透明質(zhì)酸涂膜結(jié)合微凍貯藏對鮮切鯉魚肉保鮮效果的研究

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(綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院,黑龍江綏化 152061)

隨著生鮮食品冷鏈技術(shù)、冷鏈物流和超市零售業(yè)的快速發(fā)展,生鮮凈魚的低溫銷售解決了傳統(tǒng)活魚銷售模式中運輸難、損耗大、產(chǎn)生生鮮垃圾等缺點,縮短了市場展示期,符合現(xiàn)代消費者簡便快捷、營養(yǎng)健康的需求,在行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

鯉魚(Cyprinuscarpio)營養(yǎng)豐富,養(yǎng)殖范圍廣。2016年,鯉魚在全國養(yǎng)殖產(chǎn)量約為349.80萬噸,在淡水魚類中排名第三[1]。魚肉結(jié)締組織少,水分含量高,組織酶類活性高,很難長時間保持新鮮[2-4]。近年來,天然抗氧化成分、抑菌活性物質(zhì)作為涂膜材料應(yīng)用于魚肉等食品涂膜保鮮成為研究的熱點[5-7],大量研究報道了殼聚糖與甘油單月桂酸酯、香芹素、明膠等涂膜對魚、蝦的保鮮具有良好的效果[8-11],但殼聚糖存在溶解性差、對pH的依賴性強(qiáng)等缺點。因此,開發(fā)天然、安全、高效的生物保鮮劑具有重要的研究價值。

透明質(zhì)酸(Hyaluronic acid,HA)作為動物細(xì)胞基質(zhì)的主要成分,顯示出多種重要生理功能,交聯(lián)HA凝膠水溶性相對減弱,粘彈性和力學(xué)強(qiáng)度增強(qiáng),為其利用帶來便利[12],同時具有抗炎抗菌、維持組織形態(tài)等功效[13-14]。目前,將透明質(zhì)酸作為天然涂膜材料應(yīng)用于水產(chǎn)品貯藏的研究還未見報道。本文采用不同濃度的HA涂膜與微凍技術(shù)結(jié)合,應(yīng)用于鯉魚的貯藏保鮮,分析HA涂膜對鯉魚肉持水力、色差、質(zhì)構(gòu)、pH、TBARS、TVB-N、電導(dǎo)率等指標(biāo)的影響,為開發(fā)新型、安全的魚肉保鮮方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活鯉魚 體重1.5～2.0 kg,體長35～40 cm,用于涂膜微凍貯藏,黑龍江大潤發(fā)超市;透明質(zhì)酸 純度98.5%,分子量13萬Da,來自微生物培養(yǎng)山東福瑞達(dá)生物化工有限公司;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT) 分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硫代巴比妥酸(TBA) 分析純,天津光復(fù)精細(xì)化工研究所。

EFP307L型食品加工機(jī) 伊萊克斯電器有限公司;PB-10型pH型計 德國賽多利斯集團(tuán);752紫外分光光度計 上海析譜儀器有限公司;FE38-Meter型數(shù)字電導(dǎo)率儀 瑞士梅特勒-托利多國際貿(mào)易有限公司;CR-400/410型色差計 柯尼卡美能達(dá)控股株式會社;GL-16G-II型高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;K9840型自動凱氏定氮儀 濟(jì)南海能儀器股份有限公司;TA-XT.puls型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鯉魚的前處理 將購買的鮮活鯉魚用裝有冰塊的泡沫箱在1 h內(nèi)運至實驗室,在碎冰上迅速擊死,去內(nèi)臟、除去魚皮、分割為長15 cm×寬8 cm,沖洗干凈,用濾紙吸取表面的水分,分別配制0.3%、0.6%、0.9%的HA溶液,將其均勻涂抹于分割鯉魚肉表面,以未涂膜HA的樣品為空白組;將樣品置于夾層裝有濃度為5%的冰鹽混合液的套桶中,將套桶置于(-3±2) ℃冰柜中,冰鹽混合液補償冰柜的溫度變化,使鮮切鯉魚肉在-3 ℃穩(wěn)定的微凍環(huán)境中貯藏24 d,每隔6 d測定各理化指標(biāo),同時做平行實驗。

