南極磷蝦在不同凍藏溫度下品質(zhì)變化*

俞所銀，包建強(qiáng)，李越華，許澄，任青，趙啟蒙

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海，201306)

南極磷蝦antarctic krill(Euphausia superba)屬于高蛋白質(zhì)物種，含有人體必需的全部氨基酸及多種礦物質(zhì)［1-2］。據(jù)調(diào)查南極磷蝦數(shù)量約為6.5～10.0億噸，生物量巨大［3-6］。由于南極磷蝦捕撈地離港口遠(yuǎn)、流通距離長(zhǎng)及蝦體大量自溶酶的存在，凍藏可以延長(zhǎng)貨架期和商業(yè)價(jià)值。但在凍藏期間會(huì)發(fā)生褪色［7］、脂肪氧化［8］、蛋白質(zhì)分解［9］、升華和再結(jié)晶［10］現(xiàn)象，產(chǎn)生異味、酸敗、脫水、汁液損失、揮發(fā)性鹽基氮增加［11-12］和微生物腐敗［9］等情況，對(duì)南極磷蝦鮮度及品質(zhì)有著重要的影響，因而研究?jī)霾啬蠘O磷蝦鮮度和品質(zhì)變化對(duì)其綜合開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有實(shí)用意義。

國(guó)內(nèi)外對(duì)南極磷蝦做了一定的研究［4，13-14］:李學(xué)英［15］等對(duì)南極磷蝦冷藏過(guò)程中品質(zhì)進(jìn)行了研究，但主要集中在室溫、冰藏溫度研究，而對(duì)南極磷蝦在凍藏溫度(4種凍藏溫度)過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)性地對(duì)鮮度和品質(zhì)變化的報(bào)道較少，且沒(méi)有對(duì)凍藏過(guò)程中磷蝦總蛋白質(zhì)、K值進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的研究;本文研究了-18、-25、-30、-50℃凍藏條件下感官品質(zhì)、持水率(water-holding capacity，WHC)、pH、總蛋白含量、菌落總數(shù)(total viable count，TVC)、鮮度指標(biāo)(K值)及總揮發(fā)性鹽基氮(total volatile nitrogen，T-VBN)變化規(guī)律，為后續(xù)南極磷蝦品質(zhì)動(dòng)力學(xué)及貨架期預(yù)測(cè)模型研究奠定基礎(chǔ)。

根據(jù)2012年3月在遼寧省大連海洋漁業(yè)集團(tuán)公司“連興?！陛営谀蠘O海域捕撈期間的科考經(jīng)驗(yàn)，南極磷蝦捕撈上網(wǎng)后活體“液氮快速凍結(jié)”制成60 cm×35 cm×4 cm冰磚，2塊一組、超低冷庫(kù)存放環(huán)境溫度為-50℃。我國(guó)水產(chǎn)凍藏庫(kù)和凍藏車(chē)溫度大都低于-18℃，可以滿(mǎn)足水產(chǎn)品長(zhǎng)期鮮度和品質(zhì)的保持［16］。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

南極磷蝦于2012年3月在南極FAO 48.2區(qū)捕撈，在-20℃冷凍條件下于2012年4月26日運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室，切割成10 cm×10 cm×8 cm蝦磚裝入食品級(jí)密封袋，分別在-18、-25、-30和-50℃下凍藏。間隔時(shí)間取樣測(cè)定各指標(biāo)值，實(shí)驗(yàn)時(shí)流水解凍，當(dāng)蝦磚變軟時(shí)置于自制冰鍋上4℃剝蝦取肉。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

每隔10天測(cè)定凍藏不同溫度下南極磷蝦的感官品質(zhì)、持水率(WHC)、pH、總蛋白含量、菌落總數(shù)(TVN)、鮮度指標(biāo)(K值)及總揮發(fā)性鹽基氮(TVBN)指標(biāo)。

1.2.1 感官評(píng)定

蝦磚流水解凍后，挑選5只完整的蝦，由受專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)的感官評(píng)定小組(5人)根據(jù)表1［17］對(duì)不同凍藏溫度下南極磷蝦感官品質(zhì)綜合評(píng)分，最后取平均值。若綜合評(píng)分在2分以下，則表明南極磷蝦的剩余貨架期為零，為不可接受。

