高密度CO2对凡纳滨对虾的杀菌钝酶效果及其品质的影响

摘要

高密度二氧化碳(Dense phase carbon dioxide，DPCD)加工技术是一种将CO2与压力相结合的非热杀菌技术，它在温度低于60℃和压力低于50 MPa的条件下处理食品物料，利用CO2在温度压力条件下的分子作用及所形成酸性环境，实现杀灭微生物、钝酶以及蛋白质变性等目的。DPCD加工技术具有加工条件温和，处理过程能耗低，CO2无毒无害，无残留，可循环利用等优点。因此，DPCD加工技术是未来最具有前景的非热加工技术之一。
　　本研究以凡纳滨对虾为对象，研究了DPCD对多酚氧化酶的钝化效果和动力学模型，DPCD的杀菌工艺及对一株腐败菌理化性质的影响，DPCD对虾肌肉品质和呈味成分的影响，主要结论如下：
　　(1)在37℃、4-25 MPa下，随着压力和处理时间的增加，多酚氧化酶(PPO)酶活显著下降(p<0.05)；在4-15 MPa，PPO钝化动力学遵循一级动力学模型；在20-25 MPa，钝化动力学遵循双指数动力学模型；贮藏试验和SDS-PAGE活性染色结果表明：PPO酶液经过DPCD处理后，PPO发生了不可逆的变性；与DPCD钝化PPO酶液的效果相比，DPCD直接处理凡纳滨对虾对PPO的钝化效果更好。
　　(2)采用神经网络对DPCD杀菌工艺进行优化和控制，3×5×2的三层神经网络模型能过较好地模拟DPCD杀菌过程。优化结果表明：在温度55℃、压力15 MPa、时间26 min的条件下，凡纳滨对虾菌落总数下降3.5-log数，残留菌落总数低于300 CFU/g，达到熟制水产品卫生要求。
　　(3)DPCD对凡纳滨对虾腐败菌Chryseobacterium sp.LV1具有较好的杀菌效果，温度升高、压力增大、时间延长都会增强杀菌效果，超临界CO2比亚临界的杀菌效果好。紫外-可见光谱扫描和胞外蛋白含量测定结果表明：DPCD处理能够改变Chryseobacterium sp.LV1细胞膜通透性，胞内蛋白和核酸发生了泄漏；SDS-PAGE分析表明DPCD处理能够使Chryseobacterium sp.LV1大部分菌体可溶性蛋白变为不溶性蛋白；API ZYM酶谱分析表明DPCD处理能够钝化与Chryseobacterium sp.LV1新陈代谢相关的14种酶类。DPCD处理致使Chryseobacterium sp.LV1理化性质的改变可能是DPCD杀菌的主要原因。
　　(4)DPCD处理使凡纳滨对虾呈现出“熟”的感官特征，但与水煮虾相比，它能较好的保留虾的营养成分；DPCD处理能够对虾造成一定的汁液损失，对虾肌肉pH无显著影响(p>0.05)；DPCD处理能够使对虾肌肉蛋白质发生变性，使对虾肌肉的持水力显著下降(p<0.05)，对虾肌肉的硬度无显著影响(p>0.05)，使对虾肌肉的弹性降低(p<0.05)。除甜菜碱、PO43-、C1-外，DPCD处理对凡纳滨对虾的呈味成分(游离氨基酸、ATP及其关联化合物、有机酸、糖原等)没有显著影响(p>0.05)，而传统的水煮处理则会造成大部分呈味成分的损失。
　　研究结果表明：DPCD对凡纳滨对虾具有较好的钝化PPO和杀菌效果；与传统的水煮处理相比，DPCD对虾营养成分、肌肉品质及其呈味成分的影响较小。因此，DPCD应用于凡纳滨对虾的加工是可行的，同时这也为DPCD技术在水产品加工中的应用提供了参考。