复合冷冻保护剂对鲳鱼保鲜效果的影响

许璐靖，李 莹，杨 怡，孙 楠，柴 智

（江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014）

鲳鱼是常见的海产食用鱼类之一，肉质鲜嫩、营养价值高，富含蛋白质、氨基酸和不饱和脂肪酸等营养成分[1]。鲳鱼在加工、运输及销售等过程中容易在微生物和酶作用下出现营养成分流失、口感变差和品质下降等问题[2]。冷冻保藏是常用的贮藏保鲜方法，但鲳鱼在冻藏期间可能会由于干耗、蛋白质变性、脂肪氧化等，导致各项感官指标和理化指标变化，对其品质产生严重影响[3-4]。

冷冻保护剂（抗冻剂）[5-6]可在提高产品抗冻性能的同时，防止食品在冷冻过程中发生品质变化。蔗糖和山梨醇是常见的商业抗冻剂，但甜度和热量较高，限制了其使用[7]。近年来，低聚糖、盐类、酶解物等成为了抗冻剂研究的热点。吕美雯等人[8]研究表明β - 环糊精/卵白蛋白复合抗冻剂对冻藏过程鲌鱼具有显著的抗冻保护作用，黄建联等人[9]发现海藻糖、麦芽糖醇、山梨醇能有效减缓鲢鱼滑品质劣变。此外，茶多酚、磷酸盐等也已被报道可用于鱼类产品的抗冻保护[10-11]。

抗坏血酸钠可保证水产品新鲜度[12]，蔗糖价格便宜且抗冻性能好，食盐能够有效延缓水产品在冻藏过程中的品质劣化[13]，三者皆为绿色安全的食源性材料，有望联合使用以提高水产品冻藏期间的品质。试验以鲳鱼为原料，探究上述复合冷冻保护剂对其在冻藏期间保鲜效果的影响。通过单因素试验和响应面法获得鲳鱼复合冷冻保护剂的最佳配方。定期进行感官和理化指标测定，如感官评分、干耗率、脂质氧化（酸价、丙二醛、T-AOC） 和蛋白质降解（总巯基含量） 等，探究冷冻保护剂对鲳鱼在冻藏期间的品质影响。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

经捕捞后超低温速冻保藏的鲳鱼，购自江苏南京孝陵卫菜市场；食盐（食品级）；蔗糖（分析纯）；抗坏血酸钠（食品级）。

酚酞（IND），山东德彦化工有限公司提供；氢氧化钠（分析纯）、邻苯二甲酸氢钾（分析纯），上海麦克林生化科技公司提供；无水乙醇（分析纯），南京兴沙化工有限公司提供；无水乙醚（分析纯），永华化学股份有限公司提供；细胞丙二醛试剂盒、总蛋白定量试剂盒（考马斯亮蓝法）、微量总巯基试剂盒（微量酶标法）、总抗氧化能力（T-AOC） 检测试剂盒（ABTS 法） 微板法，南京建成生物工程研究所提供。

1.2 仪器与设备

HH-2 型恒温水浴锅，上海江星仪器有限公司产品；JY92-IIN 型超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；H3-16KR 型台式高速冷冻离心机，湖南可成仪器设备有限公司产品；DWHL398 型超低温冷冻储存箱，中科美菱低温科技股份有限公司产品；Epoch 型微板孔分光光度计，美国BioTek Instrukments 公司产品；DGG-9140A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理

选择卫生新鲜、无变质、无异味的鲳鱼，将其宰杀，去头、尾、内脏、鱼骨和鱼皮后，切成大小均匀的鱼块（4 cm×4 cm×2 cm），然后用自来水冲洗掉杂质，称重。将鱼块分成2 组，一组作为空白对照组，一组添加复合冷冻保护剂，装在自封袋中。当天用于测试的鱼块放置在-20 ℃条件下的冰箱中待用，其余的鱼块放置在-80 ℃条件下冻藏保存。

