空間電場對微凍貯藏中華管鞭蝦（Solenocerɑ crɑssicornis）鮮度和脂質(zhì)的影響

秦亞楠，謝超*，鄭煒，邱意忠

（1.浙江海洋大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院,浙江舟山 316022；2.舟山達(dá)康科技有限公司,浙江舟山 316100；3.舟山市晟泰水產(chǎn)有限公司,浙江舟山 316000）

中華管鞭蝦（Solenocerɑcrɑssicornis）在我國主要分布于東海,分布范圍廣且捕獲量大,是浙江省乃至整個東海沿海張網(wǎng)作業(yè)的重要捕撈對象。中華管鞭蝦肉質(zhì)鮮美、口感嫩滑、高蛋白、低脂肪,可有效預(yù)防早衰、增強人體免疫力[1]。但中華管鞭蝦捕獲出水后即死亡,易變質(zhì),貯藏難度較大[2],是運輸中需要重點解決的問題。

電場保鮮技術(shù)裝置簡單、成本較低廉、保鮮度高[3],主要作用機制是利用空間發(fā)電裝置對周圍空氣進(jìn)行電離,形成具有一定濃度的負(fù)離子環(huán)境,延緩微生物快速生長,降低酶活性及代謝率,延長生命周期,達(dá)到保鮮目的[4]。吳玉婷等[5]通過研究不同強度的空間電場對紅蝦的保鮮效果,得出3 kV/m 強度的電場處理可以有效延緩微凍貯藏過程中紅蝦品質(zhì)的下降。尚子寒等[6]的研究得出,經(jīng)過空間電場處理后能夠顯著提高帶魚保鮮效果,延長帶魚貨架期7 d 以上,且電場強度越大抑制效果越明顯。

目前空間電場在食品保鮮方面的研究較深入,主要集中于水果、蔬菜、海魚的保鮮研究[7],對蝦的研究或報道相對較少。本研究以新鮮的中華管鞭蝦為原料,在微凍的基礎(chǔ)上,添加不同強度的空間電場,檢測貯藏過程中蝦的揮發(fā)性鹽基氮含量、汁液流失率、脂肪含量、游離脂肪酸含量、過氧化值、硫代巴比妥酸含量等,研究其鮮度和脂質(zhì)的變化,并分析兩者的相關(guān)性,擬為空間電場凍藏中華管鞭蝦的保鮮作用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料預(yù)處理與電場設(shè)置

新鮮的中華管鞭蝦由舟山市晟泰水產(chǎn)有限公司提供,選取出形狀大小均一的個體[平均體質(zhì)量（11.5±3.5）g],洗凈瀝干,裝入有冰塊的泡沫箱中,迅速送至浙江海洋大學(xué)?？茦?05 實驗室。樣品平均分為3 組,對照組DY1（無電場）、試驗組DY2（2 kV/m-50 Hz）和試驗組DY3（3 kV/m-50 Hz）進(jìn)行-4 ℃微凍貯藏,在0、7、14、21、28 d 時每組隨機取樣測定指標(biāo)。在冰箱內(nèi)部加裝電場發(fā)生裝置,通過外部電場發(fā)生器,在冰箱上、下、側(cè)面的空間中產(chǎn)生穩(wěn)定的靜電場,試驗組保鮮貯藏也在此空間內(nèi)進(jìn)行。

1.1.2 試驗主要試劑

氧化鎂、硼酸、鹽酸、乙醇:北京化學(xué)試劑公司；甲基紅:北京瀛海精細(xì)化工廠；吡啶乙酸銅:廣西西隴化工股份有限公司；氯化亞鐵:汕頭市西隴化工廠有限公司；硫代巴比妥酸:美國Sigma 公司；硫代氰酸銨、二丁基羥基甲苯:天津市津科精細(xì)化工研究所；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FW2000 型分散均質(zhì)機:上海弗魯克公司；KDY-9820 型凱氏定氮儀:北京通潤源機電技術(shù)公司；DWFL270 冰箱:中科美菱低溫科技有限公司；DZKW-S-6水浴鍋:上海楚柏設(shè)備有限公司；F97 型冷熒光分光光度計:上海棱光技術(shù)有限公司；SE&BA-3000 型商用空間電場發(fā)生裝置、SE&BA-2000 型商用空間電場發(fā)生裝置:浙江馳力科技股份有限公司；RC-4 自動溫度記錄儀:廈門宇電公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 揮發(fā)性鹽基氮（total volatile base nitrogen,TVB-N）含量測定

參考GB 5009.228—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中自動凱氏定氮儀法進(jìn)行測定。

