Effect of Low-intensity Direct Current Electric Field on Microbial Inactivation of Litopenaeus vannamei and Its Storage Quality
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摘要: 本研究旨在探索利用低强度直流电场对南美白对虾进行杀菌处理，以实现其贮藏期的低成本、高品质延长。通过施加0.2~0.6 A（对应电场强度为1.6~5.0 V/cm）的恒流电场，详细分析了该处理对南美白对虾的杀菌效果及贮藏品质的影响。结果表明：在0.4 A（对应电场强度为2.7~3.0 V/cm）条件下处理20 min，可使南美白对虾菌落总数下降1.90 lg CFU/g，同时保持系统温度的稳定可控，且样品的质构特性未发生显著变化（P>0.05）。贮藏过程中的检测结果显示，电场处理不仅抑制微生物了的生长，还显著延缓了（P<0.05）南美白对虾的感官评分、色差、持水力、pH、挥发性碱性氮、丙二醛含量、质构特性、肌肉组织和蛋白相关特性等指标的劣化，有效抑制了脂肪氧化、蛋白质氧化和变性。综合上述贮藏品质的变化，该电场处理能将南美白对虾的贮藏期限从4.5 d延长至8.5 d左右。因此，本研究为水产品的杀菌保鲜提供了一种新的有效途径。Abstract: In order to extend their storage life with low cost and high quality, the application of low-intensity direct current (DC) electric fields for the microbial inactivation of Litopenaeus vannamei were investigated in this study. By applying a constant electric field ranging from 0.2 A to 0.6 A (corresponding to electric field intensities 1.6 V/cm to 5.0 V/cm), the effects of the field on the microbial inactivation and storage quality of Litopenaeus vannamei were thoroughly examined. The findings indicated that treatment at 0.4 A (corresponding to electric field intensities 2.7 V/cm to 3.0 V/cm) for 20 minutes reduced the total viable count by 1.90 lg CFU/g, while maintaining a stable and controllable system temperature without significant changes in the sample's texture characteristics (P>0.05). The detection results during storage revealed that the electric field treatment not only inhibited the growth of microorganisms, but also significantly delayed (P<0.05) the deterioration in sensory scores, color difference, water-holding capacity, pH, volatile basic nitrogen, malondialdehyde content, texture, muscle tissue and protein-related characteristics of the shrimp, effectively inhibiting lipid oxidation, protein oxidation, and denaturation. A comprehensive analysis of the above changes in storage quality suggested that the electric field treatment could effectively extend the storage life of Litopenaeus vannamei from 4.5 days to 8.5 days. Therefore, this study provides a novel and effective approach for the microbial inactivation and preservation of aquatic products.
