南极磷虾在不同冻藏温度下品质变化*

俞所银，包建强，李越华，许澄，任青，赵启蒙

(上海海洋大学食品学院，上海，201306)

南极磷虾antarctic krill(Euphausia superba)属于高蛋白质物种，含有人体必需的全部氨基酸及多种矿物质［1-2］。据调查南极磷虾数量约为6.5～10.0亿吨，生物量巨大［3-6］。由于南极磷虾捕捞地离港口远、流通距离长及虾体大量自溶酶的存在，冻藏可以延长货架期和商业价值。但在冻藏期间会发生褪色［7］、脂肪氧化［8］、蛋白质分解［9］、升华和再结晶［10］现象，产生异味、酸败、脱水、汁液损失、挥发性盐基氮增加［11-12］和微生物腐败［9］等情况，对南极磷虾鲜度及品质有着重要的影响，因而研究冻藏南极磷虾鲜度和品质变化对其综合开发与应用具有实用意义。

国内外对南极磷虾做了一定的研究［4，13-14］:李学英［15］等对南极磷虾冷藏过程中品质进行了研究，但主要集中在室温、冰藏温度研究，而对南极磷虾在冻藏温度(4种冻藏温度)过程中，长时间、持续性地对鲜度和品质变化的报道较少，且没有对冻藏过程中磷虾总蛋白质、K值进行过详细的研究;本文研究了-18、-25、-30、-50℃冻藏条件下感官品质、持水率(water-holding capacity，WHC)、pH、总蛋白含量、菌落总数(total viable count，TVC)、鲜度指标(K值)及总挥发性盐基氮(total volatile nitrogen，T-VBN)变化规律，为后续南极磷虾品质动力学及货架期预测模型研究奠定基础。

根据2012年3月在辽宁省大连海洋渔业集团公司“连兴海”轮于南极海域捕捞期间的科考经验，南极磷虾捕捞上网后活体“液氮快速冻结”制成60 cm×35 cm×4 cm冰砖，2块一组、超低冷库存放环境温度为-50℃。我国水产冻藏库和冻藏车温度大都低于-18℃，可以满足水产品长期鲜度和品质的保持［16］。

1 材料与方法

1.1 实验材料

南极磷虾于2012年3月在南极FAO 48.2区捕捞，在-20℃冷冻条件下于2012年4月26日运到实验室，切割成10 cm×10 cm×8 cm虾砖装入食品级密封袋，分别在-18、-25、-30和-50℃下冻藏。间隔时间取样测定各指标值，实验时流水解冻，当虾砖变软时置于自制冰锅上4℃剥虾取肉。

1.2 实验方法

每隔10天测定冻藏不同温度下南极磷虾的感官品质、持水率(WHC)、pH、总蛋白含量、菌落总数(TVN)、鲜度指标(K值)及总挥发性盐基氮(TVBN)指标。

1.2.1 感官评定

虾砖流水解冻后，挑选5只完整的虾，由受专门培训的感官评定小组(5人)根据表1［17］对不同冻藏温度下南极磷虾感官品质综合评分，最后取平均值。若综合评分在2分以下，则表明南极磷虾的剩余货架期为零，为不可接受。

表1 南极磷虾感官评定Table 1 Sensory evaluation of antarctic krill

1.2.2 持水率(WHC)的测定

根据路昊［18］方法稍作改动:选用“压出液滴”测量法。称取2.00±0.01 g切碎南极磷虾肉，置于80目铜网上，采用冷冻离心机3 000 r/min离心10 min。再称量离心后样品(去铜网)，所得质量差为压出液滴量。

1.2.3 pH测定

根据Wenjiao Fan［19］方法稍作改动:称取2.50±0.01 g研磨南极磷虾碎肉，加去离子水至25 mL，搅拌均匀、静置30 min，冷冻离心、过滤，pH计测定。