1.3.2 汁液流失率的測定

稱量每袋蝦的初始質(zhì)量,凍藏一定時間后取出蝦并解凍,瀝干汁液擦干水分,再次稱重,汁液流失率計算公式如下。

式中:X為汁液流失率,%；m0為初始蝦質(zhì)量,g；m1為解凍后蝦質(zhì)量,g。

1.3.3 脂肪含量的測定

參照Bligh 等[8]的方法。取35 g 蝦肉,加入35 mL氯仿和70 mL 甲醇均質(zhì)3 min,再加入35 mL 氯仿和35 mL 去離子水均質(zhì)30 s。抽濾均質(zhì)液置于分液漏斗中,靜置3 h 至完全分層,將下層有機相用氮氣吹干,置于干燥器中24 h 后稱重。脂肪含量按以下公式計算。

式中:F為脂肪含量,g/100 g；m為初始蝦肉質(zhì)量,g；m1為有機相質(zhì)量,g；m2為干燥后脂肪質(zhì)量,g。

1.3.4 游離脂肪酸（free fatty acid,FFA）含量的測定

參考NY/T 1797—2009《油料中游離脂肪酸的測定法》[9]。將樣品的濾紙簡口用脫脂棉封好后放入索氏抽提器內(nèi),用石油醚在水溫約75 ℃的水浴上抽提4 h?；厥杖軇?取下已知質(zhì)量的接收瓶擦干水跡后在103 ℃干燥箱內(nèi)干燥至恒重,兩次稱量結(jié)果相差不得超過5 mg。再用100 mL 乙醚、95% 乙醇等體積混合液洗滌接收瓶。將浸出油全部轉(zhuǎn)移到200 mL 錐形瓶中,加入酚酞指示劑2～3 滴,用0.1 mol/L 堿液滴定至溶液呈粉紅色（持續(xù)1 min）,記下所用體積V。游離脂肪酸含量（X,%）按以下公式計算。

式中:V為標(biāo)準(zhǔn)堿液體積,mL；C為堿液的標(biāo)準(zhǔn)濃度,mol/L；282 為油酸的摩爾質(zhì)量,g/mol；m1為接收瓶和浸出油質(zhì)量,g；m0為接受瓶質(zhì)量,g。

1.3.5 過氧化值（peroxide value,POV）的測定

參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測定》滴定法[10]。稱取2.5 g 脂質(zhì),置于250 mL 碘量瓶中,加入30 mL 三氯甲烷-冰乙酸混合液,輕輕振搖使脂質(zhì)完全溶解。準(zhǔn)確加入1 mL 飽和碘化鉀溶液,塞緊瓶蓋,并輕輕振搖0.5 min,在暗處放置3 min。取出加100 mL 水,搖勻后立即用0.01 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定析出的碘,滴定至淡黃色時,加1 mL 淀粉指示劑,繼續(xù)滴定并強烈振搖至溶液藍(lán)色消失為終點。同時進(jìn)行空白試驗,空白試驗所消耗0.01 mo1/L 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積不得超過0.1 mL,POV 按下列公式計算。

式中:X1為POV,g/100 g；V為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL；V0為空白試驗消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL；c為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L；0.126 9 為與1.00 mL 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c（Na2S2O3）=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)牡獾馁|(zhì)量；m為脂質(zhì)的質(zhì)量,g；100 為換算系數(shù)。

1.3.6 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid reactive substances,TBARS）含量測定

參照莊秋麗等[11]的方法。稱取10 g 樣品,加入50 mL 的7.5% 三氯乙酸溶液均質(zhì)60 s,取5 mL 上清液加入5 mL 的0.02 mol/L 硫代巴比妥酸溶液混勻,90 ℃恒溫水浴鍋加熱40 min 冷卻至室溫,于532 nm和600 nm 處測定吸光值,硫代巴比妥酸含量計算公式如下。

式中:X為硫代巴比妥酸含量,meq/kg；A532為在532 nm 測得的吸光值；A600為在600 nm 測得的吸光值；72.6 為丙二醛相對分子質(zhì)量；155 為吸光系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2019 進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的處理,使用Origin 2021 軟件進(jìn)行差異顯著性分析,使用SPSS 25 進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 中華管鞭蝦冰點的測定

當(dāng)食品內(nèi)部的水分由液態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時,此時的溫度即為冰點溫度。利用自動溫度記錄儀測定蝦體溫的變化,中華管鞭蝦冷卻曲線見圖1。