剪切力與持水力測定所用樣品,直接用手術(shù)刀切取不同大小塊狀樣品,其他指標(biāo)測定前,需用食品加工機(jī)將魚肉在12000 r/min下間歇式均質(zhì)1 min,每均質(zhì)15 s間歇5 s,稱取適量肉糜,進(jìn)行測定。

1.2.2 物性指標(biāo)測定

1.2.2.1 持水力的測定 參考Sanchez等[15]的測定方法,略作修改。用手術(shù)刀將魚肉切成3 cm×1 cm×1 cm肉塊,稱取5 g鯉魚肉塊(精確至0.0001 g),用濾紙包住,放入離心管中,3000 r/min下離心15 min,取出樣品進(jìn)行稱重,計算樣品持水力。平行測定3次。

1.2.2.2 剪切力測定 沿肌纖維方向?qū)Ⅴ庺~肉分割為2 cm×1 cm×1 cm的肉塊,并沿著垂直于肌纖維方向測定肉柱的剪切力值。測定參數(shù):測定探頭為HDP/BSW,測試前和測試中的速度均為1.5 mm/s,測試后速度1 cm/s,下壓距離20 mm,數(shù)據(jù)獲取率200 pps,觸發(fā)力40 g,平行測定6次。

1.2.2.3 色差的測定 采用直徑為6 cm,高度為4 cm的稱量瓶,裝入均質(zhì)后的肉糜樣品,試樣的高度為3 cm,用色差計測定均質(zhì)后樣品的L*、a*、b*值,計算ΔE的數(shù)值,平行測定6次。

1.2.3 生化指標(biāo)的測定

1.2.3.1 pH的測定 參照GB5009.237-2016[16],測定均質(zhì)后鯉魚肉的pH,平行測定3次。

1.2.3.2 TBARS的測定 參考Zhu等[17]的方法,略作修改。稱取4 g肉糜樣品(精確到0.0001 g),加入7.5%三氯乙酸、0.1%沒食子酸丙酯、0.1% EDTA,進(jìn)行均質(zhì),8000 r/min均質(zhì)30 s,然后用兩層尼龍布過濾得濾液。將5 mL濾液和5 mL 0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液混合后,在沸水浴熱中加熱30 min,冷卻至室溫后加入5 mL氯仿,將混合物10000 r/min離心5 min,取粉紅色水層在532 nm處測定吸光度。TBARS 值以每kg樣品中丙二醛的mg表示。計算公式如下:

式中:A-吸光度,V-樣品體積(mL),M-丙二醛的分子量(g/moL),ε-摩爾吸光系數(shù)156000(L/mol×cm),L-光程(1 cm),m-肉樣的質(zhì)量(g)。

1.2.3.3 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定 參照GB5009. 228-2016自動凱氏定氮儀法進(jìn)行測定[18]。

1.2.3.4 電導(dǎo)率的測定 稱取3 g均質(zhì)后的樣品(精確至0.0001 g),用去離子水配成濃度為10%的樣液,混勻靜置30 min后,用兩層尼龍布進(jìn)行過濾,取濾液測定其電導(dǎo)率,每個樣品重復(fù)測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件對相同處理時間下不同涂膜處理的魚肉品質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析與相關(guān)性分析,檢驗水平p值小于0.05時為差異顯著,具有統(tǒng)計學(xué)意義。采用Excel軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微凍貯藏過程中物性指標(biāo)的分析

2.1.1 微凍貯藏過程中鯉魚肉持水力的變化 新鮮鯉魚肉的持水性能最好,隨著微凍貯藏時間的增加,不同濃度HA處理的鯉魚肉持水力呈現(xiàn)下降趨勢(見圖1),可能是由于微凍過程中,部分蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性以及細(xì)胞受到了冰晶的損傷[19-20],導(dǎo)致了魚肉持水力的下降,這與俞靜芬[21]在-3、-5 ℃下研究鳙魚持水力的變化趨勢相似。未經(jīng)HA處理的魚肉在貯藏24 d時,持水力為57%,下降幅度最大;涂膜0.9% HA的魚肉在貯藏24 d時,持水力為77%,與未經(jīng)HA涂膜的魚肉相比下降幅度最小(p<0.05);涂膜0.3%、0.6%HA的魚肉在貯藏24 d時,持水力分別為71%、68%;由此可見,HA涂膜具有較好的保濕作用，能夠抑制鯉魚肉的持水力下降速率。