1.3.2 感官评价标准

在-80 ℃下冻藏10 d 后，按照佟懿等人[14]的方法对鲳鱼鱼块进行感官评价。气味、颜色、外形和弹性所占权重分别为25%，20%，25%，30%。感官综合评分值=气味×0.25+色泽×0.2+形态×0.25+弹性×0.3。

1.3.3 单因素试验

将约15.0 g 均匀大小、经超低温速冻后的鲳鱼鱼块放置在预先配置好的5 ℃复合冷冻保护剂中，完全浸泡10～15 s，优化食盐、蔗糖和抗坏血酸钠3 个因素的添加量（质量分数）。

（1） 食盐添加量单因素试验。保持蔗糖添加量5%，抗坏血酸钠添加量0.04%及其他条件不变，考查食盐添加量[13]（1%，1.2%，1.4%，1.6%，1.8%）对感官评价的影响。

（2） 蔗糖添加量单因素试验。保持食盐添加量1.4%，抗坏血酸钠添加量0.04%及其他条件不变，考查蔗糖添加量[14]（3%，4%，5%，6%，7%） 对感官评价的影响。

（3） 抗坏血酸钠添加量单因素试验。保持食盐添加量1.4%，蔗糖添加量5%及其他条件不变，考查抗坏血酸钠添加量[15]（0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.06%） 对感官评价的影响。

1.3.4 响应面法优化

因素与水平设计见表1。

由表1 可知，在单因素试验的基础上，根据Box-behnken 试验设计原理，以食盐、蔗糖和抗坏血酸钠添加量为自变量，设计三因素三水平响应面试验。以感官评分作为响应值，确定鲳鱼冷冻保护剂的最佳配方。

1.3.5 干耗率的测定

鲳鱼块干耗率的测定[16]，如公式（1） 所示：

1.3.6 酸价的测定

参考赵东豪等人[17]的容量分析法测定鲳鱼块酸价。

1.3.7 丙二醛含量的检测

采用细胞丙二醛试剂盒测定鲳鱼块的丙二醛含量，详细操作程序见试剂盒使用手册。

1.3.8 T- AOC 的测定

采用总抗氧化能力试剂盒测定，详细操作程序见试剂盒使用手册。

1.3.9 总巯基含量的测定

采用南京建成微量总巯基试剂盒测定，详细操作程序见说明书。

1.3.10 数据处理方法

试验采用Design Expert V 8.0.6 软件进行响应面试验设计。所有试验均做3 次平行，数据通过SPSS Statistics 26 处理进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

食盐添加量对鲳鱼感官评分的影响见图1。

由图1 可知，鲳鱼感官评分随食盐添加量的增加呈先上升后略微下降的趋势。当食盐添加量为1.6%时，鲳鱼鱼块的感官评分最高；当食盐添加量低于1.2%时，由于鲳鱼肉组织中食盐浓度较低，导致保鲜效果不理想。故选择食盐添加量1.4%，1.6%和1.8%进行响应面试验。

图1 食盐添加量对鲳鱼感官评分的影响

蔗糖添加量对鲳鱼感官评分的影响见图2。

图2 蔗糖添加量对鲳鱼感官评分的影响

由图2 可知，当蔗糖添加量为6%时鲳鱼鱼块的感官评分最高，此时鲳鱼鱼块纹理清晰、肌肉组织致密完整。当蔗糖添加量低时，感官评分较低，可能是由于量少而没有达到较好的抗冻保鲜效果。故选择蔗糖添加量5%，6%和7%进行响应面试验。

食盐、蔗糖及抗坏血酸钠添加量对鲳鱼感官评分的影响见图3。

图3 食盐、蔗糖及抗坏血酸钠添加量对鲳鱼感官评分的影响

由图3 可知，当抗坏血酸钠添加量为0.04%时鲳鱼的感官评分最高。此时鲳鱼鱼块色泽正常、纹理清晰且坚实富有弹性。故选择抗坏血酸钠添加量0.03%，0.04%和0.05%进行响应面试验。

