透明质酸-大豆β-伴球蛋白复合膜对鲢鱼片微冻贮藏品质影响

王鹏,郭丽*,于文婷,孙梦阳,马雪,柴云雷

(绥化学院食品与制药工程学院,黑龙江 绥化 152061)

摘 要:为解决淡水鱼在贮藏过程中蛋白质氧化及品质劣变问题,采用0.9%透明质酸(hyaluronic acid,HA)分别与1%、2%、3%大豆β-伴球蛋白制备复合涂膜剂处理鲢鱼肉,在-3 ℃微冻贮藏28 d,考察鲢鱼肉贮藏期的持水力、色差(ΔE)、pH 值、电导率、挥发性盐基氮(total volatile basicnitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric reactive substances,TBARS)、三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)可溶性肽含量的变化,探究鱼肉肌原纤维蛋白氧化规律,结合主成分分析(principal component analysis,PCA)研究涂膜及微冻技术对鲢鱼肉蛋白质氧化及品质的控制作用。结果表明:与未经涂膜鲢鱼肉相比,复合涂膜可以延缓鲢鱼肉TVB-N、TBARS、pH 值、电导率、TCA 可溶性肽含量的升高,抑制鱼肉持水力、ΔE 的下降。经复合涂膜处理,鱼肉肌原纤维蛋白巯基含量及钙离子ATP 酶(calcium-ATPase,Ca2+-ATPase)的活性提高,羰基含量和表面疏水性明显降低。主成分分析提取的2 个主成分的累计方差贡献率达到86.782%,能较好地反映原始信息,可直观了解到各涂膜处理鲢鱼肉品质变化趋势。综合评定,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鱼肉的保鲜效果最佳。

关键词:鲢鱼;大豆β-伴球蛋白;透明质酸;涂膜保鲜;微冻贮藏;主成分分析

鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)是一种重要的淡水鱼类,其经济价值和营养价值较高。近年来,鲢鱼养殖产量年均超过380 万吨,位居全国淡水鱼养殖第二位,2020 年鲢鱼养殖占全国淡水鱼总量的14.74%[1]。鲢鱼传统营销是以整条鱼进行出售,随着消费方式和需求的转变,分割鱼肉和预制菜更加受到消费者的青睐,因此需要用更好的方法和技术来保证鲢鱼具有良好的宰后品质。

微冻保鲜是将水产品在低于其细胞汁液冻结温度以下进行保藏的方法,是一种轻度冷冻的保鲜方法,在该温度下能够有效地抑制水产品中微生物的繁殖,保持水产品新鲜度,延长保质期[2-3]

可食性膜包装是一种可生物降解的绿色包装,旨在替代化学防腐剂及传统塑料包装的使用[4-7]。多糖-蛋白质共混膜作为可食性膜包装常被用于食品表面的保护,以透明质酸(hyaluronic acid,HA)为原料制备的细胞相容性抗菌涂层,对铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌具有明显的抑制作用[8];透明质酸智能抗菌纳米纤维应用于牛肉保鲜中,在4 ℃处理5 d 后,牛肉中大肠杆菌的含量降低了99.98%,且该材料对牛肉的感官品质无任何影响[9]。本课题组前期使用透明质酸涂膜鲤鱼、鲫鱼后微冻贮藏,结果表明0.9%浓度透明质酸涂膜鱼肉的保鲜效果最好[10-11]。大豆分离蛋白被广泛应用于鱼肉的保鲜[12-13]。大豆β-伴球蛋白(7S 球蛋白)是大豆分离蛋白的主要组成成分之一。郭宽等[14]研究发现,7S 和11S 大豆蛋白配比不同,其成膜特性有所不同,当7S 球蛋白比例高时形成的薄膜透明度更好,断裂延伸率更优异。杨晓晴等[15]研究发现,大豆分离蛋白的成膜能力受大豆β-伴球蛋白α亚基影响较大,缺失α亚基的大豆分离蛋白成膜性被抑制,薄膜的机械强度降低。

