纳米肉桂醛对白蕉海鲈鱼冷藏期间细菌多样性及货架期的影响

梁嘉丽1,戴凡炜1,2,陈于陇2,叶明强2,岳淑丽1,王玲2,王江3,陈飞平2*

1(华南农业大学 食品学院,广东 广州,510642)

2(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,农业农村部功能食品重点实验室,广东省农产品加工重点实验室,广东 广州,510610)

3(珠海诚汇丰农业科技有限公司,广东 珠海,519125)

摘 要 为探索一种温和有效的海鲈鱼宰后保鲜技术,该研究在前期纳米肉桂醛制备及其在水果保鲜应用的工作基础上,以清水(CK)和ClO2为对比,分析了纳米肉桂醛(nano-cinnamaldehyde,Nano-cin)清洗对白蕉海鲈鱼冷藏期间细菌多样性及货架期的影响。结果发现,Nano-cin能够显著降低鱼肉的初始菌落总数并抑制贮藏期间细菌增殖,使货架期延长至8 d(对照组仅6 d)。高通量测序结果显示,Nano-cin可特异性抑制贮藏初期气单胞菌属(Aeromonas)和嗜冷杆菌属(Psychrobacter)的生长,对腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)的抑制效果优于ClO2,有效控制海产品的特定腐败菌。此外,Nano-cin可有效延缓脂质氧化与蛋白质分解,在8 d时,其挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸反应物值同比对照分别降低了15.50%和12.81%,并能有效维持鱼肉自然色泽,避免ClO2的强氧化性使鱼肉发白的副作用。综上,Nano-cin作为一种新型生物抑菌剂,在水产品宰后保鲜具有巨大的应用前景。

关键词 白蕉海鲈鱼;纳米肉桂醛;高通量测序;细菌群落结构;品质保持

海鲈鱼,学名为花鲈(Lateolabrax japonicus),是广东省优势特色水产品种,也是我国大宗养殖的重要经济鱼类之一,年总产量占广东省70%、全国50%以上[1]。白蕉海鲈鱼源产于广东省珠海市斗门区白蕉镇,是珠海首个国家地理标志保护产品,其肉质细嫩鲜美,富含优质蛋白、多不饱和脂肪酸和必需氨基酸等成分[2],深受广大消费者青睐。

然而,高的含水量和丰富的营养成分,导致海鲈鱼在捕后极易受微生物污染,引起腐败变质,从而影响产业链下游产品品质,甚至造成经济损失。清洗、杀菌是水产捕后加工的重要环节,ClO2对水产品具有良好的杀菌作用[3],已被广泛应用于水产品中。但在研究中也发现,ClO2的强氧化作用会破坏蛋白质结构,使鱼肉发白[4],不利于外观色泽的维持。因此,开发应用更温和而有效的杀/抑菌产品与技术,具有巨大的市场前景。利用植物源或微生物源活性物质进行抑菌保鲜是近年来的研究热点之一,例如将肉桂精油和生姜精油应用于冰鲜鸡肉[5]、将牛至精油用于冷藏三文鱼[6]都有明显的抑菌作用,对延缓肉品腐败有良好的效果。

肉桂醛(cinnamaldehyde,以下简称Cin)是一种来源于华南特色药食同源资源-肉桂的植物精油,具有广谱抗菌性,对大肠杆菌[7]、沙门氏菌[8]、金黄色葡萄球菌[9]等常见致病菌都具有优越的抑菌活性,还兼具抗炎和抗氧化的作用[10]。然而,Cin自身的强烈气味以及低稳定性[11],制约了其在食品保鲜技术领域的广泛应用。本团队前期利用大豆蛋白作为包埋载体,经过食品纳米技术制备的一类具有纳米尺度的大豆蛋白/肉桂醛/ε-聚赖氨酸盐酸盐复合物(纳米肉桂醛,nano-cinnamaldehyde,Nano-cin),显著提高了Cin的稳定性和抑菌活性,已在荔枝[12]、草莓[13]等水果采后保鲜上应用,有效延长了产品的货架期。但Nano-cin对水产品的保鲜效果还有待深入研究,因此,本研究将Nano-cin应用于珠海白蕉海鲈鱼宰后清洗前处理,与传统的ClO2和清水作对比,探讨其对初始微生物数的控制和贮藏品质的影响,以期为Nano-cin作为天然保鲜剂在生鲜农产品产后广泛应用提供科学支撑,并为白蕉海鲈鱼的绿色减菌清洗技术提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活白蕉海鲈鱼[(1.20±0.22) kg/条],广州市天河区菜市场(产地为珠海市斗门区白蕉镇);二氧化氯消毒片,广东星帮尼科技股份有限公司;平板计数琼脂(PCA),广东环凯微生物科技有限公司;盐酸、氯化钠、硼酸、饱和碳酸钾、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二钠(均为分析纯),福辰(天津)化学试剂有限公司;硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;Qubit dsDNA HS分析试剂盒,ThermoFisher公司。

1.2 仪器与设备

凝胶成像系统,上海复日科技有限公司;Qubit® 4.0荧光计,ThermoFisher公司;PCR仪,北京东胜创新生物科技有限公司;真空包装机,江苏腾通包装机械有限公司;全自动立式高压灭菌锅,致微(厦门)仪器有限公司;色差仪,柯尼卡美能达公司;生化培养箱,上海一恒科学仪器有限公司;多功能酶标仪,美国博腾仪器有限公司;磁力搅拌水浴锅,常州澳华仪器有限公司;低速离心机,安徽嘉文仪器装备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 Nano-cin制备

