殼聚糖復合保鮮對草魚肌肉品質變化的影響

李佳藝，陳 賽，劉永樂，俞 健，李向紅，黃軼群，王發祥

（長沙理工大學化學與食品工程學院，湖南省水生資源食品加工工程技術研究中心，湖南 長沙 410114）

隨著人們對食品安全問題的普遍關注，淡水魚保鮮技術發展迅速，安全、高效的生物保鮮劑成為食品保鮮領域的研究趨勢[8-10]。當前，將生物保鮮劑復配應用于水產品保鮮的研究逐漸增多，如沈秋霞等[11]采用殼聚糖、茶多酚和檸檬汁復配對虹鱒魚片進行保鮮，可延緩魚片的感官變化及含氮物質分解，同時在一定程度上抑制了微生物生長；Zhang Lina等[12]研究發現，采用殼聚糖、乙酸和茶多酚涂膜處理草魚可以減緩微生物生長和脂質氧化，有效防止冷藏過程中草魚的腐敗變質；Bakry等[13]發現殼聚糖-葡萄糖美拉德反應產物可以抑制冷藏期間草魚片的細菌生長、延緩蛋白質和脂肪氧化，有效地保持草魚片的新鮮度；Sun Xinyu等[14]發現復配了姜黃素和β-環糊精乳液的魚明膠膜對草魚片保鮮效果很好，可以抑制魚片的總揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值和微生物數量等的增加，從而延長草魚片的貨架期。本課題組前期也開展了部分草魚殼聚糖復合保鮮研究[15-16]，發現保鮮處理能減緩微生物菌落總數、TVB-N含量的上升，維持肌肉蛋白質的結構和性質的穩定。本研究基于前期研究結果[16]，進一步研究了殼聚糖復合保鮮液（10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶）對草魚肉鮮度（K值）和ATP關聯物含量、汁液流失率、質構特性、揮發性氣味等指標的影響，探討其減緩草魚冷藏過程中品質變化的作用，為制定草魚保鮮解決方案提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮草魚（Ctenopharyngodon idellus）購于長沙本地菜市場，每尾質量（1.5±0.2）kg。

殼聚糖（生物試劑）（脫乙酰度≥95%）、茶多酚（生物試劑）（純度≥98%） 上海笛柏化學品技術有限公司；溶菌酶（生物試劑）（酶活力≥20 000 U/mg）、醋酸（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；ATP關聯物標準品（基準試劑） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

PEN3型電子鼻 德國AIRSENSE公司；TA.XT Plus型物性測定儀 英國Stable Micro Systems公司；DELTA 320 pH計 梅特勒-托利多（上海）有限公司；LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖復合保鮮液的配制

稱取殼聚糖10.0 g，加入約200 mL無菌水預溶，再加入3.0 mL醋酸，充分攪拌，加熱并持續攪拌至溶液呈黃色透明，冷卻至室溫。加入以無菌水預溶的茶多酚（5.0 g）和溶菌酶（0.1 g）溶液，定容至1 000 mL，超聲脫氣直至溶液呈透明狀，即為10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶復合保鮮液。

1.3.2 樣品的處理

參照陳賽等[16]的方法，鮮活草魚置于冰水中暫養2 h左右，致死后去頭、尾、鱗和內臟，以預冷（4 ℃）的無菌水清洗干凈后剔除魚骨并切成魚片（5.0 cm×3.0 cm×0.2 cm）。分別用無菌水（對照組）和復合保鮮液（保鮮組）浸泡10 min，料液比約為1∶5（m/V），瀝水3 min后用自封袋包裝，置于（4±1）℃冰箱中保藏，于第0、3、6、9、12天取樣進行指標測定。

停止采空區注砂后，拔出注砂管，繼續向注砂孔內注砂至地表，采用振動棒將孔內砂料振搗密實后，采用水泥砂漿封堵注砂孔。

1.3.3 ATP關聯產物含量和K值的測定

ATP關聯產物含量和K值參考SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標K值的測定 高效液相色譜法》測定。

1.3.4 質構特性的測定

將樣品切成2.0 cm×2.0 cm×0.2 cm的魚片，參考王垚等[17]的方法進行2 次壓縮質地剖面分析，并稍作修改。測試條件為：探頭型號P36R；形變量為50%；觸發力10 g；測前速率為1.00 mm/s；測試速率為0.50 mm/s；測后速率為2.00 mm/s；時間間隔為10 s。

1.3.5 汁液流失率的測定

汁液流失率的測定參考李敬等[18]的方法并稍作修改，稱量自封袋的質量（m1/kg）、第0天帶自封袋的樣品總質量（m2/kg）以及冷藏過程中取出樣品將樣品表面水分吸干后的質量（m3/kg）。汁液流失率按下式計算。

