沈俊，吳越，尚子寒，謝超，虞舟

（1.浙江海洋大學食品與藥學學院，浙江 舟山 310000；2.舟山匯豐冷藏物流發(fā)展有限公司，浙江 舟山 316002）

鮐魚（Pneumatophorus japonicus），鱸形目，鯖科，鮐屬，又名青花魚，是典型的遠洋暖水性魚類。鮐魚在中國的各個海域均有產出，其中以中國東海的產量最多。2018年鮐魚捕撈量達到43萬噸[1]，隨著大黃魚、小黃魚以及帶魚資源的減少，鮐魚現在已經成為中國主要的經濟魚類之一[2]。微凍是一種新型貯藏方式，該法采用略低于冰點的溫度進行貯藏保鮮，能夠在一定程度上保證食品自身品質，還能明顯抑制食品中大部分微生物的生長繁殖，延長微凍產品的貨架期，是一種在不同區(qū)域之間流通的新型食品保鮮方式[3-5]?，F階段對于鮐魚保鮮的研究主要在凍鮮鮐魚制品的貯藏以及運輸過程中的品質控制方面[6-12]，在新型保鮮技術，例如低壓變頻電場保鮮鮐魚等海水魚方面鮮有研究。因此研究一種新型保鮮裝置對于保證食品質量，提升經濟效益具有重大意義。

目前電場保鮮裝置主要分為低壓靜電場、高壓靜電場、低壓變頻電場、高壓變頻電場等，研究主要集中于果蔬、禽肉、瘦肉等方面。Hsieh等[13]、郭衍銀等[14]在冬棗與胡蘿卜中應用了低壓靜電場技術成功延長了水果的保質期。Bajgai等[15]對蔬菜水果保鮮過程進行研究也得到相似結論，低壓靜電場的處理能提高水果蔬菜的保質時間，營養(yǎng)價值和新鮮度。Zhao等[16]試驗結果顯示，低壓靜電場的處理能夠提高西紅柿的抗氧化能力。賈紅玲等[17]發(fā)現，電場在肉制品保鮮的應用中也能起到積極的作用。Hsieh等[18]發(fā)現，通過低壓靜電場的處理，能夠縮短冷凍雞胸肉的解凍時間。孫芳等[19]的研究發(fā)現，相比于常溫的對照組，使用低壓靜電場技術能夠使牛肉的解凍時間明顯縮短，降低汁液流失率。He等[20]認為低壓靜電場處理能夠提高肉制品在儲藏過程中的嫩度。文獻[21-22]研究顯示，低壓靜電場能明顯提升冰凍魚塊的解凍速率，并且明顯降低揮發(fā)性鹽基氮含量。趙良等[23]研究發(fā)現，低壓靜電場能延長淡水魚魚片保質期。

低壓變頻電場（low-voltage variable frequency electric field）能夠產生3 000、2 000 V/m的空間電場，并以50 Hz的頻率進行變向。低壓變頻電場可以影響食品內部水分子，使之產生振動，對食品凍結解凍速率產生影響。該方法能夠一定程度上明顯增快食品的凍結速率，并且減少食品通過最大冰晶生成帶的時間，使食品中冰晶以較小形式存在，能夠明顯提升食品凍藏品質。而且電場可以影響食品內部組織細胞的生物活性，為了抵消外部電場達到平衡，食品內部離子受到電場庫侖力的作用發(fā)生定向轉移，在食品內部形成類似反向電場的狀態(tài)，能夠達到延長食品貨架期的目的[24-25]。關于低壓變頻電場對海水魚保鮮方面研究較少。為了探究低壓變頻電場對鮐魚保鮮過程中理化指標、鮮度指標的影響，本試驗研究3 000、2 000 V/m頻率都為50 Hz的低壓電場環(huán)境下，鮐魚水分、發(fā)性鹽基氮含量、菌落總數、pH值的變化，為微凍儲藏海水魚品質控制和技術開發(fā)提供相關的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鮐魚：市售。每次購買質量約500 g的新鮮鮐魚，全程無凍結情況產生。選用外觀新鮮，魚體完整，魚鰓鮮紅的鮐魚；隨機分成3組置于冷庫-4℃微凍儲藏并進行試驗。