参考罗政等[13]的方法制备。制备的Nano-cin的Cin荷载量为0.39 mg/mg蛋白,在水溶液中具有优越的分散和稳定性,经动态光衍射分析发现,其平均粒径为154 nm。

1.3.2 样品预处理

将海鲈鱼用木锤击晕后去鳞、去内脏、去头尾,取2边鱼肉,切割成(约6 cm×5 cm×1 cm)小块,备用。

1.3.3 减菌处理

在预实验的基础上确定了Nano-cin的使用质量浓度为200 mg/L,参考李杉等[14]的方法将ClO2浓度确定为150 mg/L。实验开始前,用纯水配制好ClO2溶液和Nano-cin溶液并提前预冷至10 ℃,然后将预处理好的海鲈鱼肉随机分成3组,分别于Nano-cin溶液、ClO2溶液和清水中(CK组)浸泡3 min。浸泡结束后捞出沥干水分后,装入包装袋中真空密封,之后于4 ℃冰箱中冷藏保存10 d,每隔2 d取样进行各项指标测定。

1.3.4 菌落总数的测定

参考GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》的方法进行检测。

1.3.5 基于高通量测序的细菌群落组成结构分析

在各时间点随机选择样品,贮存于-80 ℃冰箱后,用干冰寄送至上海生工生物工程股份有限公司进行Illumina Miseq高通量测序。

1.3.6 DNA提取

样品进行组织破碎后用盒E.Z.N.ATM Mag-Bind Soil DNA Kit提取试剂盒对DNA进行抽提。

1.3.6.1 PCR扩增

1)第一轮扩增

采用通用引物16S V3~V4进行PCR扩增,扩增体系如下(表1):

表1 第一轮PCR扩增体系

Table 1 First round PCR amplification system

组分体积2×Hieff® Robust PCR Master Mix15 μLBar-PCR primer F1 μLPrimer R1 μLPCR products10~20 ngH2O9~12 μL总体积30 μL

使用移液器轻轻吹打或振荡混匀,并短暂离心将反应液离心至管底。

将PCR管置于PCR仪中进行扩增,PCR反应条件:94 ℃, 3 min → (94 ℃, 30 s→ 45 ℃, 20 s → 65 ℃, 30 s)5→ (94 ℃, 20 s → 55 ℃, 20 s → 72 ℃, 30 s)20 → 72 ℃, 5 min →10 ℃, ∞。

2)第二轮扩增,引入Illumina桥式PCR兼容引物

于无菌PCR管中(200 μL)配制表2所示反应体系:

表2 第二轮PCR扩增体系

Table 2 Second round PCR amplification system

组分体积2×Hieff® Robust PCR Master Mix 15 μLPrimer F 1 μLIndex-PCR Primer R1 μLPCR products 20~30 ngH2O 9~12 μL总体积 30 μL

使用移液器轻轻吹打或振荡混匀,并短暂离心将反应液离心至管底。

将PCR管置于PCR仪中进行扩增,PCR反应条件:95 ℃, 3 min→(94 ℃, 20 s→55 ℃, 20 s→72 ℃, 30 s)5→ 72 ℃, 5 min →10 ℃, ∞。

1.3.6.2 文库质控及混样

通过20 g/L琼脂糖凝胶电泳检测文库大小,使用Qubit3.0荧光定量仪进行文库浓度测定,所有样本按照1∶1(质量比)等量混合。

1.3.6.3 Illumina Miseq高通量测序

样本质检满足上机要求后,利用Illumina Miseq测序平台对目的片段进行高通量测序分析。

1.3.7 色泽的测定

参考冯豪杰[15]的方法,用吸水纸吸干鱼肉表面的水分后将其放置于白纸上,用色差仪对鱼片的亮度值(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)进行测定。其中,L*>0,表示偏亮,L*<0表示偏暗;a*>0偏红,a*<0表示偏绿;b*>0表示偏黄,b*<0表示偏蓝。

1.3.8 挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)的测定

参考GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中的第三法微量扩散法。

1.3.9 硫代巴比妥酸反应物值(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)的测定

参考GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》中的第二法分光光度法,以丙二醛含量表示TBARS含量。

1.3.10 感官评价

参考GB/T 37062—2018 《水产品感官评价指南》及李旺等[16]的方法,从海鲈鱼的外观、气味、质地、黏液、蒸煮品质5个维度进行评价(表3),各项指标满分为10分,总分满分为50分。由5名品评员组成固定的感官评价小组,对白蕉海鲈鱼的感官品质进行评定,具体评分标准见表3。

表3 感官评定指标

Table 3 Sensory evaluation index

项目9~10分6~8分3~5分0~2分外观色泽鲜亮,富有光泽色泽正常,较有光泽色泽暗淡,光泽度一般色泽暗淡,无光泽气味气味正常,具有鱼固有的气味略有鱼腥味,无异味有明显鱼腥味,略有腐臭味有强烈的腐臭味、氨味质地肌肉紧实,有弹性肌肉较有弹性肌肉弹性一般肌肉弹性较差,偏柔软黏液少量透明黏液量多浑浊黏液大量发黄黏液大量灰黄恶臭黏液蒸煮品质汤清油亮,肉紧实,气味正常汤微浊,肉易碎,有轻微鱼腥味汤浑浊,肉松散,有明显酸臭味汤极浊,肉糊烂,浓重酸臭味

