茶多酚、壳聚糖、溶菌酶复合保鲜剂对高白鲑鱼片保鲜效果的影响

徐 楚,王锡昌,*,马 壮,卢 峰,张 龙,巴特尔达赖

(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306)(2.新疆赛湖渔业科技开发有限公司,新疆博州 833400)

高白鲑(Coregonuspeled)广泛分布于北纬50°以北的淡水水域[1],摄食浮游动物,且养殖成本低,是一种良好的大水面养殖品种[2]。高白鲑肌肉中富含必需氨基酸、多不饱和脂肪酸以及其他营养素[3],营养价值较高。然而,正是由于高白鲑脂肪含量丰富,导致其出水后易离刺[4],在捕捞到销售过程中极易因微生物污染和组织酶作用而发生腐败变质,从而严重影响其新鲜度,降低其利用价值。因此,为了有效防止高白鲑贮藏品质及鲜度下降,合理有效的保鲜成为其贮藏运输过程中的关键环节,具有重要的研究意义。

近些年来,由于化学保鲜导致的安全性问题日益突出,生物保鲜技术逐渐引起人们的重视[5]。生物保鲜技术因其具有天然、安全和方便等优点,已成为水产品贮藏保鲜的研究热点[6],目前国内外学者研究将生物保鲜剂与超高压等新型保鲜技术相结合,发挥协同效应,不仅有效延长产品货架期,而且还开辟新的研究方向,具有广阔的市场前景[5,7]。常用的生物保鲜剂包括茶多酚、壳聚糖和溶菌酶,将它们复配使用可发挥各自优势,实现最佳保鲜作用。张群利等[8]研究发现经壳聚糖、茶多酚和溶菌酶组成的复合保鲜剂处理后pH和TVB-N值均低于对照组,且货架期延长7～9 d。蓝蔚青等[9]研究壳聚糖结合茶多酚、溶菌酶复配保鲜剂使带鱼货架期延长至13～15 d。

目前生物保鲜技术对于生鲜鱼类贮藏保鲜的研究较多,但在高白鲑保鲜加工中的应用还未有报道。本文将生物保鲜剂应用于高白鲑的贮藏保鲜,采用L9(34)正交实验,将茶多酚、壳聚糖和溶菌酶复合使用,通过分析K值和菌落总数的变化,确定保鲜效果最佳的复合保鲜剂,以期为高白鲑保鲜加工和物流运输提供理论支持和参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

高白鲑 采集12尾作为实验材料,平均体重(650.9±34.2) g,体长(37.5±1.3) cm,冰藏条件下运回实验室，新疆赛湖渔业科技开发有限公司;茶多酚 食品级,菌落总数<100 cfu/g,纯度≥99.8%,上海蓝季科技有限公司;壳聚糖 食品级,脱乙酰度≥90.0%,上海蓝季科技有限公司;溶菌酶 食品级,活力≥20000 U·mg-1,上海源叶生物科技有限公司;氢氧化钾、营养琼脂、高氯酸、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸 均为分析纯,国药集团化学试剂公司;ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx标准品 纯度≥99%,Sigma-aldrich公司。

FOSS Kjeltec8400型全自动凯氏定氮仪 丹麦FOSS中国上海有限公司;TA.XT Plus型物性测试仪 英国Stable Micro System公司;Waters e2695型高效液相色谱仪 美国Waters公司;UV-2300型紫外-可见分光光度计 紫柯仪器(上海)有限公司;Avanti J-26xP型冷冻离心机 贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司;SG8型精密pH计 梅特勒-托多利仪器(上海)有限公司;SPX-250BS-II型生化培养箱 上海予腾生物科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理 取冰鲜高白鲑样品,去除头、尾、内脏,清水洗净后切成2～3 cm厚的鱼片,然后将鱼片分别在不同浓度配比的保鲜溶液中浸渍1～2 min,取出沥干,用自封袋分装,置于0 ℃温度下进行贮藏。

1.2.2 复合保鲜剂正交实验设计 根据GB 2760-2014食品添加剂使用标准对食品中添加剂的规定[10],3种保鲜剂在水产品中最高许可用量为:茶多酚0.3 g/kg,壳聚糖6.0 g/kg,溶菌酶0.5 g/kg。由实验前分别探究单一生物保鲜剂对高白鲑鱼片的分析结果可知,茶多酚浓度为0.2 g/kg,壳聚糖浓度为4.0 g/kg,溶菌酶浓度为0.5 g/kg保鲜效果较好,因此本实验采用茶多酚、壳聚糖和溶菌酶的取值水平分别为0.1～0.3、3.0～5.0、0.3～0.5 g/kg,选取L9(34)正交实验优化复合保鲜剂配方。正交实验设计方案见表1。

