冷藏基圍蝦水分遷移和品質(zhì)變化的相關(guān)性

杭瑜瑜 裴志勝 楊波 薛長風 徐云升

摘 要：以基圍蝦為對象，測定其在4、0 ℃貯藏過程中菌落總數(shù)、pH值、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、K值、水分含量等理化指標的變化，利用低場核磁共振技術(shù)分析基圍蝦肌肉中水分遷移規(guī)律，進而研究品質(zhì)變化與水分遷移的相關(guān)性。結(jié)果表明：在貯藏過程中，菌落總數(shù)、TVB-N含量均隨貯藏時間的延長而呈增大趨勢，pH值先降低后升高，水分含量呈降低趨勢;橫向弛豫時間T2測定結(jié)果表明，隨著貯藏時間的延長，結(jié)合水（T21）含量無明顯變化，不易流動水（T22）含量逐漸降低，自由水（T23）含量逐漸升高;通過分析橫向馳豫時間T2與各理化指標之間的相關(guān)性表明，T22、T23與多個理化指標具有相關(guān)性。因此，運用低場核磁共振技術(shù)檢測基圍蝦貯藏期間的品質(zhì)變化具有可行性。

關(guān)鍵詞：基圍蝦;理化指標;水分遷移;品質(zhì);相關(guān)性

Abstract： The changes in the total viable count （TVC） and physicochemical properties such as pH value， total volatile basic nitrogen （TVB-N） content and water content of greasyback shrimp during storage at 4 or 0 ℃ were measured. Low field nuclear magnetic resonance （LF-NMR） was used to analyze the pattern of moisture migration in shrimp muscle and its correlation was investigated with quality changes. The results showed that the TVC and TVB-N content increased during storage， the pH value exhibited an ascending trend after an initial decline， and the water content decreased. The transverse relaxation time （T2） spectrum showed that with the extension of storage time， the content of bound water （T21） did not obviously change， the content of immobile water （T22） gradually decreased， and the content of free water （T23） gradually increased. T22 and T23 had a significant correlation with ?many physicochemical indices. Therefore， it is feasible to detect the quality changes of shrimp during storage by LF-NMR.

Keywords： greasyback shrimp; physicochemical indexes; moisture migration; quality; correlation

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210430-121

中圖分類號：TS254.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2021）07-0009-06

引文格式：

杭瑜瑜， 裴志勝， 楊波， 等. 冷藏基圍蝦水分遷移和品質(zhì)變化的相關(guān)性[J]. 肉類研究， 2021， 35（7）： 9-14. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210430-121. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

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基圍蝦的生命力較為頑強，對鹽度的適應(yīng)范圍廣，其營養(yǎng)豐富，富含優(yōu)質(zhì)蛋白和多種人體必需的微量元素及維生素，尤其是VA和VD含量較高，肉質(zhì)松軟，易消化。同時蝦具有一定的藥用價值，可以入藥，對促進傷口愈合有顯著作用。此外，基圍蝦具有獨特的似植物、略帶鐵腥味的風味[1]，深受廣大消費者的喜愛。基圍蝦具有高蛋白、高水分含量的特點，但作為一種季節(jié)性和區(qū)域性的水產(chǎn)品，同時由于其體內(nèi)自溶酶的存在等因素[2-3]，在氧化反應(yīng)、微生物及內(nèi)源酶的作用下極易發(fā)生腐敗變質(zhì)，新鮮度降低，從而失去食用價值和經(jīng)濟價值。隨著蝦新鮮度的變化，其食用安全性也逐漸下降，因此快速、準確判定蝦的新鮮度很有必要[4]。

基圍蝦作為一種水產(chǎn)品，其貨架期與水分含量及水分存在狀態(tài)密切相關(guān)。水分作為基圍蝦中含量最高的成分，對于微生物的生長繁殖、腐敗反應(yīng)起決定性作用，對維持基圍蝦的質(zhì)地、外觀、風味等貯藏品質(zhì)特性及貨架期有重要影響[5-7]。低場核磁共振技術(shù)是一種快速、無損的光譜檢測技術(shù)[8]。通過測定質(zhì)子在磁場中的弛豫特性來研究樣品中水分的含量、分布、遷移及其他相關(guān)品質(zhì)特性[9-11]，近年來迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品、地礦、農(nóng)業(yè)、生物學(xué)等領(lǐng)域[12]，在科研領(lǐng)域主要應(yīng)用于食品的物性分析及過程動力學(xué)研究。低場核磁共振技術(shù)多數(shù)以氫核為研究對象，通過檢測樣品中氫原子核在磁場中的弛豫特性來獲得樣品水分分布信息，對于分子水平的流動性有很高的敏感度，是目前國際上在微觀層面用于研究樣品中水分組成及分布情況的有效手段[13-15]。

