茶多酚、殼聚糖、溶菌酶復合保鮮劑對高白鮭魚片保鮮效果的影響

徐 楚,王錫昌,*,馬 壯,盧 峰,張 龍,巴特爾達賴

(1.上海海洋大學食品學院,上海 201306)(2.新疆賽湖漁業科技開發有限公司,新疆博州 833400)

高白鮭(Coregonuspeled)廣泛分布于北緯50°以北的淡水水域[1],攝食浮游動物,且養殖成本低,是一種良好的大水面養殖品種[2]。高白鮭肌肉中富含必需氨基酸、多不飽和脂肪酸以及其他營養素[3],營養價值較高。然而,正是由于高白鮭脂肪含量豐富,導致其出水后易離刺[4],在捕撈到銷售過程中極易因微生物污染和組織酶作用而發生腐敗變質,從而嚴重影響其新鮮度,降低其利用價值。因此,為了有效防止高白鮭貯藏品質及鮮度下降,合理有效的保鮮成為其貯藏運輸過程中的關鍵環節,具有重要的研究意義。

近些年來,由于化學保鮮導致的安全性問題日益突出,生物保鮮技術逐漸引起人們的重視[5]。生物保鮮技術因其具有天然、安全和方便等優點,已成為水產品貯藏保鮮的研究熱點[6],目前國內外學者研究將生物保鮮劑與超高壓等新型保鮮技術相結合,發揮協同效應,不僅有效延長產品貨架期,而且還開辟新的研究方向,具有廣闊的市場前景[5,7]。常用的生物保鮮劑包括茶多酚、殼聚糖和溶菌酶,將它們復配使用可發揮各自優勢,實現最佳保鮮作用。張群利等[8]研究發現經殼聚糖、茶多酚和溶菌酶組成的復合保鮮劑處理后pH和TVB-N值均低于對照組,且貨架期延長7～9 d。藍蔚青等[9]研究殼聚糖結合茶多酚、溶菌酶復配保鮮劑使帶魚貨架期延長至13～15 d。

目前生物保鮮技術對于生鮮魚類貯藏保鮮的研究較多,但在高白鮭保鮮加工中的應用還未有報道。本文將生物保鮮劑應用于高白鮭的貯藏保鮮,采用L9(34)正交實驗,將茶多酚、殼聚糖和溶菌酶復合使用,通過分析K值和菌落總數的變化,確定保鮮效果最佳的復合保鮮劑,以期為高白鮭保鮮加工和物流運輸提供理論支持和參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高白鮭 采集12尾作為實驗材料,平均體重(650.9±34.2) g,體長(37.5±1.3) cm,冰藏條件下運回實驗室，新疆賽湖漁業科技開發有限公司;茶多酚 食品級,菌落總數<100 cfu/g,純度≥99.8%,上海藍季科技有限公司;殼聚糖 食品級,脫乙酰度≥90.0%,上海藍季科技有限公司;溶菌酶 食品級,活力≥20000 U·mg-1,上海源葉生物科技有限公司;氫氧化鉀、營養瓊脂、高氯酸、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸 均為分析純,國藥集團化學試劑公司;ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx標準品 純度≥99%,Sigma-aldrich公司。

FOSS Kjeltec8400型全自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS中國上海有限公司;TA.XT Plus型物性測試儀 英國Stable Micro System公司;Waters e2695型高效液相色譜儀 美國Waters公司;UV-2300型紫外-可見分光光度計 紫柯儀器(上海)有限公司;Avanti J-26xP型冷凍離心機 貝克曼庫爾特商貿(中國)有限公司;SG8型精密pH計 梅特勒-托多利儀器(上海)有限公司;SPX-250BS-II型生化培養箱 上海予騰生物科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 取冰鮮高白鮭樣品,去除頭、尾、內臟,清水洗凈后切成2～3 cm厚的魚片,然后將魚片分別在不同濃度配比的保鮮溶液中浸漬1～2 min,取出瀝干,用自封袋分裝,置于0 ℃溫度下進行貯藏。

