低場核磁結(jié)合電子鼻判定復合保鮮劑對冷藏虹鱒魚片品質(zhì)變化的影響

沈秋霞 朱克永 李明元 錢 楊 許童桐 吳李川 袁 洋

(1.四川工商職業(yè)技術(shù)學院，四川 都江堰 611830；2.西華大學，四川 成都 610039)

虹鱒為一種冷水魚類，其生長的水域溫度為16～18 ℃[1]。虹鱒肉質(zhì)鮮美，含有豐富的蛋白質(zhì)、多不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，是國際公認的優(yōu)質(zhì)食用魚[2-4]。由于虹鱒魚肉水分含量高，同時含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，在貯藏及銷售過程中極易發(fā)生腐敗變質(zhì)。

目前，水產(chǎn)品防腐保鮮已成為近年來廣大消費者十分關(guān)注的問題，而生物保鮮劑因其無毒無害的特點，是目前水產(chǎn)品防腐保鮮最主要的研究熱點之一。于林等[5]研究發(fā)現(xiàn)茶多酚改性后的膠原蛋白—殼聚糖復合膜可抑制冷藏斜帶石斑魚的理化指標及細菌總數(shù)。Qiu等[6]利用殼聚糖結(jié)合甘油提取物對鯧魚進行涂膜保鮮，發(fā)現(xiàn)處理組魚片的TBA值更低，同時魚片失水率也降低。Li等[7]采用1.5%殼聚糖與0.2%茶多酚對大黃魚進行保鮮研究，發(fā)現(xiàn)兩種保鮮劑復合能有效抑制微生物生長，將貨架期延長8～10 d。Serap等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)檸檬汁處理后的鱈魚感官得分優(yōu)于對照組，同時能夠抑制細菌的生長延長鱈魚貨架期。而近年來關(guān)于殼聚糖、茶多酚結(jié)合檸檬汁應(yīng)用于虹鱒魚片的保鮮研究鮮有報道。

水產(chǎn)品常見的新鮮度評價方法主要有感官、微生物檢測及理化指標檢測等，而這些方法存在耗時長且對樣品具有破壞性等缺點。近年來在食品檢測領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)了一些快速檢測技術(shù)，如電子鼻、電子舌、低場核磁共振技術(shù)等。楊震等[9]采用電子鼻技術(shù)結(jié)合感官及理化指標分析了冷藏秋刀魚片的新鮮度變化，發(fā)現(xiàn)電子鼻分析結(jié)果與感官、理化分析結(jié)果顯著相關(guān)。國內(nèi)外許多研究學者利用電子舌及核磁共振對羊肉[10]、鱈魚[11]、鮑魚[12]等肉類的品質(zhì)變化進行了相關(guān)研究，而目前關(guān)于電子鼻結(jié)合核磁共振技術(shù)快速檢測虹鱒魚片的品質(zhì)變化研究還未見報道。

試驗擬研究4 ℃冷藏條件下，復合保鮮劑(殼聚糖、茶多酚及檸檬汁)處理的真空包裝虹鱒魚片在貯藏期內(nèi)的質(zhì)構(gòu)、理化及微生物指標變化情況，并利用低場核磁共振及電子鼻技術(shù)分析魚片貯藏期間水分含量變化和揮發(fā)性成分變化，以此評價復合保鮮劑的保鮮效果，同時為虹鱒魚片新鮮度快速檢測方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

虹鱒：通威(成都)三文魚有限公司；

檸檬：尤力克，四川安岳產(chǎn)；

平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(PCA)：成都市迪維樂普科技有限公司；

硼酸、鹽酸、溴甲酚綠、甲基紅、氧化鎂、高氯酸、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

水溶性殼聚糖：食品級，脫乙酰度90%，河南榮申化工有限公司；

茶多酚：食品級，河南千志商貿(mào)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子分析天平：TB-214型，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；

