复配保鲜剂对南极磷虾保鲜及品质的影响*

杨峰，迟海，杨宪时，李学英

1(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海，200093)

2(中国水产科学研究院东海水产研究所，上海，200090)

复配保鲜剂对南极磷虾保鲜及品质的影响*

杨峰1，2，迟海2，杨宪时1，2，李学英2

1(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海，200093)

2(中国水产科学研究院东海水产研究所，上海，200090)

采用正交试验对南极磷虾新型复配保鲜剂进行开发与优化，并以南极磷虾感官、TBARS、TCA-N、汁液流失体积及损失率为指标，结合质构和色差试验，对一定温度条件下(2℃)南极磷虾保鲜效果进行了验证。正交试验结果表明:复配保鲜剂的最佳配比浓度为D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-HR 0.1 g/L;南极磷虾经复配保鲜剂处理后品质得到一定改善，TCA-N含量、汁液流失体积及损失率上升缓慢，TBARS变化呈下降趋势;南极磷虾肌肉组织最大剪切力下降速率低于空白对照组，但作用不显著(P＞0.05)，在CIElab色差系统中，a*值随南极磷虾鲜度的变化呈正向线性相关，且复配保鲜组中a*值增速缓慢。验证结果表明，复配保鲜剂对贮藏在2℃条件下的南极磷虾保鲜效果显著。

南极磷虾，复配保鲜剂，品质变化

南极磷虾(Euphausia superba)资源丰富，其潜在可开发资源有数亿吨，具有巨大的开发利用价值，被认为是地球上最大也是最后一个动物蛋白库[1-3］。然而，南极磷虾自身蛋白酶活性很高，极易使虾体蛋白质变性劣变[4-5］;其体内酪氨酸酶易与O2分子结合生成黑色素[6］，引起感官品质急剧下降;同时，南极磷虾体内不饱和脂肪酸含量高[7］，相对较快的脂肪氧化速率易对其色泽和风味产生一定影响，这些局限了南极磷虾的捕捞开发和加工利用。因此，开发南极磷虾保鲜剂对其品质保持和加工利用起至关重要的作用。

目前，我国水产品加工广泛采用亚硫酸盐作为抑制或延缓虾类黑变的主要添加剂[8］，然而，亚硫酸盐在食品中的应用存在安全隐患[9］，因此使用受到限制。笔者在前期研究的基础上(另刊发表)，针对南极磷虾自溶分解、脂肪氧化和黑变迅速等品质变化特点，筛选了3种添加剂(D-山梨糖醇、4-己基间苯二酚和混合磷酸盐)，进行了复配优化，并通过感官、三氯乙酸可溶性氮含量、TBARS、汁液流失体积及损失率指标，结合质构和色差试验对复配保鲜剂效果进行验证。旨在开发出南极磷虾新型复配保鲜剂，为南极磷虾的规模化生产和合理化作业提供理论依据和技术支持，也为南极磷虾保鲜剂开发提供基本数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料

南极磷虾由我国“南极海洋生物资源开发利用项目组”于2011年2月南极FAO 48.1区捕捞，船上冻结后-23℃冻藏，-18℃集装箱于2011年8月运抵，-80℃贮藏备用。

1.2 试剂

HCl标准溶液，购于上海市计量测试技术研究院;4-己基间苯二酚(4-HR)，购于郑州金峰达化工产品有限公司(食品级);D-山梨糖醇(AR)、混合磷酸盐(六偏磷酸钠:焦磷酸钠质量比=1∶1)(AR)、硫代巴比妥酸(AR)、三氯乙酸(AR)、浓硫酸(AR)等，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.3 仪器与设备

恒温水浴锅(HH-8型)，常州国华电器有限公司;质构仪(TMS-Pro型)，Food Technology Corporation(美国);色差仪(S560型)，Microptix Corporation(美国);高速离心机，(Centrifuge 5810R)，Eppendorf(德国);721型可见光分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司;半自动凯氏定氮仪，上海嘉定粮油仪器有限公司;均质机IUL型，西班牙;高精度低温培养箱，三洋公司(日本)。

