南極磷蝦(Euphausia superba)起捕后蛋白自溶進(jìn)程及其影響因素*

曹 榮 余弈珂 趙 玲 孫慧慧 劉 淇

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南極磷蝦()起捕后蛋白自溶進(jìn)程及其影響因素*

曹 榮1,2余弈珂3趙 玲1孫慧慧1劉 淇1①

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071； 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266071； 3.遼漁集團(tuán)有限公司 大連 116113)

為了有效保持南極磷蝦()原料品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其高質(zhì)化利用，本研究選取冷凍南極磷蝦作為研究對象，在實(shí)驗(yàn)室條件下以非蛋白氮(NPN)含量、三氯乙酸(TCA)可溶性蛋白含量與氨基酸態(tài)氮含量為指標(biāo)，證實(shí)了南極磷蝦NPN含量的變化可以表征蛋白自溶進(jìn)程，且可以實(shí)現(xiàn)海上處理樣品、運(yùn)至陸地實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行分析的目的。在此基礎(chǔ)上，選取完整的及擠壓破損的新鮮南極磷蝦作為研究對象，以0~8 h南極磷蝦樣品的NPN為指標(biāo)，研究了南極磷蝦起捕后蛋白自溶進(jìn)程以及擠壓破損對該過程的影響。結(jié)果顯示，南極磷蝦起捕死亡后的1 h內(nèi)，NPN無顯著變化(>0.05)，1 h后NPN迅速增加，擠壓破損加速了南極磷蝦的自溶進(jìn)程，因此，目前的拖網(wǎng)作業(yè)方式有待改進(jìn)。

南極磷蝦；蛋白質(zhì)；自溶；非蛋白氮

南極磷蝦()廣泛分布于環(huán)南極大陸架海域(Siegel, 2013)。南極磷蝦資源量巨大，已成為世界漁業(yè)發(fā)達(dá)國家競相開發(fā)利用的海洋新資源(陳雪忠等, 2009)。我國于2009年開始對南極磷蝦進(jìn)行商業(yè)化捕撈和加工，已初步形成以凍蝦、蝦粉、蝦油等產(chǎn)品類型為主的產(chǎn)業(yè)模式(黃洪亮等, 2015)。

南極磷蝦體內(nèi)具有活性極高的自溶酶系(Sj?dahl, 2002)，捕獲死亡后的南極磷蝦肌肉蛋白會發(fā)生快速降解，造成原料品質(zhì)的劣化。因此，南極磷蝦捕獲后一般需盡快冷凍或加工處理。南極磷蝦的流通運(yùn)輸也需要在低溫條件下進(jìn)行。國內(nèi)外學(xué)者對南極磷蝦冷鏈流通的多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，如凍結(jié)(劉會省等, 2013)、凍藏(遲海等, 2012)、解凍(曹榮等, 2015)、冷藏(李學(xué)英等, 2010)，但多數(shù)研究是以歷經(jīng)長途、長時(shí)運(yùn)輸?shù)睦鋬隽孜r作為實(shí)驗(yàn)材料，研究結(jié)果具有一定的局限性。

在南極磷蝦作業(yè)船上，往往存在捕撈過于集中、原料量大、加工不及時(shí)的情況，長時(shí)間暫存會導(dǎo)致原料品質(zhì)的劣化，因此，有必要對南極磷蝦起捕后的品質(zhì)變化進(jìn)行研究。但該部分研究需要以鮮活的南極磷蝦樣品作為實(shí)驗(yàn)材料，而我國目前的南極磷蝦作業(yè)船尚不具備開展大規(guī)?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的條件，有關(guān)南極磷蝦起捕后品質(zhì)變化的研究幾乎空白。另外，目前中國的南極磷蝦捕撈船均采用拖網(wǎng)的作業(yè)方式，會造成大量的原料擠壓破損，在何種程度上對原料品質(zhì)造成影響也尚未可知。

在世界近海漁業(yè)資源普遍衰退的背景下，南極磷蝦的開發(fā)利用具有重要的戰(zhàn)略意義，而目前我國在南極磷蝦高效利用方面的基礎(chǔ)研究還比較薄弱(黃洪亮等, 2015)。尤其是受科考條件的限制，目前，尚沒有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)闡明南極磷蝦起捕后在暫存過程中的品質(zhì)變化情況。本研究旨在證實(shí)南極磷蝦中非蛋白氮含量的變化是否可以表征蛋白自溶進(jìn)程，且可以實(shí)現(xiàn)海上處理樣品、運(yùn)至陸地實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行分析的目的，在此基礎(chǔ)上研究了南極磷蝦起捕后蛋白自溶進(jìn)程以及擠壓破損對該過程的影響。研究結(jié)果有助于闡明南極磷蝦起捕后的自溶進(jìn)程，為保持南極磷蝦原料品質(zhì)及其高效利用提供參考。