1.4 数据分析

所有实验指标均随机取样重复3次平行测定,对数据进行ANOVA单因素方差分析,采用Duncan法进行显著性分析,P<0.05表示差异显著;采用Orign 2024软件作图。

2 结果与分析

2.1 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼片菌落总数的影响

如图1所示,随着贮藏时间的推移,鱼肉样品的菌落总数呈现增长趋势,但经减菌处理的海鲈鱼的菌落总数增长速率显著低于CK组(P<0.05)。具体而言,在贮藏前期(0 d和4 d),Nano-cin处理组同比CK组分别减少了0.5 lg CFU/g和0.37 lg CFU/g,效果与ClO2处理相当。进一步观察发现,在贮藏时间达到6 d时,CK组的菌落总数迅速攀升至6.22 lg CFU/g,已超过水产鱼类不可食用的限值(6.00 lg CFU/g)[17]。而此时ClO2处理组和Nano-cin处理组的菌落总数分别为5.00 lg CFU/g和5.17 lg CFU/g,表明2种处理均能减少鱼肉表面的初始菌落总数,有效控制海鲈鱼贮藏过程中微生物的生长。

图1 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼贮藏期间菌落总数的影响

Fig.1 Effect of Nano-cin treatment on the total number of colonies of Baijiao seabass during storage

注:不同小写字母表示相同处理下不同贮藏时间鱼片差异显著(P<0.05);不同大写字母表示相同贮藏时间下不同处理组间差异显著(P<0.05)(下同)。

2.2 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼细菌群落组成的影响

2.2.1 样品Alpha多样性分析

Alpha多样性是衡量微生物群落丰度与多样性的重要指标,常用的指数涵盖Shannon、Simpson、ACE及Chao等。具体而言,Shannon和Simpson指数用于评估样本群落的丰富度和物种均匀度:Shannon指数值增高意味着群落多样性提升,而Simpson指数值增大则表明群落多样性降低。另一方面,ACE和Chao指数专注于衡量群落的丰度分布,它们的数值越大,反映出群落的丰度越高。这4个指数共同反映着微生物物种多样性。

白蕉海鲈鱼经过不同处理后,其细菌群落的多样性变化明显。如表4所示,CK组的Shannon指数和操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)数量相对较高,表明其细菌群落多样性较为丰富。然而,随着贮藏时间的延长,CK组的Shannon指数和OTUs数量却呈现出逐步降低的趋势,说明细菌群落多样性在逐渐减少,类似的变化趋势也见于河豚鱼片[18]、大口黑鲈鱼片[19]等鱼类的冷藏过程。

表4 Nano-cin处理的白蕉海鲈鱼样品序列信息和Alpha多样性指数

Table 4 Sequence information and Alpha diversity index of Baijiao seabass samples treated with Nano-cin

样品序列数OTUsShannonChaoACESimpsonShannonevenCoverageCKCK-0 d86 801 395 1.34 479.80 505.29 0.50 0.22 0.999 CK-2 d90 1733601.14 471.00 480.13 0.61 0.19 0.999 CK-6 d87 7533001.31 379.95 399.48 0.41 0.23 0.999 CK-8 d84 046 3061.29 370.69 389.50 0.44 0.22 0.999 Nano-cinNano-cin-0 d88 2503410.96 441.85 454.44 0.61 0.16 0.999Nano-cin-2 d84 488330 1.07 402.46 436.32 0.63 0.18 0.999 Nano-cin-6 d75 928 293 0.97 356.47 372.88 0.62 0.17 0.999Nano-cin-8 d83 3113021.29 376.06 399.10 0.45 0.23 0.999 ClO2ClO2-0 d68 621 3331.14 410.11 442.97 0.55 0.20 0.998ClO2-2 d90 974 324 0.74 402.98 429.36 0.74 0.13 0.999ClO2-6 d85 587 300 1.20 391.11 417.43 0.44 0.21 0.999ClO2-8 d73 0962890.97 369.86 398.39 0.63 0.17 0.999

相比之下,经Nano-cin和ClO2处理的样品,其细菌群落多样性表现出不同的变化趋势。Nano-cin处理后的样品,其Shannon指数和OTUs数量在贮藏初期有所降低,随后逐渐稳定,表明Nano-cin能够在一定程度上控制鱼肉样品的初始微生物数量,并对微生物的生长有抑制作用。但随着时间的推移,其抑制效果有所逐渐减弱。ClO2处理后的样品,其Shannon指数和OTUs数量在处理后显著降低,且随着贮藏时间的延长,降低幅度进一步加大,说明ClO2对微生物具有比较明显的杀菌效果。

此外,所有处理组的Simpson指数均较低,说明各处理组中的细菌群落分布相对均匀。同时,Shannoneven指数也验证了各实验组的细菌群落具有较高的均匀度。覆盖度指标(Coverage)则显示,所有样本的测序深度均足够,能够真实反映细菌群落的多样性情况。综上所述,Nano-cin与ClO2均能在一定程度上抑制微生物的生长和多样性。