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南美白对虾（Litopenaeus vannamei），又名凡纳滨对虾，是我国海水养殖量最高的虾类品种。2022年其总产量为134万吨，占海水养殖虾总量的80.7%[1]。但新鲜的南美白对虾含水量、不饱和脂肪酸含量和蛋白酶活性均较高，极易受微生物、酶等因素的影响而腐败变质[2]，这严重影响了该虾在市场上的流通。因此，南美白对虾保鲜技术的研究热度一直较高[2−4]。
南美白对虾蛋白质含量高，且富含不饱和脂肪酸、维生素等热敏性成分。杀菌时为最大限度地保留其营养物质，维持质构和蛋白相关特性，通常采用较为温和的非热杀菌技术，如电场、超声、等离子体等物理手段[2,5−6]，或使用亚硫酸盐等化学防腐剂[3]和乳链菌肽、壳聚糖等生物保鲜剂[4]的生物化学手段。其中，物理杀菌技术因无添加等优点而引起较高关注[7]。诸多物理技术中，高压脉冲电场（Pulsed Electric Field，PEF）[5,8]、高压静电场（High Voltage Electrostatic Field，HVEF）[7,9]因可以较大限度地保留食品营养成分而广受青睐[9−10]。然而，这些高压电场往往存在设备昂贵、操作安全性低等缺点，这限制了其工业化的应用[8,11]。
低强度直流电场是一种新型电场手段，通常其电场强度在0~10 V/cm、电流强度在0~0.6 A之间，具有设备简单、耗能低、安全性高等优点[12−14]。Ji等[12]采用0.4~0.6 A（对应电场强度3~6 V/cm）的低强度直流电场完全灭活了牛奶（液态基质）中天然存在的微生物，电场处理前后牛奶的乳清蛋白等营养成分变化不大，且能较好地保持牛奶的色泽、黏度、粒径等理化品质。因此，低强度直流电场技术被认为可较好地维持食品的营养和感官品质，在杀菌保鲜上具有潜在的可行性。
目前，低强度直流电场在液态食品杀菌[12]、油脂提取[13]、灭酶[14]等方面已有了初步进展，但仍缺乏对固态基质食品（如：南美白对虾）杀菌保鲜效果的研究。本研究首先探索了低强度直流电场处理对南美白对虾杀菌效果和质构特性的影响，然后考察处理后样品在贮藏期间的菌落总数、感官评分、色差、持水力、pH、挥发性碱性氮（Total Volatile Basic Nitrogen，TVB-N）、丙二醛含量、质构特性、肌肉组织和蛋白相关特性等品质的变化，并系统分析了该电场对南美白对虾贮藏期的延长效果，以期为低强度直流电场应用于南美白对虾的杀菌、保鲜提供理论依据和技术参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
南美白对虾 购于山东省青岛市南山海鲜市场，1 h内活体运回实验室，挑选新鲜、大小均一（7±0.5 g）的虾体用于后续实验；乙醇、硼酸、盐酸、氯化钠、甲基红、溴甲酚绿、碳酸钾、溴酚蓝、三氯乙酸、二甲苯、乙酸乙酯 分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司；多聚甲醛、苏木精-伊红染液 购于武汉塞维尔生物科技有限公司；巯基含量试剂盒、丙二醛含量试剂盒 购于南京建成有限公司。
MN-1003A直流电源 深圳市兆信电子仪器有限公司；ZEALWAY G180TW全自动高压灭菌锅 致微（厦门）仪器有限公司；HealForceHFsafe-1200LC超净工作台 上海力申科学仪器有限公司；Y2002电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DHP-9051微生物培养箱 上海一恒科学仪器有限公司；Multiskan FC酶标仪 赛默飞世尔上海仪器有限公司；CR600手持色差仪 柯尼卡美能达（中国）有限公司；SZ-2 pH计 上海雷磁生物有限公司；SCIENTZ-0无菌均质器 宁波新芝生物科技股份有限公司；TMS-TOUCH质构仪 美国食品科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 南美白对虾前处理
