交變磁場對冷藏草魚片品質的影響

潘泳江，謝正軍，金亞美*，楊哪，袁子宜，崔波

1(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)2(齊魯工業大學 食品科學與工程學院，山東 濟南，250353)

隨著生活水平的提高，消費者越來越熱衷于更天然、更安全和更高質量的食品。易腐爛的食品保存對食品工業來說一直是一個非常具有挑戰性的難題，難點在于確保食品安全的同時還要保持其感官品質[1]。新鮮草魚片營養價值豐富，但由于其水分活度高、pH值呈中性，在冷藏過程中易受到微生物的污染并且發生脂質和蛋白氧化，導致顏色和氣味發生劣變，縮短草魚片的保質期[2]。

消費者對更高質量食品的需求促使了食品保鮮技術的開發和研究，例如氣調包裝[3]、高靜水壓[4]、電離輻射[5]和脈沖紫外線[6]。但是，這些技術可能會導致一些肉制品發生不良的感官變化[7]。磁場是一種溫和的物理場，無接觸、穿透力強。近年來，磁場廣泛應用于工程技術領域、生物領域和食品領域[8]。磁場保鮮技術是一種新興的食品非熱保鮮技術，實施成本經濟實惠，操作簡單易行，因磁場較好的生物相容性和安全性而備受關注。目前，交變磁場冷藏保鮮技術研究主要集中于果蔬類[8-10]，肉類尚未涉及。高夢祥等[10]研究表明經磁感強度1.2 A/m的交變磁場處理的鮮切蓮藕片，多酚氧化酶活性、還原糖消耗量和維生素C損失量均比對照組低。崔穎等[9]發現河套蜜瓜經1.18 mT交變磁場處理15 min后，可以有效降低腐爛率、呼吸強度及膜滲透率，同時能延緩果實軟化和提高可溶性固形物的含量。

本實驗以新鮮草魚片為研究對象，考察磁場對草魚片在冷藏過程中對微生物(菌落總數)、組分特性[(揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen，TVB-N) 含量、硫代巴比妥酸反應物(thiobarbituric acid reactive substances，TBARS)值、pH值、生物胺含量、汁液流失率、蒸煮損失和色差值]和感官品質(色澤、氣味、質地、組織狀態和整體可接受性)變化的影響，旨在為包括魚肉在內的肉類高品質冷藏提供一種新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活草魚，無錫濱湖區大潤發超市；平板計數培養基、KCl、1,1,3,3-四乙氧基丙烷、MgO、硼酸、鹽酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、乙醇、三氯乙酸、乙腈、丙酮、乙醚、正丁醇、正己烷、乙酸、乙酸銨，國藥集團化學試劑有限公司；組胺鹽酸鹽、苯乙胺鹽酸鹽、酪胺鹽酸鹽、腐胺鹽酸鹽、尸胺鹽酸鹽、色胺鹽酸鹽、精胺鹽酸、亞精胺鹽酸鹽、章魚胺鹽酸鹽、1,7-二氨基庚烷、丹磺酰氯，麥克林試劑有限公司。

1.2 儀器和設備

MFI-1型磁場冷凍冷藏冰箱，英都斯特(無錫)感應科技有限公司；JX-05型拍打式均質器，上海凈信實業發展有限公司；AX224ZH/E型電子天平(0.000 1 g)，奧豪斯儀器有限公司；FE20型pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；K9840型自動凱氏定氮儀，上海海能儀器股份有限公司；超凈工作臺，上海博訊醫療生物儀器股份有限公司；G-65型德國IRM高壓滅菌鍋，北京安捷來勒科技有限公司；Mapada7型紫外分光光度計，上海美譜達儀器有限公司。

1.3 樣品制備

鮮活草魚剖殺后去頭、去內臟，用去離子水清洗干凈。將魚背部白肉切成3 cm×3 cm×1 cm魚片，裝入5號自封袋，排去袋內空氣，稱重后分別置于2臺磁場冷藏箱中冷藏[(4±1) ℃]，其中一臺不開磁場為常規冷藏。

1.4 磁場冷藏處理

磁場冷凍冷藏冰箱處理室的尺寸為38 cm×32 cm×40 cm，溫度范圍為-4～60 ℃(0.1 ℃可調)，功率為200 W，磁場強度設置為0～5 mT(0.1 mT可調)，具有靜磁場和交變磁場(頻率50 Hz)模式，冷藏室中各方向的均勻度均達到99%。