1.2.2 復合保鮮劑正交實驗設計 根據GB 2760-2014食品添加劑使用標準對食品中添加劑的規定[10],3種保鮮劑在水產品中最高許可用量為:茶多酚0.3 g/kg,殼聚糖6.0 g/kg,溶菌酶0.5 g/kg。由實驗前分別探究單一生物保鮮劑對高白鮭魚片的分析結果可知,茶多酚濃度為0.2 g/kg,殼聚糖濃度為4.0 g/kg,溶菌酶濃度為0.5 g/kg保鮮效果較好,因此本實驗采用茶多酚、殼聚糖和溶菌酶的取值水平分別為0.1～0.3、3.0～5.0、0.3～0.5 g/kg,選取L9(34)正交實驗優化復合保鮮劑配方。正交實驗設計方案見表1。

表1 正交實驗的因素和水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal experiment

1.2.3 復合保鮮劑保鮮效果測定 通過上述正交實驗挑選出最佳復合保鮮劑,將其作為研究保鮮溶液。將魚片分為兩組,分別浸漬于保鮮溶液和蒸餾水(對照組)中,每次浸泡20 s,重復操作3次,取出瀝干后分裝,置于0 ℃冰鮮條件下貯藏6 d。每隔1 d取樣測定其感官品質、色差、質構、K值、TBA值、pH以及菌落總數等鮮度指標。

1.2.4 鮮度指標檢測方法

1.2.4.1 感官評價 由6名感官評價員對色澤、氣味、肌肉彈性和組織形態評分。其中,色澤、氣味、肌肉彈性和組織形態權重分別為0.3,0.2,0.2,0.3,以加權平均數作為感官評分值。感官評價標準如表2所示。

表2 高白鮭感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of Coregonus peled

1.2.4.2 色差測定 用色差計測定魚片表面的色澤狀態,測定時直接讀取色差計上L*值、a*值和b*值。其中,L*為明度,L*值越小表明亮度越小;a*為紅度,a*>0表示紅色程度,a*<0表示綠色程度;b*為黃度,b*>0表示黃色程度,b*<0表示藍色程度[11]。

1.2.4.3 質構特性測定 采用TA-XTplus物性分析儀對魚片進行質地多面分析(TPA)。TPA測定參數包括硬度、彈性和咀嚼性,可通過相應軟件分析得出,其中硬度表示第1次壓縮時最大峰值,彈性用第二次壓縮與第一次壓縮的高度比值表示,而咀嚼性是硬度、凝聚性和彈性等綜合作用的結果[12]。實驗所用探頭為P/5,測試速率1.0 mm/s,壓縮程度50%,2次壓縮時間間隔5 s,數據采集速率200.00 pps。

1.2.4.4 K值測定 K值測定參考Ryder[13]方法并修改。稱量樣品5 g,加20 mL 10%高氯酸(PCA)溶液,均質后于4 ℃、8000 r/min離心15 min,加5% PCA溶液提取3次,用KOH調節pH至5.8,用1% PCA溶液(pH=5.8)定容,過0.22 μm水相濾膜,經HPLC檢測。

HPLC參數:色譜柱:島津ODS-3 C18柱(5 μm,4.6 mm×250 mm);流動相:A為0.02 mol/L K2HPO4和KH2PO4(1∶1),用磷酸調節pH至5.8,B為純甲醇溶液;檢驗波長254 nm;流速1.0 mL/min;柱溫30 ℃;進樣量10 μL。梯度洗脫程序:0～8 min,緩沖液為100%流動相A;8～10 min,流動相B線性增加到3%;10～15 min,流動相B線性增加到6%;15～23 min,流動相B線性增加到15%;23～28 min,流動相B線性增加到30%;28～30 min,流動相A恢復為100%,平衡5 min后進下一個樣品[14]。

1.2.4.5 TBA值測定 參考Salih等[15]方法并有所修改。取5 g樣品,加25 mL 20%三氯乙酸(TCA),均質,8000 r/min離心15 min后過濾,定容50 mL,取5 mL上清液,加0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液5 mL,80 ℃水浴20 min,選取紫外分光光度計在532 nm測出吸光度(A)。根據以下公式計算TBA值。