表1 南極磷蝦感官評(píng)定Table 1 Sensory evaluation of antarctic krill

1.2.2 持水率(WHC)的測(cè)定

根據(jù)路昊［18］方法稍作改動(dòng):選用“壓出液滴”測(cè)量法。稱(chēng)取2.00±0.01 g切碎南極磷蝦肉，置于80目銅網(wǎng)上，采用冷凍離心機(jī)3 000 r/min離心10 min。再稱(chēng)量離心后樣品(去銅網(wǎng))，所得質(zhì)量差為壓出液滴量。

1.2.3 pH測(cè)定

根據(jù)Wenjiao Fan［19］方法稍作改動(dòng):稱(chēng)取2.50±0.01 g研磨南極磷蝦碎肉，加去離子水至25 mL，攪拌均勻、靜置30 min，冷凍離心、過(guò)濾，pH計(jì)測(cè)定。

1.2.4 總蛋白測(cè)定

凱氏定氮法［20］。

1.2.5 菌落總數(shù)(TVC)的測(cè)定

根據(jù) GB 4789.2-2010 測(cè)定［21］。

1.2.6 K值測(cè)定

ATP關(guān)聯(lián)物提取參考 Choia［22］等的方法，并加以修改:取碎蝦肉1.00±0.01 g于10 mL離心管，加入2 mL冷卻的10%高氯酸(Per-Chloric Acid)溶液，玻璃棒攪勻后于3 000 r/min冷凍離心3 min，收集上清液;殘?jiān)? mL冷卻的5%漂洗，同一條件離心，將上清液與前面的合并，重復(fù)操作一次。混合所有的上清液，先用10 mol/L KOH中和至大致中性，再用1N KOH中和至 pH 6.5(精密pH試紙檢測(cè))，3 000 r/min冷凍離心3 min，合并上清液，去離子水定容至10 mL。

ATP測(cè)定參考沈月新［23］的方法:離子交換柱層析法，717型強(qiáng)堿型陰離子(Cl-)交換樹(shù)脂，紫外分光光度計(jì)250 nm測(cè)定吸光度。

1.2.7 揮發(fā)性鹽基氮(T-VBN)的測(cè)定

按SC/T 3032-2007水產(chǎn)品擴(kuò)發(fā)性法鹽基氮的測(cè)定［24］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍藏溫度下南極磷蝦感官指標(biāo)的變化

從圖1可見(jiàn)，南極磷蝦感官評(píng)分值逐漸下降，與凍藏時(shí)間有顯著的相關(guān)性(r=0.976)，這與謝主蘭［25］蝦醬品質(zhì)研究結(jié)論一致。感官評(píng)分下降速率與凍藏溫度呈反比，即-18℃感官評(píng)分下降最快，-50℃下降最慢。-18、-25℃在210 d、320 d感官評(píng)分為2.0。

圖1 不同凍藏溫度下南極磷蝦感官評(píng)分變化Fig.1 Changes in sensory evaluation of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

達(dá)到貨架期，蝦磚全部褐變，解凍后脫落現(xiàn)象嚴(yán)重，組織松弛呈海綿空心狀，有強(qiáng)烈的腥味或氨味，蒸煮試驗(yàn)湯汁渾濁、呈乳白色、大量脫落物懸浮于湯內(nèi)，品質(zhì)不可接受。而-30、-50℃2組截止450 d感官評(píng)分分別為4.0、5.5，品質(zhì)仍在接受范圍之內(nèi)，表明低溫對(duì)南極磷蝦品質(zhì)有較好的保鮮效果，且凍藏溫度越低保鮮效果越好。

