殼聚糖對(duì)無(wú)水?；顔苇h(huán)刺螠品質(zhì)的影響

李仲堃 李姿萱 劉辰昊 劉春娥

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670)

單環(huán)刺螠(Urechisuniconctus)俗稱海腸，屬于螠蟲動(dòng)物門，富含微量元素和多種鮮味氨基酸，肉味鮮美，不僅形似海參，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也不遜于海參，因此享有“裸體海參”的美譽(yù)，具有極高的食用價(jià)值[1]。單環(huán)刺螠分布地域性較強(qiáng)，在中國(guó)主要產(chǎn)于黃渤海沿岸，其中煙臺(tái)海腸被評(píng)為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品[2]。由于其生長(zhǎng)區(qū)域的限制，導(dǎo)致其運(yùn)輸成本較高，外地消費(fèi)者很難品嘗到鮮活的單環(huán)刺螠產(chǎn)品。

低溫運(yùn)輸是目前市場(chǎng)上單環(huán)刺螠的主要運(yùn)輸方式。隨著近幾年研究的深入，對(duì)水產(chǎn)品的?；钸\(yùn)輸，不單純追求其成活率，對(duì)其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分的變化也非常關(guān)注。低溫運(yùn)輸水產(chǎn)品成本較大、經(jīng)濟(jì)效益較低[3-4]，因此，尋找一種成本低廉且?；钚Ч玫姆椒ㄊ撬a(chǎn)品長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。目前，水產(chǎn)品的無(wú)水保活技術(shù)已發(fā)展相對(duì)成熟并在部分水產(chǎn)品中得到應(yīng)用[5-6]，若能通過(guò)運(yùn)用?；顒┎糠执鏌o(wú)水保活前處理的低溫及麻醉操作[7]，進(jìn)而減少單環(huán)刺螠在運(yùn)輸中的應(yīng)激反應(yīng)，將降低對(duì)環(huán)境因子的依賴。

殼聚糖具有成本低、抑制微生物生長(zhǎng)、減緩脂質(zhì)氧化、延緩蛋白質(zhì)降解速率等優(yōu)點(diǎn)[8-9]，同時(shí)擁有良好的生物降解性和生物相性[10]，在水產(chǎn)品保鮮、?；铑I(lǐng)域應(yīng)用廣泛[11]。研究擬將殼聚糖應(yīng)用于單環(huán)刺螠無(wú)水?；钋疤幚碇?，分析?；钋啊⒑笠约皬?fù)水后樣品中基本營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的變化，為研發(fā)更高效的單環(huán)刺螠無(wú)水?；罘椒ㄌ峁﹨⒖?。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料與試劑

單環(huán)刺螠：(100±20) g，煙臺(tái)市芝罘區(qū)吳松華水產(chǎn)品店，帶水運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后暫養(yǎng)6 h，期間禁食；

殼聚糖：脫乙酰度90%，分子量1 526.45，河南云航軒生物科技有限公司；

糖原、乳酸試劑盒：南京建成生物工程研究所；

無(wú)水乙醚、濃硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀等：分析純，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9240A型)、電熱恒溫水浴鍋(HWS-24型)、電熱板(NMK-450A型)、萬(wàn)分之一分析天平(ESJ182-4型)：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

凱氏定氮儀(K1100型)、石墨消解儀(SH420F型)、脂肪測(cè)定儀(SOX406型)：山東海能科學(xué)儀器有限公司；

酶標(biāo)儀：Epoch型，上海菲特科學(xué)器材有限公司；

紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)：UV1900型,青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司；

酸度計(jì)：PHS-3型，上海佑科儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 殼聚糖濃度確定 在17 ℃分別設(shè)置1，2，3，4 g/L共4組殼聚糖水溶液濃度梯度，并設(shè)置空白對(duì)照組，每組樣品浸泡30 min，之后將單環(huán)刺螠分別置于泡沫箱，進(jìn)行無(wú)水?；钅M。期間進(jìn)行外部形態(tài)觀察，記錄單環(huán)刺螠死亡情況，通過(guò)觀察口部是否張合或刺激體壁觀察有無(wú)應(yīng)激反應(yīng)，判斷單環(huán)刺螠?zhǔn)欠袼劳?。無(wú)水保活至72 h時(shí)，3 g/L殼聚糖溶液?；顥l件下單環(huán)刺螠存活率為50%，對(duì)照組及其他濃度組別單環(huán)刺螠存活率為0%，得出殼聚糖對(duì)單環(huán)刺螠的無(wú)水保活較適質(zhì)量濃度為3 g/L。

