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    殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚品質(zhì)的影響

    2013-08-07 09:02:46李婷婷勵建榮
    食品科學(xué) 2013年10期
    關(guān)鍵詞:紅魚魚片涂膜

    李婷婷,勵建榮*,趙 崴

    (1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116600;2.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院,遼寧省食品安全重點實驗室,遼寧 錦州 121013;3.大連天寶綠色食品股份有限公司,遼寧 大連 116001)

    美國紅魚(red drum,Sciaenops ocellatus),學(xué)名眼斑擬石首魚,俗稱紅魚、紅姑魚、斑尾魚、海峽鱸,為鱸形目、石首魚科、擬石首魚屬,屬廣溫廣鹽溯河性魚類,淡水、半咸水、海水中均可正常生長,是一種商品經(jīng)濟價值較高的海產(chǎn)魚類。魚體內(nèi)含有多種無機鹽、維生素和微量元素等,同時具有豐富的營養(yǎng)價值和良好的保健功能。美國紅魚作為一種高蛋白、低脂肪的海產(chǎn)經(jīng)濟魚類,現(xiàn)已成為世界上養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的魚種之一,也是國際上高檔的熱銷水產(chǎn)品之一[1]。

    然而,作為水產(chǎn)品的一般特性,美國紅魚由于其較高的水分和蛋白質(zhì)含量,肌肉組織較松軟,組織蛋白酶活性較強,死后僵硬期短,自溶作用快,極易在捕撈、運輸、加工及貯藏過程中受細(xì)菌侵襲而腐敗變質(zhì),導(dǎo)致貨架期短、難以保藏[2-3]。為此,尋求一種既經(jīng)濟又安全且操作簡便的保鮮技術(shù),在不添置任何附加設(shè)備的情況下,采用新穎安全的生物保鮮劑來延長美國紅魚的貨架期,已成為目前水產(chǎn)品加工業(yè)極需解決的課題。隨著我國美國紅魚養(yǎng)殖業(yè)和產(chǎn)量的逐年擴增,美國紅魚的保鮮加工必將成為今后長期主要工作之一。

    殼聚糖(chitosan)又稱甲殼素(chitin)、幾丁質(zhì)、脫乙酰甲殼素、聚氨基葡萄糖等,是甲殼素N-脫去乙酰基的產(chǎn)物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由大部分氨基葡萄糖和少量的N-乙酰葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接起來的聚陽離子高分子直鏈多糖。由于其是天然多糖中大量存在的唯一堿性氨基多糖,其來源豐富,制備簡單,保鮮性能優(yōu)越,同時具有抑菌等一系列特殊的功能性質(zhì),而且其降解產(chǎn)物一般在人體內(nèi)不積蓄,對人體也無毒副作用、無免疫原性[4-6]。目前,殼聚糖在食品中常作為抑菌保鮮劑,不僅可在果蔬保鮮中受到廣泛的應(yīng)用,同時也在水產(chǎn)品貯藏過程中得到了普遍的應(yīng)用[7-8]。但利用殼聚糖涂膜保鮮美國紅魚片還沒有相關(guān)的研究,鑒于此,本研究分析了不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜后對美國紅魚品質(zhì)的變化,并通過檢測其微生物、pH值、硫代巴比妥酸(TBA)值、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量、K值以及質(zhì)構(gòu)、感官等鮮度指標(biāo)來比較不同質(zhì)量濃度殼聚糖對美國紅魚品質(zhì)的影響,為殼聚糖涂膜在美國紅魚保鮮中的進一步應(yīng)用提供參考和借鑒。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    美國紅魚 市購;殼聚糖(脫乙酰度為大于85%,食品級) 寧波市鎮(zhèn)海海鑫生物制品有限公司;ATP關(guān)聯(lián)物ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx 標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司;甲醇、乙腈為色譜純;其余試劑為分析純。

    1.2 儀器與設(shè)備

    1100 LC液相儀 美國Agilent公司;CR400 色差儀 日本KonicaMinolta公司;KJELTEC2300全自動凱氏定氮儀 丹麥Foss公司;UV-2000紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;DK-S24電熱恒溫水浴鍋、GRP-9080隔水恒溫培養(yǎng)箱 上海森信實驗儀器有限公司;BS223S精密電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;BCD-277西門子冰箱 博西華家用電器有限公司;PHS-3E PH計 上海精密科學(xué)儀器有限公司;KQ5200DB型數(shù)控超聲清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀 Stable Micro Systems公司;THZ-C-1恒低溫氣浴搖床 上海豐盟科技材料有限公司。

