不同生物保鮮劑對冷藏南美白對蝦的保鮮效果

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(上海海洋大學食品學院,上海 201306)

不同生物保鮮劑對冷藏南美白對蝦的保鮮效果

熊青,謝晶*,高志立,施建兵,張利平,錢韻芳

(上海海洋大學食品學院,上海 201306)

為提高冷藏南美白對蝦的貯藏品質,分別采用0.05%溶菌酶、0.1%植酸、0.5%檸檬酸、0.15%抗壞血酸、0.5% L-半胱氨酸和1.5%殼聚糖保鮮對蝦,通過感官評價、pH、細菌總數、揮發性鹽基氮和多酚氧化酶相對酶活力的測定評價保鮮效果。研究結果表明,1.5%殼聚糖能有效減緩新鮮對蝦感官品質的下降,并抑制微生物生長,0.5%檸檬酸對揮發性鹽基氮抑制效果最好,并有較強的抑制多酚氧化酶作用,0.5% L-半胱氨酸能有效抑制多酚氧化酶和黑變,而0.05%溶菌酶、0.1%植酸和0.15%抗壞血酸對南美白對蝦的品質改善不明顯。

南美白對蝦,生物保鮮劑,貯藏品質

南美白對蝦是中國養殖對蝦的主要品種,近年來產量不斷上升[1],同時消費量也不斷增長。南美白對蝦由于其營養豐富,在貯運及加工過程中微生物易大量繁殖加速營養物質的降解,產生生物胺及異味[2],從而導致南美白對蝦失去食用價值。此外,對蝦死后多酚氧化酶被激活產生黑色素而影響感官品質[3]。冷凍能夠抑制微生物的生長和多酚氧化酶的活性,但會使部分蛋白質變性,造成汁液流失,對感官影響較大,且凍藏能耗大。冷藏能在短期內保持對蝦的感官品質,對營養物質造成的損傷小,且能有效減緩運輸過程中對蝦品質的下降。然而冷藏對南美白對蝦的黑變和微生物生長的抑制作用有限,因此需要借助其他抑制劑減緩對蝦品質的下降。硫化物和4-己基間苯二酚被廣泛地用于抑制蝦類黑變[4-6],但這些化合物對人體健康有一定危害,且硫化物已被一些國家禁止使用[7],因而生物保鮮劑日益受到消費者的青睞。溶菌酶、檸檬酸、殼聚糖等對食品中微生物有較好的抑制效果[8-10],植酸、抗壞血酸、半胱氨酸等對多酚氧化酶有一定的抑制效果[11-13]。為能有效抑制對蝦黑變并提高對微生物的抑制作用,本實驗在之前的研究基礎上,加入了溶菌酶和L-半胱氨酸,分析比較了6種生物保鮮劑對冷藏南美白對蝦的保鮮效果,從中篩選出能有效抑制微生物生長或抑制多酚氧化酶活性的保鮮劑,為今后南美白對蝦保鮮研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

南美白對蝦活蝦 購于上海市南匯區蘆潮港,單只蝦質量為8～15g,充氧運輸到實驗室；檸檬酸(AR級) 購于宜興市第二化學試劑廠；50%高純度植酸溶液(食品級) 購于浙江桐鄉鑫洋食品添加劑有限公司；殼聚糖、溶菌酶(酶活力≥20000U/mg)、平板計數瓊脂(BR級) 購于國藥集團化學試劑有限公司；L-半胱氨酸、抗壞血酸、硼酸、氧化鎂等(AR級) 購于國藥集團化學試劑有限公司；聚氧乙烯月桂醚(Polyoxyethylene Lauryl Ether Brij-35)、苯甲基磺酰氟(phenylmethylsulfonyl fluoride,PMSF)(high purity grade) 購于AMRESCO公司；交聯聚乙烯吡咯烷酮(crosslinked polyvinylpyrrolidone,PVPP)(USP級) 購于上海楷洋生物技術有限公司。

超凈工作臺 上海康福特環境科技有限公司；Sartorins PB-10精密數顯酸度計 北京賽多麗斯科學儀器有限公司；Kjeltec2300凱氏定氮儀 丹麥FOSS有限公司；Unico 2100分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 保鮮劑配制方法 根據參考文獻[9-14]選擇適宜濃度,配制方法如下：A組：蒸餾水；B組：0.05%溶菌酶；C組：0.1%植酸；D組：0.5%檸檬酸；E組：0.15%抗壞血酸；F組：0.5% L-半胱氨酸；G組：1.5%殼聚糖(1%醋酸溶解)。

