貯藏條件對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性的影響

■ 劉小芳 劉建志 唐一新 祝春英 苗鈞魁 冷凱良*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部極地漁業(yè)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東青島 266071；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266200；3.山東魯華海洋生物科技有限公司，山東濟(jì)南 251400；4.青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，山東青島 266021）

南極磷蝦（Euphausia superba），生物蘊(yùn)藏量豐富，達(dá)到6.5億～10.0億噸，是目前南大洋已知的最大單種生物資源[1]。南極磷蝦是海洋優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的良好來(lái)源，必需氨基酸含量豐富，同時(shí)還含有功能蛋白肽[2]、Omega-3系列多不飽和脂肪酸磷脂[3]、蝦青素[4]等海洋活性成分，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和資源開(kāi)發(fā)價(jià)值極高。

受自身高活性內(nèi)源酶的影響，南極磷蝦一經(jīng)捕撈后需盡快加工以減少營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失。南極磷蝦粉是目前最主要的船載加工產(chǎn)品形式，其是由捕獲后的新鮮南極磷蝦經(jīng)蒸煮、壓榨或離心、干燥、粉碎等工藝制得。南極磷蝦粉是加工提取磷蝦油的優(yōu)質(zhì)原料，同時(shí)其在新型水產(chǎn)功能飼料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。嚴(yán)俊麗等[5]的研究指出，南極磷蝦粉和酶解磷蝦粉具有營(yíng)養(yǎng)均衡、必需氨基酸平衡性好等特點(diǎn)，是鰈形目魚(yú)類飼料蛋白的優(yōu)質(zhì)來(lái)源。張玉玲等[6-7]發(fā)現(xiàn)，在凡納濱對(duì)蝦親蝦營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化期間，飼料中添加10%～20%磷蝦粉可以促進(jìn)親蝦體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)積累，有效提高產(chǎn)卵水平。值得關(guān)注的是，南極磷蝦粉品質(zhì)的高低決定了終端飼料產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，選擇適宜的運(yùn)輸和貯藏條件保持磷蝦粉的最佳品質(zhì)至關(guān)重要。目前已有研究探討了貯藏溫度和脫氧劑對(duì)磷蝦粉品質(zhì)的影響[8-10]，但關(guān)于包裝氣體條件和抗氧化劑的研究報(bào)道較少。我們前期的研究發(fā)現(xiàn)[11]，與叔丁基對(duì)苯二酚、抗壞血酸棕櫚酸酯相比，VE延緩南極磷蝦脂質(zhì)氧化的效果和應(yīng)用前景更優(yōu)。在前期基礎(chǔ)上，本研究繼續(xù)探討了VE添加結(jié)合改變氣體條件對(duì)南極磷蝦粉關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)，包括游離脂肪酸（Free fatty acid，F(xiàn)FA）含量、過(guò)氧化值（Peroxide value，POV）、茴香胺值（Anisidine value，AV）、蝦青素含量等的影響，并結(jié)合雷達(dá)圖分析法[12-13]，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和對(duì)比分析，確定磷蝦粉的最佳貯藏條件，以期為延緩磷蝦粉品質(zhì)劣變，科學(xué)選擇磷蝦粉的貯運(yùn)條件提供一定理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦粉，遼漁集團(tuán)有限公司；粉末狀VE，上海源葉生物科技有限公司；正己烷、甲醇、三氯甲烷、吡啶等均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

BAS224S型電子天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；SPX8085型恒溫培養(yǎng)箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；UV2000型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海尤尼柯儀器有限公司；RE52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；AJ320型真空包裝機(jī)，廣東東莞益健包裝機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 貯藏實(shí)驗(yàn)

將南極磷蝦粉隨機(jī)分為四組：對(duì)照組、真空包裝組（真空組）、30 mg/kg VE添加組（VE組）、真空包裝結(jié)合30 mg/kg VE添加組（真空+VE組），每組三份，每份約500 g。四組樣品均貯藏于（60±1）℃恒溫生化培養(yǎng)箱中，分別于0、5、10、15、20、25、30 d時(shí)間節(jié)點(diǎn)隨機(jī)取樣測(cè)定南極磷蝦粉的FFA含量、POV、AV和蝦青素含量。