1.2.4 总蛋白测定

凯氏定氮法［20］。

1.2.5 菌落总数(TVC)的测定

根据 GB 4789.2-2010 测定［21］。

1.2.6 K值测定

ATP关联物提取参考 Choia［22］等的方法，并加以修改:取碎虾肉1.00±0.01 g于10 mL离心管，加入2 mL冷却的10%高氯酸(Per-Chloric Acid)溶液，玻璃棒搅匀后于3 000 r/min冷冻离心3 min，收集上清液;残渣用2 mL冷却的5%漂洗，同一条件离心，将上清液与前面的合并，重复操作一次。混合所有的上清液，先用10 mol/L KOH中和至大致中性，再用1N KOH中和至 pH 6.5(精密pH试纸检测)，3 000 r/min冷冻离心3 min，合并上清液，去离子水定容至10 mL。

ATP测定参考沈月新［23］的方法:离子交换柱层析法，717型强碱型阴离子(Cl-)交换树脂，紫外分光光度计250 nm测定吸光度。

1.2.7 挥发性盐基氮(T-VBN)的测定

按SC/T 3032-2007水产品扩发性法盐基氮的测定［24］。

2 结果与分析

2.1 不同冻藏温度下南极磷虾感官指标的变化

从图1可见，南极磷虾感官评分值逐渐下降，与冻藏时间有显著的相关性(r=0.976)，这与谢主兰［25］虾酱品质研究结论一致。感官评分下降速率与冻藏温度呈反比，即-18℃感官评分下降最快，-50℃下降最慢。-18、-25℃在210 d、320 d感官评分为2.0。

图1 不同冻藏温度下南极磷虾感官评分变化Fig.1 Changes in sensory evaluation of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

达到货架期，虾砖全部褐变，解冻后脱落现象严重，组织松弛呈海绵空心状，有强烈的腥味或氨味，蒸煮试验汤汁浑浊、呈乳白色、大量脱落物悬浮于汤内，品质不可接受。而-30、-50℃2组截止450 d感官评分分别为4.0、5.5，品质仍在接受范围之内，表明低温对南极磷虾品质有较好的保鲜效果，且冻藏温度越低保鲜效果越好。

2.2 不同冻藏温度下南极磷虾WHC的变化

如图2可见，WHC与冻藏时间和冻藏温度均有显著相关性(r=0.956和0.973)。南极磷虾初始WHC值比较接近，分别为 75.30%、75.13%、82.38%、85.57%，随时间增加冻藏温度下南极磷虾WHC呈“波动下降”趋势(与路昊［20］黄鳍金枪鱼腹部肌肉持水率有着相似的现象)。-18、-25℃ WHC下降很快，在 70 d、80 d达到一个“峰谷值”，为47.43%和50.29%;而-30、-50℃“波动下降”趋势小，截止450 d时-18、-25、-30、-50℃ WHC值分别为30.65%、37.65%、46.04%、59.23%，说明冻藏确实起到长期保持南极磷虾品质的作用，但存在“冷冻变性”现象，影响虾肉组织持水能力，V.M.OcañoHiguera［26］等和 Flores［27］等认为这可能是在冻藏期间破坏了虾肉肌原纤维蛋白立体结构，丧生了持水能力造成的。

图2 不同冻藏温度下南极磷虾WHC变化Fig.2 Changes in water-holding capacity of antarctic krill during storage at different frozen temperatures

2.3 不同冻藏温度下南极磷虾pH的变化

4种冻藏温度下南极磷虾pH值变化情况如图3所示，初始值为7.01，这与冻结虾体前虾的活动方式及冷链温度波动有关。4种温度下pH值都呈现出“波动上升再下降”趋势，Alasalvar［28］等和 Manju［29］等都有相似的研究结果。波动上升可能是糖酵解反应，糖原分解为乳酸引起的［18］下降波动，上升主要是微生物和内源性蛋白酶作用下，分解产生氨和三甲胺引起的增加［30］;“后下降”可能是蛋白质被分解殆尽的缘故。

-18、-25、-30和-50℃主要在50～140 d波动上升，前三者在270、310和390 d达到一个较高的值，而-50℃仍缓慢上升，说明虾还未腐败。与邸向乾［4］5℃冷藏下14 h时pH达到峰值(8.20)相比，说明冻藏对微生物生长有明显的抑制作用，长期保持南极磷虾的鲜度品质;但4种温度下的峰值比他高，主要是南极磷虾肉中蛋白酶在冻藏温度下仍有较高的活力，与 Nishimura［31］等测定结果一致，

