辛學(xué)倩，薛勇，薛長湖，李兆杰，王玉明

（中國海洋大學(xué)，山東 青島 266003）

魷魚絲味道鮮美、口味適中且營養(yǎng)豐富，是現(xiàn)代人喜愛的休閑食品。傳統(tǒng)的魷魚絲加工原料主要有北太平洋魷魚，新西蘭魷魚，阿根廷魷魚等。但近年來,隨著北太平洋魷魚等產(chǎn)量的下降和價(jià)格的上升,以它們?yōu)橹饕系聂滛~制品生產(chǎn)受到很大沖擊。而秘魯魷魚具有色白、肉質(zhì)細(xì)嫩、營養(yǎng)豐富等特點(diǎn),是一種高蛋白、低脂肪、低膽固醇的美味食品,而且資源非常豐富,漁獲量大,價(jià)格低廉,十分適于各種魷魚制品的加工[1]，為此各加工企業(yè)競相以秘魯魷魚作為魷魚絲加工原料的替代品。

但是研究發(fā)現(xiàn)，秘魯魷魚中氧化三甲胺（TMAO）含量較高。TMAO存在于大多數(shù)海洋動物中，主要起到調(diào)節(jié)滲透壓的作用。研究表明，TMAO可以通過兩種途徑分解，一種是加熱和化學(xué)成分引起的非酶降解，另一種是在氧化三甲胺脫甲基酶（TMAO-ase）的作用下進(jìn)行的酶解，兩種途徑均會使TMAO降解產(chǎn)生二甲胺（DMA）和甲醛（FA）或三甲胺（TMA）。因此，隨著貯藏時間的延長，秘魯魷魚絲中甲醛含量會不斷增加[2]。甲醛具有強(qiáng)烈刺激氣味,對人的神經(jīng)系統(tǒng)、肺、肝臟均可產(chǎn)生損害[3-4]。隨著對甲醛產(chǎn)生機(jī)理和毒性研究的進(jìn)一步深入，甲醛引起的水產(chǎn)品安全問題越來越受到人們的重視。但目前為止，對于秘魯魷魚絲貯藏過程中，氧化三甲胺降解和甲醛產(chǎn)生的規(guī)律，國內(nèi)外少見報(bào)道。

通過測定在不同溫度（25℃，35℃，45℃）條件下，氧化三甲胺，二甲胺及甲醛含量的變化，并建立各化學(xué)指標(biāo)與溫度、時間之間的數(shù)學(xué)模型,從動力學(xué)角度分析氧化三甲胺的降解規(guī)律和甲醛的產(chǎn)生規(guī)律，為秘魯魷魚絲中甲醛含量的限量標(biāo)準(zhǔn)的建立及其貨架期的建立提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

秘魯魷魚魷魚絲，由浙江興業(yè)集團(tuán)魷魚絲加工廠提供，將魷魚絲分裝，并按出廠標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行包裝，每袋30 g，分組設(shè)計(jì)如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 The design scheme of the experiment

每次取樣后測定魷魚絲中氧化三甲胺，三甲胺，二甲胺和甲醛含量的變化。

1.2 方法

1.2.1 氧化三甲胺和二甲胺含量的測定[5]

樣品處理：稱取約3 g樣品，按1∶2（g/mL）加入7.5%的三氯乙酸，以18000r/min勻漿，9000r/min離心15min，上清液過濾并定容，然后經(jīng)過0.45 μm的濾膜，進(jìn)離子色譜儀分析。

色譜條件：離子色譜儀：IC2000（戴安中國有限公司）；色譜柱：IonPacCS17陽離子分析柱（250mm×4mm）、IonPac CS17保護(hù)柱（50 mm×4 mm）（Dionex公司）；流動相：3 mmol/L甲基磺酸（MSA）；手動進(jìn)樣，進(jìn)樣體積：25 μL，流速：0.8 mL/min；柱溫為35 ℃，非抑制電導(dǎo)檢測，以峰面積定量，TMAO，DMA標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖見圖1，得到其標(biāo)準(zhǔn)曲線方程見表2。

圖1 TMAO、TMA、DMA的標(biāo)準(zhǔn)品的離子色譜圖Fig.1 Chromatogram of a mixture standard solution of DMA,TMA and TMAO

表2 TMAO和DMA的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程Table 2 The standard curve of TMAO and DMA

1.2.2 甲醛的測定

甲醛含量的測定用乙酰丙酮法,參照NY5172-2002《無公害食品水發(fā)水產(chǎn)品》附錄A,食品中甲醛的測定，按具體操作有一定的改動。具體方法是:稱取約5 g樣品并勻漿，加入500 mL蒸餾瓶中,加入1滴～2滴硅油（消泡劑）和10%磷酸溶液10 mL，再加蒸餾水至200 mL。連接冷凝裝置，冷凝管下口插入盛有30 mL蒸餾水且置于冰浴的250 mL錐形瓶中，立即加熱蒸餾，收集蒸餾液約200 mL，移入250 mL容量瓶中，定容，同時做空白試驗(yàn)。分別移取樣品蒸餾液5 mL于10 mL比色管中，加水至10 mL，再加入乙酰丙酮溶液1 mL，混合均勻，置于沸水浴中10 min，取出，冷卻，以空白為參比，于波長435 nm處，以1 cm比色杯進(jìn)行比色，測定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.0126X+0.0098,R2=0.9993。

