植酸與竹醋液對冰藏大黃魚品質(zhì)、微生物與水分遷移的影響

藍(lán)蔚青,劉嘉莉,許巧玲,謝晶*

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海,201306) 2(上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，食品科學(xué)與工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué))，上海,201306)

大黃魚(Pseudosciaenacrocea)又名大王魚、大鮮、黃瓜魚等，為鱸形目石首魚科東海主要海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚類[1]，其營養(yǎng)豐富，尤其所含的硒元素能消除人體因新陳代謝而產(chǎn)生的自由基，具有延緩衰老功效。大黃魚脂肪含量較高，在帶來較高營養(yǎng)價(jià)值的同時(shí)，也易氧化酸敗[2]。因此，采用合適的處理方式延長大黃魚的貯藏貨架期值得關(guān)注。

生物保鮮劑具有天然綠色、廣譜抑菌、抗氧化性強(qiáng)與成本低等特點(diǎn)，逐漸受到研究人員的普遍關(guān)注，并開始應(yīng)用到水產(chǎn)品保鮮中[3-4]。生物保鮮劑按照來源可分為植物源、動物源、微生物源與酶類。植物源保鮮劑的有效成分主要為黃酮與多酚類等，對水產(chǎn)品中的微生物生長與酶的活性有較好的抑制作用，從而延長貨架期[5-6]。植酸(phytic acid，PA)與竹醋液(bamboo vinegar，BV)為近年來開始使用的植物源保鮮劑。植酸又名肌醇六磷酸酯，在谷類與植物種子中廣泛存在，GB 1886.237—2016[7]中將其列入食品添加劑名單。植酸可作為食品防腐劑、抗氧化劑與護(hù)色劑等廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)、醫(yī)藥和化工行業(yè)[8-10]。侯偉峰等[9]研究得出，以0.08%植酸液處理南美白對蝦，能較好保持對蝦優(yōu)良感官品質(zhì)，延長冷藏貨架期2～4 d；謝晶等[10]探究了植酸對腐敗希瓦氏菌的抑菌機(jī)理，得出植酸可通過破壞細(xì)胞形態(tài)，影響細(xì)菌生長，達(dá)到抑菌效果。竹醋液是竹子在燒炭過程中高溫分解的氣體冷卻后得到的天然液體，含有300多種天然高分子有機(jī)化合物，富含黃酮、多酚等，抑菌性與抗氧化性均較好[11]。張楠楠等[12]研究發(fā)現(xiàn)，竹醋液能較好抑制鯧魚肉的蛋白質(zhì)降解與脂質(zhì)氧化，提高保水性能，延緩腐敗進(jìn)程。本文通過理化、微生物、感官分析、低場核磁共振與核磁成像技術(shù)等指標(biāo)，綜合評價(jià)2種植物源保鮮劑對大黃魚冰藏期間品質(zhì)、微生物與水分遷移變化的影響，為水產(chǎn)品保鮮加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮大黃魚購于上海市浦東新區(qū)蘆潮港海鮮批發(fā)市場，選取鱗片富有光澤，鰓絲清晰，鰓色鮮紅，體表與腮內(nèi)黏液清澈透明，無異味，體重(500±5)g，體長(30±5)cm的樣品，冰藏下30 min內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

植酸液(食品級)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司；竹醋液(食品級),寧波興達(dá)炭業(yè)有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂、鐵瓊脂、假單胞菌CFC選擇性培養(yǎng)基，北京陸橋技術(shù)責(zé)任有限公司；95%乙醇、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、硼酸、KOH、甘油、70%甲醇、輕質(zhì)氧化鎂等，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