1.2.2 南美白對蝦的前處理 選取活蝦,沖洗后用碎冰猝死,瀝干放入保鮮劑浸泡并緩慢攪拌5min(參考徐麗敏[14]),保鮮劑與對蝦比例為1∶1(mL/g),瀝干包裝后貯藏于(4±1)℃冷藏柜中。每2d取約130g南美白對蝦,測定感官評價、pH、揮發性鹽基氮含量、細菌總數和多酚氧化酶酶活。

1.2.3 感官評價 參照趙海鵬[15]、Nirmal[16],采用9分制,5名經過訓練的感官人員進行評分,評分標準見表1。結果以三項總分顯示。

表1 感官評分標準

1.2.4 黑變評分 黑變評分參照Nirmal[16]。沒有黑變分數為0,按全身黑變面積比評分,例如黑變面積約占體表的20%則黑變評分為2,黑變程度越高分數越高,全部黑變時分數為10分。

1.2.5 pH測定 參照Fan[17]等的方法并稍作修改。取蝦肉5g于燒杯中,搗碎后加入45mL蒸餾水,攪拌均勻,靜置30min,用酸度計測定pH,平行2次。

1.2.6 揮發性鹽基氮(TVB-N)含量測定 參照侯偉峰等人[11]的方法,取5g蝦肉搗碎放入FOSS消化管中,加入0.5g輕質氧化鎂,用自動凱氏定氮儀測定,平行2次。

1.2.7 細菌總數測定 按照GB 4789.2-2010[18]中的傾注平板法進行細菌總數測定,平行2次。

1.2.8 酶活測定 多酚氧化酶提取和測定方法參照Giménez等人[19]的方法并稍作修改,取蝦頭殼,用液氮處理,0℃磨碎。1g樣品與3mL 0.1mol/L磷酸緩沖液(pH7.2,并含有1mol/L氯化鈉、0.2% Brij35和2% PVPP)混合,最后加入1mL PMSF攪拌均勻。混合物在低溫下放置1h,4℃ 10000r/min離心15min。取中層清液,裝于離心管儲存于-86℃超低溫冰箱中,測定方法采用L-脯氨酸-鄰苯二酚分光光度法,每分鐘吸光度改變0.01為一個酶活單位,平行2次。相對酶活力為所測酶活與最大酶活的比值。

對該懸掛系統,考慮滾輪處調心滾子軸承需維護更換,其中，y1=1.675 kg,x2=20,x3=13,y2=13,y3=13,代入式(2),得液壓式懸掛方案更換一個懸掛輪軸承的平均更換時間TB=258 min.

1.3統計方法

用Excel 2007及SAS進行數據處理,Origin 8.5進行畫圖,用鄧肯分析進行顯著性分析,p<0.01時為極顯著差異,p<0.05時為顯著性差異。

2 結果與分析

2.1不同保鮮劑對南美白對蝦貯藏期間的感官品質的影響

南美白對蝦死后變化迅速,在微生物及自身酶的作用下蛋白質、脂肪和糖類被降解而使得肉質、外觀和氣味發生改變。并且由于多酚氧化酶被激活氧化酚類物質,使蝦殼上產生黑點,感官品質受到極大影響。圖1為南美白對蝦貯藏期間感官品質的變化情況。

圖1 南美白對蝦貯藏期間感官品質變化

南美白對蝦初始時,肉質富有彈性,肉色較透明且沒有黑變,氣味鮮甜。貯藏初期各組感官品質差異不明顯(p>0.05),第4d時殼聚糖有效減緩了黑色素的產生,綜合評分最高,黑變評分最低,檸檬酸對黑變的抑制效果較差,其處理組頭部黑變較明顯,而半胱氨酸和植酸能有效抑制對蝦的黑變。貯藏結束時,殼聚糖處理組綜合評分最高,黑變評分顯著低于其它處理組(p<0.05),抗壞血酸處理組黑變最嚴重,黑變評分最高,而殼聚糖和半胱氨酸對黑變的抑制較明顯。殼聚糖和半胱氨酸在果蔬防褐變應用中取得較好效果,它們通過抑制多酚氧化酶活性或與多酚氧化酶的氧化產物醌類反應生成無色物質[20-21],減少黑色素的積累。第8d時不同處理方法的各項感官評分都較低,黑變較明顯,感官上不可接受。

