南極磷蝦貯藏過程中氟賦存形態轉化與其品質變化的相關性分析

曹明秀,張海燕,王　媛,顧潤潤,沈曉盛,*

(1.中國水產科學研究院東海水產研究所,上海 200090;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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南極磷蝦貯藏過程中氟賦存形態轉化與其品質變化的相關性分析

曹明秀1,2,張海燕1,王媛1,顧潤潤1,沈曉盛1,*

(1.中國水產科學研究院東海水產研究所,上海 200090;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

本文以TVB-N(揮發性鹽基氮)和TBARS(硫代巴比妥酸反應物)作為品質指標,模擬食品的貯藏條件,分析南極磷蝦中氟的賦存形態轉化與其品質變化的相關性。實驗結果表明,新鮮解凍后的南極磷蝦分別暴露在常溫(20 ℃)10 h、冷藏(4 ℃)28 h后,其TVB-N值分別由9.85 mg/100 g增加到31.96 mg/100 g和30.19 mg/100 g,超過海蝦中規定的限量要求(30 mg/100 g);冷凍(-20、-40、-80 ℃)6個月后,其TVB-N均未超過30 mg/100 g。TBARS值在常溫(20 ℃)8 h、冷藏(4 ℃)20 h后,均超過1 mg MDA/kg,之后進一步氧化其值下降;冷凍(-20、-40、-80 ℃)6個月后,TBARS值均未出現下降的趨勢。在冷凍(-20、-40、-80 ℃)6個月、冷藏(4 ℃)28 h和常溫(20 ℃)12 h下南極磷蝦中的總氟含量幾乎不發生變化;游離態氟在不同貯藏條件下含量均增高,且存明顯差異性(p<0.05);相關性分析結果表明,游離氟含量變化與TVB-N和TBARS的變化呈明顯的正相關,說明南極磷蝦的品質變化對氟的形態轉化有較大的影響。

南極磷蝦,形態轉化,品質變化,相關性分析

南極磷蝦(Euphausiasuperba)蘊藏量大,因富含多種不飽和脂肪酸和優質蛋白,營養價值極高,其開發利用無疑是緩解我國人口增加與優質動物油脂和蛋白資源短缺這一矛盾的有效途徑之一,因而南極磷蝦被我國列為有待開發的戰略性極地生物資源[1-4]。然而,早在1978年挪威科學家Soevik就發現南極磷蝦體內的氟含量極高,其整蝦(干重)的氟含量為2400 mg/kg、頭胸部4260 mg/kg、甲殼3300 mg/kg、肌肉570 mg/kg[5],遠遠超過了人體所能允許攝入的最大安全限量(100 mg/kg),至今高氟依舊是南極磷蝦資源食用價值開發的瓶頸。隨著南極磷蝦中高氟異常的關注度增強,人們對南極磷蝦中氟的分布進行了詳細的研究。結果發現,鮮活南極磷蝦中氟主要集中在外殼上,其含氟量最高為4304 mg/kg,新鮮脫殼的肌肉中氟含量僅為60 mg/kg;但經冷凍保存后對氟的分析發現,南極磷蝦肌肉中的氟含量最低為370 mg/kg,是冷凍前肌肉中氟含量的6倍以上,表明冰凍蝦殼中氟有向肌肉遷移的現象[6],然而,這種遷移是否與其品質變化有關尚未見其報道。也有研究表明,不同的凍藏溫度對南極磷蝦的品質影響也不一樣,凍藏溫度越低,對其品質變化的影響越小[7-9]。但這些研究均未涉及南極磷蝦的品質變化對其氟的形態轉化的影響。本文模擬南極磷蝦從采捕后到加工過程中,研究凍藏、冷藏和常溫這三種儲存狀態下的品質變化對氟的賦存形態轉化影響,采用離子色譜分析南極磷蝦在貯藏過程中游離態氟與結合態氟之間的轉化,擬揭示南極磷蝦中氟形態轉化的影響參數,為南極磷蝦資源進一步開發利用提供基礎理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