圖1 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中持水力的變化Fig.1 Changes of water-holding capacity in HA-coated meat of Cyprinus carpio during superchilling storage

2.1.2 微凍貯藏過程中鯉魚肉剪切力的變化 隨著微凍貯藏時間延長,鯉魚肉的剪切力呈現(xiàn)下降趨勢,見圖2。剪切力下降是由于鯉魚肉內(nèi)部蛋白質(zhì)發(fā)生降解,組織結(jié)構(gòu)改變,汁液流失增加,肌纖維逐漸被破壞,造成剪切力下降[22];這與范凱等[23]利用殼聚糖和輻射處理鱸魚,在冷藏條件下剪切力的變化趨勢相似。未經(jīng)HA處理的魚肉剪切力在貯藏24 d時下降幅度為70%,與新鮮魚肉相比剪切力下降最顯著(p<0.05)。HA涂膜的魚肉隨涂膜濃度的增加,剪切力下降幅度減小,依次為59%、53%、43%,HA對減緩鯉魚肉蛋白質(zhì)的降解,抑制組織結(jié)構(gòu)的變化速率產(chǎn)生一定的效果。在微凍貯藏24 d時,涂膜0.9% HA的魚肉剪切力降幅最小,與其它濃度HA處理樣品相比剪切力變化差異顯著(p<0.05)。

圖2 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中剪切力的變化Fig.2 Changes of shear force in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.1.3 微凍貯藏過程中鯉魚肉ΔE的變化 色澤是評價肉制品品質(zhì)的重要感官特性,直接影響消費者的購買和產(chǎn)品的市場價值。隨著貯藏時間延長,鯉魚肉的ΔE處于先上升后下降的趨勢,見圖3。在貯藏前6 d,新鮮魚肉含有的氧合肌紅蛋白較多,隨宰殺時間的延長,肌肉中的氧含量減少,肉色變淺,ΔE值上升[24],在貯藏24 d,魚肉發(fā)生脂肪氧化使得顏色變黃,ΔE值下降。微凍貯藏12 d后,未涂膜HA的魚肉與涂膜HA魚肉的ΔE變化差異顯著(p<0.05),貯藏24 d時,未經(jīng)HA處理魚肉的ΔE下降幅度最大,降幅為53%,涂膜HA魚肉ΔE隨透明質(zhì)酸濃度的增加,下降幅度減小,分別為35%、8%、2%;可見,涂膜HA后可延緩魚肉ΔE的下降,從而使ΔE趨于穩(wěn)定。

圖3 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中ΔE的變化Fig.3 Changes of ΔE value in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2 微凍貯藏過程中生化指標(biāo)的分析

2.2.1 微凍貯藏過程中鯉魚肉pH的變化 微凍貯藏過程中,鯉魚魚肉的pH整體呈現(xiàn)“V”形變化,即先下降后上升,見圖4。微凍貯藏前6 d,魚類宰殺后體內(nèi)的糖原進(jìn)行酵解,體內(nèi)積蓄大量的乳酸,導(dǎo)致pH呈現(xiàn)下降趨勢[25],也有研究人員認(rèn)為,初始pH的下降是由于二氧化碳在魚肉樣品中的溶解而導(dǎo)致的[26];而隨著貯藏時間的延長,魚肉中蛋白質(zhì)在微生物作用下被分解成氨基酸以及其它簡單的堿性物質(zhì),其pH隨之增加[27]。與貯藏第6 d相比,未經(jīng)HA處理的魚肉在貯藏24 d時pH為6.9,增加幅度最大,而涂膜0.9% HA魚肉的增加幅度最小,推測HA在一定程度上阻擋了微生物對細(xì)胞的侵害,抑制了鯉魚肉pH的大幅變化。

