复配冰衣保鲜剂对鱿鱼冻藏期间品质的影响

谭明堂，王金锋,3，余文晖，周鹏程，谢晶,3,4*

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306)2(上海冷链装备性能与节能评价专业技术服务平台，上海，201306)3(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海，201306)4(食品科学与工程国家级实验教学示范中心(上海海洋大学)，上海，201306)

鱿鱼作为一种高蛋白、低脂肪的水产品，符合现代生活的营养需求[1]。鱿鱼打捞上来一般需要冻结处理。水产品经冻结处理后再贮藏能够有效延缓产品品质的下降，延长货架期[2]。在冻藏过程中，温度波动[3-4]、蛋白质氧化[5]和鱼体失水[6-7]等都会影响产品的品质。水产品在冻藏之前镀冰衣能够延缓因干耗、脂质和蛋白质的氧化等造成的品质下降。有研究表明，与未镀冰衣的鲶鱼相比，镀冰衣能够明显抑制其脂质和蛋白质氧化，提高鲶鱼的保水性和质构特性等，有效地延缓其品质降低[8]。

单一保鲜剂的保鲜效果有局限性，性能单一，复配保鲜剂正成为目前食品保鲜剂研究的主要方向，但是复配保鲜剂与鱿鱼镀冰衣液相结合的研究还未见报道。聚丙烯酸钠能够增强成膜性[9]，有效解决在长期冻藏过程中冰衣易发生脱落的问题。为了加强冰衣的抗氧化性，抗氧化保鲜剂已被用在冰衣液中。已经有相关研究表明，迷迭香酸[10]、壳聚糖[11-12]和异抗坏血酸钠[13]等用在冰衣中具有良好的保鲜效果。目前，GB2760—2014食品添加剂使用标准[14]许可聚丙烯酸钠、D-异抗坏血酸钠和迷迭香酸在各类食品中可根据需要适量添加。本实验所用的各保鲜剂已经在前期的实验中证明有较好的保鲜效果，本研究选取聚丙烯酸钠、迷迭香酸和异抗坏血酸钠进行复配正交实验，以持水力、总巯基含量和最大内源荧光强度为评定指标，并结合质构、色差和游离氨基酸的变化，以期得到复配冰衣保鲜剂的最佳配比，以及使用该冰衣液后的鱿鱼在冻藏过程中的品质变化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜的太平洋褶鱿鱼，购于上海市浦东新区芦潮港水产批发市场，选取同一批次且质量约为(410±20)g的样品。样品用冰覆盖好后运回实验室。

改良型Bradford法蛋白浓度测定试剂盒，生工生物工程 (上海) 股份有限公司；丙二醛(malondiadehyde，MDA)测试盒、微量总巯基测试盒法，南京建成生物工程研究所；迷迭香酸(rosmarinic acid，97%)、异抗坏血酸钠(D-sodium erythorbatet，98%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚丙烯酸钠(sodium polyacrylate，50%水溶液，平均分子质量3 000～5 000)，上海麦克林生化科技有限公司。

UV-1102型紫外可见分光光度计，上海天美仪器有限公司；H-2050R型台式高速冷冻离心机，湖南湘怡实验室仪器开发有限公司；CR-400型色彩色差计，日本柯尼卡美能达公司；TMS-Pro型质构仪，美国FTC公司；Fluke 2640A网络型多点温度采集仪，美国福禄克电子仪器仪表公司；L-8800氨基酸自动分析仪，日本日立公司；超低温速冻冷库，江苏兆胜空调有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理

把洗好沥干的鱿鱼放入托盘中，使用超低温速冻冷库速冻鱿鱼中心温度至-18 ℃，取出后在0～4 ℃的冰衣液中浸泡20～25 s以镀冰衣，冰衣量控制在(10±1)%。镀好冰衣后装入保鲜袋中，放入-18 ℃冰箱中冻藏6个月，贮藏期间每个月随机选取样品，流水解冻后将鱿鱼胴体去皮，进行持水力、质构、内源荧光强度、色差、总巯基含量和总氨基酸的测定。复配冰衣保鲜剂组成水平如表1所示。