2.2.2 菌群结构分析

图2展示了不同处理的白蕉海鲈鱼在4 ℃贮藏期间细菌群落在属水平上的相对丰度变化。从整体上看,所有实验组样品的细菌群落多样性都随着贮藏时间的延长而呈现出下降趋势。

图2 Nano-cin处理后白蕉海鲈鱼在属水平上的细菌群落

Fig.2 Bacterial communities at the genus level in Baijiao seabass after treatment with Nano-cin

在属水平上(图2),各组样品在冷藏初期的细菌群落结构呈现出一定的差异。CK组共检测出了11种菌属,其中优势菌属为不动杆菌属(Acinetobacter,89.04%)和气单胞菌属(Aeromonas,4.44%),这2种菌均为革兰氏阴性菌,广泛存在于冷藏淡水鱼中[19]。ClO2处理组共检测出9种菌属,其优势菌属主要为不动杆菌属、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和巨型球菌属(Macrococcus),相对丰度分别为93.63%、1.46% 和4.37%。Nano-cin处理组也检测出9种菌属,但以不动杆菌属和巨型球菌属为主,分别为91.71%和2.04%。通过对比发现,Nano-cin处理后,在贮藏前期没有检出气单胞菌属和嗜冷杆菌属,而这些也是导致鱼类腐败的微生物,推断Nano-cin对气单胞菌和嗜冷杆菌的生长有一定抑制作用。

随冷藏时间延长至后期(6、8 d),各组的腐败优势菌占比均发生一定的变化。CK组检测出9种菌属,优势菌属为不动杆菌属、气单胞菌属和希瓦氏菌属(Shewanella),相对丰度分别为66.27%、27.96%和2.21%。ClO2处理组则共检测出8种,优势菌属变为不动杆菌属、气单胞菌属和希瓦氏菌属,分别为82.56%、3.37%和10.42%。而Nano-cin处理组共检测到7种菌属,仍以不动杆菌属和气单胞菌属为主,分别占72.81%和22.80%。与冷藏初期相比,CK组和处理组中的不动杆菌属、气单胞菌属的相对丰度均有所下降,并且值得注意的是,CK组和ClO2处理组在贮藏后期,希瓦氏菌属的相对丰度有所增加,而有关报道显示,希瓦氏菌属是水产品低温贮藏过程中常见的腐败菌[20],具有很强的产生氨等腐败产物的能力,可见,Nano-cin处理能够更好地抑制希瓦氏菌的生长,延缓鱼肉腐败进程。

为了深入研究不同处理下样品中的优势菌属随时间推移的动态变化,本研究将同一实验组内的样品按照贮藏时间划分为2个阶段(如图3所示):0 d与2 d的样品归为贮藏前期(Pre),6 d与8 d的样品归为贮藏后期(Post)进行相对丰度热图及执行聚类分析,为了聚焦关键信息,精选了相对丰度排名前5的细菌菌属进行展示。值得注意的是,无论是处理组还是对照组,不动杆菌属的相对丰度均维持在90%以上,这一数据也证实了不动杆菌属是白蕉海鲈鱼冷藏过程中的优势腐败菌,该菌属也在海产品贮藏保鲜的研究中屡见报道[21-22]。此外,气单胞菌属因具有较强的蛋白质降解能力并产生腐败代谢物也备受关注,所有样品在贮藏后期气单胞菌属丰度都显著上升,且CK组丰度(22.40%)显著高于Nano-cin处理组(15.34%)和ClO2处理组(3.59%)(P<0.05),这一趋势合理解释了随时间推移,气单胞菌属的大量繁殖通过加速鱼体蛋白质的分解,进而导致TVB-N和TBARS值的持续增加。

图3 Nano-cin处理后白蕉海鲈鱼在贮藏期的菌属相对丰度热图

Fig.3 Heatmap of relative abundance of bacterial genera in Baijiao seabass during storage after treatment with Nano-cin

希瓦氏菌属是水产品在低温条件下常见的特定腐败生物(specific spoilage organism,SSO),一方面可以将三甲胺氧化物(trimethylamine oxide,TMAO)还原为三甲胺(trimethylamine,TMA),并产生胺类(如腐胺)和挥发性气体(如H2S)[23],对水产品品质造成严重损害;另一方面是具有很强的生物膜形成能力,可以附着在生物和非生物表面形成生物膜[24],这可能会促进潜在的食品污染,缩短保质期,并对消费者构成健康问题。通过对比分析发现,Nano-cin处理可有效杀灭白蕉海鲈鱼表面的希瓦氏菌属,直至贮藏后期其相对丰度(0.31%)也显著低于ClO2处理组(7.59%)和CK组(1.40%),类似的结果也见于肉桂精油处理鲤鱼[25]。肉桂醛可以破环腐败希瓦氏菌属的细胞膜,使细胞膜通透性增加和细胞内物质溢出,干扰蛋白表达[26],从而使得腐败希瓦氏菌的生长繁殖得到抑制。因此,植物精油Nano-cin的使用,对于控制海产品的SSO、减少食源性疾病的发生具有实际意义。