南極磷蝦于2014年8月采自南極地區,采捕上岸后,立即放入-20 ℃的冰箱冷凍保存經過50 d后運回實驗室;高氯酸、氫氧化鈉、鹽酸、硼酸、甲基紅、甲基藍、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、丙二醛標準試劑分析純,均購自國藥集團化學試劑上海有限公司;氟標準溶液1.000 g/L,購于中國計量科學研究院。

850 Professional IC離子色譜瑞士萬通公司;SILVER型均質機西班牙IUL公司;離心機美國Thermo公司;半微量定氮儀國藥集團化學試劑上海有限公司;721可見分光光度計上海菁華科技儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1貯藏實驗將采捕冷凍后的南極磷蝦整蝦樣品分別放置于常溫(20 ℃)、冷藏(4 ℃)和凍藏(-20、-40、-80 ℃)條件下,測定其TVB-N、TBARS、總氟和游離氟的含量變化。其中常溫貯藏12 h,每2 h測定1次;冷藏貯藏28 h,每4 h測定1次;凍藏時間6個月,每月測定1次。

1.2.2揮發性鹽基氮(TVB-N)測定TVB-N測定參照SC/T 3032-2007水產品中揮發性鹽基氮的測定[10],稱取10 g樣品,90 mL高氯酸溶液(0.6 mol/L)提取30 min,離心,取5 mL上清液按半微量定氮法進行測定,并用高氯酸溶液做空白對照,結果用mg/100 g表示。

1.2.3硫代巴比妥酸反應物質(TBARS)測定TBARS測定參照GB/T 5009.181-2003豬油中丙二醛的測定[11],南極磷蝦樣品均質后取10 g,50 mL 7.5%三氯乙酸(含0.1%的EDTA)提取30 min,過濾,取5 mL濾液加入5 mL TBA(0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液),于90 ℃水浴40 min,取出冷卻至室溫,532 nm處比色法進行測定,結果以每千克蝦肉中丙二醛的毫克數來表示(mg MDA/kg)。

1.2.4總氟的測定總氟的測定按照參考文獻[12]中離子色譜條件進行測定。

1.2.5游離氟的測定參照文獻[13]的測定方法,稱取5.0 g南極磷蝦樣品,用100 mL去離子水振蕩提取10 min后,取上清液于-20 ℃冷凍1 h后,解凍離心(4000 r/min)10 min,按照總氟測定方法采用離子色譜上機測定。

1.2.6數據分析實驗數據用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進行處理與分析。

2　結果與討論

2.1貯藏溫度對南極磷蝦中揮發性鹽基氮(TVB-N)的影響

TVB-N是指動物性食品由于酶和細菌的作用,在腐敗過程中蛋白質分解而產生的氨以及胺類等堿性含氮物質,通常用來衡量水產品及肉制品腐敗程度的一項重要品質指標。圖1是南極磷蝦在凍藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常溫(20 ℃)下TVB-N的變化趨勢。從圖1中可以看出,隨著貯藏時間的延長,南極磷蝦的TVB-N值均不斷增加,說明在貯藏過程中,南極磷蝦的鮮度均在下降,且不同貯藏條件下的變化存在顯著差異(p<0.05)。實驗南極磷蝦中TVB-N的初始值較低(9.85 mg/100 g),說明其鮮度較好,但在常溫20 ℃貯藏4 h時,TVB-N值由9.85 mg/100 g迅速增加到19.08 mg/100 g;10 h時,TVB-N值達到31.96 mg/100 g,超過海蝦中TVB-N的可接受限值30 mg/100 g[14]。在4 ℃冷藏下,TVB-N值較20 ℃時變化遲緩,但貯藏24 h接近海蝦中TVB-N的規定值,其值為28.42 mg/100 g,28 h時達到30.19 mg/100 g,超出海蝦中TVB-N的規定限值。在冷凍下,南極磷蝦中TVB-N的變化相對較小,貯藏6個月時,TVB-N值由9.85 mg/100 g分別變化為27.26 mg/100 g(-20 ℃)、20.27 mg/100 g(-40 ℃)和15.12 mg/100 g(-80 ℃)。三個凍藏溫度之間存在顯著性差異(p<0.05),但在貯藏6個月期間均未超過海蝦中的規定限值,說明冷凍能有效抑制南極磷蝦中酶和細菌的作用而減緩蛋白質的分解,且凍藏溫度越低,效果越好。

