尚子寒，沈俊，張家瑋，謝超，虞舟

（1.浙江海洋大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江 舟山 316000；2.舟山匯豐冷藏物流發(fā)展有限公司，浙江 舟山 316002）

帶魚（Trichiurus lepturus），鱸形目，帶魚科，又名鞭魚、白邊魚[1]。浙江舟山地處東海，盛產(chǎn)帶魚，與其他品種帶魚相比，舟山帶魚骨小體肥[2]，氨基酸種類豐富，二十碳五烯酸含量高[3]。帶魚不飽和脂肪酸含量豐富[4]，相比其他魚類，帶魚脂肪氧化后生成的醛、酮類物質(zhì)和微生物對其品質(zhì)影響很大。由于帶魚上岸即死，其在運(yùn)輸過程中保鮮手段有限，通常以碎冰覆蓋方式運(yùn)輸銷售，帶魚在漁船上需要存放3 d～5 d才能到達(dá)港口，為了保持帶魚較好的光澤和品質(zhì)，在船上的保鮮方法就顯得最為重要，因此研究一種新型船上保鮮裝置對保證帶魚質(zhì)量，提升經(jīng)濟(jì)效益具有重大意義[5-11]。

目前電場保鮮裝置主要分為高壓靜電場、低壓靜電場、高壓變頻電場、低壓交變電場等[12]。周英杰等[13]、張敏歡等[14]在水蜜桃與馬鈴薯中應(yīng)用了電場技術(shù)成功延長了果蔬的保質(zhì)期。Ko等[15]研究將羅非魚通過100kV/m靜電場處理后，可提高魚片新鮮程度與保質(zhì)期，相比無電場組可延長魚片貨架期2 d以上；岑劍偉等[16]將高壓靜電場與冰溫貯藏相結(jié)合，可抑制羅非魚片細(xì)菌的生長，使其貨架期達(dá)30 d。目前研究表明，經(jīng)過電場處理可以延長水產(chǎn)品貯藏時間。Bai等[17]研究表明，高壓靜電場能顯著增快冷凍水產(chǎn)品的解凍速率，降低其揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）含量[18]。熊宇飛等[19]研究發(fā)現(xiàn)，高壓靜電場結(jié)合制冷能延長刀額新對蝦貨架期2 d以上。

低壓交變電場（low-voltage alternating electric field）可以影響水產(chǎn)品內(nèi)部水分子，使之產(chǎn)生振動[20]。研究發(fā)現(xiàn)，利用微波效應(yīng)可對水產(chǎn)品凍結(jié)解凍速率產(chǎn)生影響，經(jīng)過電場處理后水產(chǎn)品凍結(jié)速率增快，形成的冰晶較小，縮短通過最大冰晶生成帶時間，能夠有效延緩水產(chǎn)品貯藏過程中的腐敗變質(zhì)情況。在電場環(huán)境下，食品內(nèi)部離子受到電場庫侖力的作用發(fā)生定向轉(zhuǎn)移，在水產(chǎn)品內(nèi)部形成類似反向電場的狀態(tài)，能夠達(dá)到延長食品貨架期的目的。因此，本文主要針對遠(yuǎn)洋貨輪商業(yè)化運(yùn)輸或冷鏈運(yùn)輸?shù)刃∫?guī)模冷庫的海產(chǎn)品低溫保鮮技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)[21]，利用低壓交變電場協(xié)同冰溫技術(shù)對水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮。為了探究低壓交變電場對帶魚保鮮過程中理化指標(biāo)、鮮度指標(biāo)的影響，本試驗對2 500、3 500 V/m頻率為50 Hz的交變電場環(huán)境下帶魚的pH值、揮發(fā)性鹽基氮、硫代巴比妥酸、菌落總數(shù)、三甲胺、蘇木精-伊紅染色（hematoxylin-eosin staining，HE）進(jìn)行研究，綜合數(shù)據(jù)分析評價電場對帶魚微凍貯藏過程中品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售新鮮帶魚，長約0.7 m，厚約2 cm，體表銀白，眼球飽滿，表面無破損，全程0℃冷鏈運(yùn)輸至實驗室且無凍結(jié)情況產(chǎn)生。