表1 冰衣保鲜剂正交试验L9(34)因素水平表

1.2.2 正交试验

首先将聚丙烯酸钠、迷迭香酸和异抗坏血酸钠依据正交试验方案组合成9种冰衣保鲜液，鱿鱼镀上冰衣后冻藏6个月，以持水力、总巯基含量和最大内源荧光强度作为评定指标，并根据参考文献[15]按照公式(1)和公式(2)进行综合评分，根据试验结果分析得出复配冰衣保鲜剂的最佳配比。

(1)

式中：指标最小值指该指标在9组试验中的最小值；指标最大值指该指标在9组试验中的最大值；指标值指该指标在某1次的值。

综合评分=持水力隶属值×40%+总巯基含量隶属值×30%+最大荧光强度隶属值×30%

(2)

1.2.3 持水力的测定

称量约2 g解冻后的鱿鱼块(W1)，用2层滤纸包裹，在5 000 r/min、4 ℃下离心10 min，测量肉块的质量(W2)，按照公式(3)计算，每组样品重复3次。

(3)

式中：WHC，持水力；W1，离心前鱿鱼的质量，g；W2，离心后鱿鱼的质量，g。

1.2.4 总巯基含量的测定

用改良型Bradford 法蛋白浓度测定试剂盒测定采用BENJAKUL等[16]方法提取的肌原纤维蛋白。总巯基的测定采用南京建成的微量总巯基测试盒。

1.2.5 总氨基酸含量的测定

准确称取2.0 g鱼样(精确到0.001 g)，加入 10 mL 5%的三氯乙酸(TCA)，匀浆，并以10 000×g离心10 min，重复提取和离心，合并的上清液用超纯水稀释至25 mL，将1 mL提取物用0.22 μm的一次性过滤器过滤备用。测试参数设定参考谢晶等[17]的方法。

1.2.6 色差和质构的测定

用色差计测定解冻后鱿鱼的色差值L*、a*和b*，在测定前进行白板校正。按照公式(5)计算白度值。每组重复5次取平均值。

(4)

式中：W，白度值；L*，亮度；a*，红绿指标；b*，黄蓝指标。

取解冻后的鱿鱼肉，切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm，测定鱿鱼质构，参考刘妙等[15]方法，压缩形变量60%。

1.2.7 内源荧光强度的测定

参考TAN[18]的方法并稍作修改，用0.6 mol/L NaCl稀释1.2.4中提取的肌原纤维蛋白(0.05 g/L)。采集参数激发波长295 nm,发射波长300～410 nm，扫描速度1 200 nm/min，PMT电压400 V，每组样品重复3次。

1.3 数据处理

本实验使用SPSS 21.0软件对试验结果进行统计分析，各项指标均使用Origin 8.5软件进行处理及绘图。

2 结果与分析

2.1 复配冰衣保鲜剂最佳配比的确定

本试验以聚丙烯酸钠、迷迭香酸和异抗坏血酸钠进行冰衣保鲜剂的复配正交，所有试验均能延缓鱿鱼的品质下降。试验结果如表2所示。

表2 冰衣保鲜剂正交试验L9(34)在鱿鱼冻藏第6个月的结果

由表2中极差R可知，在这3种保鲜剂中，影响鱿鱼品质指标的主次顺序为：C>A>B,即异抗坏血酸钠>聚丙烯酸钠>迷迭香酸。表2的方差显示，异抗坏血酸钠对鱿鱼冻藏品质最好，其次是聚丙烯酸钠和迷迭香酸。

从综合评分上看，A1B2C2的保鲜效果最好，即聚丙烯酸钠0.10%、迷迭香酸0.10%、异抗坏血酸钠0.5%。从均值k1、k2、k3可知，A1B3C2对鱿鱼的保鲜效果最好，即聚丙烯酸钠0.10%、迷迭香酸0.15%、异抗坏血酸钠0.5%。而A1B3C2不在9组试验方案中，需要对A1B2C2和A1B3C2做进一步的验证实验，分析比较冰衣添加复配保鲜剂后鱿鱼冻藏6个月的品质指标变化。