TBA值=A×7.8 mg/100 g

1.2.4.6 pH測定 參考Arashisar等[16]測定方法并修改。取5 g樣品,加入45 mL蒸餾水后均質,過濾,取精密pH計測出濾液pH。

1.2.4.7 菌落總數測定 菌落總數按GB 4789.2-2016方法測定[17]。稱量25 g樣品加入225 mL無菌生理鹽水,均質后制成1∶10的樣品勻液,并依次進行10倍遞增稀釋處理,最終從1∶100和1∶1000稀釋溶液中取1 mL涂布在培養基表面,36 ℃培養(48±2) h。每個稀釋梯度至少做2個平行。

1.3 數據處理

每個樣品重復測量三次,數據用SPSS 21.0和Excel 2007軟件進行統計分析,p>0.05表示差異不顯著,p<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 復合保鮮劑正交實驗結果

以L9(34)正交實驗研究茶多酚、殼聚糖和溶菌酶的最佳復合比例,正交實驗結果見表3。根據表3中極差R能夠看出,各因素影響的主次順序:K值為B>C>A,菌落總數為C>B>A。最優水平組合:K值為A1B2C2保鮮作用最優,達最小值24.81%;菌落總數為A2B2C3抑菌效果最佳,達最低值4.32 lg(cfu/g),而C因素對菌落總數影響顯著,A因素影響都不顯著,因此選擇A1B2C3為最佳復合保鮮劑比例,即茶多酚濃度為0.1 g/kg,殼聚糖濃度為4.0 g/kg,溶菌酶濃度為0.5 g/kg。

表3 復合保鮮劑處理第6 d正交實驗結果Table 3 The results of orthogonal experiment for the treatment of complex preservatives at the sixth day

2.2 復合保鮮劑對高白鮭魚片的保鮮效果

2.2.1 感官品質的變化 感官是評價魚類品質變化最直觀的參數[18]。從圖1能夠得出,整個冰藏時期,高白鮭魚片感官評分值均隨時間增加而持續降低。對照組感官評分值降低程度最明顯,保藏1 d后就與保鮮劑組存在顯著差異(p<0.05),保藏終點時對照組感官評分值達6.91,此時感官品質已明顯下降,而保鮮劑組感官評分值為7.94,魚片仍保持良好的色澤和組織狀態,其感官品質顯著優于對照組(p<0.05),這與張璟晶等[19]研究復合保鮮劑處理條件下感官品質的變化趨勢基本相符,說明復合保鮮劑能夠顯著抑制感官品質發生劣變,改善高白鮭魚片的感官特性,使其在較長時間內維持良好貯藏品質。

圖1 冰藏期間高白鮭魚片感官品質的變化Fig.1 Changes in sensory quality of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.2 色差值的變化 色差值是指用色差計對樣品顏色的偏差情況進行分析[20]。高白鮭魚片亮度值、紅度值以及黃度值的變化見表4。從表4能夠得出,整個冰藏時期,高白鮭亮度值、紅度值和黃度值均出現持續減小的變化情況,這與Erikson等[21]研究貯藏期間大西洋鮭魚色澤的測定結果相似。對照組色差值降低程度較明顯,而保鮮劑組變化相對緩慢,且貯藏期間L*值、a*值和b*值均顯著高于對照組(p<0.05),這可能是由于殼聚糖具有良好的成膜特性,能夠阻止魚肉與空氣接觸,從而抑制其氧化褐變[22]。因此,復合保鮮劑能有效控制色差值的改變,保證魚片固有色澤,實現最佳保鮮作用。

表4 冰藏期間高白鮭魚片亮度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)的變化Table 4 Changes in L*,a*,b* value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.3 質構特性的變化 魚類死后體質會出現僵直、軟化等變化,因此通過質構參數反應貯藏時期肉質變化[23]。本文TBA測定參數包括硬度、彈性以及咀嚼性,它們直接影響生鮮魚片的優良口感,且數值越大說明魚肉質地越好。從表5能夠明顯得出,高白鮭硬度、彈性以及咀嚼性均隨時間增加而持續降低,該結果與陳濤等[24]研究0 ℃貯藏條件下質構特性的變化趨勢基本相同。對照組質構特性降低速率較快,貯藏1 d后兩者之間就出現顯著性差異(p<0.05),而保鮮劑組下降緩慢,由此可以說明復合保鮮劑能夠抑制高白鮭質構特性的改變,維持魚片良好的食用口感。

