高体积分数CO气调包装对冷藏凡纳滨对虾品质的影响

（上海海洋大学食品学院，上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306）

摘要：为研究高体积分数CO 2气调包装对凡纳滨对虾品质的影响，以空气包装为对照，分别采用100% CO 2、80% CO 2+20% N 2和50% CO 2+10% O 2+40% N 2气调包装对虾，并在（4±1）℃条件下贮藏10 d，期间每2 d测定对虾细菌总数及其挥发性盐基氮值、肌肉纤维长度、硬度、多酚氧化酶活性、白度、感官评分的变化。结果表明：在冷藏条件下，高体积分数CO 2气调包装能有效抑制细菌的生长繁殖和多酚氧化酶的活性，且CO 2体积分数越高抑制效果越明显；但100% CO 2处理的对虾与80% CO 2组相比，其样品挥发性盐基氮值较高，肌肉纤维长度和硬度均较小，感官品质较差；50% CO 2组对虾白度较低，与空白对照组差异不明显。因此，所选取高体积分数CO 2气调包装中，80% CO 2组的保鲜效果最佳，能有效延长凡纳滨对虾的冷藏货架期至8 d。

凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）又称南美白对虾，是世界上养殖产量最高的水产品之一［1］，也是我国重要的养殖经济虾类之一。凡纳滨对虾营养丰富、肉质鲜美，但其死后极易发生黑变和腐败，导致其食用价值降低［2］。一方面，凡纳滨对虾自身的多酚氧化酶会催化对虾体内多酚物质导致虾体黑变［3］；另一方面，凡纳滨对虾死后贮藏、销售过程中易受肠杆菌（Enterobacteriaceae）［4］、假单胞菌（Pseudomonas spp.）、希瓦氏菌（Shewanella spp.）［5］等微生物的侵染而发生腐败变质。

气调包装是有效的水产品保鲜技术之一［6］，其采用具有气体阻隔性包装材料，将食品密封于一定比例的混合气体环境中，改变包装内食品的气体环境，从而达到抑菌及延长食品货架期的目的［7］。冷藏能有效抑制微生物生长繁殖和降低食品内化学反应速率［8］。气调包装技术结合冷藏能有效抑制微生物的生长繁殖和黑变，延长水产品的货架期［9］。CO 2能有效抑制微生物在对数生长期的生长速率，如López-Caballero ［10］研究发现体积分数40%～45% CO 2气调包装对虾能抑制微生物生长，延缓三甲胺和挥发性盐基氮的产生。但目前有关高CO 2气调包装对凡纳滨对虾的贮藏保鲜研究报道较少。

本研究分析了50%～100%不同体积分数的CO 2气调冷藏条件下凡纳滨对虾微生物指标和各项理化指标的变化，研究高体积分数CO 2气调包装对凡纳滨对虾的保鲜作用，为高体积分数CO 2气调保鲜在凡纳滨对虾等水产品中的应用提供理论依据。

1　材料与方法

凡纳滨对虾上海浦东临港新城果园水产品市场。选取个体大小均一、质量13～15 g、平均体长14～15 cm的对虾，加氧保活运至实验室，用碎冰猝死，冰水洗净，沥水稍晾干备用。

PA/PE高阻隔真空包装袋（15.0 cm×25.0 cm）上海易诺包装材料有限公司。

硼酸、轻质氧化镁、甲基红、溴甲酚绿、三氯乙酸等（均为分析纯）国药集团化学试剂有限公司。

MAP mix9000混气机丹麦PBI Densensor集团公司；DQB-360W型气调包装机上海青浦食品包装机械厂；HVE-50灭菌锅上海博迅实业有限公司医疗设备厂；洁净工作台苏净安泰有限公司；Kjeltec2300凯氏定氮仪丹麦Foss公司；CR-410色差计柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；离心机湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；分光光度计上海Unico仪器公司；光学显微镜日本Olympus公司。