全自動定氮儀：K-1100型，山東海能科學儀器有限公司；

紫外—可見分光光度計：UV2800型，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；

電熱恒溫培養(yǎng)箱：SGSP-02型，黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司；

自動臺式滅菌鍋：TMQR-3250型，山東新華醫(yī)療器械公司；

臺式離心機：TD-5M型，四川蜀科儀器有限公司；

便攜式電子鼻系統(tǒng)：PEN3型，德國Airsense公司；

低場核磁共振儀：MesoMR23-040V-1型，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；

恒溫水浴鍋：DK-98A型，天津泰斯特有限公司；

真空包裝機：TW-BZJ-2-4型，海沃迪智能裝備股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 復合保鮮劑濃度的確定 在前期單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面試驗對茶多酚、殼聚糖和檸檬汁濃度進行復合配比優(yōu)化，以硫代巴比妥酸(TBA)值、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值及菌落總數(shù)為評價指標，最終確定復合保鮮劑最佳濃度為殼聚糖1.75%，茶多酚0.25%，檸檬汁4.98%。

1.3.2 原料預處理 鮮活虹鱒清潔暫養(yǎng)24 h后，于清潔無菌條件下進行宰殺，經(jīng)去皮去內(nèi)臟處理后，采用碎冰包裝立即運送至實驗室，將魚肉清洗干凈后，取背脊肉并分割成質(zhì)量相差不大的魚片，再次用清水清洗干凈。將處理好的魚片分別于蒸餾水(對照組)和復合保鮮劑溶液(1.75% 殼聚糖、0.25%茶多酚、4.98%檸檬汁)中浸泡30 min(魚片與浸泡溶液體積比1∶4)。取出后自然瀝干表面水分，用聚對苯二甲酸二甲酯+聚乙烯(PET/PE)復合包裝袋進行真空包裝，4 ℃下冷藏，每2 d對魚片進行微生物、理化指標檢測，同時采用低場核磁共振和電子鼻技術(shù)對魚片進行水分含量及揮發(fā)性物質(zhì)的快速檢測。

1.4 評價指標測定

1.4.1 質(zhì)構(gòu) 參照文獻[13]。

1.4.2 pH值 參照文獻[14]的方法并略做修改。取10.000 g 絞碎魚糜于燒杯中，加入蒸餾水100 mL，用玻璃棒攪拌充分后靜置30 min，過濾。取濾液50 mL用pH計測其pH值，每組樣品做3次平行，取平均值。

1.4.3 TBA、TVB-N值 參照文獻[13]。

1.4.4 菌落總數(shù) 按GB 4789.2—2010執(zhí)行。

1.4.5 低場核磁共振 參照文獻[11-12]的方法并略做修改。稱取2 g樣品，用經(jīng)蒸餾水潤濕的濾紙片將魚肉表面水分拭干，迅速置于玻璃樣品管中，將樣品管放入磁體腔內(nèi)進行測試條件探索。利用標準水膜在Q-FID序列下進行儀器校正，依次進行90°，180°脈沖校正，放入樣品，探尋最佳采樣等待時間和累加次數(shù)，在Q-CPMG脈沖序列下進行試驗。Q-CPMG序列測定參數(shù)為測定溫度32 ℃，采樣頻率100 kHz，主頻率20 MHz，90°脈沖脈寬10 μs，180°脈沖脈寬20 μs，采樣點數(shù)185 672，累加次數(shù)4，采樣等待時間4 200 ms，回波數(shù)3 000，頻率漂移937 320.75。使用軟件自帶的反演軟件對試驗數(shù)據(jù)進行反演，得到不同組分水分的弛豫時間(T2)與峰面積圖。

1.4.6 電子鼻 參考文獻[15-17]的方法。利用電子鼻WinMuster軟件對樣品進行負荷加載分析、LA分析、PCA分析及雷達圖分析，每組樣品做6次平行，分析比較去掉異常值。表1為電子鼻各傳感器性能。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用WinMuster、Excel 2006、SPSS 21.0及Oringin 9.0對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 復合保鮮劑對冷藏魚片質(zhì)構(gòu)的影響

