig.3 Changes of TVC in C.affinis under different storage conditions

2.4 脊腹褐蝦不同貯藏條件下TBA 的變化

TBA 含量同樣也是評價脊腹褐蝦質量的重要指標，脊腹褐蝦體內含有較多脂肪，同時，其具有不穩(wěn)定結構的DHA 占比較大，故在貯藏過程中TBA 值的超量會導致產品出現(xiàn)令人不愉快的揮發(fā)性風味，這既降低了產品的營養(yǎng)價值，又拉低了產品的商品價值[17]。不同貯藏條件下脊腹褐蝦TBA 隨貯藏時間的變化見圖4。在貯藏前10 d，脊腹褐蝦產品的TBA 曲線有非常明顯的變化，可見其脂肪氧化酸敗速度很快，這是由于脊腹褐蝦的“高脂”特性導致的，但經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦TBA 值相對于對照組仍始處于較低水平。隨著貯藏時間的增加，第10 d 到第21 d 的TBA 曲線增長速度開始放緩。在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，兩組樣品TVC 值為：實驗組TBA 值達到了0.81 mg·kg-1，對照組TBA 值達到了0.55 mg·kg-1，較初始水平分別增長了0.6 mg·kg-1和0.36 mg·kg-1。經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦TBA 含量明顯低于沒有添加電場的脊腹褐蝦，這與ERKAN N,et al[18]的相關研究的結論一致。其可能的作用機制為由于電場的添加，電荷之間產生了隔絕層，這種隔絕層一定程度上通過降低氧氣濃度從而達到抑制不飽和脂肪酸發(fā)生氧化的作用[19]。因此經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦在0～28 d 貯藏期內脂肪氧化程度能夠得到很好地抑制，其貨架期亦能得到有效地延長。

2.5 脊腹褐蝦不同貯藏條件下TPA 的變化

質構特性是蝦肉鮮度的重要評價因素，同樣也能在一定程度上衡量產品的經(jīng)濟價值。不同貯藏條件下脊腹褐蝦硬度和彈性隨貯藏時間的變化見圖5。由圖5（a）可以看出，隨著貯藏時間的推移，所測2 組樣品硬度開始隨時間增加而逐漸降低，但橫向對比不難發(fā)現(xiàn)，未處理的對照組產品相較于較實驗組，其變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，另外，在貯藏第15 d 時其硬度達到最高峰6.42 kg。這可能由于蝦體在貯藏過程中發(fā)生水分流失從而造成其殼肉分離，而通過電場的添加，可以在一定程度上保留較多的水分，從而降低了產品硬度變化幅度，在這之后硬度下降的原因是因為蝦中酶活力隨時間變化而下降，而水由于低溫產生的冰晶擴大了蝦肌肉組織間的間隙導致蛋白質變形表現(xiàn)出硬度下降[20]。圖5（b）為2 種環(huán)境下脊腹褐蝦的彈性變化。在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，其彈性下降了41.49%，而經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦彈性下降僅26.60%，產生這樣的顯著差別的原因可能是因為貯藏過程中蝦中高蛋白釋能，過度的熱量會讓蛋白質凝固并使肌肉纖維收縮變軟，由低壓靜電場帶來的電荷降低了蛋白質的凝固速率，最終使得蝦肉彈性維持在貯藏初期的水平[21]。低壓靜電場的添加會提升脊腹褐蝦在微凍貯藏過程中的硬度和彈性，在相同貨架期內擁有更好的口感和品質。

圖5 不同貯藏條件脊腹褐蝦硬度（a）和彈性（b）的變化Fig.5 Changes of hardness (a) and elasticity (b) of C.affinis in different storage conditions