表5 冰藏期間高白鮭魚片硬度、彈性、咀嚼性的變化Table 5 Changes in hardness,springiness,chewiness of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.4 K值的變化 K值是用ATP分解產物含量表現魚類新鮮程度變化的關鍵參數[25]。K值小于20%為一級鮮度,其品質屬于生鮮魚片優良級別,因此認為是生食終點的判斷依據[25]。從圖2能夠看到,對照組K值增長速率較快,保藏到第2 d為20.82%,超過一級鮮度標準,已不可食用。而保鮮劑組保藏3 d僅19.42%,仍屬于一級鮮度,在第4 d達21.13%,才超過生食鮮度要求,且貯藏期間K值變化速率均顯著低于對照組(p<0.05),這與陳曉眠等[26]研究保鮮劑對K值變化的影響結果相似。說明經茶多酚、殼聚糖以及溶菌酶復配得到的復合保鮮劑能夠有效抑制ATP降解,延緩K值的增長,維持高白鮭魚片良好的鮮度品質,顯著增加保鮮時間(p<0.05)。

圖2 冰藏期間高白鮭魚片K值的變化Fig.2 Changes in K value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.5 TBA值的變化 TBA值是用于判定生鮮魚類脂肪氧化水平的關鍵參數[27]。高白鮭肌肉中脂肪含量較高,且多為不飽和脂肪酸,在冰藏期間極易發生氧化變質,導致其鮮度下降。從圖3可以看出,高白鮭TBA值均隨時間增加而持續升高。對照組TBA值增長速度最快,由最初0.097 mg/100 g上升到第6 d的0.431 mg/100 g,且保藏1 d就與對照組之間存在顯著差異(p<0.05),該結論與黎柳等[28]研究保鮮劑冰處理條件下TBA值的變化趨勢基本相符。這可能是由于茶多酚和殼聚糖能夠有效抑制不飽和脂肪酸的氧化降解,減緩TBA值的增加,且殼聚糖和溶菌酶對微生物繁殖有較強的抑制作用,從而延長高白鮭魚片的保鮮期限,達到長期保鮮的目的。

圖3 冰藏期間高白鮭魚片TBA值的變化Fig.3 Changes in TBA value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.6 pH的變化 冰藏期間高白鮭魚片pH的測定結果見圖4。由圖4能夠得出,高白鮭pH均具有先降低再升高的變化情況。這是由于魚類死后呼吸停止導致體內糖原和ATP降解,生成乳酸和磷酸等酸性成分,使得pH下降[29]。而隨著保藏時間增加,在微生物和酶的共同作用下,蛋白質、多肽等降解生成堿性成分,pH又開始升高[29]。此結果與丁婷等[30]分析三文魚片pH的變化趨勢相一致,均呈現V字型的規律性變化。對照組pH變化程度明顯,保藏到第3 d達最低值6.27,然后迅速升高。而保鮮劑組pH回升時間較晚且速率緩慢,這說明復合保鮮劑能夠延緩高白鮭自身的自溶作用,保持優良的新鮮度,實現延長貯藏期限的作用。

圖4 冰藏期間高白鮭魚片pH的變化Fig.4 Changes in pH value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.7 菌落總數的變化 微生物的侵染水平對于維持生鮮魚類新鮮度起關鍵作用[31]。根據GB/T 18108-2008國家衛生標準規定[32],菌落總數≤4 lg(cfu/g)為一級鮮度。從圖5可以發現,整個冰藏時期,高白鮭菌落總數均隨時間增加而持續升高。對照組菌落總數增長程度最明顯,保藏到第2 d為4.02 lg(cfu/g),超過一級鮮度標準,而保鮮劑組上升緩慢,保藏4 d后菌落總數僅4.07 lg(cfu/g),才超過一級鮮度要求,且貯藏期間菌落總數的變化速率均顯著低于對照組(p<0.05),這與上述感官評價、K值以及TBA值的測定結果基本相符。這可能是由于茶多酚、殼聚糖和溶菌酶本身具有較強的抑菌殺菌作用[33],能夠有效控制微生物的增殖水平,防止細菌污染,達到良好的防腐保鮮效果。

