空间电场对微冻贮藏中华管鞭虾（Solenocerɑ crɑssicornis）鲜度和脂质的影响

秦亚楠，谢超*，郑炜，邱意忠

（1.浙江海洋大学食品与药学学院,浙江舟山 316022；2.舟山达康科技有限公司,浙江舟山 316100；3.舟山市晟泰水产有限公司,浙江舟山 316000）

中华管鞭虾（Solenocerɑcrɑssicornis）在我国主要分布于东海,分布范围广且捕获量大,是浙江省乃至整个东海沿海张网作业的重要捕捞对象。中华管鞭虾肉质鲜美、口感嫩滑、高蛋白、低脂肪,可有效预防早衰、增强人体免疫力[1]。但中华管鞭虾捕获出水后即死亡,易变质,贮藏难度较大[2],是运输中需要重点解决的问题。

电场保鲜技术装置简单、成本较低廉、保鲜度高[3],主要作用机制是利用空间发电装置对周围空气进行电离,形成具有一定浓度的负离子环境,延缓微生物快速生长,降低酶活性及代谢率,延长生命周期,达到保鲜目的[4]。吴玉婷等[5]通过研究不同强度的空间电场对红虾的保鲜效果,得出3 kV/m 强度的电场处理可以有效延缓微冻贮藏过程中红虾品质的下降。尚子寒等[6]的研究得出,经过空间电场处理后能够显著提高带鱼保鲜效果,延长带鱼货架期7 d 以上,且电场强度越大抑制效果越明显。

目前空间电场在食品保鲜方面的研究较深入,主要集中于水果、蔬菜、海鱼的保鲜研究[7],对虾的研究或报道相对较少。本研究以新鲜的中华管鞭虾为原料,在微冻的基础上,添加不同强度的空间电场,检测贮藏过程中虾的挥发性盐基氮含量、汁液流失率、脂肪含量、游离脂肪酸含量、过氧化值、硫代巴比妥酸含量等,研究其鲜度和脂质的变化,并分析两者的相关性,拟为空间电场冻藏中华管鞭虾的保鲜作用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料预处理与电场设置

新鲜的中华管鞭虾由舟山市晟泰水产有限公司提供,选取出形状大小均一的个体[平均体质量（11.5±3.5）g],洗净沥干,装入有冰块的泡沫箱中,迅速送至浙江海洋大学海科楼205 实验室。样品平均分为3 组,对照组DY1（无电场）、试验组DY2（2 kV/m-50 Hz）和试验组DY3（3 kV/m-50 Hz）进行-4 ℃微冻贮藏,在0、7、14、21、28 d 时每组随机取样测定指标。在冰箱内部加装电场发生装置,通过外部电场发生器,在冰箱上、下、侧面的空间中产生稳定的静电场,试验组保鲜贮藏也在此空间内进行。

1.1.2 试验主要试剂

氧化镁、硼酸、盐酸、乙醇:北京化学试剂公司；甲基红:北京瀛海精细化工厂；吡啶乙酸铜:广西西陇化工股份有限公司；氯化亚铁:汕头市西陇化工厂有限公司；硫代巴比妥酸:美国Sigma 公司；硫代氰酸铵、二丁基羟基甲苯:天津市津科精细化工研究所；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FW2000 型分散均质机:上海弗鲁克公司；KDY-9820 型凯氏定氮仪:北京通润源机电技术公司；DWFL270 冰箱:中科美菱低温科技有限公司；DZKW-S-6水浴锅:上海楚柏设备有限公司；F97 型冷荧光分光光度计:上海棱光技术有限公司；SE&BA-3000 型商用空间电场发生装置、SE&BA-2000 型商用空间电场发生装置:浙江驰力科技股份有限公司；RC-4 自动温度记录仪:厦门宇电公司。

1.3 试验方法

1.3.1 挥发性盐基氮（total volatile base nitrogen,TVB-N）含量测定

参考GB 5009.228—2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》中自动凯氏定氮仪法进行测定。