圖1　不同貯藏溫度下南極磷蝦中TVB-N值的變化Fig.1　Changes of TVB-N of Antarctic krillat different storage temperature

2.2貯藏溫度對南極磷蝦中硫代巴比妥酸反應物質(TBARS)的影響

TBARS是水產品和肉類中脂肪氧化分解產生的醛、酮、酸等物質,在一定程度上反應了脂肪氧化的程度,也是用來衡量肉類和水產品在貯藏過程中的品質變化指標。圖2是南極磷蝦在凍藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常溫(25 ℃)下的TBARS的變化趨勢。在常溫20 ℃貯藏4 h后,南極磷蝦中TBARS值由0.51 mg MDA/kg增加到0.82 mg MDA/kg,8 h時達到最大值1.08 mg MDA/kg,之后出現下降趨勢,10 h降至0.97 mg MDA/kg,12 h為0.90 mg MDA/kg,這種先升后降的現象是由于TBARS值測定的特征物質是丙二醛,而丙二醛隨著南極磷蝦脂肪的進一步氧化后,使得丙二醛進一步氧化為醇類等物質[15],從而導致TBARS值降低的現象。冷藏4 ℃時,TBARS值變化較20 ℃時緩慢,但趨勢相同,貯藏20 h后達到1.05 mg MDA/kg,24 h達到最高值1.14 mg MDA/kg,28 h時降至1.03 mg MDA/kg。在冷凍條件下,三個溫度存在顯著性差異(p<0.05),貯藏6個月后,TBARS值由0.51 mg MDA/kg分別變化為1.07 mg MDA/kg(-20 ℃),0.91 mg MDA/kg(-40 ℃)和0.78 mg MDA/kg(-80 ℃),未出現TBARS值降低的現象,說明TBARS進一步氧化速率弱于初始氧化速率。有研究報道,當蝦類產品中TBARS值達到1 mg MDA/kg,其感官為不可接受狀態[9]。南極磷蝦貯藏在常溫4 h、冷藏10 h、冷凍(-20 ℃)6個月以上,其品質指標TBARS均為不可接受狀態。

圖2　不同貯藏溫度下南極磷蝦中TBARS值的變化Fig.2　Changes of TBARS of Antarctic krillat different storage temperature

2.3貯藏溫度對南極磷蝦中氟的賦存形態轉化的影響

氟是人體所需的雙閥值微量元素之一,過高或過低都將對人體產生危害。南極磷蝦中氟含量已遠超過人體所能允許攝入的最大安全限量(100 mg/kg),南極磷蝦中氟的毒性與其賦存形態有關,形態不同毒性也不一樣。圖3是凍藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常溫(20 ℃)下南極磷蝦整蝦中的總氟和游離氟的含量變化。從圖3(a、b)中可以看出,不同貯藏條件下南極磷蝦整蝦中的總氟含量變化均不明顯,各貯藏溫度間不存在顯著差異(p>0.05),與文獻中的研究報道一致[16]。從圖3(c、d)中可以看出,隨著貯藏時間的延長,南極磷蝦中游離氟在不斷的增加,說明南極磷蝦中部分結合態氟轉化成了游離態氟離子,且這種賦存形態轉化在不同貯藏溫度間存在明顯差異(p<0.05)。常溫20 ℃貯藏12 h,南極磷蝦中游離態氟含量由36.918 mg/kg增加到102.129 mg/kg,4 ℃冷藏28 h游離態氟增加至88.004 mg/kg,冷凍6個月后分別增加至81.219 mg/kg(-20 ℃)、63.396 mg/kg(-40 ℃)和52.690 mg/kg(-80 ℃)。這些數據也表明,結合態氟轉化成游離態氟的速率與其貯藏條件有關,常溫下結合氟轉化成游離氟速率最快,冷凍下轉化最慢。