2.2 验证实验

2.2.1 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼持水力的影响

持水力能够反映肉质的持水能力，镀冰衣鱿鱼在冻藏6个月持水力的变化如图1所示。随着冻藏时间的延长，持水力逐渐降低，这可能是因为冻藏过程中冰晶逐渐增大，破坏了组织结构完整性，降低了肌纤维的持水能力[19]。样品在贮藏期间蛋白质发生氧化，也会导致肌纤维松散，导致肌纤维内部的水分加速向外部扩散，持水力降低[20]。与水冰衣组相比，冰衣中加入保鲜剂能够有效延缓持水力的下降。这可能是因聚丙烯酸钠能够增强冰衣的附着性，减少鱿鱼因冰衣的开裂与空气的接触面积，减少鱿鱼表面水分的升华并且降低鱿鱼的氧化程度。与此同时迷迭香酸和异抗坏血酸钠可以进一步抑制蛋白质氧化降解，延缓持水力的下降。但是A1B2C2和A1B3C2组样品的持水力差别不显著。

图1 冻藏鱿鱼的持水力变化

2.2.2 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼质构的影响

鱼样在冻藏过程中蛋白质的变性、脂肪氧化和水分流失等会影响样品的质构，因此质构可以用来评价冻品的品质优劣[21]。图2是镀冰衣鱿鱼在冻藏期间硬度和弹性的变化。随着贮藏期间的延长，鱿鱼的硬度呈现先上升后下降的趋势。鱿鱼的硬度在冻藏前4个月逐渐升高，这可能是鱿鱼死后先进入僵直期，肌肉收缩，导致鱼肉的硬度升高，同时冻藏会延长僵直期[22]。而后硬度出现下降可能是因为肌原纤维蛋白水解变性，鱼肉抵抗压力和破坏的能力下降[8]。A1B3C2组的硬度在冻藏后期下降的比A1B2C2慢，说明A1B3C2组在抑制肌原纤维蛋白水解变性上效果更佳。鱿鱼水冰衣、A1B2C2和A1B3C2组的弹性下降分别为18.5%、14.4%和13.5%。弹性的大小与肌肉的结合力相关，所以A1B3C2组的肌肉蛋白活性更好。因此冰衣中加入保鲜剂能够显著抑制鱿鱼质构的变化(P<0.05)，尤其A1B3C2组在冻藏后期有更好的质构特性。

a-硬度；b-弹性

2.2.3 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼色差的影响

色泽被广泛用来描述鱼样的新鲜度，同时鱼样的白度值是影响消费者购买欲望的重要因素[23]。由图3描述的去皮鱿鱼在冻藏期间白度值的变化可知，各实验组的白度值随着冻藏时间的延长总体呈现不断上升的趋势，这与欧帅等[24]研究大菱鲆鱼片冻藏品质时的白度值变化趋势一致。这可能是由于冷冻会增强光的反射强度，样品的白度值升高[25]。水冰衣组在第5个月有下降的趋势，这可能与长时间冻藏样品本身的含水量降低有关，导致光的反射程度减弱，同时脂质的氧化产物也会降低白度值[22,26]。水冰衣组的白度值变化显著大于A1B2C2和A1B3C2组，这可能是因为冰晶的增大引起了蛋白质冷冻变性这也会影响样品在冻藏过程中的白度值升高[27]，A1B2C2和A1B3C2组中的聚丙烯酸钠能增强冰衣的抗温度波动能力，延缓冰晶的增大，有效抑制蛋白质的冷冻变性。但是A1B2C2和A1B3C2组样品白度值变化的差异不显著。

图3 冻藏鱿鱼的白度值变化

2.2.4 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼总巯基含量的影响

肌原纤维蛋白总巯基含量的变化，可以用来表征蛋白质在冻藏期间的氧化变性程度[28]。鱿鱼在冻藏6个月时间里，水冰衣、A1B2C2和A1B3C2组的巯基含量分别从249.7 μmol/g下降到37.5、123.2和140.5 μmol/g，如图4所示。巯基含量下降可能是由于蛋白质冷冻变性或者化学反应(如半胱氨酸转换成丝氨酸)导致巯基氧化形成二硫键[29]。向冰衣中加入保鲜剂后能明显延缓巯基含量的下降，而且在冻藏过程中A1B3C2组的巯基含量下降速度比A1B2C2组慢，接近7.05%。这表明A1B3C2组能够更好地抑制蛋白质的氧化变性。

