南極磷蝦在不同凍藏溫度下品質變化*

俞所銀，包建強，李越華，許澄，任青，趙啟蒙

(上海海洋大學食品學院，上海，201306)

南極磷蝦antarctic krill(Euphausia superba)屬于高蛋白質物種，含有人體必需的全部氨基酸及多種礦物質［1-2］。據調查南極磷蝦數量約為6.5～10.0億噸，生物量巨大［3-6］。由于南極磷蝦捕撈地離港口遠、流通距離長及蝦體大量自溶酶的存在，凍藏可以延長貨架期和商業價值。但在凍藏期間會發生褪色［7］、脂肪氧化［8］、蛋白質分解［9］、升華和再結晶［10］現象，產生異味、酸敗、脫水、汁液損失、揮發性鹽基氮增加［11-12］和微生物腐敗［9］等情況，對南極磷蝦鮮度及品質有著重要的影響，因而研究凍藏南極磷蝦鮮度和品質變化對其綜合開發與應用具有實用意義。

國內外對南極磷蝦做了一定的研究［4，13-14］:李學英［15］等對南極磷蝦冷藏過程中品質進行了研究，但主要集中在室溫、冰藏溫度研究，而對南極磷蝦在凍藏溫度(4種凍藏溫度)過程中，長時間、持續性地對鮮度和品質變化的報道較少，且沒有對凍藏過程中磷蝦總蛋白質、K值進行過詳細的研究;本文研究了-18、-25、-30、-50℃凍藏條件下感官品質、持水率(water-holding capacity，WHC)、pH、總蛋白含量、菌落總數(total viable count，TVC)、鮮度指標(K值)及總揮發性鹽基氮(total volatile nitrogen，T-VBN)變化規律，為后續南極磷蝦品質動力學及貨架期預測模型研究奠定基礎。

根據2012年3月在遼寧省大連海洋漁業集團公司“連興海”輪于南極海域捕撈期間的科考經驗，南極磷蝦捕撈上網后活體“液氮快速凍結”制成60 cm×35 cm×4 cm冰磚，2塊一組、超低冷庫存放環境溫度為-50℃。我國水產凍藏庫和凍藏車溫度大都低于-18℃，可以滿足水產品長期鮮度和品質的保持［16］。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

南極磷蝦于2012年3月在南極FAO 48.2區捕撈，在-20℃冷凍條件下于2012年4月26日運到實驗室，切割成10 cm×10 cm×8 cm蝦磚裝入食品級密封袋，分別在-18、-25、-30和-50℃下凍藏。間隔時間取樣測定各指標值，實驗時流水解凍，當蝦磚變軟時置于自制冰鍋上4℃剝蝦取肉。

1.2 實驗方法

每隔10天測定凍藏不同溫度下南極磷蝦的感官品質、持水率(WHC)、pH、總蛋白含量、菌落總數(TVN)、鮮度指標(K值)及總揮發性鹽基氮(TVBN)指標。

1.2.1 感官評定

蝦磚流水解凍后，挑選5只完整的蝦，由受專門培訓的感官評定小組(5人)根據表1［17］對不同凍藏溫度下南極磷蝦感官品質綜合評分，最后取平均值。若綜合評分在2分以下，則表明南極磷蝦的剩余貨架期為零，為不可接受。

表1 南極磷蝦感官評定Table 1 Sensory evaluation of antarctic krill

1.2.2 持水率(WHC)的測定

根據路昊［18］方法稍作改動:選用“壓出液滴”測量法。稱取2.00±0.01 g切碎南極磷蝦肉，置于80目銅網上，采用冷凍離心機3 000 r/min離心10 min。再稱量離心后樣品(去銅網)，所得質量差為壓出液滴量。

1.2.3 pH測定

根據Wenjiao Fan［19］方法稍作改動:稱取2.50±0.01 g研磨南極磷蝦碎肉，加去離子水至25 mL，攪拌均勻、靜置30 min，冷凍離心、過濾，pH計測定。

