普魯蘭多糖/殼聚糖/黃原膠/膠原蛋白復合膜的制備及保鮮效果研究

鄭穩,莊文靜,宮萱,黃可承,趙璐,李雪艷,成謙益,包建強,2,3*

1(上海海洋大學 食品學院,上海,201306)2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海,201306) 3(農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海),上海,201306)

大口黑鱸(Micropterussalmoides)隸屬鱸亞目(Percoidei)棘臀魚科(Centrarchidae)黑鱸屬(Micropterus),20世紀80年代引入我國,經過多年的養殖發展,已成為國內重要的淡水養殖品種之一[1]。大口黑鱸具有適應性強、生長快、易起捕、養殖周期短等優點,加之肉質鮮美細嫩,無肌間剌,外形美觀,深受養殖者和消費者歡迎[2]。然而宰殺后的大口黑鱸由于其特殊的營養成分及特征極易發生腐敗變質,因此,常采用涂膜、保鮮劑或氣調包裝結合冷藏、微凍或凍藏來延緩其腐敗變質的進程[3]。

普魯蘭多糖是一種由出芽短梗霉發酵產生的胞外多糖,又名普聚多糖[4-5]。因其具有高水溶性、可降解性、成膜性和阻氧性良好等優點,近年來其涂膜已廣泛應用于食品保鮮[6-8]。胡云峰等[9]探究了普魯蘭多糖水溶液對雞蛋的保鮮效果,結果發現普魯蘭多糖涂膜液可將蛋殼的氣孔覆蓋,阻止外界微生物侵入和雞蛋內容物流失,極大延長了雞蛋的貨架期。羧甲基殼聚糖是殼聚糖的一種衍生物,因為有良好的水溶性、保濕性、成膜性,安全無毒并具有抑菌、抗病毒、抗凝血等多種作用,在醫藥、化工、環保、保健品等方面應用十分廣泛[10]。為了增強羧甲基殼聚糖保鮮膜的性能和保鮮效果,目前關于羧甲基殼聚糖與其他成分復合制備保鮮膜已成為國內外研究的熱點。陳露珠等[11]在羧甲基殼聚糖膜液中加入普魯蘭多糖,所制成的羧甲基殼聚糖-普魯蘭多糖復合膜的理化性能和抗菌效果均得到提升,羅氏沼蝦的劣變受到抑制,貨架期延長近2倍。黃原膠又稱漢生膠,是由糖類經黃單胞桿菌發酵產生的胞外微生物多糖,具有多種功能,可作為膜成型劑、凝膠增稠劑、穩定劑等,廣泛應用于各領域[12]。樊彥玲[13]采用黃原膠/果膠/海藻酸鈉復合涂膜保鮮馬鈴薯,發現黃原膠復合膜能有效降低馬鈴薯的失重率及褐變度,保持鮮切馬鈴薯的感官品質和總酚含量。膠原蛋白作為天然的生物高分子,具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性和抗菌等特點,適合作為“綠色”食品包裝膜在食品工業中發揮作用[14-15]。因此將普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠與膠原蛋白進行復配,可制備出一種可食用、環保、性能優良的多糖復合保鮮膜。

近年來,普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠與魚皮膠原蛋白作為一種天然的保鮮劑已被廣泛研究,但是制成復合涂膜劑協同用于大口黑鱸的保鮮較為鮮見。本實驗將普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠添加至膠原蛋白中,研究成膜劑質量濃度、成膜劑質量比及超聲時間對復合膜理化性能的影響,并用制備的復合膜液對大口黑鱸進行涂膜保鮮,在-2 ℃條件下貯藏,對大口黑鱸進行pH、揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、菌落總數(total viable count,TVC)、持水力(water holding capacity,WHC)、肌動球蛋白含量、巰基(—SH)含量和Ca2+-ATP酶活性的測定,以研究復合膜對大口黑鱸的保鮮效果。本文可為普魯蘭多糖/羧甲基殼聚糖/黃原膠/膠原蛋白復合膜的進一步研究及其在食品中的開發利用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試劑材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