1.2.3 動力學(xué)模型的建立

一般認(rèn)為，如果食品的某種成分的變化是由化學(xué)反應(yīng)引起的，其反應(yīng)產(chǎn)物濃度隨時間變化而降低（A）或升高（B），則用該成分表示的動力學(xué)模型數(shù)據(jù)大多遵循零級或一級模式。其中一級反應(yīng)[6]動力學(xué)模型應(yīng)用廣泛。食品成分在貯藏中的反應(yīng)動力學(xué)一般遵循一級模式。

式中：[A]為貯藏t d后某理化指標(biāo)的含量，（mg/kg）；[A0]為某理化指標(biāo)的初始含量，（mg/kg）；t為貯藏時間，d；k1為1級反應(yīng)速度常數(shù)。

取不同溫度下品質(zhì)函數(shù)中的k值，通過Arrhenius關(guān)系[7]：

式中：kB為指數(shù)前因子；EA為活化能，（J/mol）；R為氣體常數(shù)，8.3144 J/（mol·K）；T為熱力學(xué)溫度，K0；k0和EA都是與反應(yīng)系統(tǒng)物質(zhì)本身有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

對式（2）進(jìn)行微分：

在求得不同溫度下的速率常數(shù)后，用lnkB對熱力學(xué)溫度的倒數(shù)（1/T）作圖可得到一條斜率為-EA/R的直線，從而可以到不同溫度下TMAO等指標(biāo)的EB和K0。Arrhenius關(guān)系式的主要價(jià)值在于：可以在高溫（1/T）下借助加速試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，然后用外推法求得在較低溫度下的魷魚絲中甲醛、氧化三甲胺等指標(biāo)變化的情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下TMAO、DMA和FA含量變化的動力學(xué)模型

秘魯魷魚絲在不同溫度貯藏過程中，TMAO逐漸降解產(chǎn)生DMA和FA，TMAO呈下降趨勢，DMA和FA呈 上升趨勢，結(jié)果如表3所示。

表3 各溫度下魷魚絲在不同貯藏期內(nèi)TMAO、DMA和FA含量的變化Table 3 The change of content of TMAO，DMA，and FA of Dried-seasoned Dosidicus gigas at different temperature

秘魯魷魚絲各項(xiàng)指標(biāo)在不同級數(shù)下反應(yīng)速率常數(shù)和線性回歸決定系數(shù)R2統(tǒng)計(jì)于表4。

∑R2越大,說明總體的線型關(guān)系越好[9]。經(jīng)過分析比較，TMAO，DMA，F(xiàn)A的反應(yīng)動力學(xué)能級均可以選擇1級k。

2.2 反應(yīng)速率常數(shù)分析

根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行分析，由式（3），lnKB對1/T作圖，得到一條直線，由直線斜率可求出反應(yīng)活化能EA，由截?fù)?jù)可求出指前因子K0。

TMAO，DMA和FA3個指標(biāo)的回歸方程，如表5所示。

所有回歸方程的的R2值均大于0.98，表明方程的相關(guān)性顯著。3個指標(biāo)的活化能分別為22778.6、31555.0、9504.6 J/mol。

水產(chǎn)動物本身含有的TMAO有兩種分解途徑：一種是加熱和化學(xué)成分引起的非酶降解，另一種是在氧化三甲胺脫甲基酶（TMAO-ase）的作用下進(jìn)行的酶解，其產(chǎn)物包括TMA，DMA和FA等。此反應(yīng)受溫度、pH、無機(jī)離子等因素的影響[10]。3個指標(biāo)的活化能之間關(guān)系的不確定性，從動力學(xué)角度證明了TMAO分解反應(yīng)的復(fù)雜性。

表4 各項(xiàng)指標(biāo)在不同級數(shù)下反應(yīng)速率常數(shù)和線型回歸決定常數(shù)R2Table 4 The reaction rate constant and linear regression constant R2under different series

表5 TMAO、DMA和FA的回歸方程和反應(yīng)活化能Table 5 The regression function and activation energy

3 結(jié)論

1）通過對秘魯魷魚絲貯藏過程中TMAO、DMA和FA的變化進(jìn)行動力學(xué)分析，確定其反應(yīng)級數(shù)均為1級反應(yīng)，得到其反應(yīng)活化能分別為22778.6、31555.0、9504.6 J/mol，活化能之間的不確定性，可以從反應(yīng)動力學(xué)角度證明TMAO分解途徑和反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)雜性。

2）由Arrhenius方程推出的各個指標(biāo)的回歸方程，相關(guān)性均大于0.98，具有較高的可信度，為水產(chǎn)品中甲醛限量標(biāo)準(zhǔn)的制定以及魷魚絲貨架期的研究提供了參考。

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