LDZM-40KCS立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療機(jī)械廠；Meso MR23-060H-I型NMR分析及成像系統(tǒng)，上海紐邁電子科技有限公司；DHG-9053A電熱鼓風(fēng)干燥箱、LHS-100CL型恒溫恒濕箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Kjeltec2300凱氏定氮儀，瑞士FOSS公司；XS 225A型精密電子天平，普利賽斯國際貿(mào)易(上海)有限公司；V-5100型紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；H-2050R型臺式高速冷凍離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司等。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將新鮮大黃魚隨機(jī)分成3組，用冰水處理干凈。根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別取10 mL植酸和10 mL竹醋液原液用無菌水定容至1 000 mL制得w(植酸)和φ(竹醋)1%溶液，置于4 ℃冰箱備用。將其中2組樣品以1∶2體積比分別置于1%植酸液(BV)與1% 竹醋液(PA)中浸漬處理5 min，取出瀝干后冰藏處理，另一組樣品以無菌水浸漬5 min，為對照組(CK)。3組樣品采用層魚層冰方式放于泡沫箱中，隨后在(4±1)℃冰箱中貯藏，每2 d換冰1次。參考黎柳等[13]方法，分別在第0、2、4、6、9、12、15天測定各項(xiàng)指標(biāo)，綜合評價(jià)植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間品質(zhì)變化影響。

1.3.2 pH值

參照劉善智等[14]的方法。取5 g碎魚肉于燒杯中，加入45 mL蒸餾水并攪拌均勻，靜置30 min，測定各組樣品在不同貯藏時(shí)間的pH值。

1.3.3 總揮發(fā)性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)值

采用半微量凱式定氮法測定不同貯藏時(shí)間冰鮮大黃魚的TVB-N值，平行3次，結(jié)果以mg N/100 g表示。

1.3.4 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBA)值

參考SAHIN等[15]方法進(jìn)行測定，略作修改。取5 g剁碎的魚肉，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%三氯乙酸溶液25 mL和蒸餾水20 mL，勻漿60 s后靜置1 h，冷凍離心10 min后過濾，取上清液定容至50 mL，搖勻后取5 mL液體于試管中，與等體積0.02 mol/L TBA混合搖勻，放入水浴鍋中進(jìn)行沸水浴20 min，室溫下冷卻后測定532 nm處吸光度值。平行測定3次，結(jié)果以mg MDA/100 g表示。

1.3.5 微生物指標(biāo)

根據(jù)國標(biāo)GB 4789.2—2016[16]進(jìn)行不同組別樣品貯藏期間的菌落總數(shù)分析；參考丁婷等[17]方法分析其假單胞菌數(shù)與希瓦氏菌數(shù)。

1.3.6 持水力

取3 g樣品，記錄其初始質(zhì)量為m1，放在吸水濾紙中包裹，8 000 r/min離心10 min，表面水分瀝干后質(zhì)量為m2，平行3次。持水力計(jì)算按公式(1)所示：

(1)

1.3.7 低場核磁共振(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMP)與核磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)

LF-NMR橫向弛豫時(shí)間T2用CPMG序列測定。測定溫度為32 ℃，質(zhì)子共振頻率為21 MHz[18]。參考廖媛媛等[19]方法進(jìn)行核磁共振分析。由核磁共振成像儀測定魚肉的質(zhì)子密度圖譜，樣品包保鮮膜后放入60 mm核磁管中，隨后在核磁共振成像儀中成像分析。由蘇州紐邁電子科技有限公司軟件統(tǒng)一映射、偽彩成質(zhì)子密度圖。

1.3.8 感官分析

參考HUI等[20]方法，并結(jié)合GB/T 18108—2019鮮海水魚通則[21]和SC/T 3101—2010鮮大黃魚、凍大黃魚、鮮小黃魚、凍小黃魚[22]進(jìn)行新鮮大黃魚魚肉的感官指標(biāo)評價(jià)。由8名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)人員對大黃魚魚肉的黏液、色澤、氣味與彈性等方面進(jìn)行綜合評分，對樣品予以感官分析。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采取4分制，去掉最高和最低評分后，計(jì)算得平均值作為樣品的最終感官分值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)為3次平行實(shí)驗(yàn)所得均值，曲線采用軟件Origin(Pro)9.2繪圖，通過SPSS 17.5中的Duncan方差分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值

魚體死亡后通常會發(fā)生初期生化變化、僵硬解僵、自溶腐敗等階段。在停止呼吸和缺少氧氣的條件下，魚體肌肉中的糖原會產(chǎn)生酵解反應(yīng)生成ATP和乳酸等酸性物質(zhì)，使其pH值發(fā)生變化[23]。植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間pH值影響如圖1所示。

