貯藏條件對南極磷蝦粉脂質氧化穩定性的影響

■ 劉小芳 劉建志 唐一新 祝春英 苗鈞魁 冷凱良*

（1.農業農村部極地漁業開發重點實驗室中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東青島 266071；2.青島海洋科學與技術國家實驗室海洋藥物與生物制品功能實驗室，山東青島 266200；3.山東魯華海洋生物科技有限公司，山東濟南 251400；4.青島大學醫學院公共衛生學院，山東青島 266021）

南極磷蝦（Euphausia superba），生物蘊藏量豐富，達到6.5億～10.0億噸，是目前南大洋已知的最大單種生物資源[1]。南極磷蝦是海洋優質蛋白質的良好來源，必需氨基酸含量豐富，同時還含有功能蛋白肽[2]、Omega-3系列多不飽和脂肪酸磷脂[3]、蝦青素[4]等海洋活性成分，營養價值和資源開發價值極高。

受自身高活性內源酶的影響，南極磷蝦一經捕撈后需盡快加工以減少營養價值的損失。南極磷蝦粉是目前最主要的船載加工產品形式，其是由捕獲后的新鮮南極磷蝦經蒸煮、壓榨或離心、干燥、粉碎等工藝制得。南極磷蝦粉是加工提取磷蝦油的優質原料，同時其在新型水產功能飼料開發領域也具有廣闊的應用前景。嚴俊麗等[5]的研究指出，南極磷蝦粉和酶解磷蝦粉具有營養均衡、必需氨基酸平衡性好等特點，是鰈形目魚類飼料蛋白的優質來源。張玉玲等[6-7]發現，在凡納濱對蝦親蝦營養強化期間，飼料中添加10%～20%磷蝦粉可以促進親蝦體內的營養積累，有效提高產卵水平。值得關注的是，南極磷蝦粉品質的高低決定了終端飼料產品質量的優劣。因此，選擇適宜的運輸和貯藏條件保持磷蝦粉的最佳品質至關重要。目前已有研究探討了貯藏溫度和脫氧劑對磷蝦粉品質的影響[8-10]，但關于包裝氣體條件和抗氧化劑的研究報道較少。我們前期的研究發現[11]，與叔丁基對苯二酚、抗壞血酸棕櫚酸酯相比，VE延緩南極磷蝦脂質氧化的效果和應用前景更優。在前期基礎上，本研究繼續探討了VE添加結合改變氣體條件對南極磷蝦粉關鍵品質指標，包括游離脂肪酸（Free fatty acid，FFA）含量、過氧化值（Peroxide value，POV）、茴香胺值（Anisidine value，AV）、蝦青素含量等的影響，并結合雷達圖分析法[12-13]，進行綜合評價和對比分析，確定磷蝦粉的最佳貯藏條件，以期為延緩磷蝦粉品質劣變，科學選擇磷蝦粉的貯運條件提供一定理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦粉，遼漁集團有限公司；粉末狀VE，上海源葉生物科技有限公司；正己烷、甲醇、三氯甲烷、吡啶等均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

BAS224S型電子天平，北京賽多利斯科學儀器有限公司；SPX8085型恒溫培養箱，上海新苗醫療器械制造有限公司；UV2000型紫外可見分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司；RE52AA型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；AJ320型真空包裝機，廣東東莞益健包裝機械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 貯藏實驗

將南極磷蝦粉隨機分為四組：對照組、真空包裝組（真空組）、30 mg/kg VE添加組（VE組）、真空包裝結合30 mg/kg VE添加組（真空+VE組），每組三份，每份約500 g。四組樣品均貯藏于（60±1）℃恒溫生化培養箱中，分別于0、5、10、15、20、25、30 d時間節點隨機取樣測定南極磷蝦粉的FFA含量、POV、AV和蝦青素含量。

1.2.2 檢測方法

FFA含量和蝦青素含量的測定按照樓喬明等[14]的方法執行；POV的測定按照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》的規定執行；AV的測定按照GB/T 24304—2009《動植物油脂茴香胺值的測定》的規定執行。

1.3 雷達圖綜合分析[11，13]

1.3.1 評價指標的標準化處理

以FFA含量、POV、AV和蝦青素含量等指標為基礎建立評價體系，采用下列公式對正向和逆向指標進行標準化轉換，使各指標數值分布在0～1范圍內。

式中：rij——各評價指標原始數值；

r′ij——各評價指標標準化數值。

1.3.2 雷達圖的繪制

采用由同一中心點向外輻射發散的不同數軸代表各評價指標，不同貯藏條件下磷蝦粉的指標值落于數軸不同位置，采用折線連接數軸上的位置點即形成雷達圖多邊形，該圖能夠直觀反映不同貯藏條件下磷蝦粉脂質氧化劣變的程度。