表1 正交实验的因素和水平表Table 1 Factors and levels used in orthogonal experiment

1.2.3 复合保鲜剂保鲜效果测定 通过上述正交实验挑选出最佳复合保鲜剂,将其作为研究保鲜溶液。将鱼片分为两组,分别浸渍于保鲜溶液和蒸馏水(对照组)中,每次浸泡20 s,重复操作3次,取出沥干后分装,置于0 ℃冰鲜条件下贮藏6 d。每隔1 d取样测定其感官品质、色差、质构、K值、TBA值、pH以及菌落总数等鲜度指标。

1.2.4 鲜度指标检测方法

1.2.4.1 感官评价 由6名感官评价员对色泽、气味、肌肉弹性和组织形态评分。其中,色泽、气味、肌肉弹性和组织形态权重分别为0.3,0.2,0.2,0.3,以加权平均数作为感官评分值。感官评价标准如表2所示。

表2 高白鲑感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of Coregonus peled

1.2.4.2 色差测定 用色差计测定鱼片表面的色泽状态,测定时直接读取色差计上L*值、a*值和b*值。其中,L*为明度,L*值越小表明亮度越小;a*为红度,a*>0表示红色程度,a*<0表示绿色程度;b*为黄度,b*>0表示黄色程度,b*<0表示蓝色程度[11]。

1.2.4.3 质构特性测定 采用TA-XTplus物性分析仪对鱼片进行质地多面分析(TPA)。TPA测定参数包括硬度、弹性和咀嚼性,可通过相应软件分析得出,其中硬度表示第1次压缩时最大峰值,弹性用第二次压缩与第一次压缩的高度比值表示,而咀嚼性是硬度、凝聚性和弹性等综合作用的结果[12]。实验所用探头为P/5,测试速率1.0 mm/s,压缩程度50%,2次压缩时间间隔5 s,数据采集速率200.00 pps。

1.2.4.4 K值测定 K值测定参考Ryder[13]方法并修改。称量样品5 g,加20 mL 10%高氯酸(PCA)溶液,均质后于4 ℃、8000 r/min离心15 min,加5% PCA溶液提取3次,用KOH调节pH至5.8,用1% PCA溶液(pH=5.8)定容,过0.22 μm水相滤膜,经HPLC检测。

HPLC参数:色谱柱:岛津ODS-3 C18柱(5 μm,4.6 mm×250 mm);流动相:A为0.02 mol/L K2HPO4和KH2PO4(1∶1),用磷酸调节pH至5.8,B为纯甲醇溶液;检验波长254 nm;流速1.0 mL/min;柱温30 ℃;进样量10 μL。梯度洗脱程序:0～8 min,缓冲液为100%流动相A;8～10 min,流动相B线性增加到3%;10～15 min,流动相B线性增加到6%;15～23 min,流动相B线性增加到15%;23～28 min,流动相B线性增加到30%;28～30 min,流动相A恢复为100%,平衡5 min后进下一个样品[14]。

1.2.4.5 TBA值测定 参考Salih等[15]方法并有所修改。取5 g样品,加25 mL 20%三氯乙酸(TCA),均质,8000 r/min离心15 min后过滤,定容50 mL,取5 mL上清液,加0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液5 mL,80 ℃水浴20 min,选取紫外分光光度计在532 nm测出吸光度(A)。根据以下公式计算TBA值。

TBA值=A×7.8 mg/100 g

1.2.4.6 pH测定 参考Arashisar等[16]测定方法并修改。取5 g样品,加入45 mL蒸馏水后均质,过滤,取精密pH计测出滤液pH。

1.2.4.7 菌落总数测定 菌落总数按GB 4789.2-2016方法测定[17]。称量25 g样品加入225 mL无菌生理盐水,均质后制成1∶10的样品匀液,并依次进行10倍递增稀释处理,最终从1∶100和1∶1000稀释溶液中取1 mL涂布在培养基表面,36 ℃培养(48±2) h。每个稀释梯度至少做2个平行。