圖1 植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間pH值變化的影響

由圖1可知，大黃魚在第0天時(shí)，其pH值為(6.68±0.02)，到第2天時(shí)，經(jīng)植酸與竹醋液處理后pH值呈下降趨勢，分別達(dá)(6.56±0.03)與(6.41±0.05)。該變化與上述魚體死亡初期的生理變化相符，同時(shí)可能由于植酸液和竹醋液呈酸性，使樣品在貯藏初期的pH值有所下降。其中，對照組貯藏第2天時(shí)，其酵解過程基本完成。隨著貯藏時(shí)間的延長，魚肉體內(nèi)的蛋白質(zhì)開始降解生成一些堿性含氮類物質(zhì)，使得pH值在后期逐漸升高[13]。在魚肉自溶腐敗階段，對照組樣品在第12天時(shí)pH值超過7.5，達(dá)到(7.65±0.03)，表明此時(shí)魚肉已腐敗，而PA液與BV液處理樣品的pH值直到第15天后才達(dá)到限值。這與藍(lán)蔚青等[24]得出H+通過抑制微生物的作用，延緩蛋白質(zhì)分解而抑制pH值升高的結(jié)論一致。

2.2 TVB-N值

TVB-N指標(biāo)是反映魚肉新鮮度的直接指標(biāo)，也是國標(biāo)用于評價(jià)肉質(zhì)鮮度的重要理化標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)農(nóng)牧漁業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)[22]規(guī)定，TVB-N值<13(mg N/100 g)時(shí)定義為一級品，13(mg N/100 g)

圖2 植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間TVB-N值變化的影響

如圖2所示，貯藏第0天時(shí)，樣品的TVB-N值為(8.84±0.70)mg N/100 g。隨著貯藏時(shí)間的延長，各組樣品的TVB-N值均呈上升趨勢，主要是由于魚肉貯藏過程中在酶的作用下，蛋白質(zhì)分解成氨及胺類等堿性物質(zhì)。對照組在第12天時(shí)，TVB-N值已高于(34.68±1.30)mg N/100 g，達(dá)到腐敗階段。而2個(gè)處理組樣品在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)均未超過二級標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，植酸與竹醋液處理能顯著抑制魚肉中蛋白質(zhì)降解，延緩TVB-N值上升，有效延長其貨架期。這與黎柳等[13]研究結(jié)果一致。

2.3 TBA值

TBA值是基于魚肉中占比較大的不飽和脂肪酸過氧化過程中會產(chǎn)生二級氧化產(chǎn)物——丙二醛，通過測定丙二醛的含量來反映魚體脂質(zhì)氧化程度。其變化情況見圖3。

如圖3所示，隨著貯藏時(shí)間的延長，經(jīng)竹醋液和植酸處理過的魚樣的TBA值均呈現(xiàn)上升趨勢，但其增長速率明顯低于對照組，新鮮大黃魚的TBA值為(0.243±0.1)mg MDA/100 g。在第6天前，各組別樣品的TBA值上升均較緩慢。從第9天起，對照組樣品的TBA值增幅加快，而處理組樣品的上升速率相對緩慢，這與崔宇等[25]使用竹醋液處理冷藏草魚后TBA變化趨勢一致。表明植酸與竹醋液可明顯延緩魚肉在貯藏期間的脂肪氧化速率?？赡苡捎谥菜釋饘匐x子具有螯合作用，從而抑制活性氧的形成，保護(hù)細(xì)胞免受氧化的損傷，且每個(gè)植酸分子可提供6對氫原子使得自由基的電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可代替作為供氧分子，從而有效延緩魚肉氧化變質(zhì)[8]；同時(shí)，竹醋中具有抗氧化活性的黃酮、多酚等物質(zhì)，可有效清除自由基，減緩脂肪氧化的速率[26]。

圖3 植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間TBA值變化的影響

2.4 微生物指標(biāo)