2.3 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼TVB-N的影响

在贮藏过程中,海鲈鱼容易受到其自身蛋白酶及微生物的作用,导致鱼肉中的蛋白质被分解成TMA、胺类等具有挥发性的碱性物质,从而使得其TVB-N的含量有所增加[17]。因此,TVB-N含量是反映水产品鲜度的重要指标之一。一般情况下,TVB-N含量≥15 mg/100 g且伴有刺激性腐败味时可视为肉品已发生腐败变质[27-28]

如图4所示,生鲜海鲈鱼的TVB-N含量在8.00~10.00 mg/100 g,表明样品新鲜度较高。随着贮藏时间的延长,各组鱼肉样品的TVB-N含量逐步增加(P<0.05)。其中,CK组在6 d时,TVB-N含量为14.70 mg/100 g,并能闻到明显的腐败味,表明鱼肉已不再新鲜。而Nano-cin处理组在8 d(14.00 mg/100 g)时TVB-N含量才接近新鲜度限值,同比CK组降低了15.50%。可见,Nano-cin与ClO2一样,都可以延缓海鲈鱼贮藏期间蛋白质的分解,且通过TVB-N含量可以进一步推断,相对于CK组,Nano-cin处理可使海鲈鱼的冷藏货架期从6 d延长至8 d,与本研究中的微生物结果相符,说明菌落总数的变化趋势与TVB-N的变化趋势呈现出高度的相关性,同时这也反映了细菌数量是导致含氮化合物降解的主要原因,TVB-N值与微生物诱导的鱼类分解高度相关。

图4 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼TVB-N含量的影响

Fig.4 The impact of Nano-cin treatment on the TVB-N content in Baijiao seabass

2.4 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼TBARS的影响

鱼肉中含有丰富的多不饱和脂肪酸,易被氧化成丙二醛,与TBA形成稳定的复合物TBARS,因此,TBARS含量可用于评估水产品脂肪氧化酸败程度[29]。由图5可知,0 d时,Nano-cin组的TBARS含量最低,分别为CK组和ClO2组的87.85%和96.25%,这可能是因为Nano-cin中的肉桂醛具有抗氧化活性,可以增强细胞抗氧化酶活性,清除自由基,从而抑制鱼肉脂肪氧化[30]。另外,在贮藏期间,3组样品的TBARS值都有不同程度的上升(P<0.05),在贮藏末期10 d时,Nano-cin处理组的TBARS含量仍是最低的,为0.169 2 mg/kg,进一步说明Nano-cin具有降低海鲈鱼脂质氧化作用,延缓贮藏期间鱼肉品质劣变进程。

图5 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼TBARS含量的影响

Fig.5 The impact of Nano-cin treatment on the TBARS content in Baijiao seabass

2.5 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼色泽的影响

鱼肉色泽是影响消费者接受度的重要外观品质指标,其变化与肌肉结构及色素浓度有关[31]。随着贮藏时间延长,处理组和对照组鱼片的L*值(图6-a)降低,a*值(图6-b)下降,b*值(图6-c)升高,与黄卉等[32]、WANG等[2]的研究结果相似,这主要由于鱼肉表面微生物繁殖导致细胞内容物渗出及脂肪氧化所致。ClO2处理组初始L*值显著增高(P<0.05),表明其强氧化性会产生漂白效应[4]。贮藏10 d后,Nano-cin处理组L*值降幅(2.25)小于ClO2处理组(4.30)和CK组(2.89),且a*值下降率仅为CK组的5.89%,b*值增幅最小(0.88)。由此可知,Nano-cin处理可减少肌肉细胞损伤,对红度维持效果优于ClO2,能有效延缓脂肪氧化导致的黄变,更有利于保持海鲈鱼贮藏期间的外观品质。

a-L*;b-a*;c-b*

图6 Nano-cin处理对白蕉海鲈鱼L*值、a*值和b*值的影响

Fig.6 The impact of Nano-cin treatment on the L*, a*, and b* values of Baijiao seabass

2.6 Nano-cin处理的白蕉海鲈鱼的感官评价

由感官评价结果(图7)可知,新鲜白蕉海鲈鱼色泽鲜亮、肌肉紧实,无异味。随贮藏时间延长,各处理组的感官评分均呈显著下降趋势(P<0.05)。在整个贮藏期内,ClO2处理组与Nano-cin处理组的各项感官评分均显著高于CK组,表明这2种清洗前处理能有效延缓海鲈鱼感官品质的劣变。在贮藏的前2 d,各组感官品质无显著差异(P>0.05)。CK组在6 d时已开始出现明显腐臭味,黏液浑浊发黄,总评分跌至15.0分,不可食用。Nano-cin处理组贮藏至8 d时有腐败味产生,总分下降至20.7分,但外观、质地和黏液的评分与ClO2处理组相近,说明Nano-cin处理能够通过减少鱼肉表面微生物,减少黏液的产生,在货架期内有效维持鱼肉紧实度和风味。此外,在蒸煮品质方面,Nano-cin处理组鱼肉蒸煮后与新鲜鱼肉色泽接近,而ClO2处理组鱼肉色泽暗淡,甚至略微发黄,蒸煮品质欠佳。因此,从感官特性分析,Nano-cin在维持白蕉海鲈鱼外观、质地和蒸煮品质,减少黏液产生方面表现出优越性,凸显了其作为生物减菌剂的潜力。

a-外观;b-气味;c-质地;d-黏液;e-蒸煮品质;f-感官评分

图7 Nano-cin处理后白蕉海鲈在贮藏过程中的感官评价情况

Fig.7 Sensory evaluation of Baijiao seabass treated wirh Nano-cin treatment during storage