活體大口黑鱸魚購于上海市南匯新城鎮小馬海鮮批發店,每條質量約0.7 kg、體長約26 cm。

普魯蘭多糖,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;黃原膠,上海麥克林生化科技股份有限公司;羧甲基殼聚糖,上海吉至生化科技有限公司;魚皮膠原蛋白,上海源葉生物科技有限公司;氯化鈉,上海艾希爾化工有限公司;氧化鎂(輕質),上海啟仁化工有限公司;平板計數瓊脂培養基(PCA),廣州天駿生物科技有限公司;總蛋白定量測定試劑盒(BCA法),南京建成正浩科技有限公司;總巰基測定試劑盒,北京峰格生物技術有限公司;超微量Ca2+-ATP酶試劑盒,柏吉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

pH計,奧豪斯儀器(上海) 有限公司;BS-210型電子天平,德國Sartorius Instruments有限公司;Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀,丹麥 FOSS 公司;SPARK型酶標儀,瑞士TECAN儀器公司;H-1850離心機,湖南湘怡實驗室儀器開發有限公司;SZ-130010型磁力攪拌器,上海禾汽玻璃儀器有限公司;SP-723可見光分光光度計,上海光譜儀器有限公司;TESA外徑千分尺,上海捷滬儀器儀表有限公司;HD-B617-S型電子拉力試驗機,海達儀器檢測有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 普魯蘭多糖復合膜的制備與條件優化

將成膜劑普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖與黃原膠按不同比例混合,加入100 mL去離子水。在45 ℃水浴磁力攪拌器中攪拌均勻,將攪拌均勻的膜液添加到3 g/100 mL的魚皮膠原蛋白溶液中繼續攪拌,均勻后加入溶液總體積比2%的甘油,繼續攪拌并將膜液在超聲儀中240 W處理不同時間。最后,取膜液20 mL倒于水平放置的培養皿(直徑為100 mm),自然干燥后揭膜備用,即制得測定用普魯蘭多糖復合膜[15]。實驗分別對成膜劑(普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠)質量比2∶1∶1(CPX1)、2∶1∶2(CPX2)、2∶2∶1(CPX3)、2∶2∶2(CPX4),成膜劑質量濃度1 g/100 mL(CPX5)、1.2 g/100 mL(CPX6)、1.4 g/100 mL(CPX7)、1.6 g/100 mL(CPX8)和超聲時間5 min(CPX9)、10 min(CPX10)、15 min(CPX11)、20 min(CPX12)進行優化,考察以上因素對復合膜性能的影響。

1.2.2 復合膜性能的測定

1.2.2.1 抗拉強度和斷裂伸長率的測定

參考曹立妤等[16]的方法稍加改動,將復合膜裁剪為20 mm×60 mm的矩形條狀,在相對濕度40%,溫度25 ℃的干燥器中平衡24 h備用。

測試條件:測試環境溫度25 ℃,相對濕度56%,設置初始上下夾片距離為40 mm,拉伸速率40 mm/min。記錄薄膜的拉伸強度(MPa)和斷裂伸長率(%),每個樣品平行測定5次,取其平均值。

1.2.2.2 溶脹率的測定

溶脹率的測定參考PEI等[17]所述的方法,并略作修改。將普魯蘭多糖復合膜裁剪為20 mm×20 mm大小并稱其干重Wa后浸入30 ℃、25 mL蒸餾水中,2 h后取出用濾紙吸干復合膜的水,直到達到平衡之前,測量溶脹后膜的質量Wb。根據公式(1)計算其溶脹率:

(1)

