陳家盛，宮玉婷，董依雪，農(nóng)夢琪，應(yīng)曉國，鄧尚貴

1. 浙江海洋大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院（舟山 316022）；2. 海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心（舟山 316022）

魷魚，又名柔魚或者槍烏賊，屬于軟體動(dòng)物門頭足綱管魷目開眼亞目，是世界海洋漁業(yè)資源中未充分利用且具有較大潛力的海洋生物之一，全球海洋中魷魚總資源約4.28×108～6.5×108t，中國魷魚年捕撈量約50萬 t[1]。研究發(fā)現(xiàn)，魷魚是典型的高蛋白低脂肪海產(chǎn)品，一般營養(yǎng)成分堪比鮑魚，優(yōu)于野生大黃魚[2]；且鮮味氨基酸含量較高，不飽和脂肪酸總量及DHA含量都較高。但一方面魷魚體內(nèi)存在許多降解營養(yǎng)物質(zhì)的酶，在適宜的環(huán)境中極易引發(fā)腐壞變質(zhì)；另一方面，魷魚體內(nèi)水分多、肌肉組織細(xì)嫩，是微生物生長的溫床，處理不當(dāng)極易造成魷魚腐敗變質(zhì)[3]。因此，做好魷魚品質(zhì)的保障既有利于提高魷魚資源利用率、減少經(jīng)濟(jì)損失，又能保障魷魚的有效供給。

作為食品加工領(lǐng)域的新技術(shù)——低溫等離子體技術(shù)因其具有安全、溫和、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)[4]，在水產(chǎn)品殺菌和保鮮方面的研究也越來越多。Miao等[5]研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體在10～60 kV處理10 min，顯著提高熱誘導(dǎo)肌原纖維蛋白凝膠的持水性、質(zhì)構(gòu)特性和色澤特性，隨著處理電壓升高，游離巰基含量顯著降低。另外，等離子體被認(rèn)為是固體、液體和氣體以外的第4種物質(zhì)狀態(tài)[6]，離子化產(chǎn)生的紫外光輻射直接誘導(dǎo)微生物的DNA損傷，低溫等離子體產(chǎn)生的羥自由基引起膜蛋白發(fā)生化學(xué)修飾和降解，活性氧、活性氮可有效造成生物大分子（蛋白質(zhì)、脂質(zhì)）的氧化變性[7]，多種等離子體活性物質(zhì)共同協(xié)同作用造成微生物的快速死亡，從而達(dá)到殺菌保鮮目的[8]。

因此，以冰鮮魷魚為研究對象，通過低溫等離子體技術(shù)處理后魷魚的色澤、pH、肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度、總巰基濃度、Ca2+-ATPase活性等變化，分析低溫等離子體對魷魚冷藏過程中品質(zhì)的影響，為改善魷魚保鮮效果、提高魷魚資源的利用率提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

冰鮮魷魚（浙江舟山水產(chǎn)碼頭）。

1.2 儀器與設(shè)備

Phenix BK130/3低溫等離子體處理儀（Phenix Technologies有限公司）；FSH-2高速可調(diào)勻漿機(jī)（武漢格萊莫檢測設(shè)備有限公司）；pH計(jì)（上海虹益儀器儀表有限公司）；紫外可見分光光度計(jì)（上海第三分析儀器廠）。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將魷魚去皮去內(nèi)臟，沿體軸切成約長、寬、高為3 cm×3 cm×1 cm的魷魚片，采用PE包裝將樣品隨機(jī)分為2組，每組15個(gè)樣品。一組用低溫等離子體處理，處理?xiàng)l件為50 kV、30 s；另一組不經(jīng)低溫等離子體處理作為空白對照，將樣品同時(shí)置于4 ℃貯藏，在第0，第2，第4，第6和第8天分別抽取3袋測定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.2 水分測定

采用GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》進(jìn)行測定，每組重復(fù)3次取平均值。

1.3.3 pH的測定

準(zhǔn)確稱取2.0 g魷魚肉糜于燒杯中，加入20 mL蒸餾水，高速均質(zhì)1 min，于4 ℃浸泡20 min，濾紙過濾后利用PHS-3C型酸度計(jì)測定，每組重復(fù)3次取平均值。