1.3 数据处理

每个样品重复测量三次,数据用SPSS 21.0和Excel 2007软件进行统计分析,p>0.05表示差异不显著,p<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 复合保鲜剂正交实验结果

以L9(34)正交实验研究茶多酚、壳聚糖和溶菌酶的最佳复合比例,正交实验结果见表3。根据表3中极差R能够看出,各因素影响的主次顺序:K值为B>C>A,菌落总数为C>B>A。最优水平组合:K值为A1B2C2保鲜作用最优,达最小值24.81%;菌落总数为A2B2C3抑菌效果最佳,达最低值4.32 lg(cfu/g),而C因素对菌落总数影响显著,A因素影响都不显著,因此选择A1B2C3为最佳复合保鲜剂比例,即茶多酚浓度为0.1 g/kg,壳聚糖浓度为4.0 g/kg,溶菌酶浓度为0.5 g/kg。

表3 复合保鲜剂处理第6 d正交实验结果Table 3 The results of orthogonal experiment for the treatment of complex preservatives at the sixth day

2.2 复合保鲜剂对高白鲑鱼片的保鲜效果

2.2.1 感官品质的变化 感官是评价鱼类品质变化最直观的参数[18]。从图1能够得出,整个冰藏时期,高白鲑鱼片感官评分值均随时间增加而持续降低。对照组感官评分值降低程度最明显,保藏1 d后就与保鲜剂组存在显著差异(p<0.05),保藏终点时对照组感官评分值达6.91,此时感官品质已明显下降,而保鲜剂组感官评分值为7.94,鱼片仍保持良好的色泽和组织状态,其感官品质显著优于对照组(p<0.05),这与张璟晶等[19]研究复合保鲜剂处理条件下感官品质的变化趋势基本相符,说明复合保鲜剂能够显著抑制感官品质发生劣变,改善高白鲑鱼片的感官特性,使其在较长时间内维持良好贮藏品质。

图1 冰藏期间高白鲑鱼片感官品质的变化Fig.1 Changes in sensory quality of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.2 色差值的变化 色差值是指用色差计对样品颜色的偏差情况进行分析[20]。高白鲑鱼片亮度值、红度值以及黄度值的变化见表4。从表4能够得出,整个冰藏时期,高白鲑亮度值、红度值和黄度值均出现持续减小的变化情况,这与Erikson等[21]研究贮藏期间大西洋鲑鱼色泽的测定结果相似。对照组色差值降低程度较明显,而保鲜剂组变化相对缓慢,且贮藏期间L*值、a*值和b*值均显著高于对照组(p<0.05),这可能是由于壳聚糖具有良好的成膜特性,能够阻止鱼肉与空气接触,从而抑制其氧化褐变[22]。因此,复合保鲜剂能有效控制色差值的改变,保证鱼片固有色泽,实现最佳保鲜作用。

表4 冰藏期间高白鲑鱼片亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)的变化Table 4 Changes in L*,a*,b* value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.3 质构特性的变化 鱼类死后体质会出现僵直、软化等变化,因此通过质构参数反应贮藏时期肉质变化[23]。本文TBA测定参数包括硬度、弹性以及咀嚼性,它们直接影响生鲜鱼片的优良口感,且数值越大说明鱼肉质地越好。从表5能够明显得出,高白鲑硬度、弹性以及咀嚼性均随时间增加而持续降低,该结果与陈涛等[24]研究0 ℃贮藏条件下质构特性的变化趋势基本相同。对照组质构特性降低速率较快,贮藏1 d后两者之间就出现显著性差异(p<0.05),而保鲜剂组下降缓慢,由此可以说明复合保鲜剂能够抑制高白鲑质构特性的改变,维持鱼片良好的食用口感。

表5 冰藏期间高白鲑鱼片硬度、弹性、咀嚼性的变化Table 5 Changes in hardness,springiness,chewiness of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.4 K值的变化 K值是用ATP分解产物含量表现鱼类新鲜程度变化的关键参数[25]。K值小于20%为一级鲜度,其品质属于生鲜鱼片优良级别,因此认为是生食终点的判断依据[25]。从图2能够看到,对照组K值增长速率较快,保藏到第2 d为20.82%,超过一级鲜度标准,已不可食用。而保鲜剂组保藏3 d仅19.42%,仍属于一级鲜度,在第4 d达21.13%,才超过生食鲜度要求,且贮藏期间K值变化速率均显著低于对照组(p<0.05),这与陈晓眠等[26]研究保鲜剂对K值变化的影响结果相似。说明经茶多酚、壳聚糖以及溶菌酶复配得到的复合保鲜剂能够有效抑制ATP降解,延缓K值的增长,维持高白鲑鱼片良好的鲜度品质,显著增加保鲜时间(p<0.05)。