氧化鎂、甲基紅、溴甲酚綠、氯化鈉（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；平板計數瓊脂：上海博微生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

電子天平（BSA6202S）：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；pH計（PHSJ-4F）：上海儀電科學儀器股份有限公司；水分儀（SZ-GY）：深圳冠亞水分儀科技有限公司；凱氏定氮儀（海能K9840）：山東海能科學儀器有限公司；高速冷凍離心機（TGL-16.5M）：上海盧湘儀離心機儀器有限公司；渦旋混合器（HEC658）：廣州頌聯伯圖電子有限公司；凈化工作臺：上海力辰邦西儀器科技有限公司；低壓變頻電場發(fā)生裝置：浙江馳力科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

本試驗所使用的低壓變頻電場裝置由放電板與低壓變頻電場發(fā)生裝置組成，放電板在試驗冷庫中產生穩(wěn)定的低壓變頻電場，食品物料不與放電板進行直接接觸，輸出電壓為3 000 V或2 000 V頻率為50 Hz。

將21條鮐魚隨機平均分成3組，使用透明聚乙烯包裝袋進行包裝，分別在3 000 V/m 50 Hz、2 000 V/m 50 Hz與不施加低壓變頻電場的條件下進行儲藏，魚體距離電場板均為15 cm。

將鮐魚放置于-4℃微凍冷庫中儲藏5、10、15、20 d后解凍（溫度4℃），測定解凍鮐魚的水分、pH值、揮發(fā)性鹽基氮含量。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 水分含量測定

依據GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[26]，結合實際進行略微修改，稱取切碎的魚肉1.0 g，使用快速水分測定儀測定。將魚肉放置于歸零的樣本盤中，開啟自動水分測定儀，測定結束時讀取數據并記錄含水量，平行測定3次，取平均值。

1.3.2.2 pH值測定

依據GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》[27]，結合實際進行略微修改，選取10.0g魚肉，攪碎，加入蒸餾水至100 mL，充分搖勻后室溫靜置30 min，取上層液體使用pH計測定pH值，測定3次并取平均值。

1.3.2.3 揮發(fā)性鹽基氮含量測定

鮐魚的揮發(fā)性鹽基氮含量測定依照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[28]中的第二法全自動凱氏定氮儀法進行檢測。準確稱取10.0 g攪碎的樣品，加入75 mL蒸餾水，充分振搖后常溫浸漬30 min，連接到儀器之前加入1 g氧化鎂，按照標準運行儀器。

1.3.2.4 菌落總數測定

鮐魚菌落總數測定依照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》[29]進行。

1.3.2.5 肌肉組織微觀結構觀測

參考黃瓊等[30]的方法，對肌肉組織和肌纖維進行觀測，將冷凍魚肉的樣品取出后，迅速垂直于肌肉纖維切成橫截面3 mm2，厚度1 mm的長方體肉柱，立刻放入電鏡固定液中，在4℃下固定2 h后通過掃描電鏡進行觀測。

1.4 數據統計分析

本試驗使用Origin2018軟件進行數據處理并分析制作圖片，除特殊說明外，本次試驗數據結果為3次平行測定的結果，采用SPSS統計分析軟件進行顯著性分析，p＜0.05表示差異顯著。

2 低壓變頻電場對鮐魚微凍貯藏的影響

2.1 低壓變頻電場對水分含量的影響

不同電場強度對微凍鮐魚保鮮中鮐魚肌肉組織水分含量的影響如圖1所示。

圖1 不同處理條件對鮐魚水分含量的影響Fig.1 Effects of different treatment conditions on water content of Pneumatophorus japonicas