1.2.2 檢測(cè)方法

FFA含量和蝦青素含量的測(cè)定按照樓喬明等[14]的方法執(zhí)行；POV的測(cè)定按照GB 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》的規(guī)定執(zhí)行；AV的測(cè)定按照GB/T 24304—2009《動(dòng)植物油脂茴香胺值的測(cè)定》的規(guī)定執(zhí)行。

1.3 雷達(dá)圖綜合分析[11，13]

1.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

以FFA含量、POV、AV和蝦青素含量等指標(biāo)為基礎(chǔ)建立評(píng)價(jià)體系，采用下列公式對(duì)正向和逆向指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，使各指標(biāo)數(shù)值分布在0～1范圍內(nèi)。

式中：rij——各評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)值；

r′ij——各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

1.3.2 雷達(dá)圖的繪制

采用由同一中心點(diǎn)向外輻射發(fā)散的不同數(shù)軸代表各評(píng)價(jià)指標(biāo)，不同貯藏條件下磷蝦粉的指標(biāo)值落于數(shù)軸不同位置，采用折線連接數(shù)軸上的位置點(diǎn)即形成雷達(dá)圖多邊形，該圖能夠直觀反映不同貯藏條件下磷蝦粉脂質(zhì)氧化劣變的程度。

1.3.3 評(píng)價(jià)函數(shù)構(gòu)建與評(píng)價(jià)值計(jì)算

雷達(dá)圖的面積（Si）和周長(zhǎng)（Li）是構(gòu)造評(píng)價(jià)函數(shù)二維特征量的基礎(chǔ)。值得注意的是，為避免雷達(dá)圖的面積、周長(zhǎng)和形狀隨評(píng)價(jià)指標(biāo)排序變化導(dǎo)致結(jié)果“不唯一性”的發(fā)生，要保證在評(píng)價(jià)時(shí)采用相同的指標(biāo)體系，并保證指標(biāo)排序一致[11,13,15]。雷達(dá)圖的面積（Si）和周長(zhǎng)（Li）根據(jù)下列公式計(jì)算。

式中：m——評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)；

α——相鄰數(shù)軸間夾角。

以Si、Li為特征向量，構(gòu)建評(píng)價(jià)向量。采用Vi表示第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的雷達(dá)圖評(píng)價(jià)向量，則

式中：Vi1=Si/Smax

評(píng)價(jià)向量Vi1是第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的雷達(dá)圖面積的歸一化系數(shù)，其可反映評(píng)價(jià)對(duì)象雷達(dá)圖面積的相對(duì)大小，因此，Vi1數(shù)值越大，該對(duì)象總體優(yōu)勢(shì)則越強(qiáng)，反之越弱。評(píng)價(jià)向量Vi2是第i個(gè)對(duì)象的雷達(dá)圖面積與具有相同周長(zhǎng)的圓面積的比值，其可反映評(píng)價(jià)對(duì)象各指標(biāo)之間的協(xié)調(diào)性，因此，Vi2數(shù)值越大，該對(duì)象的各指標(biāo)均衡性越好，反之越差。

根據(jù)評(píng)價(jià)向量Vi1、Vi2構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，并根據(jù)下列公式計(jì)算評(píng)價(jià)值Y。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，采用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)差異性分析，不同貯藏條件組間采用ANOVA（Tukey's post hoc test）進(jìn)行兩兩比較，以P＜0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 貯藏過(guò)程中游離脂肪酸含量的變化

在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯藏過(guò)程中，南極磷蝦粉脂質(zhì)易受光、氧、熱、微生物等因素的影響，逐漸水解或氧化變質(zhì)，分解產(chǎn)生FFA，使酸價(jià)增高[16]。FFA含量的升高不僅引起南極磷蝦粉組織結(jié)構(gòu)的破壞，也會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)價(jià)值的流失。同時(shí)，F(xiàn)FA中的極性基團(tuán)能夠催化脂質(zhì)氫過(guò)氧化物分解產(chǎn)生自由基，促進(jìn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，加速脂質(zhì)氧化[17]。圖1為不同貯藏條件處理下南極磷蝦粉FFA含量的變化情況。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照組南極磷蝦粉FFA含量逐漸增加，由(4.36±0.13)%升高至(8.04±0.13)%，南極磷蝦粉脂質(zhì)發(fā)生酸敗，與前人的研究結(jié)果一致[8-10]。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點(diǎn)時(shí)的FFA含量分別為(7.26±0.16)%、(7.76±0.19)%和(7.10±0.07)%，與對(duì)照組相比分別下降了9.70%（P＜0.05）、3.48%（P＞0.05）和11.69%（P＜0.05）。袁玥等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，添加脫氧劑使南極磷蝦粉處于無(wú)氧環(huán)境，可有效降低油脂水解酸敗速度，提高貯藏品質(zhì)，延長(zhǎng)貯藏期，與本研究中真空包裝處理后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖1 不同貯藏條件下南極磷蝦粉游離脂肪酸含量的變化