圖4 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中pH的變化Fig.4 Changes of pH in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2.2 微凍貯藏過程中鯉魚肉TBARS的變化 TBARS是評價肉類和水產(chǎn)品脂肪的氧化酸敗程度的指標(biāo),用脂質(zhì)次級氧化產(chǎn)物丙二醛與硫代巴比妥酸反應(yīng)后產(chǎn)物的含量來表示。當(dāng)TBARS達(dá)到2 mg/kg時,肉類或水產(chǎn)品將會產(chǎn)生厭惡的臭味和滋味。

在微凍過程中,鯉魚肉TBARS值呈現(xiàn)上升趨勢,見圖5。在貯藏前6 d內(nèi),鯉魚肉TBARS值增加緩慢,此時微凍條件對微生物和酶產(chǎn)生一定的抑制作用,貯藏12 d后TBARS值上升較快,這是由于冰晶對細(xì)胞的破壞作用,導(dǎo)致魚肉脂肪更易發(fā)生氧化[17,28],胡素梅等[29]在微凍條件下研究鯉魚TBARS值變化趨勢與本試驗結(jié)果相似。在貯藏24 d,未涂膜HA魚肉的TBARS值最大,為0.20 mg/kg,涂膜0.9% HA的魚肉TBARS值最小，為0.13 mg/kg,二者差異顯著(p<0.05)。

圖5 HA涂膜處理的鯉魚肉在微凍貯藏中TBARS的變化Fig.5 Changes of TBARS in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.2.3 微凍貯藏過程中鯉魚肉TVB-N的變化 TVB-N是評價水產(chǎn)品腐敗程度的指標(biāo)。GB2733-2015食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)鮮、凍動物性水產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,淡水魚TVB-N<20 mg/100 g為合格。

在微凍過程中,鯉魚肉的TVB-N呈現(xiàn)增加趨勢,見圖6。貯藏前6 d,TVB-N增加較緩慢(p>0.05),貯藏12 d后增加迅速(p<0.05),貯藏前6 d,微凍環(huán)境下細(xì)菌生長受到抑制,蛋白質(zhì)分解緩慢,隨著貯藏時間的延長,細(xì)菌繁殖加快,魚肉蛋白質(zhì)發(fā)生變性,蛋白質(zhì)被酶解并進(jìn)一步分解產(chǎn)生氮、氨及胺類等堿性含氮物質(zhì),TVB-N大幅度增加,其變化速率加快[30-32],這與陳可欣[33]在-3 ℃微凍條件下,對生鮮調(diào)理鯉魚片的TVB-N變化趨勢研究結(jié)果相似。微凍貯藏期間,未涂膜HA的魚肉與涂膜0.3%、0.6%、0.9% HA魚肉的TVB-N變化差異顯著(p<0.05),貯藏24 d 時鯉魚肉TVB-N均達(dá)到最大,數(shù)值分別為19.45、12.33、12.19、10.98 mg/100 g,可見HA涂膜處理能在一定程度上抑制魚肉中TVB-N的升高。經(jīng)0.9% HA處理的鯉魚肉TVB-N含量增加最緩慢,研究表明,達(dá)到一定粘彈性的HA對細(xì)胞具有保護(hù)作用,HA與細(xì)胞周基質(zhì)相互作用,形成分子屏障,阻擋有害物質(zhì)對細(xì)胞造成損傷[34]。因此粘彈性相對較大的0.9% HA,能夠較好地延緩鯉魚蛋白質(zhì)的降解速度,同時可有效減輕微生物對鯉魚肉的腐敗程度。

圖6 HA涂膜處理鯉魚肉在微凍貯藏中TVB-N含量的變化Fig.6 Changes of TVB-N contents in HA-coated meat of Cyprinus carpio during superchilling storage

2.2.4 微凍貯藏過程中鯉魚肉電導(dǎo)率的變化 隨著微凍貯藏時間延長,鯉魚肉電導(dǎo)率呈現(xiàn)增加趨勢,見圖7。在貯藏期間由于酶和微生物作用,魚肉中蛋白質(zhì)和脂肪等物質(zhì)被分解成大量小分子代謝物質(zhì),使魚肉浸出液產(chǎn)生具有導(dǎo)電能力物質(zhì),隨貯藏時間增加,導(dǎo)電物質(zhì)增多,電導(dǎo)率呈現(xiàn)增加趨勢,奉琳娜[35]在-4 ℃微凍條件下研究羅非魚片電導(dǎo)率變化趨勢與本試驗結(jié)果相似。未經(jīng)HA處理的魚肉電導(dǎo)率上升最明顯,在第24 d達(dá)到1016 μS/cm,與不同濃度HA涂膜處理變化差異顯著(p<0.05),涂膜0.9% HA魚肉的電導(dǎo)率上升緩慢,在第24 d為900 μS/cm。

