即食海蜇中铝检测、脱除与杀菌新技术研究进展

岑剑伟，孙万青，2，陈胜军*，潘创，王悦齐，邓建朝，魏涯，荣辉

1(中国水产科学研究院南海水产研究所，农业农村部水产品加工重点实验室，国家水产品加工技术研发中心，广东 广州, 510300) 2(广东海洋大学 食品科技学院，广东 湛江, 524088)

海蜇不仅含有丰富的氨基酸、胶原蛋白[1]、活性肽等营养成分和毒素等生物活性物质，还富含钙、碘、磷、铁等矿物质元素[2-3]，具有低脂肪、低热量、高蛋白的特点[4]，对降脂降压、抗氧化、高血压、慢性支气管炎有积极作用[5]。广泛分布于我国的东北沿海[6]，尤以辽东湾海域产量最高，是全国最大的主产区。据统计，2019年我国海蜇总产量为23.53万t，其中养殖海蜇8.96万t，捕捞海蜇14.58万t[7]，因其独特的口感常被作为开胃菜畅销国内外，主要盛行于东亚和东南亚，如日本、韩国、泰国、马来西亚、香港、台湾等受华人文化影响较大的国家和地区，出口额达到数亿美元[8]。鲜海蜇水分含量约为98%，不及时处理，很快就自溶分解[9]。早在明代，人们已经掌握了用食盐、明矾处理新鲜海蜇的技术，至今鲜海蜇的主流加工技术仍采用“三矾两盐”工序，而海蜇加工技术在其他国家鲜有见闻[10]。虽然我国在海蜇加工方面已积累了丰富的经验，但仍有一些企业不重视质量安全问题，加工过程中盐矾处理不当，过量使用明矾等食品添加剂而导致铝残留超标，铝残留会对人体肾脏、神经系统等产生负面影响[11]。国家质检总局曾在流通领域对盐渍海蜇产品质量进行了监督抽查，抽样合格率仅为34.6%。

为了降低海蜇中的铝残留，人们一直在探索加工过程中减少明矾的使用量及代替明矾的技术。一直以来关于海蜇加工技术研究进展呈现碎片化状态，从业人员及研究学者很难掌握当前研究进展的全貌，对这门传统加工产业的可持续发展非常不利，本文旨在对即食海蜇加工技术、铝残留的检测、铝脱除及替代技术、杀菌方法等方面取得的成果进行全面的对比分析，使加工企业技术人员可以改进当前的加工工艺，提升铝残留的检测速度和准确度，为有志继续开展海蜇加工技术的研究人员开阔了研究思路。

1 即食海蜇的加工技术

海蜇中水分的含量在90%以上，在8～10月的夏秋之交收获[12]，受其自身特性和季节原因，在捕获后短时间内需要进行处理，否则极易自溶[13]。所以在即食海蜇的加工中，要先用矾液浸泡海蜇，20 h后捞出沥卤，以盐矾混合物与海蜇夹层腌制6～7 d，补充盐矾继续腌制6～7 d获得三矾海蜇，即为传统的“三矾两盐”加工工艺。现代发展起来的一些新兴技术采用机械物理方式脱水[10]，可以减少明矾的用量并缩短加工腌制时间，但是出产的海蜇产品质量却难以接受。用三矾海蜇生产即食海蜇包括脱铝、杀菌、切丝、调味等一系列工序[14]。具体操作工艺流程大致如图1所示。

图1 即食海蜇加工工艺流程Fig.1 Flowchart of the ready-to-eat jellyfish processing technics

即食海蜇加工过程中，对品质及安全影响最大的工序为盐矾处理和杀菌处理。国家标准GB/T 2760—2014《食品添加剂使用卫生标准》中规定，海蜇中的铝残留量应≤500 mg/kg，但是经过“三矾两盐”处理后的盐渍海蜇的铝含量高达1 000 mg/kg及以上，因此，海蜇脱铝技术成为制约海蜇加工产业的关键技术。另外，海蜇产品不能承受高温杀菌，只能采用冷杀菌方式，杀菌方法及条件处理不当，也会对海蜇的色泽、口感以及安全产生不良的影响。