从南美白对虾中剔除死亡、变色、不完整个体，将挑选后的鲜活虾体碎冰猝死，做剥壳处理并用清水洗净，再挑选体型均等的虾仁进行后续实验。
1.2.2 低强度直流电场处理
装置如图1所示，两极板间距为10 cm。处理槽在每次使用前先用75%酒精擦拭，再用无菌水冲洗数次，最后用紫外灯照射30 min。处理槽无菌化处理后，取100 mL 0.85%无菌生理盐水、虾仁若干于处理槽中，并将处理槽置于冰水浴中。装置电源可选择恒压或恒流模式，分别获得恒场强或恒流模式电场。本团队之前研究表明[12−14]，恒压模式下，电场中的电流强度常有逐渐下降趋势。因此，为保证杀菌强度不降低，本研究采用恒流电场模式。
1.2.3 处理强度对南美白对虾菌落总数的影响
参照Ji等[12]和Ma等[15]的方法并稍作更改，将电流恒定值分别设置为0.2、0.4、0.6 A，探究不同时间（0、10、20、30、40、50、60 min）对南美白对虾菌落总数的影响，并记录过程中温度和电场强度变化，其中温度和电场强度的变化是直接通过读数获得的。
1.2.4 处理时间对南美白对虾质构特性和肌肉组织微观结构的影响
将电流强度固定为0.4 A，杀菌时间分别设置为0、10、20、30、40、50、60 min，探究不同处理时间对质构特性的影响；参照Sui等[13]的方法并稍作更改，探究电场处理0、20、60 min时对肌肉组织微观结构的影响。结合上述杀菌效果、质构特性和肌肉组织微观结构，选择合适的杀菌强度和时间做后续分析。
1.2.5 处理后贮藏期间南美白对虾品质的变化
基于1.2.4节中选择的合适杀菌强度和时间处理南美白对虾样品，将其置于4 ℃冰箱中进行贮藏实验，以0 d时的南美白对虾样品为对照，每隔2 d取样测定菌落总数、感官评分、色差、持水力、pH、TVB-N、丙二醛含量、质构、肌肉组织和蛋白相关特性（肌原纤维蛋白含量、羰基含量、巯基含量、表面疏水性）的变化。
1.2.6 指标测定
1.2.6.1 菌落总数测定
菌落总数参照GB 4789.2-2022[16]测定。
1.2.6.2 感官评价
本次感官评价由参加过食品感官培训的5名男生和5名女生组成，参考GB/T 37062-2018《水产品感官评价指南》[17]对色泽、气味、肌肉组织和整体可接受性进行评分[18]，各项分值从1分（品质最差）到9分（品质最好），总分36分。感官评价标准如表1所示。
表 1 感官评价标准Table 1. Sensory evaluation criteria指标 9分 8~7分 6~5分 4~3分 2~1分 色泽 非常透明，有光泽 半透明 轻微变黑 大量变黑 严重变黑 气味 具有强烈虾的特征鲜味 具有轻微的虾的特征鲜味 具有氨味和轻微的鱼腥味 具有氨味和硫化物味道 具有腐臭味道 肌肉组织 肌肉纹理清晰、紧密 肌肉纹理可见，有弹性 弹性下降，肉质软 肌肉弹性较差，
肉质呈海绵状柔软肌肉弹性非常差，
肉质呈糊状整体可接受性 优秀 良好 可接受 差 非常差 1.2.6.3 色差测定
取虾的第二节和第三节用色差仪测定L*（亮度）、a*（红度）、b*（黄度），使用公式（1）计算总色差ΔE，其中L0、a0、b0为新鲜虾样平均颜色参数，L、a、b为贮藏期间虾样平均颜色参数。
ΔE=√(a−a0)2+(b−b0)2+(L−L0)2 (1) 1.2.6.4 持水力测定
参照Sang等[19]的方法并稍作改进。取5 g左右虾肉，具体重量记为m0，双层滤纸包裹好虾肉样品，将其置于50 mL离心管中，10000 r/min（11963×g）离心15 min后，除去滤纸，再次称量，记为m1。持水力计算公式如下：
持水力(%)=m1m0×100 (2) 1.2.6.5 pH和TVB-N的测定
pH参照GB 5009.237-2016[20]测定；TVB-N参照GB 5009.228-2016[21]中的扩散皿法测定。
1.2.6.6 丙二醛含量测定
参照丙二醛含量试剂盒说明书测定，结果以nmol/g表示。
1.2.6.7 质构特性测定
参照Ma等[15]的方法并稍加修改。采用质地剖面分析模式（Texture Profile Analysis，TPA）测定，操作参数为：起始力0.15 N，上升高度15 mm，形变量50%，暂停时间3 s，速度60 mm/min，测定指标包括硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性。
1.2.6.8 肌肉组织及蛋白相关特性测定
包括肌肉组织的微观结构、肌原纤维蛋白含量、羰基含量、巯基含量和表面疏水性5项指标。