    1.3 方法

    1.3.1 美國紅魚處理方式

    將鮮活美國紅魚采用碎冰凍死后,用雙蒸水清洗、并切成長5cm寬2cm厚1cm的魚片。然后將瀝干的魚片分成5組,分別浸泡于不同質(zhì)量濃度的殼聚糖溶液(殼聚糖的水溶液在4℃冰庫中預(yù)冷卻):A為0.5%冰乙酸+0.5%甘油(對照組);B、C、D、E為在對照組的配方基礎(chǔ)上添加質(zhì)量濃度分別為1.0、1.5、2.0、3.0g/100mL殼聚糖。浸泡時間為10min(冰乙酸甘油均為體積分?jǐn)?shù))。取出瀝干后,采用蒸煮袋包裝于4℃冰箱中貯藏。樣品分別在第0、4、8、12、16、20天取樣測定其感官、微生物以及各個理化指標(biāo)的變化。每次隨機取樣3組,測平均值。

    1.3.2 測定指標(biāo)

    魚肉基本營養(yǎng)成分:水分含量按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》中直接干燥法測定,在105℃條件下干燥至恒質(zhì)量;蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測定,蛋白質(zhì)系數(shù)選擇6.25;脂肪含量按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》中酸水解法測定;灰分含量按GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》測定;細(xì)菌總數(shù)的測定:按GB 4789.2—2010《菌落總數(shù)測定》進行測定,采用平板傾注法計數(shù)測定;pH值測定:依照GB/T 5009.45—2003《水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中的酸度計法,稱取5~8g左右攪碎魚肉,加入10倍質(zhì)量體積新煮沸后冷卻的雙蒸水,均質(zhì),靜止過濾后,測其上清液pH值。

    TBA值測定:參考Siu等[9]的TBA測定方法,稱取10g攪碎魚肉,加入25mL雙蒸水,均質(zhì)后,再加入25mL 5g/100mL三氯乙酸(TCA)攪勻,靜止30min。然后,取5mL上清液,加入5mL 0.02mol/L的TBA溶液?;旌弦涸?0℃恒溫水浴加熱40min顯色,冷卻至室溫后,在532nm波長處測定吸光度。TBA值用丙二醛(MDA)的含量表示,單位為mg MDA/kg。

    TVB-N含量測定:使用全自動定氮儀,參考“FOSS應(yīng)用子報[10]”中《鮮魚和凍魚中揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定》測定魚丸中的TVB-N含量(mg/100g)。

    K值的測定:按照Ryder等[11]的方法,美國紅魚片ATP關(guān)聯(lián)物的提?。喝?g魚肉加入25mL 冷卻的高氯酸(10g/100mL),勻漿后3000×g離心10min 去沉淀,取上清液10mL,用1mol/L KOH調(diào)節(jié)pH值至6.5~6.8。靜置15min 后于3000×g離心10min,取上清液,將其置于50mL容量瓶定容,溶液用0.45μm的水相濾膜過濾后,將其放置于-80℃凍藏用于后期檢測。整個過程均在0~4℃條件下操作。ATP關(guān)聯(lián)物高效液相色譜(HPLC)檢測條件:色譜柱BDS C18(250mm×4.6mm),以0.04mol/L磷酸二氫鉀和0.06mol/L磷酸氫二鉀混和液作為流動相進行平衡、洗脫。上樣量1μL,流速1mL/min,柱溫37℃,于254nm波長處檢測。

    式中:CHxR為肌苷含量/(μmol/g);CHx為次黃嘌呤含量/(μmol/g);CATP為腺嘌呤核苷三磷酸含量/(μmol/g);CADP為腺嘌呤核苷一磷酸含量/(μmol/g);CAMP為腺嘌呤核苷含量/(μmol/g);CIMP為次黃嘌呤核苷含量/(μmol/g)。

    質(zhì)構(gòu)分析:將美國紅魚片切成正方體,采用質(zhì)構(gòu)測定儀室溫下測定。測定條件如下:每個樣品進行兩次軸向壓縮,壓縮百分比為50%,測試探頭類型:P/50R,測前速率:1mm/s,測試速率:lmm/s,測后速率:1mm/s,探頭2次測定間隔時間:5s,測定模式和選項:T.P.A,每次取不同魚片重復(fù)測量3次,取平均值。