1.3.4 色差的測定

打開包裝袋取出樣品，將樣品置于光源下，色差計(jì)經(jīng)白板校準(zhǔn)后，測定樣品的色差值L*（亮度值），a*（紅度值），b*（黃度值），每組重復(fù)3次并取平均值，參考譚明堂等[9]的方法計(jì)算白度值，每組重復(fù)3次取平均值。

1.3.5 肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度測定

參考宦海珍[10]的方法提取肌原纖維蛋白，取上清液，利用考馬斯亮藍(lán)法測定肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度，每組重復(fù)3次取平均值。

1.3.6 肌原纖維蛋白總巰基濃度測定

參照1.3.5的纖維蛋白提取法提取，參照試劑盒的方肌原法依次加入樣本和試劑，混勻后室溫靜置10min，在波長412 nm處用雙蒸水調(diào)零，測定各管的吸光度，每組重復(fù)3次取平均值。總巰基濃度計(jì)算如式（1）所示。

式中：A***為412 nm處的吸光度差值；ε*為分子吸光系數(shù)13 600/（mol·cm·L-1）。

1.3.7 肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性測定

參照1.3.5的肌原纖維蛋白提取法提取，參照試劑盒的方法依次加入樣本和試劑，混勻后室溫靜置10min，在波長636 nm處用雙蒸水調(diào)零，測定各管的吸光度，每組重復(fù)3次取平均值。Ca2+-ATPase活性計(jì)算如（2）所示。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)處理及作圖采用Origin 8.1，SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（采用SNK法分析測驗(yàn)顯著性水平，p＜0.05）。

2 結(jié)果與討論

2.1 冷藏過程中水分變化

魷魚水分為75%～81%，其中肌肉中的水分為結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水3個(gè)部分，與蛋白質(zhì)鏈距離越遠(yuǎn)的水越容易流失。結(jié)合水主要通過氫鍵與蛋白質(zhì)的極性基團(tuán)相結(jié)合，這部分水性質(zhì)穩(wěn)定，基本不變。不易流動(dòng)水約占肌肉總水分的85%，大部分分布于肌原纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，不易流動(dòng)水是生產(chǎn)加工中需要盡可能保持的水分，也是影響肌肉保水性的決定因素。除了結(jié)合水與不易流動(dòng)水外，還有存在于毛細(xì)血管中的自由水，這部分水能被輕易除去，也是肉汁液流失的直接來源和影響肌肉保水性的重要因素。由圖1可知，隨著貯藏時(shí)間延長，樣品水分一直呈現(xiàn)下降趨勢，處理組和對照組的降低程度分別為4.7%和7.0%，這可能是由于冷藏期間蛋白質(zhì)等物質(zhì)的氧化、肌原纖維橫向收縮等導(dǎo)致魷魚的保水性降低進(jìn)而導(dǎo)致魷魚的水分降低。在冷藏前4 d，低溫等離子體處理組的水分顯著低于對照組（p＜0.05），這應(yīng)該是在高電壓下高度電離產(chǎn)生包含正、負(fù)電荷的離子，自由電子、自由基等多種活性物質(zhì)，發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)和紫外線輻射[11]，在此處理過程中分解消耗了魷魚表面部分自由水。冷藏4 d后，處理組的水分開始高于對照組，并且處理組的下降趨勢要明顯緩于對照組，這說明低溫等離子體處理能夠有效防止蛋白質(zhì)等物質(zhì)的氧化及肌原纖維結(jié)構(gòu)變化，改善冷藏過程中魷魚的保水性。