魚體本身是營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，有利于微生物的繁殖生長[27]。水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)一般均由腐敗微生物的新陳代謝所致，菌落總數(shù)則成為判定水產(chǎn)品新鮮度的重要指標(biāo)。通過對魚體菌落總數(shù)分析，可直觀顯示魚體微生物生長繁殖狀況，對其新鮮度作出評判。根據(jù)水產(chǎn)行業(yè)對新鮮大黃魚的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)菌落總數(shù)<104時(shí)，表示一級鮮度；104<菌落總數(shù)≤106時(shí)，表示二級鮮度；菌落總數(shù)>106時(shí)，表示腐敗變質(zhì)[22]。

由圖4可知，新鮮大黃魚的菌落總數(shù)對數(shù)值為(2.91±0.12)，為一級鮮度。各組樣品在貯藏前期的微生物指標(biāo)增速較快。第4天后，處理組樣品微生物指標(biāo)的上升趨勢較對照組緩慢。對照組在第9天時(shí)，已超過其食用限值，達(dá)到(6.63±0.13)，這與LI等[28]研究結(jié)果一致。PA組樣品在第12天時(shí)達(dá)到(6.04±0.14)，BV組樣品在第15天時(shí)為(6.23±0.14)，剛超過鮮度限值。因此，PA與BV處理能明顯抑制微生物的生長繁殖，使大黃魚的冰藏貨架期至少延長3 d；假單胞菌與希瓦氏菌為海水魚的特定腐敗菌[29-30]。由圖4可見，經(jīng)過PA與BV處理后，樣品的2種菌數(shù)始終保持在較低水平，趨勢基本一致。因此，植酸與竹醋液除具有良好的抗氧化作用外，對菌落總數(shù)、假單胞菌與希瓦氏菌作用效果也較明顯。

圖4 植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間微生物指標(biāo)變化的影響

2.5 持水力

持水力是反映魚肉持水性能的最直接指標(biāo)，表示魚肉在經(jīng)過10 min離心后所含水分比例，即通過物理方式截留水分，而阻止水分析出的特性[31]。由于魚肉在腐敗過程中，蛋白質(zhì)開始分解變性，無法鎖住細(xì)胞中的水分，表現(xiàn)為持水力下降。因此，持水力可反映水產(chǎn)品的腐敗程度[32]。

從圖5可見，新鮮大黃魚的持水力在(85.1±3.4)%，表明魚肉還能較好保持其水分，在貯藏第9天時(shí)，植酸與竹醋液處理組的持水力保持在(71.9±2.1)%與(73.4±1.3)%，而此時(shí)對照組的持水力為(62.3±3.6)%，到了第12天，對照組的持水力降至(58.7±1.5)%，此時(shí)魚肉持水力明顯下降，主要由于魚肉中的部分蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性以及細(xì)胞受到冰晶損傷所致。沙如意等[8]提出植酸有其獨(dú)特的金屬螯合作用與抗氧化能力，可有效延緩魚肉蛋白質(zhì)的降解，保持其持水性；而竹醋液中的黃酮、多酚等活性成分能使魚肉蛋白質(zhì)降解程度低，肌原纖維破壞小，能較好維持其持水力[26]。同時(shí)，張楠楠等[33]研究得出酚類物質(zhì)可與蛋白質(zhì)形成氫鍵，影響水的狀態(tài)。說明經(jīng)植酸與竹醋液處理能有效減緩大黃魚持水力降幅，延緩品質(zhì)劣變。

圖5 植酸與竹醋液對大黃魚冰藏期間持水力變化的影響

2.6 水分遷移狀況

2.6.1 LF-NMR

低場核磁共振主要是在核磁脈沖的作用下使H質(zhì)子產(chǎn)生共振，產(chǎn)生不同的核磁共振信號[34]。不同物質(zhì)的弛豫時(shí)間差異很大，同一物質(zhì)處于不同相態(tài)，弛豫時(shí)間也存在明顯差異。因此，可根據(jù)弛豫時(shí)間的不同來判定各組分水分的百分含量變化。

