殼聚糖復(fù)合保鮮對草魚肌肉品質(zhì)變化的影響

李佳藝，陳 賽，劉永樂，俞 健，李向紅，黃軼群，王發(fā)祥

（長沙理工大學(xué)化學(xué)與食品工程學(xué)院，湖南省水生資源食品加工工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410114）

隨著人們對食品安全問題的普遍關(guān)注，淡水魚保鮮技術(shù)發(fā)展迅速，安全、高效的生物保鮮劑成為食品保鮮領(lǐng)域的研究趨勢[8-10]。當(dāng)前，將生物保鮮劑復(fù)配應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮的研究逐漸增多，如沈秋霞等[11]采用殼聚糖、茶多酚和檸檬汁復(fù)配對虹鱒魚片進(jìn)行保鮮，可延緩魚片的感官變化及含氮物質(zhì)分解，同時(shí)在一定程度上抑制了微生物生長；Zhang Lina等[12]研究發(fā)現(xiàn)，采用殼聚糖、乙酸和茶多酚涂膜處理草魚可以減緩微生物生長和脂質(zhì)氧化，有效防止冷藏過程中草魚的腐敗變質(zhì)；Bakry等[13]發(fā)現(xiàn)殼聚糖-葡萄糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可以抑制冷藏期間草魚片的細(xì)菌生長、延緩蛋白質(zhì)和脂肪氧化，有效地保持草魚片的新鮮度；Sun Xinyu等[14]發(fā)現(xiàn)復(fù)配了姜黃素和β-環(huán)糊精乳液的魚明膠膜對草魚片保鮮效果很好，可以抑制魚片的總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值和微生物數(shù)量等的增加，從而延長草魚片的貨架期。本課題組前期也開展了部分草魚殼聚糖復(fù)合保鮮研究[15-16]，發(fā)現(xiàn)保鮮處理能減緩微生物菌落總數(shù)、TVB-N含量的上升，維持肌肉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的穩(wěn)定。本研究基于前期研究結(jié)果[16]，進(jìn)一步研究了殼聚糖復(fù)合保鮮液（10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶）對草魚肉鮮度（K值）和ATP關(guān)聯(lián)物含量、汁液流失率、質(zhì)構(gòu)特性、揮發(fā)性氣味等指標(biāo)的影響，探討其減緩草魚冷藏過程中品質(zhì)變化的作用，為制定草魚保鮮解決方案提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮草魚（Ctenopharyngodon idellus）購于長沙本地菜市場，每尾質(zhì)量（1.5±0.2）kg。

殼聚糖（生物試劑）（脫乙酰度≥95%）、茶多酚（生物試劑）（純度≥98%） 上海笛柏化學(xué)品技術(shù)有限公司；溶菌酶（生物試劑）（酶活力≥20 000 U/mg）、醋酸（分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；ATP關(guān)聯(lián)物標(biāo)準(zhǔn)品（基準(zhǔn)試劑） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PEN3型電子鼻 德國AIRSENSE公司；TA.XT Plus型物性測定儀 英國Stable Micro Systems公司；DELTA 320 pH計(jì) 梅特勒-托利多（上海）有限公司；LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖復(fù)合保鮮液的配制

稱取殼聚糖10.0 g，加入約200 mL無菌水預(yù)溶，再加入3.0 mL醋酸，充分?jǐn)嚢瑁訜岵⒊掷m(xù)攪拌至溶液呈黃色透明，冷卻至室溫。加入以無菌水預(yù)溶的茶多酚（5.0 g）和溶菌酶（0.1 g）溶液，定容至1 000 mL，超聲脫氣直至溶液呈透明狀，即為10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶復(fù)合保鮮液。

1.3.2 樣品的處理

參照陳賽等[16]的方法，鮮活草魚置于冰水中暫養(yǎng)2 h左右，致死后去頭、尾、鱗和內(nèi)臟，以預(yù)冷（4 ℃）的無菌水清洗干凈后剔除魚骨并切成魚片（5.0 cm×3.0 cm×0.2 cm）。分別用無菌水（對照組）和復(fù)合保鮮液（保鮮組）浸泡10 min，料液比約為1∶5（m/V），瀝水3 min后用自封袋包裝，置于（4±1）℃冰箱中保藏，于第0、3、6、9、12天取樣進(jìn)行指標(biāo)測定。