式中:Wb為溶脹后復合膜的質量,g;Wa為干燥復合膜的質量,g。每組膜測量重復3次。

1.2.2.3 復合膜厚度的測定

膜厚度采用千分尺測定,在被測膜上隨機抽取3點測量取平均值。

1.2.2.4 復合膜透光率的測定

參考鄒麗娜等[18]的方法并稍加改動,將復合膜裁剪為10 mm×40 mm大小,緊貼在比色皿的內側。以空皿作為空白對照,在600 nm處測定其透光率。

1.2.2.5 復合膜水蒸氣透過率的測定

參考吳秀華等[19]的方法略加改動。取20 mL蒸餾水倒入50 mL燒杯中,用膜包裹住杯口并用橡皮筋進行固定,在25 ℃條件下,放入干燥器中。每隔3 h稱量1次,稱取5次,每組膜取2個平行樣品,按照公式(2)計算復合膜水蒸氣透過系數。

(2)

式中:x為膜厚,mm;S為有效面積,S=16.61×10-4m2;Δm為水分透過的質量,g;t為間隔時間,s;ΔP為膜兩邊的壓強差,ΔP=3.17 MPa(25 ℃)。

1.2.3 最優工藝條件下復合膜對大口黑鱸魚保鮮效果的影響

1.2.3.1 原料的處理及貯藏

活體大口黑鱸魚洗凈宰殺,去皮、去頭尾、去內臟,取背部肌肉切成約3 cm×3 cm×1 cm的均一魚片,擦干表面水分后,分裝于保鮮袋中,每袋分裝300 g左右。將分裝好的魚肉分為2組,一組為實驗組(CPX-G組),在膜液中浸漬15 min;另一組為未涂膜的對照組(CK組)。將處理后的兩組魚肉在-2 ℃的冰箱中貯藏10 d,每隔2 d測1次各組魚肉的物化指標。

1.2.3.2 TVB-N值的測定

依照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》,測定大口黑鱸魚肉的TVB-N值。

1.2.3.3K值的測定

準確稱取10 g剁碎的魚肉加入10%的高氯酸20 mL,在4 ℃下12 000 r/min離心10 min,取上清液,再加入5%的高氯酸20 mL,在4 ℃下12 000 r/min離心5 min重復3次,最后合并上清液,將pH值調至6.5,后定容于50 mL容量瓶,最后用0.22 μm微孔濾膜過濾待用。

HPLC條件:C18色譜柱(5 μm,4.6 mm×250 mm),采用pH值為6.7的0.05 mol/L磷酸緩沖液洗脫,樣品進樣量為10 μL,流速1 mL/min,柱溫30 ℃,檢測波長254 nm。按公式(3)計算K值:

(3)

式中:A為次黃嘌呤核苷含量;B為次黃嘌呤含量;C為三磷酸腺苷含量;P為二磷酸腺苷含量;M為腺苷酸含量;N為肌苷酸含量。

1.2.3.4 pH值的測定

稱取20 g絞碎的鱸魚肌肉,加入200 mL去離子水,均質2 min浸提2 h后過濾,取上清液測定pH值,每個樣品重復測定3次,取平均值。

1.2.3.5 TVC的測定

依照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數》,測定大口黑鱸魚肉的TVC。

1.2.3.6 肌動球蛋白的測定

參考ZHOU等[20]的方法提取肌動球蛋白并稍加修改。

提取方法:準確稱取10 g大口黑鱸魚肉于燒杯中,絞碎后加入50 mL預冷的KCl溶液(0.6 mol/L,pH 7.0),在冰浴條件下均質5 min,為防止溶液過熱,每均質20 s停10 s。均質結束后,15 000 r/min、4 ℃條件下離心20 min,收集上清液。向上清液加入3倍體積預冷的蒸餾水,15 000 r/min、4 ℃條件下離心10 min,收集沉淀后加入等體積的預冷KCl溶液(1.2 mol/L,pH 7.0),冰浴條件下攪拌20 min,再次離心收集上清液,上清液即為肌動球蛋白。