由圖1可知，對照組與保鮮劑組魚片硬度在貯藏期間先上升后下降，貯藏至第2天時，兩組魚片硬度最大；第6天時，分別下降至754.501，794.396 g；第14天時，分別下降至533.333，556.489 g，與初始值相比分別下降了31.87%，28.91%。隨著貯藏時間的延長，對照組與保鮮劑組魚片彈性均下降，且在貯藏初期(0～2 d)，兩組魚片彈性下降速率緩慢，從第2天開始，對照組的下降速率加快且高于保鮮劑組的；第8天時兩組魚片彈性與初值比較分別下降了12.80%，11.54%，第14天彈性分別下降至0.658，0.678 g。隨著貯藏時間的延長，對照組與保鮮劑組魚片回復性和咀嚼性均逐漸下降，且保鮮劑組的高于對照組；貯藏初期，魚片回復性為0.177 g，第14天時，對照組魚片回復性下降至0.121 g，此時保鮮劑組的為0.134 g，說明保鮮劑處理對虹鱒魚片彈性變化影響不明顯(P>0.05)；貯藏結(jié)束后，兩組魚片咀嚼性分別為69.322，87.385 g，與初值比較分別下降了47.01%，33.20%，可能是其硬度、彈性及回復性等質(zhì)構(gòu)變化導致的。綜合表明，使用保鮮劑對虹鱒魚進行處理可較好地維持其質(zhì)構(gòu)特性。

表1 電子鼻傳感器性能描述

圖1 貯藏期間魚片的質(zhì)構(gòu)

2.2 復合保鮮劑對冷藏魚片pH值的影響

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，對照組魚片pH值呈現(xiàn)波動變化，而保鮮劑組魚片pH值先下降后上升。貯藏0～6 d，兩組魚片pH值整體呈下降趨勢，第6天兩組魚片pH值分別為6.40，6.38；從第6天開始，兩組魚片pH值開始逐漸增加，第10天兩組魚片pH值分別增加至6.54，6.45。這主要是前期細胞進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，同時糖原發(fā)生酵解產(chǎn)生磷酸等物質(zhì)導致pH值降低，后期蛋白質(zhì)發(fā)生分解作用產(chǎn)生氨及胺類等堿性物質(zhì)造成pH值上升；在貯藏后期保鮮劑組魚片pH值低于對照組，可能是保鮮劑的抑菌作用使得魚肉蛋白質(zhì)分解緩慢造成的。

圖2 貯藏期間魚片的pH

2.3 復合保鮮劑對冷藏魚片TBA值的影響

由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，對照組與保鮮劑組魚片TBA值逐漸增加，且對照組高于保鮮劑組。貯藏0～6 d，兩組魚片TBA值增長趨勢平緩，之后對照組TBA值開始急劇增加，第14天兩組魚片TBA值分別增加至0.936，0.725 mg MDA/kg。貯藏期間保鮮劑組魚片的脂肪氧化速度低于對照組魚片，可能是由于茶多酚的抗氧化作用減緩了魚肉的脂肪氧化，同時殼聚糖及檸檬汁的抑菌作用也減緩了微生物對脂肪的分解。

圖3 貯藏期間魚片的TBA值

2.4 復合保鮮劑對冷藏鱒魚片TVB-N值的影響

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，魚片TVB-N值逐漸增加，且對照組高于保鮮劑組。魚片TVB-N初始值為8.382 mg/100 g，第8天對照組魚片TVB-N值為22.721 mg/100 g，此時魚肉新鮮度差，已達到食用臨界值[18]；第12天保鮮劑組魚片TVB-N值為23.854 mg/100 g；貯藏結(jié)束時，兩組魚片TVB-N值分別增加至30.684，26.478 mg/100 g，均已腐敗。結(jié)果表明，經(jīng)保鮮劑處理魚片的貯藏期較對照組可延長4 d左右。

圖4 貯藏期間冷藏魚片的TVB-N值

2.5 復合保鮮劑對冷藏魚片菌落總數(shù)的影響

由圖5可知，隨著貯藏時間的延長，魚片菌落總數(shù)逐漸增加，且對照組高于保鮮劑組。貯藏前期(0～6 d)，保鮮劑組魚片菌落總數(shù)增長緩慢，第6天其增長速度加快；第10天時，對照組魚片菌落總數(shù)為6.25 lg CFU/g，超出可接受水平限量值(5×105CFU/g)[19]；第14天時，保鮮劑組魚片菌落總數(shù)值>5×105CFU/g。保鮮劑組魚片抑菌效果優(yōu)于對照組，是由于殼聚糖、茶多酚及檸檬汁均具有抑菌性能，減慢了微生物的生長繁殖。貯藏期間，兩組魚片菌落總數(shù)變化趨勢與TBA值和TVB-N值變化基本一致。