1.4 样品处理方法和贮藏试验

[10］对南极磷虾进行解冻，选择无黑头、个体完整的南极磷虾，复配保鲜剂溶液与原料虾比例(mL∶g)2∶1条件下浸渍10 min，复配保鲜剂溶液配制见表1，沥干装袋密封，放入高精度低温培养箱中，贮藏温度控制为(2±0.5)℃。每隔适当时间间隔取出试样并进行感官评分，并对南极磷虾三氯乙酸可溶性氮(TCA-N)、TBARS值、汁液浸出体积及损失率进行测定。

表1 南极磷虾复配保鲜剂正交试验因素水平表

1.5 正交试验

根据前期试验，选用D-山梨糖醇、4-HR和混合磷酸盐，以感官评分、TCA-N、TBARS，汁液流失体积及损失率为测试指标，按公式(1)和(2)进行评分。并采用三因素三水平L9(34)，进行正交试验(表2)，同时进行方差分析，根据分析结果确定复配保鲜剂的最佳配比。

综合评分=感官隶属值×35%+TCA-N含量隶属值×35%+TBARS含量隶属值×10%+汁液流失体的积液流失隶属值×20%(2)

1.6 感官检验

感官评分采用10分制，选择6名训练有素的评定员组成评价小组，参考文献[10］，按照表2的评分标准，以南极磷虾的色泽、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。

表2 南极磷虾感官检验评分规则[6］

1.7 汁液浸出体积及损失率测定

参照Pisal Sriket等[11］的方法，稍作修改。取约100 g样品，用棉纱布将虾体表面水分吸取干，置于均质机内充分绞碎，准确称取25 g虾肉组织于离心管中，于4℃，11000 r/min条件下离心1 h，离心后取上清液测量浸出液体积(mL)，并计算质量损失，损失率按公式(3)进行计算:

式中:X1，物料离心前质量(g);X2，物料离心后除去清液后质量(g)。

1.8 TBARS测定

参照马丽珍等人的方法[12］，稍作修改。取适量南极磷虾于均质机内进行搅碎，称取10 g绞碎的虾肉于锥形瓶中，加入7.5%TCA溶液50 mL摇匀，置于摇床内振荡30 min，并用双层滤纸过滤2次，得到清液。准确吸取清液5 mL，加入5 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液，反应液在90℃水中保温40 min，反应完成后冷却至室温。最后以6000 r/min速度离心5 min，离心后吸取上清液，分别在532 nm和600 nm处进行比色测定，结果以每kg虾肉中丙二醛的毫克数来表示(mg/kg)。

1.9 三氯乙酸可溶性氮测定

参照Kolakowski[13］的方法，稍做修改。取适量南极磷虾在均质机内进行搅碎，称取10 g绞碎的虾肉于锥形瓶中，加入7.5%的TCA溶液50 mL，振荡提取30 min，以11000 r/min速度离心10 min，得到上清液。TCA-N含量按半微量凯氏定氮法进行测定，结果以mg/g表示。

1.10 剪切力测定

本试验应用美国Food Technology Corporation公司生产的TMS-Pro型质构仪，并通过Texture Lab Pro软件来加以控制。本试验采用虾剪切力测定方法，最大力量感应量程:1000 N，回程距离:20 mm，测试速度:60 mm/min，时间间隔:0.3 min，测定样本数n=10。

1.11 色差计测色试验

在色差仪系统中，L*、a*、b*分别代表南极磷虾肌肉组织色泽的亮度、红度和黄度[14］，用平均值来表示南极磷虾表面的色泽变化，测量样本数n=10。

1.12 数据分析与处理方法

实验数据采用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SPSS17.0软件进行方差分析和Duncan方法分析(P＜0.05)。

2 实验结果与讨论

2.1 复配保鲜剂最佳配比的确定

南极磷虾复配保鲜剂正交试验设计及结果如表3、表4所示。从表3可知，所选的3种添加剂对南极磷虾主次作用效果依次为:B＞A＞C，试验结果表明，复配添加剂最优组合为A3B1C3，即D-山梨糖15 g/L，4-HR 0.1 g/L，混合磷酸盐7 g/L。方差分析结果显示，B对南极磷虾的品质影响极显著，A以及C影响显著性次之。