肌肉组织的微观结构测定：取第二节虾肉在4%多聚甲醛中固定，用30%、50%、70%、90%和100%（v:v）的乙醇梯度去除多余水分，并浸泡在二甲苯溶液中做透明化处理，随后石蜡包埋、脱蜡切片、苏木精-伊红（Hematoxylin-Ehong，HE）染色，上镜扫描分析[15]。
肌原纤维蛋白含量测定：参照Nishio等[22]的方法并稍作更改。称取2.0 g碎虾肉，与20 mL缓冲液A（20 mmol/L磷酸盐缓冲液，含100 mmol/L NaCl，pH7.0）充分混合后，4 ℃、8000 r/min（7675×g）离心20 min，弃上清液。再加入20 mL缓冲液A，重复一次上述操作。最后沉淀中加入20 mL缓冲液B（20 mmol/L磷酸盐缓冲液，含0.6 mol/L NaCl，pH7.0），充分匀浆，于4 oC浸提2 h后，在8000 r/min（7675×g）下离心20 min可得肌原纤维蛋白溶液，用考马斯亮蓝法测定肌原纤维蛋白含量。
羰基含量测定：羰基含量测定参照Xu等[23]的方法。取上述1 mL肌原纤维蛋白溶液与1 mL 2 mol/L HCl溶液避光反应1 h，反应结束后加入2 mL 10%（m/v）三氯乙酸使蛋白质沉淀，10000 r/min（11963×g）离心5 min，弃上清液。收集沉淀用无水乙醇-乙酸乙酯（1:1（v:v））洗涤数次，然后将其置于37 oC水浴中溶解沉淀，取上清液在370 nm处测定吸光度A1，以2 mol/L HCl溶液在370 nm处测定吸光度A2作为空白对照，肌原纤维蛋白溶液的浓度记为M，按公式（3）计算羰基含量。
羰基含量(nmol/mg蛋白)=A1−A2(22×M)×125×105 (3) 巯基含量测定：取1 mL肌原纤维蛋白溶液，采用试剂盒测定肌原纤维蛋白巯基含量，具体方法参照说明书进行，结果以nmol/mg 蛋白表示。
表面疏水性测定：参照Chelh等[24]方法采用溴酚蓝（Bromophenol Blue，BPB）法测定。取1 mL肌原纤维蛋白溶液，在8000 r/min（7675×g）下离心1 min，其沉淀在1 mL 20 mmol/L pH6.0的PBS缓冲液中重悬。随后重悬液加入200 μL 1 mg/mL的BPB，室温反应10 min，8000 r/min（7675×g）离心5 min取上清液，并在595 nm波长处测定上清液的吸收值为A1。取1 mL 20 mmol/L pH6.0的PBS缓冲液加入200 μL BPB，相同条件下测定缓冲液的吸收值为A0，按公式（4）计算表面疏水性。
溴酚蓝结合量(μg)=200×(A0−A1)A0 (4) 1.3 数据处理
使用Origin 2018软件绘制图形，结果以平均值±标准差（n=3）表示。采用SPSS 19.0软件对组间和组内差异性进行分析，P<0.05表示差异显著。
2. 结果与分析
2.1 低强度直流电场处理强度对南美白对虾菌落总数的影响
实验基于恒流电场，首先探究了不同处理强度对南美白对虾杀菌效果的影响，结果如图2所示。在电流强度为0.2、0.4和0.6 A时处理60 min，菌落总数分别下降了1.83、2.20和2.29 lg CFU/g，对应电场强度分别在1.6~2.0、2.7~3.0和3.0~5.0 V/cm范围。这表明在此低强度范围内，电场对固态食品基质也有杀菌效果，强度越大，杀菌效果越好。与本团队之前在0.4~0.6 A（3~6 V/cm）条件下完全杀灭牛奶中天然微生物的研究[12]相比，本研究杀菌效果偏低，差异可能是基质效应带来的[25]。尽管如此，本实验在场强不超过5 V/cm的条件下，也达到了和34.3 kV/cm的高压静电场处理时相当的杀菌效果[9]，这说明低强度直流电场具有用于南美白对虾杀菌、保鲜的潜在可行性。
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图 2 处理强度对南美白对虾菌落总数的影响及电场强度、温度变化注：图A：0.2 A；图B：0.4 A；图C：0.6 A；不同小写字母表示菌落总数差异显著（P<0.05）。Figure 2. Effect of treatment intensities on total viable count, electric field and temperature in Litopenaeus vannamei在电场技术的应用中，为避免温度较高带来虾中蛋白质变性乃至熟化等问题[26]，应同时关注电流产生的热效应。以往的高或中等场强电场杀菌技术中，热效应往往无法避免[12]。本实验显示（图2），当电流强度为0.2、0.4、0.6 A时，电场强度均不高，对应的电热效应也较低。电流强度为0.2 A和0.4 A时，整个过程温度可稳定在20 ℃以下；而0.6 A时，温度随时间延长出现升高趋势。