目前，低場核磁共振技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于食品保鮮領(lǐng)域研究。Renou等[16]利用低場核磁共振技術(shù)研究肉品中各水分的變化，發(fā)現(xiàn)肉制品水分狀態(tài)與感官特性有較強的相關(guān)性。Sánchez-Alonso等[17]研究凍藏鱈魚的品質(zhì)發(fā)現(xiàn)，橫向馳豫時間T2能反映水分子的結(jié)晶情況，可用于鱈魚貨架期的預(yù)測。低場核磁共振技術(shù)在研究水產(chǎn)品中水分存在狀態(tài)方面取得了很好的效果，現(xiàn)已被用于分析鯉魚、真鯛[18]等水產(chǎn)品貯藏過程中水分狀態(tài)的變化，為研究水產(chǎn)品品質(zhì)變化提供了良好的理論基礎(chǔ)。

本研究以基圍蝦為研究對象，研究其在不同溫度（0、4 ℃）貯藏條件下的品質(zhì)和水分狀態(tài)的變化，并通過相關(guān)性分析探討不同貯藏溫度下水分遷移和基圍蝦品質(zhì)變化的相關(guān)性，為研究水分變化與貯藏品質(zhì)之間的關(guān)系提供參考，探究一種基圍蝦貯藏期品質(zhì)的快速、無損檢測新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

基圍蝦（新鮮、大小均勻） 三亞市農(nóng)貿(mào)市場。甲基紅、次甲基藍、營養(yǎng)瓊脂、氧化鎂、三氯乙酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀（均為分析純） 國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MesoMR23-060H核磁共振儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;SQ510C立式壓力蒸汽滅菌鍋 重慶雅馬拓科技有限公司;SW-CJ-2D超凈工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司;DPX-9082B-1恒溫培養(yǎng)箱 金壇市盛藍儀器制造有限公司;BS210電子分析天平 德國Sartorius公司;1260高效液相色譜儀 美國安捷倫科技公司;PHSJ-6L pH計 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

基圍蝦保持鮮活運回實驗室，用清水洗凈，剔除蝦頭、蝦殼、蝦線，分別進行真空包裝后置于0、4 ℃冰箱中貯存?zhèn)溆?。每個指標取同一條件下的3 個樣品測定，每個樣品平行測定3 次，取平均值。

1.3.2 菌落總數(shù)測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》。

1.3.3 pH值測定

稱取2 g蝦肉絞碎研磨，與40 mL蒸餾水混合，攪拌均勻，過濾，得到待測樣品溶液，利用pH計測定pH值。

1.3.4 總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量測定參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》。

1.3.5 K值測定

參照陳思等[19]的方法，略作修改。用燒杯準確稱取8 g碎蝦肉，加入0.6 mol/L 25 mL高氯酸，充分勻漿后，2 000×g離心10 min，取上清液，用1 mol/L NaOH溶液將pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.8，在2 000×g條件下再次離心10 min后，取上清液。使用前用0.45 μm無機濾膜過濾。

色譜條件：BDS C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 ?m）;以0.04 mol/L KH2PO4和0.06 mol/L K2HPO4等體積混和溶液作為流動相;進樣量25 μL，流動相流速1.0 mL/min，柱溫37 ℃，紫外檢測器波長254 nm。

三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）及其降解產(chǎn)物標準品高效液相色譜測定：將ATP、二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）、肌苷酸（inosine monphosphate，IMP）、次黃嘌呤核苷（inosine，HxR）、次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）單標樣品以及它們的混合標樣在上述色譜條件下進行測定，以含量（μmol/g）為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

K值按下式計算。

式中：ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分別代表ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx含量/（μmol/g）（濕基）。

1.3.6 水分含量測定

參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》，用直接干燥法測定。

1.3.7 低場核磁共振分析

取不同溫度貯藏的基圍蝦，放入直徑為70 mm的核磁檢測管中，線圈溫度為32 ℃，調(diào)整質(zhì)子的共振頻率為24 MHz。選擇CPMG序列，設(shè)置T2測量參數(shù)：采樣頻率200 kHz，重復(fù)采樣間隔時間2 500 ms，累加次數(shù)8，回波時間1.000，回波個數(shù)1 000。根據(jù)CPMG指數(shù)衰減曲線圖，用分析軟件進行迭代反演，得到橫向弛豫時間T2圖譜[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 8.0軟件作圖和進行各個指標的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基圍蝦不同溫度貯藏過程中菌落總數(shù)分析