測定方法:參照南京建成蛋白定量測試盒(BCA法)說明書,在波長562 nm處測定OD值。

1.2.3.7 總巰基的測定

以肌動球蛋白為待測樣,參照北京峰格總巰基測定試劑盒說明書的方法進行測定,在412 nm處測定OD值。

1.2.3.8 Ca2+-ATP酶活性的測定

以肌動球蛋白為待測樣,參考柏吉生物超微量Ca2+-ATP酶試劑盒說明書進行測定,在636 nm處測定OD值。

1.2.3.9 持水力的測定

參照劉欣榮等[21]的方法。精確稱取10 g左右魚肉(W1),擦干魚肉表面的水分后置于干燥離心管4 ℃、10 000 r/min離心10 min,再精確稱重(W2),按照公式(4)計算持水力。

(4)

1.3 數據處理

采用Excel 2019、SPSS 26進行數據記錄和整理,采用Excel 2019進行圖形的繪制。

2 結果與分析

2.1 不同成膜劑質量比對復合膜性能的影響

研究成膜劑的質量濃度1.4 g/100 mL、超聲時間15 min條件下,普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖與黃原膠質量之比對復合膜性能的影響,結果如圖1所示。m(普魯蘭多糖)∶m(羧甲基殼聚糖)∶m(黃原膠)=2∶2∶1(CPX3組)時溶脹率最大,水蒸氣透過率最小。透光率是反映普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠與魚皮膠原蛋白相容性的指標,透光性越高則說明各組分相互協同的作用越好當,從圖1中可看出各組復合膜的透光率均>90%,隨著普魯蘭多糖添加量占比的增加,復合膜的透光率逐漸增大,即CPX1>CPX3>CPX2>CPX4,這可能是因為普魯蘭多糖呈白色,而羧甲基殼聚糖與黃原膠為淡黃色物質,因此普魯蘭多糖比例的增加會提高復合膜液的透明度。抗拉伸強度反映保鮮膜的力學強度,是表征復合膜機械性能的重要指標,當普魯蘭多糖和黃原膠的質量比一定時(CPX1與CPX3、CPX2與CPX4),復合膜的抗拉伸強度隨羧甲基殼聚糖添加量的增加而增加,且各組間存在顯著差異,即CPX3>CPX1;CPX4>CPX2。這可能是普魯蘭多糖中的羥基與羧甲基殼聚糖中的羧基之間所形成氫鍵作用所致,隨著復合膜中羧甲基殼聚糖比例的增加,羥基的數目也相應增加,從而增強了多糖分子間的氫鍵作用,從而使復合膜具有較強的抗拉伸作用[22]。水蒸氣透過率的大小反映了復合膜透濕性的高低,透過率越小透濕性越低,即說明復合膜的隔水性越好,越有利于食品的保鮮[23]。當普魯蘭多糖和羧甲基殼聚糖的質量比一定時(CPX3與CPX4),增大黃原膠的添加量,水蒸氣透過率隨之增加,即CPX4>CPX3,該結果可能與黃原膠具有良好的親水性有關。綜合考慮,制備普魯蘭多糖復合膜選擇的最佳成膜劑質量比為m(普魯蘭多糖)∶m(羧甲基殼聚糖)∶m(黃原膠)=2∶2∶1(CPX3組)。

