復配冰衣保鮮劑對魷魚凍藏期間品質(zhì)的影響

譚明堂，王金鋒,3，余文暉，周鵬程，謝晶,3,4*

1(上海海洋大學 食品學院，上海，201306)2(上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評價專業(yè)技術服務平臺，上海，201306)3(上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術研究中心，上海，201306)4(食品科學與工程國家級實驗教學示范中心(上海海洋大學)，上海，201306)

魷魚作為一種高蛋白、低脂肪的水產(chǎn)品，符合現(xiàn)代生活的營養(yǎng)需求[1]。魷魚打撈上來一般需要凍結(jié)處理。水產(chǎn)品經(jīng)凍結(jié)處理后再貯藏能夠有效延緩產(chǎn)品品質(zhì)的下降，延長貨架期[2]。在凍藏過程中，溫度波動[3-4]、蛋白質(zhì)氧化[5]和魚體失水[6-7]等都會影響產(chǎn)品的品質(zhì)。水產(chǎn)品在凍藏之前鍍冰衣能夠延緩因干耗、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化等造成的品質(zhì)下降。有研究表明，與未鍍冰衣的鯰魚相比，鍍冰衣能夠明顯抑制其脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，提高鯰魚的保水性和質(zhì)構特性等，有效地延緩其品質(zhì)降低[8]。

單一保鮮劑的保鮮效果有局限性，性能單一，復配保鮮劑正成為目前食品保鮮劑研究的主要方向，但是復配保鮮劑與魷魚鍍冰衣液相結(jié)合的研究還未見報道。聚丙烯酸鈉能夠增強成膜性[9]，有效解決在長期凍藏過程中冰衣易發(fā)生脫落的問題。為了加強冰衣的抗氧化性，抗氧化保鮮劑已被用在冰衣液中。已經(jīng)有相關研究表明，迷迭香酸[10]、殼聚糖[11-12]和異抗壞血酸鈉[13]等用在冰衣中具有良好的保鮮效果。目前，GB2760—2014食品添加劑使用標準[14]許可聚丙烯酸鈉、D-異抗壞血酸鈉和迷迭香酸在各類食品中可根據(jù)需要適量添加。本實驗所用的各保鮮劑已經(jīng)在前期的實驗中證明有較好的保鮮效果，本研究選取聚丙烯酸鈉、迷迭香酸和異抗壞血酸鈉進行復配正交實驗，以持水力、總巰基含量和最大內(nèi)源熒光強度為評定指標，并結(jié)合質(zhì)構、色差和游離氨基酸的變化，以期得到復配冰衣保鮮劑的最佳配比，以及使用該冰衣液后的魷魚在凍藏過程中的品質(zhì)變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮的太平洋褶魷魚，購于上海市浦東新區(qū)蘆潮港水產(chǎn)批發(fā)市場，選取同一批次且質(zhì)量約為(410±20)g的樣品。樣品用冰覆蓋好后運回實驗室。

改良型Bradford法蛋白濃度測定試劑盒，生工生物工程 (上海) 股份有限公司；丙二醛(malondiadehyde，MDA)測試盒、微量總巰基測試盒法，南京建成生物工程研究所；迷迭香酸(rosmarinic acid，97%)、異抗壞血酸鈉(D-sodium erythorbatet，98%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚丙烯酸鈉(sodium polyacrylate，50%水溶液，平均分子質(zhì)量3 000～5 000)，上海麥克林生化科技有限公司。

UV-1102型紫外可見分光光度計，上海天美儀器有限公司；H-2050R型臺式高速冷凍離心機，湖南湘怡實驗室儀器開發(fā)有限公司；CR-400型色彩色差計，日本柯尼卡美能達公司；TMS-Pro型質(zhì)構儀，美國FTC公司；Fluke 2640A網(wǎng)絡型多點溫度采集儀，美國福祿克電子儀器儀表公司；L-8800氨基酸自動分析儀，日本日立公司；超低溫速凍冷庫，江蘇兆勝空調(diào)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理

把洗好瀝干的魷魚放入托盤中，使用超低溫速凍冷庫速凍魷魚中心溫度至-18 ℃，取出后在0～4 ℃的冰衣液中浸泡20～25 s以鍍冰衣，冰衣量控制在(10±1)%。鍍好冰衣后裝入保鮮袋中，放入-18 ℃冰箱中凍藏6個月，貯藏期間每個月隨機選取樣品，流水解凍后將魷魚胴體去皮，進行持水力、質(zhì)構、內(nèi)源熒光強度、色差、總巰基含量和總氨基酸的測定。復配冰衣保鮮劑組成水平如表1所示。