氧化鎂、三氯乙酸、乙酸銨、甲醇、乙二胺四乙酸二鈉、硫代巴比妥酸、鹽酸三甲胺標(biāo)準(zhǔn)品（≥97%）、平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、無菌生理鹽水、磷酸、高氯酸、氫氧化鈉、磷酸緩沖液（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色液：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GL822-1SCN電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；PHS-3G pH計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；SFY-60B水分儀：深圳冠亞水分儀科技有限公司；K9840凱氏定氮儀：山東海能科學(xué)儀器有限公司；TGL-16.5M高速冷凍離心機(jī)：上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；U-5200紫外可見分光光度計、TM-1000臺式掃描電子顯微鏡：日本日立公司；QL-866渦旋混合器：廣州頌聯(lián)伯圖電子有限公司；BT2000T鮮霸電場發(fā)生裝置、BT2000T鮮霸低壓放電板：浙江馳力科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

新鮮帶魚運(yùn)至實驗室后立即用去離子水清洗干凈，進(jìn)行稱重、分裝等工作，瀝水晾干后套袋封口，放入裝有碎冰的泡沫箱[22]，將泡沫箱放置于-2℃低壓交變電場冷庫與普通冰溫冷庫保鮮待用，經(jīng)過預(yù)試驗設(shè)定此次研究貯藏期為 21 d，在第 3、6、9、12、15、21 天后采樣并測定其指標(biāo)。

本試驗所使用的低壓交變電場裝置由交變電場發(fā)生裝置與電場接收裝置組成，該電場裝置安裝在冷庫內(nèi)部，通電后即可形成穩(wěn)定的低壓交變電場環(huán)境，樣品均貯藏在該電場環(huán)境中。電場強(qiáng)度分別為2 500 V/m和3 500 V/m，頻率為 50 Hz。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 pH值測定

依據(jù)GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》[23]結(jié)合實際進(jìn)行略微修改，選取10.0 g攪碎均勻的帶魚肌肉，加入90mL去離子水，均質(zhì)3min，室溫靜置30 min，取上層清液使用pH計測定pH值，測定3次取平均值。

1.3.2.2 揮發(fā)性鹽基氮含量測定

參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[24]中自動凱氏定氮法稍作修改。精確稱取10.0 g均勻攪碎的樣品，加入75 mL蒸餾水，振搖后浸漬30 min，為防止管路堵塞，上機(jī)前將氧化鎂用量從1 g減少至0.25 g，添加氧化鎂后立刻連接到儀器上，按照標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行儀器。

1.3.2.3 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值測定

參考張家瑋等[25]TBA含量測定的試驗方法，稱取魚肉5 g，均勻研磨后加入25 mL 7.5%的三氯乙酸溶液，攪拌均勻，8 000 r/min離心15 min后雙重過濾，取5 mL上清液加入5 mL 0.02 mol/L的TBA溶液，95℃水浴40 min后冷卻至室溫，采用紫外分光光度計測定532 nm處的吸光度。

1.3.2.4 菌落總數(shù)的測定

菌落總數(shù)依照GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[26]進(jìn)行測定。

1.3.2.5 三甲胺含量測定

三甲胺含量參考火腿中三甲胺氮測定方法進(jìn)行測定[27]。

1.3.2.6 HE染色分析

在室溫下將帶魚背部肌肉切開，取6 mm×6 mm×3 mm長方體魚肉組織，用多聚甲醛進(jìn)行固定，24 h后用pH7.2磷酸緩沖液沖洗，酒精梯度脫水，浸蠟包埋，在顯微鏡下進(jìn)行分析掃描。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本試驗采用origin2018軟件處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析繪圖，除特殊說明外，本試驗數(shù)據(jù)均為3次平行測定的結(jié)果，本試驗使用SPSS統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值變化分析