气体参数的设定为气体体积与样品质量比3∶1、置换率95%～99%、气体混合精度＜2%、动力气源7～8 kg/cm 2、混合保鲜气体压力4.0～5.0 kg/cm 2、保鲜气体源压力5 kg/cm 2。

凡纳滨对虾经碎冰猝死、冰水洗净沥干处理后，以约100 g/袋分装于真空包装袋中进行气调包装，实验设计如表1所示，每个实验组样品分装10个包装袋，检测分析时随机抽样。

表1　实验组设计
Table1　Experimental design of modified atmosphere packaging

实验组处理CK空气A 100% CO 2B 80% CO 2+20% N 2C 50% CO 2+10% O 2+40% N 2

用高阻隔真空包装袋进行气调包装后迅速放入（4±1）℃冷藏条件下贮藏，每2 d随机抽取一组虾样品检测其细菌总数及相关理化指标并进行感官评分。

参照GB/T 4789.2—2008《食品卫生微生物学检验：菌落总数测定》测定细菌总数。

1.3.3.1　挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值的测定

称取5 g左右的绞碎虾肉于消化管中，加入少量蒸馏水，采用半微量凯氏定氮法［11］进行测定，每组样品做3 次平行检测。

采用Zhou等［12］的方法提取和测定虾肌肉纤维长度。取肌原纤维悬浊液1～2 滴于载玻片上，在光学显微镜下放大100、200 倍和400 倍，使用高级图片处理软件Image-Pro拍照测量肌原纤维长度。每个样品制备3 个平行玻片，每个平行样取400 根肌原纤维，进行统计计算分析。

参考周然［13］、张蕾［14］等的方法稍作修改，采用TA-XT plus质构分析仪测定虾肉的硬度。选用P6探头，在TPA模式下测定去壳虾腹节中部弯曲处的硬度。测试速率1.0 mm/s、测试距离50%×厚度、触发力5.0 g。每个处理样品重复12 次。

参考Matmaroh等［15］的方法制备对虾PPO粗提物，称取100 g虾头加入20 mL 4 ℃磷酸缓冲溶液（0.1 mol/L，pH 7.0），5 000 r/min条件下均质2 min，过滤，4 ℃条件下离心，取上清液。采用L-脯氨酸-儿茶酚分光光度法测定PPO活性［16］。以1 min内1 mL酶液引起吸光度改变0.01为1个酶活力单位（U）。每个样品重复测定3 次。

使用便携式色差计分别测定虾头胸节和腹节的L*、a*和b*值。虾胸部测试位点为剑额两侧平坦处，虾腹节测试位点为腹节中部弯曲处［17］，每个处理组取12 个平行样进行检测。白度计算［18］如下式所示：

根据Nirmal等［19］的感官评分方法，将4 组样品放于干净的白瓷板中，并由6 名经专业训练的感官评定人员从肌肉组织、体表色泽和气味3 方面进行评分，并给出各自综合评分值。其中9 分为优秀，7 分为好，5 分为可接受限度值，3 分为差，1 分为非常差。

应用SPSS 9.0软件进行数据处理及差异性分析，并用Origin 8.6软件绘制图形。

2　结果与分析

图1　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间细菌总数的变化
Fig.1　Microbial counts of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

细菌总数能够反映对虾品质变化，Al-Dagal等［20］研究表明，虾类的菌落数不大于5.00（lg（CFU/g））为一级鲜度，5.00～5.70（lg（CFU/g））为二级鲜度。图1表明，在0～2 d，4 组实验样品的细菌总数都稍有下降，这可能是由于对虾置于低温和气调包装条件后，微生物的生长受到抑制，部分微生物死亡，结果与Qian Yunfang等［17］的研究相一致。从第2天开始，CK组的细菌总数上升较快，在贮藏第6天就已达到5.88（lg（CFU/g）），已经超过了二级鲜度指标。气调包装组中细菌总数的上升较为缓慢，在贮藏的第10天，A、B、C组细菌总数分别达到了5.02、5.30（lg（CFU/g））和5.23（lg（CFU/g）），属于二级鲜度，表明气调包装能够有效抑制微生物的生长，这可能与CO 2的抑菌作用有关。Gram等［21］研究发现CO 2对革兰氏阴性菌的抑制效果较阳性菌明显，而对虾中的优势腐败菌以革兰氏阴性菌为主。Qian Yunfang等［9］研究发现气调包装的对虾中，大多数微生物都受到抑制。A、B、C 3 个实验组的细菌总数在贮藏期间差异不显著（P＞0.05），说明与50% CO 2气调包装对虾相比，80%、100% CO 2对微生物的抑制作用并没有显著提升。2.2 TVB-N值变化