此外，从图2可以看出，随杀菌时间的延长，菌落总数逐渐下降。当以0.2 A的电流强度处理40 min，以0.4 A处理30 min，或以0.6 A处理20 min时，南美白对虾的菌落总数均不再显著下降（P>0.05）。预实验和文献显示，电场长时间处理[13]或温度升高[26]可能会影响虾体质构特性，而质构特性往往是评判固态食品原料杀菌、保鲜效果的重要指标之一[27]，因此后续进一步考察了0.4 A恒流电场处理不同时间对南美白对虾质构特性的影响。
2.2 低强度直流电场处理时间对南美白对虾质构特性的影响
结果如图3所示，在0.4 A（2.7~3.0 V/cm）条件下处理0~20 min时，五项质构指标均没有显著性增加（P>0.05），此时菌落总数下降了1.90 lg CFU/g（图2）。而当时间超过20 min后，硬度、咀嚼性和胶黏性均显著增加（P<0.05），杀菌效果提升幅度并不明显（图2）。
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图 3 杀菌时间对南美白对虾质构特性的影响注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。Figure 3. Effect of time on the texture of Litopenaeus vannamei从图3可以看出，处理时间延长，南美白对虾弹性先增加后减少。处理初期（20 min），虾肉出现弹性增加趋势，这可能与组织细胞被破坏后，谷氨酰胺转氨酶的释放有关[28]。长时间处理后，其弹性又出现下降趋势，这可能和Sui等[13]报道的肌肉组织被进一步破坏有关。因此，本实验也探究了0.4 A处理20 min或更长时间后南美白对虾组织细胞的破坏程度。结果显示，处理20 min后的南美白对虾（图4B）肌纤维排列紧密，分布均匀，和对照组（图4A）相比，尚无明显差异，说明在此条件下虾体肌肉组织不会发生明显变化；而处理60 min后（图4C），肌纤维间隙明显增大，肌丝断裂，说明组织质地恶化[29]。
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图 4 电场处理前（A）、处理20 min（B）和处理60 min（C）肌肉组织微观结构的变化（600×）Figure 4. Microstructure changes before (A), after 20 min (B) and after 60 min (C) electric field treatment (600×)综上，为了尽可能减少低强度直流电场对南美白对虾品质的影响，同时实现较好的杀菌效果，后续实验采用电流强度0.4 A，处理时间20 min的条件。
2.3 处理后贮藏过程中南美白对虾的品质变化
2.3.1 菌落总数的变化
经0.4 A（2.7~3.0 V/cm）的恒流电场处理20 min后，南美白对虾在贮藏过程中随时间延长菌落总数呈上升趋势（如图5所示），但显著小于对照组（P<0.05）。对照组在贮藏约第4.5 d时菌落总数即超过了水产品品质限值（6 lg CFU/g）[15]，而电场处理组在第10 d时才刚超过这一限值，初步确定该电场处理可延长南美白对虾的贮藏期。与34.3 kV/cm的高压静电场将对虾的贮藏期延长4 d左右[9]相比，本研究所用电场明显更安全、易操作。
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2.3.2 感官品质的变化
图6A的数据显示，电场处理后的南美白对虾在贮藏过程中比未处理样品的感官评分更高（P<0.05）。在第6 d时，电场处理组南美白对虾的感官评分（满分36）高达27.30分，而此时对照组感官评分仅为18.08分，表明电场处理可以有效地保持南美白对虾的色泽、气味、肌肉组织和整体可接受性等感官指标。
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图 6 贮藏期间南美白对虾感官评分（A）及线性回归（B）Figure 6. Sensory score (A) and linear regression (B) of Litopenaeus vannamei during storage一般将最大感官评分总和值的60%视为可接受指数[2]。图6B中的线性回归方程可计算出，对照组在5.5 d时已不可接受，而电场处理组，9.5 d时才不可接受。这再次证实了电场处理可以延长南美白对虾的贮藏期。