帶魚肌肉pH值與其新鮮程度關(guān)聯(lián)緊密，是評價水產(chǎn)品新鮮度的重要指標(biāo)，低壓交變電場對帶魚pH值的影響見圖1。

圖1 低壓交變電場對帶魚pH值的影響Fig.1 Effect of low-voltage alternating electric field on pH value of hairtail

如圖1所示，隨著帶魚貯藏時間的延長，無電場組與2 500 V/m電場組、3 500 V/m電場組中帶魚pH值均呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢。3個處理組帶魚第0天時pH值均為7.21，之后不斷下降，直至第6天2 500 V/m電場組pH值下降到最低點6.74，該過程是因為帶魚死亡后，細(xì)胞經(jīng)過無氧氧化，肌肉內(nèi)的糖原及ATP分解產(chǎn)生乳酸。到貯藏第6天魚體內(nèi)糖原基本消耗殆盡，帶魚保鮮過程中的乳酸產(chǎn)量達(dá)到峰值，pH值達(dá)到最低值。隨后帶魚pH值開始回升，是因為帶魚魚體內(nèi)蛋白質(zhì)在自源酶的作用下開始分解產(chǎn)生堿性化合物，從而使得魚體pH值逐漸由酸性變?yōu)橹行?。電場組處理后帶魚的pH值會出現(xiàn)一定的波動，造成該現(xiàn)象的原因可能是電場通過改變細(xì)胞跨膜電位差來影響水解酶和微生物活性，微生物在不同電場強(qiáng)度下優(yōu)勢菌種類不同，進(jìn)而影響堿性化合物的產(chǎn)生。無電場組在21 d時帶魚的pH值為7.45，2 500 V/m電場組和3 500 V/m電場組21 d時分別為7.35和7.38，均顯著低于無電場組（P＜0.05）。說明在低壓交變電場的作用下有利于降低微生物活性并延緩帶魚體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解，阻止堿性物質(zhì)過量產(chǎn)生[28-30]，能夠在一定程度上抑制變質(zhì)過程，降低pH值的回升。

2.2 TVB-N含量變化分析

揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的產(chǎn)生是由于帶魚體內(nèi)的酶與微生物共同與不飽和脂肪酸進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使氨基酸分解生成氨、胺類等堿性含氮化合物。根據(jù) SC/T 3102—2010《鮮、凍帶魚》可知，TVB-N≤13 mg/100 g為一級品帶魚的標(biāo)準(zhǔn)，TVB-N≤30 mg/100 g是合格品帶魚的標(biāo)準(zhǔn)。低壓交變電場對帶魚TVB-N的影響見圖2。

圖2 低壓交變電場對帶魚TVB-N含量的影響Fig.2 Effect of low-voltage alternating electric field on TVB-N content of hairtail

由圖2可知，第0天帶魚TVB-N含量為8.2 mg/100 g，屬于一級品帶魚。隨著貯藏時間的延長，各試驗組TVB-N含量明顯上升，電場組在0～9 d內(nèi)TVB-N含量增長速度較慢，在第3天時2 500 V/m電場組和3 500 V/m電場組TVB-N含量為10.28 mg/100 g和9.94 mg/100 g，仍屬于一級品，而無電場組第3天時TVB-N含量為13.58 mg/100 g，屬于合格品，在第12天時TVB-N含量為27.45mg/100g，已接近合格品閾值，在第15天時無電場組的TVB-N含量高達(dá)32.18mg/100 g，已經(jīng)成為不可食用帶魚，此時兩組電場組的帶魚仍屬于合格品，在第21天時2500V/m電場組和3500V/m電場組TVB-N含量分別為28.58mg/100g和27.8mg/100 g，仍未超出合格品臨界值，這說明低壓交變電場可在一定程度上抑制帶魚酶活和微生物活性，減少其對魚體氨基酸的分解[31]。

