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(綏化學院食品與制藥工程學院,黑龍江綏化 152061)

隨著生鮮食品冷鏈技術、冷鏈物流和超市零售業(yè)的快速發(fā)展,生鮮凈魚的低溫銷售解決了傳統(tǒng)活魚銷售模式中運輸難、損耗大、產生生鮮垃圾等缺點,縮短了市場展示期,符合現(xiàn)代消費者簡便快捷、營養(yǎng)健康的需求,在行業(yè)中應用廣泛。

鯉魚(Cyprinuscarpio)營養(yǎng)豐富,養(yǎng)殖范圍廣。2016年,鯉魚在全國養(yǎng)殖產量約為349.80萬噸,在淡水魚類中排名第三[1]。魚肉結締組織少,水分含量高,組織酶類活性高,很難長時間保持新鮮[2-4]。近年來,天然抗氧化成分、抑菌活性物質作為涂膜材料應用于魚肉等食品涂膜保鮮成為研究的熱點[5-7],大量研究報道了殼聚糖與甘油單月桂酸酯、香芹素、明膠等涂膜對魚、蝦的保鮮具有良好的效果[8-11],但殼聚糖存在溶解性差、對pH的依賴性強等缺點。因此,開發(fā)天然、安全、高效的生物保鮮劑具有重要的研究價值。

透明質酸(Hyaluronic acid,HA)作為動物細胞基質的主要成分,顯示出多種重要生理功能,交聯(lián)HA凝膠水溶性相對減弱,粘彈性和力學強度增強,為其利用帶來便利[12],同時具有抗炎抗菌、維持組織形態(tài)等功效[13-14]。目前,將透明質酸作為天然涂膜材料應用于水產品貯藏的研究還未見報道。本文采用不同濃度的HA涂膜與微凍技術結合,應用于鯉魚的貯藏保鮮,分析HA涂膜對鯉魚肉持水力、色差、質構、pH、TBARS、TVB-N、電導率等指標的影響,為開發(fā)新型、安全的魚肉保鮮方法提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活鯉魚 體重1.5～2.0 kg,體長35～40 cm,用于涂膜微凍貯藏,黑龍江大潤發(fā)超市;透明質酸 純度98.5%,分子量13萬Da,來自微生物培養(yǎng)山東福瑞達生物化工有限公司;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT) 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;硫代巴比妥酸(TBA) 分析純,天津光復精細化工研究所。

EFP307L型食品加工機 伊萊克斯電器有限公司;PB-10型pH型計 德國賽多利斯集團;752紫外分光光度計 上海析譜儀器有限公司;FE38-Meter型數字電導率儀 瑞士梅特勒-托利多國際貿易有限公司;CR-400/410型色差計 柯尼卡美能達控股株式會社;GL-16G-II型高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠;K9840型自動凱氏定氮儀 濟南海能儀器股份有限公司;TA-XT.puls型質構儀 英國Stable Micro System公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鯉魚的前處理 將購買的鮮活鯉魚用裝有冰塊的泡沫箱在1 h內運至實驗室,在碎冰上迅速擊死,去內臟、除去魚皮、分割為長15 cm×寬8 cm,沖洗干凈,用濾紙吸取表面的水分,分別配制0.3%、0.6%、0.9%的HA溶液,將其均勻涂抹于分割鯉魚肉表面,以未涂膜HA的樣品為空白組;將樣品置于夾層裝有濃度為5%的冰鹽混合液的套桶中,將套桶置于(-3±2) ℃冰柜中,冰鹽混合液補償冰柜的溫度變化,使鮮切鯉魚肉在-3 ℃穩(wěn)定的微凍環(huán)境中貯藏24 d,每隔6 d測定各理化指標,同時做平行實驗。

剪切力與持水力測定所用樣品,直接用手術刀切取不同大小塊狀樣品,其他指標測定前,需用食品加工機將魚肉在12000 r/min下間歇式均質1 min,每均質15 s間歇5 s,稱取適量肉糜,進行測定。

1.2.2 物性指標測定

1.2.2.1 持水力的測定 參考Sanchez等[15]的測定方法,略作修改。用手術刀將魚肉切成3 cm×1 cm×1 cm肉塊,稱取5 g鯉魚肉塊(精確至0.0001 g),用濾紙包住,放入離心管中,3000 r/min下離心15 min,取出樣品進行稱重,計算樣品持水力。平行測定3次。

1.2.2.2 剪切力測定 沿肌纖維方向將鯉魚肉分割為2 cm×1 cm×1 cm的肉塊,并沿著垂直于肌纖維方向測定肉柱的剪切力值。測定參數:測定探頭為HDP/BSW,測試前和測試中的速度均為1.5 mm/s,測試后速度1 cm/s,下壓距離20 mm,數據獲取率200 pps,觸發(fā)力40 g,平行測定6次。