2 即食海蜇产品的质量安全控制

2.1 铝残留的危害

铝是地壳中含量第三高的元素，不是人体所必需的微量元素，但也不可缺少。人体中的铝主要来源于食物、水、铝制炊具及包装材料中铝的溶出转移。其中食物中铝的来源主要是食品加工过程中使用含铝食品添加剂[15]。世界卫生组织(World Health Organization,WHO)和联合国粮农组织(The Food and Agriculture Organization，FAO)于1989年正式将铝确定为食品污染物。2006年，FAO/WHO/FAO和WHO下的食品添加剂联合专家委员会(Joint TAO/WHO Expext Committee on Food Additives,JECFA)暂定将铝的每周可耐受摄入量(provisional tolerable weekly intake，PTWI)定为1 mg/kg BW。在2011年将原暂定的PTWI改为2 mg/kg BW[16]。中国疾病防控中心调查结果显示，我国膳食中四成食品铝含量超过国家标准2～9倍，其中我国低年龄组(4～12岁)和高消费人群膳食铝摄入量超过的比例较高。我国居民在食物吸收过程中铝元素的摄入达到了4.59 mg/d，如果使用含铝食品添加剂，其铝元素摄入量为33.88 mg/d。值得注意的是北方地区居民，由于面食消费量高，有60%居民的铝摄入量超过PTWI。铝有慢性毒性，在人体中主要以[Al(H2O)6]3+的形式存在，在体内不断蓄积会对身体造成一定危害[17]。NIU[18]研究了铝对人体的危害发现，铝可损害中枢神经系统，诱发认知障碍。COLOMINA等[19]证实了铝可诱发阿尔兹海默症。此外，铝还可以增加内脏和骨骼畸形以及变异的发生率，对消化系统、免疫系统均可造成一定的危害[20]。海蜇中铝残留量已经成为海蜇行业关注的主要问题。刘洋等[21]在研究盐渍海蜇加工过程中铝的变化规律时发现，铝残留量随盐矾处理工序的增加而逐渐增大，且以无机态铝为主，有机态铝含量很少，无机态铝大部分不溶于水，所以在选择脱铝方法时要谨慎，否则脱除效果不明显。

2.2 海蜇中铝残留量的检测方法

在对海蜇中的铝含量进行检测前要对样品进行前处理，海蜇中铝的前处理方法有干法消解、湿法消解以及微波消解。干法消解需要将样本先炭化再灰化，如果灰化过程中控制不好时间和温度，会损失一部分铝，造成检测结果偏低；湿法消解所需试剂用量大，且用到强腐蚀性的试剂，有一定的危险性；微波消解法被誉为“绿色化学反应技术”，具有样品分解快速，试剂消耗少，操作简单，处理效率高，污染小，空白值低等显著特点，深受分析工作者的喜欢，已经逐步取代传统的分析方法[22-23]。吴则业等[24]采用氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收光谱法检测海蜇中的铝含量时，分别用湿法消解、微波消解以及酸煮消解对样品进行了前处理，经分析发现3种前处理方法的检测结果无显著性差异，但相较于其他两种方法，微波消解更加省时省力，所以在后续的检测中选择了微波消解法。

2.2.1 EDTA滴定法

EDTA滴定法，样品前处理简便、快捷，无需大型仪器设备，定量准确性高，精密度良好[25]。岑剑伟等[26]对海蜇产品前处理进行了优化，用EDTA滴定法测定了海蜇中的铝残留量，用高氯酸溶液代替水溶液对样品进行了处理，结果表明，用0.6 mol/L高氯酸溶液煮沸6 min后，样品过滤速度快，且与电感耦合等离子体发射光谱仪测定的结果一致。杨贤庆等[27]在岑剑伟等研究的基础上，用微波消解法代替了酸煮消解，建立了微波消解-EDTA滴定法，得到精密度高，准确性好的结果，并成为《盐渍海蜇皮和盐渍海蜇头》水产行业标准中铝残留的推荐检测方法[28]。该法非常适合中小型海蜇加工企业对样品铝含量的快速检测，因其不需任何特殊设备，仅通过化学反应即可完成检测操作。