2.2 不同凍藏溫度下南極磷蝦WHC的變化

如圖2可見(jiàn)，WHC與凍藏時(shí)間和凍藏溫度均有顯著相關(guān)性(r=0.956和0.973)。南極磷蝦初始WHC值比較接近，分別為 75.30%、75.13%、82.38%、85.57%，隨時(shí)間增加凍藏溫度下南極磷蝦WHC呈“波動(dòng)下降”趨勢(shì)(與路昊［20］黃鰭金槍魚(yú)腹部肌肉持水率有著相似的現(xiàn)象)。-18、-25℃ WHC下降很快，在 70 d、80 d達(dá)到一個(gè)“峰谷值”，為47.43%和50.29%;而-30、-50℃“波動(dòng)下降”趨勢(shì)小，截止450 d時(shí)-18、-25、-30、-50℃ WHC值分別為30.65%、37.65%、46.04%、59.23%，說(shuō)明凍藏確實(shí)起到長(zhǎng)期保持南極磷蝦品質(zhì)的作用，但存在“冷凍變性”現(xiàn)象，影響蝦肉組織持水能力，V.M.Oca?oHiguera［26］等和 Flores［27］等認(rèn)為這可能是在凍藏期間破壞了蝦肉肌原纖維蛋白立體結(jié)構(gòu)，喪生了持水能力造成的。

圖2 不同凍藏溫度下南極磷蝦WHC變化Fig.2 Changes in water-holding capacity of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

2.3 不同凍藏溫度下南極磷蝦pH的變化

4種凍藏溫度下南極磷蝦pH值變化情況如圖3所示，初始值為7.01，這與凍結(jié)蝦體前蝦的活動(dòng)方式及冷鏈溫度波動(dòng)有關(guān)。4種溫度下pH值都呈現(xiàn)出“波動(dòng)上升再下降”趨勢(shì)，Alasalvar［28］等和 Manju［29］等都有相似的研究結(jié)果。波動(dòng)上升可能是糖酵解反應(yīng)，糖原分解為乳酸引起的［18］下降波動(dòng)，上升主要是微生物和內(nèi)源性蛋白酶作用下，分解產(chǎn)生氨和三甲胺引起的增加［30］;“后下降”可能是蛋白質(zhì)被分解殆盡的緣故。

-18、-25、-30和-50℃主要在50～140 d波動(dòng)上升，前三者在270、310和390 d達(dá)到一個(gè)較高的值，而-50℃仍緩慢上升，說(shuō)明蝦還未腐敗。與邸向乾［4］5℃冷藏下14 h時(shí)pH達(dá)到峰值(8.20)相比，說(shuō)明凍藏對(duì)微生物生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，長(zhǎng)期保持南極磷蝦的鮮度品質(zhì);但4種溫度下的峰值比他高，主要是南極磷蝦肉中蛋白酶在凍藏溫度下仍有較高的活力，與 Nishimura［31］等測(cè)定結(jié)果一致，

但4種凍藏溫度下pH值變化不大，不適宜作為區(qū)分南極磷蝦品質(zhì)最佳指標(biāo)。

2.4 不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白的變化

圖3 不同凍藏溫度下南極磷蝦pH變化Fig.3 Changes in pH of Antarctic krill during storage at different frozen temperatures

蝦類(lèi)在凍藏過(guò)程中蛋白質(zhì)因生理生化原因隨著凍藏時(shí)間、溫度而發(fā)生變化。表現(xiàn)為肌肉組織松軟多孔、持水率降低、質(zhì)地變硬、口感變化差等現(xiàn)象，因此定時(shí)測(cè)定不同凍藏溫度下南極磷蝦蛋白質(zhì)可以直接反映南極磷蝦的凍藏品質(zhì)。

圖4 不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白質(zhì)變化Fig.4 Total protein content of antarctic krill at different frozen temperatures

圖4為不同凍藏溫度下南極磷蝦總蛋白含量與凍藏時(shí)間的變化關(guān)系。-18、-25、-30和-50℃溫度下南極磷蝦總蛋白都呈現(xiàn)“下降”趨勢(shì)，凍藏溫度越低下降趨勢(shì)越平緩。與李學(xué)英［15］研究冰藏條件下南極磷蝦可溶性蛋白含量總體趨勢(shì)下降的結(jié)論一致。-18與-25℃凍藏南極磷蝦總蛋白變化非常明顯，從起初17.18、17.24 mg/100 g 降到450 d 8.95、9.74 mg/100 g，減少量分別為47.90%和43.50%。-30℃和-50℃變化幅度較小，下降率分別為32.25%和20.25%，明顯低于前兩者，說(shuō)明凍藏溫度為-30℃、-50℃比-18℃、-25℃［32］能更好地保持南極磷蝦品質(zhì)。