但4种冻藏温度下pH值变化不大，不适宜作为区分南极磷虾品质最佳指标。

2.4 不同冻藏温度下南极磷虾总蛋白的变化

图3 不同冻藏温度下南极磷虾pH变化Fig.3 Changes in pH of Antarctic krill during storage at different frozen temperatures

虾类在冻藏过程中蛋白质因生理生化原因随着冻藏时间、温度而发生变化。表现为肌肉组织松软多孔、持水率降低、质地变硬、口感变化差等现象，因此定时测定不同冻藏温度下南极磷虾蛋白质可以直接反映南极磷虾的冻藏品质。

图4 不同冻藏温度下南极磷虾总蛋白质变化Fig.4 Total protein content of antarctic krill at different frozen temperatures

图4为不同冻藏温度下南极磷虾总蛋白含量与冻藏时间的变化关系。-18、-25、-30和-50℃温度下南极磷虾总蛋白都呈现“下降”趋势，冻藏温度越低下降趋势越平缓。与李学英［15］研究冰藏条件下南极磷虾可溶性蛋白含量总体趋势下降的结论一致。-18与-25℃冻藏南极磷虾总蛋白变化非常明显，从起初17.18、17.24 mg/100 g 降到450 d 8.95、9.74 mg/100 g，减少量分别为47.90%和43.50%。-30℃和-50℃变化幅度较小，下降率分别为32.25%和20.25%，明显低于前两者，说明冻藏温度为-30℃、-50℃比-18℃、-25℃［32］能更好地保持南极磷虾品质。

2.5 不同冻藏温度下南极磷虾TVC的变化

南极磷虾自身含有大量酶和酪氨酸［33］，易于发生氧化褐变。由图5可见，南极磷虾在不同冻藏温度下菌落总数变化明显。根据Mosfer［34］对海虾菌落总数的划分:≤5 lg(CFU/g)为一级鲜度，≤5.7 lg(CFU/g)为二级鲜度，菌落总数达到6 lg(CFU/g)就不能食用。菌落总数初始值为2.38 lg(CFU/g)，冻藏于-18℃ 下南极磷虾的菌落总数变化最明显，110 d、140 d和170 d达到一级鲜(5.18 lg(CFU/g))、二级鲜(5.79 lg(CFU/g))和不可食用(6.13 lg(CFU/g))。这与 Theofania Tsironi，等［35］-15 ℃ 贮藏320 d相比，货架期减少了近一半，这可能与虾品种和虾捕获后未加防腐剂“Na2SO3”有关。-25℃、-30℃冻藏下的菌落总数分别在270 d、380 d超标，其值分别为 6.02 lg(CFU/g)、6.00 lg(CFU/g)。-50℃冻藏条件下菌落总数尚未超标，冻藏450 d时，为4.84 lg(CFU/g)，这表明冻藏温度越低越能抑制微生物的生长。

图5 不同冻藏温度下南极磷虾菌落总数变化Fig.5 Growth of Total Viable Count(TVC)of antarctic krill at different frozen temperatures

2.6 不同冻藏温度下南极磷虾K值的变化

K值是一种较好地评价水产品鲜度的指标［36］。南极磷虾在冻藏过程中ATP受到自身体内酶的作用而发生生物化学变化，K值是(HxR+Hx)对虾肉ATP分解产物总含量的百分率［37］，K值越小表示越新鲜。

如图6所示，随着冻藏时间的增加，K值呈上升趋势，且温度越高K值上升越快，这与菌落总数变化趋势类似。-18℃、-25℃组K值在270 d、360 d超出可食用上限值 60%［38］，分别为 67.82% 和63.05%，说明此时南极磷虾肉已进入初期腐败，不具备商业价值了。而-30℃、-50℃ 组变化幅度较缓慢，450 d时K值分别为56.93%和39.81%，仍可食用。这主要是低温抑制酶活性，导致生化反应减缓减弱的结果。

