鄭玉璽 - 江津津 - 賈 強(qiáng) 董 蕾 陳彩連 -

(廣州城市職業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與美食養(yǎng)生學(xué)院，廣東 廣州 510650)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，食品包裝除了保護(hù)食品、安全運(yùn)輸?shù)然A(chǔ)功能外，還具有食品品質(zhì)指示、傳感、記錄等功能[1-3]，其中指示食品新鮮度的指示標(biāo)簽包裝成為近年來的研究熱點(diǎn)[4-5]。研究者根據(jù)食品的不同指示特性進(jìn)行指示標(biāo)簽的研發(fā)，如記錄時(shí)間、溫度變化的指示標(biāo)簽[6]、指示氧氣和二氧化碳濃度的指示標(biāo)簽[7]或新鮮度[8]及成熟度[9]的指示標(biāo)簽。在指示肉類或水產(chǎn)品的指示標(biāo)簽中，Sliva-Pereira等[10]利用紅甘藍(lán)花青素作為比色劑用于指示魚類的腐??；Zhang等[11]利用洛神花花青素和PVA制備指示豬肉新鮮度的指示標(biāo)簽；何華鵬等[12]利用溴甲酚紫指示青魚的新鮮度。

海鱸魚(Lateolabraxjaponicus)作為一種經(jīng)濟(jì)魚類，因富含蛋白質(zhì)[13]，極易在捕撈、運(yùn)輸、銷售等各環(huán)節(jié)中發(fā)生腐敗變質(zhì)。傳統(tǒng)水產(chǎn)品新鮮度檢驗(yàn)方法存在易受主觀因素影響、對(duì)樣品造成破壞處理等問題[14-15]，而指示標(biāo)簽可實(shí)現(xiàn)海鱸魚無損且直觀可視地表征海鱸魚新鮮程度的目的。虞美人色素作為一種植物色素，安全無毒且價(jià)格便宜[16]，王曉等[17]研究了虞美人色素在不同pH下的變色情況。

研究擬以虞美人色素為指示劑，以甲基纖維素凝膠溶液為成膜基質(zhì)，混合成膜后制成顯色標(biāo)簽，研究其對(duì)pH的變色情況；并應(yīng)用于4 ℃海鱸魚保鮮包裝盒中，考察其對(duì)海鱸魚新鮮度的指示效果，旨在為海鱸魚冷鏈運(yùn)輸及售賣過程中品質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供指導(dǎo)，也為變色指示標(biāo)簽的種類豐富提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

海鱸魚：個(gè)體鮮活，體長(zhǎng)約30 cm，市售；

虞美人花：花色為紫紅色，廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院；

乙酸、KOH、鹽酸、亞甲基藍(lán)、有機(jī)硅油、氧化鎂、硼酸：分析純，廣州化學(xué)試劑廠；

無水乙醇、丙三醇、檸檬酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸：分析純，廣州市天河區(qū)鑫沐化工商行；

甲基纖維素：分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

大孔吸附樹脂：科海思(北京)科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

臺(tái)式pH酸度計(jì)：FE20 Plus型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

超凈工作臺(tái)：SW-CJ-1F型，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；

色差儀：NH300型，深圳市三恩時(shí)科技有限公司；

電子天平：FA2204型，上海津平科學(xué)儀器有限公司；

半微量定氮蒸餾器：1 000 mL，重慶市科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

低溫超聲波萃取儀：L-2008型，上海寰熙醫(yī)療器械有限公司；

紫外分光光度計(jì)：UV1810S型，青島聚創(chuàng)環(huán)保有限公司。

1.2 方法

1.2.1 虞美人指示標(biāo)簽制備 參照王曉等[17]的方法提取虞美人色素，而后進(jìn)行指示標(biāo)簽制備：50 ℃水浴條件下，在超純水中加入甲基纖維素，劇烈攪拌使其形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的甲基纖維素凝膠溶液。降至室溫后，以0.5 mol/L檸檬酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0～6.5，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的虞美人色素—乙醇溶液，使虞美人色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。脫泡后，將色素混合溶液流延至潔凈玻璃板上，無菌刮刀刮平表面，使薄膜厚度為0.1～0.2 cm，冷凍干燥后揭下薄膜，將薄膜裁剪成1.0 cm×4.0 cm的長(zhǎng)條，粘附于白色防水紙上，4 ℃貯藏備用。

1.2.2 虞美人指示標(biāo)簽對(duì)pH的變色響應(yīng) 利用乙酸和KOH配制pH值為2.0～9.0的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在指示標(biāo)簽薄膜上依次滴加標(biāo)準(zhǔn)液，記錄顏色變化，利用色差儀測(cè)定指示標(biāo)簽的亮度(L*)、紅綠度(a*)、黃藍(lán)度(b*)。按式(1)計(jì)算ΔE[18]。

(1)

式中：

ΔE——測(cè)定時(shí)指示標(biāo)簽顏色與初始指示標(biāo)簽顏色的計(jì)算差值;