1.2.2.3 色差的測定 采用直徑為6 cm,高度為4 cm的稱量瓶,裝入均質后的肉糜樣品,試樣的高度為3 cm,用色差計測定均質后樣品的L*、a*、b*值,計算ΔE的數值,平行測定6次。

1.2.3 生化指標的測定

1.2.3.1 pH的測定 參照GB5009.237-2016[16],測定均質后鯉魚肉的pH,平行測定3次。

1.2.3.2 TBARS的測定 參考Zhu等[17]的方法,略作修改。稱取4 g肉糜樣品(精確到0.0001 g),加入7.5%三氯乙酸、0.1%沒食子酸丙酯、0.1% EDTA,進行均質,8000 r/min均質30 s,然后用兩層尼龍布過濾得濾液。將5 mL濾液和5 mL 0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液混合后,在沸水浴熱中加熱30 min,冷卻至室溫后加入5 mL氯仿,將混合物10000 r/min離心5 min,取粉紅色水層在532 nm處測定吸光度。TBARS 值以每kg樣品中丙二醛的mg表示。計算公式如下:

式中:A-吸光度,V-樣品體積(mL),M-丙二醛的分子量(g/moL),ε-摩爾吸光系數156000(L/mol×cm),L-光程(1 cm),m-肉樣的質量(g)。

1.2.3.3 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定 參照GB5009. 228-2016自動凱氏定氮儀法進行測定[18]。

1.2.3.4 電導率的測定 稱取3 g均質后的樣品(精確至0.0001 g),用去離子水配成濃度為10%的樣液,混勻靜置30 min后,用兩層尼龍布進行過濾,取濾液測定其電導率,每個樣品重復測定3次。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件對相同處理時間下不同涂膜處理的魚肉品質進行單因素方差分析與相關性分析,檢驗水平p值小于0.05時為差異顯著,具有統(tǒng)計學意義。采用Excel軟件進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 微凍貯藏過程中物性指標的分析

2.1.1 微凍貯藏過程中鯉魚肉持水力的變化 新鮮鯉魚肉的持水性能最好,隨著微凍貯藏時間的增加,不同濃度HA處理的鯉魚肉持水力呈現(xiàn)下降趨勢(見圖1),可能是由于微凍過程中,部分蛋白質發(fā)生冷凍變性以及細胞受到了冰晶的損傷[19-20],導致了魚肉持水力的下降,這與俞靜芬[21]在-3、-5 ℃下研究鳙魚持水力的變化趨勢相似。未經HA處理的魚肉在貯藏24 d時,持水力為57%,下降幅度最大;涂膜0.9% HA的魚肉在貯藏24 d時,持水力為77%,與未經HA涂膜的魚肉相比下降幅度最小(p<0.05);涂膜0.3%、0.6%HA的魚肉在貯藏24 d時,持水力分別為71%、68%;由此可見,HA涂膜具有較好的保濕作用，能夠抑制鯉魚肉的持水力下降速率。

圖1 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中持水力的變化Fig.1 Changes of water-holding capacity in HA-coated meat of Cyprinus carpio during superchilling storage

2.1.2 微凍貯藏過程中鯉魚肉剪切力的變化 隨著微凍貯藏時間延長,鯉魚肉的剪切力呈現(xiàn)下降趨勢,見圖2。剪切力下降是由于鯉魚肉內部蛋白質發(fā)生降解,組織結構改變,汁液流失增加,肌纖維逐漸被破壞,造成剪切力下降[22];這與范凱等[23]利用殼聚糖和輻射處理鱸魚,在冷藏條件下剪切力的變化趨勢相似。未經HA處理的魚肉剪切力在貯藏24 d時下降幅度為70%,與新鮮魚肉相比剪切力下降最顯著(p<0.05)。HA涂膜的魚肉隨涂膜濃度的增加,剪切力下降幅度減小,依次為59%、53%、43%,HA對減緩鯉魚肉蛋白質的降解,抑制組織結構的變化速率產生一定的效果。在微凍貯藏24 d時,涂膜0.9% HA的魚肉剪切力降幅最小,與其它濃度HA處理樣品相比剪切力變化差異顯著(p<0.05)。

