復合冷凍保護劑對鯧魚保鮮效果的影響

許璐靖，李 瑩，楊 怡，孫 楠，柴 智

（江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇南京 210014）

鯧魚是常見的海產食用魚類之一，肉質鮮嫩、營養價值高，富含蛋白質、氨基酸和不飽和脂肪酸等營養成分[1]。鯧魚在加工、運輸及銷售等過程中容易在微生物和酶作用下出現營養成分流失、口感變差和品質下降等問題[2]。冷凍保藏是常用的貯藏保鮮方法，但鯧魚在凍藏期間可能會由于干耗、蛋白質變性、脂肪氧化等，導致各項感官指標和理化指標變化，對其品質產生嚴重影響[3-4]。

冷凍保護劑（抗凍劑）[5-6]可在提高產品抗凍性能的同時，防止食品在冷凍過程中發生品質變化。蔗糖和山梨醇是常見的商業抗凍劑，但甜度和熱量較高，限制了其使用[7]。近年來，低聚糖、鹽類、酶解物等成為了抗凍劑研究的熱點。呂美雯等人[8]研究表明β - 環糊精/卵白蛋白復合抗凍劑對凍藏過程鲌魚具有顯著的抗凍保護作用，黃建聯等人[9]發現海藻糖、麥芽糖醇、山梨醇能有效減緩鰱魚滑品質劣變。此外，茶多酚、磷酸鹽等也已被報道可用于魚類產品的抗凍保護[10-11]。

抗壞血酸鈉可保證水產品新鮮度[12]，蔗糖價格便宜且抗凍性能好，食鹽能夠有效延緩水產品在凍藏過程中的品質劣化[13]，三者皆為綠色安全的食源性材料，有望聯合使用以提高水產品凍藏期間的品質。試驗以鯧魚為原料，探究上述復合冷凍保護劑對其在凍藏期間保鮮效果的影響。通過單因素試驗和響應面法獲得鯧魚復合冷凍保護劑的最佳配方。定期進行感官和理化指標測定，如感官評分、干耗率、脂質氧化（酸價、丙二醛、T-AOC） 和蛋白質降解（總巰基含量） 等，探究冷凍保護劑對鯧魚在凍藏期間的品質影響。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

經捕撈后超低溫速凍保藏的鯧魚，購自江蘇南京孝陵衛菜市場；食鹽（食品級）；蔗糖（分析純）；抗壞血酸鈉（食品級）。

酚酞（IND），山東德彥化工有限公司提供；氫氧化鈉（分析純）、鄰苯二甲酸氫鉀（分析純），上海麥克林生化科技公司提供；無水乙醇（分析純），南京興沙化工有限公司提供；無水乙醚（分析純），永華化學股份有限公司提供；細胞丙二醛試劑盒、總蛋白定量試劑盒（考馬斯亮藍法）、微量總巰基試劑盒（微量酶標法）、總抗氧化能力（T-AOC） 檢測試劑盒（ABTS 法） 微板法，南京建成生物工程研究所提供。

1.2 儀器與設備

HH-2 型恒溫水浴鍋，上海江星儀器有限公司產品；JY92-IIN 型超聲波細胞粉碎機，寧波新芝生物科技股份有限公司產品；H3-16KR 型臺式高速冷凍離心機，湖南可成儀器設備有限公司產品；DWHL398 型超低溫冷凍儲存箱，中科美菱低溫科技股份有限公司產品；Epoch 型微板孔分光光度計，美國BioTek Instrukments 公司產品；DGG-9140A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預處理

選擇衛生新鮮、無變質、無異味的鯧魚，將其宰殺，去頭、尾、內臟、魚骨和魚皮后，切成大小均勻的魚塊（4 cm×4 cm×2 cm），然后用自來水沖洗掉雜質，稱重。將魚塊分成2 組，一組作為空白對照組，一組添加復合冷凍保護劑，裝在自封袋中。當天用于測試的魚塊放置在-20 ℃條件下的冰箱中待用，其余的魚塊放置在-80 ℃條件下凍藏保存。