1.3.2 汁液流失率的测定

称量每袋虾的初始质量,冻藏一定时间后取出虾并解冻,沥干汁液擦干水分,再次称重,汁液流失率计算公式如下。

式中:X为汁液流失率,%；m0为初始虾质量,g；m1为解冻后虾质量,g。

1.3.3 脂肪含量的测定

参照Bligh 等[8]的方法。取35 g 虾肉,加入35 mL氯仿和70 mL 甲醇均质3 min,再加入35 mL 氯仿和35 mL 去离子水均质30 s。抽滤均质液置于分液漏斗中,静置3 h 至完全分层,将下层有机相用氮气吹干,置于干燥器中24 h 后称重。脂肪含量按以下公式计算。

式中:F为脂肪含量,g/100 g；m为初始虾肉质量,g；m1为有机相质量,g；m2为干燥后脂肪质量,g。

1.3.4 游离脂肪酸（free fatty acid,FFA）含量的测定

参考NY/T 1797—2009《油料中游离脂肪酸的测定法》[9]。将样品的滤纸简口用脱脂棉封好后放入索氏抽提器内,用石油醚在水温约75 ℃的水浴上抽提4 h。回收溶剂,取下已知质量的接收瓶擦干水迹后在103 ℃干燥箱内干燥至恒重,两次称量结果相差不得超过5 mg。再用100 mL 乙醚、95% 乙醇等体积混合液洗涤接收瓶。将浸出油全部转移到200 mL 锥形瓶中,加入酚酞指示剂2～3 滴,用0.1 mol/L 碱液滴定至溶液呈粉红色（持续1 min）,记下所用体积V。游离脂肪酸含量（X,%）按以下公式计算。

式中:V为标准碱液体积,mL；C为碱液的标准浓度,mol/L；282 为油酸的摩尔质量,g/mol；m1为接收瓶和浸出油质量,g；m0为接受瓶质量,g。

1.3.5 过氧化值（peroxide value,POV）的测定

参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》滴定法[10]。称取2.5 g 脂质,置于250 mL 碘量瓶中,加入30 mL 三氯甲烷-冰乙酸混合液,轻轻振摇使脂质完全溶解。准确加入1 mL 饱和碘化钾溶液,塞紧瓶盖,并轻轻振摇0.5 min,在暗处放置3 min。取出加100 mL 水,摇匀后立即用0.01 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘,滴定至淡黄色时,加1 mL 淀粉指示剂,继续滴定并强烈振摇至溶液蓝色消失为终点。同时进行空白试验,空白试验所消耗0.01 mo1/L 硫代硫酸钠标准溶液体积不得超过0.1 mL,POV 按下列公式计算。

式中:X1为POV,g/100 g；V为硫代硫酸钠标准溶液体积,mL；V0为空白试验消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积,mL；c为硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L；0.126 9 为与1.00 mL 硫代硫酸钠标准滴定溶液[c（Na2S2O3）=1.000 mol/L]相当的碘的质量；m为脂质的质量,g；100 为换算系数。

1.3.6 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid reactive substances,TBARS）含量测定

参照庄秋丽等[11]的方法。称取10 g 样品,加入50 mL 的7.5% 三氯乙酸溶液均质60 s,取5 mL 上清液加入5 mL 的0.02 mol/L 硫代巴比妥酸溶液混匀,90 ℃恒温水浴锅加热40 min 冷却至室温,于532 nm和600 nm 处测定吸光值,硫代巴比妥酸含量计算公式如下。

式中:X为硫代巴比妥酸含量,meq/kg；A532为在532 nm 测得的吸光值；A600为在600 nm 测得的吸光值；72.6 为丙二醛相对分子质量；155 为吸光系数。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2019 进行试验数据的处理,使用Origin 2021 软件进行差异显著性分析,使用SPSS 25 进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 中华管鞭虾冰点的测定