圖5 貯藏期間冷藏魚片的菌落總數(shù)

2.6 復合保鮮劑對冷藏魚片水分及含量變化的影響

由圖6可知，經(jīng)NMR自身軟件反演后的圖譜出現(xiàn)3個峰，表明魚片中存在3種不同狀態(tài)的水分，其中弛豫時間最短的(T200～10 ms)為結(jié)合水，這部分水與細胞內(nèi)大分子物質(zhì)結(jié)合非常緊密；處于中間的(T2110～100 ms)為不易流動水，這部分水存在肌纖絲、肌纖維及膜之間；弛豫時間最長的(T22100～1 000 ms)為自由水，這部分水存在肌纖維細胞間隙，通過物理作用吸附在魚肉上，在貯藏過程中特別容易流失[12,20]。隨著貯藏時間的延長，兩組魚片T21幅值逐漸降低，峰面積也在不斷發(fā)生變化；T20幅值變化不明顯，T22幅值變化呈波動趨勢。

由表2可知，隨著貯藏時間的延長，對照組與保鮮劑組魚片P20先減小后增加，可能是由于肌肉前期無氧呼吸作用產(chǎn)生的乳酸及磷酸等酸性物質(zhì)致使pH降低，當pH值接近蛋白質(zhì)等電點時，蛋白質(zhì)凈電荷為0而相互靠近使其水合作用減弱，導致P20減少[21]；兩組魚片在不同貯藏時間的P20差異顯著(P<0.05)，貯藏0～4 d，對照組與保鮮劑組魚片P20差異不顯著(P>0.05)。對照組與保鮮劑組魚片P21先增加后減少，與甄少波等[22]的研究結(jié)果一致；兩組魚片在不同貯藏時間的P21差異顯著(P<0.05)，第14天時，對照組與保鮮劑組魚片P21分別為93.83%，94.30%。對照組與保鮮劑組魚片P22呈現(xiàn)波動變化；貯藏后期(12～14 d)，保鮮劑組自由水比例顯著低于對照組(P<0.05)，且兩組魚片自由水比例與初期比較均增加，可能是隨著貯藏時間的延長，魚肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞導致部分不易流動水結(jié)合能力減弱流出，存在于肌纖維間隙，不易流動水比例減少而自由水比例增加。

Ai表示對照組，Bi表示保鮮劑處理組，i表示貯藏天數(shù)

2.7 復合保鮮劑處理冷藏鱒魚片的電子鼻分析

2.7.1 LA分析 由圖7可知，LA-1、LA-2貢獻率分別為65.87%，32.36%，總貢獻率達98.23%。對第一主成分貢獻率最大的傳感器為R2、R7傳感器，其分別對氮氧化合物及無機硫化物等揮發(fā)性物質(zhì)靈敏；R1、R8傳感器對第二主成分貢獻率最大，即對芳香成分物質(zhì)和乙醇有選擇性；R10傳感器在坐標軸上接近于零，其響應(yīng)值可忽略不計，說明對烷烴選擇性極小。

2.7.2 PCA分析 通常情況下，第一主成分和第二主成分總貢獻率在70%～85%，此分析方法便可使用[23]。由圖8可知，PCA-1、PCA-2貢獻率分別為65.87%，32.36%，總貢獻率為98.23%，說明兩種主成分可以反映兩種處理方式下的魚片在不同貯藏時間的整體信息。不同貯藏時間的魚片與新鮮魚片均存在一定距離，但對照組在貯藏第2天與第6天響應(yīng)值存在重疊區(qū)域，保鮮劑組在貯藏第2天與第6天響應(yīng)值情況與對照組相同，說明此階段鱒魚片新鮮度差異不大(P>0.05)。貯藏第10天，對照組魚片揮發(fā)性物質(zhì)響應(yīng)值區(qū)域與初期區(qū)域距離明顯增大(P<0.05)，表明魚片在貯藏6 d后開始腐敗變質(zhì)；而保鮮劑組貯藏至第14天時響應(yīng)值區(qū)域與初期區(qū)域距離增大，說明魚片在貯藏10 d后開始腐敗。PCA分析結(jié)果與TBA值、TVB-N值及菌落總數(shù)變化趨勢一致。

表2 貯藏期間冷藏魚片的3種狀態(tài)水分峰面積?