2.5 不同凍藏溫度下南極磷蝦TVC的變化

南極磷蝦自身含有大量酶和酪氨酸［33］，易于發(fā)生氧化褐變。由圖5可見(jiàn)，南極磷蝦在不同凍藏溫度下菌落總數(shù)變化明顯。根據(jù)Mosfer［34］對(duì)海蝦菌落總數(shù)的劃分:≤5 lg(CFU/g)為一級(jí)鮮度，≤5.7 lg(CFU/g)為二級(jí)鮮度，菌落總數(shù)達(dá)到6 lg(CFU/g)就不能食用。菌落總數(shù)初始值為2.38 lg(CFU/g)，凍藏于-18℃ 下南極磷蝦的菌落總數(shù)變化最明顯，110 d、140 d和170 d達(dá)到一級(jí)鮮(5.18 lg(CFU/g))、二級(jí)鮮(5.79 lg(CFU/g))和不可食用(6.13 lg(CFU/g))。這與 Theofania Tsironi，等［35］-15 ℃ 貯藏320 d相比，貨架期減少了近一半，這可能與蝦品種和蝦捕獲后未加防腐劑“Na2SO3”有關(guān)。-25℃、-30℃凍藏下的菌落總數(shù)分別在270 d、380 d超標(biāo)，其值分別為 6.02 lg(CFU/g)、6.00 lg(CFU/g)。-50℃凍藏條件下菌落總數(shù)尚未超標(biāo)，凍藏450 d時(shí)，為4.84 lg(CFU/g)，這表明凍藏溫度越低越能抑制微生物的生長(zhǎng)。

圖5 不同凍藏溫度下南極磷蝦菌落總數(shù)變化Fig.5 Growth of Total Viable Count(TVC)of antarctic krill at different frozen temperatures

2.6 不同凍藏溫度下南極磷蝦K值的變化

K值是一種較好地評(píng)價(jià)水產(chǎn)品鮮度的指標(biāo)［36］。南極磷蝦在凍藏過(guò)程中ATP受到自身體內(nèi)酶的作用而發(fā)生生物化學(xué)變化，K值是(HxR+Hx)對(duì)蝦肉ATP分解產(chǎn)物總含量的百分率［37］，K值越小表示越新鮮。

如圖6所示，隨著凍藏時(shí)間的增加，K值呈上升趨勢(shì)，且溫度越高K值上升越快，這與菌落總數(shù)變化趨勢(shì)類(lèi)似。-18℃、-25℃組K值在270 d、360 d超出可食用上限值 60%［38］，分別為 67.82% 和63.05%，說(shuō)明此時(shí)南極磷蝦肉已進(jìn)入初期腐敗，不具備商業(yè)價(jià)值了。而-30℃、-50℃ 組變化幅度較緩慢，450 d時(shí)K值分別為56.93%和39.81%，仍可食用。這主要是低溫抑制酶活性，導(dǎo)致生化反應(yīng)減緩減弱的結(jié)果。

2.7 不同凍藏溫度下南極磷蝦T-VBN的變化

圖6 不同凍藏溫度下南極磷蝦K值變化Fig.6 Changes in K value of antarctic krill at different frozen temperatures