圖2 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中剪切力的變化Fig.2 Changes of shear force in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.1.3 微凍貯藏過程中鯉魚肉ΔE的變化 色澤是評價肉制品品質的重要感官特性,直接影響消費者的購買和產品的市場價值。隨著貯藏時間延長,鯉魚肉的ΔE處于先上升后下降的趨勢,見圖3。在貯藏前6 d,新鮮魚肉含有的氧合肌紅蛋白較多,隨宰殺時間的延長,肌肉中的氧含量減少,肉色變淺,ΔE值上升[24],在貯藏24 d,魚肉發(fā)生脂肪氧化使得顏色變黃,ΔE值下降。微凍貯藏12 d后,未涂膜HA的魚肉與涂膜HA魚肉的ΔE變化差異顯著(p<0.05),貯藏24 d時,未經HA處理魚肉的ΔE下降幅度最大,降幅為53%,涂膜HA魚肉ΔE隨透明質酸濃度的增加,下降幅度減小,分別為35%、8%、2%;可見,涂膜HA后可延緩魚肉ΔE的下降,從而使ΔE趨于穩(wěn)定。

圖3 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中ΔE的變化Fig.3 Changes of ΔE value in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2 微凍貯藏過程中生化指標的分析

2.2.1 微凍貯藏過程中鯉魚肉pH的變化 微凍貯藏過程中,鯉魚魚肉的pH整體呈現(xiàn)“V”形變化,即先下降后上升,見圖4。微凍貯藏前6 d,魚類宰殺后體內的糖原進行酵解,體內積蓄大量的乳酸,導致pH呈現(xiàn)下降趨勢[25],也有研究人員認為,初始pH的下降是由于二氧化碳在魚肉樣品中的溶解而導致的[26];而隨著貯藏時間的延長,魚肉中蛋白質在微生物作用下被分解成氨基酸以及其它簡單的堿性物質,其pH隨之增加[27]。與貯藏第6 d相比,未經HA處理的魚肉在貯藏24 d時pH為6.9,增加幅度最大,而涂膜0.9% HA魚肉的增加幅度最小,推測HA在一定程度上阻擋了微生物對細胞的侵害,抑制了鯉魚肉pH的大幅變化。

圖4 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中pH的變化Fig.4 Changes of pH in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2.2 微凍貯藏過程中鯉魚肉TBARS的變化 TBARS是評價肉類和水產品脂肪的氧化酸敗程度的指標,用脂質次級氧化產物丙二醛與硫代巴比妥酸反應后產物的含量來表示。當TBARS達到2 mg/kg時,肉類或水產品將會產生厭惡的臭味和滋味。

在微凍過程中,鯉魚肉TBARS值呈現(xiàn)上升趨勢,見圖5。在貯藏前6 d內,鯉魚肉TBARS值增加緩慢,此時微凍條件對微生物和酶產生一定的抑制作用,貯藏12 d后TBARS值上升較快,這是由于冰晶對細胞的破壞作用,導致魚肉脂肪更易發(fā)生氧化[17,28],胡素梅等[29]在微凍條件下研究鯉魚TBARS值變化趨勢與本試驗結果相似。在貯藏24 d,未涂膜HA魚肉的TBARS值最大,為0.20 mg/kg,涂膜0.9% HA的魚肉TBARS值最小，為0.13 mg/kg,二者差異顯著(p<0.05)。

圖5 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中TBARS的變化Fig.5 Changes of TBARS in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2.3 微凍貯藏過程中鯉魚肉TVB-N的變化 TVB-N是評價水產品腐敗程度的指標。GB2733-2015食品安全國家標準鮮、凍動物性水產品的質量標準規(guī)定,淡水魚TVB-N<20 mg/100 g為合格。

在微凍過程中,鯉魚肉的TVB-N呈現(xiàn)增加趨勢,見圖6。貯藏前6 d,TVB-N增加較緩慢(p>0.05),貯藏12 d后增加迅速(p<0.05),貯藏前6 d,微凍環(huán)境下細菌生長受到抑制,蛋白質分解緩慢,隨著貯藏時間的延長,細菌繁殖加快,魚肉蛋白質發(fā)生變性,蛋白質被酶解并進一步分解產生氮、氨及胺類等堿性含氮物質,TVB-N大幅度增加,其變化速率加快[30-32],這與陳可欣[33]在-3 ℃微凍條件下,對生鮮調理鯉魚片的TVB-N變化趨勢研究結果相似。微凍貯藏期間,未涂膜HA的魚肉與涂膜0.3%、0.6%、0.9% HA魚肉的TVB-N變化差異顯著(p<0.05),貯藏24 d 時鯉魚肉TVB-N均達到最大,數值分別為19.45、12.33、12.19、10.98 mg/100 g,可見HA涂膜處理能在一定程度上抑制魚肉中TVB-N的升高。經0.9% HA處理的鯉魚肉TVB-N含量增加最緩慢,研究表明,達到一定粘彈性的HA對細胞具有保護作用,HA與細胞周基質相互作用,形成分子屏障,阻擋有害物質對細胞造成損傷[34]。因此粘彈性相對較大的0.9% HA,能夠較好地延緩鯉魚蛋白質的降解速度,同時可有效減輕微生物對鯉魚肉的腐敗程度。