2.2.2 分光光度法

分光光度法是一种成熟的分析技术，因其成本低，操作简便，测定速度快，应用范围广而被广泛应用于基层分析实验室[29-30]。常用于常量和微量分析，但是其误差大，线性不好，易受多种因素影响。陈建文等[31]用紫外分光光度法检测了柠檬酸对海蜇半成品的脱铝效果。在其另一项海蜇脱铝工艺方法的研究中[32]，采用了铬天青S分光光度法对海蜇中的铝进行了检测，并对该方法进行了优化。仓国强[33]也同样采用了铬天青S分光光度法检测了海蜇中的铝。最新的《食品安全国家标准 食品中铝的测定》[34]中也加入了分光光度的检测方法，其原理是利用三价铝离子与铬天青S反应生成蓝绿色的四元胶束，测定620 nm处的吸光值并与标准系列比较定量。

2.2.3 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法中火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法均可测定铝，在检测时石墨炉原子吸收光谱法应用较多，该法适合于大批样本的检测，价廉、快速、灵敏度高、回收率高[35]。张美琴等[36]、周易枚等[37]、WONG等[38]均采用石墨炉原子吸收光谱法对铝进行了检测。火焰原子吸收光谱法测定铝的报道较少。

YANG等[39]采用了氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收光谱对海蜇中的铝进行了检测，发现其可以快速、准确地测定铝含量。吴则业等[24]采用了N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法对海蜇中的铝进行了检测，但是在仪器运行过程中，燃烧器的缝隙易产生黑炭，会影响火焰的燃烧，最终影响测定结果。原子吸收光谱法适合检测自然界中的微量及痕量金属元素，而海蜇中铝是作为加工助剂人为添加使用的，含量在mg/kg的水平，因此，超出了原子吸收光谱法的检测限，在样品稀释过程又容易放大人为操作的误差。

2.2.4 电感耦合等离子体法

电感耦合等离子体法有电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法两种。电感耦合等离子体质谱法技术自20世纪80年代初首次商业化以来，已经取得了长足的进步[40]。其可对多种元素同时进行分析，具有高灵敏度，检测限低，线性范围宽等特点，是元素检测最好、最快的方法，但是仪器昂贵，检测成本高。赵玉庭等[41]用电感耦合等离子体质谱法对盐渍海蜇的铝含量进行测定。SHI等[42]采用了电感耦合等离子体质谱法测定了海蜇铝的含量，评价了在售海蜇的风险和安全性。此外，吴则业等[43]对EDTA滴定法、火焰原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法这3种检测铝残留量的方法进行了比较，电感耦合等离子体发射光谱法检测的结果会比其他方法的检测结果略高，其适合检测微量或痕量的元素，而海蜇中的铝残留量高达102mg/kg甚至103mg/kg，为保障受检试样浓度落在方法的线性范围内，进样前需进行稀释，稀释操作和背景干扰可能是导致检测结果偏高的原因，但测定结果表明，3种方法总体无显著差异。目前，食品中铝的测定的国家标准也推荐该种方法作为铝残留检测方法，成为了大型检测机构对海蜇产品中铝残留检测的通用方法[44]。

以上4种方法均属于海蜇中铝含量检测常用的方法，4种方法的检测限，适用范围如下表所示。

表1 四种铝检测方法特性对比 单位：mg/kg

2.3 海蜇中铝脱除方法

明矾具有脱水、护色、抗氧化、凝固等作用[45]，明矾中的Al3+对蛋白质有较强的凝固作用，能使海蜇中的蛋白质、腺体分泌物和自溶性蛋白渗出液中的蛋白凝固为不溶性蛋白，并对许多细菌本身的细胞蛋白质起凝固作用。初矾与二矾其间的脱水及弱酸性的抑菌作用对维持质地的脆度尤为重要。海蜇中的蛋白质含量较高，主要是以胶原蛋白为主，当把海蜇浸泡在盐矾混合液中时，Al3+进入弱碱环境下的海蜇体内，发生离子交换发应，生成氢氧根胶体，作用于胶原蛋白，使其聚集而脱水。而在脱铝过程中，将海蜇用酸溶液浸泡时，H+进入海蜇内部，使海蜇体内的酸度增加，H+和氢氧根胶体会发生可逆反应，使得胶体重新转化为Al3+，从海蜇体内析出，从而降低了铝的残留量[46]，如图2所示。脱铝工艺是即食海蜇加工过程中关键技术，直接决定了即食海蜇成品的质量安全，应引起足够的重视。