    感官評分:由6名專業(yè)人員組成的感官評定小組進行,針對美國紅魚片的外觀、氣味、色澤、彈性4個方面為檢驗項目,以4個檢驗項目得分的平均值為魚肉感官評分,如表1所示。

    表1 美國紅魚片感官評分表Table 1 Sensory evaluation of red drum fillets

    1.4 數(shù)據(jù)分析

    實驗重復(fù)2 次,每次各數(shù)據(jù)進行3 次重復(fù)測定(n=2×3),通過肖維勒準(zhǔn)則對可疑值進行剔除,采用Origin 7.5繪圖,SPSS 11.0進行方差分析。P<0.01為極顯著,P<0.05為顯著。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 美國紅魚片基本營養(yǎng)成分

    美國紅魚片的水分含量為78.4%,粗脂肪含量為0.71%,粗蛋白含量高達(dá)19.03%,灰分含量為1.18%。與劉世祿等[3]測得的美國紅魚肌肉營養(yǎng)組成相似,顯然,美國紅魚是一類高蛋白低脂肪的水產(chǎn)品,具有開發(fā)應(yīng)用價值。

    2.2 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片細(xì)菌總數(shù)的影響

    引起魚類等水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的主要因素一般包括3種:微生物、酶促作用和化學(xué)變化,其中微生物是導(dǎo)致多數(shù)水產(chǎn)品腐敗的主要因素,腐敗微生物的生長狀況可以反映出水產(chǎn)品的腐敗程度。不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜的美國紅魚片在4℃冷藏時細(xì)菌總數(shù)變化如圖1所示。美國紅魚片的初始細(xì)菌總數(shù)為3.69(lg(CFU/g))。按GB 2741—1994《海蝦衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,細(xì)菌總數(shù)不大于105個/g為一級鮮度,不大于5×105個/g為二級鮮度,達(dá)到106~107個/g時,通常表明已極其腐敗,不能食用,此時判定為貨架期終點。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,初始美國紅魚片為一級新鮮度,隨著儲藏時間的延長,對照組的細(xì)菌總數(shù)在第8天時為6.17(lg(CFU/g)),已經(jīng)超過國家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。而經(jīng)過殼聚糖溶液涂膜處理的美國紅魚片細(xì)菌總數(shù)增長幅度低于對照組,根據(jù)1.0、1.5、2.0、3.0g/100mL殼聚糖處理后的細(xì)菌總數(shù)與貯藏時間的線性關(guān)系可知,它們分別于第11、13、14、13天時達(dá)到了6.0(lg(CFU/g)),超過了可食用標(biāo)準(zhǔn)。這說明貯藏過程中殼聚糖具有明顯的抑菌效果,能夠使魚肉中腐敗菌的生長受到抑制,保證了魚肉的品質(zhì)。整個貯藏過程中,2.0g/100mL組的抑菌效果最好,當(dāng)殼聚糖質(zhì)量濃度超過2.0g/100mL時,殼聚糖抑菌能力下降,這可能是由于殼聚糖質(zhì)量濃度大、黏度過高而降低了其對細(xì)菌的抑制作用[12]。該結(jié)果與楊勝平等[13]采用不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜帶魚測定的細(xì)菌總數(shù)結(jié)果相似。

    圖 1 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片細(xì)菌總數(shù)的影響Fig.1 Effect of chitosan coating on TVC of red drum fillets stored at 4 ℃

    2.3 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片pH值的影響

    圖 2 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片pH值的影響Fig.2 Effect of chitosan coating on pH of red drum fillets stored at 4 ℃