2.3 TBA值變化分析

帶魚魚體內(nèi)含有豐富的二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，該類不飽和脂肪酸極易在空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)降解生成丙二醛，丙二醛能與硫代巴比妥酸生成淡粉色物質(zhì)，通過測定丙二醛的產(chǎn)生量來判斷帶魚貯藏時間內(nèi)的腐敗程度，低壓交變電場對帶魚TBA值的影響見圖3。

圖3 低壓交變電場對帶魚TBA值的影響Fig.3 Effect of low-voltage alternating electric field on TBA value of hairtail

由圖3可以看出，3組樣品TBA值基本呈現(xiàn)勻速增長。貯藏第9天時，無電場組與3 500 V/m電場組相差0.37 mg/100 g，隨著帶魚貯藏時間的增長，其TBA值差值逐漸增大，第21天時，無電場組TBA值為2.29 mg/100 g，2 500 V/m電場組和3 500 V/m電場組TBA值僅為1.91 mg/100 g和1.85 mg/100 g，該數(shù)值與無電場組第15天時接近。外加電場處理會引起生物體內(nèi)的水分子發(fā)生振動現(xiàn)象，從而引起水分子結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致水和酶結(jié)合方式也產(chǎn)生改變，并在體內(nèi)形成電荷粒子云，阻止外界氧氣進(jìn)入，進(jìn)而抑制帶魚不飽和脂肪酸的氧化速率。而經(jīng)過低壓交變電場處理后可明顯抑制帶魚體丙二醛的生成[32-33]，降低TBA值，且隨著貯藏時間的延長、電場強(qiáng)度越強(qiáng)抑制效果越明顯。

2.4 菌落總數(shù)變化分析

菌落總數(shù)是判斷水產(chǎn)品新鮮程度的重要指標(biāo)之一，低壓交變電場對帶魚菌落總數(shù)的影響見圖4。

圖4 低壓交變電場對帶魚菌落總數(shù)的影響Fig.4 Effect of low-voltage alternating electric field on the total bacterial count of hairtail

由圖4可以看出，隨著貯藏時間的增加，帶魚菌落總數(shù)呈明顯增長的趨勢，無電場組增長速率相對較快。第0天時帶魚初始菌落總數(shù)為2.78 lg（CFU/g），在0～6 d時，電場組菌落總數(shù)增長速率較慢，在第6天時2 500 V/m電場組和3 500 V/m電場組菌落總數(shù)分別為3.23 lg（CFU/g）和 3.18 lg（CFU/g），之后各試驗組增長速率加快，在第21天無電場組菌落總數(shù)高達(dá)6.44 lg（CFU/g），根據(jù) GB/T 4789.2—2016規(guī)定，帶魚菌落總數(shù)＞6 lg（CFU/g）為不可食用范圍，此時電場組菌落總數(shù)均保持在正常水平。電場組的菌落總數(shù)在整個貯藏期始終低于無電場組，低壓交變電場在空氣中會電離產(chǎn)生部分臭氧和負(fù)離子，能夠有效抑制微生物的生長繁殖，從而延長帶魚保鮮時間和貯藏貨架期[34-35]。

2.5 三甲胺變化分析

三甲胺是海魚魚體在細(xì)菌微生物和自源酶的作用下，由氧化三甲胺分解生成的會產(chǎn)生腐敗腥臭異味的物質(zhì)。廣泛認(rèn)為水產(chǎn)品三甲胺含量超過10 mg/100 g是不能被接受的[36-37]。21 d內(nèi)不同貯藏條件下無電場組和電場組三甲胺變化的情況，如圖5所示。

圖5 低壓交變電場對帶魚三甲胺含量的影響Fig.5 Effect of low-voltage alternating electric field on trimethylamine content of hairtail