ΔL*、Δa*、Δb*——初始指示標(biāo)簽顏色特征值差值。

1.2.3 虞美人指示標(biāo)簽對(duì)海鱸魚新鮮度的指示效果及穩(wěn)定性測(cè)試 取8.0 cm×8.0 cm×4.0 cm的塑料無菌保鮮盒，每個(gè)盒蓋中心用無菌膠布貼一塊虞美人指示標(biāo)簽。取海鱸魚樣品放入無菌容器，加入無菌冰處理致其休克，無菌水洗凈，去除表面水分。去除頭尾及內(nèi)臟，沿脊骨剖成兩份，切成2.5 cm×2.5 cm×1.0 cm的魚塊。稱取40 g魚塊放入貼有指示標(biāo)簽的保鮮盒中，4 ℃室內(nèi)光(光照強(qiáng)度2 500 Lux)保鮮15 d。

1.2.4 指示標(biāo)簽顏色測(cè)定

(1) 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量：參照GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氨的測(cè)定》。

(2) pH值：參照Arashisar等[19]的方法。

(3) 硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物(TBARS)：參照Salih等[20]的方法并適當(dāng)調(diào)整。稱取5 g魚肉置于50 mL離心管中，加入25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的三氯乙酸，均質(zhì)后靜置過濾，蒸餾水定容至50 mL。取5 mL濾液加入5 mL濃度為0.02 mol/L硫代巴比妥酸，沸水浴20 min，冷卻，1 600 r/min離心5 min，測(cè)定532 nm處上清液的吸光值。按式(2)計(jì)算TBARS含量。

(2)

式中：

T——TBARS含量，mg/100 g。

1.2.5 指示標(biāo)簽的光穩(wěn)定性測(cè)試 取10個(gè)粘附指示標(biāo)簽的保鮮盒，盒內(nèi)分別裝有40 g魚塊，4 ℃貯藏。其中5盒置于室內(nèi)光下，光照強(qiáng)度為2 500 Lux；另5盒置于日光下，光照強(qiáng)度為10 000 Lux。

2 結(jié)果與分析

2.1 虞美人色素對(duì)pH的變色響應(yīng)

由表1可知，當(dāng)pH為2.0～9.0時(shí)，虞美人色素有良好的變色效果。當(dāng)pH<7.0(酸性環(huán)境)時(shí)呈紅色；pH超過7.0后，逐漸變?yōu)辄S棕色，pH為9.0時(shí)，變成棕褐色，與王曉等[17，21]的結(jié)果類似。不同pH值下，指示標(biāo)簽的顏色差異明顯，可進(jìn)行肉眼直觀觀察，具備指示不同pH的條件。

虞美人色素為花青素類，在不同pH值下因自身結(jié)構(gòu)的改變而呈不同顏色。當(dāng)pH<2.0時(shí)，溶液主要為黃洋鹽離子，呈紅色；當(dāng)pH為2.0～7.0時(shí)，溶液向假堿、醌型堿及查爾酮偏移，紅色逐漸變淺[21]；當(dāng)pH>7.0時(shí)，花青素為醌型堿至降解，溶液呈黃綠色并隨著pH值的增大而加深[22]。

表1 虞美人色素在不同pH下的顏色

2.2 虞美人指示標(biāo)簽的光穩(wěn)定性

由圖1可知，虞美人指示標(biāo)簽在兩種不同光強(qiáng)下的指示效果無顯著差異，均以紅色—紫紅色—黃綠色—棕褐色的變化規(guī)律進(jìn)行。人眼無法明顯辨別出太陽(yáng)光照射下的指示標(biāo)簽褪色現(xiàn)象。從ΔE角度講，光照導(dǎo)致了指示標(biāo)簽輕微泛白現(xiàn)象，L*變大，而a*值和b*值變小，最終出現(xiàn)數(shù)值上比室內(nèi)光略小的現(xiàn)象，但通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，兩種光照對(duì)虞美人指示標(biāo)簽的ΔE無顯著影響，即一定的光照對(duì)虞美人指示標(biāo)簽對(duì)海鱸魚新鮮度的指示效果不會(huì)造成影響。同時(shí)，海鱸魚自捕撈后，保鮮運(yùn)輸及售賣過程基本在室內(nèi)進(jìn)行，不會(huì)有強(qiáng)光長(zhǎng)期照射的過程。因此虞美人指示標(biāo)簽對(duì)海鱸魚新鮮度的指示具有穩(wěn)定性。

2.3 指示標(biāo)簽指示海鱸魚新鮮度

2.3.1 TVB-N含量 TVB-N是表征水產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)[23]，GB/T 18108—2019《鮮海水魚通則》中規(guī)定，海水魚TVB-N含量不超過15 mg/100 g為優(yōu)級(jí)品，不超過30 mg/100 g為合格品[24]。故當(dāng)TVB-N超過30 mg/100 g時(shí)，表明海鱸魚已喪失食用價(jià)值。在15 d貯藏期內(nèi)，初始海鱸魚TVB-N為(7.68±1.92) mg/100 g，隨后海鱸魚的TVB-N含量逐漸上升。