表1 冰衣保鮮劑正交試驗L9(34)因素水平表

1.2.2 正交試驗

首先將聚丙烯酸鈉、迷迭香酸和異抗壞血酸鈉依據(jù)正交試驗方案組合成9種冰衣保鮮液，魷魚鍍上冰衣后凍藏6個月，以持水力、總巰基含量和最大內(nèi)源熒光強度作為評定指標，并根據(jù)參考文獻[15]按照公式(1)和公式(2)進行綜合評分，根據(jù)試驗結(jié)果分析得出復配冰衣保鮮劑的最佳配比。

(1)

式中：指標最小值指該指標在9組試驗中的最小值；指標最大值指該指標在9組試驗中的最大值；指標值指該指標在某1次的值。

綜合評分=持水力隸屬值×40%+總巰基含量隸屬值×30%+最大熒光強度隸屬值×30%

(2)

1.2.3 持水力的測定

稱量約2 g解凍后的魷魚塊(W1)，用2層濾紙包裹，在5 000 r/min、4 ℃下離心10 min，測量肉塊的質(zhì)量(W2)，按照公式(3)計算，每組樣品重復3次。

(3)

式中：WHC，持水力；W1，離心前魷魚的質(zhì)量，g；W2，離心后魷魚的質(zhì)量，g。

1.2.4 總巰基含量的測定

用改良型Bradford 法蛋白濃度測定試劑盒測定采用BENJAKUL等[16]方法提取的肌原纖維蛋白。總巰基的測定采用南京建成的微量總巰基測試盒。

1.2.5 總氨基酸含量的測定

準確稱取2.0 g魚樣(精確到0.001 g)，加入 10 mL 5%的三氯乙酸(TCA)，勻漿，并以10 000×g離心10 min，重復提取和離心，合并的上清液用超純水稀釋至25 mL，將1 mL提取物用0.22 μm的一次性過濾器過濾備用。測試參數(shù)設定參考謝晶等[17]的方法。

1.2.6 色差和質(zhì)構的測定

用色差計測定解凍后魷魚的色差值L*、a*和b*，在測定前進行白板校正。按照公式(5)計算白度值。每組重復5次取平均值。

(4)

式中：W，白度值；L*，亮度；a*，紅綠指標；b*，黃藍指標。

取解凍后的魷魚肉，切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm，測定魷魚質(zhì)構，參考劉妙等[15]方法，壓縮形變量60%。

1.2.7 內(nèi)源熒光強度的測定

參考TAN[18]的方法并稍作修改，用0.6 mol/L NaCl稀釋1.2.4中提取的肌原纖維蛋白(0.05 g/L)。采集參數(shù)激發(fā)波長295 nm,發(fā)射波長300～410 nm，掃描速度1 200 nm/min，PMT電壓400 V，每組樣品重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實驗使用SPSS 21.0軟件對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，各項指標均使用Origin 8.5軟件進行處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 復配冰衣保鮮劑最佳配比的確定

本試驗以聚丙烯酸鈉、迷迭香酸和異抗壞血酸鈉進行冰衣保鮮劑的復配正交，所有試驗均能延緩魷魚的品質(zhì)下降。試驗結(jié)果如表2所示。

表2 冰衣保鮮劑正交試驗L9(34)在魷魚凍藏第6個月的結(jié)果

由表2中極差R可知，在這3種保鮮劑中，影響魷魚品質(zhì)指標的主次順序為：C>A>B,即異抗壞血酸鈉>聚丙烯酸鈉>迷迭香酸。表2的方差顯示，異抗壞血酸鈉對魷魚凍藏品質(zhì)最好，其次是聚丙烯酸鈉和迷迭香酸。

從綜合評分上看，A1B2C2的保鮮效果最好，即聚丙烯酸鈉0.10%、迷迭香酸0.10%、異抗壞血酸鈉0.5%。從均值k1、k2、k3可知，A1B3C2對魷魚的保鮮效果最好，即聚丙烯酸鈉0.10%、迷迭香酸0.15%、異抗壞血酸鈉0.5%。而A1B3C2不在9組試驗方案中，需要對A1B2C2和A1B3C2做進一步的驗證實驗，分析比較冰衣添加復配保鮮劑后魷魚凍藏6個月的品質(zhì)指標變化。