1.2.4 總蛋白測定

凱氏定氮法［20］。

1.2.5 菌落總數(TVC)的測定

根據 GB 4789.2-2010 測定［21］。

1.2.6 K值測定

ATP關聯物提取參考 Choia［22］等的方法，并加以修改:取碎蝦肉1.00±0.01 g于10 mL離心管，加入2 mL冷卻的10%高氯酸(Per-Chloric Acid)溶液，玻璃棒攪勻后于3 000 r/min冷凍離心3 min，收集上清液;殘渣用2 mL冷卻的5%漂洗，同一條件離心，將上清液與前面的合并，重復操作一次。混合所有的上清液，先用10 mol/L KOH中和至大致中性，再用1N KOH中和至 pH 6.5(精密pH試紙檢測)，3 000 r/min冷凍離心3 min，合并上清液，去離子水定容至10 mL。

ATP測定參考沈月新［23］的方法:離子交換柱層析法，717型強堿型陰離子(Cl-)交換樹脂，紫外分光光度計250 nm測定吸光度。

1.2.7 揮發性鹽基氮(T-VBN)的測定

按SC/T 3032-2007水產品擴發性法鹽基氮的測定［24］。

2 結果與分析

2.1 不同凍藏溫度下南極磷蝦感官指標的變化

從圖1可見，南極磷蝦感官評分值逐漸下降，與凍藏時間有顯著的相關性(r=0.976)，這與謝主蘭［25］蝦醬品質研究結論一致。感官評分下降速率與凍藏溫度呈反比，即-18℃感官評分下降最快，-50℃下降最慢。-18、-25℃在210 d、320 d感官評分為2.0。

圖1 不同凍藏溫度下南極磷蝦感官評分變化Fig.1 Changes in sensory evaluation of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

達到貨架期，蝦磚全部褐變，解凍后脫落現象嚴重，組織松弛呈海綿空心狀，有強烈的腥味或氨味，蒸煮試驗湯汁渾濁、呈乳白色、大量脫落物懸浮于湯內，品質不可接受。而-30、-50℃2組截止450 d感官評分分別為4.0、5.5，品質仍在接受范圍之內，表明低溫對南極磷蝦品質有較好的保鮮效果，且凍藏溫度越低保鮮效果越好。

2.2 不同凍藏溫度下南極磷蝦WHC的變化

如圖2可見，WHC與凍藏時間和凍藏溫度均有顯著相關性(r=0.956和0.973)。南極磷蝦初始WHC值比較接近，分別為 75.30%、75.13%、82.38%、85.57%，隨時間增加凍藏溫度下南極磷蝦WHC呈“波動下降”趨勢(與路昊［20］黃鰭金槍魚腹部肌肉持水率有著相似的現象)。-18、-25℃ WHC下降很快，在 70 d、80 d達到一個“峰谷值”，為47.43%和50.29%;而-30、-50℃“波動下降”趨勢小，截止450 d時-18、-25、-30、-50℃ WHC值分別為30.65%、37.65%、46.04%、59.23%，說明凍藏確實起到長期保持南極磷蝦品質的作用，但存在“冷凍變性”現象，影響蝦肉組織持水能力，V.M.Oca?oHiguera［26］等和 Flores［27］等認為這可能是在凍藏期間破壞了蝦肉肌原纖維蛋白立體結構，喪生了持水能力造成的。

圖2 不同凍藏溫度下南極磷蝦WHC變化Fig.2 Changes in water-holding capacity of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

2.3 不同凍藏溫度下南極磷蝦pH的變化

4種凍藏溫度下南極磷蝦pH值變化情況如圖3所示，初始值為7.01，這與凍結蝦體前蝦的活動方式及冷鏈溫度波動有關。4種溫度下pH值都呈現出“波動上升再下降”趨勢，Alasalvar［28］等和 Manju［29］等都有相似的研究結果。波動上升可能是糖酵解反應，糖原分解為乳酸引起的［18］下降波動，上升主要是微生物和內源性蛋白酶作用下，分解產生氨和三甲胺引起的增加［30］;“后下降”可能是蛋白質被分解殆盡的緣故。