表3 南极磷虾复配保鲜剂正交试验L9(34)结果

表4 正交试验方差分析结果

2.2 复配保鲜剂对南极磷虾感官评分影响

图1是复配保鲜剂对南极磷虾感官评分的影响。南极磷虾的品质随贮藏时间的延长不断下降，复配组的各项感官评分值明显高于空白组(P＜0.05)。空白组在20 h附近感官评分＜5分，此时虾肉柔软松散，虾体变黑，煮后汤汁浑浊，品质难以接受，说明南极磷虾的品质下降速率极快。20 h时，复配保鲜组感官评分＞5分，仍在可接受的感官范围内，35 h时，经复配保鲜剂处理的南极磷虾感官达到感官拒绝点。实验证明复配添加剂能够有效延长南极磷虾的贮藏期。

2.3 复配保鲜剂对南极磷虾三氯乙酸可溶性氮的影响

迟海等[6］认为南极磷虾品质变化主要是由自身蛋白酶引起的，建议采用TCA-N指标的变化作为评价南极磷虾品质变化的指标。通过TCA沉淀蛋白质测定TCA-N含量变化来反映蛋白质分解变性的情况，从而判断南极磷虾蛋白酶在品质变化中的作用。

图1 南极磷虾感官评分的变化

本实验中，南极磷虾经复配保鲜剂处理后在贮藏过程中TCA-N含量变化情况如图2所示。南极磷虾TCA-N初始点为3.33 mg/g，随着贮藏时间的延长，TCA-N含量不断增加，35 h后空白组TCA-N指标达到5.53 mg/g，复配组为4.34 mg/g，因此，复配添加剂对南极磷虾TCA-N含量抑制作用显著(P＜0.05)，前10 h时TCA-N最高抑制率为16.9%。以南极磷虾总氮含量为25.0 mg/g的标准计算[15］，空白组南极磷虾TCA-N含量最高占总氮量的22.1%，这说明南极磷虾在贮藏期间，自身酶对蛋白质的分解作用显著，抑制TCA-N含量能够显著抑制蛋白酶对蛋白质的分解作用，这可能是由于D-山梨糖醇与南极磷虾蛋白酶中金属离子的螯合作用，造成了南极磷虾酶活性的下降，蛋白质分解速率降低。

图2 南极磷虾TCA-N含量变化

2.4 复配保鲜剂对南极磷虾浸出液体积及损失率的影响

相关研究证明，混合磷酸盐作为添加剂，至少有下面4个方面的作用，即提高肌肉组织的离子强度、提高肌肉蛋白的凝胶作用、鳌合肌肉中的金属离子、固定肌肉中的水分等[16-17］。表5是南极磷虾经复配保鲜剂处理后浸出液体积及损失率的变化情况。随着贮藏时间的延长，南极磷虾浸出液的体积和损失率变化呈上升趋势。南极磷虾在贮藏5 h后，空白组和复配组浸出液体积和损失率都小于初始值，这可能是由于在解冻的过程中，南极磷虾的吸水作用使得肌肉组织浸出液体积和损失率偏高，但随着贮藏时间的延长，复配保鲜剂的保水作用逐渐增强，浸出液体积为5.55 mL，损失率22.2%，明显低于初始值7.9 mL，31.6%。这可能是由于混合磷酸盐使南极磷虾肌肉纤维发生实质性膨润[18］，提高了虾肉吸收和固定水分的能力。10 h时，空白组浸出液体积约为7.8 mL，复配保鲜组为6.8 mL，相对应的平均损失率分别为31.1%和27.3%。实验结果证明复配保鲜剂对浸出液体积及损失率的变化有显著地抑制作用(P＜0.05)。

表5 南极磷虾浸出液体积及损失率的变化

2.5 复配保鲜剂对南极磷虾TBARS的影响

图3是复配保鲜剂对南极磷虾TBARS的影响。南极磷虾含有多种不饱和脂肪酸且含量很高，极易与氧气结合，产生小分子的醛、酮、酸等，引起南极磷虾品质的下降，TBARS值能准确反应这类物质的含量[12］。在贮藏过程中，南极磷虾的TBARS值随着时间的延长而上升。TBARS的初始值为3.9 mg/kg，空白组从贮藏开始就以较快的速度增加，35 h后达到5.29 mg/kg。而空白组在整个贮藏过程中TBARS的含量始终低于初始值，这说明复配保鲜剂对南极磷虾TBARS的增加抑制作用显著(P＜0.05)。