本试验探究HA-大豆β-伴球蛋白复合涂膜结合微冻技术对鲢鱼肉保鲜效果的影响,分析贮藏过程中鲢鱼肉持水力、pH 值、电导率、挥发性盐基氮(total volatile basicnitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric reactive substances,TBARS)、三氯乙酸(trichlooacetic acid,TCA)可溶性肽、肌原纤维蛋白含量、羰基、巯基含量和钙离子ATP 酶(calcium-ATPase,Ca2+-ATPase)活性的变化,以期为开发新型、安全的鱼肉保鲜方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鲢鱼(1.5 kg~2.0 kg):市售;大豆β-伴球蛋白:绥化学院食品与制药工程学院实验室自制;透明质酸(分析纯):山东福瑞达生物医药有限公司;硫代巴比妥酸(分析纯):南京都莱生物技术有限公司;福林酚试剂(分析纯):天津市光复精细化工研究所;牛血清白蛋白标准品(≥98%):上海如吉生物科技发展有限公司;8-苯氨基-1-萘磺酸铵盐(1-anilinonaphthalene-8-sulfonicacidammoniumsalt,ANS)(分析纯)、5,5’二硫双(2-硝基苯甲酸)(分析纯):阿拉丁试剂有限公司;盐酸胍(分析纯):国药集团化学试剂有限公司;三磷酸腺苷二钠、钼酸铵(均为分析纯):上海源叶生物科技有限公司;三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)(分析纯):辽宁泉瑞试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DC92 数显酸度计:上海伟业仪器厂;DZDS-A 电导率仪:南京多助科技发展公司;K9840 自动定氮仪:海能未来技术集团股份有限公司;EFP307 食品加工机:伊莱克斯电器有限公司;BC/BD-629HK 冰柜:青岛海尔特种电冰柜有限公司;752 紫外可见分光光度计:上海析潽仪器有限公司;SHB-III 抽滤泵:郑州长城科工贸有限公司;F97Pro12008 荧光分光光度计:上海棱光技术有限公司;Sorvall Lynx 4000 高速离心机:美国赛默飞世尔科技公司;CR-400 色差仪:日本柯尼卡美能达控股株式会社。

1.3 试验方法

1.3.1 涂膜保鲜设计

将鲢鱼宰杀后,利用手术刀将内脏、鱼皮和鱼骨剔除,用清水冲洗鱼体表面血水,将水分沥干。分别配制以下复合涂膜剂:0.9%透明质酸-1%大豆β-伴球蛋白、0.9%透明质酸-2%大豆β-伴球蛋白、0.9%透明质酸-3%大豆β-伴球蛋白。将处理的鲢鱼均匀涂膜,置于-3 ℃下贮藏,贮藏期为28 d,每隔7 d 测定各项指标,每个指标平行测定3 次。

1.3.2 持水力测定

称取5 g 鲢鱼肉块(5 cm×1 cm×1 cm),放在定性滤纸上包好,转入洁净的50 mL 离心管中,在20 ℃下3 000 r/min 离心15 min。离心后将样品取出称重,鲢鱼肉持水力为离心后肉质量与离心前肉质量之比。

1.3.3 pH 值测定

采用GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH 值的测定》中的方法测定均质化鲢鱼肉的pH 值。

1.3.4 电导率测定

参考郭丽等[10]的方法,测定均质化鲢鱼肉的电导率。

1.3.5 挥发性盐基氮(TVB-N)测定

采用GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中的自动凯氏定氮仪法测定鲢鱼肉TVB-N。

1.3.6 硫代巴比妥酸值(TBARS)测定

参考郭丽等[11]的方法测定鲢鱼肉TBARS。

1.3.7 TCA 可溶性肽含量测定

TCA 可溶性肽含量参考沈妮[16]的方法进行测定。

1.3.8 色差的测定

取均质后鲢鱼样品放入称量瓶中,用药匙将肉糜铺平,用手握住色差仪,保持力度均匀,测定时保证光线充足,将色差仪垂直放在肉糜表面且不与鱼肉样品接触,每测量1 次后,记录数据并用滤纸擦干色差仪的镜头表面,记录ΔE 值。

1.3.9 肌原纤维蛋白提取及含量测定

参考Lefevre 等[17]的方法,略作修改。称取鱼肉30.0 g 加入300 mL 缓冲液A[20 mmol/L 磷酸盐缓冲液、pH7.0,内含100 mmol/L KCl 和1 mmol/L 乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetra-acetic acid,EDTA)]混匀。在13 000 r/min 下匀浆60 s。匀浆后在4 ℃、8 000 r/min条件下离心10 min。将沉淀混匀于150 mL 缓冲液A中,洗涤离心,去上清液,洗涤2 次。最后将150 mL 缓冲液B(25 mmol/L 磷酸盐缓冲液、pH7.0,内含0.6 mol/L KCl)与沉淀进行混合,在13 000 r/min 下匀浆60 s,溶解后置于冰浴2 h。用抽滤泵在3 层纱布下进行抽滤,滤液为肌原纤维蛋白液。采用福林酚法测定肌原纤维蛋白含量。