2.7 相关性分析

为了更好地分析各品质指标间的关联性,我们采用了Pearson相关性分析法对其进行评估。图8展示了在不同处理方式下,鱼肉品质指标间的相关性分析结果。由图8可以清晰地观察到,这些品质指标之间存在着一定的相互关联,意味着它们能够彼此影响。菌落总数与TVB-N之间、菌落总数与TBARS之间、TVB-N与TBARS之间均呈强正相关,表明菌落总数的增加,会加速鱼肉内部脂肪氧化和蛋白质变性,进而导致TVB-N含量和TBARS值增加。而L*值与菌落总数和TBARS之间、a*值与菌落总数、TVB-N和TBARS之间呈现出强的负相关,表明微生物生长繁殖以及脂质氧化会加剧海鲈鱼外观品质劣变。这些结果显示,指标之间存在着显著的正相关与负相关关系,它们相互间产生着影响。鉴于这种相关性,可以推断,本实验选用的指标的结果能够作为有效依据用于评估低温贮藏白蕉海鲈鱼的品质变化。

图8 各指标间的Pearson相关性分析热图

Fig.8 Heatmap of Pearson correlation analysis among different parameters

注:*相关性显著(P<0.05);**相关性极显著(P<0.01);***强相关性(P<0.001)。

3 结论

本研究对比了Nano-cin和ClO2处理对海鲈鱼冷藏过程中细菌多样性和货架期的影响,结果发现,两者均能显著抑制冷藏过程中腐败菌的生长繁殖,Nano-cin对气单胞菌、嗜冷杆菌、希瓦氏菌等腐败菌的抑制效果更佳。除此之外,Nano-cin还能有效延缓鱼肉蛋白的脂质的氧化,保持鱼肉的色泽,将海鲈鱼货架期延长至8 d,较对照组延长33%以上。因此,Nano-cin作为一种新型生物抑菌剂,在白蕉海鲈鱼的保鲜处理中展现出良好的应用前景。未来,还可通过进一步研究Nano-cin在水产品保鲜中的最佳应用条件及其保鲜机制,为水产品保鲜技术的发展提供新的思路和方法。

参考文献

[1] 王海燕, 冯邹达, 冯家望, 等.不同产区海鲈鱼碳和氮稳定同位素比值分析及产地鉴别[J].现代农业科技, 2025(12):135-138;144.WANG H Y, FENG Z D, FENG J W, et al.Analysis of stable isotope ratio of carbon and nitrogen of sea bass from different producing areas and identification of producing areas[J].Modern Agricultural Science and Technology, 2025(12):135-138;144.

[2] WANG R F, HU X Y, AGYEKUMWAA A K, et al.Synergistic effect of kojic acid and tea polyphenols on bacterial inhibition and quality maintenance of refrigerated sea bass (Lateolabrax japonicus) fillets[J].LWT, 2021, 137:110452.

[3] 李柳侦, 夏小雨, 曹文红, 等.稳定态二氧化氯协同溶菌酶对牡蛎肉鲜度品质及风味的影响[J].广东海洋大学学报, 2025, 45(3):115-126.LI L Z, XIA X Y, CAO W H, et al.Effects of stabilized chlorine dioxide in synergy with lysozyme on freshness quality and flavor of oysters[J].Journal of Guangdong Ocean University,2025, 45(3):115-126.

[4] 闫玉红, 黄卉, 李来好, 等.5种氧化型减菌剂对罗非鱼片品质及蛋白质的影响[J].食品科学, 2024, 45(6):15-23.YAN Y H, HUANG H, LI L H, et al.Effects of five oxidative decontaminating agents on the quality and proteins of tilapia fillets[J].Food Science, 2024, 45(6):15-23.

[5] 施肇源, 柳甜, 彭津津, 等.香辛料保鲜液与壳聚糖魔芋葡甘聚糖复合膜在冰鲜鸡肉保鲜中的应用[J].食品研究与开发, 2018, 39(22):157-163.SHI Z Y, LIU T, PENG J J, et al.Application of spice preservative solution and chitosan konjac glucomannan composite film in chilled chicken preservation[J].Food Research and Development, 2018, 39(22):157-163.

[6] 杨胜平, 章缜, 程颖, 等.牛至精油对荧光假单胞菌的抑制作用及其对冷藏三文鱼品质的影响[J].食品科学, 2020, 41(1):215-222.YANG S P, ZHANG Z, CHENG Y, et al.Inhibitory effect of oregano essential oil against spoilage microorganism Pseudomonas fluorescens and its influence on quality changes during chilled storage of salmon[J].Food Science, 2020, 41(1):215-222.

[7] KARCZEWSKA M, WANG A Y, NARAJCZYK M, et al.Antibacterial activity of t-cinnamaldehyde:An approach to its mechanistic principle towards enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC)[J].Phytomedicine, 2024, 132:155845.

[8] 都雪莹, 胡欣, 冯泽银, 等.肉桂醛防控食源性致病菌及其生物被膜的研究进展[J].食品科学, 2025, 46(1):237-245.DU X Y, HU X, FENG Z Y, et al.Cinnamaldehyde for the prevention and control of foodborne pathogens and their biofilms:A review of research and applications[J].Food Science, 2025, 46(1):237-245.