图2 海蜇脱铝机理示意图Fig.2 Schematic diagram of dealumination mechanism of jellyfish

2.3.1 酸浸泡脱铝

酸浸泡对海蜇中的残留铝有较好的脱除效果，郭睿等[47]优化了盐渍海蜇脱铝的工艺，在动态方式下，将盐渍海蜇用1%(体积分数)的醋酸溶液在料液比1∶5(g∶mL)中浸泡30 min，换水两次后，铝含量大大降低，经过感官比较发现，处理后的海蜇表面更加平滑，更有光泽感。LIN等[48]研究发现柠檬酸溶液处理也可以降低海蜇中的铝含量。在用柠檬酸、醋酸浸泡脱铝时，常常会发生溶胀现象，这是由于随着内部pH条件的变化，铝离子浓度下降，铝氢氧根胶体状态转变，失去了对胶原蛋白的束缚力。加丙酸钙和其他金属离子可以阻止这一现象的发生[49]，补充进来的金属离子功能与铝离子相似，使蛋白质重新聚集，降低溶胀度。在日常生活中消费者可以在食用前用食醋进行浸泡，从而降低铝残留带来的危害，但是也不宜浸泡时间太长，否则会破坏胶原蛋白网络结构而发生解体，海蜇产品就失去了其原有的风味和口感。

2.3.2 超声波辅助脱铝

清水及食用酸浸泡已经在海蜇加工企业中得到应用，但浸泡时间较长，为了加快速度、提高经济效益，常常采用超声波和热水漂烫辅助酸浸泡来加快脱铝。超声波辅助酸脱铝是利用了空化效应[50]，空化效应可以增加细胞膜的通透性和传质速率，加速溶剂进入细胞内与物质进行充分混合，并使其溶出。王棣华等[51]采用超声波和由醋酸和丙酸钙构成的复合保鲜液对海蜇进行脱铝处理，并与未超声波处理组进行对比，未超声波处理组的最优条件为，料液比1∶7(g∶mL)，浸泡时间4 h，浸泡次数3次，铝残留量最低为126.4 mg/kg，超声波结合复合保鲜液处理的最优条件为，超声频率28 KHz，超声功率272.6 W，复合保鲜液质量浓度为6.8 g/L，脱除时间35 min，铝残留量为124.46 mg/kg，与未被超声波处理相比，时间由12 h缩短到1.75 h。刘慧萍[52]发明了采用苹果酸和乳酸混合液结合超声波对海蜇进行脱铝处理的方法，不仅缩短了脱铝时间，而且极大地保持了海蜇原有的品质。

2.3.3 其他方法

除上述方法外，陈瑜等[53]采用清水浸泡市售海蜇皮和海蜇头，以浸泡时长为研究对象进行了分析，确定了24 h是海蜇皮和海蜇头的最短浸泡时长，可将海蜇皮的盐分和明矾降为0.28%和0.10%，海蜇头盐分和明矾降为0.19%和0.11%。张琳娜等[54]对复合磷酸盐浸泡处理盐渍海蜇品质进行了研究，结果表明在复合磷酸盐质量分数为0.10%，浸泡20 h时，以质量比1∶1∶6添加三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠，可以获得优良的脱铝效果。此外，李颖畅等[55]发明了一种由蓝莓叶黄酮、醋酸和氧化钙配合而成的脱铝保鲜液，不仅可以脱除海蜇中的铝，还具有良好的抑菌效果。