1. 材料與方法

1.1 材料

南極磷蝦冷凍蝦塊由遼漁集團(tuán)有限公司提供，系2014年由運(yùn)輸船正常運(yùn)至國內(nèi)的南極磷蝦樣品。

鮮活南極磷蝦樣品，系“南極磷蝦資源分布與冷鏈技術(shù)”課題組人員于2015年隨遼漁集團(tuán)“福榮?！碧柲蠘O磷蝦作業(yè)船在南極海域現(xiàn)場采集。

1.2 樣品制備

1.2.1 實(shí)驗(yàn)室條件下樣品制備 塊狀凍蝦樣品真空包裝，歷經(jīng)3個(gè)月左右的冷鏈運(yùn)輸，運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室后，立即置于自來水流下流水解凍(水溫約為12℃)，磷蝦個(gè)體間基本分離為解凍終點(diǎn)。

解凍后的樣品置于10℃恒溫培養(yǎng)箱(模擬南極磷蝦作業(yè)船的船艙溫度)，分別在0、1、2、4、6、8 h取樣，將磷蝦按照1∶10(/)比例勻漿。稱取勻漿液100 g，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的三氯乙酸(TCA)100 ml，震蕩2 min，靜置15 min，8000 r/min離心20 min，取上清液。

1.2.2 船上樣品制備 南極磷蝦隨捕撈船的拖網(wǎng)到達(dá)甲板后，立即選取體長為5~6 cm、形態(tài)完整的南極磷蝦作為組Ⅰ，另選取體長為5~6 cm、破損(表現(xiàn)為蝦體受擠壓嚴(yán)重，頭胸部部分脫離)的南極磷蝦作為組Ⅱ。

2組樣品分別在0、1、2、4、6、8 h取樣。將南極磷蝦按照1∶10(/)比例勻漿。稱取勻漿液10 g，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的TCA溶液10 ml，震蕩1 min，靜置30 min，快速濾紙過濾。取上清液，置于50 ml凍存管中，船上-25℃冰柜保存。

1.3 指標(biāo)檢測

1.3.1 非蛋白氮(NPN)含量測定 取1.2.1制備的上清液10 ml，參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定(GB5009.5-2010)，采用凱氏定氮法測定其中的氮元素含量，即非蛋白氮。將1.2.1制備的剩余上清液貯存于–20℃冰柜中，分別在30、60、90 d取樣，測NPN含量變化。船上制備的樣品，隨遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室后，繼續(xù)保存于–80℃超低溫冰箱中備用。測定指標(biāo)時(shí)，取出凍存管流水快速解凍，取10 ml上清液，參照GB5009.5-2010，采用凱氏定氮法測定NPN含量。

1.3.2 TCA可溶性蛋白含量測定 取1.2.1制備的上清液，采用雙縮脲法測定蛋白含量，即為TCA可溶性蛋白含量。

1.3.3 氨基酸態(tài)氮含量測定 取1.2.1制備的上清液，參照醬油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法(GB/T5009. 39-2003)，采用比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示，顯著性以<0.01為極顯著，<0.05為顯著，>0.05為不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍南極磷蝦原料蛋白自溶過程中相關(guān)指標(biāo)變化

2.1.1 冷凍南極磷蝦NPN含量隨時(shí)間的變化情況

以南極磷蝦冷凍蝦塊作為實(shí)驗(yàn)原料，通過凱氏定氮法測得其總氮含量為25.36 mg/g，推算出蛋白質(zhì)含量為158.50 mg/g。近幾年，有關(guān)南極磷蝦基本化學(xué)組成的研究報(bào)道較多(Yoshitomi, 2004; 孫雷等, 2008; 劉麗等, 2010; Liu, 2012)，但數(shù)值相差較大，這可能與所選用原料的捕撈海域、季節(jié)、年齡以及性成熟等多種因素有關(guān)，同時(shí)，原料所歷經(jīng)的物流過程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可能有較大的影響。