1.3.2 感官評價標準

在-80 ℃下凍藏10 d 后，按照佟懿等人[14]的方法對鯧魚魚塊進行感官評價。氣味、顏色、外形和彈性所占權重分別為25%，20%，25%，30%。感官綜合評分值=氣味×0.25+色澤×0.2+形態×0.25+彈性×0.3。

1.3.3 單因素試驗

將約15.0 g 均勻大小、經超低溫速凍后的鯧魚魚塊放置在預先配置好的5 ℃復合冷凍保護劑中，完全浸泡10～15 s，優化食鹽、蔗糖和抗壞血酸鈉3 個因素的添加量（質量分數）。

（1） 食鹽添加量單因素試驗。保持蔗糖添加量5%，抗壞血酸鈉添加量0.04%及其他條件不變，考查食鹽添加量[13]（1%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%）對感官評價的影響。

（2） 蔗糖添加量單因素試驗。保持食鹽添加量1.4%，抗壞血酸鈉添加量0.04%及其他條件不變，考查蔗糖添加量[14]（3%，4%，5%，6%，7%） 對感官評價的影響。

（3） 抗壞血酸鈉添加量單因素試驗。保持食鹽添加量1.4%，蔗糖添加量5%及其他條件不變，考查抗壞血酸鈉添加量[15]（0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.06%） 對感官評價的影響。

1.3.4 響應面法優化

因素與水平設計見表1。

由表1 可知，在單因素試驗的基礎上，根據Box-behnken 試驗設計原理，以食鹽、蔗糖和抗壞血酸鈉添加量為自變量，設計三因素三水平響應面試驗。以感官評分作為響應值，確定鯧魚冷凍保護劑的最佳配方。

1.3.5 干耗率的測定

鯧魚塊干耗率的測定[16]，如公式（1） 所示：

1.3.6 酸價的測定

參考趙東豪等人[17]的容量分析法測定鯧魚塊酸價。

1.3.7 丙二醛含量的檢測

采用細胞丙二醛試劑盒測定鯧魚塊的丙二醛含量，詳細操作程序見試劑盒使用手冊。

1.3.8 T- AOC 的測定

采用總抗氧化能力試劑盒測定，詳細操作程序見試劑盒使用手冊。

1.3.9 總巰基含量的測定

采用南京建成微量總巰基試劑盒測定，詳細操作程序見說明書。

1.3.10 數據處理方法

試驗采用Design Expert V 8.0.6 軟件進行響應面試驗設計。所有試驗均做3 次平行，數據通過SPSS Statistics 26 處理進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

食鹽添加量對鯧魚感官評分的影響見圖1。

由圖1 可知，鯧魚感官評分隨食鹽添加量的增加呈先上升后略微下降的趨勢。當食鹽添加量為1.6%時，鯧魚魚塊的感官評分最高；當食鹽添加量低于1.2%時，由于鯧魚肉組織中食鹽濃度較低，導致保鮮效果不理想。故選擇食鹽添加量1.4%，1.6%和1.8%進行響應面試驗。

圖1 食鹽添加量對鯧魚感官評分的影響

蔗糖添加量對鯧魚感官評分的影響見圖2。

圖2 蔗糖添加量對鯧魚感官評分的影響

由圖2 可知，當蔗糖添加量為6%時鯧魚魚塊的感官評分最高，此時鯧魚魚塊紋理清晰、肌肉組織致密完整。當蔗糖添加量低時，感官評分較低，可能是由于量少而沒有達到較好的抗凍保鮮效果。故選擇蔗糖添加量5%，6%和7%進行響應面試驗。

食鹽、蔗糖及抗壞血酸鈉添加量對鯧魚感官評分的影響見圖3。

圖3 食鹽、蔗糖及抗壞血酸鈉添加量對鯧魚感官評分的影響

由圖3 可知，當抗壞血酸鈉添加量為0.04%時鯧魚的感官評分最高。此時鯧魚魚塊色澤正常、紋理清晰且堅實富有彈性。故選擇抗壞血酸鈉添加量0.03%，0.04%和0.05%進行響應面試驗。