2.4 杀菌

海蜇在经过“三矾两盐”的处理后会使蛋白质聚集，并对许多细菌本身的细胞蛋白质起凝固作用，产生很好的抑菌作用，因此，盐渍海蜇可以长时间保存。但在即食加工处理过程中，随着铝离子及盐分的流失，微生物的活动重新活跃起来。因此，在生产线上的杀菌工序起着至关重要的作用，林以琳等[56]对市场上销售的5种即食海蜇中微生物的菌群进行分析时发现，在出厂3个月的即食海蜇中未检测到大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌等致病菌，但菌落总数含量达到了4 800 CFU/g，严重超出海蜇相关标准规定的菌落总数的量。所以，杀菌方法的选择直接决定了即食海蜇的货架期。另外，由于海蜇产品受热处理后产品的性状会发生严重改变，因此，只能采用温和的杀菌方法。在杀菌方面需特别考虑杀菌方法对色泽、口感等感官指标以及杀菌条件对致病菌等卫生指标的影响。

2.4.1 热杀菌和微波杀菌

热杀菌会使胶原蛋白受热变性，50 ℃时海蜇会变形、脱水、蛋白质硬化，使其处于纤维状态[57]。微波杀菌时间短，色泽基本不变，口感好，不需要添加任何防腐剂，适合于中小型企业。王绍林等[58]在微波食品的杀菌保鲜中，以海蜇为例，采用加热和微波两种方法对其杀菌效果进行研究发现，加热时间对海蜇胶原蛋白的强度影响较大，而采用微波保鲜法，海蜇口感脆嫩，并未因加工而严重失水，且处理时间也在海蜇的耐受范围内。考虑到热杀菌对海蜇质构和品质的影响，在即食海蜇的杀菌工序中一般不采用热杀菌。

2.4.2 紫外线杀菌

紫外线杀菌时，避免了热杀菌带来的不利影响。杨贤庆等[59]对即食海蜇丝的加工技术及其调味配方的研究中，在杀菌阶段采用了紫外线杀菌，并与未经紫外线杀菌的对照组进行了比较，未经紫外线杀菌的对照组在储藏180 d后其菌落总数为6.3×103CFU/g，而经紫外线杀菌的海蜇丝在180 d后其菌落总数只有4.7×102CFU/g，大大地提高了保藏效果，延长了保质期。武杰[60]在即食海蜇丝生产工艺中采用了紫外线灯照射，杀菌效果良好。但是紫外线杀菌在湿度达到60%以上时，杀菌效果会下降，80%时，细菌复活，进而导致杀菌不彻底。

2.4.3 臭氧水杀菌

臭氧水可以瞬时灭菌，完全避免了不必要的化学残留，臭氧的浓度越高，杀菌效果越好。武杰等[61]在即食海蜇生产过程中利用了臭氧水对其进行杀菌，用该方法杀菌后的海蜇在常温下保质期为8个月，低温冷藏可达18个月，且感官指标、理化指标以及卫生指标都符合国家标准。王珊珊等[62]采用臭氧水代替了传统的杀菌方法对即食海蜇进行了杀菌处理，当臭氧水质量浓度为0.33 mg/mL时，杀菌效果最佳。臭氧水克服了传统杀菌工艺的一些不足，但对海蜇的风味及口感影响尚未见有报道。另外，臭氧水在常温的条件下易分解，需要采用臭氧水流动处理，同时，处理过程散发出来的高浓度臭氧对从业工人的人身安全也会造成一定的危害，需要考虑防护措施。

2.4.4 化学添加剂杀菌

汪秋宽等[63]用食盐、食醋、低分子有机酸和醇配制成的杀菌液对脱盐矾的海蜇样品杀菌2 h，并制成软包装方便食品，结果表明，经过杀菌液处理后海蜇样品中微生物指标符合标准，有较好的杀菌效果，理化指标显示该方法对海蜇的口感和品质无影响，在常温下可贮藏3个月。但是使用化学添加剂杀菌时，如果处理不当，会造成药物的残留，又引入了其他安全因素。