2.3.3 颜色和持水力变化
颜色是衡量南美白对虾新鲜度的质量参数之一[29]。感官评价中已经观察到，处理组和对照组样品在贮藏过程中都有黑变现象，而图7A则进一步定量显示，两组样品总色差ΔE值都呈上升趋势。这是因为南美白对虾死后体内会发生酶促黑变[30]，脂质、蛋白质氧化分解也会导致虾肉质变黄变暗[15]，使其新鲜度降低。但相比之下，电场处理后样品的ΔE值显著小于对照组（P<0.05），表明电场处理可以减缓贮藏期间虾样品中的脂质、蛋白质等成分的氧化，较好地维持其颜色和新鲜度，这与上述感官评分的结果相一致。
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图 7 贮藏期间南美白对虾颜色（A）和持水力（B）变化Figure 7. Color (A) and water holding capacity (B) changes of Litopenaeus vannamei during storage此外，持水力作为衡量虾体品质的指标之一[2]，在电场处理组样品中的下降速度同样显著低于对照组（P<0.05）。在感官评价中，这则表现为肌肉组织弹性保持得较好。
2.3.4 pH的变化
如图8所示，随贮藏时间延长，两组样品pH都呈现先减小后增大的趋势，但电场处理组的pH变化幅度比对照组小。这种pH的变化和虾体中各种内源酶有较大关系[2]，而电场处理组pH变化小，则可能和电场的灭酶作用有关[14]。当水产品的pH超过7.6时，理论上不可食用[2]，对照组的pH在第6 d时就已达7.84，而电场处理组在10 d时仍未超过7.6的限值，进一步显示电场处理具有延长南美白对虾贮藏期的效果。
2.3.5 TVB-N的变化
如图9所示，随贮藏时间延长，TVB-N均呈上升趋势，而处理组样品上升幅度同样显著小于对照组（P<0.05）。TVB-N是鉴定水产品品质的重要指标[4]，其升高往往与微生物和内源性蛋白酶分解含氮物质有关[15]。因此，图9的结果再次表明，电场处理除了可以抑制微生物的生长，还可能有灭活南美白对虾内源酶的作用[14]。此外，根据TVB-N在水产品品质中的限值（30 mg/100 g）判断[31]，该电场处理同样可延长南美白对虾贮藏期。对照组的TVB-N最先达到水产品的品质限值，但处理组样品贮藏期仍然从4.5 d延长至8.5 d左右，约延长了4 d。
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图 9 南美白对虾在贮藏过程中TVB-N的变化Figure 9. TVB-N changes of Litopenaeus vannamei during storage2.3.6 丙二醛含量变化
图10显示，对照组和处理组虾样品的丙二醛含量在贮藏过程中均上升，而处理组的丙二醛含量显著低于对照组（P<0.05）。丙二醛是脂质氧化过程中产生的一种活性羰基物质[15]，因此，该数据表明电场处理可降低南美白对虾贮藏过程中脂肪的氧化程度。这可能与电场处理降低了南美白对虾菌落总数和相关氧化酶的活性有关[14−15]。
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图 10 贮藏期间南美白对虾丙二醛含量变化Figure 10. Malondialdehyde changes of Litopenaeus vannamei during storage2.3.7 质构特性变化
贮藏过程中虾体质构特性变化如图11所示，弹性、内聚性、胶黏性和咀嚼性均出现下降，硬度则先上升后下降。电场处理后样品的五种质构指标的变化程度均显著小于对照组（P<0.05），说明电场处理同样有效延缓了南美白对虾在贮藏过程中的质构特性变化。质构特性是表征水产品品质的又一重要指标[29]，其变化与持水力往往呈正相关[23]。因此，这些质构结果再次印证了前文感官评价和持水力的结果。
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图 11 贮藏期间南美白对虾质构变化注：不同小写字母表示同一时间组间差异显著（P<0.05）。Figure 11. Texture changes of Litopenaeus vannamei during storage2.3.8 肌肉组织及蛋白相关特性变化