图2　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间TVB-N值的变化
Fig.2　Total volatile basic nitrogen contents of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

从图2可以看出，整个冷藏过程中，A、B、C气调包装组TVB-N值的上升均得到延缓，而CK组对虾的TVB-N值上升较快，有显著性差异。这是因为气调包装中充入的CO 2气体能够有效抑制大多数微生物的生长，从而延缓因细菌生长繁殖导致的食品蛋白质分解而产生的氨以及胺类等碱性含氮挥发性物质的产生［21］。对虾CK组TVB-N值在贮藏第4天时已经达到32 mg/100 g。而A、B和C实验组在贮藏第8天时分别达到33、29、28 mg/100 g，之后B和C实验组几乎维持不变，而A组的TVB-N值仍在上升，到第10天时已经达到了46 mg/100 g，表明100%最高体积分数的CO 2对凡纳滨对虾TVB-N值的抑制作用较80% CO 2和50% CO 2组差，这可能与过高体积分数的CO 2破坏对虾组织结构，使组织中的小分子肽和氨基酸随汁液流出，更利于微生物的分解有关。

表2　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间肌肉纤维长度的变化
Table2　Muscle fiber length of L. vannameiunder modified atmosphere packaging at 4 ℃
μm

注：同列小写字母不同表示差异显著，同行大写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。

810 CK13.64±0.26 aA6.05±0.22 aB4.68±0.12 aC3.24±0.16 aD2.94±0.08 aD1.59±0.07 aEA13.64±0.26 aA7.04±0.08 bB4.52±0.15 aC3.74±0.12 bD3.52±0.07 bD1.54±0.07 aEB13.64±0.26 aA6.27±0.05 aB4.03±0.07 bC3.88±0.16 bC4.80±0.11 cD1.67±0.11 aEC13.64±0.26 aA7.46±0.17 cB4.47±0.19 aC4.75±0.17 cC4.46±0.10 dC1.88±0.14 bD实验组贮藏时间/d 0 2 4 6

对虾体内肌肉纤维脆弱，在内源性蛋白酶的作用下可以被水解成丝氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸等［19］，相类似的现象已经在河豚鱼肉研究中发现［22］。从表2可看出，贮藏0 d时不同处理组的肌肉纤维较长，随着贮藏时间的延长，肌肉纤维的长度不断下降，且各组之间的差异性趋于明显。贮藏到第6～10天时，C组与CK组差异显著（P＜0.05），第8天时各组均有显著性差异。与其他组相比，C组更能延缓肌肉纤维的降解；相同处理组肌肉纤维在第0、2、4、10天长度差异显著（P＜0.05），CK组、A组第6天与第8天时的长度值相比无显著性差异，与其他天数之间有显著差异，说明第6～8天时，肌肉纤维长度降解速率减缓。

图3　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间硬度的变化
Fig.3　Hardness value of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