2.2 不同成膜劑質量濃度對復合膜性能的影響

確定m(普魯蘭多糖)∶m(羧甲基殼聚糖)∶m(黃原膠)=2∶2∶1之后,研究了超聲15 min條件下,不同成膜劑質量濃度對普魯蘭多糖復合膜性能的影響,結果如圖2所示。隨著質量濃度的增加復合膜厚度和溶脹率逐漸增大,溶脹率增大是因為羧甲基殼聚糖、膠原蛋白與黃原膠均為親水性的,具有較強的吸水能力。水蒸氣透過系數先減小后增大,且在質量濃度為1.4 g/100 mL (CPX7)時最小,為7.07×10-12g/(m·s·Pa)。可能是當質量濃度<1.4 g/100 mL時,隨著質量濃度的增加,單位體積內成膜物質的量增多,水分子及其他成膜基質與呈現有序的螺旋結構的黃原膠分子之間借助范德華力和氫鍵形成致密的三維網狀結構,因此水蒸氣透過率降低[24]。當質量濃度超過1.4 g/100 mL時,膜液黏度變大,難以形成均一的復合膜,膜液內向收縮,脫氣泡困難,造成復合膜性能下降,水蒸氣透過率增大。抗拉伸強度先增大后減小,膜液質量濃度為1.4 g/100 mL(CPX7)時達到最大值15.78 MPa。抗拉伸強度降低的原因可能是高質量濃度下成膜劑極易發生組分聚集,網狀結構不穩定,增加了膜結構中的大孔比例,從而對復合膜的拉伸強度產生影響。綜合考量,制備普魯蘭多糖復合膜選擇的最佳成膜劑質量濃度為1.4 g/100 mL(CPX7組)。

圖2 不同成膜劑質量濃度對普魯蘭多糖復合膜性能的影響Fig.2 Effect of different mass concentrations of film formers on the performance of pullulan composite films

2.3 不同超聲時間對復合膜性能的影響

在成膜劑質量比為m(普魯蘭多糖)∶m(羧甲基殼聚糖)∶m(黃原膠)=2∶2∶1,成膜劑質量濃度為1.4 g/100 mL的條件下,研究不同超聲時間對復合膜性能的影響,結果如圖3所示。隨超聲時間的延長,普魯蘭多糖復合膜的厚度呈現降低的趨勢,這可能是因為過度超聲情況下,復合膜的網狀結構被打散,從而使普魯蘭多糖復合膜的性能變差。超聲15 min以內時,隨超聲時間的延長,普魯蘭多糖復合膜的水蒸氣透過率先降低后微微升高,當超聲時間為15 min時,水蒸氣透過率最小,為7.11×10-12g/(m·s·Pa),繼續超聲至20 min時,水蒸氣透過率略微增大。水蒸氣透過率先降低的原因是因為在超聲作用下,水分子迅速均勻地滲透到了普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖、黃原膠和膠原蛋白締結的網絡結構中,加速形成了牢固的網狀結構;水蒸氣透過率后微微升高是因為超聲作用產生的空化效應以及某些機械振動對普魯蘭多糖的構象產生了一定的影響,使得化學鍵遭到破壞,相互作用力減弱,所以水蒸氣透過系數增大[25]。普魯蘭多糖復合膜的抗拉伸強度呈先增大后減小的趨勢,在超聲時間為15 min時達到最大值15.89 MPa,這是因為超聲產生的空穴作用與振蕩作用大大增加了膜液不同分子之間的接觸次數,促進了分子間的相互作用,繼續超聲,則會導致膜液網狀結構被打散,抗拉伸強度降低[26]。綜合考慮,制備普魯蘭多糖復合膜選擇的最佳超聲時間為15 min(CPX11組)。

圖3 不同超聲時間對普魯蘭多糖復合膜性能的影響Fig.3 Effect of different ultrasonic times on the performance of pullulan composite films