图4 冻藏鱿鱼的巯基变化

2.2.5 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼蛋白质三级结构的影响

肌原纤维蛋白的杆部和头部都含有色氨酸，当肌原纤维蛋白结构发生改变时，色氨酸的残基会被暴露在微环境的溶剂中[30]。当激发波长在295 nm时，可以测得肌原纤维蛋白中色氨酸含量，但是因蛋白质变性展开后的暴露于溶剂中色氨酸残基因而不能被检测到，所以测量内源荧光强度可以用来表征肌原纤维蛋白的构象变化[10,31]。随着冻藏期间的延长，鱿鱼肌纤维蛋白的内源荧光强度逐渐降低，如图5所示。这可能是因为蛋白质冷冻变性，色氨酸残基显露在外，造成内源荧光强度下降。保鲜剂冰衣组的内源荧光强度降低明显慢于水冰衣组(75.45%)，这可表明冰衣中含有保鲜剂，能有效改善蛋白质的氧化情况。与此同时，A1B3C2组的内源荧光强度降低速度(50.55%)比A1B2C2组(56.41%)慢，这可说明A1B3C2组在抑制蛋白质变性和结构变化上效果更佳，这与巯基的变化相一致。

a-第0月；b-第3个月；c-第6个月

2.2.6 复配保鲜剂对冻藏鱿鱼游离氨基酸的影响

鱿鱼是一种富含蛋白质的鱼类，蛋白质降解之后会形成游离氨基酸[32]。由表3可知，鱿鱼中最丰富的氨基酸是脯氨酸，其次是丙氨酸和精氨酸，FU等[32]在研究鱿鱼的品质时有类似的发现。随着冻藏时间的延长，鱿鱼的游离氨基酸总量逐渐增加，这可能与蛋白质的快速降解有关[33]。其中，A1B3C2组的游离氨基酸总量最少，这可表明A1B3C2组能够较好地抑制蛋白质降解，维持鱿鱼的品质。三甲胺氧化后生成的组氨酸是一种苦味氨基酸，常用来评价鱼类的腐败程度[34]。组氨酸随着冻藏时间的延长，其含量从4.03 mg/100g逐渐增加至59.88 mg/100g，但加入复配保鲜剂后，其含量升高速率减慢，这说明复配保鲜剂加入到冰衣中能够明显延缓组氨酸的生成，延长鱿鱼的货架期,其中在冻藏第6个月A1B3C2组的组氨酸含量低(44.01 mg/100g)。CAO等[13]在虾表面冰衣中加入异抗坏血酸钠保鲜剂，发现可以更好降低蛋白质的氧化降解，稳定蛋白质的结构。因此，冰衣中加入A1B3C2后改善蛋白质的氧化降解效果最佳。

3 结论

本研究用聚丙烯酸钠、迷迭香酸和异抗坏血酸钠进行冰衣保鲜剂的复配正交，基于持水力、总巯基和最大内源荧光强度等分析了复配冰衣保鲜剂对冻藏鱿鱼品质的影响。依据正交试验结果和方差分析可知，影响冰衣保鲜效果最大的因素是异抗坏血酸钠，其次是聚丙烯酸钠和迷迭香酸。均值分析复配保鲜剂的最佳配比是聚丙烯酸钠0.10%,迷迭香酸0.15%,异抗坏血酸钠0.5%(A1B3C2)。而综合评分复配保鲜剂的最佳配比是聚丙烯酸钠0.10%,迷迭香酸0.10%,异抗坏血酸钠0.5%(A1B2C2)。

表3 鱿鱼在冻藏期间游离氨基酸含量的变化 单位mg/100g

验证实验结果显示，与水冰衣组相比，这2种复配保鲜剂冰衣不论在物理指标(持水力、质构、色差)上还是在蛋白质指标(总巯基含量、内源荧光强度和游离氨基酸含量)上都能明显抑制鱿鱼品质的下降。A1B3C2虽然在持水力和色差上与A1B2C2没有显著性的变化，但是有更好的质构特性和更好的抗氧化能力，特别是A1B3C2组在抑制蛋白氧化速率上优于A1B2C2组，大约在6.50%左右，能够较好地维持鱿鱼的冻藏品质。