圖5 冰藏期間高白鮭魚片菌落總數的變化Fig.5 Changes in aerobic plate count of Coregonus peled fillets during iced storage

3 結論

本文以生鮮高白鮭魚片為研究對象,采用L9(34)正交實驗,探討茶多酚、殼聚糖和溶菌酶復合保鮮劑對高白鮭魚片品質變化的影響。結果表明:最佳復合保鮮劑配方為:茶多酚濃度0.1 g/kg,殼聚糖濃度4.0 g/kg,溶菌酶濃度0.5 g/kg。高白鮭魚片經最佳復合保鮮劑處理后,其感官品質、色差和質構下降緩慢,且K值、TBA值以及菌落總數均顯著低于對照組(p<0.05)。以K值小于20%作為評判標準可知,對照組保藏2 d達生食終點,而保鮮劑組將一級鮮度延長至4 d,有效抑制微生物侵染,延緩腐敗變質,增加保鮮時間,為高白鮭保鮮加工和物流運輸提供參考價值。

[1]田永勝,阿斯亞. 高白鮭的生物學特性及增養殖技術[J]. 淡水漁業,2000,30(9):11-13.

[2]吐爾遜,蔡林鋼,郭焱,等. 賽里木湖高白鮭繁殖生物學特性研究[J]. 水產學雜志,2004,17(2):26-31.

[3]郭焱,馬燕武,蔡林剛,等. 賽里木湖高白鮭和凹目白鮭肌肉、卵的營養分析評價[J]. 水產學雜志,2004,17(1):62-67.

[4]郭焱,張北平,張人銘,等. 賽里木湖高白鮭引種移植效應評價[J]. 水利漁業,2003,23(3):30-32.

[5]陳文慧,徐莉,梁振綱. 生物保鮮劑在水產品保鮮中的應用研究[J]. 食品工業,2017,38(5):52-57.

[6]王碩,謝晶,劉愛芳. 生物保鮮技術在海產品中的應用及展望[J]. 包裝工程,2017,38(1):137-142.

[7]蘇輝,謝晶. 生物保鮮劑在水產品保鮮中的應用研究進展[J]. 食品與機械,2013,29(5):265-269.

[8]張群利,崔琳琳,李春偉,等. 殼聚糖復合生物保鮮劑對池沼公魚保鮮品質的影響[J]. 中國水產,2012(10):68-69.

[9]藍蔚青,謝晶.殼聚糖復合生物保鮮劑對冷藏帶魚保鮮效果的優化配比[J].福建農林大學學報,2011,40(3):311-317.

[10]中華人民共和國國家標準. GB 2760-2014 食品安全國家標準——食品添加劑使用標準[S]. 北京:中國標準出版社,2014.

[11]V M Ocao-Higuera,A N Maeda-Martínez,E Marquez-Ríos,et al. Freshness assessment of ray fish stored in ice by biochemical,chemical and physical methods[J]. Food Chemistry,2011,125(1):49-54.

[12]戴志遠,崔雁娜,王宏海. 不同凍藏條件下養殖大黃魚魚肉質構變化的研究[J]. 食品與發酵工業,2008,34(8):188-191.

[13]Ryder J M. Determination of adenosine triphosphate and its breakdown products in fish muscle by high performance liquid chromatography[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1985,33(4):678-680.

[14]宋雪,邱偉強,陳舜勝,等. 冷藏條件下蟹肉中ATP關聯產物含量變化及其降解途徑的探究[J]. 食品工業科技,2016,37(12):334-338.