当食品内部的水分由液态迅速转变为固态时,此时的温度即为冰点温度。利用自动温度记录仪测定虾体温的变化,中华管鞭虾冷却曲线见图1。

图1 中华管鞭虾冷却曲线Fig.1 Cooling curve of Solenocera crassicornis

由图1 可知,在-18 ℃环境中,中华管鞭虾由20 ℃左右的室温急速下降至10 ℃左右后继续降温至-1.8 ℃左右,而后缓慢降温至-18 ℃。由此得出,红虾的冰点为-1.8 ℃左右,微冻保鲜温度应设置在冰点至-5 ℃左右[12],故而选取-4 ℃作为中华管鞭虾贮藏保鲜环境温度。王杏娣等[13]在对竹节虾微冻保鲜技术中的研究中得出竹节虾的冰点为-1.8 ℃,梁瑞萍等[14]通过对脊腹褐虾的检测,得出其冰点为-1.8 ℃。

2.2 不同冻藏条件下TVB-N 含量的变化

水产品等动物性食品因为肌肉的内源酶和细菌的作用促使蛋白质分解而产生的氨、二甲胺、三甲胺等含挥发性物质的总和称为挥发性盐基氮[15-16]。中华管鞭虾在不同贮藏条件下TVB-N 含量的变化见图2。

图2 中华管鞭虾在不同贮藏条件下TVB-N 含量的变化Fig.2 Changes of total volatile basic nitrogen（TVB-N）in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图2 可知,不同处理组虾的TVB-N 含量均随贮藏时间的延长而逐渐增加,DY1 组中华管鞭虾的TVBN 含量在整个贮藏周期内增长迅速,其增长速率均显著高于DY2 组和DY3 组（P<0.05）,在贮藏末期,DY1组虾的TVB-N 含量达到31.79 mg/100 g,已达到不可食用标准；而DY2 组和DY3 组在添加电场保鲜的情况下,有效地降低了贮藏期间TVB-N 含量的增长速率,在贮藏末期,DY2 组和DY3 组虾的TVB-N 含量较DY1 组减少了7.28 mg/100 g 和9.93 mg/100 g；由图2可知,DY2 组和DY3 组虾的TVB-N 的含量大致与前一周的DY1 组含量相当,比如贮藏21 d 时DY2 组和DY3 组虾的TVB-N 含量与贮藏14 d 的DY1 组含量相当,即添加电场微冻的条件下可有效延缓中华管鞭虾一周的货架期。另外不同强度的空间电场所取得的保鲜效果不同,由图2 可知,DY3 组虾的TVB-N 含量均低于DY2 组,在贮藏末期,DY3 组虾的TVB-N 含量比DY2 组少了2.65 mg/100 g,由此分析可得,空间电场对中华管鞭虾TVB-N 含量的增长起到有效的抑制作用,这可能是由于空间电场能够有效减缓中华管鞭虾虾肉内的化学反应速率,有效地抑制微生物及内源酶的活性,减缓腐败速率[17-18],进而延长货架期。

2.3 不同冻藏条件下汁液流失率的变化

在评价冷冻虾新鲜程度时,汁液流失率是重要的参考指标。当汁液流失率增加时说明中华管鞭虾在解冻后的质地和组织发生了一定程度劣变[19-20]。中华管鞭虾在不同贮藏条件下汁液流失率的变化见图3。

图3 中华管鞭虾在不同贮藏条件下汁液流失率的变化Fig.3 Changes of juice loss rate in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图3 可知,在3 种不同贮藏条件下,汁液流失率均发生变化,其中DY1 组中华管鞭虾的汁液流失率增长速度最快,在贮藏末期达到了9.37%,比DY2 组和DY3 组增加1.43%和1.79%；在整个贮藏周期,DY2 组和DY3 组虾的汁液流失率均显著低于DY1 组（P<0.05）,其中DY3 组取得的保鲜效果优于DY2 组,这表明空间电场可有效减缓中华管鞭虾冻藏期间汁液流失率的增加,这可能是由于添加电场能够有效减少微冻过程中冰晶生成对肌肉组织和肌纤维结构造成的物理损伤,能够更好地保护虾的蛋白质,进而更好地保持肌肉组织的持水力,降低汁液流失率,保持较高的新鲜度[21]。

