?复配保鲜剂对冻藏南极大磷虾品质变化及货架期的影响?

杨峰 蔡友琼 迟海

摘 要：以三氯乙酸可溶性氮 （TCA-N）、脂肪氧化程度、汁液浸出体积、最大剪切力、Ca2+-ATPase和盐溶性蛋白为考察指标，结合感官评价，探讨了复配保鲜剂（D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-己基间苯二酚0.1 g/L）对南极大磷虾在 -18 ℃冻藏条件下品质变化及货架期的影响，以目前水产品常用保鲜剂 ——焦亚硫酸钠为对照。结果表明：在 -18℃冻藏条件下添加复配保鲜剂可降低南极大磷虾的TBARS值及汁液浸出速率，减少盐溶蛋白和Ca2+-ATPase的损失，明显延缓南极大磷虾蛋白质的分解，改善脂肪氧化及肉质结构变化的状况（P<0.05），使南极大磷虾货架期由66 d延长至102 d，而添加剂焦亚硫酸钠对南极大磷虾品质的保持及货架期的延长作用不明显。因此，从保鲜效果及经济成本考虑，复配保鲜剂成本低廉，具有广阔的应用前景。

关键词：南极大磷虾;复配保鲜剂;冻藏;品质变化;货架期

中图分类号：TS254文献标识码：A文章编号：1006-060X（2020）10-0086-06

Abstract： The efficacy of a compound preservative （D- sorbitol 15 g/L， mixed phosphates 7 g/L and 4-HR 0.1 g/L） on quality changes and shelf life of Antarctic krill （Euphausia superba） at -18℃frozen temperature was studied using the common aquatic preservative sodium meta-bisulfite as control， and the changes of TCA-N， fat oxidation， juice-leaching volume， maximum shearing force， Ca2+-ATPase and salt-soluble proteins were detected in combination with sensory evaluation. The results have exhibited that adding the compound preservative under -18℃ frozen storage condition can reduce the TBARS value and juice-leaching rate of Antarctic krill， reduce the loss of salt-soluble protein and Ca2+-ATPase， obviously delay the decomposition of protein， inhibit fat oxidation and changes of fleshy structure （P<0.05） and prolong the shelf life of Antarctic krill from 66 d to 102 d. While sodium meta-bisulfite has no obvious promotion to maintaining the quality and extending the shelf life of Antarctic krill. In view of fresh-keeping efficacy and economic cost， the compound preservative is of low cost and broad application prospects.

Key words： Antarctic krill （Euphausia superba）; compound preservative; frozen storage; quality changes; shelf life

南極大磷虾 （Euphausia superba） 资源丰富，开发利用前景广阔，可作为缓解人类粮食危机的高效蛋白资源。然而南极大磷虾品质变化机理特殊，死后自溶迅速，内源蛋白酶被认为是影响南极大磷虾品质变化的主要原因[1-3]。同时，南极大磷虾脂肪氧化酸败会引起色泽和风味的劣变，这些质量变化都局限了南极大磷虾的捕捞开发和加工利用。因此，研发安全有效的南极大磷虾保鲜剂对其品质的保持及加工利用十分必要。

保鲜效果及原料成本是企业研发应用食品添加剂的主要考量因素。目前国内外对鲜活虾蟹类产品的保鲜主要采用抗氧化剂来抑制产品黑变，同时添加磷酸盐对产品进行保水增重[4-5]。目前壳聚糖、4-己基间苯二酚（4-HR）、茶多酚及混合磷酸盐等已广泛应用在水产品保鲜中[6-9]。然而南极大磷虾品质变化特殊，体内自溶酶对蛋白分解迅速，选用单一保鲜剂不能满足南极大磷虾品质的保持。