    動物肌肉的pH值變化與其鮮度密切相關(guān),測定魚肌肉pH值變化可以作為判定其鮮度的參考指標(biāo)之一,通常而言,水產(chǎn)動物停止呼吸后,體內(nèi)的糖原被降解,生成乳酸等酸類物質(zhì),造成肌肉pH值的下降,下降程度與肌肉中糖原的含量有關(guān)。隨后在自身酶和微生物的作用下[14],魚體內(nèi)的蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含氮物質(zhì)被分解為氨、三甲胺、吲哚、組胺等堿性物質(zhì),使得肌肉pH值上升,因此肌肉的pH值變化趨勢一般呈V字型。由圖2可知,5組初始pH值為6.78,相互之間的pH值差別不大,說明殼聚糖處理并不影響魚肉的初始pH值。5組的pH值在貯藏的前4d呈現(xiàn)明顯的降低趨勢,可能是因為魚體死后迅速進入僵直階段,其肌肉中的糖原經(jīng)糖酵解途徑產(chǎn)生乳酸,而使其肌肉pH值下降。隨后5組的pH值都開始增加,對照組增加最為迅速,而殼聚糖處理后的4組的pH值增加相對緩慢。從整體上看,殼聚糖處理組中2.0g/100mL處理組pH值上升趨勢平緩,且明顯低于對照組(P<0.05)。這與微生物測定結(jié)果相吻合,說明2.0g/100mL殼聚糖能夠較好地保持美國紅魚的品質(zhì)。

    2.4 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片TBA值的影響

    TBA(硫代巴比妥酸)值與肉類脂肪氧化程度有很強的相關(guān)性,TBA值越大,說明脂肪的氧化程度越高,酸敗就越嚴(yán)重,產(chǎn)生的小分子物質(zhì)(醛、酮、酸等)越多,因此是廣泛用于水產(chǎn)品、肉品品質(zhì)評價中反應(yīng)脂類氧化的一個常用指標(biāo)[15]。它的反應(yīng)原理是根據(jù)脂肪酸氧化降解產(chǎn)物丙二醛與TBA試劑反應(yīng)生成穩(wěn)定的紅色化合物。不同質(zhì)量濃度殼聚糖處理的美國紅魚冷藏過程中TBA值變化如表2所示。美國紅魚初始的TBA值很低,僅有0.072mg MDA/kg,貯藏期前4d時,5組樣品的TBA值均略有升高,但之后其TBA值變化無顯著差異(P>0.05),表現(xiàn)出無規(guī)律性。這可能是因為一方面美國紅魚的脂肪含量極低(僅為0.71%),脂肪氧化反應(yīng)不明顯;另一方面也可能是因為脂肪氧化產(chǎn)物MDA還可以與核苷、核酸、蛋白質(zhì)、磷脂氨基酸以及脂肪氧化的終產(chǎn)物醛類反應(yīng),從而使得MDA的量不能累積上升[16]。

    表2 美國紅魚片在4℃貯藏過程中TBA值的變化Table 2 Changes in thiobarbituric acid (TBA) of red drum fillets during cold storage at 4 ℃mg MDA/kg

    2.5 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片TVB-N含量的影響

    揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)是指動物性食品在細(xì)菌和酶的作用下,分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)。在許多肉類和魚類中TVB-N水平和鮮度感官評定之間有很高的相關(guān)性,因此TVB-N被廣泛作為反映肉類和魚類腐敗程度的最重要指標(biāo)之一,已被我國和大多數(shù)國家作為鑒定肉類和水產(chǎn)品腐敗程度的標(biāo)準(zhǔn),30mg/100g被認(rèn)為是水產(chǎn)品品質(zhì)可被消費者接受的TVB-N上限[17]。不同質(zhì)量濃度殼聚糖處理對美國紅魚TVB-N值的影響如圖3所示。貯藏的前8d,5組TVB-N含量相互之間基本無差別,且都屬于一級新鮮度的范疇。到第8天后,TVB-N含量開始迅速上升,在第16天時,除了2.0g/100mL殼聚糖處理組之外,其他4組的TVB-N含量都超過了可被接受的上限。經(jīng)過顯著性差異分析得到,經(jīng)過殼聚糖處理的美國紅魚,2.0g/100mL殼聚糖處理組的TVB-N含量明顯低于對照組(P<0.05),其TVB-N含量變化與細(xì)菌總數(shù)變化等有較好的相關(guān)性,說明適宜質(zhì)量濃度的殼聚糖能有效抑制細(xì)菌的生長,從而降低細(xì)菌對蛋白質(zhì)的分解,達(dá)到減緩TVB-N含量上升的作用。

    圖 3 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片TVB-N值的影響Fig.3 Effect of chitosan coating on TVB-N of red drum fillets stored at 4 ℃