1.3.10 肌原纤维蛋白表面疏水性测定

参考Cao 等[18]的方法进行测定。

1.3.11 肌原纤维蛋白羰基含量测定

参考贡慧等[19]的方法进行测定。

1.3.12 肌原纤维蛋白活性巯基和总巯基测定

参考吴满刚[20]的方法进行测定。

1.3.13 肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase 活性的测定

参考符莎露[21]的方法进行测定。

1.4 数据处理

试验结果以平均值±标准差表示,采用Excel 2010、SPSS 22.0 软件统计分析试验数据。

2 结果与分析

2.1 复合涂膜对微冻鲢鱼肉物理指标的影响

2.1.1 复合涂膜对微冻鲢鱼肉持水力的影响

持水力指肌肉在受到外力作用时保持原有水分的能力,持水力越好,鱼肉的品质越高。复合涂膜鲢鱼肉在微冻贮藏过程中持水力的变化见图1。

图1 复合涂膜鲢鱼肉在微冻贮藏过程中持水力的变化
Fig.1 Changes in water-holding capacity of silver carp using composite film during superchilled storage

如图1 所示,在微冻条件下,鲢鱼的持水力在贮藏前7 d 下降显著(P<0.05),在7 d~28 d 整体下降缓慢。刘欣荣等[22]的研究表明,红鳍东方鲀在-3 ℃微冻贮藏初期的持水力为84.1%,在贮藏第8 天降至72.1%,下降幅度较大,与本试验的变化趋势一致。这是由于在贮藏期间,鱼肉中蛋白质分解,鱼肉肌原纤维蛋白断裂,结缔组织发生变化,自由水流失[23]

0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肉在贮藏28 d 的持水力为74.3%,相比贮藏初期下降了14.7%,比空白样品下降幅度低49.2%。与其他2 个处理组相比,持水力始终保持较高水平,且三者之间差异明显。邵颖[24]研究发现冷藏期间壳聚糖丁香酚复合膜处理的带鱼水分损失存在延迟,在贮藏第18 天持水力比空白组高15%以上,持水力变化趋势与本试验一致。

2.1.2 复合涂膜对微冻鲢鱼肉色差的影响

肉类产品的颜色可以反映其新鲜程度,鲢鱼的白度越高,新鲜度越好。复合涂膜鲢鱼肉在微冻贮藏过程中ΔE 的变化见图2。

图2 复合涂膜鲢鱼肉在微冻贮藏过程中ΔE 的变化
Fig.2 Changes in ΔE of silver carp using composite film during superchilled storage

如图2 所示,鲢鱼的ΔE 均随贮藏时间的延长而显著减小(P<0.05),在贮藏前7 d 下降趋势明显,在7 d~28 d 较为平缓。蒋硕[25]研究发现,带鱼在冷藏期间ΔE不断下降,在贮藏初期ΔE 为56.84,到贮藏末期降至42.2,与本试验中ΔE 变化趋势一致。色差下降的原因是由于贮藏过程中,鱼肉中脂肪发生氧化,导致鱼肉酸败,进而使鱼肉发生褐变,褐变程度越高,ΔE 越低[26];也可能是由于蛋白质冷冻变性导致了ΔE 降低。

与涂膜样品相比,未涂膜鲢鱼肉即空白样品ΔE始终处于较低水平,在贮藏初期空白鲢鱼的ΔE 为57.3,在贮藏第28 天降幅最大,为37.7%。不同涂膜处理样品之间ΔE 变化差异明显,随涂膜剂中大豆β-伴球蛋白含量的增加,涂膜鲢鱼肉ΔE 在贮藏第28 天降幅分别为31.3%、18.4%、28.7%。0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉在贮藏期间ΔE 均保持最高,稳定在47.5 左右。涂有壳聚糖和海藻酸钠复合膜的罗非鱼样品在冷藏条件下贮藏15 d 后ΔE 为48.8,比对照组高4.7%,与本研究中ΔE 变化趋势相近[27]