杨峰等[10]利用常用食品添加剂复配了南极大磷虾的保鲜剂，发现在2 ℃条件下复配保鲜剂（主要成分：D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-HR 0.1 g/L）可以显著延长南极大磷虾的货架期。目前，我国水产品冻藏保存温度大多低于-18℃，因此，笔者进一步考察了复配保鲜剂对-18℃下冻藏的南极大磷虾物理、化学及感官品质变化的影响，并与虾类常用保鲜剂（焦亚硫酸钠）进行比较，以验证复配保鲜剂的作用效果，以期开发一种高效廉价的南极大磷虾保鲜剂，为南极大磷虾大批量生产及利用提供基础数据和支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 参试材料与试剂 南极大磷虾由我国“南极海洋生物资源开发利用项目组”于2018年4月南极捕捞，船上冻结后-23℃贮藏，2018年8月运抵实验室，-80℃贮藏备用。 4-HR购于郑州金峰达化工有限公司（食品级）;Ca2+-ATPase试剂盒购于南京建成试剂有限公司;HCl标准溶液购于上海市计量测试技术研究院;D-山梨糖醇（食品级）、混合磷酸盐（六偏磷酸钠∶焦磷酸钠=1∶1，m/m，食品级）、浓硫酸（AR）、三氯乙酸（AR）、硫代巴比妥酸（AR）等购于国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器与设备 半自动凯氏定氮仪（上海嘉定粮油仪器有限公司）、质构仪TMS-Pro型（Food Technology Corporation，美国）、均质器IUL型（西班牙）、恒温水浴锅HH-8型（常州国华电器有限公司）、高速低温离心机（Centrifuge 5810R，Eppendof，德国）、721型可见光分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）、冰箱（三洋公司，日本）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理方法和贮藏试验 按迟海等 [11]研究的方法对南极大磷虾进行解冻，选择个体完整、无黑头的南极大磷虾，按复配保鲜剂溶液（D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-HR 0.1 g/L）与原料虾体积质量比为2∶1将南极大磷虾置于0℃条件下浸渍，10 min后沥干装袋密封，放入冰箱中，贮藏温度控制为（-18 ± 1）℃。间隔适当时间随机取样进行指标测定。

1.2.2 感官检验 选择8名训练有素的感官评定员组成感官评定小组，感官评分采用10分制标准，参考迟海等[2]的评分标准 （见表1），以南极大磷虾的色泽、体表、肌肉及90 ℃水煮5 min的气味和汤汁为评价指标，各项指标满分为2分，总分10分为最好品质，0分为最差品质，5分为感官不可接受点。

1.2.3 相關指标的测定 测定指标包括汁液浸出体积、TBARS（硫代巴比妥酸）、TCA-N（三氯乙酸可溶性氮）、最大剪切力、盐溶蛋白含量、Ca2+-ATPase（钙离子-三磷酸腺苷酶）比活力等。

（1） 汁液浸出体积测定。参照Pisal等[12]的方法，取约100 g南极大磷虾，用棉纱布将虾体表面水分吸干，置于均质器内充分绞碎，准确称取25 g虾肉于离心管中，在11 000 r/min、4℃条件下离心1 h，离心后取上清液测量浸出液体积（mL）。

（2）TBARS测定。参照马丽珍等[13]的方法，以虾肉中丙二醛的含量来表示（mg /kg）。

（3）TCA-N测定。参照宗留香等[14]的方法，按半微量凯氏定氮法进行测定，结果以mg/g表示。

（4）最大剪切力测定。应用TMS-Pro型质构仪，并通过Texture Lab Pro软件加以控制。采用虾剪切力测定方法，最大力量感应量程为1 000 N，测试速度为60 mm/min，时间间隔为0.3 min，测定样本数n=10。

（5）盐溶蛋白含量测定。准确称取5 g 南极大磷虾装入打浆袋中，加入100 mL 冰冷的0.6 mol /L KCl溶液，于均质机内反复匀浆3次，并在4℃条件下提取1 h，最后11 000 r/min，4℃离心10 min，利用考马斯亮蓝法以牛血清蛋白为标准样品测定上清中盐溶蛋白的含量[15]，用牛血清蛋白做标准曲线，595 nm条件下测定南极大磷虾盐溶性蛋白质含量 （标准曲线的回归方程为y=0.006 7x+0.096 4，R2=0.999 1），计算结果以mg/g表示。

（6）Ca2+-ATPase比活力测定。参照南京建成ATP酶试剂盒测定方法。

1.3 数据分析与处理方法

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行回归分析，每项指标测定数据至少采用3个平行。用SPSS 17.0软件进行方差分析和Duncan方法分析（P<0.05为差异显著标准） 。