-18、-25、-30和-50℃主要在50～140 d波動上升，前三者在270、310和390 d達到一個較高的值，而-50℃仍緩慢上升，說明蝦還未腐敗。與邸向乾［4］5℃冷藏下14 h時pH達到峰值(8.20)相比，說明凍藏對微生物生長有明顯的抑制作用，長期保持南極磷蝦的鮮度品質;但4種溫度下的峰值比他高，主要是南極磷蝦肉中蛋白酶在凍藏溫度下仍有較高的活力，與 Nishimura［31］等測定結果一致，

但4種凍藏溫度下pH值變化不大，不適宜作為區分南極磷蝦品質最佳指標。

2.4 不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白的變化

圖3 不同凍藏溫度下南極磷蝦pH變化Fig.3 Changes in pH of Antarctic krill during storage at different frozen temperatures

蝦類在凍藏過程中蛋白質因生理生化原因隨著凍藏時間、溫度而發生變化。表現為肌肉組織松軟多孔、持水率降低、質地變硬、口感變化差等現象，因此定時測定不同凍藏溫度下南極磷蝦蛋白質可以直接反映南極磷蝦的凍藏品質。

圖4 不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白質變化Fig.4 Total protein content of antarctic krill at different frozen temperatures

圖4為不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白含量與凍藏時間的變化關系。-18、-25、-30和-50℃溫度下南極磷蝦總蛋白都呈現“下降”趨勢，凍藏溫度越低下降趨勢越平緩。與李學英［15］研究冰藏條件下南極磷蝦可溶性蛋白含量總體趨勢下降的結論一致。-18與-25℃凍藏南極磷蝦總蛋白變化非常明顯，從起初17.18、17.24 mg/100 g 降到450 d 8.95、9.74 mg/100 g，減少量分別為47.90%和43.50%。-30℃和-50℃變化幅度較小，下降率分別為32.25%和20.25%，明顯低于前兩者，說明凍藏溫度為-30℃、-50℃比-18℃、-25℃［32］能更好地保持南極磷蝦品質。

2.5 不同凍藏溫度下南極磷蝦TVC的變化

南極磷蝦自身含有大量酶和酪氨酸［33］，易于發生氧化褐變。由圖5可見，南極磷蝦在不同凍藏溫度下菌落總數變化明顯。根據Mosfer［34］對海蝦菌落總數的劃分:≤5 lg(CFU/g)為一級鮮度，≤5.7 lg(CFU/g)為二級鮮度，菌落總數達到6 lg(CFU/g)就不能食用。菌落總數初始值為2.38 lg(CFU/g)，凍藏于-18℃ 下南極磷蝦的菌落總數變化最明顯，110 d、140 d和170 d達到一級鮮(5.18 lg(CFU/g))、二級鮮(5.79 lg(CFU/g))和不可食用(6.13 lg(CFU/g))。這與 Theofania Tsironi，等［35］-15 ℃ 貯藏320 d相比，貨架期減少了近一半，這可能與蝦品種和蝦捕獲后未加防腐劑“Na2SO3”有關。-25℃、-30℃凍藏下的菌落總數分別在270 d、380 d超標，其值分別為 6.02 lg(CFU/g)、6.00 lg(CFU/g)。-50℃凍藏條件下菌落總數尚未超標，凍藏450 d時，為4.84 lg(CFU/g)，這表明凍藏溫度越低越能抑制微生物的生長。

圖5 不同凍藏溫度下南極磷蝦菌落總數變化Fig.5 Growth of Total Viable Count(TVC)of antarctic krill at different frozen temperatures

2.6 不同凍藏溫度下南極磷蝦K值的變化

K值是一種較好地評價水產品鮮度的指標［36］。南極磷蝦在凍藏過程中ATP受到自身體內酶的作用而發生生物化學變化，K值是(HxR+Hx)對蝦肉ATP分解產物總含量的百分率［37］，K值越小表示越新鮮。

如圖6所示，隨著凍藏時間的增加，K值呈上升趨勢，且溫度越高K值上升越快，這與菌落總數變化趨勢類似。-18℃、-25℃組K值在270 d、360 d超出可食用上限值 60%［38］，分別為 67.82% 和63.05%，說明此時南極磷蝦肉已進入初期腐敗，不具備商業價值了。而-30℃、-50℃ 組變化幅度較緩慢，450 d時K值分別為56.93%和39.81%，仍可食用。這主要是低溫抑制酶活性，導致生化反應減緩減弱的結果。