由圖5可知，隨貯藏時間的延長，三甲胺曲線呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，新鮮樣品三甲胺含量為2.23mg/100 g，在第21天時，2 500 V/m電場組和3 500 V/m電場三甲胺含量分別為10.58 mg/100 g和9.97 mg/100 g，均在10 mg/100 g左右；無電場組在第15天時三甲胺含量為12.58 mg/100 g，已超過10 mg/100 g。說明經(jīng)過電場處理后，很好地抑制了氧化三甲胺的分解速率以及還原酶的活性，降低了帶魚的腐敗程度?？傮w看來，三甲胺的變化趨勢與TBA和TVB-N有一定關(guān)聯(lián)，低壓交變電場能有效減緩微生物生長，降低對魚體蛋白質(zhì)的氧化分解，從而達(dá)到降低三甲胺含量的作用。

2.6 HE染色分析

不同低壓交變電場對帶魚魚肉組織結(jié)構(gòu)的影響如圖6所示。

圖6 帶魚肌肉組織切面HE染色圖Fig.6 HE staining image of cut surface of hairtail muscle tissue

由圖6a可知，新鮮帶魚魚肉組織結(jié)構(gòu)緊密，排列縫隙較少。水產(chǎn)品在較低溫度貯藏時，細(xì)胞外液產(chǎn)生冰晶，在氣壓作用下細(xì)胞內(nèi)液外流形成較大冰晶且分布不均勻，高密度冰晶會破壞細(xì)胞壁，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)流失，對食品品質(zhì)造成不可逆的影響。如圖6c電場組處理6 d后肌肉纖維出現(xiàn)細(xì)微裂痕，無明顯冰晶破壞痕跡，對照組（圖6b）處理6 d后，帶魚魚肉組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)細(xì)微裂痕，肌纖維排列較為分散。貯藏15 d后，帶魚肌肉肌纖維受到冰晶膨脹導(dǎo)致肌肉束緊致程度降低，密度下降，但電場組（圖6e）仍能看到完整肌原纖維。貯藏21 d后，對照組（圖6f）因細(xì)胞間冰晶顆粒分布不規(guī)律且顆粒較大，造成肌細(xì)胞內(nèi)部失水嚴(yán)重，空隙增大，肌纖維斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重；電場組（圖6g）組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，肌細(xì)胞完整性降低，肌肉束受到冰晶顆粒破壞，但仍優(yōu)于對照組。帶魚經(jīng)過電場處理，魚肉組織相對完整，肌纖維斷裂程度較小，在低壓交變電場力的作用下，帶魚組織內(nèi)部水分子發(fā)生定向振動，抑制冰晶顆粒增長，使冰晶顆粒減小。細(xì)小冰晶會降低魚肉組織在解凍時對細(xì)胞的破損程度，使帶魚解凍后仍能保持較高品質(zhì)并達(dá)到延長帶魚貨架期的目的。該結(jié)論與上述TBA值、菌落總數(shù)等研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本試驗以新鮮帶魚為樣品，模擬船上冰溫保鮮，分析低壓交變電場對帶魚品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在貯藏期第15天時，無電場組pH值變化程度高于電場組，TVB-N含量為32.18 mg/100 g，已超過合格品臨界值，菌落總數(shù)達(dá)到6.44 lg（CFU/g），帶魚品質(zhì)嚴(yán)重下降。低壓交變電場處理可顯著提高帶魚的新鮮度，降低貯藏過程中的揮發(fā)性鹽基氮產(chǎn)生，減緩貯藏后期pH值的變化，整個貯藏期菌落總數(shù)、三甲胺等指標(biāo)均優(yōu)于無電場組，HE染色分析說明低壓交變電場處理帶魚纖維結(jié)構(gòu)相對致密，結(jié)構(gòu)完整，延長帶魚貨架期6 d以上。本次試驗為后續(xù)研究一種新型水產(chǎn)品船上保鮮裝置提供了技術(shù)參數(shù)，減緩帶魚在捕撈運(yùn)輸過程中的品質(zhì)變化，對提升經(jīng)濟(jì)效益具有一定意義。