2 结果与分析

2.1 冻藏过程中感官评分的变化

冻藏过程中各组南极大磷虾感官评分结果呈下降趋势（见图1）。空白组和焦亚硫酸钠组下降速度快，在第10周低于不可接受分值5分（4.9分），而添加复配保鲜剂组的南极大磷虾感官评分下降缓慢，感官评分明显高于空白组和焦亚硫酸钠组（P<0.05）。在整个贮藏试验14周内，感官评分始终在5分以上（可接受范围），这说明复配保鲜剂能较好地保持南极大磷虾的感官品质。感官评分（Y）与冻藏期（X）之间呈线性回归，各处理直线回归方程为：Y=9.37-0.3X （复配组）、Y=8.99-0.38X （焦亚硫酸钠组） 和Y=8.98-0.41X （空白组）。根据这三组线性方程，可预计出南极大磷虾在冻藏-18℃条件下的货架期分别为102、73、66 d，复配组南极大磷虾货架期分别比焦亚硫酸钠组和空白组延长36和29 d。

2.2 冻藏过程中Ca2+-ATPase和盐溶蛋白的变化

Ca2+-ATPase活性和盐溶蛋白含量是反映冻藏过程中肌球蛋白性质变化的指标，Ca2+-ATP酶活性由肌球蛋白头部S-1区域决定，此区域巯基的氧化导致了Ca2+-ATPase活性的下降，而盐溶蛋白浓度大小则反映了肌球蛋白性质变化。由图2可知，3组南极大磷虾在-18℃冻藏时Ca2+-ATPase比活力存在明显的差异性（P<0.05）。空白组和复配组南极大磷虾Ca2+-ATPase比活力呈先上升后下降的趋势，而焦亚硫酸钠组Ca2+-ATPase比活力下降趋势明显。这与Inoue等[16]和Benjakul等[17]研究中发现的结果相似。Inoue等[16]认为是冻结作用，使肌肉组织膜发生分离，膜系统上的脂蛋白随之发生变化，最终使Ca2+-ATP酶活性的增加。Benjakul等[17]认为在冻藏初期蛋白质的空间结构发生了轻微的改变，使Ca2+-ATPase的活性部位更加突出，从而导致了Ca2+-ATPase含量的增加。因此，可以推测在冻藏初期Ca2+-ATPase活性的上升是冻结和酶共同作用的结果。在-18℃冻藏至第10周时，焦亚硫酸钠组和空白组变化较大，比活力较初始值分别下降了67.5%和74.8%。而复配组南极大磷虾Ca2+-ATPase比活力到第10周只下降15.6%，即使冻藏至第14周也只下降至65%。

南极大磷虾虾肉蛋白的冷冻变性越严重，其盐溶蛋白的含量也越低。试验研究结果显示南极大磷虾盐溶蛋白含量下降很快（图3），保鲜剂作用不明显。第8周时，复配保鲜剂组南极大磷虾盐溶蛋白含量为15 mg/g，高于空白组和焦亚硫酸钠组。然而第10周以后，测试组南极大磷虾盐溶蛋白含量接近。这可能是由于在-18℃条件下，虾肉蛋白质中的结合水因冻结作用在肌细胞外产生大冰晶，肌细胞内肌原纤维被挤压成束状，并因冰晶形成时蛋白质失去结合水，导致蛋白质结合形成各种不溶性交联而变性。林洪等[18]认为，在贮藏（-4℃和-11℃） 过程中，蛋白质的稳定性下降，相应的盐溶蛋白含量下降也较快，这可能是因为肌球蛋白相互靠近，且一部分未冻的细胞组织液影响了肌球蛋白分子的排列。