2.2 复合涂膜对微冻鲢鱼肉理化指标的影响

2.2.1 复合涂膜对微冻鲢鱼肉pH 值和电导率的影响

鲢鱼在宰杀后的不同阶段,体内会发生不同的生化反应,使鱼体内pH 值呈现一定的变化规律,从而反映鲢鱼肉的新鲜程度。复合涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中鱼肉pH 值和电导率的变化见图3。

图3 复合涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中鱼肉pH 值和电导率的变化
Fig.3 Changes in pH and conductivity of silver carp using composite film during superchilled storage

如图3A 所示,在微冻贮藏过程中不同处理鲢鱼样品的pH 值均呈现先下降后上升的变化趋势。空白样品在贮藏第7 天时pH 值下降了6.8%,在贮藏第28 天pH 值上升了17.5%。丁婷[28]研究0 ℃贮藏的三文鱼pH值的变化,发现在贮藏第12 天时pH 值降低了2.6%,在贮藏第21 天时pH 值明显升高,与本试验趋势相似。这是由于贮藏初期宰杀后的鲢鱼尸体僵硬,体内糖原分解产生大量乳酸,从而使鱼肉的pH 值降低。随贮藏时间延长,鱼肉开始自溶腐败[29],产生三甲胺、氨和硫化氢等碱性物质,pH 值缓慢升高。

与涂膜处理的鲢鱼肉相比,未涂膜空白样品在微冻贮藏期间,pH 值增幅差异较大。在贮藏28 d 时,空白样品pH 值上升至7.77;涂膜处理的样品在贮藏期间pH 值呈现稳定状态,3 种涂膜鲢鱼肉pH 值差异较小。俞静芬[30]研究1%海藻酸钠-1%氯化钙-0.5%甘油复合膜鳙鱼微冻贮藏过程中pH 值变化,发现pH 值也呈现先降低后升高的趋势。与未涂膜相比,涂膜镛鱼在贮藏末期pH 值低1.5%。由此可知,涂膜剂可以完全附着在鱼肉表面,形成一层氧化膜,减缓鱼肉内部微生物的生成,从而抑制鱼肉pH 值的变化。

贮藏过程中鱼肉蛋白质和脂肪等物质被分解成小分子物质,浸出液中导电物质增多,电导率越高,产品品质越差。由图3B 可知,未涂膜空白样品电导率随贮藏时间延长而增加,在贮藏第28 天电导率比贮藏初期上升了27.9%(P<0.05)。涂膜处理鲢鱼肉的电导率整体呈缓慢增加趋势,在贮藏第28 天电导率比贮藏初期分别上升了10.1%、7.5%、8.8%(P<0.05)。吴奇子[31]研究-2 ℃贮藏的鲐鱼,发现在贮藏末期电导率比初始值上升了16.6%,与本试验变化趋势相近。这是由于贮藏时间越长,鱼肉分解的产物越多,导电能力越强,鱼肉新鲜程度越低。

贮藏过程中,涂膜样品的电导率始终低于未涂膜空白样品。0.9%HA-1%大豆β-伴球蛋白、0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白、0.9%HA-3%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉在贮藏末期电导率分别为997、974、985 μs/cm,三者之间差异不明显。涂膜剂在鱼肉细胞表面形成一层保护膜,部分渗透到鱼肉内部,降低了细胞膜的通透性,抑制了电导率的升高。用壳聚糖复合物纳米制剂浸渍的带鱼在冷藏期间电导率从初始的1 380 μs/cm 上升至贮藏末期1 610 μs/cm[24],可见壳聚糖复合物纳米制剂可有效延缓带鱼内容物的释放,保鲜效果明显。

2.2.2 微冻结合涂膜鲢鱼肉TVB-N 和TBARS 的变化

挥发性盐基氮是微生物酶的作用使蛋白质降解而产生的挥发性碱性含氮物质,是测定肉类制品新鲜度的指标之一,鱼肉新鲜度随挥发性盐基氮含量的升高而降低。复合涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸值的变化见图4。

图4 复合涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸值的变化
Fig.4 Changes in TVB-N and TBARS of silver carp using composite film during superchilled storage