1.3.6 揮發性氣味物質測定

參考劉楠等[19]的方法，準確稱取5 g絞碎的魚肉置于頂空進樣瓶中，室溫下靜置30 min，頂空進樣，每組樣品平行測定3 次。電子鼻分析參數：傳感器自清洗60 s；采樣150 s；取樣間隔1 s；進樣氣流量為600 mL/min。電子鼻10 種傳感器的性能描述見表1。

表1 電子鼻傳感器名稱及其性能描述Table 1 Performance description of the electronic nose sensors used in this study

1.4 數據處理與分析

每組實驗進行3～5 個平行，實驗數據采用Excel軟件進行計算，結果以平均值±標準差表示；以SPSS 23.0軟件進行方差分析（最小顯著性差異檢驗法），P＜0.05表示差異顯著，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖復合保鮮對草魚肉鮮度的影響

圖1 草魚冷藏過程中K值的變化Fig.1 Change in K-value of grass carp during cold storage

K值是指三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）分解產生的低級產物次黃嘌呤核苷（hypoxanthine riboside，HxR）和次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）占ATP及其分解物總量的比例，通常作為水產品新鮮度的評價指標。K值小于20%為一級鮮度，而K值為60%是魚肉可食用的極限值，超過60%則表示魚肉已經腐敗不能再食用[20-21]。冷藏過程中草魚肉的K值變化如圖1所示，隨著冷藏時間的延長，兩組樣品的K值均不斷升高，表明其鮮度逐漸下降。對照組K值上升較快，第6天時已達62.2%，已腐敗；而保鮮組第6天時K值顯著低于對照組（P＜0.05），僅為47.1%，仍可食用。這與徐楚等[22]的研究結果相似，說明殼聚糖復合保鮮能顯著抑制ATP及其關聯物的降解（原因可能是抑制了核苷酸酶活性[23]），減緩魚肉鮮度的下降。

圖2 草魚冷藏過程中ATP關聯物IMP（A）和Hx（B）含量的變化Fig.2 Changes in ATP-associated inosine monphosphate (A) and hypoxanthine (B) contents of grass carp during cold storage

一般認為，魚死后魚肉中的ATP按以下順序分解：ATP→二磷酸腺苷→腺嘌呤核糖核苷酸→肌苷酸（inosine monphosphate，IMP）→HxR→Hx。其中，IMP是對魚肉鮮味貢獻最大的物質，但其會進一步降解為HxR和Hx，導致魚肉鮮味下降、風味變差。由圖2A可知，對照組IMP含量在冷藏過程中一直下降，而保鮮組IMP含量呈先升后降趨勢。李學鵬[24]的研究表明蝦類產品的IMP含量在貯藏前期迅速增加，達最高點后逐漸下降，這與本研究的結果相似。對照組第0天的IMP含量為910.73 mg/kg，與保鮮組第3天時的含量（893.62 mg/kg）相當，說明對照組的峰值出現比保鮮組早，可能是因為其ATP和IMP分解較快，因而沒有捕捉到上升過程；同時也說明殼聚糖復合保鮮能有效抑制ATP及其關聯物的分解，減緩魚肉品質變化。由圖2B可見，第0天時兩組樣品幾乎均不含有Hx，冷藏過程中Hx含量不斷上升，這與余達威[25]的研究結果一致；冷藏12 d后，保鮮組Hx含量為474 mg/kg，顯著低于對照組（820 mg/kg）（P＜0.05），說明殼聚糖復合保鮮能較好抑制Hx等與魚肉不良風味相關低級產物生成，延長魚肉保鮮期。

2.2 殼聚糖復合保鮮對草魚肉汁液流失率變化的影響

圖3 草魚冷藏過程中汁液流失率的變化Fig.3 Changes in juice loss rate of grass carp during cold storage

如圖3所示，隨著冷藏時間延長，兩組樣品的汁液流失率均呈現上升趨勢，但與對照組相比，保鮮組的上升速率較為緩慢；冷藏第12天時，對照組汁液流失率達18.11%，而保鮮組顯著低于對照組（P＜0.05），僅為8.09%，表明殼聚糖復合保鮮能減輕魚肉水分、蛋白質、無機鹽等成分流失，延緩其品質下降和腐敗進程[26]。這一定程度上與殼聚糖膜的保水性有關[27]，也可能與復合保鮮劑的抑菌抑酶作用[28]減輕了由微生物和內源酶引起的肌肉蛋白降解和組織特性破壞有關，這與TVB-N含量的變化規律[16]相吻合。

2.3 殼聚糖復合保鮮對草魚肉質構特性變化的影響

圖4 草魚冷藏過程中肌肉硬度（A）和黏附性（B）的變化Fig.4 Changes in muscle hardness (A) and adhesiveness (B) of grass carp during cold storage