[15]Arashisar S,Hisar O,Kayb M,et al. Effects of modified atmosphere and vacuum packaging on microbiological and chemical properties of rainbow trout(Oncorynchusmykis)fillets[J]. Food Microbiology,2004,97(2):209-214.

[16]Salih A M,Smith D M,Price J F,et al. Modified extraction 2-thiobarbituric acid method for measuring lipid oxidation in poultry[J].Poultry Science,1987,66(9):1483-1488.

[17]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會,國家食品藥品監督管理總局.GB4789.2-2016食品安全國家標準,食品微生物學檢驗:菌落總數測定[S]. 北京:中國標準出版社,2016.

[18]Young-Min Kim,Hyun-Dong Paik,Dong-Sun Lee. Shelf-life characteristics of fresh oysters and ground beef as affected by bacteriocin-coated plastic packaging film[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,2002,82(9):998-1002.

[19]張璟晶,唐勁松,王海波,等. 溶菌酶、Nisin、殼聚糖復合保鮮劑對冰鮮銀鯧保鮮效果的研究[J]. 食品工業科技,2014,35(4):323-326.

[20]Ocano-Higuera V M,Maeda-Martinez A N,Marquez-Ríos E,et al. Freshness assessment of ray fish stored in ice by biochemical,chemical and physical methods[J]. Food Chemistry,2011,125(1):49-54.

[21]Erikson U,Misimi E,Gallart-Jornet L. Super chilling of rested Atlantic salmon(Salmosalar):Different chilling strategies and effects on fish and fillet quality[J]. Food Chemistry,2011,127(4):1427-1437.

[22]李仁偉,李雙雙,夏松養. 殼聚糖對凍藏金槍魚肉的保鮮效果研究[J]. 浙江海洋學院學報,2013,32(3):233-237.

[23]Dai Z Y,Cui Y N,Wang H H. Changes of textural properties of cultured Pseudosciaena Crocea muscle under different frozen storage conditions[J]. Food and Fermentation Industries,2008,34(8):188-191.

[24]陳濤,陸云飛,葉曉峰,等. 不同貯藏條件下東海馬鮫魚魚肉質構變化研究[J]. 食品科技,2012,37(9):129-132.

[25]Ozogul Y,Ozogul F,Gokbulut C. Quality assessment of wild European eel(Anguillaanguilla)stored in ice[J]. Food Chemistry,2006,95(3):458-465.

[26]陳曉眠,吳曉萍,鄧楚津,等. 殼聚糖和茶多酚對羅非魚冷藏保鮮效果比較[J].現代食品科技,2011,27(3):279-282.

[27]Manju S,Jose L,Srinivasagopal T,Ravishankar C,et al. Effects of sodium acetate dip treatment and vacuum-packaging on chemical,microbiological,textural and sensory changes of Pearlspot(Etroplussuratensis)during chill storage[J]. Food Chemistry,2007,102(1):27-35.

[28]黎柳,謝晶,蘇輝,等. 含茶多酚、植酸生物保鮮劑冰對鯧魚保鮮效果的研究[J]. 食品工業科技,2015,36(1):338-343.

[29]Zeng Q Z,Thorarinsdottir K A,Olafsdottir G. Research on quality changes and indicators of Pandaus borealis stored under different cooling conditions[J]. Journal of Fisheries of China,2005,29(1):88-95.

[30]丁婷,李婷婷,勵建榮. 0 ℃冷藏三文魚片新鮮度綜合評價[J]. 中國食品學報,2014,14(11):252-259.

[31]Koutsoumanis K,Stamatiou A,Skandamis P,et al. Development of a microbial model for the combined effect of temperature and pH on spoilage of ground meat and validation of the model under dynamic temperature conditions[J]. Applied and Environmental Microbiology,2006,72(1):124-134.

[32]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB/T 18108-2008鮮海水魚[S]. 北京:中國標準出版社,2008.

[33]Gómez-Estaca J,López de L A,López-Caballero ME.Biodegradable gelatin-chitosan films incorporated with essential oils as antimicrobial agents for fish preservation[J].Food Microbiol,2010,27(7):889-896.