如图4A 所示,不同处理鲢鱼肉微冻贮藏时间越长,TVB-N 含量越高(P<0.05)。贮藏前7 d 增长速度缓慢,从第7 天开始,增长速度加快,在贮藏第28 天空白样品TVB-N 含量增加了2.63 倍。李静雪[32]在-1 ℃下研究鲤鱼的TVB-N 变化,发现在贮藏末期鲤鱼的TVB-N相比贮藏初期增加了2.25 倍。鱼肉在贮藏初期由于温度低限制鱼肉中细菌繁殖,蛋白质分解缓慢,到贮藏的中后期,鱼肉中细菌繁殖速度加快,蛋白质被酶解并进一步分解产生氮、氨及胺类等碱性含氮物质,TVB-N 也随之大幅度增加[30]

在贮藏过程中,空白样品与其他3 种涂膜样品TVB-N 差距较大,空白样品组在贮藏21 d 时TVB-N为18.7 mg/100 g,之后大幅增加,超过国家标准对淡水鱼TVB-N 不超过20 mg/100 g 的要求,失去食用价值。

0.9%HA-3%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉贮藏期间TVB-N 的变化与其他2 种涂膜处理样品之间差异明显。而0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉在贮藏期间TVB-N 始终保持较低水平,贮藏28 d TVB-N 为14.09 mg/100 g,涂膜效果较好。吴春华[33]研究发现,涂膜壳聚糖衍生物的银鲳鱼在微冻条件下TVB-N 逐渐上升,其保质期长于未涂膜组,与本试验变化趋势一致。

TBARS 广泛用于评价肉类以及水产品的脂肪氧化酸败程度,脂肪氧化程度越高,产生的氧化降解产物丙二醛越多,其与TBARS 溶液反应会生成红色化合物[34]。由图4B 可知,微冻贮藏过程中,不同涂膜的鲢鱼样品的TBARS 均随着贮藏时间的延长而增大,空白样品在贮藏第28 天上升至2.89 mg/kg。胡玥[35]在-3 ℃下研究带鱼肉中TBARS 变化,发现在贮藏期间TBARS增加了3.57 倍,与本试验的变化趋势相近。这是由于随着贮藏时间的延长,空气中氧对鲢鱼鱼肉中的不饱和脂肪酸的作用增强,发生剧烈酸败反应,因此贮藏后期样品TBARS 最高[36]

微冻贮藏过程中空白组鲢鱼的TBARS 上升速率明显高于涂膜的3 种鲢鱼样品。空白样品的TBARS 在贮藏第28 天增加了7.1 倍,始终高于涂有透明质酸和大豆β-伴球蛋白复合膜的鲢鱼肉,大豆β-伴球蛋白、透明质酸作为天然涂膜材料,具有抗菌性、成膜性,可以在一定程度上减少鱼肉中水分流失,抑制鱼肉内部微生物的生长繁殖,减缓鱼肉的腐败变质。0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉在贮藏第28 天时TBARS 为1.85 mg/kg,处于最低水平。徐永霞等[37]在冷藏条件下研究明胶复合涂膜对草鱼TBARS 的影响,发现在贮藏过程中TBARS 随贮藏时间的延长不断上升,与未涂膜组相比,贮藏28 d 增幅降低了167%,与本试验结论相似。

2.3 复合涂膜对微冻鲢鱼肉蛋白质的影响

2.3.1 复合涂膜对微冻鲢鱼肉肌原纤维蛋白和TCA可溶性肽的影响

涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中肌原纤维蛋白和TCA 可溶性肽含量变化见图5。

图5 涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中肌原纤维蛋白和TCA 可溶性肽含量变化
Fig.5 Changes in myofibrillar and TCA-soluble peptide content of silver carp using composite film during superchilled storage

如图5A 所示,在微冻贮藏过程中,不同处理鲢鱼肌原纤维蛋白含量均呈现明显下降趋势(P<0.05),未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白含量降幅最大,在贮藏7 d 时下降了16.0%。田童童[38]将白斑狗鱼分别置于-4、4 ℃下贮藏,贮藏10 d 后肌原纤维蛋白含量分别下降了7.45%、28.19%,变化趋势与本试验相似。在贮藏过程中,巯基被氧化,二硫键增多,蛋白重组,蛋白质空间结构发生变化,引起肌原纤维蛋白降解,肌原纤维蛋白含量下降。

贮藏28 d,未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白含量为34.99 mg/g,下降幅度明显大于涂膜样品。0.9%HA-1%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白含量为39.16 mg/g,与贮藏初期相比,降幅为37.3%,与其他2 组涂膜处理差异明显。0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白与0.9%HA-3%大豆β-伴球蛋白涂膜样品之间肌原纤维蛋白含量无明显差异,在末期分别为46.16、43.24 mg/g。周强等[39]于-3 ℃贮藏海鲈鱼,用牛至精油-壳聚糖进行复合涂膜,明显抑制了肌原纤维蛋白含量下降。