1.5 微生物評價

參考GB 4789.2—2022《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》，稱取10 g絞碎后的草魚肉樣品于無菌均質帶中，加入90 mL無菌生理鹽水，均質拍打5 min，吸取1 mL勻漿進行逐步梯度稀釋，用平板傾注法對選取4個合適的濃度梯度的微生物進行計數，所有操作都在超凈工作臺中進行無菌操作。菌落總數測試培養皿倒置于30 ℃恒溫培養箱培養3 d。微生物的計數單位為lgCFU/g。

1.6 理化評價

1.6.1 TVB-N含量測定

參考 GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》第二法進行測定，稱取約10.0 g絞碎的草魚肉樣品置于150 mL錐形瓶中，加入75 mL蒸餾水，放入搖床中振搖浸漬30 min后過濾備用，采用自動凱氏定氮儀進行蒸餾滴定，單位為mg/100 g樣品。

1.6.2 TBARS值測定

采用DU等[11]的方法并稍加修改。準確稱取2 g粉碎的草魚肉樣品于20 mL質量分數7.5%三氯乙酸溶液中進行均質。然后置于搖床上振搖30 min，雙層濾紙過濾。用5 mL移液槍準確吸取5 mL濾液加入到已經添加 5 mL TBA(2.88 g/L)的25 mL比色管中，沸水浴中加熱45 min，形成粉紅色溶液，冷卻至室溫。使用分光光度計在532 nm處測吸光值，并做空白試驗,吸光值帶入1,1,3,3-四乙氧基丙烷標準曲線進行計算，單位為mg MDA/kg樣品。

1.6.3 pH值測定

參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》，分別稱取5 g絞碎的草魚肉樣品，加入45 mL 0.1 mol/L KCl溶液，用高速均質機均質60 s后過濾，取上清液用pH計直接測定。

1.6.4 生物胺含量測定

參考GB 5009.208—2016《食品安全國家標準 食品中生物胺的測定》。

1.6.5 汁液流失率測定

參考HUFF-LONERGAN[12]的方法并加以修改。用吸水紙輕輕吸干裝有樣品的自封袋的表面水分，對自封袋、樣品和滲出汁液進行稱重；接著倒出自封袋中的滲出汁液，對自封袋和樣品進行稱重；取出樣品，對自封袋進行稱重。按公式(1)計算汁液流失率(drip loss，DL)

(1)

式中：DL，汁液流失率，%；m0，自封袋、樣品和滲出汁液總質量，g；m1，自封袋和樣品總質量，g；m2，樣品質量，g。

1.6.6 蒸煮損失率測定

從自封袋中取出樣品，用吸水紙輕輕吸干表面的水分，將樣品切成2 cm×2 cm×1 cm的長方體，稱重，然后置于蒸煮袋中，浸入75 ℃恒溫水浴鍋中煮45 min后取出，在室溫下完全冷卻，用吸水紙輕輕吸干表面水分并稱重。蒸煮損失率計算如公式(2)所示：

(2)

式中：CL，蒸煮損失率，%；m0，蒸煮前樣品質量，g；m1，蒸煮后樣品質量，g。

1.6.7 色差值測定

使用色差儀對草魚片樣品進行色差值測定。色差儀用標準白板矯正后，直接將測試平面放置在草魚樣品表面。測量魚片的L*、a*和b*，按公式(3)計算總色差ΔE值。

(3)

式中：ΔL*，不同貯藏時間樣品與新鮮樣品的明度差值；Δa*，不同貯藏時間樣品與新鮮樣品的紅綠色度差值；Δb*，不同貯藏時間樣品與新鮮樣品的黃藍色度差值。

1.7 感官評價

草魚片樣品以色澤、氣味、質地、組織狀態和整體可接受度為評價指標(表1)，新鮮樣品均為9分，各指標分為差、中和好3個級別，分值分別為7～9分、4～6分、1～3分。邀請6名經過培訓的感官評定員組成評分小組對樣品進行評分。

表1 草魚片感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of grass carp fillets