虾肉硬度的变化与其组织蛋白持水能力等因素有关，因此能够间接反映虾肉蛋白的水解程度［23］。从图3可以看出，贮藏期间4 个实验组的硬度均呈先增加后降低趋势。动物在死后一般会经历僵直期、自溶期和腐败期3 个阶段［24］。新鲜对虾样品肉质富有弹性，由于死后发生无氧酵解，肌肉开始僵硬，硬度因此增加；而贮藏后期虾肉在自溶酶和微生物的作用下，肌肉僵硬又缓慢解除，硬度下降。CK组样品的硬度在第4天达到最大值为775.4 g，之后开始持续快速下降，表明其已迅速进入自溶和腐败阶段。A组样品的硬度在第2天达到最大值836 g后呈缓慢下降趋势，说明100% CO 2气调包装加速了对虾进入自溶和腐败阶段，但能延缓自溶和解僵的速率。B组和C组样品的硬度呈波动上升趋势并在第8天达到最大值，分别为1 028 g和982 g，说明80%、50% CO 2能够延长对虾的僵直期至8d左右，对虾肉鲜度品质的延长更为有效。在贮藏第10天，CK、A、B组和C组的硬度分别为580、687、806、906 g。因此，表明贮藏期间B、C组样品的硬度指标较好。

PPO是催化对虾发生黑变的重要酶类［21］。图4表明，新鲜对虾PPO活性约为1 925 U/mL。在贮藏期间，CK组和C组的PPO活性的变化呈先增加后平稳的趋势，而B组和A组样品的PPO活性则呈先下降后保持稳定的趋势，且CK组和C组的PPO活性明显高于A组和B组，说明O 2的存在与否对PPO活性影响较大，而前期研究也表明高体积分数的CO 2对PPO的活性也有抑制作用。CK组和C组在0～4 d分别快速增加到2 824 U/mL和2 555 U/mL；A组和B组在2 d分别快速下降到1 354 U/mL和1 613 U/mL。

图4　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间PPO活性的变化
Fig.4　Changes in PPO activity of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

图5　对虾虾头（a）和虾身（b）在4 ℃气调包装贮藏期间白度的变化
Fig.5　Changes in whiteness value of L. vannamei under modified atmosphere packaging at 4 ℃

从图5可以看出，贮藏期间CK组虾头和虾身的白度要明显低于实验组，尤其是虾头的白度呈持续下降趋势，且贮藏6 d后下降更快，表明凡纳滨对虾发生了明显黑变。气调包装组样品的白度呈先上升后下降的趋势，这可能是由于在黑斑还没有快速形成时，对虾中的蛋白因变性导致散射强度增加而使得虾组织白度增加［17］。C组样品的白度高于A、B组但低于CK组，与各组PPO活性的结果相一致。整体而言，A组虾头的白度略高于B组，但A组虾身的白度与B组差异不明显。

对虾的感官评分值与其色泽、气味、组织结构等有关。由表3可知，在4 ℃气调包装条件下，对虾的感官品质均呈下降趋势，但实验组比CK组感官评分下降的较缓慢，这与气调包装对酶和微生物的抑制作用有关。实验组与CK组在贮藏第4天时感官评分即表现出显著差异。CK组在贮藏末期发生明显的黑变，且有明显的氨臭味和硫臭味，虾壳变薄变软并与虾肉分离，品质明显劣变。C组样品在贮藏末期异味明显较CK组弱，且肌肉质地较好，但发生一定程度的黑变。A、B组样品对虾色泽较浅，没有发生明显的黑变，这与PPO活性和白度的变化结果相一致，但较高体积分数的CO 2也导致对虾在贮藏中后期发红且与虾身联结不紧密的现象，因此感官指标缓慢下降。A组样品包装内渗出液较B组多，因此贮藏10 d后，B组样品的感官评分最高。

表3　对虾在4 ℃气调包装贮藏期间感官评分的变化
Table3　Sensory quality changes of L. vannameiunder modified atmosphere packaging at 4 ℃

注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。

810 CK8.90±0.10 a6.71±0.09 b4.22±0.05 c2.99±0.06 c1.15±0.04 d0.83±0.17 dA8.90±0.10 a8.10±0.04 b7.54±0.13 b7.08±0.11 b6.50±0.08 b4.14±0.11 cB8.90±0.10 a8.00±0.12 b7.55±0.09 b6.94±0.14 b6.53±0.15 b5.03±0.13 cC8.90±0.10 a8.04±0.11 b7.43±0.15 b6.42±0.22 b5.73±0.17 c4.03±0.12 c实验组贮藏时间/d 0 2 4 6