2.3 冻藏过程中TBARS的变化

南极大磷虾不饱和脂肪酸含量很高，在冻藏过程中易发生自动氧化和脂酶水解，虽然在低温条件下脂肪氧化可在一定程度上被抑制，但是低温并不能完全抑制脂质水解酶的活性，而且脂質氧化和水解产生的醛类和酮类物质会产生臭味和涩味，引起南极大磷虾品质的劣化。因此，抑制南极大磷虾脂肪氧化对提高南极大磷虾品质显得尤为必要。由图4可知，空白组南极大磷虾TBARS值在冻藏初期上升明显，后期趋于平稳，第10周达到感官终点（感官评分<5，下同），此时的TBARS值为3.7 mg/kg，焦亚硫酸钠在冻藏前8周对脂肪氧化有显著的抑制作用（P<0.05），但冻藏8周后抑制作用减弱，第10周到达感官终点3.2 mg/kg，与空白组作用不明显。复配保鲜剂对脂肪氧化有显著的抑制作用，整个冻藏过程中略有下降，但总体呈抑制脂肪氧化趋势，第10周到达感官终点时TBARS值为1.8 mg/kg。由于TBARS产生的机理还没有明确，脂肪氧化的二级产物可能对TBARS产生影响，从而造成TBARS测定值不稳定[19]。目前，我国对水产品中TBARS 限量标准没有明确规定，国外推荐的阈值为丙二醛含量1～2 mg/kg[20]。试验结果显示，复配组南极大磷虾TBARS值处于建议限量以下，这表明复配保鲜剂对南极大磷虾脂肪氧化的抑制作用明显。

2.4 冻藏过程中TCA-N的变化

蛋白质的分解程度直接关系着南极大磷虾的品质。南极大磷虾酶系复杂，蛋白质经酶作用后，会产生小分子肽和游离氨基酸，TCA-N含量的变化被建议作为测定南极大磷虾质量变化的指标[2]。通过三氯乙酸沉淀蛋白质测定TCA-N含量的变化，可以判断南极大磷虾蛋白质分解的情况，进而推断南极大磷虾体内酶在品质变化中起的作用。

随着冻藏时间的延长空白组南极大磷虾TCA-N显著增加，空白组第10周达到感官终点，TCA-N为4.32 mg/g（图5）。复配组和焦亚硫酸钠组TCA-N含量整体呈上升趋势，但变化缓慢，焦亚硫酸钠组感官终点对应的值为 3.15 mg/g，14周后复合组对应的值为2.82 mg/g。若以南极大磷虾总氮含量为25.0 mg/g的标准计算[2]，空白组、焦亚硫酸钠组和复合组南极大磷虾TCA-N含量最高占总氮量的17.3% 、12.6%和11.3%。D-山梨糖醇能够显著抑制TCA-N含量的增加，这可能是由于D-山梨糖醇与南极大磷虾蛋白酶中金属离子的螯合作用，造成了南极大磷虾酶活性的下降，蛋白质分解速率降低。焦亚硫酸钠组TCA-N含量变化不大，可能是由于亚硫酸盐的强氧化作用，抑制了南极大磷虾中蛋白酶的活性，降低了蛋白质的分解速率。

2.5 冻藏过程中最大剪切力的变化

质构变化是来自人体某些器官和食品接触时产生的生理刺激在触觉上的反应，是源于食品结构的一组物理参数，质构由肌肉中各种蛋白质结构特性决定，其数值反应了食品品质 [21]。因此，研究以最大剪切力作为考察指标对南极磷虾品质变化进行分析。

添加复配保鲜剂的南极大磷虾最大剪切力明显高于空白对照组（P<0.05）（图6）。而添加焦亚硫酸钠的南极大磷虾最大剪切力低于空白组，这可能是由于焦亚硫酸钠的强漂白作用，给南极大磷虾肌肉造成了损伤，使蛋白质持水能力和肌肉强度下降，最终导致南极大磷虾肌肉变软剪切力下降。南极大磷虾肌肉组织最大剪切力在冻藏初期下降较快，空白组和焦亚硫酸钠组在前两周下降到1.3 N，而添加复配保鲜剂的南极大磷虾在2周后最大剪切力始终维持在1.3 N左右，直至感官终点。南极大磷虾在冻藏初期最大剪切力下降较快，这是由于南极大磷虾自身个体比较小，虾壳较薄且肌肉组织柔软多汁，缺乏韧性，冻藏温度不能完全满足对南极大磷虾自溶的抑制，从而导致南极大磷虾虾体组织松散。