根据2.2节所述，0 d时，相比于对照组（图4A），0.4 A（2.7~3.0 V/cm）恒流电场处理20 min后的肌肉组织变化不大（图4B）。而随贮藏时间延长（图12），对照组和电场处理组的肌纤维间隙逐渐增加，结构松散，表明质地劣化和质量下降[29]，这有效阐释了前文感官评分的降低以及持水力、质构特性指标下降的微观机制。文献认为，结构松散可能是组织蛋白酶降解胶原和肌肉纤维之间的结缔组织引起的[23]。而电场处理组样品的肌肉组织受损程度明显比对照组小，表明该电场处理可减缓贮藏过程中虾体肌肉微观结构的变化，这可能也与相关酶类被电场灭活有关[14]。
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图 12 贮藏期间南美白对虾肌肉组织的微观结构变化注：图A：6 d对照；图B：10 d对照；图C：6 d电场处理；图D：10 d电场处理；放大倍数：600×。Figure 12. Microstructure changes of Litopenaeus vannamei during storage虾肉中肌原纤维蛋白占总肌肉成分的50%~70%[32]，故实验进一步考察了贮藏过程中肌原纤维蛋白含量的变化（图13A）。结果显示，随贮藏时间增加，肌原纤维蛋白含量下降，这验证了前文肌肉纤维被降解的推测。而电场处理组虾样品中的肌原纤维蛋白含量下降速度显著低于对照组（P<0.05），也验证了组织蛋白酶可能被电场灭活的推测。
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图 13 贮藏期间南美白对虾蛋白相关特性变化注：肌原纤维蛋白含量（A）、羰基含量（B）、巯基含量（C）、表面疏水性（D）。Figure 13. Protein-related properties changes of Litopenaeus vannamei during storage图13还显示，在贮藏过程中电场处理后样品的羰基含量上升、巯基含量下降和表面疏水性上升程度均显著低于对照组（P<0.05）。羰基含量上升速度慢，再次表明低强度直流电场可抑制蛋白质的氧化变性[33]；巯基含量下降和表面疏水性增加慢，则说明电场处理减缓了蛋白质变性程度[34]。与低频高压脉冲电场处理的样品相比[28]，在相同贮藏时间下，低强度直流电场处理后的蛋白氧化速度更慢。
结合菌落总数、感官评分、pH和TVB-N等品质变化可知，对照组在约4.5 d时菌落总数和TVB-N即超过水产品安全限值，而后感官评分和pH依次超过限值；而电场处理组在8.5 d时TVB-N才超过限值，之后感官评分、菌落总数和pH也依次超过限值。因此可以判定，该电场处理可将南美白对虾贮藏期从约4.5 d延长至8.5 d。
同时上述指标显示，该电场处理不仅抑制了微生物的生长，还全面减缓了虾体感官品质、色差、持水力、pH、TVB-N、丙二醛含量、质构特性、肌肉组织和蛋白相关特性等的劣变，抑制了样品中的脂肪氧化、蛋白质氧化和变性。与大多数研究仅以菌落总数或TVB-N来确定贮藏期相比[8,15,29]，本研究对南美白对虾贮藏期的品质进行了更系统全面的分析，表明该技术对南美白对虾的杀菌保鲜具有更高的可靠性。
3. 结论
综上所述，在0.4 A（电场强度2.7~3.0 V/cm）低强度直流电场中处理南美白对虾20 min，可使其菌落总数下降1.90 lg CFU/g，同时系统温度可稳定控制在20 ℃以下；处理后的样品质构特性和肌肉组织微观结构无显著变化。进一步分析表明，电场处理不仅可抑制贮藏期间微生物的生长，还可全面延缓虾样品感官评分、色差、持水力、pH、TVB-N、丙二醛含量和质构特性等品质的劣化，抑制样品中的脂肪氧化、蛋白质氧化和变性。综合贮藏品质分析结果，低强度直流电场处理可将南美白对虾贮藏期从4.5 d延长至8.5 d左右，且较全面地保持南美白对虾品质。
因此，本研究能为南美白对虾的杀菌保鲜提供理论参考。但低强度直流电场处理后，南美白对虾的贮藏期仍较短，后续可考虑将生物、化学保鲜技术与低强度直流电场处理联合，进一步延长南美白对虾的贮藏期。
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图 2 处理强度对南美白对虾菌落总数的影响及电场强度、温度变化
注：图A：0.2 A；图B：0.4 A；图C：0.6 A；不同小写字母表示菌落总数差异显著（P<0.05）。
Figure 2. Effect of treatment intensities on total viable count, electric field and temperature in Litopenaeus vannamei