1.3.3 評價函數構建與評價值計算

雷達圖的面積（Si）和周長（Li）是構造評價函數二維特征量的基礎。值得注意的是，為避免雷達圖的面積、周長和形狀隨評價指標排序變化導致結果“不唯一性”的發生，要保證在評價時采用相同的指標體系，并保證指標排序一致[11,13,15]。雷達圖的面積（Si）和周長（Li）根據下列公式計算。

式中：m——評價指標個數；

α——相鄰數軸間夾角。

以Si、Li為特征向量，構建評價向量。采用Vi表示第i個評價對象的雷達圖評價向量，則

式中：Vi1=Si/Smax

評價向量Vi1是第i個評價對象的雷達圖面積的歸一化系數，其可反映評價對象雷達圖面積的相對大小，因此，Vi1數值越大，該對象總體優勢則越強，反之越弱。評價向量Vi2是第i個對象的雷達圖面積與具有相同周長的圓面積的比值，其可反映評價對象各指標之間的協調性，因此，Vi2數值越大，該對象的各指標均衡性越好，反之越差。

根據評價向量Vi1、Vi2構建綜合評價函數，并根據下列公式計算評價值Y。

1.4 數據處理

實驗結果以“平均值±標準偏差”表示，采用SPSS 20.0進行數據差異性分析，不同貯藏條件組間采用ANOVA（Tukey's post hoc test）進行兩兩比較，以P＜0.05為具有統計學意義上的顯著差異。

2 結果與討論

2.1 貯藏過程中游離脂肪酸含量的變化

在遠洋運輸和長期貯藏過程中，南極磷蝦粉脂質易受光、氧、熱、微生物等因素的影響，逐漸水解或氧化變質，分解產生FFA，使酸價增高[16]。FFA含量的升高不僅引起南極磷蝦粉組織結構的破壞，也會導致營養價值的流失。同時，FFA中的極性基團能夠催化脂質氫過氧化物分解產生自由基，促進鏈式反應，加速脂質氧化[17]。圖1為不同貯藏條件處理下南極磷蝦粉FFA含量的變化情況。隨著貯藏時間的延長，對照組南極磷蝦粉FFA含量逐漸增加，由(4.36±0.13)%升高至(8.04±0.13)%，南極磷蝦粉脂質發生酸敗，與前人的研究結果一致[8-10]。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點時的FFA含量分別為(7.26±0.16)%、(7.76±0.19)%和(7.10±0.07)%，與對照組相比分別下降了9.70%（P＜0.05）、3.48%（P＞0.05）和11.69%（P＜0.05）。袁玥等[9]的研究發現，添加脫氧劑使南極磷蝦粉處于無氧環境，可有效降低油脂水解酸敗速度，提高貯藏品質，延長貯藏期，與本研究中真空包裝處理后的實驗結果一致。

圖1 不同貯藏條件下南極磷蝦粉游離脂肪酸含量的變化

2.2 貯藏過程中過氧化值的變化

POV值是指油脂一級氧化產物含量的重要指標。本實驗分析了不同貯藏條件下南極磷蝦粉POV值的變化情況，如圖2所示，南極磷蝦粉的POV值隨著貯藏時間的延長而不斷升高，貯藏30 d后，對照組南極磷蝦粉POV值由(3.54±0.15)meq/kg升高至(6.85±0.18)meq/kg。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點時的POV值分別為(5.96±0.07)、(5.55±0.14)meq/kg和(5.81±0.16)meq/kg，與對照組相比分別下降了 13.0%（P＜0.05）、19.0%（P＜0.05）和 15.2%（P＜0.05）。其中，VE組南極磷蝦粉POV值在貯藏25 d后略有下降，推測與脂質一級氧化產物分解為低碳鏈脂肪酸、醛類、酮類等二級氧化產物有關[18-20]。貯藏過程中，有氧、光照、較高貯藏溫度等因素能夠促進南極磷蝦粉中油脂的氧化，而采用真空包裝或添加抗氧化劑處理，能夠通過隔絕或降低南極磷蝦粉中脂質與氧的接觸，有效延緩氧化速率，提高貯藏穩定性[8-10]。

圖2 不同貯藏條件下南極磷蝦粉過氧化值的變化

2.3 貯藏過程中茴香胺值的變化

AV值是反映醛類（主要為α、β-不飽和醛）等脂質二級氧化產物含量高低的重要指標。圖3為不同貯藏條件下南極磷蝦粉AV值的變化情況。貯藏初期，南極磷蝦粉AV值緩慢增加，貯藏15 d后，AV值升高速率加快。由此可知，在60℃加速氧化條件下，貯藏期15 d內南極磷蝦脂質氧化產物主要為一級氧化產物，而后隨著貯藏時間的延長，低碳鏈脂肪酸、醛類、酮類等二級氧化產物逐漸增多。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點時的AV值分別為(142.5±3.80)、(148.6±6.21)和(121.7±8.12)，與對照組(165.0±5.23)相比分別下降了13.6%（P＜0.05）、9.93%（P＜0.05）和26.2%（P＜0.05）。通過調節貯藏環境氣體條件或添加抗氧化劑，可以延緩磷蝦粉脂質氧化進程。前人研究同樣指出，真空包裝或添加VE，可以有效改善鮐魚[21]、烤制鰱魚[22]、魚粉[23]、魚油[24]等海洋食品原料及其加工制品的貯藏穩定性。