2.4 普魯蘭多糖復合膜對大口黑鱸保鮮效果的影響

2.4.1 TVB-N的變化

TVB-N值常用來判斷魚肉氨基酸被破環的程度,對水產品質量評估的主要參數之一。普魯蘭多糖復合膜對大口黑鱸魚TVB-N值的影響見圖4。兩組魚肉的TVB-N值均呈上升趨勢,0～2 d兩組魚肉的TVB-N值的變化幅度較小,這是因為在微凍創造的低溫條件下魚肉自身酶和腐敗微生物所分解的胞外酶的活性受到抑制,蛋白質分解產生氨以及胺類等堿性含氮物質的速率降低,因此TVB-N值上升速度較慢。2 d后CK組TVB-N值上升速度較快,貯藏至第10天由初始值(8.19±0.24) mg/100 g上升至(12.55±0.44) mg/100 g,達二級鮮度,而CPX-G組TVB-N僅上升至(11.35±0.17) mg/100 g,仍處于一級鮮度,且貯藏期內CPX-G組TVB-N值始終低于CK組。CPX-G組上升速度較慢是因為復合膜具有良好的包裹作用,可以有效隔絕外界的空氣和水,抑制魚肉內微生物的生長以及防止外界微生物的進一步侵染[27],因此貯藏期內經涂膜處理的魚肉其TVB-N值優于對照組。

圖4 大口黑鱸貯藏過程中TVB-N值的變化Fig.4 Changes in TVB-N values during storage of Micropterus salmoides

2.4.2K值的變化

K值可反映核苷酸的降解程度,是評價水產品新鮮度程度的常用指標,一般認為K值≤20%時樣品非常新鮮,20%70%為不新鮮。由圖5可知,各組魚肉K值總體呈現增長的趨勢,這與TVB-N值的變化趨勢相似,但是K值作為水產品前期鮮度評價的指標,上升趨勢比TVB-N值更明顯,更能代表水產品貯藏前期的鮮度變化[28]。新鮮魚肉K值為3.11%,此后隨著貯藏時間的延長不斷增加,CK組增長速度較快,到第10天已增至20.11%,處于中度新鮮;CPX-G組增長速度相對較慢,至貯藏期結束(10 d)仍為非常新鮮,可見,貯藏期內CPX-G組的K值要優于CK組。本實驗中經涂膜處理的魚肉K值更低,ZHU等[29]認為這可能是由于羧甲基殼聚糖的強抑菌特性減緩了微生物生長繁殖對ATP的分解作用,從而降低了K值。

圖5 大口黑鱸貯藏過程中K值的變化Fig.5 Changes in K value during storage of Micropterus salmoides

2.4.3 pH值的變化

pH值的變化情況可在一定程度上表征大口黑鱸的新鮮程度,是評價魚肉品質的指標之一。普魯蘭多糖復合膜對大口黑鱸魚pH值的影響見圖6。2組魚肉pH值均呈先下降后上升的趨勢,pH值下降可能與魚死后魚體內的磷酸肌酸和ATP等物質分解產生乳酸等酸性物質有關,pH值回升則可能與魚肉蛋白質在微生物和酶的作用下不斷的分解產生堿性物質有關。CK組魚肉pH值在第4天降低到最小值6.58,而CPX-G組pH值在第7天降低到最小值6.24,且貯藏期內CK組pH值始終高于CPX-G組,原因可能是膜液中的黃原膠與魚肉中的蛋白質發生了共凝膠作用, 使蛋白網狀結構穩固, 減緩了蛋白質的變性進程,進而使pH值變化緩慢[30];也有可能與普魯蘭多糖的抗氧化作用阻礙了魚肉中肌原纖維蛋白的氧化,抑制了游離氨基酸和多肽的生成有關[31]。