分析蛋白質(zhì)降解程度可以通過檢測大分子蛋白質(zhì)的減少或是檢測降解產(chǎn)物(如肽、氨基酸等)的增加來實(shí)現(xiàn)。NPN是指大分子蛋白質(zhì)以外的含氮化合物的總稱，既包含了酰胺類、氨以及銨鹽等含氮化合物，也包括了蛋白質(zhì)降解所產(chǎn)生的小分子肽類和游離氨基酸(Sakaguchi, 2001)。當(dāng)南極磷蝦肌肉組織在蛋白酶系的作用下發(fā)生自溶降解時(shí)，會產(chǎn)生多肽、寡肽、氨基酸等分子量相對較小的化合物，NPN會相應(yīng)增加。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，塊狀凍蝦的初始NPN為5.25 mg/g，占總氮的20.70%，這說明歷經(jīng)長時(shí)間冷鏈運(yùn)輸?shù)牧孜r原料，其肌肉蛋白已經(jīng)有相當(dāng)比例發(fā)生了降解。由圖1可知，在實(shí)驗(yàn)室10℃條件下，南極磷蝦NPN隨存放時(shí)間的延長迅速增加，在8 h內(nèi)幾乎呈線性變化，相關(guān)性系數(shù)達(dá)到0.9891。

圖1 實(shí)驗(yàn)室條件下南極磷蝦NPN含量隨存放時(shí)間的變化

所用原料為歷經(jīng)3個(gè)月冷鏈運(yùn)輸?shù)膲K狀冷凍南極磷蝦，圖2和圖3同

The raw materials are frozen Antarctic krill, which had been in transportation in cold chain for 3 months. The same as in Fig.2 and Fig.3

2.1.2 冷凍南極磷蝦TCA可溶性蛋白與氨基酸態(tài)氮隨時(shí)間的變化情況 TCA可以沉淀大分子蛋白質(zhì)，分子量小于10 kDa的多肽組分則可以溶解在TCA溶液中，因此，TCA可溶性蛋白含量的增加可以表征南極磷蝦自溶時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生的降解作用。由圖2可以看出，TCA可溶性蛋白含量隨時(shí)間延長迅速增加，8 h后，TCA可溶性蛋白已由初始的14.06 mg/g增至38.37 mg/g，這是造成NPN快速增加的主要原因。氨基酸態(tài)氮的變化趨勢與TCA可溶性蛋白基本一致，但氨基酸態(tài)氮的含量較低，初始值為0.056 mg/g，8 h后也僅為0.101 mg/g，與TCA可溶性蛋白含量相比顯著偏低(<0.01)，這說明南極磷蝦自溶初期主要是大分子蛋白被降解為肽類，而自溶酶系分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的游離氨基酸非常有限，因此，NPN的組分以TCA可溶性蛋白為主。

圖2 實(shí)驗(yàn)室條件下南極磷蝦TCA可溶性蛋白與氨基酸態(tài)氮隨存放時(shí)間的變化

圖3 制備的南極磷蝦樣品在冷凍保存過程中 NPN含量的變化

2.1.3 南極磷蝦樣品在冷凍保存過程中NPN含量的變化情況 在實(shí)驗(yàn)室條件下提取南極磷蝦的NPN，樣品在–20℃保存，90 d內(nèi)的變化情況見圖3。從圖3可以看出，所制備樣品的NPN含量在冷凍保存過程中無明顯變化，樣品凍藏0、30、60、90 d對應(yīng)的NPN含量之間無顯著差異(>0.05)。由此，船上制備的NPN樣品經(jīng)冷鏈運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后，NPN總量不會在運(yùn)輸途中發(fā)生變化。

綜上，NPN含量與南極磷蝦蛋白自溶密切相關(guān)。盡管NPN的組成較為復(fù)雜，且有可能在貯存期間發(fā)生進(jìn)一步的降解，但NPN總量穩(wěn)定，可以表征南極磷蝦蛋白自溶進(jìn)程，且可以實(shí)現(xiàn)在船上制備樣品、陸基實(shí)驗(yàn)室分析的目的。

2.2 新鮮南極磷蝦自溶過程N(yùn)PN含量變化以及擠壓破損對自溶進(jìn)程的影響

2.2.1 南極磷蝦起捕后NPN隨存放時(shí)間的變化

鮮活南極磷蝦的NPN僅為0.81 mg/g，占總氮含量的3.19%，這與塊狀凍蝦的NPN(5.25 mg/g)相比，有極顯著差異(<0.01)。南極磷蝦起捕死亡后，在1 h內(nèi)NPN無顯著變化(>0.05)(圖4)，這與實(shí)驗(yàn)室條件下冷凍磷蝦原料NPN含量隨存放時(shí)間迅速增加的現(xiàn)象有所不同(圖1)。起捕1 h后，在自溶酶系的作用下，南極磷蝦的NPN含量迅速增加，至8 h時(shí)達(dá)到1.31 mg/g。從品質(zhì)保持的角度，南極磷蝦起捕后應(yīng)盡快進(jìn)行冷凍或加工處理。