由圖1可知，在4 ℃和0 ℃兩個溫度下貯藏的基圍蝦，從第1天開始菌落總數(shù)就呈上升趨勢，4 ℃條件下貯藏的基圍蝦菌落總數(shù)增長更為迅速。根據(jù)GB 2733—2015《食品安全國家標準 鮮、凍動物性水產(chǎn)品》，一般測定蝦類的菌落總數(shù)作為食用與加工的重要標準，菌落總數(shù)≤5.0（lg（CFU/g））為一級鮮度，菌落總數(shù)≤5.7（lg（CFU/g））為二級鮮度，菌落總數(shù)>6.0（lg（CFU/g））即為腐敗。由此可知，4 ℃條件下貯藏的基圍蝦貯藏前4 d為一級鮮度，貯藏5 d時為二級鮮度，貯藏7 d時已經(jīng)腐敗。而0 ℃條件下貯藏的基圍蝦貯藏1～6 d均為一級鮮度，貯藏7、8 d為二級鮮度，貯藏10 d時開始腐敗。因此，0 ℃保鮮能在一定程度上抑制微生物生長繁殖，會使微生物的細胞膜流動性減弱，物質(zhì)代謝率降低[20-21]，從而使其生長速率減慢。

2.2 基圍蝦不同溫度貯藏過程中pH值分析

由圖2可知，4 ℃和0 ℃貯藏條件下，pH值的變化均呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢。這是由于蝦死后體內(nèi)仍然發(fā)生著各種復(fù)雜的變化，依次出現(xiàn)僵直、自溶和腐敗變質(zhì)3 個階段的變化[22]。貯藏初期，ATP和磷酸肌酸等物質(zhì)分解產(chǎn)生磷酸等酸性物質(zhì)，同時糖原酶解產(chǎn)生乳酸，使pH值降低[23]。貯藏后期品質(zhì)逐漸劣化，酶促反應(yīng)、蛋白質(zhì)變性產(chǎn)生一些胺類物質(zhì)，使pH值上升[24-25]。與4 ℃相比，0 ℃條件下貯藏pH最小值出現(xiàn)一定的滯后性，說明在該溫度下貯藏能一定程度上延緩基圍蝦品質(zhì)的劣化。

2.3 基圍蝦不同溫度貯藏過程中TVB-N含量分析

TVB-N是檢驗水產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標。在水產(chǎn)品腐敗過程中，由于酶和細菌的共同作用，肌肉組織中的蛋白質(zhì)會分解產(chǎn)生胺類物質(zhì)，TVB-N含量可廣泛用于水產(chǎn)品初期腐敗的評定。由圖3可知，基圍蝦貯藏初期TVB-N含量為8 mg/100 g，隨著貯藏期的延長，4 ℃和0 ℃貯藏條件的基圍蝦TVB-N含量均呈上升趨勢。4 ℃貯藏初期曲線變化較為平緩，后期上升幅度明顯，0 ℃貯藏條件下變化速率較為緩慢，這可能是因為低溫抑制了微生物的生長代謝及蛋白質(zhì)降解，使蛋白質(zhì)中的含氮物質(zhì)無法釋放出來[26]。

2.4 基圍蝦不同溫度貯藏過程中K值分析

K值能較好地反映水產(chǎn)品死后僵硬至自溶階段的不同鮮度情況?；鶉r貯藏過程中，ATP在體內(nèi)一系列酶的作用下發(fā)生降解，K值越小表示越新鮮。

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，K值呈上升趨勢，溫度越高，上升越明顯。4、0 ℃組K值分別在貯藏第7天、第10天超出60%，說明此時基圍蝦已進入初期腐敗，不可食用。這與菌落總數(shù)的變化趨勢一致。

2.5 基圍蝦不同溫度貯藏過程中水分含量分析

水分含量與食品腐敗變質(zhì)關(guān)系密切。由圖5可知，水分含量隨著貯藏時間的延長呈下降趨勢，肌肉細胞結(jié)構(gòu)的改變及pH值的變化使得肌肉中被肌纖維或肌纖維細胞截留的水（不易流動水）逸散。4 ℃條件下貯藏基圍蝦的水分含量下降較為迅速，貯藏7 d時僅為57.62%，明顯低于0 ℃（67.07%）。表明溫度對水分的影響顯著，4 ℃貯藏條件下水分流失更快，反映了基圍蝦品質(zhì)的持續(xù)劣化。