2.7 不同凍藏溫度下南極磷蝦T-VBN的變化

圖6 不同凍藏溫度下南極磷蝦K值變化Fig.6 Changes in K value of antarctic krill at different frozen temperatures

根據GB/T2733-2005海蝦中T-VBN含量30 mg/100 g作為初步腐敗的界線標準［39］。如圖7所示，與TVC、K值變化趨勢相同，T-VBN值隨凍藏時間增加而增加，尤其是 -18℃ 凍藏下的南極磷蝦，在340 d時T-VBN值已經超出初步腐敗界限，為不可接受。-25℃下的T-VBN值變化程度比-18℃變化幅度緩慢些，于450 d時≥30 mg/100 g，為30.64 mg/100 g，而-30℃、-50℃凍藏南極磷蝦的T-VBN值變化很緩慢，截至450 d，T-VBN值不超過18 mg/100 g，與路昊［19］實驗結果近似。這主要是凍藏能抑制南極磷蝦體表、內微生物的繁殖以及自身酶活性，從而減緩了蛋白質分解產生胺類物質的速率。結果表明，凍藏在不同溫度下南極磷蝦的T-VBN值隨著凍藏時間的延長而不斷增加，且隨著溫度的升高，T-VBN值迅速增加。

圖7 不同凍藏溫度下南極磷蝦的T-VBN含量變化Fig.7 Changes of Total Volatile Basic Nitrogen(T-VBN)content in antarctic krill at different frozen temperatures

T-VBN初步腐敗天數比菌落總數和K值所顯示的初步腐敗的天數長，分別相差170 d、70 d(菌落總數-18℃、-25℃)和90 d、280 d(K值 -18℃、-25℃)，主要原因可能是:在制取菌落總數蝦肉樣品時，暴露在外界時間過長(在4℃恒溫下，剝殼取肉時間約為20 min)，磷蝦體內獨特的自溶酶及外界微生物共同作用下，造成菌落總數值偏大;K值反映水產品死后僵硬至自溶階段的不同鮮度，而T-VBN是指水產品腐敗過程中蛋白質分解產生氨及胺類等堿性含氮物質，與微生物一樣反映腐敗變質的過程［40］。所以K值比T-VBN初步腐敗的天數小，可以衡量南極磷蝦死后早期階段鮮度變化。

3 結論

不同凍藏溫度下鮮南極磷蝦“感官綜合評價”、“持水率”、“總蛋白質”、“pH值”均隨著貯藏時間的延長而不斷下降，且溫度越高，下降越迅速。-18℃和-25℃組南極磷蝦在210 d、320 d“感官綜合評價”低于2分，貨架期為零，不可接受，而-30℃和-50℃組在450 d時，評分分別為4.0和5.5，優于前兩者，但pH值差別不明顯，不推薦作為區別凍藏南極磷蝦品質優劣的最適指標之一。南極磷蝦經4種溫度凍藏后，“菌落總數”、“K值”和“揮發性鹽基氮”均成“上升”趨勢。根據“菌落總數”值，-18℃凍藏南極磷蝦肉分別在110 d、140 d和170 d達到一級鮮、二級鮮和不可食用;-25℃、-30℃組分別于270 d、380 d不可食用;而-50℃凍藏磷蝦450 d時仍處于一級鮮度。與“菌落總數”類似，-18℃、-25℃組在270d、360d K值超過60.0%可食用上限，商業價值為零。而-30℃、-50℃ 組450 d時K值分別為56.93%和39.81%，仍可食用。“揮發性鹽基氮”上升速率則比“菌落總數”和“K值”慢。-18℃組T-VBN增長速度最快、340 d時超出30 mg/100 g，在450 d時-25℃組超出30 mg/100 g，-30℃和-50℃組分別為17.92 mg/100 g、14.33 mg/100 g，尚未超過30 mg/100 g。

本研究結果表明，-30℃、-50℃比-18℃、-25℃更有效地保持南極磷蝦鮮度和品質。基于-30℃和-50℃凍藏南極磷蝦各項品質指標差別不明顯，以及綜合成本、節能等問題考慮，推薦-30℃為南極磷蝦最佳凍藏溫度。

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