圖1 中華管鞭蝦冷卻曲線Fig.1 Cooling curve of Solenocera crassicornis

由圖1 可知,在-18 ℃環(huán)境中,中華管鞭蝦由20 ℃左右的室溫急速下降至10 ℃左右后繼續(xù)降溫至-1.8 ℃左右,而后緩慢降溫至-18 ℃。由此得出,紅蝦的冰點為-1.8 ℃左右,微凍保鮮溫度應(yīng)設(shè)置在冰點至-5 ℃左右[12],故而選取-4 ℃作為中華管鞭蝦貯藏保鮮環(huán)境溫度。王杏娣等[13]在對竹節(jié)蝦微凍保鮮技術(shù)中的研究中得出竹節(jié)蝦的冰點為-1.8 ℃,梁瑞萍等[14]通過對脊腹褐蝦的檢測,得出其冰點為-1.8 ℃。

2.2 不同凍藏條件下TVB-N 含量的變化

水產(chǎn)品等動物性食品因為肌肉的內(nèi)源酶和細(xì)菌的作用促使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨、二甲胺、三甲胺等含揮發(fā)性物質(zhì)的總和稱為揮發(fā)性鹽基氮[15-16]。中華管鞭蝦在不同貯藏條件下TVB-N 含量的變化見圖2。

圖2 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下TVB-N 含量的變化Fig.2 Changes of total volatile basic nitrogen（TVB-N）in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖2 可知,不同處理組蝦的TVB-N 含量均隨貯藏時間的延長而逐漸增加,DY1 組中華管鞭蝦的TVBN 含量在整個貯藏周期內(nèi)增長迅速,其增長速率均顯著高于DY2 組和DY3 組（P<0.05）,在貯藏末期,DY1組蝦的TVB-N 含量達(dá)到31.79 mg/100 g,已達(dá)到不可食用標(biāo)準(zhǔn)；而DY2 組和DY3 組在添加電場保鮮的情況下,有效地降低了貯藏期間TVB-N 含量的增長速率,在貯藏末期,DY2 組和DY3 組蝦的TVB-N 含量較DY1 組減少了7.28 mg/100 g 和9.93 mg/100 g；由圖2可知,DY2 組和DY3 組蝦的TVB-N 的含量大致與前一周的DY1 組含量相當(dāng),比如貯藏21 d 時DY2 組和DY3 組蝦的TVB-N 含量與貯藏14 d 的DY1 組含量相當(dāng),即添加電場微凍的條件下可有效延緩中華管鞭蝦一周的貨架期。另外不同強度的空間電場所取得的保鮮效果不同,由圖2 可知,DY3 組蝦的TVB-N 含量均低于DY2 組,在貯藏末期,DY3 組蝦的TVB-N 含量比DY2 組少了2.65 mg/100 g,由此分析可得,空間電場對中華管鞭蝦TVB-N 含量的增長起到有效的抑制作用,這可能是由于空間電場能夠有效減緩中華管鞭蝦蝦肉內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率,有效地抑制微生物及內(nèi)源酶的活性,減緩腐敗速率[17-18],進(jìn)而延長貨架期。

2.3 不同凍藏條件下汁液流失率的變化

在評價冷凍蝦新鮮程度時,汁液流失率是重要的參考指標(biāo)。當(dāng)汁液流失率增加時說明中華管鞭蝦在解凍后的質(zhì)地和組織發(fā)生了一定程度劣變[19-20]。中華管鞭蝦在不同貯藏條件下汁液流失率的變化見圖3。

圖3 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下汁液流失率的變化Fig.3 Changes of juice loss rate in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖3 可知,在3 種不同貯藏條件下,汁液流失率均發(fā)生變化,其中DY1 組中華管鞭蝦的汁液流失率增長速度最快,在貯藏末期達(dá)到了9.37%,比DY2 組和DY3 組增加1.43%和1.79%；在整個貯藏周期,DY2 組和DY3 組蝦的汁液流失率均顯著低于DY1 組（P<0.05）,其中DY3 組取得的保鮮效果優(yōu)于DY2 組,這表明空間電場可有效減緩中華管鞭蝦凍藏期間汁液流失率的增加,這可能是由于添加電場能夠有效減少微凍過程中冰晶生成對肌肉組織和肌纖維結(jié)構(gòu)造成的物理損傷,能夠更好地保護蝦的蛋白質(zhì),進(jìn)而更好地保持肌肉組織的持水力,降低汁液流失率,保持較高的新鮮度[21]。