停止采空區(qū)注砂后，拔出注砂管，繼續(xù)向注砂孔內(nèi)注砂至地表，采用振動(dòng)棒將孔內(nèi)砂料振搗密實(shí)后，采用水泥砂漿封堵注砂孔。

1.3.3 ATP關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量和K值的測定

ATP關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量和K值參考SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標(biāo)K值的測定 高效液相色譜法》測定。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)特性的測定

將樣品切成2.0 cm×2.0 cm×0.2 cm的魚片，參考王垚等[17]的方法進(jìn)行2 次壓縮質(zhì)地剖面分析，并稍作修改。測試條件為：探頭型號(hào)P36R；形變量為50%；觸發(fā)力10 g；測前速率為1.00 mm/s；測試速率為0.50 mm/s；測后速率為2.00 mm/s；時(shí)間間隔為10 s。

1.3.5 汁液流失率的測定

汁液流失率的測定參考李敬等[18]的方法并稍作修改，稱量自封袋的質(zhì)量（m1/kg）、第0天帶自封袋的樣品總質(zhì)量（m2/kg）以及冷藏過程中取出樣品將樣品表面水分吸干后的質(zhì)量（m3/kg）。汁液流失率按下式計(jì)算。

1.3.6 揮發(fā)性氣味物質(zhì)測定

參考劉楠等[19]的方法，準(zhǔn)確稱取5 g絞碎的魚肉置于頂空進(jìn)樣瓶中，室溫下靜置30 min，頂空進(jìn)樣，每組樣品平行測定3 次。電子鼻分析參數(shù)：傳感器自清洗60 s；采樣150 s；取樣間隔1 s；進(jìn)樣氣流量為600 mL/min。電子鼻10 種傳感器的性能描述見表1。

表1 電子鼻傳感器名稱及其性能描述Table 1 Performance description of the electronic nose sensors used in this study

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3～5 個(gè)平行，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；以SPSS 23.0軟件進(jìn)行方差分析（最小顯著性差異檢驗(yàn)法），P＜0.05表示差異顯著，采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖復(fù)合保鮮對草魚肉鮮度的影響

圖1 草魚冷藏過程中K值的變化Fig.1 Change in K-value of grass carp during cold storage

K值是指三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）分解產(chǎn)生的低級(jí)產(chǎn)物次黃嘌呤核苷（hypoxanthine riboside，HxR）和次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）占ATP及其分解物總量的比例，通常作為水產(chǎn)品新鮮度的評價(jià)指標(biāo)。K值小于20%為一級(jí)鮮度，而K值為60%是魚肉可食用的極限值，超過60%則表示魚肉已經(jīng)腐敗不能再食用[20-21]。冷藏過程中草魚肉的K值變化如圖1所示，隨著冷藏時(shí)間的延長，兩組樣品的K值均不斷升高，表明其鮮度逐漸下降。對照組K值上升較快，第6天時(shí)已達(dá)62.2%，已腐??；而保鮮組第6天時(shí)K值顯著低于對照組（P＜0.05），僅為47.1%，仍可食用。這與徐楚等[22]的研究結(jié)果相似，說明殼聚糖復(fù)合保鮮能顯著抑制ATP及其關(guān)聯(lián)物的降解（原因可能是抑制了核苷酸酶活性[23]），減緩魚肉鮮度的下降。

圖2 草魚冷藏過程中ATP關(guān)聯(lián)物IMP（A）和Hx（B）含量的變化Fig.2 Changes in ATP-associated inosine monphosphate (A) and hypoxanthine (B) contents of grass carp during cold storage