2.2不同保鮮劑對南美白對蝦貯藏期間pH的影響

圖2為南美白對蝦貯藏期間pH的變化情況,隨貯藏時間延長,各組pH都呈現上升趨勢。南美白對蝦經不同保鮮劑處理后pH有明顯差異(6.80～6.98,p<0.05),貯藏前期各組差異明顯,貯藏后期各組差異減小。溶菌酶、植酸處理組的變化趨勢與對照組類似,對pH的上升有一定的抑制作用。檸檬酸處理組pH有一定的起伏。抗壞血酸和殼聚糖在貯藏前期對pH的上升有一定的抑制作用,但貯藏后期其處理組pH上升較快。半胱氨酸處理組pH上升速率較對照組快,對pH的上升沒有抑制效果。貯藏期間,由于對蝦自身酶類和微生物酶類的作用下分解含氮化合物產生堿性物質,堿性物質不斷積累使得pH上升[22]。pH與細菌總數有一定關系,pH較低時細菌總數較低[23],第2d到第6d pH上升緩慢,第8d pH上升較快,與保鮮劑的抑菌效果有一定關系,貯藏末期保鮮劑的抑菌效果減弱。

圖2 南美白對蝦冷藏期間pH的變化

南美白對蝦死后初始微生物群落及數量與對蝦生長環境有關[24],蝦類死亡后的初始菌數可高達104CFU/g[25],其后微生物大量繁殖。當細菌總數超過106CFU/g時被認為不可食用并失去了商品價值[26]。圖3為南美白對蝦冷藏期間細菌總數的變化。

圖3 南美白對蝦冷藏期間細菌總數的變化

貯藏期間對照組細菌總數不斷上升,初始時為104.21CFU/g,第6d已超過上限值(106CFU/g)達到106.80CFU/g。溶菌酶和檸檬酸在貯藏前期顯示出一定的抑菌效果,但在第6d時也超過了上限值。植酸的抑菌效果與溶菌酶類似,第8d細菌總數達到107.31CFU/g。抗壞血酸和半胱氨酸沒有顯示出抗菌能力,貯藏結束時細菌總數分別達到108.09CFU/g和107.94CFU/g。殼聚糖的抑菌效果最好,第2d細菌總數下降到103.29CFU/g,第8d上升到106.15CFU/g。溶菌酶通過水解肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的糖苷鍵從而破壞細胞壁使細菌死亡[27],革蘭氏陽性菌細胞壁含肽聚糖較多,因而溶菌酶對革蘭氏陽性菌的抑制效果優于對革蘭氏陰性菌的抑制效果[28]。而冷藏南美白對蝦的微生物群落中多數為革蘭氏陰性菌[29],因此溶菌酶的抑菌效果不明顯。檸檬酸抑菌效果較弱,是因為檸檬酸雖然作為酸化劑能降低pH從而抑制某些細菌生長,但檸檬酸也能被一些微生物利用,且其分子量較大較難穿過細胞膜使其抑菌效果比分子量小的有機酸弱[30]。殼聚糖的抑菌范圍較廣,殼聚糖能破壞細胞膜的完整性和通透性使細菌死亡,對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都有較好的抑制效果[31]。結果與趙海鵬等人[15]相似,用殼聚糖、植酸和抗壞血酸保鮮對蝦時,殼聚糖抑菌效果較強,但抗壞血酸和植酸抑菌效果不明顯。

2.4不同保鮮劑對南美白對蝦貯藏期間揮發性鹽基氮的影響

國標GB2733-2005[32]中指出揮發性鹽基氮(TVB-N)超過30mg/100g時不可食用,浙江省地方標準規定海蝦一級、二級和三級的上限值分別為15、20和30mg/100g[33]。圖4為南美白對蝦冷藏期間TVB-N含量的變化。

圖4 南美白對蝦冷藏期間揮發性鹽基氮的變化

初始時TVB-N質量分數為4.90mg/100g,對照組TVB-N含量上升速率較快,第6d超過二級鮮度,第8d超過國標要求。溶菌酶和抗壞血酸處理組TVB-N含量第6d超過二級鮮度,第8d分別達到27.21和25.43mg/100g。植酸、檸檬酸、半胱氨酸和殼聚糖處理組第6d仍為二級鮮度,第8d檸檬酸處理組含量最低,殼聚糖處理組稍高,而半胱氨酸處理組接近30mg/100g。檸檬酸和殼聚糖對TVB-N的產生有較好的抑制作用,明顯低于對照組(p<0.05)。殼聚糖和檸檬酸能有效抑制假單胞菌、腐敗希瓦氏菌等能產生TVB-N的細菌[9,34],從而降低對蝦中TVB-N的含量。