1.2.2 無(wú)水?；钤囼?yàn) 試驗(yàn)組(經(jīng)3 g/L殼聚糖溶液?；钐幚?和對(duì)照組分別取21條單環(huán)刺螠進(jìn)行試驗(yàn)，無(wú)水?；?4 h后，將仍存活的半數(shù)試驗(yàn)組與半數(shù)對(duì)照組復(fù)水4 h，另外半數(shù)不復(fù)水，繼續(xù)保持無(wú)水狀態(tài)3 h。由此得到5組樣本：復(fù)水試驗(yàn)組(E1)、不復(fù)水試驗(yàn)組(E2)、復(fù)水對(duì)照組(C1)、不復(fù)水對(duì)照組(C2)和原料組(C0)，對(duì)所有單環(huán)刺螠進(jìn)行解剖處理，獲取的體腔液與體壁肌肉存儲(chǔ)于-80 ℃冰箱，待測(cè)。

1.2.3 出皮率計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)[12]修改如下：將單環(huán)刺螠解剖后，去除內(nèi)臟和體腔液，將其體壁置于濾紙上吸干水分，用電子天平重復(fù)3次稱量其體壁重量，按式(1)計(jì)算出皮率。

(1)

式中：

s——出皮率，%；

m1——無(wú)水?；詈篌w壁質(zhì)量，g；

m2——無(wú)水?；钋绑w壁質(zhì)量，g。

1.2.4 粗蛋白測(cè)定 按GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法執(zhí)行。

1.2.5 粗脂肪測(cè)定 按GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中索氏抽提法執(zhí)行。

1.2.6 水分測(cè)定 按GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法執(zhí)行。

1.2.7 持水力測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[13]修改如下：剪取單環(huán)刺螠體壁肉稱重記為W1，用三層濾紙包裹后置于50 mL離心管中，17 ℃，5 000 r/min離心10min。離心結(jié)束后，立即取出樣品，稱重記為W2，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，按式(2) 計(jì)算持水力。

(2)

式中：

WHS——持水力，%；

W1——單環(huán)刺螠體壁初始質(zhì)量，g；

W2——離心后單環(huán)刺螠體壁質(zhì)量，g。

1.2.8 糖原測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[14]。

1.2.9 乳酸測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[15]。

1.2.10 pH測(cè)定 按GB 5009.237—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中pH的測(cè)定》執(zhí)行。

1.2.11 數(shù)據(jù)處理 每組試驗(yàn)取3個(gè)平行，采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 25.0做顯著性分析和相關(guān)性分析，采用Originpro 2021作圖，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示最終結(jié)果；顯著性分析以P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 無(wú)水?；钸^(guò)程形態(tài)觀察與存活率

預(yù)試驗(yàn)過(guò)程中，單環(huán)刺螠呈現(xiàn)出多種死亡形態(tài)，可歸為4種類型：① 體壁漲破，溢出大量體腔液，排出部分排泄物；② 體壁干燥且部分腫脹，無(wú)體腔液溢出，有大量排泄物，死亡速度極快；③ 體壁無(wú)腫脹現(xiàn)象，溢出少量體腔液；④ 體壁微微濕潤(rùn)，無(wú)腫脹現(xiàn)象，無(wú)體腔液溢出。正常無(wú)水?；顮顟B(tài)下非正常死亡狀態(tài)的個(gè)體較少，當(dāng)殼聚糖溶液質(zhì)量濃度>3 g/L時(shí)，出現(xiàn)前兩種狀態(tài)的個(gè)體居多，推測(cè)原因，殼聚糖的濃度過(guò)高導(dǎo)致其黏稠度增加，進(jìn)而影響單環(huán)刺螠的呼吸與活動(dòng)。此外，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，單環(huán)刺螠在無(wú)水條件下會(huì)出現(xiàn)一動(dòng)不動(dòng)的“假死”現(xiàn)象，但在受到外力刺激時(shí)會(huì)表現(xiàn)一定的應(yīng)激反應(yīng)，復(fù)水后可以觀察到單環(huán)刺螠身體擺動(dòng)，活性有很大的提高。

試驗(yàn)組與對(duì)照組無(wú)水?；?4 h后，成活率見(jiàn)圖1。經(jīng)過(guò)殼聚糖溶液保活處理的單環(huán)刺螠，17 ℃無(wú)水?；?4 h 的存活率為67%，對(duì)照組為47%，殼聚糖處理組存活率極顯著高于對(duì)照組(P<0.01)。單環(huán)刺螠的體表被覆一層由蛋白質(zhì)和多糖組成的黏液，研究表明，黏液層能夠保持機(jī)體水分并抵抗外界不良條件[16]，對(duì)單環(huán)刺螠的存活非常重要[17]，但僅對(duì)大腸桿菌、溶血性鏈球菌、不動(dòng)桿菌有抑制作用[18]，而對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物常見(jiàn)的9種病原菌均無(wú)抗菌性[16]。殼聚糖具有成膜性，同樣能保持水分，并且殼聚糖具有抗菌性，能與病原微生物細(xì)胞膜發(fā)生作用[19]，在保活過(guò)程中輔助單環(huán)刺螠體表黏液抵御病原微生物侵染，進(jìn)而提升存活率。