2.2 貯藏過(guò)程中過(guò)氧化值的變化

POV值是指油脂一級(jí)氧化產(chǎn)物含量的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)分析了不同貯藏條件下南極磷蝦粉POV值的變化情況，如圖2所示，南極磷蝦粉的POV值隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高，貯藏30 d后，對(duì)照組南極磷蝦粉POV值由(3.54±0.15)meq/kg升高至(6.85±0.18)meq/kg。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點(diǎn)時(shí)的POV值分別為(5.96±0.07)、(5.55±0.14)meq/kg和(5.81±0.16)meq/kg，與對(duì)照組相比分別下降了 13.0%（P＜0.05）、19.0%（P＜0.05）和 15.2%（P＜0.05）。其中，VE組南極磷蝦粉POV值在貯藏25 d后略有下降，推測(cè)與脂質(zhì)一級(jí)氧化產(chǎn)物分解為低碳鏈脂肪酸、醛類、酮類等二級(jí)氧化產(chǎn)物有關(guān)[18-20]。貯藏過(guò)程中，有氧、光照、較高貯藏溫度等因素能夠促進(jìn)南極磷蝦粉中油脂的氧化，而采用真空包裝或添加抗氧化劑處理，能夠通過(guò)隔絕或降低南極磷蝦粉中脂質(zhì)與氧的接觸，有效延緩氧化速率，提高貯藏穩(wěn)定性[8-10]。

圖2 不同貯藏條件下南極磷蝦粉過(guò)氧化值的變化

2.3 貯藏過(guò)程中茴香胺值的變化

AV值是反映醛類（主要為α、β-不飽和醛）等脂質(zhì)二級(jí)氧化產(chǎn)物含量高低的重要指標(biāo)。圖3為不同貯藏條件下南極磷蝦粉AV值的變化情況。貯藏初期，南極磷蝦粉AV值緩慢增加，貯藏15 d后，AV值升高速率加快。由此可知，在60℃加速氧化條件下，貯藏期15 d內(nèi)南極磷蝦脂質(zhì)氧化產(chǎn)物主要為一級(jí)氧化產(chǎn)物，而后隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，低碳鏈脂肪酸、醛類、酮類等二級(jí)氧化產(chǎn)物逐漸增多。真空組、VE組、真空+VE組在貯藏期終點(diǎn)時(shí)的AV值分別為(142.5±3.80)、(148.6±6.21)和(121.7±8.12)，與對(duì)照組(165.0±5.23)相比分別下降了13.6%（P＜0.05）、9.93%（P＜0.05）和26.2%（P＜0.05）。通過(guò)調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境氣體條件或添加抗氧化劑，可以延緩磷蝦粉脂質(zhì)氧化進(jìn)程。前人研究同樣指出，真空包裝或添加VE，可以有效改善鮐魚(yú)[21]、烤制鰱魚(yú)[22]、魚(yú)粉[23]、魚(yú)油[24]等海洋食品原料及其加工制品的貯藏穩(wěn)定性。