2.7 不同冻藏温度下南极磷虾T-VBN的变化

图6 不同冻藏温度下南极磷虾K值变化Fig.6 Changes in K value of antarctic krill at different frozen temperatures

根据GB/T2733-2005海虾中T-VBN含量30 mg/100 g作为初步腐败的界线标准［39］。如图7所示，与TVC、K值变化趋势相同，T-VBN值随冻藏时间增加而增加，尤其是 -18℃ 冻藏下的南极磷虾，在340 d时T-VBN值已经超出初步腐败界限，为不可接受。-25℃下的T-VBN值变化程度比-18℃变化幅度缓慢些，于450 d时≥30 mg/100 g，为30.64 mg/100 g，而-30℃、-50℃冻藏南极磷虾的T-VBN值变化很缓慢，截至450 d，T-VBN值不超过18 mg/100 g，与路昊［19］实验结果近似。这主要是冻藏能抑制南极磷虾体表、内微生物的繁殖以及自身酶活性，从而减缓了蛋白质分解产生胺类物质的速率。结果表明，冻藏在不同温度下南极磷虾的T-VBN值随着冻藏时间的延长而不断增加，且随着温度的升高，T-VBN值迅速增加。

图7 不同冻藏温度下南极磷虾的T-VBN含量变化Fig.7 Changes of Total Volatile Basic Nitrogen(T-VBN)content in antarctic krill at different frozen temperatures

T-VBN初步腐败天数比菌落总数和K值所显示的初步腐败的天数长，分别相差170 d、70 d(菌落总数-18℃、-25℃)和90 d、280 d(K值 -18℃、-25℃)，主要原因可能是:在制取菌落总数虾肉样品时，暴露在外界时间过长(在4℃恒温下，剥壳取肉时间约为20 min)，磷虾体内独特的自溶酶及外界微生物共同作用下，造成菌落总数值偏大;K值反映水产品死后僵硬至自溶阶段的不同鲜度，而T-VBN是指水产品腐败过程中蛋白质分解产生氨及胺类等碱性含氮物质，与微生物一样反映腐败变质的过程［40］。所以K值比T-VBN初步腐败的天数小，可以衡量南极磷虾死后早期阶段鲜度变化。

3 结论

不同冻藏温度下鲜南极磷虾“感官综合评价”、“持水率”、“总蛋白质”、“pH值”均随着贮藏时间的延长而不断下降，且温度越高，下降越迅速。-18℃和-25℃组南极磷虾在210 d、320 d“感官综合评价”低于2分，货架期为零，不可接受，而-30℃和-50℃组在450 d时，评分分别为4.0和5.5，优于前两者，但pH值差别不明显，不推荐作为区别冻藏南极磷虾品质优劣的最适指标之一。南极磷虾经4种温度冻藏后，“菌落总数”、“K值”和“挥发性盐基氮”均成“上升”趋势。根据“菌落总数”值，-18℃冻藏南极磷虾肉分别在110 d、140 d和170 d达到一级鲜、二级鲜和不可食用;-25℃、-30℃组分别于270 d、380 d不可食用;而-50℃冻藏磷虾450 d时仍处于一级鲜度。与“菌落总数”类似，-18℃、-25℃组在270d、360d K值超过60.0%可食用上限，商业价值为零。而-30℃、-50℃ 组450 d时K值分别为56.93%和39.81%，仍可食用。“挥发性盐基氮”上升速率则比“菌落总数”和“K值”慢。-18℃组T-VBN增长速度最快、340 d时超出30 mg/100 g，在450 d时-25℃组超出30 mg/100 g，-30℃和-50℃组分别为17.92 mg/100 g、14.33 mg/100 g，尚未超过30 mg/100 g。

本研究结果表明，-30℃、-50℃比-18℃、-25℃更有效地保持南极磷虾鲜度和品质。基于-30℃和-50℃冻藏南极磷虾各项品质指标差别不明显，以及综合成本、节能等问题考虑，推荐-30℃为南极磷虾最佳冻藏温度。

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