2.4南極磷蝦中氟形態轉化與TVB-N和TBARS的相關性分析

表1是南極磷蝦氟的賦存形態轉化與其TVB-N和TBARS變化的相關性分析,從表1中可以看出,在冷凍(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常溫(20 ℃)下,南極磷蝦中游離氟的產生均與其TVB-N和TBARS變化成明顯的正相關(R2>0.6956),說明南極磷蝦的品質變化與氟的賦存形態轉化可能有關,從相關性結果分析表明,南極磷蝦在貯藏過程中,其品質下降的同時,也導致部分結合態氟轉化成游離態的氟。但結合態氟是從南極磷蝦的什么組織中轉化而來,如何轉化將進行進一步的研究。

圖3　不同貯藏溫度對南極磷蝦中總氟和游離氟的含量變化Fig.3　Changes of free fluoride and total fluoride of Antarctic krill at different storage temperature

表1　南極磷蝦中氟賦存形態轉化與TVB-N和TBARS變化的相關性

3　結論

新鮮解凍后的南極磷蝦暴露在常溫(20 ℃)4 h,其TVB-N迅速增加,10 h超過海蝦中的規定的限量要求(30 mg/100 g);暴露在冷藏(4 ℃)24 h接近海蝦中TVB-N的規定值,28 h超出海蝦中TVB-N的規定限值;冷凍(-20、-40、-80 ℃)6個月,其TVB-N均未超過海蝦中的規定限值,說明冷凍能保持南極磷蝦的鮮度,且凍藏溫度越低,其效果越好。

隨著南極磷蝦TVB-N變化的同時,其TBARS也隨之變化,暴露在常溫(20 ℃)8 h,冷藏(4 ℃)20 h后,其值超過1 mg MDA/kg,之后進一步氧化使其值下降;冷凍(-20、-40、-80 ℃)6個月,TBARS值相對較低,且均未出現下降的趨勢。說明凍藏對南極磷蝦中脂肪氧化有更好的抑制作用。

新鮮解凍后的南極磷蝦分別暴露在冷凍(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常溫(20 ℃)下6個月、28 h和12 h后,其總氟含量幾乎不發生變化,但游離態氟含量均增高,且各個貯藏溫度下存明顯差異(p<0.05),游離氟含量變化與TVB-N和TBARS的變化呈明顯的正相關(R2>0.6956),說明南極磷蝦的品質變化對其氟的形態轉化有較大的影響,但如何影響需進行進一步深入研究。

[1]袁玥. 南極磷蝦粉營養成分分析及貯藏性和安全性評價[D]. 上海:上海海洋大學,2013.

[2]Atkinson A,Siegel V,Pakhomov E A,et al. A re-appraisal of the total biomass and annual production of Antarctic krill[J]. Deep Sea Research Part I Oceanographic Research Papers,2009,56(5):727-740.

[3]Gigliotti J C,Davenport M P,Beamer S K,et al. Extraction and characterisation of lipids from Antarctic krill(Euphausiasuperba)[J]. Food Chemistry,2011,125(3):1028-1036.

[4]沈曉盛,韓小龍,張海燕,等. 我國對南極磷蝦的開發研究及其產業化利用現狀[J]. 現代食品科技,2013,29(5):1181-1184.

[5]T Soevik O R B. Fluoride in Antarctic Krill(Euphausiasuperba)and Atlantic Krill(Meganyctiphanesnorvegica)[J]. Journal of the Fisheries Research Board of Canada,1979,36(11):1414-1416.