2.4 不同冻藏条件下脂肪含量的变化

在长时间冷冻贮藏过程中,中华管鞭虾的脂肪含量通常会随着贮藏时间的延长而不断降低,中华管鞭虾在不同贮藏条件下脂肪含量的变化见图4。

图4 中华管鞭虾在不同贮藏条件下脂肪含量的变化Fig.4 Changes of fat content in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图4 可知,在贮藏期间,3 种不同贮藏条件下虾的脂肪含量均发生了不同程度的下降,其中DY1 组脂肪含量下降速率显著高于DY2 组和DY3 组（P<0.05）,在贮藏末期,DY1 组虾的脂肪含量比DY2 组和DY3组减少0.04 g/100 g 和0.05 g/100 g；不同强度的空间电场对微冻中华管鞭虾的脂肪含量的保持效果不同,由图4 可知,DY3 组虾的脂肪含量均高于DY2 组,这表面空间电场对微冻中华管鞭虾的保鲜具有良好的作用,这可能是因为空间电场对脂肪氧化导致的脂肪含量的降低具有一定的抑制作用,可以减少脂质水解酶的活性,进一步减缓脂质氧化和甘油三酯、磷脂的选择性脂类分解[22-23],说明空间电场可对微冻贮藏中华管鞭虾降低脂肪含量的变化具有良好的效果。

2.5 不同冻藏条件下游离脂肪酸含量的变化

游离脂肪酸含量通常被用来评价脂质的水解程度[24]。中华管鞭虾在不同贮藏条件下游离脂肪酸含量的变化见图5。

图5 中华管鞭虾在不同贮藏条件下游离脂肪酸含量的变化Fig.5 Changes of free fatty acid in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图5 可知,在整个冻藏过程中,中华管鞭虾的FFA 含量均在随时间的延长而上升,在贮藏末期,DY1组虾的游离脂肪酸含量比DY2 组和DY3 组高0.22%和0.35%,即DY1 组显著高于DY2 组和DY3 组；由图5 可知,添加空间电场贮藏21 d 虾的游离脂肪酸含量与无电场贮藏14 d 的相近,这表明添加空间电场可有效延缓游离脂肪酸含量的增加；将DY2 组和DY3 组进行对比可知,中华管鞭虾微冻贮藏在不同强度的空间电场下,对虾游离脂肪酸含量的影响不同。DY3 组虾的游离脂肪酸含量均低于DY2 组,这说明空间电场对中华管鞭虾游离脂肪酸含量的增加具有延缓作用,可有效的降低虾体脂肪氧化速率,可能是由于空间电场产生的臭氧和负离子环境对虾体中微生物及内源酶的活性具有一定的抑制作用,从而达到延缓脂质氧化的效果[25]。

2.6 不同冻藏条件下过氧化值的变化

过氧化值常用来评价脂质的初级氧化程度[26]。中华管鞭虾在不同贮藏条件下过氧化值的变化见图6。

图6 中华管鞭虾在不同贮藏条件下过氧化值的变化Fig.6 Changes of peroxide value in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图6 可知,在整个贮藏期间,POV 随贮藏时间的延长而不断增加。无电场微冻条件下虾的过氧化值增长速率最大,在贮藏末期,DY1 组虾的过氧化值达到了6.72 g/100 g,比DY2 组和DY3 组增加了0.44 g/100 g和0.68 g/100 g；贮藏28 d 时DY2 组和DY3 组与贮藏21 d 时的DY1 组含量相近,这表明添加空间电场微冻中华管鞭虾可有效延缓一周货架期；其中在贮藏21 d时,不同电场强度贮藏条件下,虾的过氧化值含量不同,DY3 组显著低于DY2 组（P<0.05）,较DY2 组减少了0.41 g/100 g,这与上文中检测游离脂肪酸含量的结果一致,这表明添加空间电场冻藏能够有效延缓脂肪初级氧化进程[27]。