[9] BADR M M, BADAWY M E I, TAKTAK N E M.Preparation, characterization, and antimicrobial activity of cinnamon essential oil and cinnamaldehyde nanoemulsions[J].Journal of Essential Oil Research, 2022, 34(6):544-558.

[10] QURESHI K A, MOHAMMED S A A, KHAN O, et al.Cinnamaldehyde-based self-nanoemulsion (CA-SNEDDS) accelerates wound healing and exerts antimicrobial, antioxidant, and anti-inflammatory effects in rats’ skin burn model[J].Molecules, 2022, 27(16):5225.

[11] 邓兴群, 尤娟, 刘茹, 等.负载肉桂醛-单宁酸纳米乳液的壳聚糖涂层的制备及其对冷鲜肉保鲜效果[J].食品工业科技, 2025, 46(3):350-360.DENG X Q, YOU J, LIU R, et al.Preparation of chitosan coating loaded with cinnamaldehyde-tannic acid nano-emulsion and its effect on the preservation of chilled meat[J].Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(3):350-360.

[12] 王美连, 戴凡炜, 罗政, 等. 纳米肉桂醛处理对不同预冷方式荔枝低温贮藏品质的改善作用[J]. 现代食品科技, 2025, 41(6): 154-161.WANG M L, DAI F W, LUO Z, et al. Improvement effects of nano-cinnamaldehyde treatment on the quality of Litchi stored at low-temperature using different pre-cooling methods[J]. Modern Food Science and Technology, 2025, 41(6): 154-161.

[13] 罗政, 许超群, 戴凡炜, 等. 纳米肉桂醛清洗和涂膜对草莓采后品质的保持作用[J]. 食品工业科技, 2025, 46(22): 348-355. LUO Z, XU C Q, DAI F W, et al. Nano-cinnamaldehyde cleaning and coating: A dual approach to maintain postharvest quality of strawberries[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(22): 348-355.

[14] 李杉, 马海霞, 李来好, 等.减菌化预处理对鲜罗非鱼片质量的影响[J].食品科学, 2009, 30(18):379-384.LI S, MA H X,LI L H, et al.Effects of sterilization pretreatments on quality of fresh Tilapia fillets[J].Food Science,2009, 30(18):379-384.

[15] 冯豪杰.减菌化结合生物保鲜剂对冷藏暗纹东方鲀品质变化影响及优势腐败菌作用机制[D].上海:上海海洋大学,2021.FENG H J.Effects of sterilization combined with biopreservatives on quality of refrigerated obscure pufferfish (Takifugu obscurus)and its antibactial mechanism against dominant spoilage bacteria[D].Shanghai:Shanghai Ocean University, 2021.

[16] 李旺, 张素芳, 江竑宇, 等.鮰鱼冷藏期间的品质变化及优势腐败菌分析[J].农业工程学报, 2025, 41(7):298-307.LI W,ZHANG S F,JIANG H Y, et al.Analysis of quality changes and specific spoilage organisms in channel catfish during cold storage[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2025, 41(7):298-307.

[17] 官缘, 蓝蔚青, 孙雨晴, 等.超声-咖啡酸联合处理对海鲈鱼冷藏期间品质变化的影响[J].食品科学, 2022, 43(9):207-214.GUAN Y, LAN W Q, SUN Y Q, et al.Effect of ultrasonic treatment combined with caffeic acid on the quality of sea bass (Lateolabrax japonicas)during refrigerated storage[J].Food Science, 2022, 43(9):207-214.

[18] SHENG X W, YAN L F, PENG L Q, et al.Effect of plasma-activated lactic acid on microbiota composition and quality of puffer fish (Takifugu obscurus) fillets during chilled storage[J].Food Chemistry:X, 2024, 21:101129.

[19] ZHUANG S, LI Y, HONG H, et al.Effects of ethyl lauroyl arginate hydrochloride on microbiota, quality and biochemical changes of container-cultured largemouth bass (Micropterus salmonides) fillets during storage at 4 ℃[J].Food Chemistry, 2020, 324:126886.

[20] LIU X C, ZHANG Y M, LI D P, et al.Characterization of the microbiota in lightly salted bighead carp ( Aristichthys nobilis) fillets stored at 4 ℃[J].Food Microbiology, 2017, 62:106-111.

[21] ZHUANG S, HONG H, ZHANG L T, et al.Spoilage-related microbiota in fish and crustaceans during storage:Research progress and future trends[J].Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2021, 20(1):252-288.

[22] SØRENSEN J S, BØKN☞S N, MEJLHOLM O, et al.Superchilling in combination with modified atmosphere packaging resulted in long shelf-life and limited microbial growth in Atlantic cod (Gadus morhua L.) from capture-based-aquaculture in Greenland[J].Food Microbiology, 2020, 88:103405.

[23] YAN J, XIE J.Removal of Shewanella putrefaciens Biofilm by acidic electrolyzed water on food contact surfaces[J].LWT, 2021, 151:112044.

[24] ZHU W X, LI J H, TAN J Q, et al.Inhibition of Shewanella putrefaciens biofilm by laurel essential oil and its potential mechanisms[J].Food Control, 2025, 167:110776.