字母不同表示差異極顯著(P<0.01)圖1 無(wú)水保活64 h后單環(huán)刺螠存活率Figure 1 The survival rate after waterless preservation for 64 hours

2.2 無(wú)水?；钸^(guò)程營(yíng)養(yǎng)及理化指標(biāo)含量的比較

蛋白質(zhì)和脂肪是組成水產(chǎn)品肌肉的主要成分，其含量的變化與肌肉的多汁性、感官風(fēng)味、新鮮度存在重要聯(lián)系[20]。不同無(wú)水?；顥l件對(duì)單環(huán)刺螠肌肉品質(zhì)的影響如表1所示，由于單環(huán)刺螠在無(wú)水?；钸^(guò)程中沒(méi)有攝食，脂肪和蛋白質(zhì)作為供能物質(zhì)被消耗[21]，因此E2組與C2組的脂肪含量與C0組相比極顯著下降(P<0.01)。E2組粗蛋白含量高于C0組，推測(cè)原因一方面可能是由于單環(huán)刺螠個(gè)體差異，另一方面無(wú)水?；詈蟮臉悠酚捎诒旧碛叙ひ捍嬖?，部分殼聚糖可能附著于單環(huán)刺螠體表，導(dǎo)致粗蛋白中非蛋白含氮量升高。C1和E1組的粗蛋白含量與粗脂肪含量均分別極顯著低于C2和E2組(P<0.01)，究其原因，復(fù)水后單環(huán)刺螠由無(wú)氧呼吸變?yōu)橛醒鹾粑?，脂肪和蛋白質(zhì)代謝分解產(chǎn)生能量以調(diào)節(jié)體內(nèi)新陳代謝，這一變化趨勢(shì)在鯽魚[22]、斑點(diǎn)叉尾鮰[23]、黃顙魚[24]等無(wú)水?；钛芯恐幸训玫阶C實(shí)。

表1 無(wú)水?；顥l件對(duì)單環(huán)刺螠肌肉品質(zhì)的影響?Table 1 Effect of different condition of waterless preservation on physiological index

持水力不僅影響肌肉色澤，還與蛋白質(zhì)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和變性程度相關(guān)[25]，保活過(guò)程中E1組與E2組持水力均無(wú)顯著性下降(P>0.05)，C2組持水力極顯著低于C0組(P<0.01)，C1組比C2組高3.84%，說(shuō)明復(fù)水過(guò)程使持水力得到部分恢復(fù)。?；钐幚砗?，各組水分含量均極顯著低于對(duì)照組(P<0.01)，與對(duì)鱘魚的試驗(yàn)結(jié)果[26]一致，此外，E1組、E2組水分含量分別顯著高于C1組、C2組(P<0.05)，與?；钸^(guò)程單環(huán)刺螠自身水分消耗和水分蒸發(fā)有關(guān)，E1組水分含量極顯著高于C1組(P<0.01)，結(jié)合持水力的結(jié)果，表明試驗(yàn)組中殼聚糖起到了良好的保水與維持體壁肌肉蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的作用。無(wú)水?；詈蟾鹘MpH均顯著下降(P<0.05)，主要是由于保活過(guò)程中無(wú)氧代謝增加，乳酸積累導(dǎo)致。

2.3 無(wú)水?；钸^(guò)程出皮率的比較

由圖2所示，與C0組相比，無(wú)水?；詈蟮?組單環(huán)刺螠出皮率極顯著下降(P<0.01)，與?；钸^(guò)程中粗蛋白、粗脂肪、水分等營(yíng)養(yǎng)成分的消耗和流失有關(guān)。殼聚糖對(duì)單環(huán)刺螠保活前后的出皮率無(wú)顯著影響(P>0.05)。