图2 冰藏期间高白鲑鱼片K值的变化Fig.2 Changes in K value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.5 TBA值的变化 TBA值是用于判定生鲜鱼类脂肪氧化水平的关键参数[27]。高白鲑肌肉中脂肪含量较高,且多为不饱和脂肪酸,在冰藏期间极易发生氧化变质,导致其鲜度下降。从图3可以看出,高白鲑TBA值均随时间增加而持续升高。对照组TBA值增长速度最快,由最初0.097 mg/100 g上升到第6 d的0.431 mg/100 g,且保藏1 d就与对照组之间存在显著差异(p<0.05),该结论与黎柳等[28]研究保鲜剂冰处理条件下TBA值的变化趋势基本相符。这可能是由于茶多酚和壳聚糖能够有效抑制不饱和脂肪酸的氧化降解,减缓TBA值的增加,且壳聚糖和溶菌酶对微生物繁殖有较强的抑制作用,从而延长高白鲑鱼片的保鲜期限,达到长期保鲜的目的。

图3 冰藏期间高白鲑鱼片TBA值的变化Fig.3 Changes in TBA value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.6 pH的变化 冰藏期间高白鲑鱼片pH的测定结果见图4。由图4能够得出,高白鲑pH均具有先降低再升高的变化情况。这是由于鱼类死后呼吸停止导致体内糖原和ATP降解,生成乳酸和磷酸等酸性成分,使得pH下降[29]。而随着保藏时间增加,在微生物和酶的共同作用下,蛋白质、多肽等降解生成碱性成分,pH又开始升高[29]。此结果与丁婷等[30]分析三文鱼片pH的变化趋势相一致,均呈现V字型的规律性变化。对照组pH变化程度明显,保藏到第3 d达最低值6.27,然后迅速升高。而保鲜剂组pH回升时间较晚且速率缓慢,这说明复合保鲜剂能够延缓高白鲑自身的自溶作用,保持优良的新鲜度,实现延长贮藏期限的作用。

图4 冰藏期间高白鲑鱼片pH的变化Fig.4 Changes in pH value of Coregonus peled fillets during iced storage

2.2.7 菌落总数的变化 微生物的侵染水平对于维持生鲜鱼类新鲜度起关键作用[31]。根据GB/T 18108-2008国家卫生标准规定[32],菌落总数≤4 lg(cfu/g)为一级鲜度。从图5可以发现,整个冰藏时期,高白鲑菌落总数均随时间增加而持续升高。对照组菌落总数增长程度最明显,保藏到第2 d为4.02 lg(cfu/g),超过一级鲜度标准,而保鲜剂组上升缓慢,保藏4 d后菌落总数仅4.07 lg(cfu/g),才超过一级鲜度要求,且贮藏期间菌落总数的变化速率均显著低于对照组(p<0.05),这与上述感官评价、K值以及TBA值的测定结果基本相符。这可能是由于茶多酚、壳聚糖和溶菌酶本身具有较强的抑菌杀菌作用[33],能够有效控制微生物的增殖水平,防止细菌污染,达到良好的防腐保鲜效果。

图5 冰藏期间高白鲑鱼片菌落总数的变化Fig.5 Changes in aerobic plate count of Coregonus peled fillets during iced storage

3 结论

本文以生鲜高白鲑鱼片为研究对象,采用L9(34)正交实验,探讨茶多酚、壳聚糖和溶菌酶复合保鲜剂对高白鲑鱼片品质变化的影响。结果表明:最佳复合保鲜剂配方为:茶多酚浓度0.1 g/kg,壳聚糖浓度4.0 g/kg,溶菌酶浓度0.5 g/kg。高白鲑鱼片经最佳复合保鲜剂处理后,其感官品质、色差和质构下降缓慢,且K值、TBA值以及菌落总数均显著低于对照组(p<0.05)。以K值小于20%作为评判标准可知,对照组保藏2 d达生食终点,而保鲜剂组将一级鲜度延长至4 d,有效抑制微生物侵染,延缓腐败变质,增加保鲜时间,为高白鲑保鲜加工和物流运输提供参考价值。

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