1.8 數據分析

每次實驗平行3次，數據結果均用平均值±標準差表示，采用SPSS 26軟件和OriginPro 2021軟件進行數據處理和圖表分析。

2 結果與分析

2.1 微生物評價分析

微生物繁殖是導致肉品質劣變的重要原因。肉中蛋白質的降解，含氮化合物的積累等一系列導致肉品質劣變的生化反應過程與微生物的生長繁殖密切相關[13]。在各種指標中，菌落總數的動態變化是評價肉腐敗變質的硬性指標[14]。由圖1可知，在相同的貯藏時間，相對于常規冷藏中的草魚片樣品，2 mT交變磁場中草魚片樣品的菌落總數更少。草魚片的初始菌落值為4.41 lg CFU/g，常規冷藏中的草魚片樣品在貯藏第5天時菌落總數已經接近6.0 lg CFU/g，并在第13天時達到8.31 lg CFU/g，而2 mT交變磁場中的草魚片樣品在貯藏第10天時菌落總數才超過6.0 lg CFU/g，在貯藏末期2 mT交變磁場中的草魚片中的菌落總數較常規冷藏組減少了1.20 lg CFU/g。GOLDSCHMIDT等[15]的研究發現，牛肉在1 Hz脈沖磁場的條件下貯藏12 d，與4 ℃貯藏條件下相比較，菌落總數下降了1.5 lg CFU/g；牛肉先經1 Hz脈沖磁場處理2 h再在4 ℃條件下貯藏12 d，與對照組相比較，菌落總數下降了0.7 lg CFU/g。此外，有研究發現磁場對大腸桿菌、脫羧蠟桿菌、金黃色葡萄球菌和酵母菌等微生物的生長繁殖存在抑制作用，原因可能是由于磁場的介電阻斷性阻斷細胞內正常生化反應和新陳代謝的進行，導致部分微生物死亡[16]。

圖1 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下 草魚片的菌落總數Fig.1 TVC of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2 理化評價分析

2.2.1 TVB-N值分析

TVB-N含量是衡量肉是否發生變質的標志，根據行業標準規定：草魚等淡水魚一級品魚肉的TVB-N值≤13 mg/100 g，二級品魚肉的TVB-N值≤20 mg/100 g。由圖2可知，2 mT交變磁場下冷藏的草魚片樣品中揮發性鹽基氮含量的上升程度均低于常規冷藏組。常規冷藏中的草魚片在第5天時揮發性鹽基氮含量增長到17.71 mg/100 g，而2 mT交變磁場中的草魚片在第5天時的揮發性鹽基氮含量僅為11.29 mg/100 g，在第8天時的揮發性鹽基氮含量為12.21 mg/100 g，仍低于一級肉品的閾值13 mg/100 g；到第10天時，揮發性鹽基氮的含量才高于13 mg/100 g。綜上，2 mT交變磁場處理可以在一定程度上延緩草魚片樣品的腐敗變質，延長草魚片樣品的保質期，保持草魚片樣品的新鮮度。

圖2 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下草魚片的TVB-NFig.2 TVB-N of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.2 TBARS值分析

與微生物腐敗、化學變質一樣，脂肪氧化也是影響肉保質期的主要因素[17]。肌肉脂肪是多種揮發性物質的良好溶劑，對肉中風味成分的保留具有重要影響，對肉的嫩度和多汁性具有決定作用[18]。由圖3可知，2 mT交變磁場和常規冷藏中的草魚片樣品的TBARS均隨著貯藏時間的延長而增大，而2 mT交變磁場中草魚片樣品的TBARS值均低于常規冷藏中的樣品。貯藏前期，2 mT交變磁場和常規冷藏中草魚片的TBARS值均增長緩慢；貯藏中后期，2 mT交變磁場和常規冷藏中草魚片的TBARS值增長迅速。2 mT交變磁場能夠有效延緩肉脂肪的氧化，原因可能是2 mT交變磁場能夠抑制脂肪酶的活性和阻止氫過氧化物分解自由基，從而導致TBARS值較低，這與KASAIKINA 等[19]的結論一致。