一般認(rèn)為，魚死后魚肉中的ATP按以下順序分解：ATP→二磷酸腺苷→腺嘌呤核糖核苷酸→肌苷酸（inosine monphosphate，IMP）→HxR→Hx。其中，IMP是對魚肉鮮味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)，但其會(huì)進(jìn)一步降解為HxR和Hx，導(dǎo)致魚肉鮮味下降、風(fēng)味變差。由圖2A可知，對照組IMP含量在冷藏過程中一直下降，而保鮮組IMP含量呈先升后降趨勢。李學(xué)鵬[24]的研究表明蝦類產(chǎn)品的IMP含量在貯藏前期迅速增加，達(dá)最高點(diǎn)后逐漸下降，這與本研究的結(jié)果相似。對照組第0天的IMP含量為910.73 mg/kg，與保鮮組第3天時(shí)的含量（893.62 mg/kg）相當(dāng)，說明對照組的峰值出現(xiàn)比保鮮組早，可能是因?yàn)槠銩TP和IMP分解較快，因而沒有捕捉到上升過程；同時(shí)也說明殼聚糖復(fù)合保鮮能有效抑制ATP及其關(guān)聯(lián)物的分解，減緩魚肉品質(zhì)變化。由圖2B可見，第0天時(shí)兩組樣品幾乎均不含有Hx，冷藏過程中Hx含量不斷上升，這與余達(dá)威[25]的研究結(jié)果一致；冷藏12 d后，保鮮組Hx含量為474 mg/kg，顯著低于對照組（820 mg/kg）（P＜0.05），說明殼聚糖復(fù)合保鮮能較好抑制Hx等與魚肉不良風(fēng)味相關(guān)低級(jí)產(chǎn)物生成，延長魚肉保鮮期。

2.2 殼聚糖復(fù)合保鮮對草魚肉汁液流失率變化的影響

圖3 草魚冷藏過程中汁液流失率的變化Fig.3 Changes in juice loss rate of grass carp during cold storage

如圖3所示，隨著冷藏時(shí)間延長，兩組樣品的汁液流失率均呈現(xiàn)上升趨勢，但與對照組相比，保鮮組的上升速率較為緩慢；冷藏第12天時(shí)，對照組汁液流失率達(dá)18.11%，而保鮮組顯著低于對照組（P＜0.05），僅為8.09%，表明殼聚糖復(fù)合保鮮能減輕魚肉水分、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽等成分流失，延緩其品質(zhì)下降和腐敗進(jìn)程[26]。這一定程度上與殼聚糖膜的保水性有關(guān)[27]，也可能與復(fù)合保鮮劑的抑菌抑酶作用[28]減輕了由微生物和內(nèi)源酶引起的肌肉蛋白降解和組織特性破壞有關(guān)，這與TVB-N含量的變化規(guī)律[16]相吻合。

2.3 殼聚糖復(fù)合保鮮對草魚肉質(zhì)構(gòu)特性變化的影響

圖4 草魚冷藏過程中肌肉硬度（A）和黏附性（B）的變化Fig.4 Changes in muscle hardness (A) and adhesiveness (B) of grass carp during cold storage

質(zhì)構(gòu)是顯著影響魚肉感官質(zhì)量的特征之一，冷藏過程中草魚片質(zhì)構(gòu)特性變化如圖4所示。隨著冷藏時(shí)間的延長，對照組草魚的硬度逐漸下降，黏附性逐漸上升，表明魚肉在內(nèi)源酶和微生物作用下發(fā)生蛋白質(zhì)等生物大分子降解，肌肉組織結(jié)構(gòu)被破壞，逐漸軟化；同時(shí)可溶性固形物隨著汁液流失過程滲出，導(dǎo)致了黏附性的增加。與對照組相比，保鮮組草魚的黏附性在12 d內(nèi)無顯著變化（P＞0.05），而硬度先略微上升后逐漸下降，但硬度下降變化率明顯低于對照組。內(nèi)源性酶類作用引起的肌原纖維蛋白及膠原蛋白的降解被認(rèn)為是魚肉軟化的主要原因[29]，上述結(jié)果表明殼聚糖復(fù)合保鮮劑處理能較好地抑制魚肉內(nèi)源酶活性，有效減緩其肌肉質(zhì)構(gòu)劣化。此外，保鮮組魚肉的初始硬度較對照組大，可能與形成的殼聚糖膜的硬度有關(guān)，前3 d硬度上升的原因則可能是保鮮處理延長了草魚的死后僵直期。

2.4 殼聚糖復(fù)合保鮮對草魚氣味變化的影響

圖5 電子鼻傳感器對冷藏過程中草魚肉氣味響應(yīng)值的變化Fig.5 Changes in response values of electronic nose sensors to the volatile flavor compounds of grass carp during cold storage