根據(jù)GB/T2733-2005海蝦中T-VBN含量30 mg/100 g作為初步腐敗的界線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)［39］。如圖7所示，與TVC、K值變化趨勢(shì)相同，T-VBN值隨凍藏時(shí)間增加而增加，尤其是 -18℃ 凍藏下的南極磷蝦，在340 d時(shí)T-VBN值已經(jīng)超出初步腐敗界限，為不可接受。-25℃下的T-VBN值變化程度比-18℃變化幅度緩慢些，于450 d時(shí)≥30 mg/100 g，為30.64 mg/100 g，而-30℃、-50℃凍藏南極磷蝦的T-VBN值變化很緩慢，截至450 d，T-VBN值不超過(guò)18 mg/100 g，與路昊［19］實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似。這主要是凍藏能抑制南極磷蝦體表、內(nèi)微生物的繁殖以及自身酶活性，從而減緩了蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生胺類(lèi)物質(zhì)的速率。結(jié)果表明，凍藏在不同溫度下南極磷蝦的T-VBN值隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加，且隨著溫度的升高，T-VBN值迅速增加。

圖7 不同凍藏溫度下南極磷蝦的T-VBN含量變化Fig.7 Changes of Total Volatile Basic Nitrogen(T-VBN)content in antarctic krill at different frozen temperatures

T-VBN初步腐敗天數(shù)比菌落總數(shù)和K值所顯示的初步腐敗的天數(shù)長(zhǎng)，分別相差170 d、70 d(菌落總數(shù)-18℃、-25℃)和90 d、280 d(K值 -18℃、-25℃)，主要原因可能是:在制取菌落總數(shù)蝦肉樣品時(shí)，暴露在外界時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(在4℃恒溫下，剝殼取肉時(shí)間約為20 min)，磷蝦體內(nèi)獨(dú)特的自溶酶及外界微生物共同作用下，造成菌落總數(shù)值偏大;K值反映水產(chǎn)品死后僵硬至自溶階段的不同鮮度，而T-VBN是指水產(chǎn)品腐敗過(guò)程中蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨及胺類(lèi)等堿性含氮物質(zhì)，與微生物一樣反映腐敗變質(zhì)的過(guò)程［40］。所以K值比T-VBN初步腐敗的天數(shù)小，可以衡量南極磷蝦死后早期階段鮮度變化。

3 結(jié)論

不同凍藏溫度下鮮南極磷蝦“感官綜合評(píng)價(jià)”、“持水率”、“總蛋白質(zhì)”、“pH值”均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下降，且溫度越高，下降越迅速。-18℃和-25℃組南極磷蝦在210 d、320 d“感官綜合評(píng)價(jià)”低于2分，貨架期為零，不可接受，而-30℃和-50℃組在450 d時(shí)，評(píng)分分別為4.0和5.5，優(yōu)于前兩者，但pH值差別不明顯，不推薦作為區(qū)別凍藏南極磷蝦品質(zhì)優(yōu)劣的最適指標(biāo)之一。南極磷蝦經(jīng)4種溫度凍藏后，“菌落總數(shù)”、“K值”和“揮發(fā)性鹽基氮”均成“上升”趨勢(shì)。根據(jù)“菌落總數(shù)”值，-18℃凍藏南極磷蝦肉分別在110 d、140 d和170 d達(dá)到一級(jí)鮮、二級(jí)鮮和不可食用;-25℃、-30℃組分別于270 d、380 d不可食用;而-50℃凍藏磷蝦450 d時(shí)仍處于一級(jí)鮮度。與“菌落總數(shù)”類(lèi)似，-18℃、-25℃組在270d、360d K值超過(guò)60.0%可食用上限，商業(yè)價(jià)值為零。而-30℃、-50℃ 組450 d時(shí)K值分別為56.93%和39.81%，仍可食用?！皳]發(fā)性鹽基氮”上升速率則比“菌落總數(shù)”和“K值”慢。-18℃組T-VBN增長(zhǎng)速度最快、340 d時(shí)超出30 mg/100 g，在450 d時(shí)-25℃組超出30 mg/100 g，-30℃和-50℃組分別為17.92 mg/100 g、14.33 mg/100 g，尚未超過(guò)30 mg/100 g。

本研究結(jié)果表明，-30℃、-50℃比-18℃、-25℃更有效地保持南極磷蝦鮮度和品質(zhì)?；?30℃和-50℃凍藏南極磷蝦各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)差別不明顯，以及綜合成本、節(jié)能等問(wèn)題考慮，推薦-30℃為南極磷蝦最佳凍藏溫度。

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