2.2 響應面法優化鯧魚復合冷凍保護劑配比

2.2.1 Box- behnken 試驗及顯著性分析

在單因素試驗結果的基礎上進行響應面優化試驗。其中，1～12 為析因試驗點，13～17 組為零試驗點，試驗誤差較小，均值為83.2，符合要求。

Box-behnken 試驗設計及結果見表2，方差分析結果見表3。

表3 方差分析結果

根據表2 的試驗結果進行多元回歸分析，經擬合后獲得的回歸方程為：

表2 Box-behnken 試驗設計及結果

方程決定系數R2=0.992 8，表明該模型擬合程度相對較好，用此模型對鯧魚的感官評分分析和預測是可行的。由表3 可知，回歸模型極顯著p＜0.000 1，失擬項p＞0.05，不顯著，說明試驗無失擬因素存在，回歸模型能充分反映實際情況。

A、B、C 以及其二次項均對感官評分表現出極顯著（p＜0.01） 的影響，交互項AC 對感官評分的影響顯著（p＜0.05），而交互項AB、BC 不顯著（p＞0.05）。每個因素對試驗結果的影響程度可以通過F值判斷，F 值越大，對產品感官評價的影響越顯著，三大因素對感官評分的影響依次為蔗糖添加量（B） ＞食鹽添加量（A） ＞抗壞血酸鈉添加量（C）

2.2.2 各因素交互作用的響應面分析

為了直觀地反映食鹽添加量、蔗糖添加量、抗壞血酸鈉添加量3 個因素間的交互作用及其對鯧魚感官評分（Y） 的影響，繪制了三維曲面圖和等高線分析圖[18]。

食鹽、蔗糖、抗壞血酸鈉交互作用對總感官評分的影響見圖4。

圖4 食鹽、蔗糖、抗壞血酸鈉交互作用對總感官評分的影響

由圖4 可知，3 個自變量在試驗范圍內均存在最大值，復合冷凍保護劑對感官評分的影響隨著食鹽、蔗糖、抗壞血酸鈉添加量的增加呈現先升高后降低的趨勢。由曲面彎曲程度、等高線形狀、疏密程度可知，AC 交互作用及對感官評分影響顯著，曲面傾斜度高，等高線密集且呈橢圓形；BC 交互作用最不顯著，等高線接近圓形。

由響應面模型確定復合冷凍保護劑的最佳復配配方為食鹽添加量1.63%、蔗糖添加量6.18%和抗壞血酸鈉添加量0.04%，在此條件下測定鯧魚的感官評分為83 分，接近預測值83.8 分，結果可靠，表明優化所得的冷凍保護劑可以使鯧魚達到較好的凍藏保鮮效果。

2.3 復合冷凍保護劑對鯧魚干耗率的影響

優化后的冷凍防護劑對鯧魚干耗率的影響見表4。

表4 優化后的冷凍防護劑對鯧魚干耗率的影響

由表4 可知，隨著貯藏時間的增加，對照組和試驗組的鯧魚干耗均隨之增加，但試驗組干耗速率顯著減緩。在貯藏12 d 時，試驗組鯧魚干耗率為4.71%±0.35%，與對照組相比下降了26.86%，表明復合冷凍保護劑能夠有效減緩冷凍鯧魚的干耗率，延緩其品質變劣。

2.4 復合冷凍保護劑對鯧魚酸價的影響

酸價代表在貯藏期間食品中的油脂在微生物作用下水解為游離脂肪酸的含量[19]，酸價越小，保鮮效果越好。

復合冷凍保護劑對酸價的影響見圖5。

圖5 復合冷凍保護劑對酸價的影響

由圖5 可知，對照組鯧魚在貯藏第3 天，第6天，第9 天的酸價分別為0.49，0.53，0.56 mg/g，比第1 天（0.43 mg/g） 增加了13.95%，23.26%，30.23%。而試驗組鯧魚在貯藏第3 天，第6 天，第第9 天的酸價分別為0.45，0.49，0.51 mg/g，分別比第1 天增加了4.65%，13.95%，18.60%。2 組樣品在貯藏前期無顯著性差異（p＞0.05），但在貯藏末期，試驗組酸價顯著低于對照組，在貯藏第9 天時，試驗組酸價比對照組低8.93%。綜上所述，復合冷凍保護劑對水產品油脂的氧化有顯著抑制作用。