? P20、P21、P22分別為T20、T21、T22弛豫時間的峰面積；大寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)，小寫字母不同表示組內(nèi)差異顯著(P<0.05)。

2.7.3 LDA分析 由圖9可知，LD-1、LD-2貢獻率分別為70.91%，18.60%，總貢獻率為89.51%。隨著貯藏時間的延長，對照組魚片揮發(fā)性物質(zhì)響應(yīng)值均逐漸增加，保鮮劑組魚片揮發(fā)性物質(zhì)響應(yīng)值呈現(xiàn)波動變化。不同處理方式的魚片在不同時間響應(yīng)值區(qū)域間距離明顯，魚片新鮮度差異顯著(P<0.05)，表明利用LDA分析法能夠區(qū)分對照組與保鮮劑組魚片在不同貯藏時間的新鮮度。

圖7 貯藏期間冷藏魚片的負荷加載分析

圖8 貯藏期間冷藏魚片的PCA分析

圖9 貯藏期間冷藏魚片的LDA分析

2.7.4 特征雷達圖分析 由圖10可知，新鮮鱒魚雷達圖響應(yīng)值分布均勻，表明魚肉新鮮度良好；隨著貯藏時間的延長，兩組魚片響應(yīng)值開始發(fā)生變化，對照組中除R6、R8傳感器響應(yīng)值增大外，其余傳感器響應(yīng)值均逐漸減?。欢ｕr劑組中除R2、R6及R7傳感器響應(yīng)值增大外，其余傳感器響應(yīng)值均減小。貯藏至第14天時，對照組與保鮮劑組魚片的R2、R6、R7、R8傳感器響應(yīng)值增至最大，伴有明顯的魚腥味，已腐敗變質(zhì)，此時魚肉揮發(fā)性氣味主要由氮氧化合物、甲烷、芳香成分、乙醇等物質(zhì)組成。

圖10 貯藏期間冷藏魚片的特征雷達圖

3 結(jié)論

通過研究復合保鮮劑處理的虹鱒魚片經(jīng)真空包裝后于4 ℃貯藏條件下的質(zhì)構(gòu)、理化指標及微生物指標變化情況，同時利用低場核磁共振及電子鼻技術(shù)對其進行快速檢測，以此評價復合保鮮劑對鱒魚的保鮮效果。結(jié)果表明，復合保鮮劑能較好地維持魚片質(zhì)構(gòu)特性，同時能夠有效延緩TBA值、TVB-N值及菌落總數(shù)變化。利用低場核磁測得兩組魚片貯藏期間T21幅值逐漸降低，貯藏后期(12～14 d)，保鮮劑組自由水比例顯著低于對照組(P<0.05)，且兩組魚片自由水比例與初期比較均增加。通過電子鼻技術(shù)可較好地區(qū)分貯藏期間魚片的品質(zhì)變化，通過LA分析發(fā)現(xiàn)引起魚片新鮮度變化的主要成分為氮氧化合物、無機硫化物、芳香成分物質(zhì)和乙醇等，而PCA分析表明不同貯藏時間的魚片與新鮮魚片比較均存在一定距離，對照組魚片第6天開始腐敗變質(zhì)，保鮮劑組魚片第10天開始腐敗。低場核磁及電子鼻檢測結(jié)果與理化指標結(jié)果具有一致性，即證明低場核磁共振技術(shù)與電子鼻技術(shù)可用于虹鱒魚片貯藏期間的快速無損檢測；與對照組比較，復合保鮮劑能將鱒魚片的貯藏期延長4 d左右。后續(xù)可深入探討經(jīng)不同貯藏溫度、不同包裝材料結(jié)合復合保鮮劑處理的虹鱒魚片在貯藏過程中的品質(zhì)變化。