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超高压处理对冷藏鲈鱼片品质变化的影响及对腐败希瓦氏菌的作用机制研究

赵宏强  
【摘要】:超高压(High Hydrostatic Pressure HHP)处理是一种冷处理加工方式作用于食品,将食品物料放入一个高压容器内,以水、油等液体作为媒介传递压力,在高压压力下(100-1000 MPa)下保持一定时间,引起食品中非共价键(如氢键、离子键与疏水键等)的形成或破坏,导致食品中的微生物菌体死亡与蛋白质变性等,从而起到杀菌钝酶、改善食品品质和延长货架期的目的。鲈鱼(Lateolabrax japonicus)是我国经济鱼类的一种,其肉质鲜嫩,营养价值丰富,体内富含蛋白质等,深受广大消费者喜爱。然而,由于其营养物质与水分含量高,鱼体组织易受内源酶与微生物的影响,会发生腐败变质。因此,极有必要采取相应处理技术延长其贮藏货架期。对此,本文主要进行了五个部分的研究工作:第一章,研究了不同压力条件的超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响。将新鲜鲈鱼片经不同超高压(0.1、200、250、300 MPa,保压时间9min)处理后,置于4℃条件下贮藏。分别于0、4、8、11、13、15d进行样品的理化(pH值、硬度、持水力、TBA(Thibabituric Acid)值、TVB-N(Total Volatile Basic Nitrogen)值)与微生物(菌落总数)指标测定,结合低场核磁共振技术表征其水分迁移状态,辅以外观与微观结构观察,进行指标间的相关性分析,以综合评价超高压处理对冷藏鲈鱼片品质及组织结构变化的影响。结果显示,随着贮藏时间的延长,样品的pH值呈先降后升的变化趋势,压力大小与pH值变化正相关,与硬度值、持水力负相关;在一定程度上能抑制样品TBA值、TVB-N值与菌落总数的上升,压力越高,抑制效果越显著。低场核磁共振技术结合持水力数据显示,超高压处理对鱼肉水分迁移变化明显;随着压力的增大,鱼肉样品表面呈乳白色,蒸煮效果显著;样品肌肉组织的微观结构观察得出,经超高压处理后,鱼体肌肉组织变得模糊,肌纤维结构紧致无序,其中300MPa处理组样品呈明显凝胶状。超高压处理能抑制样品的脂肪氧化与微生物生长,但会对样品外观、色泽与持水力产生不利影响。在进行指标间的相关性分析中,TVB-N、TBA值与菌落总数能作为判断鲈鱼鲜度的重要指标。通过比较各组别间的结果差异性,以250MPa,9min的超高压处理综合评价效果相对较好,能使鲈鱼片的冷藏货架期至少延长4d。第二章,比较分析了超高压结合竹醋液对冷藏鲈鱼片品质变化与蛋白特性的影响,本文在超高压处理(250MPa,9min)的基础上,将其与不同浓度的竹醋液(1%、2%、3%)浸渍处理相结合用于冷藏鲈鱼片的贮藏保鲜,并以250 MPa 9min超高压处理作为对照组。将样品分别处理后,置于4℃条件下冷藏。期间,分别在贮藏后的第0,4,8,12,14,16,18d通过感官评定、理化指标(色差、pH值、电导率、TVB-N值),蛋白特性指标(肌动球蛋白含量、总巯基含量、TCA(Trichloroacetic acid)可溶性寡肽溶出量),综合评价不同处理组对冷藏鲈鱼片品质与蛋白特性的影响。结果得出,超高压处理结合竹醋液处理能使鲈鱼片的综合品质得到较好改善。其中,超高压结合3%竹醋液处理后鲈鱼片的TVB-N值在贮藏末期(18d)达31.88±1.33mgN/100g,明显低于超高压冷藏对照组样品(44.77±1.89mgN/100g)。此外,该处理方式能延缓样品pH值与电导率值的升高,由蛋白特性指标显示,超高压结合竹醋液处理能显著减缓样品中蛋白质的降解变性,维持其良好特性。因此,超高压结合竹醋液处理能明显改善冷藏鲈鱼片品质与蛋白特性,其中250 MPa 9 min超高压结合3%竹醋液处理的效果明显优于其他组,能使鲈鱼片的冷藏货架期至少延长7d。第三章,研究了超高压处理对冷藏鲈鱼片贮藏期间细菌菌群结构的影响。以250MPa 9min的超高压条件对鲈鱼片进行处理,并以0.1 MPa处理样品作为对照组。将处理后样品置于4℃冰箱中贮藏,分别在0、3、6、9、11、13、15d进行TVB-N与微生物指标(菌落总数、希瓦氏菌数、假单胞菌数和嗜冷菌数)测定,并作相关性分析,用于评价超高压处理对冷藏鲈鱼片品质变化的影响。