魚肉中的水分可分為不可移動水、結(jié)合水與自由水等3種，其中以不可移動水所占較多，pT22代表著魚肉中不可移動水含量。由表1可知，隨著貯藏時(shí)間的不斷延長，樣品的肌纖維結(jié)構(gòu)被破壞，魚體內(nèi)的不可移動水含量逐漸降低。隨著魚體腐敗進(jìn)程的加速，魚肉中的蛋白質(zhì)會逐漸溶解，導(dǎo)致其結(jié)合水含量(pT21)隨之下降。表中魚肉自由水含量(pT23)逐漸升高，這主要是由于結(jié)合水與不易流動水游離而轉(zhuǎn)變成自由水。綜合來看，植酸與竹醋液處理后，可防止魚肉中肌纖維結(jié)構(gòu)破壞，延緩蛋白質(zhì)降解，這與SHAO等[35]得出水分遷移與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系相符，可在一定程度上延長其貯藏貨架期。

表1 植酸和竹醋液對大黃魚冰藏期間pT2i變化影響 單位：%

注：pT21、pT22、pT23分別表示魚肉中的結(jié)合水、不可移動水與自由水，空白表示未測定值

2.6.2 MRI

核磁成像主要是通過信號的顏色亮暗程度來反映魚肉中的水分含量與分布狀況。質(zhì)子密度圖中信號越強(qiáng)，即圖像中的顏色越趨向于紅色，表明該處水分含量越高。

由圖6可見，貯藏初期各組基本均呈紅色，表明此時(shí)魚肉中的水分含量較高。隨著貯藏時(shí)間的延長，偽彩圖的亮度在3組樣品中依次減弱。其中對照組樣品的亮度衰減程度快于處理組，表明其腐敗速率快于處理組[19]。

圖6 植酸和竹醋液對大黃魚冰藏期間核磁成像的影響

2.7 感官分析

感官評價(jià)是食品檢測中的常用方法，盡管各類新型檢測方法層出不窮，但感官評價(jià)方法不可替代。其主要通過人體的感覺器官對食品質(zhì)量進(jìn)行直觀判斷[36]。經(jīng)植酸與竹醋液處理大黃魚其感官分值變化如圖7所示。

圖7 植酸和竹醋液對大黃魚冰藏期間感官變化的影響

如圖7所示，貯藏前期魚體富有光澤、眼球清晰、黏液透明無黏膩感,感官評分較高，隨著貯藏時(shí)間的延長，樣品體表逐漸失去光澤、黏液增多且產(chǎn)生黏膩感、眼球逐漸渾濁，感官分值隨之下降。其中，對照組樣品的感官分值降幅明顯快于處理組，在第9天時(shí)，對照組的分值為(1.24±0.14)，表現(xiàn)為不可接受。而處理組的感官分值分別為(2.21±0.12)與(2.36±0.14)，仍在可接受范圍。植酸處理組樣品在第15天時(shí)的感官分值為(0.83±0.13)，為不可接受，竹醋液處理組樣品此時(shí)的感官分值為(1.37±0.13)。SUN等[37]研究得出植酸與溶菌酶相比，能更好保持4 ℃下草魚的感官品質(zhì)。由此表明，植酸和竹醋液能有效抑制微生物滋生，延緩樣品冰藏期間的品質(zhì)劣變。

3 結(jié)論

綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析得出，對照組樣品在第9天時(shí)，已超過其食用限值，而w(植酸)為1%與φ(竹醋液)1%處理組能延緩大黃魚冰藏期間pH值、TVB-N值與TBA值的升高，保持其良好的感官品質(zhì)，有效抑制細(xì)菌的生長繁殖，延緩樣品貯藏期間的脂肪氧化與蛋白質(zhì)分解，明顯提高魚肉的保水性能，延長其貯藏貨架期。其中，植酸與竹醋液處理組樣品的菌落總數(shù)(對數(shù)值)分別在第12天和第15天達(dá)到(6.04±0.14)和(6.23±0.14)，超過鮮度限值，較對照組相比，植酸與竹醋液處理后大黃魚的冰藏貨架期能延至12～13 d和15～16 d。