圖3 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下 草魚片的TBARSFig.3 TBARS of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.3 pH值分析

pH值是反映肉的鮮度的指標之一，代表著肉的酸堿度。肉在貯藏期間pH值的變化受多種因素的影響，主要原因是由于肌糖原的無氧降解、ATP和肌酸磷酸鹽的分解，產生了乳酸、磷酸肌酸等酸性物質，這些物質經過分解又產生磷酸等新物質；此外，pH值還與微生物生長代謝相關，微生物能夠分解肉中的糖和碳水化合物等營養物質產生有機酸類如乳酸、醋酸等[20]。還可能是肉在貯藏過程中吸收CO2，轉化為HCO3-和H+從而導致pH值的降低[21]。貯藏前期，pH值下降緩慢且2 mT交變磁場下冷藏的草魚片樣品pH值高于常規冷藏中的pH值，這可能與貯藏前期微生物數量較小，分解糖類等營養物質能力較弱，2 mT交變磁場能夠抑制部分微生物的生長有關。貯藏末期，草魚片樣品的pH值呈現出上升的趨勢且常規冷藏中草魚片樣品的pH值高于2 mT交變磁場中的樣品(圖4)，可能與肉類樣品中的碳水化合物等營養物質被消耗殆盡、肉類樣品中的微生物處于生長末期分解能力弱有關，還與肉中的蛋白質和氨基酸被微生物分解成含堿性的揮發性胺類物質，與酸中和有關[22]。

圖4 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下冷藏 草魚片的pH值Fig.4 The pH of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.4 生物胺含量分析

生物胺是游離氨基酸脫羧形成的含氮化合物，是用于檢測肉類新鮮度的重要指標。當消費者攝入過量的生物胺時，會引起不良生理反應，甚至還會危及生命。由表2可知，亞精胺的含量在貯藏過程中是逐漸降低的，章魚胺在貯藏過程中均未檢出，苯乙胺在貯藏過程中出現波動且變化不明顯，色胺、腐胺、尸胺、組胺和酪胺的含量是逐漸升高的。腐胺、尸胺和組胺是冷藏水產品特征性腐敗胺，可作為評判魚肉品質變化的指標。草魚片中腐胺的初始含量是0.56 mg/kg，貯藏13 d后，常規冷藏中草魚片樣品中腐胺含量為38.74 mg/kg，2 mT交變磁場下貯藏的草魚片樣品中腐胺含量為23.08 mg/kg；常規冷藏中草魚片樣品的尸胺和組胺含量在貯藏過程中變化顯著，尸胺的含量由未檢出到23.08 mg/kg,組胺的含量由0.03 mg/kg到63.67 mg/kg；而2 mT交變磁場中草魚片樣品的尸胺和組胺含量僅為16.4 mg/kg和5.91 mg/kg。2 mT交變磁場能夠有效減少草魚片中特征性腐敗胺的生成，這與交變磁場對微生物的生長繁殖抑制結果相一致。

表2 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下草魚片的生物胺變化Table 2 Biogenic amines concentration of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.5 汁液流失率分析

汁液流失率的產生對肉的營養價值和經濟效益具有雙重損耗[23]。如何讓肉在貯藏過程中保持較低的汁液流失率，是國內外肉類貯藏研究的重點[24]。由圖5可知，隨著貯藏時間的延長，相對于常規冷藏中的草魚片樣品，2 mT交變磁場中的草魚片樣品始終保持較低的汁液流失率。在第2天、第5天、第8天、第10天、第13天，2 mT交變磁場中草魚片樣品的汁液流失率分別僅為常規冷藏的61.78%、45.58%、49.40%、45.49%和45.59%，2 mT交變磁場中草魚片樣品貯藏13 d時的汁液損失率小于常規冷藏中貯藏8 d時的草魚片樣品。肉在貯藏過程中汁液流失率的上升受多種因素的影響，包括pH值的變化程度、蛋白的降解和組織結構的改變。由2.2.3可知，在貯藏過程中肉的pH值呈現出下降的趨勢，當pH值達到蛋白質的等電點時，蛋白質的凈電荷為零，這意味著蛋白質所帶的正負電荷的數量基本相等，由于同種電荷相互吸引導致被蛋白質所束縛的水減少。此外，由于同種電荷相互排斥，使得肌原纖維的內部空間減小，汁液流失率增大。2 mT交變磁場中肉的pH值的下降速度和程度低于普通冰箱中的肉，這可能是2 mT交變磁場中肉樣品保持較低汁液流失率的部分原因。由蛋白降解引起的肌纖維束結構的改變也是汁液流失增加的原因之一，2 mT交變磁場能夠抑制揮發性鹽基氮的含量，這與前文的結論一致。

圖5 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下草魚片 汁液流失率的變化Fig.5 Drip loss of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