圖6 HA涂膜處理鯉魚肉在微凍貯藏中TVB-N含量的變化Fig.6 Changes of TVB-N contents in HA-coated meat of Cyprinus carpio during superchilling storage

2.2.4 微凍貯藏過程中鯉魚肉電導率的變化 隨著微凍貯藏時間延長,鯉魚肉電導率呈現(xiàn)增加趨勢,見圖7。在貯藏期間由于酶和微生物作用,魚肉中蛋白質和脂肪等物質被分解成大量小分子代謝物質,使魚肉浸出液產生具有導電能力物質,隨貯藏時間增加,導電物質增多,電導率呈現(xiàn)增加趨勢,奉琳娜[35]在-4 ℃微凍條件下研究羅非魚片電導率變化趨勢與本試驗結果相似。未經HA處理的魚肉電導率上升最明顯,在第24 d達到1016 μS/cm,與不同濃度HA涂膜處理變化差異顯著(p<0.05),涂膜0.9% HA魚肉的電導率上升緩慢,在第24 d為900 μS/cm。

圖7 HA涂膜處理鯉魚肉在微凍貯藏中電導率的變化Fig.7 Changes of conductivity in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.3 主成分分析

持水力(WHC)、ΔE、剪切力F、pH、TBARS、TVB-N以及電導率C是評價鯉魚肉貯藏品質的主要指標。對微凍貯藏期間不同貯藏時間、不同濃度HA涂膜處理的鯉魚肉的各指標進行主成分分析,得到HA涂膜結合微凍貯藏鯉魚肉品質指標的主成分散點圖。由圖8可見,PC1、PC2分別解釋了變量的47%、25%,兩個主成分累積貢獻率為72%。微凍貯藏空白樣品、涂膜HA處理12 d,樣品剪切力F在PC1的正坐標處有較高的載荷,代表了剪切力F降低的幅度較大。PC1較好地區(qū)分了貯藏12、24 d時的樣本剪切力F差異。PC1較好地區(qū)分了未涂膜HA和HA涂膜樣品的電導率。WHC在PC1正坐標處有較高載荷,說明HA涂膜處理影響微凍鯉魚肉持水力。PC1較好地區(qū)分了未經HA涂膜、低濃度HA涂膜與高濃度HA涂膜處理微凍鯉魚肉持水力,說明0.9% HA涂膜的微凍鯉魚肉持水力最好。

圖8 HA涂膜處理微凍鯉魚肉主成分的因子載荷與得分的雙標圖Fig.8 Loadings and scores from PCA of HA-coated meat of Cyprinus carpio

0.9% HA涂膜處理后微凍貯藏鯉魚肉保持良好品質,這與HA保水性能密切相關,本試驗研究過程中,不同濃度HA涂膜處理的微凍鯉魚肉持水力的變化顯示,0.9% HA涂膜微凍鯉魚肉持水力下降幅度最小,HA保水性能與HA濃度呈正相關,對水的通透能力與其濃度呈負相關[36-38]。貯藏24 d,0.9% HA涂膜的微凍貯藏鯉魚肉剪切力下降幅度最小,保持較好的組織狀態(tài),HA的網狀結構所產生的保水性能對維持組織形態(tài)穩(wěn)定具有重要作用[39],后續(xù)研究中將進一步加以驗證。

3 結論

本文探討了在3 ℃微凍貯藏條件下HA涂膜處理對鯉魚肉品質的影響,考察貯藏期間理化指標的變化。結果表明,在-3 ℃微凍貯藏條件下,與未經HA處理鯉魚肉相比,0.3%、0.6%、0.9%濃度的HA處理延緩了鯉魚肉持水力的下降,色澤和質構的降低,TVB-N、電導率和TBARS的增加。涂抹0.9%濃度HA對微凍鯉魚肉保鮮效果最好,在貯藏24 d時,鯉魚肉的持水力與0.3%、0.6%濃度HA處理樣品相比,持水力分別增加了10.1%、7.2%。

本研究結果表明,HA涂膜結合微凍貯藏能較好地保持鯉魚肉的品質,使鯉魚肉在24 d內保持較高新鮮度。后續(xù)可對HA的抑菌作用、保鮮作用機制進行深入研究,以更好地為天然涂膜保鮮材料的研發(fā)提供理論依據。