2.5不同保鮮劑對多酚氧化酶的抑制效果

對蝦體內含有多酚氧化酶,這種酶類能夠氧化酚類物質產生醌類再進一步反應形成具有免疫作用的黑色素[35],對蝦死后大量多酚氧化酶被激活,貯藏期間黑色素不斷積累使蝦體表面黑斑不斷擴大,感官品質受到極大影響。圖5為蝦頭多酚氧化酶相對酶活力的變化。對照組酶活在第4d上升較大,明顯高于保鮮劑處理組(p<0.05),之后趨于平緩,第8d相對酶活力為75%。溶菌酶對多酚氧化酶的抑制作用較弱,第8d相對酶活力為66.59%。植酸對多酚氧化酶的抑制作用較溫和,貯藏結束時該組相對酶活力為59.96%。檸檬酸對多酚氧化酶的抑制作用較強,其次是半胱氨酸,貯藏結束時相對酶活力分別為32.52%和50.00%。抗壞血酸對多酚氧化酶的抑制作用不穩定,貯藏期間相對酶活力在50.00%上下波動。殼聚糖在貯藏前期對多酚氧化酶有較好的抑制作用,但第8d時抑制作用減弱,相對酶活力上升到62.83%。

圖5 南美白對蝦冷藏期間多酚氧化酶酶活的變化

南美白對蝦多酚氧化酶經分離純化后最適溫度為30℃,最適pH為5[36],冷藏對多酚氧化酶酶活有一定的抑制作用,與凌萍華等人[7]的結論一致,貯藏前期酶活力下降,但貯藏后期酶活力上升,這可能是保鮮方法不同導致pH不同而使酶活力變化情況不同。酶抑制劑能夠與酶活性中心的銅離子結合使酶失去活性,例如殼聚糖[21和植酸[37],或與中間產物結合阻止反應進行,例如抗壞血酸[37]和半胱氨酸[38]。殼聚糖和L-半胱氨酸對多酚氧化酶有較好的的抑制作用,與黑變評分一致,而檸檬酸在末期雖有較強的抑制作用但黑變評分較差,可能是檸檬酸抑制黑變的機理不同,檸檬酸對多酚氧化酶有較好的抑制作用但不能與黑變反應的中間產物反應,已生成的中間產物繼續反應生成黑色素并不斷積累使黑變加深。0.01% 4-己基間苯二酚、1.5%檸檬酸和1%抗壞血酸復合保鮮劑加上85% CO2、5%O2和10%N2氣調包裝能有效抑制多酚氧化酶活性,并使貨架期延長2倍[7],但操作較難,存放占用體積大,因而需要尋找操作簡單且有效的方法。除檸檬酸外,L-半胱氨酸和殼聚糖也能有效抑制多酚氧化酶活性,且浸泡處理或涂膜處理操作簡單,可進行復配提高抑制微生物生長和多酚氧化酶活性的效果。

3 結論

0.05%溶菌酶、0.1%植酸、0.5%檸檬酸、0.15%抗壞血酸、0.5% L-半胱氨酸和1.5%殼聚糖在不同程度上改善了南美白對蝦冷藏品質。其中,1.5%殼聚糖能有效減緩感官品質的下降,抑制微生物的生長和揮發性鹽基氮的產生,并對多酚氧化酶有一定的抑制作用,但成本較高用量較大。0.5%檸檬酸對多酚氧化酶有較好的抑制作用,并能減緩揮發性鹽基氮的產生,抑菌作用相對較弱。0.5%半胱氨酸能有效抑制多酚氧化酶從而減緩黑變發生。0.05%溶菌酶、0.1%植酸和0.15%抗壞血酸對對蝦品質的改善不明顯。殼聚糖、L-半胱氨酸和檸檬酸對冷藏南美白對蝦的品質改善較好,期望在以后的研究中進行復配,提高抑菌和抑黑變能力,同時降低實際成本。

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Effects of natural preservatives on shrimp(Penaeusvannamei)during cold storage

XIONGQing,XIEJing*,GAOZhi-li,SHIJian-bing,ZHANGLi-ping,QIANYun-fang

(College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

Shrimps(Penaeusvannamei)were preserved by 0.05% lysozyme,0.1% phytic acid,0.5% citric acid,0.15% ascorbic acid,0.5% L-cysteine and 1.5% chitosan respectively to improve the quality of shrimps during cold storage. In order to evaluate the effect of these preservatives on quality changes of shrimps,sensory evaluation,pH,total bacteria count,total volatile basic nitrogen and relative activity of polyphenol oxidase were determined. Results showed that 1.5% chitosan was effective to retard the decline of sensory quality and inhibit the growth of microbes. 0.5% citric acid showed stronger inhibition on total volatile basic nitrogen and activity of polyphenol oxidase. 0.5% L-cysteine could restrain the activity of polyphenol oxidase and melanosis. However,0.05% lysozyme,0.1% phytic acid and 0.15% ascorbic acid seldom improved the quality of shrimps.

Penaeusvannamei;natural preservatives;storage quality

2013-07-10 *通訊聯系人

熊青(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：食品貯藏保鮮。

“十二五”國家支撐計劃項目(2013BAD19B06)；上海市科委工程中心建設(11DZ2280300)。

TS254

：A

：1002-0306(2014)01-0270-05