2.5 復合冷凍保護劑對鯧魚丙二醛含量的影響

油脂在過氧化過程中會降解產生丙二醛，其含量多少能夠說明產品氧化、劣變的程度[20]。

復合冷凍保護劑對鯧魚丙二醛含量的影響見圖6。

圖6 復合冷凍保護劑對鯧魚丙二醛含量的影響

由圖6 可知，2 組樣品中的丙二醛含量均隨著貯藏時間的增加而增加，且自貯藏第5 天起，對照組中丙二醛含量便顯著高于試驗組。其中，對照組鯧魚在貯藏第1 天，第5 天，第10 天，第15 天，第20 天的丙二醛含量分別為0.042，0.49，0.99，1.19，1.48 mmol/mg，貯藏末期約為貯藏初期的35 倍；而試驗組鯧魚在貯藏第1 天，第5 天，第10 天，第15天，第20 天的丙二醛含量分別為0.042，0.26，0.39，0.52，0.69 mmol/mg，貯藏末期約為貯藏初期的16 倍。表明復合冷凍保護劑對貯藏過程中丙二醛的產生有顯著的抑制作用，可有效減緩鯧魚的氧化。

2.6 冷凍保護劑對總抗氧化能力（T-AOC） 的影響

總抗氧化能力（T-AOC） 的高低能夠間接反映酶性和非酶性抗氧化物的總體水平[21]。

冷凍保護劑對總抗氧化能力（T-AOC） 的影響見圖7。

圖7 冷凍保護劑對總抗氧化能力（T-AOC） 的影響

由圖7 可知，2 組樣品的T-AOC 與貯藏時間呈反比，但試驗組下降較為平緩。在整個貯藏期間，對照組T-AOC 下降了38.92%，而試驗組則下降了29.35%，差異顯著（p＜0.05）。由此推斷出，復合冷凍保護劑具有延緩鯧魚氧化分解、T-AOC 下降的作用。

2.7 復合冷凍保護劑對鯧魚總巰基含量的影響

巰基是測定水產品中蛋白質氧化最具價值的理化反應指標。因而，利用巰基含量的多少可以很好地表示蛋白質的氧化程度[20]。

優化后的冷凍防護劑對總巰基的影響見圖8。

圖8 優化后的冷凍防護劑對總巰基的影響

由圖8 可知，2 組樣品的總巰基含量隨著貯藏時間的推移不斷下降。在貯藏第15 天時，對照組總巰基含量降幅明顯，蛋白質變性程度高，而試驗組仍呈緩慢下降趨勢。貯藏末期，對照組中總巰基含量比貯藏初始下降了67.48%，而這一數據在試驗組中僅為39.15%。上述結果表明，復合冷凍保護劑能有效減緩總巰基含量的降低和蛋白質變性速率。

3 結論

試驗研究了由食鹽、蔗糖和抗壞血酸鈉組成的復合冷凍保護劑對鯧魚魚塊保鮮效果的影響。以感官評分為指標，通過單因素試驗及響應面試驗優化復合冷凍保護劑的最佳配方為食鹽添加量1.63%，蔗糖添加量6.18%，抗壞血酸鈉添加量0.04%，此條件下感官評分為83 分。與對照組相比，該冷凍保護劑對鯧魚在冷凍貯藏期間的保鮮效果具有顯著影響，可降低干耗率，延緩游離脂肪酸和丙二醛的產生，抑制抗氧化能力和總巰基含量的下降。綜上所述，復合冷凍保護劑能夠有效保障冷凍鯧魚品質，延長貨架期，可為水產品加工業提供理論支持。