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图 3 杀菌时间对南美白对虾质构特性的影响
注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
Figure 3. Effect of time on the texture of Litopenaeus vannamei
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图 4 电场处理前（A）、处理20 min（B）和处理60 min（C）肌肉组织微观结构的变化（600×）
Figure 4. Microstructure changes before (A), after 20 min (B) and after 60 min (C) electric field treatment (600×)
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图 6 贮藏期间南美白对虾感官评分（A）及线性回归（B）
Figure 6. Sensory score (A) and linear regression (B) of Litopenaeus vannamei during storage
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图 7 贮藏期间南美白对虾颜色（A）和持水力（B）变化
Figure 7. Color (A) and water holding capacity (B) changes of Litopenaeus vannamei during storage
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图 9 南美白对虾在贮藏过程中TVB-N的变化
Figure 9. TVB-N changes of Litopenaeus vannamei during storage
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图 10 贮藏期间南美白对虾丙二醛含量变化
Figure 10. Malondialdehyde changes of Litopenaeus vannamei during storage
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图 11 贮藏期间南美白对虾质构变化
注：不同小写字母表示同一时间组间差异显著（P<0.05）。
Figure 11. Texture changes of Litopenaeus vannamei during storage
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图 12 贮藏期间南美白对虾肌肉组织的微观结构变化
注：图A：6 d对照；图B：10 d对照；图C：6 d电场处理；图D：10 d电场处理；放大倍数：600×。
Figure 12. Microstructure changes of Litopenaeus vannamei during storage
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图 13 贮藏期间南美白对虾蛋白相关特性变化
注：肌原纤维蛋白含量（A）、羰基含量（B）、巯基含量（C）、表面疏水性（D）。
Figure 13. Protein-related properties changes of Litopenaeus vannamei during storage
表 1 感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation criteria
指标 9分 8~7分 6~5分 4~3分 2~1分 色泽 非常透明，有光泽 半透明 轻微变黑 大量变黑 严重变黑 气味 具有强烈虾的特征鲜味 具有轻微的虾的特征鲜味 具有氨味和轻微的鱼腥味 具有氨味和硫化物味道 具有腐臭味道 肌肉组织 肌肉纹理清晰、紧密 肌肉纹理可见，有弹性 弹性下降，肉质软 肌肉弹性较差，
肉质呈海绵状柔软肌肉弹性非常差，
肉质呈糊状整体可接受性 优秀 良好 可接受 差 非常差 
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