2.6 冻藏过程中汁液浸出体积的变化

表2是南极大磷虾经复配保鲜剂处理后浸出液体积的变化情况。随着冻藏时间的延长，南极大磷虾浸出液的体积呈上升趋势。南极大磷虾在冻藏2周后，空白组和焦亚硫酸钠组浸出液体积明显增大，这可能是由于在冻藏初期冰晶对南极大磷虾肌肉组织造成损伤，使得肌肉的持水能力下降，汁液浸出体积增大，而添加复配保鲜剂的南极大磷虾汁液浸出体积变化不明显，这可能是由于混合磷酸盐作为添加剂可以提高肌肉组织的离子强度、提高肌肉蛋白的凝胶作用、固定了肌肉中的水分，使汁液浸出体积减小。在前8周，复配组南极大磷虾浸出液体积能够维持在较低的范围内，8周后，复配添加剂的作用效果下降，浸出液体积开始显著增加，但是始终低于空白组和焦亚硫酸钠组。在第10周时，空白组和焦亚硫酸钠组南极大磷虾达到感官终点，汁液浸出体积达到了11.50 mL和11.80 mL，相对于初始值分别升高了98%和103%。在第14周时，空白组和焦亚硫酸钠组南极大磷虾汁液浸出体积相差不明显，而复配添加剂组仍低于其他两组。

2.7 复配保鲜剂效果评价

由于多酚氧化酶的作用，海捕虾易发生黑变，感官上使消费者不易接受，从而降低海捕虾的商品价值。目前，国内外多采用抗氧化剂来应对虾体黑变，例如植酸、抗坏血酸、焦亚硫酸钠等。由于成本问题，渔民通常使用焦亚硫酸钠浸泡处理进行保鲜[22]。然而由于操作不当，焦亚硫酸钠浸泡不均匀，造成二氧化硫残留超标，进而容易导致食物中毒。同时，焦亚硫酸钠容易与维生素B1发生反应，从而破坏虾的营养。正确开发及推广海捕虾保鲜剂具有重要的现实意义。试验结果表明，复配保鲜剂能够有效减缓南极大磷虾的品质变化，且该保鲜剂价格较市售的虾类保鲜剂低廉[23]，是一种低成本、复合生物保鲜剂。

然而南极大磷虾品质变化特殊，5 ℃条件下南极磷虾品质保持约为15 h，而且微生物不是造成南极大磷虾变质的最主要因素[2]。因此，针对南极大磷虾品质保持的添加剂不应单一考虑虾体问题。目前，周伟丽研发的南极磷虾天然保鲜剂已经申请专利[24]，其主要成分为芦荟甘、茶多酚、醋酸缓冲液、壳聚糖。相关研究显示，pH值对南极大磷虾蛋白自溶和水解有一定的影响[25-26]。专利中醋酸缓冲液体系中pH值高低是否会影响南极大磷虾自溶和感官品质变化仍需进一步考虑。同时，杨峰等[10]在食品添加剂筛选过程中发现，茶多酚及壳聚糖对南极大磷虾的品质保持作用不明显。然而，笔者试验中使用的复配保鲜剂，主要控制南极大磷虾自溶，并兼顾感官品质和成本要求，是一种理想的南极大磷虾复配保鲜剂。

3 结 论

通过感官评价、TCA-N、TBARS、汁液浸出体积、最大剪切力、Ca2+-ATPase和盐溶蛋白变化的测定，确定-18℃冻藏条件下空白组、复配组和焦亚硫酸钠组南极大磷虾的货架期分別为66、102、73 d，复配保鲜剂将南极大磷虾货架期由66 d延长到102 d。

通过比较复配保鲜剂（浓度为D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-HR 0.1 g/L）与空白组和焦亚硫酸钠组保鲜效果发现，该复配保鲜剂能够降低南极大磷虾TBARS值，减缓了TCA-N、汁液浸出体积的产生速率，延缓了盐溶蛋白和Ca2+-ATPase的下降，同时，对南极大磷虾最大剪切力的下降也有较好的延缓作用。

南极大磷虾保鲜剂成本低廉，是一种高效、安全保鲜剂，具有广阔的应用前景。

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（责任编辑：张焕裕）