鮐魚肌肉組織的含水量比較高，含水量與蛋白質含量、蛋白質品質特性有著直接的聯系，魚體的含水量變化與貯藏環(huán)境有著直接聯系，水分含量的降低會影響食品的穩(wěn)定性。所以，水分含量是評價鮐魚鮮度的重要指標之一。鮐魚在冷凍儲藏的過程中細胞汁液會流失，導致水分含量降低[31]。由圖1可知，鮐魚初始含水量為48.14%，但是隨著鮐魚貯藏時間延長，2 000 V/m電場組，3 000 V/m電場組與無電場組中所有鮐魚含水量都逐步下降，貯藏結束時分別降低至43.67%、42.62%、44.04%。電場組水分含量下降的幅度均大于無電場組，水分含量下降可能是由于施加了低壓變頻電場后，鮐魚魚體中的水分子隨著電場發(fā)生定向的振動，并對微凍情況下鮐魚中冰晶的形成產生影響，進而影響鮐魚在貯藏過程中水分的流失。隨著電場強度的增大，水分含量降低明顯，說明電場強度增大會降低貯藏過程中鮐魚的水分含量。

2.2 低壓變頻電場對pH值的影響

不同電場強度對微凍鮐魚保鮮中鮐魚肌肉組織pH值的影響如圖2所示。

圖2 不同處理條件對鮐魚pH值的影響Fig.2 Effects of different treatment conditions on pH value of Pneumatophorus japonicus

鮐魚死亡后，組織細胞呼吸模式轉變?yōu)闊o氧糖酵解，魚體內的糖原開始分解產生乳酸，使魚體肌肉組織pH值下降，但隨著貯藏時間延長，魚體內糖原消耗殆盡，蛋白質在內源酶的作用下開始分解產生氨類等堿性物質，使得魚體pH值上升。本試驗貯藏前期3組pH值的差別不明顯，貯藏第10天時pH值達到最低值，說明鮐魚保鮮過程中的乳酸產量在此時達到峰值。從第10天開始魚體pH值開始快速上升，這與顧賽麒等[32]研究中pH值變化曲線趨勢相似。第15天開始2 000 V/m，3 000 V/m的pH值趨于平緩，第20天時電場組pH值低于無電場組，而無電場組的pH值則繼續(xù)上升，說明在低壓變頻電場的作用下有利于延緩魚體內蛋白質的降解，阻止堿性物質繼續(xù)生成，這與段偉文等[33]研究電場對水產品pH值變化趨勢相似，說明電場能夠在一定程度上抑制變質過程，而且隨著電場強度的增大，抑制效果更加明顯。

2.3 低壓變頻電場對揮發(fā)性鹽基氮含量的影響

不同電場強度對微凍鮐魚保鮮中揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVBN）含量的影響如圖3所示。

圖3 不同處理條件對鮐魚揮發(fā)性鹽基氮值的影響Fig.3 Effects of different treatment conditions on total volatile basic nitrogen of Pneumatophorus japonicus

由于鮐魚魚體內的細菌與內源性酶共同對蛋白質產生作用，導致魚肉蛋白質一定程度的分解，產生具有堿性的含氮物質，如氨及胺類等。揮發(fā)性鹽基氮含量的進一步上升，說明魚肉的氨基酸受到更為嚴重的破壞。本試驗得出新鮮鮐魚中的TVBN含量為10.60mg/100g，但隨著貯藏時間延長，2 000 V/m電場組，3 000 V/m電場組與無電場組的TVBN含量進一步提升，電場組的上升速度比無電場組的上升速度慢，這與Barba等[34]研究結果一致。貯藏第20天時無電場組的揮發(fā)性鹽基氮含量已經高達32.90 mg/100 g，電場組的TVBN含量均顯著低于無電場組（p＜0.05），并且隨著電場強度的增加抑制效果愈發(fā)明顯。根據GB 2733—2015《食品安全國家標準鮮、凍動物性水產品》中的規(guī)定，海魚中的TVBN含量不應超過30 mg/100 g，這表明無電場組的鮐魚含量超標已經不可食用。據此可以推測，電場在一定程度上可以抑制鮐魚體內酶以及細菌對蛋白質分解，減緩揮發(fā)性鹽基氮的上升速率，并且電場越強，抑制效果越明顯。