[25] ZHANG Y M, LI D P, LV J, et al.Effect of cinnamon essential oil on bacterial diversity and shelf-life in vacuum-packaged common carp (Cyprinus carpio) during refrigerated storage[J].International Journal of Food Microbiology, 2017, 249:1-8.

[26] HUANG Z, JIA S L, ZHANG L T, et al.Inhibitory effects and membrane damage caused to fish spoilage bacteria by cinnamon bark (Cinnamomum tamala) oil[J].LWT, 2019, 112:108195.

[27] BEKHIT A E A, HOLMAN B W B, GITERU S G, et al.Total volatile basic nitrogen (TVB-N) and its role in meat spoilage:A review[J].Trends in Food Science &Technology, 2021, 109:280-302.

[28] ZHANG Q Y, HU Z G, XU Z J, et al.Quantitative determination of TVB-N content for different types of refrigerated grass carp fillets using near-infrared spectroscopy combined with machine learning[J].Journal of Food Composition and Analysis, 2024, 126:105871.

[29] CHEN X N, LAN W Q, XU Z F, et al.Effects of active film based on chitosan/polyvinyl alcohol on the quality of refrigerated sea bass (Lateolabrax japonicus) fillets[J].Food Bioscience, 2024, 59:103854.

[30] 刘晓丽, 吴乐萍, 杨霞芳, 等.肉桂精油处理结合真空包装对冷鲜牛肉的保鲜作用[J].食品研究与开发, 2024, 45(15):93-99.LIU X L, WU L P, YANG X F, et al.Effect of cinnamon essential oil combined with vacuum packaging on quality of chilled beef[J].Food Research and Development,2024, 45(15):93-99.

[31] CHEN M, MEENU M, XU B J.Effect of konjac glucomannan and chitosan-based film coatings on the quality of fresh sea bass (Lateolabrax maculatus) under refrigerated condition[J].Journal of Future Foods, 2021, 1(2):187-195.

[32] 黄卉, 郑陆红, 李来好, 等.不同预冷温度对鲈鱼冰藏期间质构和色差的影响[J].食品工业科技, 2018, 39(24):302-308. HUANG H, ZHENG L H, LI L H, et al.Effects of different precooling temperature on texture and color of Micropterus salmoides during ice storage[J].Science and Technology of Food Industry, 2018, 39(24):302-308.

Effect of nano-cinnamaldehyde on bacterial diversity and shelf-life of Baijiao seabass (Lateolabrax japonicus) during refrigerated storage

LIANG Jiali1, DAI Fanwei1,2, CHEN Yulong2, YE Mingqiang2, YUE Shuli1, WANG Ling2, WANG Jiang3, CHEN Feiping2*

1(College of Food Science,South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

2(Sericulture &Agri-Food Researh Institute Guangdong Academy of Agricural Sciences, Key Laboratory of Functional Foods,Ministey of Agriculture and Rural Affairs, Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Guangzhou 510610, China)

3(Zhuhai Chenghuifeng Agricultural Science &Technology Co.Ltd., Zhuhai 519125, China)

ABSTRACT Building upon previous research that focused on the preparation of nano-cinnamaldehyde (Nano-cin) and its application in fruits preservation, this study was designed to explore a gentle yet effective preservation approach for post-mortem Baijiao seabass.By comparing with water and ClO2 treatment, the impact of Nano-cin on the bacterial diversity and shelf-life of Baijiao seabass was evaluated.The results demonstrated that Nano-cin treatment effectively decreased the initial colony count of the fish and effectively inhibited bacterial growth during storage, extending the shelf-life to 8 days (in contrast to only 6 days in CK).High-throughput sequencing analysis revealed that Nano-cin specifically suppressed the growth of Aeromonas and Psychrobacter during the early storage period, and also hindered the proliferation of Shewanella putrefaciens.Notably, the inhibitory effect of Nano-cin on Shewanella putrefaciens was superior to that of ClO2, enabling it to effectively control specific spoilage bacteria in seafood.Furthermore, Nano-cin effectively delayed lipid oxidation and protein degradation.At 8 days of storage, the total volatile base nitroger (TVB-N) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) values were reduced by 15.50% and 12.81%, respectively, compared with those in the CK.Additionally, Nano-cin preserved the natural color of the fish, avoiding the whitening side effect caused by the strong oxidizing properties of ClO2.In conclusion, as a novel bio-antimicrobial agent, Nano-cin shows great potential for the post-mortem preservation of aquatic products.

Key words Baijiao seabass; nano-cinnamaldehyde; high-throughput sequencing; bacterial community structure; quality preservation

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044085

引用格式:梁嘉丽,戴凡炜,陈于陇,等.纳米肉桂醛对白蕉海鲈鱼冷藏期间细菌多样性及货架期的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(10):93-101.LIANG Jiali,DAI Fanwei,CHEN Yulong, et al.Effect of nano-cinnamaldehyde on bacterial diversity and shelf-life of Baijiao seabass (Lateolabrax japonicus) during refrigerated storage[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(10):93-101.

第一作者:硕士研究生(陈飞平副研究员为通信作者,E-mail:feiping52@126.com)

基金项目:珠海市社会发展领域科技计划项目(2420004000206);国家自然科学基金资助项目(32202143);高水平农科院建设专项资助项目(NYQS202623)

收稿日期:2025-07-30,改回日期:2025-10-22