    2.6 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片K值的影響

    K值為肌苷(HxR)和次黃嘌呤(Hx)的含量總和與腺嘌呤核苷(ATP)代謝的含量總和的比值,一般鮮魚肌肉的ATP含量為4~9μmol/g,死后ATP迅速分解成IMP、HxR和Hx。ATP降解速率與品種、死后時間、貯藏溫度、運輸條件和殺死方法有關(guān)[18]。K值越小就表示魚的鮮度越好,K值越大則鮮度越差。從圖4可以看出,隨著冷藏時間的延長,K值呈現(xiàn)上升的趨勢,其中上升最快的是對照組,最慢的是以2.0g/100mL殼聚糖涂膜處理的美國紅魚片。可見2.0g/100mL的殼聚糖能夠有效的抑制ATP分解,從而有效延長美國紅魚低溫貯藏的貨架期。

    圖 4 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片K值的影響Fig.4 Effect of chitosan coating on K value of red drum fillets stored at 4 ℃

    2.7 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片質(zhì)構(gòu)的影響

    魚類等水產(chǎn)品在死后由于自身降解和微生物作用,使其鮮度降低并發(fā)生腐敗,同時會引起肌肉組織結(jié)構(gòu)的變化以及質(zhì)構(gòu)特性的變化,最終導(dǎo)致水產(chǎn)品肌體變軟,彈性下降。質(zhì)構(gòu)特性包括硬度(hardness)、彈性(springiness)、咀嚼性(chewiness)、黏著性(adhesiveness)、凝聚性(cohesiveness)、膠性(gumminess)和回復(fù)性(resilience)等,是反映水產(chǎn)品品質(zhì)的一個重要屬性[19-20]。貯藏過程中各組處理樣品質(zhì)構(gòu)特性(硬度、彈性和咀嚼性)的變化如表3所示??梢钥闯鲭S著貯藏時間延長,各組樣品的硬度呈現(xiàn)先增加而后開始下降,主要由于魚體死后,體內(nèi)糖原在無氧條件下產(chǎn)生乳酸,肌肉中ATP含量急劇下降而使肌肉收縮導(dǎo)致僵硬,當(dāng)ATP消耗完全消失,魚體變得最硬,肌肉僵硬結(jié)束,開始重新變軟,進入“自溶”階段。所以其硬度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。對于對照組,處理組的硬度下降趨勢較平緩,且殼聚糖質(zhì)量濃度為2.0g/100mL的硬度較好,同時從表3可以看出殼聚糖涂膜的美國紅魚的彈性及咀嚼性均優(yōu)于對照組。表明適當(dāng)質(zhì)量濃度的殼聚糖涂膜能夠有效抑制細(xì)菌增長,減緩魚的氧化變質(zhì),保持和改善美國紅魚的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)。

    表3 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Changes in texture of red drum fillets stored at 4℃ by chitosan coating

    2.8 不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片感官評分的影響

    圖 5 殼聚糖涂膜對冷藏美國紅魚片感官評分的影響Fig.5 Effect of chitosan coating on sensory scores of red drum fillets stored at 4 ℃

    不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜對美國紅魚片感官的影響如圖5所示。可以看出,隨著貯藏時間的延長,紅魚片的感官評分逐漸下降。在實驗開始時,所有實驗組和對照組的評分都為10分,隨著貯藏時間的延長,對照組的紅魚片感官評分明顯下降,表現(xiàn)出肌肉組織松散,彈性變差,肉質(zhì)黏稠,并帶有臭味,其分值明顯低于殼聚糖涂膜處理組。不同質(zhì)量濃度殼聚糖涂膜的處理組感官評分也一直呈現(xiàn)下降趨勢,質(zhì)量濃度為2.0g/100mL的殼聚糖涂膜的美國紅魚片分值一直高于其他處理組。由此表明,殼聚糖涂膜能夠有效抑制冷藏過程中美國紅魚片體內(nèi)微生物的生長繁殖速度,從而較好的保持了其感官品質(zhì)。

    3 結(jié) 論

    實驗結(jié)果表明,經(jīng)過殼聚糖涂膜的美國紅魚片在冷藏過程,其細(xì)菌總數(shù)、pH值、TBA值、TVB-N含量和K值等指標(biāo)明顯低于對照組,感官評分也具有較好的效果。且當(dāng)殼聚糖質(zhì)量濃度為2.0g/100mL時,能較好地抑制細(xì)菌生長,減緩蛋白質(zhì)分解和脂肪氧化的速度,有效延長美國紅魚片貨架期4~6d,因此殼聚糖涂膜在美國紅魚片的冷藏保鮮中具有良好的應(yīng)用前景。

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