图3 南极磷虾TBARS变化

图4 南极磷虾最大剪切力的变化

2.6 复配保鲜剂对南极磷虾质构的影响

质构变化决定了食品品质的优劣。本研究采用TPA方法对南极磷虾肌肉组织的硬度(最大剪切应力)特性进行分析。结果如图4所示，随着贮藏时间的延长，南极磷虾肌肉组织的最大剪切应力呈下降趋势，复配组下降速率低于空白组，最大剪切力在前5 h下降较快，而后随着时间的延长趋于平稳。这说明南极磷虾的质构特性在贮藏初期变化显著，前5 h是保持南极磷虾质构的关键时间段。复配保鲜组对南极磷虾肌肉组织的质构变化有一定程度的减缓作用，但作用不显著(P＞0.05)，这可能是由南极磷虾自身的特性决定的，南极磷虾个体比较小，虾壳较薄且肌肉组织柔软多汁，缺乏韧性。

2.7 复配保鲜剂对南极磷虾色泽的影响

本实验采用色差仪检测了空白组和复配组南极磷虾的色差值变化，结果如表6所示。L*值代表虾体的亮度，a*、b*值则分别作为南极磷虾虾体变红和发黄程度的指标。由表可知，L*值随着贮藏时间的延长逐渐下降，证明南极磷虾的光泽度在贮藏过程中不断下降;a*、b*值随着时间的延长呈增加趋势，说明南极磷虾肌肉组织在贮藏期间有逐渐变红和发黄的趋势。

表6 南极磷虾色泽变化

在CIElab表色系统中，+a*表示红色，-a*表示绿色，本试验中a*均大于0。图1表明，a*随南极磷虾贮藏时间的延长呈线性上升，说明a*与虾的新鲜度有一定的相关性。南极磷虾随贮藏时间延长其表面色泽从透明逐渐变红至暗红，且复配组的变化速率明显小于空白组(P＜0.05)，这与感官色泽的评分结果一致。

3 结论

采用正交试验，对南极磷虾新型保鲜剂进行复配研究，确定复配保鲜剂的最佳配比浓度为D-山梨糖醇15 g/L、混合磷酸盐7 g/L、4-HR 0.1 g/L。通过分析感官、TCA-N、TBARS、汁液流失体积及损失率、色差和质构指标变化对贮藏在一定温度条件下南极磷虾复配保鲜剂进行验证。验证结果显示，空白组南极磷虾的贮藏期为20 h，复配保鲜组为35 h，这证明复配保鲜剂能够在2℃条件下显著提高南极磷虾的贮藏期;复配保鲜剂对南极磷虾TBARS值增加起显著的抑制作用(P＜0.05);TCA-N、汁液流失体积及损失率和肌肉组织的最大剪切力为指标条件下，复配保鲜剂对TCA-N的抑制率在前5 h达到最大为17.2%;汁液流失体积及损失率在前5 h最小，分别为5.55 mL和22.2%;肌肉组织的最大剪切力在前5 h下降迅速，由初始值2.1 N下降到1.1 N，下降了几乎一倍，5 h后南极磷虾肌肉最大剪切力变化较小，这说明2℃条件下南极磷虾加工前5 h是一个关键控制点;色差测试指标中，a*值与南极磷虾色差变化有显著地相关性，随着贮藏时间的延长，a*值也不断升高，说明南极磷虾颜色逐渐变红，直到感官终点的暗红色，这与感官评分项颜色变化项一致，笔者建议采用a*值变化来评价南极磷虾2℃条件下品质变化情况。然而南极磷虾贮藏温度需要很低，本次实验对南极磷虾保鲜剂验证温度仍单一，复配保鲜剂对-18℃或更低条件下南极磷虾品质保持是否存在效果需要进一步的探讨。

参考文献

[1]王荣，孙松.南极磷虾渔业现状与展望[J］.海洋科学，1995(4):28-32.

[2]陈雪忠，徐兆礼，黄洪亮.南极磷虾资源利用现状与中国的开发策略分析[J］.中国水产科学，2009，16(3):451-458.

[3]王功美.南极磷虾巨大的蛋白库:访中科院海洋研究所研究员孙松博士[J］.海洋资源开发，2001(2):21-23.

[4]Nishimura K，Kawamura Y，Matoba T.et al.Deterioration of Antarctic krill muscle during freeze storage[J］.Agricultural and Biological Chemistry，1983，47(12):2881-2888.