2.4.5 其他杀菌方法

除上述杀菌方法外，王慧[64]在对添加乳酸菌对海蜇品质影响的研究中，发现乳酸菌可有效抑制杂菌的生长，使其始终处于优势菌的状态。罗联钰[65]采用过氧化氢和抑菌保鲜液对即食海蜇进行杀菌，当过氧化氢浓度为1.0 g/kg，浸泡8 min时，杀菌效果最佳，微生物指标也符合国家标准。HU等[66]研究了姜黄素介导的光动力处理对海蜇的抗菌作用，用含3.5%明矾的NaCl盐制备盐水，经姜黄素介导的光动力学处理，对即食海蜇进行脱水。在分析海蜇样品的细菌总数、铝残留量、总挥发性盐基氮含量、基本成分等指标时发现，与10%明矾盐溶液脱水海蜇相比，显著降低了海蜇的铝残留。另外，用姜黄素在50 μmol/L通过蓝光(16 mW/cm2)照射海蜇15 min，保存效果良好，且经过这种抗菌光动力处理的海蜇获得了可接受的感官评分值，适用于保存即食海蜇。

2.5 明矾的替代研究

高浓度明矾反复处理使得海蜇中铝残留量极高，所以找寻明矾替代品的思考和研究一直未停止，但是目前还未研究出完全替代明矾加工处理的方法。硫酸锌是一种重要的锌盐，它可替代部分明矾并与明矾进行复配，按一定的比例使用。殷邦忠等[67]在盐渍海蜇皮三矾工艺的基础上利用硫酸锌代替了部分的明矾进行研究，头矾加工时，明矾与硫酸锌用量分别为0.2、0.3 kg;二矾加工时，明矾、硫酸锌、食盐的用量为0.1、0.2、7 kg;三矾加工时，明矾、硫酸锌、食盐的用量为0.01、0.04、3.5 kg;结果表明，经过三矾处理的海蜇铝残留量为190 mg/kg，该方法处理过的海蜇铝残留量为86 mg/kg，该方法可有效地降低海蜇中的铝残留。李学渊等[68]分析了成品海蜇的铝残留问题与解决思路，也提出可用硫酸锌替代部分明矾的使用。

3 总结

在加工过程中添加明矾是造成海蜇铝残留的主要原因，目前我国食品添加剂使用卫生标准已将海蜇中的残留限量标准从之前的100 mg/kg(干重)调整为500 mg/kg(湿重)，但海蜇产品铝含量超标事件时有发生，加工企业认为为了保障海蜇产品的脆度，应该继续放宽该限量标准。但另一方面，出于对消费者的人身安全保证考虑，则应继续深入开展海蜇产品中铝残留调研及风险评估工作，最大程度地保障消费者的人身安全。因此，建议加大在铝残留量检测方面的科研力度，建立更加规范的检测体系，为海蜇产品中铝含量标准的修订提供可靠的技术支撑。

在对海蜇中的铝含量进行检测时发现，几种方法的适用条件各不相同，检测结果也存在一定的差异，电感耦合等离子体质谱法适用于条件较好的实验室，原子吸收光谱法适合于基层实验室，EDTA滴定法更适合于生产企业应用。目前还未有一种通用方法对海蜇中的铝进行检测，对海蜇行业而言，开发一种简单、快速、高效的检测方法十分必要。在海蜇脱铝实验时发现，随着铝的脱除率增大，必然会引起产品的质量下降。在保证产品安全性的前提下，尽量减少明矾的使用量，同时结合明矾的作用机理，开拓海蜇的加工新方法以保障海蜇产品应有的特质，研究中可优先考虑用对人体有益的金属离子对铝进行替代来保持海蜇产品的品质。在杀菌方面，应结合脱铝工艺和海蜇的特性综合考虑，开发一种无毒、制取成本低、对环境友好的杀菌技术。

即食海蜇产品因其独特的口感常深受青睐，而且还对降血压、抗氧化、慢性支气管炎有特殊食用功效，有些沿海的地区把海蜇产品作为必点菜式。但因媒体舆论多次曝光海蜇产品铝残留超标的问题，对整个海蜇产业造成一定的负面影响，导致近年我国的海蜇养殖及加工产量涨幅不大。应当采取一些措施保护这门传统的加工行业，引导消费者树立健康的消费观念，加快新技术的推广应用，为海蜇加工行业的升级改造注入新的动力。