2.4 低壓變頻電場對菌落總數的影響

不同電場強度對微凍鮐魚保鮮中菌落總數的影響如圖4所示。

圖4 不同處理條件對鮐魚菌落總數的影響Fig.4 Effects of different treatment conditions on total bacterial count of Pneumatophorus japonicus

菌落總數是判斷魚鮮度的重要指標之一。從圖4可以看出，整個貯藏期內鮐魚菌落總數呈明顯增長的趨勢，電場組與無電場組增長趨勢比較相似。鮐魚樣本最初的菌落總數值為3.95 lg（CFU/g），這主要是因為魚體中自身攜帶的內源性微生物與在船舶捕撈車輛運輸過程中從外界環(huán)境中接觸的外源性微生物一起作用導致的。在貯藏期間電場組的菌落總數始終低于無電場組，說明低壓變頻電場能夠對食品中部分微生物的生長繁殖起到一定抑制作用。根據GB 4789.2—2016的規(guī)定，當菌落總數值大于6 lg（CFU/g）時說明鮐魚已經變質不可食用。3組貯藏條件下鮐魚菌落總數均隨著時間延長而增長，貯藏至第20天時2 000 V/m組菌落總數最低，為 5.84 lg（CFU/g），說明 2 000 V/m 電場對微生物的生長繁殖抑制作用比3 000 V/m電場更優(yōu)，這與魏國平等[35]的研究結果相似。

2.5 低壓變頻電場對肌肉組織微觀結構的影響

不同電場強度對微凍鮐魚保鮮中肌肉組織微觀結構的影響如圖5所示。

圖5 不同處理條件對鮐魚肌肉組織微觀結構的影響Fig.5 Effects of different treatment conditions on microstructure of muscle tissue of Pneumatophorus japonicus

通過觀察鮐魚肉肌纖維之間的間隙大小和肌肉纖維完整性，可以看出低壓變頻電場對鮐魚長期微凍貯藏的過程中肌肉組織結構的影響。由圖5可以看出，電場組肌肉組織完整，肌纖維之間的空隙較小并且均勻，鮐魚肌肉組織整體狀況良好。這可能是因為低壓靜電場對食品中冰晶的生長有抑制作用。Kaale等[36]認為，外接低壓靜電場能使水分子在平行于電場方向的時候受到外加的位能，比起其他朝向的水分子更加容易打破水冰固液界面之間的阻力，完成從水到冰晶的轉變。所以不平行電場線方向的冰晶的形成在一定程度上受到抑制。由圖5b可以發(fā)現，無電場組肌肉組織松散，空洞較多，肌肉組織間隙較大并且不規(guī)則。施加了低壓變頻電場之后，可以在一定程度上減弱凍結過程與長期微凍過程中冰晶對肌肉組織的破壞。

3 結論

低壓變頻電場能夠在一定程度上降低鮐魚貯藏過程中揮發(fā)性鹽基氮的產生，減緩貯藏后期pH值的上升，在揮發(fā)性鹽基氮含量與pH值這兩個指標上3 000 V/m 50 Hz處理組效果好于2 000 V/m 50 Hz處理組，低壓變頻電場也能降低菌落總數，在貯藏第20天時菌落總數上2 000 V/m 50 Hz處理組好于3 000 V/m 50 Hz組。但同時也發(fā)現在電場處理下鮐魚水分降低速度加快，并且水分降低速度隨著場強增大而增大。本試驗可以在一定程度上減緩鮐魚微凍過程中的品質變化，提高安全性，提升企業(yè)的經濟效益。