圖1 虞美人指示標(biāo)簽的光穩(wěn)定性Figure 1 Light stability of the indicator label

由圖2可知，自貯藏期開始至第3天，指示標(biāo)簽呈黃綠色，TVB-N含量提示此時(shí)海鱸魚為優(yōu)級(jí)品；貯藏第4～11天，海鱸魚品質(zhì)為合格品，指示標(biāo)簽呈黃棕色；貯藏第12天喪失食用價(jià)值[(31.105±28.600) mg/100 g]，此時(shí)指示標(biāo)簽呈棕褐色，與黃星奕等[25]、何華鵬等[12]及王冰雪等[26]的結(jié)果相似。這可能是由于魚塊雖經(jīng)過表面清洗，但內(nèi)部微生物不可清除，在貯藏過程中微生物和酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分解，導(dǎo)致TVB-N含量升高。綜上，通過虞美人指示標(biāo)簽進(jìn)行海鱸魚新鮮度指示時(shí)，黃綠色為優(yōu)級(jí)品，黃棕色為合格品，達(dá)到棕褐色時(shí)已不可食用。

2.3.2 TBARS含量 魚類產(chǎn)品由于貯藏初期產(chǎn)生乳酸導(dǎo)致pH值下降，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)分解為三甲胺等堿性物質(zhì)導(dǎo)致pH值上升[27]。TBARS含量表征脂肪氧化程度，魚肉中的不飽和脂肪酸發(fā)生酸敗產(chǎn)生TBARS，從而可以表征魚肉新鮮程度[28]。由圖3可知，4 ℃貯藏下，海鱸魚TBARS含量逐漸升高，pH值則先下降后升高，兩個(gè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)與丁婷等[29]、周強(qiáng)等[30]的結(jié)果一致。

圖2 4 ℃貯藏下海鱸魚TVB-N含量與指示標(biāo)簽在不同品質(zhì)下的顏色指示

圖3 4 ℃貯藏下海鱸魚TBARS含量和pH值變化Figure 3 Changes of TBARS content and pH values ofsea bass stored at 4 ℃

2.3.3 相關(guān)性分析 由表2可知，TVB-N、TBARS含量均與ΔE呈顯著線性相關(guān)；但pH值與ΔE無線性擬合關(guān)系。這可能是虞美人色素指示標(biāo)簽是因pH值的變化而發(fā)生顏色改變，但指示標(biāo)簽并未與魚肉接觸，因此魚肉pH值無法與指示標(biāo)簽的變色產(chǎn)生相關(guān)性；而TVB-N為一系列具有揮發(fā)性的堿性物質(zhì)，因此會(huì)引起環(huán)境pH值發(fā)生改變，從而導(dǎo)致指示標(biāo)簽顏色變化[31]。

表2 4 ℃貯藏下海鱸魚TVB-N、pH和TBARS與ΔE的線性擬合關(guān)系

3 結(jié)論

傳統(tǒng)海鱸魚新鮮度檢驗(yàn)方法存在不準(zhǔn)確、破壞性取樣等問題，而利用植物色素作為新鮮度指示劑，成本低廉、安全無毒且直觀可視。不同pH下，虞美人色素指示標(biāo)簽具有良好的變色響應(yīng)，且海鱸魚的揮發(fā)性鹽基氮含量與指示標(biāo)簽ΔE達(dá)顯著線性擬合關(guān)系，當(dāng)海鱸魚處于不同新鮮度時(shí)，指示標(biāo)簽均有肉眼可分辨的顏色變化：黃綠色時(shí)指示為優(yōu)級(jí)品、黃棕色時(shí)為合格品、棕褐色時(shí)為不可食用。雖然目前還未見相似的報(bào)道利用虞美人色素制備食品新鮮度指示標(biāo)簽，進(jìn)行水產(chǎn)品或肉類的新鮮度指示，但在前人利用紅甘藍(lán)花青素進(jìn)行魚肉新鮮度指示[10]、桑葚花青素進(jìn)行三文魚新鮮度指示[22]、溴甲酚紫進(jìn)行豬肉新鮮度指示[26]中均指出，作為食品新鮮度指示標(biāo)簽，必須具備指示不同新鮮程度時(shí)，其顏色差異可肉眼分辨。故此可推斷，虞美人色素指示標(biāo)簽對(duì)海鱸魚的新鮮度指示具有實(shí)用性。以此為研究基礎(chǔ)，未來還可就指示標(biāo)簽對(duì)其他水產(chǎn)品及肉類的指示情況進(jìn)行開發(fā)和利用，同時(shí)進(jìn)行本產(chǎn)品商品化開發(fā)工作，從而實(shí)現(xiàn)其海鱸魚新鮮度指示的市場(chǎng)化應(yīng)用。