2.2 冷藏過程中pH的變化

圖2為低溫等離子體處理魷魚之后魷魚pH冷藏時(shí)間發(fā)生的變化情況。從整體變化情況來看，魷魚的pH隨冷藏時(shí)間增長呈現(xiàn)出先減小后增大趨勢。剛開始冷藏時(shí)，處理組與對照組之間pH的差距不大，到第2天時(shí)，pH開始下降并且降到整個(gè)冷藏過程中最低點(diǎn)，前2 d魷魚pH下降的主要原因應(yīng)該是魷魚體內(nèi)的肌糖元發(fā)生分解與氧化從而產(chǎn)生乳酸。在此之后魷魚開始進(jìn)入“自溶”階段，在該階段中，魷魚的品質(zhì)劣變會(huì)產(chǎn)生一些氨和胺類物質(zhì)等堿性腐敗物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致pH增加，尤其是在第6天，2組的數(shù)值均顯著增加，對照組pH上升幅度顯著高于處理組（p＜0.05）。另外，酸性較強(qiáng)的環(huán)境有利于微生物體內(nèi)酶活性的增強(qiáng)，增加魷魚體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解速度，從而使魷魚更快地走向腐敗變質(zhì)。通過這一現(xiàn)象可以說明，低溫等離子體處理能夠有效地抑制魷魚體內(nèi)微生物的生長和酶的活性，從而降低蛋白質(zhì)的氧化、分解速度，減少揮發(fā)性物質(zhì)，如胺和三甲胺等的產(chǎn)生，從而證明等離子體處理能夠有效提高魷魚的保鮮效果。

圖1 冷藏過程中水分的變化

圖2 冷藏過程中pH的變化

2.3 冷藏過程中色澤的變化

魷魚的色澤會(huì)影響消費(fèi)者對產(chǎn)品的接受度，消費(fèi)者在挑選水產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品的色澤是最直觀的因素之一[12]。色澤也是魷魚肌肉生理、生化和微生物變化的外部表現(xiàn)與魷魚肉感官品質(zhì)的重要指標(biāo)，魷魚及其制品在貯藏和加工過程中，因受到光照、溫度、氧氣等環(huán)境條件的影響，顏色會(huì)逐漸由白色變成黃色和褐色[13]。雖然試驗(yàn)過程中獲得的L*（亮度值）、a*（紅度值）、b*（黃度值）沒有表現(xiàn)出顯著的變化趨勢，但是魷魚的白度值（W）具有一定的變化趨勢。通過圖3可以看出，處理組的白度值顯著高于對照組（p＜0.05），并整體呈現(xiàn)出下降趨勢。姜晴晴等[14]在凍融循環(huán)對秘魯魷魚蛋白及肌肉品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)，氧化形成的羰基化合物與胺、氨基酸等氨基化合物發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成深色的物質(zhì)，此外魚類中的鐵、銅等催化氧化后也可促進(jìn)顏色的加深。這說明低溫等離子體處理能夠降低魷魚中的有機(jī)大分子如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化速率，抑制肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)、變性和降解，使魷魚保持較好品質(zhì)。

圖3 冷藏過程中白度值的變化

2.4 冷藏過程中肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度的變化

肌原纖維蛋白是肌纖維的重要組成部分，也是肌肉蛋白質(zhì)中最多的蛋白，具有重要的功能特性，占肌肉總蛋白的55%～60%，賦予肌肉食品許多令人滿意的物理、化學(xué)和感官特性。通過圖4可以看出，隨著冷藏時(shí)間延長，肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢，處理組和對照組的降低程度分別為39%和46%，并且在第2和第6天時(shí)下降明顯。究其原因應(yīng)該是低溫貯藏期間魷魚蛋白質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)的變化及由此引起的蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致，主要集中在肌原纖維蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)、溶解性、Ca2+-ATPase活性、總巰基濃度及表面疏水性變化等方面。另外，魷魚的肌原纖維蛋白與其他魚類和哺乳動(dòng)物的肌原纖維蛋白不同，更易溶于水、更容易氧化，蛋白質(zhì)的氧化使蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)、降解及變性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)被破壞，更多的肌原纖維束被撕開導(dǎo)致魷魚肌肉細(xì)胞和肌束之間形成間隙，使得肌纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞。經(jīng)低溫等離子體處理后的魷魚在冷藏期間的肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度顯著高于對照組，說明低溫等離子體處理能夠降低肌原纖維蛋白的氧化，以及熱變性、保護(hù)蛋白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，延緩魷魚的品質(zhì)劣變。