魚肉腐敗過程往往伴隨著異味的產(chǎn)生，氣味常被消費(fèi)者用作鑒別魚肉品質(zhì)好壞的指標(biāo)[30-31]。利用電子鼻技術(shù)檢測草魚肉在冷藏期間產(chǎn)生的揮發(fā)性氣味，得到傳感器的響應(yīng)曲線如圖5所示?？梢姡洳厍? d，電子鼻10 個(gè)傳感器的響應(yīng)值變化不大，說明草魚肉的揮發(fā)性氣味物質(zhì)產(chǎn)生較少，兩組樣品的氣味差異也不大；隨著冷藏時(shí)間延長，對照組中傳感器W1W、W2W、W5S和W1S的響應(yīng)值逐漸增加，說明冷藏過程中產(chǎn)生了硫化物、有機(jī)硫化物、氮氧化合物和甲烷類物質(zhì)[32]，對照組魚肉的品質(zhì)明顯下降，尤其是W1W的響應(yīng)值增加特別明顯，第12天較第0天增加了359%，說明了在草魚冷藏過程中硫化物是草魚風(fēng)味變化最明顯的成分，因此對硫化物類成分的檢測可以作為草魚新鮮度檢測的判別指標(biāo)之一；保鮮組中各傳感器的響應(yīng)值明顯低于對照組，且上升速率較為平緩。由傳感器W1W的響應(yīng)值可以看出，保鮮處理顯著降低了硫化物的生成（P＜0.05），說明殼聚糖復(fù)合保鮮有效抑制了揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生，對延緩魚肉品質(zhì)變化作用明顯。此外，揮發(fā)性氣味物質(zhì)變化規(guī)律與草魚TVB-N含量的變化趨勢[16]基本一致，即冷藏9 d后對照組指標(biāo)值急劇增加，而保鮮組增加相對平緩，保鮮效果明顯。

圖6 冷藏過程中草魚肉氣味電子鼻響應(yīng)值的PCAFig.6 Principal component analysis of electronic nose response to the volatile flavor compounds of grass carp during cold storage

對電子鼻測定結(jié)果進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），結(jié)果如圖6所示。PCA是對測定的各指標(biāo)進(jìn)行降維和線性分類，最終以第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的二維散點(diǎn)圖形式將原始數(shù)據(jù)中的主要信息呈現(xiàn)出來的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法[33]。由圖6可見，對照組和保鮮組的PC1、PC2累計(jì)貢獻(xiàn)率分別為99.72%和97.51%，說明2 個(gè)主成分均可以較好地反映兩組樣品的多指標(biāo)信息[34]。從圖6A可以看出，對照組各樣品的散點(diǎn)位置較分散，且隨著冷藏時(shí)間延長位置沿第一主軸逐漸右移，尤以第12天最明顯，說明氣味差異較大；而保鮮組各樣品的散點(diǎn)位置互有重疊（圖6B），說明草魚肉保鮮后在冷藏過程中揮發(fā)性氣味成分變化較小，品質(zhì)較為穩(wěn)定。

3 結(jié) 論

冷藏過程中，草魚肉的K值、Hx含量、汁液流失率、黏附性和揮發(fā)性氣味等指標(biāo)隨時(shí)間延長有不同程度增加，表明這些指標(biāo)能較好地反映魚肉品質(zhì)，但保鮮組樣品的增加幅度明顯小于對照組，說明殼聚糖復(fù)合保鮮效果良好，能有效減緩魚肉品質(zhì)變化；對照組草魚的IMP含量和硬度隨冷藏時(shí)間延長逐漸下降，而保鮮組則呈先上升后下降趨勢且下降變化率明顯低于對照組，說明殼聚糖復(fù)合保鮮能抑制肌肉內(nèi)源酶活性，延緩魚肉的品質(zhì)劣變進(jìn)程。因此，殼聚糖復(fù)合保鮮（10 mg/mL殼聚糖+5 mg/mL茶多酚+2 000 U/mL溶菌酶）是一種可行的草魚保鮮解決方案，對加工貯運(yùn)過程中保持魚肉品質(zhì)具有一定的參考價(jià)值。