脉冲电场辅助真空浸渍壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯复合物及亲水胶体对亚洲硬壳蛤品质和货架期的协同保鲜作用研究

《Food Chemistry: X》：Impact of pulsed electric field assisted vacuum impregnation of chitooligosaccharide-epigallocatechin gallate conjugate and hydrocolloids on quality and shelf-life of Asian hard clam

本研究针对亚洲硬壳蛤货架期短、易受微生物污染及贮藏过程中汁液流失严重等问题，创新性地将脉冲电场(PEF)预处理与真空浸渍(VI)技术相结合，并引入壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯复合物(CEC)和亲水胶体（洋车前子壳粉PH、κ-卡拉胶KC）进行协同保鲜。研究结果表明，2% PH与3% CEC (PF-C3-PH)联合处理能有效抑制微生物生长（菌落总数在12天内低于5 log CFU/g）、延缓脂质氧化、保持质构特性并显著减少蒸煮损失和滴水损失，成功将货架期延长至12天。该研究为贝类水产品的非热力保鲜技术开发提供了新策略。

　　

亚洲硬壳蛤（Meretrix lusoria）作为一种营养丰富、价格亲民的双壳贝类，在泰国等东南亚地区广受欢迎。然而，这类滤食性生物容易从其生长环境中富集诸如气单胞菌属（Aeromonas spp.）和弧菌属（Vibrio spp.）等致病菌，尤其是副溶血性弧菌（V. parahaemolyticus），食用未充分烹煮的贝类存在食物中毒的风险。此外，硬壳蛤自身高水分活度、中性pH值等内在因素，以及贮藏条件等外在因素，导致其货架期非常有限，通常低温贮藏也只能延长2-3天。传统的净化（depuration）处理和低温贮藏虽能一定程度上改善微生物安全性和延长货架期，但效果有限。因此，开发新型、高效的非热力保鲜技术，结合天然抗菌剂，对于保障贝类食用安全、提升品质和延长货架期具有重要意义。

为了应对上述挑战，研究人员在《Food Chemistry: X》上发表了一项创新性研究，探索将脉冲电场（Pulsed Electric Field, PEF）预处理、真空浸渍（Vacuum Impregnation, VI）技术与天然添加剂（壳寡糖-表没食子儿茶素没食子酸酯复合物，Chitooligosaccharide-Epigallocatechin Gallate Conjugate, CEC；以及洋车前子壳粉, Psyllium Husk, PH和κ-卡拉胶, κ-Carrageenan, KC）相结合，用于亚洲硬壳蛤的保鲜。

为开展此项研究，作者团队运用了几个关键技术方法：首先，对硬壳蛤肉进行PEF预处理（电场强度15 kV/cm，比能量输入18 kJ/kg，持续6分钟，控制温度低于4°C）；其次，利用真空浸渍技术将不同浓度的PH、KC以及CEC溶液渗透到PEF预处理过的蛤肉中；研究过程中，系统评估了处理前后样品的重量增益、蒸煮损失、质构特性（硬度、韧性）、微生物指标（总活菌数TVC、嗜冷菌数PBC、假单胞菌数PC、产H₂S菌数HSPBC、弧菌数VC）、化学指标（总挥发性盐基氮TVB-N、三甲胺氮TMA-N、过氧化值PV、硫代巴比妥酸反应物TBARS）、脂肪酸组成以及组织学变化（H&E和Masson's trichrome染色，健康评估指数HAI），以全面评价该综合保鲜策略的效果。

3.1. 冲击PEF-VI处理结合洋车前子壳粉和卡拉胶对HC品质的影响

3.1.1. 重量增益和蒸煮损失

研究发现，单独的PEF预处理会导致蛤肉重量损失（-15.82%），这可能是电穿孔增加了膜通透性，导致汁液流失。然而，当PEF预处理后的样品再进行VI处理，特别是使用2% PH溶液时，获得了最高的重量增益（17.23%），2% KC次之（6.05%）。这表明PH和KC的亲水凝胶特性有助于水分保持。在蒸煮损失方面，2% PH处理的样品表现出最低的蒸煮损失（41.49%），而低浓度KC（0.5%）处理的样品蒸煮损失最高（52.27%），说明足够浓度的亲水胶体对于维持热加工过程中的结构完整性至关重要。

3.1.2. 硬度和韧性

质构分析显示，PEF和VI处理本身会提高蛤肉的硬度和韧性。添加2% PH进一步增强了样品的硬度，这归因于PH形成的凝胶网络强化了肌肉基质。相比之下，KC对硬度的提升效果不如PH显著。综合重量增益和质构结果，研究选择2% PH作为后续与CEC联合VI处理的优选浓度。

3.2. 蛋白质模式

SDS-PAGE蛋白电泳分析表明，PEF处理会导致肌球蛋白重链（MHC）条带强度降低，并出现新的蛋白条带，提示电穿孔可能促进了肌肉细胞膜的破坏和蛋白酶的释放，加速了蛋白质降解。VI处理在一定程度上可能冲走部分可溶性酶或减少表面微生物，提供轻微保护。在贮藏过程中，未添加CEC的样品出现了更多低分子量条带（如约30 kDa的肌钙蛋白T降解产物），反映了蛋白质的持续分解。而CEC处理似乎对蛋白质降解有延缓作用。