随后分别提取两组样品在贮藏前期、中期、中后期与末期四个阶段的宏基因组,通过高通量测序技术进行冷藏鲈鱼肉不同阶段的细菌菌群分析。结果得出,样品经超高压处理后,其TVB-N值、菌落总数、假单胞菌数、希瓦氏菌数和嗜冷菌数等指标的上升速度明显缓于对照组。通过相关性分析得出,TVB-N值与微生物指标可作为鲜度评价指标,用于分析鲈鱼片超高压处理后贮藏期间的品质变化。高通量测序结果得出,对照组与处理组样品在贮藏前期的主要细菌有芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、大洋芽孢杆菌属(Bacillus subtilis sp.)与乳球菌属(Lactococcus sp.);在贮藏中后期与末期两个阶段,超高压处理组与对照组的菌相组成开始呈现显著差异,优势腐败菌种类不同,对照组在中后期的主要细菌为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),超高压处理组在中后期的主要细菌为嗜冷菌属(Psychobacter sp.),对照组末期主要腐败菌为嗜冷菌属(Psychobacter sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、希瓦氏菌属(Shewanella sp.)和气单胞菌属(Aeromonas sp.),超高压处理组末期主要腐败菌为嗜冷菌数(Psychobacter sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)与耶尔森氏菌属(Yersinia sp.)。可见,超高压处理能在抑制TVB-N值与微生物指标升高的同时,也对其贮藏期间的菌相组成产生明显影响,明显抑制了嗜冷菌与希瓦氏菌的生长。第四章,研究了冷藏鲈鱼在贮藏末期的优势腐败菌及其致腐能力。采用选择性培养基获得鲈鱼贮藏末期的特定菌落,结合感官分析,确定所筛菌株中的优势腐败菌,再通过多次划线分离获得纯菌株,结合菌落形态观察、传统生理生化实验与16S rDNA技术,确定所筛菌株属种,并将所鉴定的优势腐败菌接种至无菌鲈鱼样品上,在4℃条件下贮藏,通过测定不同贮藏时间段的TVB-N与菌落总数,用TVB-N产量因子(Y_(TVB-N))来判断多种腐败菌的致腐能力。结果得出,筛选获得的5株菌株中,有假单胞菌属P1(Pseudomonas sp.WCS374)1株,草莓假单胞菌P2(Pseudomonas fragi P121)与P3(Pseudomonas fragi B-727)2株、希瓦氏菌属S1(Putrefaciens Shewanella)与S2(Shewanella baltica OS185)2株。其致腐能力由高至低分别为S1S2P2P3P1,其中腐败希瓦氏菌属细菌S1的致腐能力最强。产量因子分析结果表明,草莓假单胞菌P2的致腐能力要强于一般假单胞菌属细菌P1与P3。综合比较得出,鲈鱼鱼肉中希瓦氏菌属细菌的致腐能力要强于假单胞菌属细菌。第五章,研究了不同压力条件的超高压处理对水产品特定腐败菌——腐败希瓦氏菌的作用影响及对细胞损伤与致死机制。分别对腐败希瓦氏菌菌体进行压力条件为200、300与400 MPa,保压时间为9 min的超高压处理,并以常压(0.1MPa)处理作为对照组。测定了细菌存活数、细菌生长曲线、电导率、碘化丙啶摄入量、核酸和蛋白质吸收量与酶活力等指标,并通过扫描电镜观察,综合评价不同压力条件对腐败希瓦氏菌菌体作用的影响。结果得出:与未经处理的菌体相比,腐败希瓦氏菌在不同压力条件的超高压处理后,其正常生长受到明显抑制,菌体对数生长期相应延迟。300MPa与400MPa高压处理能完全杀灭细菌。电导率值与碘化丙啶摄入量同压力大小正相关,而细胞膜中Na~+/K~+-ATP酶活性明显下降。通过细菌超微结构观察可见,随着压力增大,腐败希瓦氏菌菌体扭曲变形,菌体表面粗糙,细胞内容物外渗,菌体细胞均出现不同程度的损伤,致使细菌死亡。由此可知,超高压处理能导致腐败希瓦氏菌菌体生长收到抑制,使其细胞膜受损,菌体活性受阻,从而导致其死亡。


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