2.7 不同冻藏条件下硫代巴比妥酸含量的变化

TBARS 值是反映脂质次级氧化产物的指标,数值越大,说明产品的氧化程度越高,新鲜度越低[28]。中华管鞭虾在不同贮藏条件下TBARS 含量的变化见图7。

图7 中华管鞭虾在不同贮藏条件下TBARS 含量的变化Fig.7 Changes of thiobarbituric acid reactive substance（TBARS）content in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由图7 可知,在不同的微冻贮藏条件下,中华管鞭虾的硫代巴比妥酸含量都随贮藏时间的延长而增加,其中DY1 组无电场微冻贮藏中华管鞭虾的硫代巴比妥酸含量比其他两组要显著增多,在贮藏21 d 时,DY1组虾的硫代巴比妥酸含量达到了0.76 meq/kg,显著高于DY2 组和DY3 组（P<0.05）,添加电场微冻贮藏比无电场电场微冻贮藏虾的硫代巴比妥酸含量少了0.08、0.15 meq/kg；在贮藏末期,DY2 组、DY3 组虾的硫代巴比妥酸含量为0.76、0.71 meq/kg,与DY1 组贮藏21 d的含量相近,这表明添加电场微冻保鲜中华管鞭虾可有效延缓一周的货架期；另外不同强度的空间电场对虾脂肪品质的贮藏效果不同,从图7 中可知,DY3 组虾的脂肪品质均优于DY2 组,这与上文的检测结果一致,表明在微冻贮藏的基础上添加空间电场有助于降低虾的脂肪次级氧化速率,延缓脂肪氧化,保持中华管鞭虾较高水平的脂肪品质[29]。

2.8 中华管鞭虾贮藏期间鲜度-脂质特性指标的相关性分析

以挥发性盐基氮含量、汁液流失率为鲜度指标,以脂肪含量、游离脂肪酸含量、过氧化值含量、硫代巴比妥酸含量为脂质指标,对空间电场微冻贮藏中华管鞭虾的鲜度和脂质进行相关性分析,结果见表1。

表1 鲜度与脂质之间的相关性分析Table 1 Correlation analysis between freshness and lipid

由表1 可知,中华管鞭虾在微冻贮藏过程中,鲜度变化与脂质氧化两者之间密切相关,TVB-N 含量、汁液流失率与脂肪含量呈极显著负相关性,与FFA 含量、POV 含量呈极显著正相关性,与TBARS 含量呈显著正相关性,这表明中华管鞭虾在冻藏过程中,由于内源蛋白酶及微生物的作用下,会使脂质氧化以及蛋白质变性,进而导致虾的TVB-N 含量增加,以及汁液流失率不断上升[30]；另外微冻贮藏过程中由于冰晶更容易在重结晶的作用下变成大冰晶,从而进一步破坏中华管鞭虾的肌肉组织,导致汁液流失率进一步增加[31]。这说明中华管鞭虾的鲜度与脂质品质具有紧密的联系,即当鲜度降低时,其脂质品质也会劣变,反之,脂质品质的降低其新鲜程度也会下降,这也进一步说明鲜度和脂质指标在中华管鞭虾贮藏过程中发生的品质变化具有一致性。

3 结论

本文主要探究中华管鞭虾在无电场（对照组DY1）、2 kV/m-50 Hz（试验组DY2）、3 kV/m-50 Hz（试验组DY3）的微冻贮藏中鲜度及脂质的变化情况。研究发现,在-4 ℃微冻贮藏过程中,与对照组相比,试验组的保鲜效果更优,说明在微冻贮藏的基础上添加空间电场可有效降低TVB-N 含量、汁液流失率、FFA含量、POV 含量、TBARS 含量以及有效保持虾的脂肪含量,延缓降低速率。通过对中华管鞭虾的鲜度与脂质特性指标的相关性分析可知,两者的相关性极高,TVB-N 含量和汁液流失率分别与脂肪含量呈极显著负相关,与FFA 含量、POV 含量、TBARS 含量呈显著负相关,说明中华管鞭虾的脂质特性指标与鲜度指标具有紧密联系,脂质的氧化或能辅助推断虾肉的鲜度。综上,空间电场是保持中华管鞭虾鲜度与脂质的有效手段,与有无电场微冻贮藏相比,添加空间电场保鲜可以有效地降低虾品质变化速率,较好地保持了虾的新鲜度及脂质品质,延长货架期,且3 kV/m-50 Hz 组的保鲜效果优于2 kV/m-50 Hz 组。本研究结果可为在微冻的基础上添加空间电场贮藏中华管鞭虾提供试验依据。