[6]陳時華. 南極磷蝦資源開發研究現狀及對今后研究的建議[J]. 東海海洋,1990,8(2):63-73.

[7]俞所銀,包建強,李越華,等. 南極磷蝦在不同凍藏溫度下品質變化[J]. 食品與發酵工業,2014,40(1):232-237.

[8]李學英,劉會省,楊憲時,等. 凍藏溫度對南極磷蝦品質變化的影響[J]. 現代食品科技,2014,30(6):191-195.

[9]遲海,李學英,楊憲時,等. 南極磷蝦凍藏溫度下的品質變化及其貨架期分析[J]. 水產學報,2012,36(1):153-160.

[10]SC/T 3032-2007水產品擴發性法鹽基氮的測定[S].

[11]GB/T5009.181-2003豬油中丙二醛的測定[S].

[12]沈曉盛,李彥霖,張海燕,等. 南極磷蝦中氟與礦質元素的分布特征及其相關性分析[J]. 現代食品科技,2013,29(9):2279-2282.

[13]劉慶. 離子色譜法測定牙膏中游離氟的含量[J]. 牙膏工業,2009,19(2):39-40.

[14]Angel S,Basker D,Kanner J,et al. Assessment of shelf life of fresh water prawns stored at 0 ℃[J]. International Journal of Food Science & Technology,1981,16(4):357-366.

[15]Park S Y,Kim Y J,Lee H C,et al. Effects of pork meat cut and packaging type on lipid oxidation and oxidative products during refrigerated storage(8 ℃).[J]. Journal of Food Science,2008,73(3):C127-C134.

[16]朱蘭蘭,趙彥玲,周德慶,等. 南極磷蝦凍藏過程中氟的遷移變化規律[J].中國食品學報,2015,15(4):81-86.

Analysis of the relationship between fluoride form transformation and quality change in Antarctic krill(Euphausiasuperba)

CAO Ming-xiu1,2,ZHANG Hai-yan1,WANG Yuan1,GU Run-run1,SHEN Xiao-sheng1,*

(1.East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Shanghai 200090,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

The relationship between fluoride form transformation and quality change in Antarctic krill was studied through analyzing total volatile base nitrogen(TVB-N),thiobarbituric acid-reactive substance(TBARS)as the quality indicators while Antarctic krill was stored at -20,-40,-80,4,20 ℃. The result demonstrated TVB-N value went up from 9.85 mg/100 g to 31.96 mg/100 g and 30.19 mg/100 g,respectively,when the fresh unfrozen Antarctic krill were stored at 20 ℃ for 10 hours and 4 ℃ for 28 hours,exceeding the limit standard in shrimp of 30 mg/100 g,the TVB-N value were all less than 30 mg/100 g in frozen storage(-20,-40,-80 ℃)for six months. TBARS value both exceeded 1 mg MDA stored at 20 ℃ for 8 hours and 4 ℃ for 20 hours,then reduced along with further oxidation,TBARS value showed no downtrend in frozen storage(-20,-40,-80 ℃)for six months. Total fluoride content showed no significant difference in all the storage conditions frozen storage(-20,-40,-80 ℃)of six months,4 ℃ of 28 hours,20 ℃ of 12 hours. Free fluoride content was always increasing and showed significant difference(p<0.05). The result demonstrated free fluoride content had obvious positive correlation with TVB-N and TBARS,quality change of Antarctic krill had a greater impact on fluoride form transformation.

Antarctic krill;form transformation;quality change;correlation analysis

2016-02-22

曹明秀(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：南極磷蝦中氟的安全性評價，E-mail:caomingxiu6080@163.com。

沈曉盛(1977-)，男，副研究員，研究方向：水產品質量安全與控制技術，E-mail:foodsmc98@126.com。

國家自然科學基金面上項目(31471672)；中央級公益性科研院所基本科研業務費項目(2011M13)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)16-0325-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.057