質構是顯著影響魚肉感官質量的特征之一，冷藏過程中草魚片質構特性變化如圖4所示。隨著冷藏時間的延長，對照組草魚的硬度逐漸下降，黏附性逐漸上升，表明魚肉在內源酶和微生物作用下發生蛋白質等生物大分子降解，肌肉組織結構被破壞，逐漸軟化；同時可溶性固形物隨著汁液流失過程滲出，導致了黏附性的增加。與對照組相比，保鮮組草魚的黏附性在12 d內無顯著變化（P＞0.05），而硬度先略微上升后逐漸下降，但硬度下降變化率明顯低于對照組。內源性酶類作用引起的肌原纖維蛋白及膠原蛋白的降解被認為是魚肉軟化的主要原因[29]，上述結果表明殼聚糖復合保鮮劑處理能較好地抑制魚肉內源酶活性，有效減緩其肌肉質構劣化。此外，保鮮組魚肉的初始硬度較對照組大，可能與形成的殼聚糖膜的硬度有關，前3 d硬度上升的原因則可能是保鮮處理延長了草魚的死后僵直期。

2.4 殼聚糖復合保鮮對草魚氣味變化的影響

圖5 電子鼻傳感器對冷藏過程中草魚肉氣味響應值的變化Fig.5 Changes in response values of electronic nose sensors to the volatile flavor compounds of grass carp during cold storage

魚肉腐敗過程往往伴隨著異味的產生，氣味常被消費者用作鑒別魚肉品質好壞的指標[30-31]。利用電子鼻技術檢測草魚肉在冷藏期間產生的揮發性氣味，得到傳感器的響應曲線如圖5所示。可見，冷藏前3 d，電子鼻10 個傳感器的響應值變化不大，說明草魚肉的揮發性氣味物質產生較少，兩組樣品的氣味差異也不大；隨著冷藏時間延長，對照組中傳感器W1W、W2W、W5S和W1S的響應值逐漸增加，說明冷藏過程中產生了硫化物、有機硫化物、氮氧化合物和甲烷類物質[32]，對照組魚肉的品質明顯下降，尤其是W1W的響應值增加特別明顯，第12天較第0天增加了359%，說明了在草魚冷藏過程中硫化物是草魚風味變化最明顯的成分，因此對硫化物類成分的檢測可以作為草魚新鮮度檢測的判別指標之一；保鮮組中各傳感器的響應值明顯低于對照組，且上升速率較為平緩。由傳感器W1W的響應值可以看出，保鮮處理顯著降低了硫化物的生成（P＜0.05），說明殼聚糖復合保鮮有效抑制了揮發性氣體的產生，對延緩魚肉品質變化作用明顯。此外，揮發性氣味物質變化規律與草魚TVB-N含量的變化趨勢[16]基本一致，即冷藏9 d后對照組指標值急劇增加，而保鮮組增加相對平緩，保鮮效果明顯。

圖6 冷藏過程中草魚肉氣味電子鼻響應值的PCAFig.6 Principal component analysis of electronic nose response to the volatile flavor compounds of grass carp during cold storage

對電子鼻測定結果進行主成分分析（principal component analysis，PCA），結果如圖6所示。PCA是對測定的各指標進行降維和線性分類，最終以第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的二維散點圖形式將原始數據中的主要信息呈現出來的一種多元統計分析方法[33]。由圖6可見，對照組和保鮮組的PC1、PC2累計貢獻率分別為99.72%和97.51%，說明2 個主成分均可以較好地反映兩組樣品的多指標信息[34]。從圖6A可以看出，對照組各樣品的散點位置較分散，且隨著冷藏時間延長位置沿第一主軸逐漸右移，尤以第12天最明顯，說明氣味差異較大；而保鮮組各樣品的散點位置互有重疊（圖6B），說明草魚肉保鮮后在冷藏過程中揮發性氣味成分變化較小，品質較為穩定。

3 結 論

冷藏過程中，草魚肉的K值、Hx含量、汁液流失率、黏附性和揮發性氣味等指標隨時間延長有不同程度增加，表明這些指標能較好地反映魚肉品質，但保鮮組樣品的增加幅度明顯小于對照組，說明殼聚糖復合保鮮效果良好，能有效減緩魚肉品質變化；對照組草魚的IMP含量和硬度隨冷藏時間延長逐漸下降，而保鮮組則呈先上升后下降趨勢且下降變化率明顯低于對照組，說明殼聚糖復合保鮮能抑制肌肉內源酶活性，延緩魚肉的品質劣變進程。因此，殼聚糖復合保鮮（10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶）是一種可行的草魚保鮮解決方案，對加工貯運過程中保持魚肉品質具有一定的參考價值。