圖6 大口黑鱸貯藏過程中pH值的變化Fig.6 Changes in pH during storage of Micropterus salmoides

2.4.4 TVC的變化

普魯蘭多糖復合膜對大口黑鱸魚TVC的影響如圖7所示。2組魚肉TVC均呈現先降低后升高的趨勢,TVC降低的原因可能是微凍時魚肉溫度降低過快,魚體表面的嗜溫菌出現死亡。新鮮魚肉的TVC為3.11 lg CFU/g,處于一級鮮度。2 d后CK組TVC開始上升,到第10天已超過5.0 lg CFU/g,達到二級鮮度,而CPX-G組TVC從第6天開始上升,到第10天時TVC仍處于一級鮮度,并且貯藏期內CPX-G組TVC始終低于CK組,這是因為大口黑鱸魚的優勢腐敗菌為巴氏葡萄球菌,屬革蘭氏陽性菌,細胞壁外的酸性環境與相對親水性的細胞表面,有利于羧甲基殼聚糖的滲入,在羧甲基殼聚糖的作用下,巴氏葡萄球菌的生長繁殖受到極大抑制,所以CPX-G組的TVC值相較于CK組增加的更為緩慢[32-33]。由此可見,復合膜抑制TVC上升的效果明顯。

圖7 大口黑鱸貯藏過程中TVC的變化Fig.7 Changes in TVC during storage of Micropterus salmoides

2.4.5 肌動球蛋白含量的變化

肌動球蛋白是構成肌原纖維蛋白的重要組成部分,在一定程度上可以表征魚肉蛋白質的變性程度。大口黑鱸貯藏過程中肌動球蛋白含量的變化情況如圖8所示。2組魚肉的肌動球蛋白含量均呈現先上升后下降的趨勢,上升的原因可能是肌動蛋白與肌球蛋白在ATP的作用下產生聚合,形成了大分子質量的分子聚集沉淀起來,這與高萌等[34]的研究結果相似。貯藏期內,肌動球蛋白含量總體呈下降趨勢,到第10天,CK組魚肉由初始值33.1 mg/g下降至27.09 mg/g,下降了18.16%,而CPX-G組下降了12.05%,說明相較于CPX-G組,CK組魚肉肌動球蛋白的變性更加嚴重,這是因為復合膜使肌動球蛋白的組織結構更加緊密, 改善了肌動球蛋白的性能, 防止肌動球蛋白發生變性。

圖8 大口黑鱸貯藏過程中肌動球蛋白含量的變化Fig.8 Changes in actin content in Micropterus salmoides during storage

2.4.6 巰基含量的變化

—SH是肌原纖維蛋白中最具活性的功能基團,可反映魚肉蛋白質變性聚合的程度,其含量越高,說明魚肉蛋白質變性聚合程度越低,品質越好[35]。大口黑鱸貯藏過程中—SH含量的變化情況如圖9所示。2組魚肉的—SH含量均呈下降的趨勢,這是因為魚肉蛋白質發生氧化時, 蛋白內部的巰基會因活性巰基的不穩定性形成二硫鍵(—S—S—), 伴隨時間的延長,肌動球蛋白結構發生變化, 巰基位置也隨之發生改變, 使巰基暴露于蛋白質外部, 氧化形成了—S—S—,因而隨著貯藏時間的延長兩組魚肉的—SH含量均逐漸降低[36],這也與于林[37]的研究結論相似。CK組—SH含量下降速度較快,至第10天已由初始值5.98×10-5mol/g降低至3.8×10-5mol/g,下降了36.45%,而CPX-G組僅下降了23.75%,這說明普魯蘭多糖復合膜能夠有效減緩—SH的氧化變性的趨勢。此外,貯藏期內CPX-G組的—SH含量始終高于CK組,這是由于復合膜的包裹作用有效的阻礙了外界的氧氣,抑制了——SH的自動氧化,降低了蛋白質的變性程度,進而影響了—SH含量的變化。結合圖7發現,大口黑鱸魚—SH含量的變化趨勢與肌動球蛋白相似,這可能與—SH氧化產生的—S—S—使肌動球蛋白發生重鏈聚合,降低其鹽溶性有關[38]。相比于對照組,經涂膜的大口黑鱸魚—SH含量的變化更慢,品質更高。

圖9 大口黑鱸貯藏過程中巰基含量的變化Fig.9 Changes in sulfhydryl content during storage of Micropterus salmoides