3　结论

在（4±1）℃冷藏条件下，采用不同体积分数的CO 2气调包装凡纳滨对虾与CK组相比，气调包装组均能对凡纳滨对虾起到保鲜作用，气调包装在一定程度上抑制了细菌的生长繁殖，减缓了挥发性盐基氮的产生，延长了对虾的货架期。

CO 2能够有效抑制大多数微生物的生长繁殖，从而抑制细菌总数的增加，延缓食品中蛋白质分解而产生的氨以及胺类等碱性含氮挥发性物质的产生，但过高的CO 2对微生物的抑制作用并没有明显提升，反而加剧了对虾汁液流失，使得硬度及感官品质下降。

因此，根据不同高体积分数CO 2气调包装凡纳滨对虾在冷藏期间微生物及其相应的理化指标变化研究，发现80% CO 2+20% N 2处理组对凡纳滨对虾的保鲜效果较好，可将冷藏凡纳滨对虾货架期延长至8 d。

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Effect of High Carbon Dioxide Modified Atmosphere Packaging （MAP） on the Quality of Litopenaeus vannamei during Cold Storage

XIE Jing， CHENG Ying， YANG Shengping， ZHANG Zhen， QIAN Yunfang*， DENG Xuelei
（Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing and Preservation， College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China）

Abstract：This study was undertaken to investigate the effect of high carbon dioxide （CO 2） modified atmosphere packaging on the quality of Litopenaeus vannamei. To this end， L. vannamei samples were packaged in modified atmospheres with different CO 2contents， i.e.， 100% CO 2， 80% CO 2+ 20% N 2and 50% CO 2+ 10% O 2+ 40% N 2， and air （which was used as control）， respectively， and then stored at （4 ± 1） ℃ for 10 days. Shrimp quality indices including microbial growth， total volatile basic nitrogen （TVB-N）， myofibril length， hardness value， polyphenol oxidase activity， whiteness and sensory attributes were determined every 2 days during the storage period. The results showed that the CO 2modified atmosphere packaging could effectively inhibit the growth of bacteria and the activity of polyphenol oxidase， and the inhibitory effect increased with increasing CO 2concentration in package. However， higher TVB-N content， lower hardness value， shorter myofibril length and more severe sensory quality loss were observed in samples stored at 100% CO 2in comparison with those stored at 80% CO 2. In term of whiteness value， no obvious difference was found between 50% CO 2treatment and the control. Therefore， among the three modified atmosphere packaging treatments， 80% CO 2+ 20% N 2treatment was the most favorable， which could prolong the shelf life of L. vannamei to 8 days.

Key words：Litopenaeus vannamei； carbon dioxide； modified atmosphere packaging； quality

谢晶，程颖，杨胜平，等. 高体积分数CO 2气调包装对冷藏凡纳滨对虾品质的影响［J］. 食品科学， 2016， 37（18）: 197-201. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618032. http://www.spkx.net.cn

XIE Jing， CHENG Ying， YANG Shengping， et al. Effect of high carbon dioxide modified atmosphere packaging （MAP） on the quality of Litopenaeus vannamei during cold storage［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 197-201. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618032. http://www.spkx.net.cn

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31501551）；上海市科委重点项目（14dz1205101）；上海海洋大学骆肇尧大学生科技创新基金项目

作者简介：谢晶（1968—），女，教授，博士，研究方向为食品冷冻冷藏。E-mail：jxie@shou.edu.cn

*通信作者：钱韻芳（1985—），女，讲师，博士，研究方向为水产品加工及贮藏工程。E-mail：yfqian@shou.edu.cn

高体积分数CO 2气调包装对冷藏凡纳滨对虾品质的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

1　材料与方法

2　结果与分析

3　结论