TCA 可溶性肽是鱼肉蛋白被蛋白酶水解产生的低分子量肽的体现,TCA 可溶性肽含量越高,鱼肉品质越差。由图5B 可知,在微冻贮藏下,不同处理样品TCA 可溶性肽含量随着贮藏时间的延长而增大,空白样品TCA 可溶性肽含量在贮藏末期升高了5.7 倍。葛黎红[40]研究草鱼TCA 可溶性肽含量的变化趋势与本试验一致,在贮藏过程中,鱼肉的TCA 可溶解肽含量不断升高,到贮藏21 d 时鱼肉TCA 可溶性肽含量增加了28.13%。

与未涂膜鲢鱼空白样品相比,涂膜鲢鱼肉TCA 可溶性肽含量增幅较小。0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白的涂膜鲢鱼肉TCA 可溶性肽含量在贮藏期间保持最低水平,贮藏28 d,TCA 可溶性肽含量为5.63 μmol/g,与其他2 组涂膜处理差异明显。房吉伟[41]研究高压均质化壳聚糖涂膜草鱼TCA 可溶性肽含量的变化,在贮藏15 d,涂膜草鱼TCA 可溶性肽含量为空白样品的34.38%,涂膜效果明显,与本试验的变化趋势相近。

2.3.2 复合涂膜对微冻鲢鱼肉羰基、巯基和表面疏水性的影响

涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中羰基、巯基和表面疏水性变化见图6。

图6 涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中羰基、巯基和表面疏水性变化
Fig.6 Changes in sulfhydryl,arbonyl content and surface hydrophobicity of silver carp using composite film during superchilled storage

如图6A 所示,在微冻贮藏下,鲢鱼肌原纤维蛋白羰基含量呈明显上升趋势(P<0.05),在0~14 d 上升较缓,14 d~28 d 时出现大幅度上升。鱼肉在贮藏过程中产生冰晶再结晶,随着贮藏时间的延长,肌原纤维蛋白的二级与三级结构被破坏,肌原纤维蛋白发生变性,羰基含量增加[42]

未涂膜样品与涂膜鱼肉肌原纤维蛋白的羰基值相比有明显差异。未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白羰基含量在贮藏末期增加了7.14 倍,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼羰基含量增加了4.36 倍,增加幅度最小。0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鱼肉羰基变化与其他2 组涂膜处理之间差异明显。

由图6B 可知,在-3 ℃微冻贮藏条件下,鲢鱼肉肌原纤维蛋白的表面疏水性总体呈现明显上升趋势,且在14 d ~28 d 内上升速率加快。白斑狗鱼于-3 ℃微冻贮藏,表面疏水性上升变化趋势与本试验相近[43]。在微冻贮藏下,鱼肉因微生物和内源酶的作用,使鱼肉肌原纤维蛋白发生变性。蛋白质的空间结构被打开,被隐藏的疏水性氨基酸残基暴露,使鱼肉的表面疏水性增加[7]

未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白表面疏水性上升幅度明显大于涂膜鲢鱼样品。仪淑敏等[44]利用不同浓度菊粉处理鲢鱼鱼糜,鱼糜表面疏水性平稳上升,与未涂菊粉处理相比,1.5%菊粉涂膜鲢鱼表面疏水性保持较低水平。贮藏28 d 时0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼表面疏水性增幅最低,但与其他2 组涂膜处理相比差异不明显。

由图6C、图6D 可知,微冻鲢鱼肌原纤维蛋白的总巯基和活性巯基含量总体呈现下降趋势。在贮藏期间,肌原纤维蛋白变性,蛋白空间结构改变,巯基逐渐氧化形成二硫键,导致总巯基及活性巯基含量下降[45]

在贮藏过程中,未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白的总巯基和活性巯基含量下降幅度明显大于涂膜样品。贮藏末期未涂膜鲢鱼总巯基含量下降了38.83%,涂膜鲢鱼肉总巯基含量降幅依次分别为29.96%、22.32%、28.22%,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肉总巯基含量保持最高水平,与其他2 组涂膜处理之间差异明显。