2.4.7 Ca2+-ATP酶活性的變化

Ca2+-ATP酶活性是評估魚肉肌原纖維蛋白變性程度的指標,活性越低表明魚肉蛋白質變性越嚴重,魚肉品質越差。大口黑鱸貯藏過程中Ca2+-ATP酶活性的變化見圖10。新鮮魚肉的Ca2+-ATP酶活性為4.3 μmol Pi/(mg pro·h),隨貯藏時間的延長兩組魚肉的Ca2+-ATP酶活性均逐漸下降,這可能與巰基發生氧化和蛋白交聯有關[39]。其中,CK組下降速度較快,至貯藏結束Ca2+-ATP酶活性降低至2.8 μmol Pi/(mg pro·h),下降了34.88%,而CPX-G組下降了25.35%。CPX-G組下降幅度較小是因為復合膜中的普魯蘭多糖與膠原蛋白具有抗氧化能力以及抑制微生物破壞蛋白的能力,從而抑制了蛋白質的變性,減緩了Ca2+-ATP酶活性的下降趨勢;也可能是由于普魯蘭多糖、羧甲基殼聚糖與黃原膠含有的羥基改變了蛋白質分子內自由水的結構,抑制了蛋白質的聚集和變性的程度[40],進而使CPX-G組Ca2+-ATP酶活性的下降速度降低。再結合圖8,發現Ca2+-ATP酶活性的下降趨勢與—SH相似,這是由于復合膜對魚肉的包裹作用,使得—SH的氧化程度降低,抑制了微生物破壞蛋白質的能力,進而降低了Ca2+-ATP酶活性下降的趨勢[35]。綜上可得,復合膜可有效延緩大口黑鱸魚Ca2+-ATP酶活性的下降,在保持魚肉品質方面效果更佳。

圖10 大口黑鱸貯藏過程中Ca2+-ATP酶活性的變化Fig.10 Changes in Ca2+-ATPase activity during storage of Micropterus salmoides

2.4.8 WHC的變化

WHC能直接反映魚肉抑制水分流失的能力,是評價魚肉品質的重要指標。大口黑鱸貯藏過程中持水力的變化見圖11。

圖11 大口黑鱸貯藏過程中持水力的變化Fig.11 Changes in water holding capacity during storage of Micropterus salmoides

2組魚肉的WHC均呈下降的趨勢,下降的原因可能是隨著貯藏時間的延長,大口黑鱸魚肌肉的大分子網狀結構被冰晶破壞[35]。CK組魚肉WHC下降速度較快,貯藏至第10天由初始值85.55%下降至76.02%,下降了11.14%,而CPX-G組僅下降了7.81%,且在貯藏期內CPX-G組WHC始終高于CK組。CK組WHC下降速度較CPX-G組更快是因為魚肉肌原纖維蛋白在微凍過程中溶解性下降、疏水基團暴露,造成蛋白與水分子之間的相互作用減弱,導致持水力下降速度加快,而CPX-G組膜液中的黃原膠可與魚肉蛋白發生共凝膠作用, 使魚肉蛋白凝膠網絡結構更加致密, 增強了體系截留水分的能力,從而使CPX-G組WHC的下降速度變緩[41]。綜上可見,復合膜在抑制魚體內水分流失方面效果明顯。

3 結論

普魯蘭多糖復合膜的最佳制備條件為m(普魯蘭多糖)∶m(羧甲基殼聚糖)∶m(黃原膠)=2∶2∶1,膜液質量濃度為1.4 g/100 mL,超聲時間為15 min。將復合膜應用在大口黑鱸魚的保鮮上,發現復合膜能顯著抑制魚肉肌動球蛋白、總巰基、Ca2+-ATP酶活性及WHC的降低,有效延緩TVB-N、K值、TVC與pH值的增加。說明普魯蘭多糖/羧甲基殼聚糖/黃原膠/膠原蛋白復合膜對大口黑鱸魚具有良好的保鮮效果,維持魚肉品質、延長保質期效果明顯。