2.2 响应面法优化鲳鱼复合冷冻保护剂配比

2.2.1 Box- behnken 试验及显著性分析

在单因素试验结果的基础上进行响应面优化试验。其中，1～12 为析因试验点，13～17 组为零试验点，试验误差较小，均值为83.2，符合要求。

Box-behnken 试验设计及结果见表2，方差分析结果见表3。

表3 方差分析结果

根据表2 的试验结果进行多元回归分析，经拟合后获得的回归方程为：

表2 Box-behnken 试验设计及结果

方程决定系数R2=0.992 8，表明该模型拟合程度相对较好，用此模型对鲳鱼的感官评分分析和预测是可行的。由表3 可知，回归模型极显著p＜0.000 1，失拟项p＞0.05，不显著，说明试验无失拟因素存在，回归模型能充分反映实际情况。

A、B、C 以及其二次项均对感官评分表现出极显著（p＜0.01） 的影响，交互项AC 对感官评分的影响显著（p＜0.05），而交互项AB、BC 不显著（p＞0.05）。每个因素对试验结果的影响程度可以通过F值判断，F 值越大，对产品感官评价的影响越显著，三大因素对感官评分的影响依次为蔗糖添加量（B） ＞食盐添加量（A） ＞抗坏血酸钠添加量（C）

2.2.2 各因素交互作用的响应面分析

为了直观地反映食盐添加量、蔗糖添加量、抗坏血酸钠添加量3 个因素间的交互作用及其对鲳鱼感官评分（Y） 的影响，绘制了三维曲面图和等高线分析图[18]。

食盐、蔗糖、抗坏血酸钠交互作用对总感官评分的影响见图4。

图4 食盐、蔗糖、抗坏血酸钠交互作用对总感官评分的影响

由图4 可知，3 个自变量在试验范围内均存在最大值，复合冷冻保护剂对感官评分的影响随着食盐、蔗糖、抗坏血酸钠添加量的增加呈现先升高后降低的趋势。由曲面弯曲程度、等高线形状、疏密程度可知，AC 交互作用及对感官评分影响显著，曲面倾斜度高，等高线密集且呈椭圆形；BC 交互作用最不显著，等高线接近圆形。

由响应面模型确定复合冷冻保护剂的最佳复配配方为食盐添加量1.63%、蔗糖添加量6.18%和抗坏血酸钠添加量0.04%，在此条件下测定鲳鱼的感官评分为83 分，接近预测值83.8 分，结果可靠，表明优化所得的冷冻保护剂可以使鲳鱼达到较好的冻藏保鲜效果。

2.3 复合冷冻保护剂对鲳鱼干耗率的影响

优化后的冷冻防护剂对鲳鱼干耗率的影响见表4。

表4 优化后的冷冻防护剂对鲳鱼干耗率的影响

由表4 可知，随着贮藏时间的增加，对照组和试验组的鲳鱼干耗均随之增加，但试验组干耗速率显著减缓。在贮藏12 d 时，试验组鲳鱼干耗率为4.71%±0.35%，与对照组相比下降了26.86%，表明复合冷冻保护剂能够有效减缓冷冻鲳鱼的干耗率，延缓其品质变劣。

2.4 复合冷冻保护剂对鲳鱼酸价的影响

酸价代表在贮藏期间食品中的油脂在微生物作用下水解为游离脂肪酸的含量[19]，酸价越小，保鲜效果越好。

复合冷冻保护剂对酸价的影响见图5。

图5 复合冷冻保护剂对酸价的影响

由图5 可知，对照组鲳鱼在贮藏第3 天，第6天，第9 天的酸价分别为0.49，0.53，0.56 mg/g，比第1 天（0.43 mg/g） 增加了13.95%，23.26%，30.23%。而试验组鲳鱼在贮藏第3 天，第6 天，第第9 天的酸价分别为0.45，0.49，0.51 mg/g，分别比第1 天增加了4.65%，13.95%，18.60%。2 组样品在贮藏前期无显著性差异（p＞0.05），但在贮藏末期，试验组酸价显著低于对照组，在贮藏第9 天时，试验组酸价比对照组低8.93%。综上所述，复合冷冻保护剂对水产品油脂的氧化有显著抑制作用。