2.6 基圍蝦不同溫度貯藏過程中橫向弛豫時間T2分析

低場核磁共振技術(shù)可以測量質(zhì)子弛豫，因此在加工中經(jīng)常被用來檢測水的遷移率和肌肉結(jié)構(gòu)的變化[18]。不同貯藏條件下基圍蝦組織結(jié)構(gòu)中的多個水分群可通過基圍蝦中H質(zhì)子的弛豫時間分布來反映。不同貯藏條件下的基圍蝦用橫向弛豫時間T2可以表明水分的自由度[20]。

橫向弛豫時間T2可以區(qū)分自由水、結(jié)合水和不易流動水，還可以反映結(jié)合水和自由水之間的化學(xué)滲透交換[27]。

橫向弛豫時間T2表征的是不同狀態(tài)的水分流動性。橫向弛豫時間越長，水的流動性越強;橫向弛豫時間越短，水的流動性越差[28]。由圖6～7可知，基圍蝦肌肉組織由3 種不同的水分組成：結(jié)合水橫向弛豫時間T2為0.1～10 ms（T21）、不易流動水為10～100 ms（T22）、自由水為100～1 000 ms（T23）。

T21代表的是與蛋白質(zhì)等氨基、羰基以氫鍵相結(jié)合的水，這種水結(jié)合十分緊密，流動性很差[29]。由圖7A可知，隨著貯藏時間的延長，橫向馳豫時間T21波動不明顯。T22代表肌纖維與膜之間不易流動的結(jié)合水[30]，由圖7B可知，隨著貯藏時間的延長，T22呈下降趨勢，表明隨著貯藏時間的延長，一系列生理作用導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)被破壞，使得肌原纖維內(nèi)的水不斷流失，轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤23代表細胞外間隙可以自由流動的水，由圖7C可知，T23有升高趨勢，表明自由水含量增加。由于體系內(nèi)部的平衡作用，內(nèi)層水會不斷向外補充，由于蝦的腐敗變質(zhì)，蛋白質(zhì)、脂肪等降解，會使外部自由水的含量增加[31]。在相同的貯藏時間里，4 ℃貯藏條件下水分遷移較明顯，基圍蝦的品質(zhì)劣化較快，這與菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值等理化指標相符。

2.7 基圍蝦不同溫度貯藏過程中各指標的相關(guān)性分析

由表1～2可知，在4 ℃與0 ℃貯藏條件下，基圍蝦橫向馳豫時間T2與多個理化指標均存在顯著相關(guān)性。4 ℃貯藏條件下，T21與菌落總數(shù)、TVB-N含量顯著相關(guān)，T22、T23均與菌落總數(shù)顯著相關(guān)，與TVB-N含量、K值、水分含量極顯著相關(guān)。0 ℃貯藏條件下，T21與菌落總數(shù)、TVB-N含量顯著相關(guān)，T22與菌落總數(shù)、水分含量顯著相關(guān)，與TVB-N含量、K值極顯著相關(guān)，T23與菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值、水分含量極顯著相關(guān)。由相關(guān)性分析可知，不易流動水含量越少，自由水含量越高，各項理化指標變化越明顯。主要原因是在貯藏過程中基圍蝦肌肉中結(jié)合水和不易流動水的遷移與損失是引起其品質(zhì)發(fā)生劣變的主要原因。

因此，運用低場核磁共振測定的橫向弛豫時間T2表征基圍蝦在貯藏期間的品質(zhì)變化可行。

3 結(jié) 論

運用低場核磁共振技術(shù)分析基圍蝦在4、0 ℃貯藏過程中肌肉中水分遷移規(guī)律，結(jié)合理化指標的變化，進而研究品質(zhì)變化與水分遷移的相關(guān)性。結(jié)果表明：在貯藏過程中菌落總數(shù)、TVB-N含量、K值均隨貯藏時間的延長而增大，pH值先降低后升高，水分含量呈降低趨勢;隨著貯藏時間的延長，結(jié)合水（T21）含量無明顯變化，不易流動水（T22）含量逐漸降低，自由水（T23）含量逐漸升高，肌纖維的結(jié)構(gòu)被破壞，使得肌原纖維內(nèi)的水不斷流失轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?，基圍蝦的品質(zhì)逐漸下降;T22、T23與多個理化指標具有相關(guān)性。因此，可運用低場核磁共振技術(shù)檢測基圍蝦貯藏期間的品質(zhì)變化，同時也為基圍蝦快速、無損檢測新方法的探究提供了理論支持。

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