2.4 不同凍藏條件下脂肪含量的變化

在長時間冷凍貯藏過程中,中華管鞭蝦的脂肪含量通常會隨著貯藏時間的延長而不斷降低,中華管鞭蝦在不同貯藏條件下脂肪含量的變化見圖4。

圖4 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下脂肪含量的變化Fig.4 Changes of fat content in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖4 可知,在貯藏期間,3 種不同貯藏條件下蝦的脂肪含量均發(fā)生了不同程度的下降,其中DY1 組脂肪含量下降速率顯著高于DY2 組和DY3 組（P<0.05）,在貯藏末期,DY1 組蝦的脂肪含量比DY2 組和DY3組減少0.04 g/100 g 和0.05 g/100 g；不同強度的空間電場對微凍中華管鞭蝦的脂肪含量的保持效果不同,由圖4 可知,DY3 組蝦的脂肪含量均高于DY2 組,這表面空間電場對微凍中華管鞭蝦的保鮮具有良好的作用,這可能是因為空間電場對脂肪氧化導(dǎo)致的脂肪含量的降低具有一定的抑制作用,可以減少脂質(zhì)水解酶的活性,進(jìn)一步減緩脂質(zhì)氧化和甘油三酯、磷脂的選擇性脂類分解[22-23],說明空間電場可對微凍貯藏中華管鞭蝦降低脂肪含量的變化具有良好的效果。

2.5 不同凍藏條件下游離脂肪酸含量的變化

游離脂肪酸含量通常被用來評價脂質(zhì)的水解程度[24]。中華管鞭蝦在不同貯藏條件下游離脂肪酸含量的變化見圖5。

圖5 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下游離脂肪酸含量的變化Fig.5 Changes of free fatty acid in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖5 可知,在整個凍藏過程中,中華管鞭蝦的FFA 含量均在隨時間的延長而上升,在貯藏末期,DY1組蝦的游離脂肪酸含量比DY2 組和DY3 組高0.22%和0.35%,即DY1 組顯著高于DY2 組和DY3 組；由圖5 可知,添加空間電場貯藏21 d 蝦的游離脂肪酸含量與無電場貯藏14 d 的相近,這表明添加空間電場可有效延緩游離脂肪酸含量的增加；將DY2 組和DY3 組進(jìn)行對比可知,中華管鞭蝦微凍貯藏在不同強度的空間電場下,對蝦游離脂肪酸含量的影響不同。DY3 組蝦的游離脂肪酸含量均低于DY2 組,這說明空間電場對中華管鞭蝦游離脂肪酸含量的增加具有延緩作用,可有效的降低蝦體脂肪氧化速率,可能是由于空間電場產(chǎn)生的臭氧和負(fù)離子環(huán)境對蝦體中微生物及內(nèi)源酶的活性具有一定的抑制作用,從而達(dá)到延緩脂質(zhì)氧化的效果[25]。

2.6 不同凍藏條件下過氧化值的變化

過氧化值常用來評價脂質(zhì)的初級氧化程度[26]。中華管鞭蝦在不同貯藏條件下過氧化值的變化見圖6。

圖6 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下過氧化值的變化Fig.6 Changes of peroxide value in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖6 可知,在整個貯藏期間,POV 隨貯藏時間的延長而不斷增加。無電場微凍條件下蝦的過氧化值增長速率最大,在貯藏末期,DY1 組蝦的過氧化值達(dá)到了6.72 g/100 g,比DY2 組和DY3 組增加了0.44 g/100 g和0.68 g/100 g；貯藏28 d 時DY2 組和DY3 組與貯藏21 d 時的DY1 組含量相近,這表明添加空間電場微凍中華管鞭蝦可有效延緩一周貨架期；其中在貯藏21 d時,不同電場強度貯藏條件下,蝦的過氧化值含量不同,DY3 組顯著低于DY2 組（P<0.05）,較DY2 組減少了0.41 g/100 g,這與上文中檢測游離脂肪酸含量的結(jié)果一致,這表明添加空間電場凍藏能夠有效延緩脂肪初級氧化進(jìn)程[27]。

2.7 不同凍藏條件下硫代巴比妥酸含量的變化

TBARS 值是反映脂質(zhì)次級氧化產(chǎn)物的指標(biāo),數(shù)值越大,說明產(chǎn)品的氧化程度越高,新鮮度越低[28]。中華管鞭蝦在不同貯藏條件下TBARS 含量的變化見圖7。

圖7 中華管鞭蝦在不同貯藏條件下TBARS 含量的變化Fig.7 Changes of thiobarbituric acid reactive substance（TBARS）content in Solenocera crassicornis under different storage conditions