[5]迟海，李学英，杨宪时.南极大磷虾0、5和20℃贮藏中的品质变化[J］.海洋渔业，2010，32(4):447-453.

[6]vanBartolo，Birkeo.Some factors affecting Norwaylobster(Nephrops norvegicus)cuticle polyphenol oxidaseactivity and blackspot development[J］.Food Science，1998，33(3):329-336.

[7]迟海，李学英，杨宪时.南极磷虾加工利用研究进展[J］.天然产物研究与开发，2010，22:283-287.

[8]周德庆，张双灵，辛胜昌.亚硫酸盐在食品加工中的作用及应用[J］.食品科学，2004，25(12):198-201.

[9]M Reist，P Jenner，B Halliwell.Sulphite enhances peroxynitrite-dependent alpha1-antiproteinase inactivation，A mechanism of lung injury by sulphur dioxide[J］.FEBS letters，1998;423(2):231-234.

[10]迟海，李学英，杨宪时，等.解冻方式和条件对南极磷虾品质的影响[J］.食品与机械，2011，27(1):94-97.

[11]Pisal Sriket，Soottawat Benjakul，Wonnop Visessanguan，et al.Comparative studies on the effect of the freeze-thawing process on the physicochemical properties and microstructures of black tiger shrimp(Penaeus monodon)and white shrimp(Penaeus vannamei)muscle[J］.Food Science，2007，53(5):113-121.

[12]马丽珍，南庆贤，戴瑞彤.真空包装冷却猪肉低剂量辐照后的理化和感官特性变化[J］.农业工程学报，2003，19(4):184-187.

[13]Kolakow E.Changes of non-protein nitrogens fractions in Antarctic krill during storage at 3℃and 20℃[J］.Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung A，1986(183):421-425.

[14]张晴，陈勇，李钐.黑米色素的吸收光谱及色差分析研究[J］.食品科学，1997，18(7):12-16.

[15]孙雷，周德庆，盛晓风.南极磷虾营养评价与安全性研究[J］.海洋水产研究，2008，29(2):57-64.

[16]Zheng M，Toledo R，WickerL.Effects of phosphate and pectin on quality and shelf-life of marinated chicken breast[J］.Food Quality，1999，22(5):553-564.

[17]Poulanne E J，Ruusunen MH，Vainionpaa J I.Combined effects of NaCl and raw meat pH on water-holding in cooked sausage with and without added phosphate.[J］Meat Science，2001，58(1):1-7.

[18]Xiong Y L.Role of myofibrillar proteins in water-binding in brine-enhanced meats[J］.Food Research，2005，38(3):281-287.

[19]King J M，McEvily A J，Iyengar R.Liquid chromatographic determination of the processing aid 4-hexylresorcinol in shrimp[J］.Association of official Analytical Chemists，1991，14:8-10.

ABSTRACTCompound preservative was developed and optimized by orthogonal experiment for fresh keeping of Antarctic krill.In order to verify the effect of the preservative，sensory evaluation，TCA-soluble nitrogen contents，TBARS values，juice volume loss，loss rate，texture index and chromatism were tested under the temperature of 2℃.According to the results of orthogonal experiment L9(34)，the optimum compositions were:Sorbitol 15 g/L，4-HR 0.1 g/L and phosphate mixture 7 g/L.The loss for TCA-nitrogen contents，juice volume and shrimp loss rate were slowly;TBARS values was decreased;the maximum sheer force of the muscle had a slower decrease rate than blank controls，but it had no significant difference with control group(P＞0.05);In CIElab color system，The a*value had a positively linearly related to the change of Antarctic krill’s fresh degree.The group treated with compound freshness preservative had a slower growth of a*value.The verification showed that compound freshness preservative had a remarkable effect on Antarctic krill.

Key wordsantarctic krill，compound freshness preservative，quality changes

Influences of Compound Preservative on Antarctic krill(Euphausia superba)Shrimp Freshness

Yang Feng1，2，Chi Hai2，Yang Xian-shi1，2，Li Xue-ying2
1(School of Medical Instrument and Food Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)
2(East China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Shanghai 200090，China)

硕士研究生(杨宪时研究员为通讯作者)。

*国家高技术研究发展计划项目(2011AA090801);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国水产科学研究院东海水产研究所)资助项目(2011T05);农业部南极海洋生物资源开发利用专项

2012-04-26，改回日期:2012-06-20