圖4 冷藏過程中肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度的變化

2.5 冷藏過程中肌原纖維蛋白總巰基濃度的變化

巰基具有較強(qiáng)的親核性和還原性，對于維持肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、保持理化和功能性質(zhì)具有重要意義[15]。蛋白質(zhì)發(fā)生氧化可使巰基（—SH）形成二硫鍵（—S—S—），在蛋白質(zhì)氧化過程中總巰基濃度減少，因此總巰基濃度可以作為蛋白氧化的一個(gè)重要指標(biāo)。通過圖5可以看出，隨著冷藏時(shí)間延長，肌原纖維蛋白總巰基濃度整體呈現(xiàn)出下降趨勢，處理組和對照組的降低程度分別為27%和32%，并且在前2 d下降幅度最大，其原因可能是大部分的冰鮮魷魚是由凍藏魷魚解凍而成，隨著魷魚胴體溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使隱藏在分子內(nèi)部的巰基活性基團(tuán)暴露出來，氧化形成二硫鍵。另外，除0 d外，在其他4個(gè)冷藏時(shí)間節(jié)點(diǎn)，低溫等離子體處理組的總巰基濃度明顯高于對照組，下降趨勢也略緩，說明低溫等離子體處理在降低蛋白質(zhì)氧化、保護(hù)肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)方面具有重要意義，原因可能是低溫等離子體激發(fā)過程中產(chǎn)生的大量ROS和RNS等活性物質(zhì)，可與魷魚處理體系中的蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，對其進(jìn)行化學(xué)修飾，改性與功能優(yōu)化，甚至提高其抗氧化能力。

圖5 冷藏過程中肌原纖維蛋白總巰基濃度的變化

2.6 冷藏過程中肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的變化

肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性源于肌球蛋白的球狀頭部，其活性大小與頭部區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和完整性密切相關(guān)。Ca2+-ATPase活性是評價(jià)肌球蛋白分子的良好指標(biāo)，可反映肌肉中肌球蛋白的變性程度，因而被廣泛用作為蛋白質(zhì)變性的評價(jià)指標(biāo)。通過圖6可以看出，隨著冷藏時(shí)間延長，肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性呈現(xiàn)下降趨勢，并且其變化趨勢與總巰基濃度的變化趨勢相一致，這可能是由于蛋白質(zhì)之間相互作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子重排，而分子聚合是由肌球蛋白活性部位的巰基氧化成為二硫鍵導(dǎo)致，引起肌球蛋白Ca2+-ATPase活性下降[16]。另外，處理組的數(shù)值要顯著高于對照組，說明低溫等離子處理能夠減緩酶解程度的加深，降低肌球蛋白分子的破壞程度，其原因應(yīng)該是低溫等離子體改變了酶蛋白分子的二級結(jié)構(gòu)（α-螺旋減少，β-折疊增加），從而導(dǎo)致酶活下降，抑制酶的活動(dòng)，減緩Ca2+-ATPase活性的下降。

圖6 冷藏過程中肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的變化

3 結(jié)論

以冰鮮魷魚為研究對象，通過低溫等離子體技術(shù)處理后魷魚的色澤、pH、肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度、總巰基濃度、Ca2+-ATPase活性等變化，分析低溫等離子體對魷魚冷藏過程中品質(zhì)的影響。研究得出，低溫等離子體處理組在色澤、理化等方面均優(yōu)于對照組，尤其是在肌原纖維蛋白相關(guān)指標(biāo)中表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，其中處理組的肌原纖維蛋白質(zhì)量濃度、總巰基濃度的下降趨勢均緩于對照組，并且下降數(shù)值較對照組較小。另外，通過Ca2+-ATPase活性的變化可以反映低溫等離子體處理能減緩酶解程度加深，降低肌球蛋白分子的破壞程度，抑制酶活動(dòng)。這說明低溫等離子體處理能夠有效降低魷魚中的有機(jī)大分子如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化速率及肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的變化，抑制魷魚肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)、變性和降解，改善冷藏過程中魷魚的保水性，使魷魚保持較好的品質(zhì)，能夠?yàn)楦纳票r魷魚的保鮮效果、提高冰鮮魷魚資源的利用率、實(shí)現(xiàn)冰鮮魷魚的高值化利用奠定理論基礎(chǔ)。