2.2.2 擠壓破損對南極磷蝦自溶進(jìn)程的影響 我國目前的南極磷蝦捕撈船均采用拖網(wǎng)的作業(yè)方式，不可避免會造成原料的擠壓破損。由圖5可以看出，擠壓破損磷蝦原料的NPN含量在起捕后最初的1 h內(nèi)與完整態(tài)磷蝦相比無顯著差異(>0.05)，但1 h后的各個(gè)取樣點(diǎn)，破損磷蝦的NPN含量均顯著高于完整磷蝦(<0.01)。Ellingsen等(1987)研究發(fā)現(xiàn)，造成南極磷蝦蛋白降解的酶系主要來源于消化器官，該酶系包含了類胃蛋白酶、羧肽酶A和類胰蛋白酶(杭虞杰等, 2011)。擠壓使得南極磷蝦消化器官中的蛋白酶在磷蝦體內(nèi)得以擴(kuò)散，這可能是加速磷蝦自溶的主要原因。從品質(zhì)保持的角度，目前的拖網(wǎng)作業(yè)方式還有待改進(jìn)。

圖4 作業(yè)船上南極磷蝦起捕后NPN含量隨存放時(shí)間的變化

圖5 作業(yè)船上擠壓破損對南極磷蝦NPN含量變化的影響

3 結(jié)論

南極磷蝦NPN含量可以表征其蛋白自溶進(jìn)程，實(shí)驗(yàn)室條件下存放8 h內(nèi)NPN的組分以TCA可溶性蛋白為主。所制備樣品的NPN在90 d冷凍保存過程中，含量無明顯變化。由此，NPN這一指標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)船上提取、陸基實(shí)驗(yàn)室分析的目標(biāo)，適宜用來評定南極磷蝦起捕死亡后的品質(zhì)變化。

塊狀凍蝦的初始NPN為5.25 mg/g，而鮮活磷蝦的NPN僅為0.81 mg/g，二者存在極顯著差異(<0.01)。南極磷蝦起捕死亡后的1 h內(nèi)，NPN無顯著變化，1 h后NPN迅速增加，從品質(zhì)保持的角度，南極磷蝦起捕后應(yīng)盡快進(jìn)行冷凍或加工處理。擠壓加速了南極磷蝦的自溶，目前的拖網(wǎng)作業(yè)方式有待改進(jìn)。

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Study on the Protein Autolysis Process of Antarctic Krill () and Its Influencing Factors

CAO Rong1,2, YU Yike3, ZHAO Ling1, SUNHuihui1, LIU Qi1①

(1. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071; 2. Laboratory for Marine Drugs and Bioproducts, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071; 3. Liaoyu Group Co. Ltd, Dalian 116113)

The aim of this study was to elucidate protein autolysis in Antarctic krill () after capture on fishing vessels and the maintenance of product quality. Under laboratory conditions, frozen Antarctic krill was used to verify the correlation between non-protein nitrogen (NPN) content and the degree of protein autolysis. The stability of NPN content during 90-days storage at –20℃ was also examined. Fresh Antarctic krill, complete in form or broken because of compression during trawling of the Antarctic krill fishing vessel were selected. The NPN content of Antarctic krill samples at different storage times were measured. The results showed that the NPN content of Antarctic krill had a good correlation with protein autolysis, and there were no significant changes in the NPN content during the 90-day of storage. Therefore, NPN was suitable for evaluating changes in the quality of Antarctic krill after capture. There was no significant change in NPN content during the first hour after the death of the captured Antarctic krill. However, the NPN content increased rapidly afterwards. Antarctic krill should be frozen or processed as soon as possible after capture. Compression during trawling damaged Antarctic krill and accelerated protein autolysis. Thus, the method of trawling used during Antarctic krill fishing requires improvement.

; Protein; Autolysis; Non-protein nitrogen

LIU Qi, E-mail: liuqi@ysfri.ac.cn

曹榮, 余弈珂, 趙玲, 孫慧慧, 劉淇. 南極磷蝦()起捕后蛋白自溶進(jìn)程及其影響因素. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2018, 39(6): 114–118

Cao R, Yu YK, Zhao L, Sun HH, Liu Q. Study on the protein autolysis process of Antarctic krill () and its influencing factors. Progress in Fishery Sciences, 2018, 39(6): 114–118

* 國家科技支撐計(jì)劃(2013BAD13B03)資助 [This work was supported by National Science and Technology Support Plan Project (2013BAD13B03)]. 曹 榮，E-mail: caorong@ysfri.ac.cn

劉 淇，研究員，E-mail: liuqi@ysfri.ac.cn

2017-11-06,

2017-11-27

10.19663/j.issn2095-9869.20171106003

TS254.7

A

2095-9869(2018)06-0114-05

(編輯 馮小花)