2.4 無(wú)水保活過(guò)程糖原及乳酸含量的比較

不同無(wú)水?；顥l件下單環(huán)刺螠肌糖原含量如圖3所示，E2組的肌糖原含量極顯著高于E1、C1、C2組(P<0.01)。單環(huán)刺螠在缺氧情況下為了維持生命代謝活動(dòng)，肌糖原分解成乳酸并產(chǎn)生ATP[27]，因此E2組與C2組的肌糖原含量較C0組極顯著下降(P<0.01)。斑點(diǎn)叉尾鮰[28]、鯽魚[22]在?；钸^(guò)程也出現(xiàn)同樣變化。殼聚糖結(jié)構(gòu)上的羥基和氨基具有很強(qiáng)的還原性[19]，武桂新等[29]研究表明殼聚糖有助于無(wú)氧訓(xùn)練大鼠肌糖原的恢復(fù)并對(duì)其糖的代謝與合成有明顯影響，因此推測(cè)殼聚糖調(diào)節(jié)單環(huán)刺螠體內(nèi)糖合成，使E2組肌糖原含量維持在相對(duì)較高水平。復(fù)水4 h后，肌糖原含量仍持續(xù)降低，這是因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)過(guò)程均未進(jìn)食，機(jī)體為解決自身的供能問(wèn)題而消耗肌糖原[22]。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)圖2 不同無(wú)水?；顥l件下單環(huán)刺螠各組出皮率的比較Figure 2 Effect of different condition of waterless preservation on the rate of skin

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)圖3 不同無(wú)水?；顥l件下單環(huán)刺螠肌糖原含量Figure 3 Effect of different condition of waterless preservation on muscle glycogen

由圖4可以看出，E2和C2的乳酸含量較C0組極顯著上升(P<0.01)，無(wú)水?；钸^(guò)程并未額外充氧，而缺氧是水產(chǎn)動(dòng)物常見(jiàn)的應(yīng)激源[30]，單環(huán)刺螠為了使自身能量消耗維持在較低水平，機(jī)體消耗糖原進(jìn)行無(wú)氧代謝[31]，體內(nèi)乳酸含量呈上升趨勢(shì)。殼聚糖有較好的成膜性與保水性，能夠在單環(huán)刺螠表面形成一層較好的保護(hù)膜[32]，同時(shí)氧氣被隔絕，使單環(huán)刺螠無(wú)氧呼吸加劇，而乳酸在一定范圍內(nèi)的上升可以提高魚類在缺氧條件下的存活率[33]，這可能是E2組乳酸含量與存活率均高于C2組的原因。復(fù)水后，有氧呼吸增強(qiáng)，乳酸被消耗[34-35]，因此E1、C1組的乳酸含量極顯著下降(P<0.01)。

2.5 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

各指標(biāo)的相關(guān)性分析見(jiàn)表2。水分、持水力與出皮率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明高的水分含量與持水力有利于單環(huán)刺螠出皮。出皮率與粗脂肪、肌糖原呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，說(shuō)明保活后單環(huán)刺螠出皮率的下降與粗脂肪及肌糖原的消耗有關(guān)。肌糖原在無(wú)水保活過(guò)程中發(fā)生糖酵解，生成乳酸，降低了機(jī)體pH，因此其含量與pH呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。pH和水分含量與粗蛋白、粗脂肪、肌糖原呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明pH和水分含量的變化會(huì)影響肉質(zhì)品質(zhì)。另有研究[28]表明，pH和水分含量與貯藏?fù)p失有極強(qiáng)相關(guān)性，因此保活過(guò)程中原料水分流失及pH的變化可能是品質(zhì)下降的重要原因之一。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)圖4 不同無(wú)水?；顥l件下單環(huán)刺螠血漿乳酸含量Figure 4 Effect of different condition of waterless preservation on lactic acid

表2 各指標(biāo)間的相關(guān)性分析?Table 2 Correlation analysis of various quality parameters

3 結(jié)論

以單環(huán)刺螠為研究對(duì)象，探討殼聚糖在單環(huán)刺螠無(wú)水?；钪械淖饔?。結(jié)果表明，單環(huán)刺螠經(jīng)質(zhì)量濃度為3 g/L的殼聚糖浸泡處理后，無(wú)水?；?4 h后的存活率為67%，相比對(duì)照組，其存活率、肌糖原、持水力、水分、乳酸含量均有顯著提升。由于整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程不喂食，經(jīng)過(guò)無(wú)水保活后單環(huán)刺螠粗蛋白、出皮率、粗脂肪、水分、肌糖原含量極顯著降低(P<0.01)；復(fù)水處理后，持水力、乳酸含量得到恢復(fù)，但粗蛋白、乳酸、粗脂肪、水分含量仍顯著下降(P<0.05)。試驗(yàn)環(huán)境溫度為17 ℃，雖然單環(huán)刺螠本身具有較強(qiáng)的抗逆性，但對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物而言，環(huán)境溫度是影響其生理機(jī)能、免疫力以及存活率的重要因素，因此若在環(huán)境溫度較高的季節(jié)，可將殼聚糖與低溫相結(jié)合運(yùn)用到單環(huán)刺螠無(wú)水?；钸\(yùn)輸中，以更好地提高原料質(zhì)量。