3.3. 微生物数量的变化

微生物分析是评估保鲜效果的关键。在贮藏初期（第0天），PEF预处理有效地灭活了蛤肉中的初始菌群，而对照组（CON）已有可检测的菌落总数（TVC, 5.04 log CFU/g）。在整个15天的冷藏过程中，所有处理组的微生物数量均随贮藏时间延长而增加，但添加CEC的处理组（特别是PF-C2和PF-C3）表现出最强的抑菌效果，其TVC在第12天仍能维持在可接受水平（<6 log CFU/g）以下。值得注意的是，当CEC与PH联合使用时（PF-C2-PH, PF-C3-PH），其抑菌效果略逊于单独使用CEC，推测可能是PH的粘稠凝胶基质物理阻隔了CEC与微生物细胞的接触。类似趋势也在嗜冷菌、假单胞菌和产H₂S菌的计数中观察到。所有处理均能有效抑制弧菌的生长。

3.4. 贮藏期间HC肉生化品质的变化

3.4.1. TVB-N和TMA-N含量

TVB-N和TMA-N是反映水产品新鲜度的重要指标。对照组（CON）的TVB-N和TMA-N含量随贮藏时间迅速上升，表明蛋白质降解和微生物活动产生大量胺类物质。而经PEF-VI-CEC处理的样品，这些指标的上升速度显著减缓，尤其是高浓度CEC（3%）处理效果更佳，说明CEC通过其抗菌和抗氧化特性有效延缓了腐败进程。添加PH在一定程度上削弱了CEC对TVB-N的控制效果。

3.4.2. PV和TBARS含量

脂质氧化指标（PV和TBARS）显示，对照组蛤肉的氧化程度随贮藏时间显著加剧。PEF预处理本身对氧化有一定稳定作用。而CEC处理，特别是PF-C3，表现出最强的抗氧化能力，能有效抑制初级（PV）和次级（TBARS）氧化产物的形成，保护了蛤肉中的不饱和脂肪酸。PH的添加对抗氧化效果的提升不如CEC显著。

3.5. 贮藏期间HC肉物理品质的变化

3.5.1. 重量损失、蒸煮损失和滴水损失

在冷藏过程中，所有样品均出现重量损失、蒸煮损失和滴水损失增加的现象。PEF预处理因细胞膜损伤导致初始汁液流失较多。然而，通过VI引入CEC和PH后，显著改善了保水性。其中，PF-C3处理在减少贮藏期间重量损失和蒸煮损失方面表现最佳，这得益于CEC与肌肉蛋白的相互作用及其抗菌抗氧化的综合效应。PH在减少滴水损失方面效果明显，但其与CEC联用并未表现出协同增效作用。

3.5.2. 硬度和韧性

质构参数在贮藏期间普遍呈下降趋势，反映蛋白质降解和肌肉组织结构软化。CEC处理有助于更好地保持硬度和韧性，可能与抑制蛋白降解和氧化有关。PH的添加也贡献于质构的维持，但其机制更偏向物理性的水分保持和凝胶形成。

3.6. 脂肪酸组成

脂肪酸分析显示，新鲜硬壳蛤富含多不饱和脂肪酸（PUFA），尤其是具有高营养价值的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。贮藏过程中，对照组PUFA含量因氧化而下降。经PEF-VI-CEC处理的样品，特别是PF-C3，能有效保护PUFA，尤其是在贮藏12天后，其EPA和DHA含量仍保持在较高水平，证明了CEC卓越的抗氧化功效。PH具有一定的物理屏障作用，但单独使用对脂肪酸的保护效果不如CEC。

3.7. HC组织学的变化

组织学分析（H&E和Masson's trichrome染色）揭示了不同处理对蛤肉微观结构的影响。对照组肌肉、外套膜和卵巢结构相对正常。PEF和VI处理引起了不同程度的肌肉变性和外套膜退化。值得注意的是，PF-C3-PH处理组（PEF+VI+3% CEC+2% PH）的肌肉组织出现了更明显的坏死迹象，其健康评估指数（HAI）最高，表明组织损伤较为严重。这可能是PH和CEC联合作用导致渗透压改变和细胞间结合受损的结果。卵巢中观察到卵母细胞萎缩（atresia）现象，在PF-VI、PF-C3和PF-C3-PH组中均有出现。

结论与意义

本研究成功开发了一种结合PEF预处理、VI技术、CEC生物活性复合物和亲水胶体（PH）的协同保鲜策略，用于延长亚洲硬壳蛤的货架期。主要结论如下：

1. 1.
   PEF预处理有效促进了后续VI过程中保鲜成分（CEC、PH）向蛤肉组织内部的渗透。
2. 2.
   2% PH在提高重量增益、减少蒸煮损失和改善质构方面效果优于KC。
3. 3.
   3% CEC展现出强大的抗菌和抗氧化活性，能显著抑制微生物生长，延缓蛋白质降解和脂质氧化，较好地保持了蛤肉的新鲜度指标（TVB-N, TMA-N）和营养价值（PUFA保留）。
4. 4.
   PEF-VI-CEC-PH联合处理能将硬壳蛤的微生物货架期延长至12天（4°C冷藏）。
5. 5.
   然而，组织学分析表明，CEC与PH的联合使用可能对蛤肉肌肉微观结构造成一定损伤（HAI值升高），这提示在实际应用中需权衡保鲜效果与质构保持。

该研究的创新之处在于将非热加工技术与天然活性成分/亲水胶体有机结合，为解决贝类水产品货架期短、易腐败问题提供了新的思路和技术途径。它不仅提高了硬壳蛤的食用安全性，还有助于减少贮藏过程中的品质损失，对于推动水产品高值化加工和减少食物浪费具有积极意义。未来研究可进一步优化处理参数（如PEF条件、添加剂浓度、VI工艺），以在最大化保鲜效果的同时，最小化对产品质构的潜在负面影响，并评估该技术的工业化可行性和消费者接受度。