由圖7 可知,在不同的微凍貯藏條件下,中華管鞭蝦的硫代巴比妥酸含量都隨貯藏時間的延長而增加,其中DY1 組無電場微凍貯藏中華管鞭蝦的硫代巴比妥酸含量比其他兩組要顯著增多,在貯藏21 d 時,DY1組蝦的硫代巴比妥酸含量達(dá)到了0.76 meq/kg,顯著高于DY2 組和DY3 組（P<0.05）,添加電場微凍貯藏比無電場電場微凍貯藏蝦的硫代巴比妥酸含量少了0.08、0.15 meq/kg；在貯藏末期,DY2 組、DY3 組蝦的硫代巴比妥酸含量為0.76、0.71 meq/kg,與DY1 組貯藏21 d的含量相近,這表明添加電場微凍保鮮中華管鞭蝦可有效延緩一周的貨架期；另外不同強度的空間電場對蝦脂肪品質(zhì)的貯藏效果不同,從圖7 中可知,DY3 組蝦的脂肪品質(zhì)均優(yōu)于DY2 組,這與上文的檢測結(jié)果一致,表明在微凍貯藏的基礎(chǔ)上添加空間電場有助于降低蝦的脂肪次級氧化速率,延緩脂肪氧化,保持中華管鞭蝦較高水平的脂肪品質(zhì)[29]。

2.8 中華管鞭蝦貯藏期間鮮度-脂質(zhì)特性指標(biāo)的相關(guān)性分析

以揮發(fā)性鹽基氮含量、汁液流失率為鮮度指標(biāo),以脂肪含量、游離脂肪酸含量、過氧化值含量、硫代巴比妥酸含量為脂質(zhì)指標(biāo),對空間電場微凍貯藏中華管鞭蝦的鮮度和脂質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見表1。

表1 鮮度與脂質(zhì)之間的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis between freshness and lipid

由表1 可知,中華管鞭蝦在微凍貯藏過程中,鮮度變化與脂質(zhì)氧化兩者之間密切相關(guān),TVB-N 含量、汁液流失率與脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān)性,與FFA 含量、POV 含量呈極顯著正相關(guān)性,與TBARS 含量呈顯著正相關(guān)性,這表明中華管鞭蝦在凍藏過程中,由于內(nèi)源蛋白酶及微生物的作用下,會使脂質(zhì)氧化以及蛋白質(zhì)變性,進(jìn)而導(dǎo)致蝦的TVB-N 含量增加,以及汁液流失率不斷上升[30]；另外微凍貯藏過程中由于冰晶更容易在重結(jié)晶的作用下變成大冰晶,從而進(jìn)一步破壞中華管鞭蝦的肌肉組織,導(dǎo)致汁液流失率進(jìn)一步增加[31]。這說明中華管鞭蝦的鮮度與脂質(zhì)品質(zhì)具有緊密的聯(lián)系,即當(dāng)鮮度降低時,其脂質(zhì)品質(zhì)也會劣變,反之,脂質(zhì)品質(zhì)的降低其新鮮程度也會下降,這也進(jìn)一步說明鮮度和脂質(zhì)指標(biāo)在中華管鞭蝦貯藏過程中發(fā)生的品質(zhì)變化具有一致性。

3 結(jié)論

本文主要探究中華管鞭蝦在無電場（對照組DY1）、2 kV/m-50 Hz（試驗組DY2）、3 kV/m-50 Hz（試驗組DY3）的微凍貯藏中鮮度及脂質(zhì)的變化情況。研究發(fā)現(xiàn),在-4 ℃微凍貯藏過程中,與對照組相比,試驗組的保鮮效果更優(yōu),說明在微凍貯藏的基礎(chǔ)上添加空間電場可有效降低TVB-N 含量、汁液流失率、FFA含量、POV 含量、TBARS 含量以及有效保持蝦的脂肪含量,延緩降低速率。通過對中華管鞭蝦的鮮度與脂質(zhì)特性指標(biāo)的相關(guān)性分析可知,兩者的相關(guān)性極高,TVB-N 含量和汁液流失率分別與脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與FFA 含量、POV 含量、TBARS 含量呈顯著負(fù)相關(guān),說明中華管鞭蝦的脂質(zhì)特性指標(biāo)與鮮度指標(biāo)具有緊密聯(lián)系,脂質(zhì)的氧化或能輔助推斷蝦肉的鮮度。綜上,空間電場是保持中華管鞭蝦鮮度與脂質(zhì)的有效手段,與有無電場微凍貯藏相比,添加空間電場保鮮可以有效地降低蝦品質(zhì)變化速率,較好地保持了蝦的新鮮度及脂質(zhì)品質(zhì),延長貨架期,且3 kV/m-50 Hz 組的保鮮效果優(yōu)于2 kV/m-50 Hz 組。本研究結(jié)果可為在微凍的基礎(chǔ)上添加空間電場貯藏中華管鞭蝦提供試驗依據(jù)。