2.2.6 蒸煮損失率分析

蒸煮損失是肉在貯藏過程中的水分流失情況，是影響肉多汁性最重要的因素。大量研究表明肉的蒸煮損失與多汁性存在負相關性，所以蒸煮損失在一定程度上可以反映肉的品質[25]。對于消費者和商家來說，低的蒸煮損失率不僅有利于保持肉的食用品質，而且還有利于保持肉的外觀和經濟價值。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，相對于常規冷藏中的草魚片樣品，2 mT交變磁場中的樣品始終保持較低的蒸煮損失。2 mT交變磁場和常規冷藏中草魚片樣品的蒸煮損失在貯藏期內由初始值18.51%分別上升到25.85%和28.80%，在貯藏末期，2 mT交變磁場中草魚片樣品的蒸煮損失比常規冷藏中樣品少2.15%，說明2 mT交變磁場在一定程度上減緩蒸煮損失，原因可能是磁場通過抑制微生物繁殖進而減緩肌肉纖維的降解。

圖6 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下草魚片的 蒸煮損失率Fig.6 Cooking loss of grass carp fillets with alternating magnetic field of 2 mT and conventional refrigerating

2.2.7 色差值分析

肉的色澤對其適銷性具有重要的影響，會影響消費者對其新鮮度的看法、價值及其購買意愿。由表3可以看到，在冷藏周期內，2 mT交變磁場的草魚片樣品的L*、a*、b*值并沒有呈現出明顯的變化規律，可能是由于取樣的隨機性或2 mT交變磁場對草魚片的色澤具有保護作用所致。而常規冷藏的草魚片的a*在第8天時變為負值，并且一直減小，說明常規冷藏中草魚片樣品的表面色澤開始變綠，原因可能是草魚在水體中受到銅綠假單胞菌的感染，在貯藏中后期，草魚片中的銅綠假單胞菌開始大量生長繁殖，GARGI等[26]從測試的魚類中分離出大量的銅綠假單胞菌。2 mT交變磁場中的草魚片沒有出現發綠現象，這與2 mT交變磁場能夠抑制銅綠假單胞菌生長繁殖有關，WANG等[27]發現利用間歇性交變磁場和抗生素環丙沙星對銅綠假單胞菌進行協同作用至少能減少其數量3個梯度。常規冷藏中草魚片的b*值幾乎呈現出增長的趨勢，貯藏中后期草魚片的顏色出現淡黃色，這是由草魚片的脂質氧化造成的。在相同的貯藏時間內，2 mT交變磁場中草魚片樣品的ΔE值普遍明顯低于常規冷藏中的草魚片樣品。

表3 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下冷藏草魚片的色值變化Table 3 Color change of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

2.3 感官評價分析

表4給出了草魚片在不同冷藏條件下貯藏時的感官評分。2 mT交變磁場和常規冷藏中的草魚片樣品的感官評價分值基本隨貯藏時間的增加而降低，但2 mT交變磁場組的分值整體高于常規冷藏組。2 mT交變磁場和常規冷藏中的草魚片樣品在第5天開始整體差異顯著，說明2 mT交變磁場在冷藏期間可以更好保持草魚片的品質，延緩色澤、氣味、質地和組織狀態劣變的速度，有效延長了草魚片的貨架期。

表4 2 mT交變磁場和常規冷藏條件下草魚片的感官評分Table 4 Sensory quality of grass carp fillets with 2 mT alternating magnetic field and conventional refrigerating

3 結論與討論

將2 mT交變磁場應用于新鮮草魚片的冷藏保鮮過程中，以不施加磁場相比，2 mT的交變磁場能夠抑制草魚片冷藏期間微生物的繁殖、TVB-N值和特征性腐敗胺的增加，常規冷藏的魚片樣品菌落總數和TVB-N值在第5天時已經超過閾值，2 mT交變磁場中草魚片樣品在第10天時才超過閾值。2 mT交變磁場能夠延緩脂質氧化、汁液流失、蒸煮損失和pH值的變化，2 mT交變磁場中草魚片的TBARS值始終低于對照組，在貯藏末期的汁液流失率低于常規冷藏中貯藏8 d時的草魚片樣品，pH值的變化在貯藏過程中始終低于常規冷藏組。2 mT交變磁場能夠保持冷藏草魚片的色澤和感官品質，ΔE值始終小于常規冷藏組，色澤、氣味、質地、組織狀態和整體可接受度得到了更好的保持。綜上所述，2 mT交變磁場可以保持冷藏草魚片的新鮮度，延長草魚片的貨架期3～5 d。因此，磁場輔助冷藏可以作為一項肉類保鮮的新技術。