2.3.3 复合涂膜对微冻鲢鱼肉Ca2+-ATPase 活性的影响

涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中Ca2+-ATPase 活性变化见图7。

图7 涂膜鲢鱼在微冻贮藏过程中Ca2+-ATPase 活性变化
Fig.7 Changes in Ca2+-ATPase activity of silver carp using composite film during superchilled storage

如图7 所示,微冻贮藏过程,鲢鱼肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase 活性呈明显下降趋势(P<0.05)。董开成[46]研究小黄花鱼-4.3 ℃贮藏试验中,发现小黄花鱼肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase 活性呈明显下降趋势。微冻贮藏下,会出现pH 值下降和冰晶析出现象,冰晶析出会使肌原纤维蛋白发生水解导致变性,两个现象共同作用导致肌原纤维蛋白发生变性,使Ca2+-ATPase 活性下降。

贮藏期间,涂膜鲢鱼与未涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase 活性下降幅度存在明显差异。贮藏末期未涂膜鲢鱼Ca2+-ATPase 活性下降了96.43%,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肌原纤维蛋白在贮藏末期处于较高水平,下降了65.54%。

2.4 涂膜鲢鱼微冻贮藏期间各指标主成分分析

将不同涂膜处理微冻鲢鱼肉贮藏期间各品质指标进行主成分分析,结果见表1。

表1 涂膜微冻鲢鱼肉贮藏期间各品质指标的主成分分析
Table 1 Analysis of principal components of quality indexes of silver carp meat coated with film during superchilled storage

成分初始特征值 提取平方与载入特征值 方差贡献率/%累计方差贡献率/%1 10.078 77.519 77.519 10.078 77.519 77.519 2 1.204 9.262 86.782 1.204 9.262 86.782 3 0.668 5.138 91.920 4 0.363 2.792 94.712 5 0.219 1.687 96.398 6 0.151 1.158 97.556 7 0.115 0.887 98.443 8 0.087 0.670 99.113 9 0.052 0.401 99.514 10 0.032 0.246 99.759 11 0.019 0.145 99.905 12 0.010 0.074 99.978 13 0.003 0.022 100.000贡献率/% 特征值 方差贡献率/%累计方差

由表1 可知,主成分1 和主成分2 累计贡献率达到86.782%,说明这2 个主成分能够反映涂膜鲢鱼肉贮藏品质的大部分信息。对提取的2 个因子进行分析可知,主成分1 方差贡献率为77.519%,载荷量较大的变 量 为TCA 可 溶 性 肽、Ca2+-ATPse 活 性、TBARS、TVB-N、总巯基含量、ΔE、持水力、电导率;主成分2 方差贡献率为9.262%,载荷量较大的变量为pH 值,说明主成分1 和主成分2 的指标对不同涂膜微冻鲢鱼肉品质的响应显著。根据各个指标的载荷系数和特征值计算后,得到特征向量,结果见表2。

表2 主成分的载荷矩阵和特征向量
Table 2 Load matrices and eigenvectors corresponding to principal components

指标 主成分1(F1) 主成分2(F2)载荷系数 特征向量 载荷系数 特征向量TCA 可溶性肽 0.963 0.303 345 -0.107 -0.097 54 Ca2+-ATPase 活性 -0.956 -0.301 14 0.19 0.173 2 TBARS 0.956 0.301 14 0.097 0.088 423 TVB-N 0.94 0.296 1 0.21 0.191 431总巯基 -0.934 -0.294 21 0.181 0.164 995肌原纤维蛋白 -0.917 -0.288 86 0.066 0.060 164羰基 0.914 0.287 91 0.068 0.061 987 ΔE -0.904 -0.284 76 0.278 0.253 418持水力 -0.891 -0.280 67 0.23 0.209 663电导率 0.883 0.278 145 0.173 0.157 703表面疏水性 0.81 0.255 15 -0.362 -0.329 99活性巯基 -0.724 -0.228 06 -0.467 -0.425 71 pH 值 0.565 0.177 975 0.743 0.677 302

通过特征向量建立线性方程,构建涂膜鲢鱼肉微冻品质的评价数学模型如下。

将不同涂膜处理微冻鲢鱼肉贮藏期间各个指标数据带入综合得分计算方程,得到涂膜处理的综合得分排序:0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白>0.9%HA-3%大豆β-伴球蛋白>0.9%HA-1%大豆β-伴球蛋白,说明0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜处理样品的总体品质最好,与实测结果一致,证明涂膜、微冻处理与鲢鱼肉的品质变化有强相关性。