2.2 驗證實驗

2.2.1 復配保鮮劑對凍藏魷魚持水力的影響

持水力能夠反映肉質(zhì)的持水能力，鍍冰衣魷魚在凍藏6個月持水力的變化如圖1所示。隨著凍藏時間的延長，持水力逐漸降低，這可能是因為凍藏過程中冰晶逐漸增大，破壞了組織結(jié)構完整性，降低了肌纖維的持水能力[19]。樣品在貯藏期間蛋白質(zhì)發(fā)生氧化，也會導致肌纖維松散，導致肌纖維內(nèi)部的水分加速向外部擴散，持水力降低[20]。與水冰衣組相比，冰衣中加入保鮮劑能夠有效延緩持水力的下降。這可能是因聚丙烯酸鈉能夠增強冰衣的附著性，減少魷魚因冰衣的開裂與空氣的接觸面積，減少魷魚表面水分的升華并且降低魷魚的氧化程度。與此同時迷迭香酸和異抗壞血酸鈉可以進一步抑制蛋白質(zhì)氧化降解，延緩持水力的下降。但是A1B2C2和A1B3C2組樣品的持水力差別不顯著。

圖1 凍藏魷魚的持水力變化

2.2.2 復配保鮮劑對凍藏魷魚質(zhì)構的影響

魚樣在凍藏過程中蛋白質(zhì)的變性、脂肪氧化和水分流失等會影響樣品的質(zhì)構，因此質(zhì)構可以用來評價凍品的品質(zhì)優(yōu)劣[21]。圖2是鍍冰衣魷魚在凍藏期間硬度和彈性的變化。隨著貯藏期間的延長，魷魚的硬度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。魷魚的硬度在凍藏前4個月逐漸升高，這可能是魷魚死后先進入僵直期，肌肉收縮，導致魚肉的硬度升高，同時凍藏會延長僵直期[22]。而后硬度出現(xiàn)下降可能是因為肌原纖維蛋白水解變性，魚肉抵抗壓力和破壞的能力下降[8]。A1B3C2組的硬度在凍藏后期下降的比A1B2C2慢，說明A1B3C2組在抑制肌原纖維蛋白水解變性上效果更佳。魷魚水冰衣、A1B2C2和A1B3C2組的彈性下降分別為18.5%、14.4%和13.5%。彈性的大小與肌肉的結(jié)合力相關，所以A1B3C2組的肌肉蛋白活性更好。因此冰衣中加入保鮮劑能夠顯著抑制魷魚質(zhì)構的變化(P<0.05)，尤其A1B3C2組在凍藏后期有更好的質(zhì)構特性。

a-硬度；b-彈性

2.2.3 復配保鮮劑對凍藏魷魚色差的影響

色澤被廣泛用來描述魚樣的新鮮度，同時魚樣的白度值是影響消費者購買欲望的重要因素[23]。由圖3描述的去皮魷魚在凍藏期間白度值的變化可知，各實驗組的白度值隨著凍藏時間的延長總體呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，這與歐帥等[24]研究大菱鲆魚片凍藏品質(zhì)時的白度值變化趨勢一致。這可能是由于冷凍會增強光的反射強度，樣品的白度值升高[25]。水冰衣組在第5個月有下降的趨勢，這可能與長時間凍藏樣品本身的含水量降低有關，導致光的反射程度減弱，同時脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物也會降低白度值[22,26]。水冰衣組的白度值變化顯著大于A1B2C2和A1B3C2組，這可能是因為冰晶的增大引起了蛋白質(zhì)冷凍變性這也會影響樣品在凍藏過程中的白度值升高[27]，A1B2C2和A1B3C2組中的聚丙烯酸鈉能增強冰衣的抗溫度波動能力，延緩冰晶的增大，有效抑制蛋白質(zhì)的冷凍變性。但是A1B2C2和A1B3C2組樣品白度值變化的差異不顯著。

圖3 凍藏魷魚的白度值變化

2.2.4 復配保鮮劑對凍藏魷魚總巰基含量的影響

肌原纖維蛋白總巰基含量的變化，可以用來表征蛋白質(zhì)在凍藏期間的氧化變性程度[28]。魷魚在凍藏6個月時間里，水冰衣、A1B2C2和A1B3C2組的巰基含量分別從249.7 μmol/g下降到37.5、123.2和140.5 μmol/g，如圖4所示。巰基含量下降可能是由于蛋白質(zhì)冷凍變性或者化學反應(如半胱氨酸轉(zhuǎn)換成絲氨酸)導致巰基氧化形成二硫鍵[29]。向冰衣中加入保鮮劑后能明顯延緩巰基含量的下降，而且在凍藏過程中A1B3C2組的巰基含量下降速度比A1B2C2組慢，接近7.05%。這表明A1B3C2組能夠更好地抑制蛋白質(zhì)的氧化變性。