2.4 貯藏過程中蝦青素含量的變化

蝦青素是南極磷蝦富含的標志性成分之一[4，7]，也是目前公認的自然界抗氧化能力最強的天然抗氧化劑，其抗氧化能力高于β-胡蘿卜素、VE、葉黃素和番茄紅素[25]。本實驗分析了不同貯藏條件下南極磷蝦粉蝦青素含量的變化情況，如圖4所示，南極磷蝦粉中蝦青素含量隨著貯藏時間的延長而逐漸減少，貯藏30 d后，對照組南極磷蝦粉蝦青素含量由(294.4±3.59)μg/g減少至(111.9±1.38)μg/g。VE組、真空+VE組在貯藏期終點時的蝦青素含量分別為(158.8±6.09)μg/g和(166.2±9.48)μg/g，與對照組相比分別提高了41.9%（P＜0.05）和48.5%（P＜0.05），兩種貯藏條件均明顯改善了貯藏過程中南極磷蝦粉蝦青素含量的減少現象。推測可能與貯藏過程中VE部分替代蝦青素發生氧化反應有關。單一采用真空包裝對保持南極磷蝦粉蝦青素含量的效果不明顯，但綜合經濟成本與脂質氧化的抑制效果，包裝中采用惰性氣體對南極磷蝦粉品質的保持效果仍值得進一步研究。

圖3 不同貯藏條件下南極磷蝦粉茴香胺值的變化

圖4 不同貯藏條件下南極磷蝦粉蝦青素含量的變化

2.5 雷達圖法綜合評價

2.5.1 各評價指標的無量綱化處理

按照1.3.1中公式對正向評價指標（蝦青素含量）和逆向評價指標（FFA含量、POV和AV）分別進行標準化處理，結果見表1。由表1可知，不同貯藏條件實驗組間正向指標和逆向指標差異較大，各指標經標準化處理后的數值越接近1，證明南極磷蝦粉脂質品質越好。

表1 正向評價指標和逆向評價指標的標準化處理結果

2.5.2 雷達圖的繪制

圖5 對照組(A)、真空組(B)、VE組(C)和真空+VE組(D)南極磷蝦粉品質分析雷達圖

以表1數據為基礎，采用Excel 2016繪制不同貯藏條件實驗組的雷達圖（圖5）。圖5中A、B、C、D可分別直觀反映對照組、真空組、VE組、真空+VE組等不同貯藏條件對60℃加速氧化條件下南極磷蝦粉脂質品質的影響，圖中各輻射軸上數值越接近1，證明南極磷蝦粉脂質品質越好。由圖5可知，真空包裝并添加VE處理，雷達圖總面積最大，在此貯藏條件下，南極磷蝦粉脂質品質保持明顯優于其他貯藏方式。

2.5.3 南極磷蝦粉脂質評價指標的雷達圖綜合評價結果

根據1.3.3中公式計算得到不同貯藏條件處理后南極磷蝦粉脂質品質的綜合評價函數值，結果見表2。其中，真空+VE組的Vi1和Vi2值最高，表明在南極磷蝦粉中添加抗氧化劑VE后進行真空包裝的貯藏條件總體優勢最強，且均衡性最優。根據評價函數值Y的大小，可得出不同貯藏條件的綜合排序為：真空包裝+VE添加＞真空包裝＞VE添加＞自然貯藏。

3 結論

南極磷蝦粉在貯藏過程中脂質易發生氧化劣變而導致加工和營養價值的損失。隨著貯藏時間的延長，磷蝦粉中FFA含量、POV值和AV值逐漸升高，蝦青素含量逐漸降低。采用真空包裝、VE添加或二者結合的貯藏條件，可以延緩南極磷蝦粉脂質氧化劣變的進程。雷達圖分析法綜合評價的結果顯示，南極磷蝦粉的貯藏方式優先順序為：真空包裝+VE添加＞真空包裝＞VE添加＞自然貯藏。不同貯藏方式因作用機制不同，對南極磷蝦粉脂質氧化的抑制程度有所不同，在長期貯運過程中隔絕氧氣與南極磷蝦粉的接觸，并在南極磷蝦粉中添加抗氧化劑可實現南極磷蝦粉品質的保持。

表2 不同貯藏條件雷達圖綜合評價結果