2.4 貯藏過(guò)程中蝦青素含量的變化

蝦青素是南極磷蝦富含的標(biāo)志性成分之一[4，7]，也是目前公認(rèn)的自然界抗氧化能力最強(qiáng)的天然抗氧化劑，其抗氧化能力高于β-胡蘿卜素、VE、葉黃素和番茄紅素[25]。本實(shí)驗(yàn)分析了不同貯藏條件下南極磷蝦粉蝦青素含量的變化情況，如圖4所示，南極磷蝦粉中蝦青素含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少，貯藏30 d后，對(duì)照組南極磷蝦粉蝦青素含量由(294.4±3.59)μg/g減少至(111.9±1.38)μg/g。VE組、真空+VE組在貯藏期終點(diǎn)時(shí)的蝦青素含量分別為(158.8±6.09)μg/g和(166.2±9.48)μg/g，與對(duì)照組相比分別提高了41.9%（P＜0.05）和48.5%（P＜0.05），兩種貯藏條件均明顯改善了貯藏過(guò)程中南極磷蝦粉蝦青素含量的減少現(xiàn)象。推測(cè)可能與貯藏過(guò)程中VE部分替代蝦青素發(fā)生氧化反應(yīng)有關(guān)。單一采用真空包裝對(duì)保持南極磷蝦粉蝦青素含量的效果不明顯，但綜合經(jīng)濟(jì)成本與脂質(zhì)氧化的抑制效果，包裝中采用惰性氣體對(duì)南極磷蝦粉品質(zhì)的保持效果仍值得進(jìn)一步研究。

圖3 不同貯藏條件下南極磷蝦粉茴香胺值的變化

圖4 不同貯藏條件下南極磷蝦粉蝦青素含量的變化

2.5 雷達(dá)圖法綜合評(píng)價(jià)

2.5.1 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱化處理

按照1.3.1中公式對(duì)正向評(píng)價(jià)指標(biāo)（蝦青素含量）和逆向評(píng)價(jià)指標(biāo)（FFA含量、POV和AV）分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，不同貯藏條件實(shí)驗(yàn)組間正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)差異較大，各指標(biāo)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值越接近1，證明南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)越好。

表1 正向評(píng)價(jià)指標(biāo)和逆向評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果

2.5.2 雷達(dá)圖的繪制

圖5 對(duì)照組(A)、真空組(B)、VE組(C)和真空+VE組(D)南極磷蝦粉品質(zhì)分析雷達(dá)圖

以表1數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用Excel 2016繪制不同貯藏條件實(shí)驗(yàn)組的雷達(dá)圖（圖5）。圖5中A、B、C、D可分別直觀反映對(duì)照組、真空組、VE組、真空+VE組等不同貯藏條件對(duì)60℃加速氧化條件下南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的影響，圖中各輻射軸上數(shù)值越接近1，證明南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)越好。由圖5可知，真空包裝并添加VE處理，雷達(dá)圖總面積最大，在此貯藏條件下，南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)保持明顯優(yōu)于其他貯藏方式。

2.5.3 南極磷蝦粉脂質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的雷達(dá)圖綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)1.3.3中公式計(jì)算得到不同貯藏條件處理后南極磷蝦粉脂質(zhì)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)值，結(jié)果見(jiàn)表2。其中，真空+VE組的Vi1和Vi2值最高，表明在南極磷蝦粉中添加抗氧化劑VE后進(jìn)行真空包裝的貯藏條件總體優(yōu)勢(shì)最強(qiáng)，且均衡性最優(yōu)。根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)值Y的大小，可得出不同貯藏條件的綜合排序?yàn)椋赫婵瞻b+VE添加＞真空包裝＞VE添加＞自然貯藏。

3 結(jié)論

南極磷蝦粉在貯藏過(guò)程中脂質(zhì)易發(fā)生氧化劣變而導(dǎo)致加工和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，磷蝦粉中FFA含量、POV值和AV值逐漸升高，蝦青素含量逐漸降低。采用真空包裝、VE添加或二者結(jié)合的貯藏條件，可以延緩南極磷蝦粉脂質(zhì)氧化劣變的進(jìn)程。雷達(dá)圖分析法綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示，南極磷蝦粉的貯藏方式優(yōu)先順序?yàn)椋赫婵瞻b+VE添加＞真空包裝＞VE添加＞自然貯藏。不同貯藏方式因作用機(jī)制不同，對(duì)南極磷蝦粉脂質(zhì)氧化的抑制程度有所不同，在長(zhǎng)期貯運(yùn)過(guò)程中隔絕氧氣與南極磷蝦粉的接觸，并在南極磷蝦粉中添加抗氧化劑可實(shí)現(xiàn)南極磷蝦粉品質(zhì)的保持。

表2 不同貯藏條件雷達(dá)圖綜合評(píng)價(jià)結(jié)果