圖7 HA涂膜處理鯉魚肉在微凍貯藏中電導(dǎo)率的變化Fig.7 Changes of conductivity in HA-coated meat ofCyprinus carpio during superchilling storage

2.3 主成分分析

持水力(WHC)、ΔE、剪切力F、pH、TBARS、TVB-N以及電導(dǎo)率C是評價鯉魚肉貯藏品質(zhì)的主要指標(biāo)。對微凍貯藏期間不同貯藏時間、不同濃度HA涂膜處理的鯉魚肉的各指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,得到HA涂膜結(jié)合微凍貯藏鯉魚肉品質(zhì)指標(biāo)的主成分散點圖。由圖8可見,PC1、PC2分別解釋了變量的47%、25%,兩個主成分累積貢獻(xiàn)率為72%。微凍貯藏空白樣品、涂膜HA處理12 d,樣品剪切力F在PC1的正坐標(biāo)處有較高的載荷,代表了剪切力F降低的幅度較大。PC1較好地區(qū)分了貯藏12、24 d時的樣本剪切力F差異。PC1較好地區(qū)分了未涂膜HA和HA涂膜樣品的電導(dǎo)率。WHC在PC1正坐標(biāo)處有較高載荷,說明HA涂膜處理影響微凍鯉魚肉持水力。PC1較好地區(qū)分了未經(jīng)HA涂膜、低濃度HA涂膜與高濃度HA涂膜處理微凍鯉魚肉持水力,說明0.9% HA涂膜的微凍鯉魚肉持水力最好。

圖8 HA涂膜處理微凍鯉魚肉主成分的因子載荷與得分的雙標(biāo)圖Fig.8 Loadings and scores from PCA of HA-coated meat of Cyprinus carpio

0.9% HA涂膜處理后微凍貯藏鯉魚肉保持良好品質(zhì),這與HA保水性能密切相關(guān),本試驗研究過程中,不同濃度HA涂膜處理的微凍鯉魚肉持水力的變化顯示,0.9% HA涂膜微凍鯉魚肉持水力下降幅度最小,HA保水性能與HA濃度呈正相關(guān),對水的通透能力與其濃度呈負(fù)相關(guān)[36-38]。貯藏24 d,0.9% HA涂膜的微凍貯藏鯉魚肉剪切力下降幅度最小,保持較好的組織狀態(tài),HA的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的保水性能對維持組織形態(tài)穩(wěn)定具有重要作用[39],后續(xù)研究中將進(jìn)一步加以驗證。

3 結(jié)論

本文探討了在3 ℃微凍貯藏條件下HA涂膜處理對鯉魚肉品質(zhì)的影響,考察貯藏期間理化指標(biāo)的變化。結(jié)果表明,在-3 ℃微凍貯藏條件下,與未經(jīng)HA處理鯉魚肉相比,0.3%、0.6%、0.9%濃度的HA處理延緩了鯉魚肉持水力的下降,色澤和質(zhì)構(gòu)的降低,TVB-N、電導(dǎo)率和TBARS的增加。涂抹0.9%濃度HA對微凍鯉魚肉保鮮效果最好,在貯藏24 d時,鯉魚肉的持水力與0.3%、0.6%濃度HA處理樣品相比,持水力分別增加了10.1%、7.2%。

本研究結(jié)果表明,HA涂膜結(jié)合微凍貯藏能較好地保持鯉魚肉的品質(zhì),使鯉魚肉在24 d內(nèi)保持較高新鮮度。后續(xù)可對HA的抑菌作用、保鮮作用機(jī)制進(jìn)行深入研究,以更好地為天然涂膜保鮮材料的研發(fā)提供理論依據(jù)。