2.5 复合冷冻保护剂对鲳鱼丙二醛含量的影响

油脂在过氧化过程中会降解产生丙二醛，其含量多少能够说明产品氧化、劣变的程度[20]。

复合冷冻保护剂对鲳鱼丙二醛含量的影响见图6。

图6 复合冷冻保护剂对鲳鱼丙二醛含量的影响

由图6 可知，2 组样品中的丙二醛含量均随着贮藏时间的增加而增加，且自贮藏第5 天起，对照组中丙二醛含量便显著高于试验组。其中，对照组鲳鱼在贮藏第1 天，第5 天，第10 天，第15 天，第20 天的丙二醛含量分别为0.042，0.49，0.99，1.19，1.48 mmol/mg，贮藏末期约为贮藏初期的35 倍；而试验组鲳鱼在贮藏第1 天，第5 天，第10 天，第15天，第20 天的丙二醛含量分别为0.042，0.26，0.39，0.52，0.69 mmol/mg，贮藏末期约为贮藏初期的16 倍。表明复合冷冻保护剂对贮藏过程中丙二醛的产生有显著的抑制作用，可有效减缓鲳鱼的氧化。

2.6 冷冻保护剂对总抗氧化能力（T-AOC） 的影响

总抗氧化能力（T-AOC） 的高低能够间接反映酶性和非酶性抗氧化物的总体水平[21]。

冷冻保护剂对总抗氧化能力（T-AOC） 的影响见图7。

图7 冷冻保护剂对总抗氧化能力（T-AOC） 的影响

由图7 可知，2 组样品的T-AOC 与贮藏时间呈反比，但试验组下降较为平缓。在整个贮藏期间，对照组T-AOC 下降了38.92%，而试验组则下降了29.35%，差异显著（p＜0.05）。由此推断出，复合冷冻保护剂具有延缓鲳鱼氧化分解、T-AOC 下降的作用。

2.7 复合冷冻保护剂对鲳鱼总巯基含量的影响

巯基是测定水产品中蛋白质氧化最具价值的理化反应指标。因而，利用巯基含量的多少可以很好地表示蛋白质的氧化程度[20]。

优化后的冷冻防护剂对总巯基的影响见图8。

图8 优化后的冷冻防护剂对总巯基的影响

由图8 可知，2 组样品的总巯基含量随着贮藏时间的推移不断下降。在贮藏第15 天时，对照组总巯基含量降幅明显，蛋白质变性程度高，而试验组仍呈缓慢下降趋势。贮藏末期，对照组中总巯基含量比贮藏初始下降了67.48%，而这一数据在试验组中仅为39.15%。上述结果表明，复合冷冻保护剂能有效减缓总巯基含量的降低和蛋白质变性速率。

3 结论

试验研究了由食盐、蔗糖和抗坏血酸钠组成的复合冷冻保护剂对鲳鱼鱼块保鲜效果的影响。以感官评分为指标，通过单因素试验及响应面试验优化复合冷冻保护剂的最佳配方为食盐添加量1.63%，蔗糖添加量6.18%，抗坏血酸钠添加量0.04%，此条件下感官评分为83 分。与对照组相比，该冷冻保护剂对鲳鱼在冷冻贮藏期间的保鲜效果具有显著影响，可降低干耗率，延缓游离脂肪酸和丙二醛的产生，抑制抗氧化能力和总巯基含量的下降。综上所述，复合冷冻保护剂能够有效保障冷冻鲳鱼品质，延长货架期，可为水产品加工业提供理论支持。