圖4 凍藏魷魚的巰基變化

2.2.5 復配保鮮劑對凍藏魷魚蛋白質(zhì)三級結(jié)構的影響

肌原纖維蛋白的桿部和頭部都含有色氨酸，當肌原纖維蛋白結(jié)構發(fā)生改變時，色氨酸的殘基會被暴露在微環(huán)境的溶劑中[30]。當激發(fā)波長在295 nm時，可以測得肌原纖維蛋白中色氨酸含量，但是因蛋白質(zhì)變性展開后的暴露于溶劑中色氨酸殘基因而不能被檢測到，所以測量內(nèi)源熒光強度可以用來表征肌原纖維蛋白的構象變化[10,31]。隨著凍藏期間的延長，魷魚肌纖維蛋白的內(nèi)源熒光強度逐漸降低，如圖5所示。這可能是因為蛋白質(zhì)冷凍變性，色氨酸殘基顯露在外，造成內(nèi)源熒光強度下降。保鮮劑冰衣組的內(nèi)源熒光強度降低明顯慢于水冰衣組(75.45%)，這可表明冰衣中含有保鮮劑，能有效改善蛋白質(zhì)的氧化情況。與此同時，A1B3C2組的內(nèi)源熒光強度降低速度(50.55%)比A1B2C2組(56.41%)慢，這可說明A1B3C2組在抑制蛋白質(zhì)變性和結(jié)構變化上效果更佳，這與巰基的變化相一致。

a-第0月；b-第3個月；c-第6個月

2.2.6 復配保鮮劑對凍藏魷魚游離氨基酸的影響

魷魚是一種富含蛋白質(zhì)的魚類，蛋白質(zhì)降解之后會形成游離氨基酸[32]。由表3可知，魷魚中最豐富的氨基酸是脯氨酸，其次是丙氨酸和精氨酸，F(xiàn)U等[32]在研究魷魚的品質(zhì)時有類似的發(fā)現(xiàn)。隨著凍藏時間的延長，魷魚的游離氨基酸總量逐漸增加，這可能與蛋白質(zhì)的快速降解有關[33]。其中，A1B3C2組的游離氨基酸總量最少，這可表明A1B3C2組能夠較好地抑制蛋白質(zhì)降解，維持魷魚的品質(zhì)。三甲胺氧化后生成的組氨酸是一種苦味氨基酸，常用來評價魚類的腐敗程度[34]。組氨酸隨著凍藏時間的延長，其含量從4.03 mg/100g逐漸增加至59.88 mg/100g，但加入復配保鮮劑后，其含量升高速率減慢，這說明復配保鮮劑加入到冰衣中能夠明顯延緩組氨酸的生成，延長魷魚的貨架期,其中在凍藏第6個月A1B3C2組的組氨酸含量低(44.01 mg/100g)。CAO等[13]在蝦表面冰衣中加入異抗壞血酸鈉保鮮劑，發(fā)現(xiàn)可以更好降低蛋白質(zhì)的氧化降解，穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構。因此，冰衣中加入A1B3C2后改善蛋白質(zhì)的氧化降解效果最佳。

3 結(jié)論

本研究用聚丙烯酸鈉、迷迭香酸和異抗壞血酸鈉進行冰衣保鮮劑的復配正交，基于持水力、總巰基和最大內(nèi)源熒光強度等分析了復配冰衣保鮮劑對凍藏魷魚品質(zhì)的影響。依據(jù)正交試驗結(jié)果和方差分析可知，影響冰衣保鮮效果最大的因素是異抗壞血酸鈉，其次是聚丙烯酸鈉和迷迭香酸。均值分析復配保鮮劑的最佳配比是聚丙烯酸鈉0.10%,迷迭香酸0.15%,異抗壞血酸鈉0.5%(A1B3C2)。而綜合評分復配保鮮劑的最佳配比是聚丙烯酸鈉0.10%,迷迭香酸0.10%,異抗壞血酸鈉0.5%(A1B2C2)。

表3 魷魚在凍藏期間游離氨基酸含量的變化 單位mg/100g

驗證實驗結(jié)果顯示，與水冰衣組相比，這2種復配保鮮劑冰衣不論在物理指標(持水力、質(zhì)構、色差)上還是在蛋白質(zhì)指標(總巰基含量、內(nèi)源熒光強度和游離氨基酸含量)上都能明顯抑制魷魚品質(zhì)的下降。A1B3C2雖然在持水力和色差上與A1B2C2沒有顯著性的變化，但是有更好的質(zhì)構特性和更好的抗氧化能力，特別是A1B3C2組在抑制蛋白氧化速率上優(yōu)于A1B2C2組，大約在6.50%左右，能夠較好地維持魷魚的凍藏品質(zhì)。