2.6 脊腹褐蝦不同貯藏條件下汁液流失率及pH 的變化

不同貯藏條件下脊腹褐蝦汁液流失率及pH 隨貯藏時間的變化見圖6，由圖6（a）可以看出不同方式處理的脊腹褐蝦隨著保鮮時間的延長，其汁液流失率呈現(xiàn)上升趨勢，但在整個貯藏期間，經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理的脊腹褐蝦汁液流失率總是低于未處理組。在貯藏10～21 d 時，對照組汁液流失率4.98%，實驗組汁液流失率3.24%，可見低壓靜電場在貯藏初期對脊腹褐蝦汁液流失率影響并不明顯。在貯藏21 d 時實驗組汁液流失率比對照組低2.89 為4.45%。在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，而實驗組汁液流失率僅為4.98%。相關研究表明，靜電場可在一定程度上限制自由水的流動，并形成保護膜保護其他水不流失，從一定程度上減緩水產品中結合水和不易流動水的損失[22]。圖6（b）展示了脊腹褐蝦pH 的變化。脊腹褐蝦初始pH 為6.54，隨著貯藏時間的推移，所測2 組實驗樣品pH開始表現(xiàn)出了先降后升的趨勢。對照組脊腹褐蝦在貯藏進行到第15 d 時，其pH 降至谷底為6.26，后逐漸升高，在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，其pH 為6.38，波動較大。實驗組脊腹褐蝦的pH 變化趨勢亦有先升后降的趨勢但相對波動幅度較小，波動控制在初始值附近0.04 的范圍內。在水產品貯藏過程中水產品的新鮮度和其pH 波動關系密切，pH 波動范圍越小，水產品的新鮮度越好[23]。導致2 組脊腹褐蝦貯藏時產生pH 明顯差異的原因可能是在貯藏后期，電場的存在使部分蛋白質結構產生變化并加速分解，從而產生更多堿性物質，使pH 維持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)[24]。通過結果可以看出脊腹褐蝦經(jīng)過低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理在微凍貯藏過程中能更好的減少脊腹褐蝦汁液流失率并維持其pH 相對穩(wěn)定。

圖6 脊腹褐蝦不同貯藏條件汁液流失率（a）及pH（b）的變化Fig.6 Changes in juice loss rate (a) and pH (b) of different storage conditions of C.affinis

2.7 脊腹褐蝦不同貯藏條件下組織微觀結構的變化

圖7 分別展示了不同條件貯藏的脊腹褐蝦在第3 d、第15 d 和第28 d 時肌肉組織結構變化。由圖7（a）和（b）可以看出，兩組脊腹褐蝦肌肉組織均呈完整狀態(tài)，并未觀察到大的縫隙和冰晶，橫向對比兩組產品，實驗組與對照組脊相比肌間縫隙少且小，肌肉排列更加整齊，結構更加完整。貯藏到15 d 從（c）圖和（d）圖可以發(fā)現(xiàn)實驗組產品的肌肉組織仍十分均勻，而對照組產品的肌肉組織出現(xiàn)了若干大小不一的間隙，并且附著了大量冰晶。在貯藏進行到第28 d 時，對照組樣品到達了貯藏期終點，圖（f）肌纖維間隙因為冰晶的作用被明顯擴大，肌肉纖維之間產生了明顯斷裂和無規(guī)律擴散，肌內膜被完全破壞。而圖（e）肌肉纖維連接依舊緊密無太大間隙，未見冰晶生成。由于低溫會使得蝦類體內的水分結晶，而其理化性質在貯藏期的改變會造成蝦體內部溫度波動導致冰晶反復重結晶[25]。同時，冰晶融化后具有流動性，亦會加劇微觀組織結構的破損，但通過低壓靜電場的處理可以很大程度上減緩微凍貯藏時脊腹褐蝦品質劣化和理化指標變化，降低肌肉組織結構破壞程度，改變物料的結冰點，從而有效控制脊腹褐蝦微凍貯藏過程中的品質。

圖7 脊腹褐蝦不同貯藏條件肌肉組織微觀結構變化Fig.7 Microstructure changes of muscle tissue in different storage conditions of C.affinis

3 結論

實驗以脊腹褐蝦為研究對象，通過對聯(lián)合保鮮技術作用下產品的質構特性、汁液流失率、微觀組織結構及TVB-N、TBA、TVC 等質量水平參數(shù)的量化研究，評價了低壓靜電場結合微凍保鮮技術對脊腹褐蝦產品的保鮮效果。研究發(fā)現(xiàn)，以國家標準TVB-N≤30 mg·100-1·g-1指示保鮮期終點，未處理組產品保鮮期限為28 d，其TVB-N 值達到了30.13 mg·100-1·g-1，TBA 值達到了0.81 mg·kg-1，TVC 值增長了7.11 lg(CFU·g-1)，為不可食用狀態(tài)；相比之下，添加聯(lián)合保鮮技術處理的實驗組產品在相同保鮮期28 d 下，TVB-N 值僅為22.67 mg·100-1·g-1，TBA 值僅為0.55 mg·kg-1，TVC 值僅為5.39 lg（CFU·g-1），各項指標遠低于對照組；在產品質構特性及微觀組織結構方面，其硬度和彈性下降緩慢，肌間結構完整縫隙數(shù)量少；同時實驗組產品汁液流失率僅為4.98%，在相同保鮮期內其質量水平遠超于對照組。綜上所述可以得出結論，脊腹褐蝦在低壓靜電場-微凍聯(lián)合保鮮技術處理下，其貯藏期內質量劣變得到了明顯的抑制，同時能有效解決高壓靜電場帶來的安全性的問題，延長了脊腹褐蝦的貨架期，該研究成果對水產品保鮮技術的發(fā)展有著深遠的意義。