3 结论

本试验以鲢鱼肉为研究对象,研究HA-大豆β-伴球蛋白涂膜结合微冻技术对鲢鱼肉品质的影响。结果表明,未涂膜鲢鱼肉在微冻贮藏14 d 后品质明显下降,与未涂膜鲢鱼肉相比,在微冻贮藏28 d 内,HA-大豆β-伴球蛋白复合膜可有效延缓鲢鱼肉TVB-N、TBARS、pH 值、电导率、TCA 可溶性肽含量、羰基含量和表面疏水性的升高,抑制微冻鲢鱼肉持水力、肌原纤维蛋白含量、巯基含量和Ca2+-ATPase 活性的下降。在微冻贮藏28 d,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肉肌原纤维蛋白含量保持最高,为46.16 mg/g,高于未涂膜鲢鱼肉31.9%;TVB-N 和TBARS 分别低于未涂膜鲢鱼肉45.5%和37.9%。TCA 可溶性肽含量保持最低,为5.64 μmol/g,低于未涂膜鲢鱼肉38.1%。与贮藏初期相比,微冻贮藏28 d,0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鲢鱼肉电导率增幅最小,为7.6%;持水力降幅最小,为14.8%。主成分分析提取的2 个主成分的累计方差贡献率达到86.782%,能直观了解到各涂膜处理鲢鱼肉品质变化趋势。综合评定0.9%HA-2%大豆β-伴球蛋白涂膜鱼肉的保鲜效果最佳。

透明质酸与大豆β-伴球蛋白复合涂膜剂可在鲢鱼肉表面形成一层保护薄膜,隔绝空气,降低氧化速率,阻碍微生物的侵入,延长鲢鱼肉货架期。后续可结合贮藏期间微生物的变化、细胞内冰晶的形成过程、水分迁移、肌肉微观结构的变化等深入研究透明质酸的抑菌作用、透明质酸与大豆β-伴球蛋白的保鲜作用机制,以期获得更好的保鲜方法和技术提高水产品品质,同时为开发新型天然涂膜保鲜材料提供参考。

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Effect of Hyaluronic Acid-β-Conglycinin Composite Film on Quality of Silver Carp Fillet During Preservation by Partial Freezing

WANG Peng,GUO Li*,YU Wen-ting,SUN Meng-yang,MA Xue,CHAI Yun-lei
(College of Food and Pharmaceutical Engineering,Suihua University,Suihua 152061,Heilongjiang,China)

Abstract:To solve the problem of protein oxidation and quality deterioration of freshwater fish during storage,this paper used 0.9% hyaluronic acid(HA)and 1%,2% and 3%β-conglycinin to prepare a composite coating film for silver carp fillet,preserved the fillet at -3 ℃for 28 d,and investigated the changes in water-holding capacity,whiteness(ΔE),pH,conductivity,total volatile basicnitrogen(TVB-N),thiobarbituric reactive substances(TBARS),and trichloroacetic acid(TCA)-soluble peptides of silver carp fillet,thereby exploring the oxidation rule of fish myofibrillar proteins during the storage.The principal component analysis(PCA)was combined to study the control effect of coating film and partial-freezing technology on the oxidation and quality of silver carp protein. The results showed that the composite coating film delayed the increase of TVB-N,TBARS,pH,conductivity,and TCA-soluble peptide content,and inhibited the decrease of water holding and ΔE of the fish. The sulfhydryl content in fish myofibrillar proteins and Ca2+-ATPase activity was increased by composite coating,whereas the carbonyl content and surface hydrophobicity were significantly reduced.The cumulative variance contribution rate of the two principal components extracted by PCA reached 86.782%,which well reflected the original information to understand the change trend of the quality of silver carp with different film treatments.According to the comprehensive assessment,the silver carp coated with 0.9% HA-2%β-conglycinin had the optimal preservation effect.

Key words:silver carp;β-conglycinin;hyaluronic acid;film preservation;preservation by partial freezing;principal component analysis

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2023.07.010

基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(LH2020C074)

作者简介:王鹏(1981—),男(汉),教授,硕士,研究方向:食品工程。

*通信作者:郭丽(1979—),女(蒙古),教授,博士,研究方向:农产品加工及贮藏。

引文格式:

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加工编辑:冯娜

收稿日期:2022-10-03