秘鲁鱿鱼丝贮藏过程中甲醛及相关品质指标的变化

邹朝阳,李学鹏,*,蒋圆圆,励建荣,*,朱军莉,李薇霞

(1.渤海大学食品科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013;2.浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州 310012;3.国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心;江苏苏州 215011)



秘鲁鱿鱼丝贮藏过程中甲醛及相关品质指标的变化

邹朝阳1,李学鹏1,*,蒋圆圆1,励建荣1,*,朱军莉2,李薇霞3

(1.渤海大学食品科学研究院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013;2.浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州 310012;3.国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心;江苏苏州 215011)

以两种不同品牌的秘鲁鱿鱼丝为研究对象,以酸价、过氧化值、pH、水分活度值、菌落总数、色差值(L*、a*、b*)、二甲胺及甲醛含量为指标,探究秘鲁鱿鱼丝在贮藏过程中的品质变化规律,为探索鱿鱼丝贮藏过程中甲醛产生的机制提供理论依据。结果显示:秘鲁鱿鱼丝在贮藏两个月内的甲醛含量、二甲胺含量、菌落总数、酸价、过氧化值以及色差a*值、b*值都随贮藏时间的延长而增大,而pH、水分活度值和L*值则呈降低趋势。贮藏期间A品牌鱿鱼丝的水分活度、酸价、过氧化值以及L*值和b*值均高于B品牌,其余品质指标含量则相反。两种品牌的秘鲁鱿鱼丝甲醛含量以及B品牌的菌落总数,在贮藏两个月后均超过了最大限量标准。秘鲁鱿鱼丝的甲醛含量与菌落总数、酸价值及过氧化值间有良好的线性相关关系(p<0.01),表明鱿鱼丝贮藏过程中甲醛的产生可能是与细菌生长繁殖和脂肪氧化有关。

鱿鱼丝,甲醛,品质指标,相关性

鱿鱼肉质细嫩、营养丰富,富含高度不饱和脂肪酸如EPA、DHA,还含有大量的牛磺酸,对人体健康十分有益[1]。经过严格的加工工艺制成的鱿鱼丝味道鲜美且营养丰富,是一种深受人们喜爱的休闲食品。

近年来,由于鱿鱼丝生产的主要原料北太平洋鱿鱼的捕获量逐渐降低,使得具有色白、捕获量大、价格低廉等特点的秘鲁鱿鱼进入人们的视野,逐渐成为北太平洋鱿鱼的替代品。秘鲁鱿鱼(Dosidicusgigas),也称为美洲大赤鱿,属于真鱿科(Ommastrephidae),美洲大赤鱿属(Dosidicus),个体比较大,长度一般在0.11m到1.1m之间,个别胴体长度可达20m,是迄今为止发现的个体最大的鱿鱼种类之一。该鱿鱼为大洋性浅海种,分布于太平洋以东水域,生活区域比较广,一般集中分布于秘鲁海域[2-3]。

目前,我国对水产品的研究大多集中在生鲜水产品贮藏保鲜和水产品加工技术方面,而对水产品加工后贮运过程中的品质变化研究较少。系统研究水产加工产品在储运过程中的品质变化规律,对解析相关品质变化机制,开发相应品质控制技术,提高水产加工品的质量与安全性都具有重要的现实意义。近年来,鱿鱼丝等产品中内源性甲醛问题备受关注,对鱿鱼加工行业的发展影响严重。本实验室前期较为系统地研究了鱿鱼制品加工过程中内源性甲醛的产生机制,发现鱿鱼丝等产品中甲醛主要来源于其前体物质氧化三甲胺(Trimethylamine N-oxide,TMAO)高温加工过程中的热分解[4-5]。随着研究的深入,发现鱿鱼丝在贮藏过程中也会出现甲醛含量的增高[6-7],但其机制尚不明确。为揭示该现象,本文对秘鲁鱿鱼丝中甲醛及相关品质指标进行测定,旨在从品质变化角度探索鱿鱼丝贮藏过程中甲醛产生的相关影响因素与机制,为提高秘鲁鱿鱼丝贮藏品质和安全性提供依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

秘鲁鱿鱼丝 A品牌采自于浙江某企业,B品牌采自于辽宁某企业;三氯乙酸(分析纯) 天津市致远化学试剂有限公司;2,4-二硝基苯肼(分析纯) 天津博迪化工股份有限公司;对甲苯磺酰氯(分析纯) 阿拉丁;甲苯(色谱纯) 天津市科密欧化学试剂有限公司;三氯甲烷(分析纯) 锦州古城化学试剂厂;硫代硫酸钠(分析纯) 天津市光复精细化工研究所;氢氧化钾(分析纯) 天津市风船化学试剂科技有限公司。

Agilent HP1260型高效液相色谱仪(配有紫外检测器)、Agilent GC7890A型高效气相色谱仪(配有氢火焰离子检测器) 美国安捷伦公司;PL602-L型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;CR-400型色彩色差计 杭州祥盛科技有限公司;THERMO型冷冻高速离心机 美国Thermo公司;水分活度计 北京盈盛恒泰科技有限责任公司;SK6210HP型超声波清洗器 上海科导超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 甲醛(Formaldehyde,FA)的测定 参照董靓靓[8]的方法,略作修改。称取1.00g粉碎的鱿鱼丝至100mL具塞三角瓶中,加入25mL超纯水,震荡混匀后浸泡10min,加入10mL 10%三氯乙酸混匀,冰水浴超声30min,将提取液倒入离心管中,10000r/min离心6min,取上清液,用1mol/L NaOH调至pH=4,然后定容至50mL。取2mL上清液于10mL具塞比色管中,加入2mL 0.5g/L 2,4-二硝基苯肼衍生剂,混匀,60℃水浴加热30min,冷水迅速冷却后经0.45μm滤膜过滤,然后用高效液相色谱仪进行检测。

色谱条件 色谱柱:ODS-C18柱(4.6×250mm,5μm);进样量:10μL;流速:0.8mL/min;流动相:甲醇∶水=70∶30;检测器:紫外检测器;波长:355nm。

1.2.2 二甲胺(Dimethylamine,DMA)的测定 参照贾佳[9]的方法,称取1.00g粉碎的鱿鱼丝,测定二甲胺的含量。

1.2.3 水分活度(Aw)的测定 取适量粉碎的鱿鱼丝放入水分活度仪的样品盒中,平衡30min后测定样品的水分活度。

1.2.4 pH的测定 取10.00g粉碎的鱿鱼丝于烧瓶中,加入90mL煮沸冷却的蒸馏水后匀浆并静置30min,过滤后取50mL滤液用pH计测定其pH[10]。

1.2.5 色差值的测定 取适量粉碎的鱿鱼丝放入玻璃平板内,混匀且铺平,用色差计读取样品的L*值、a*值和b*值[11]。

1.2.6 菌落总数的测定 参照GB 4789.2-2010测定。

1.2.7 酸价(Acid Value,AV)的测定 参照赵东豪[12]的方法,略有修改。准确称取5.00g粉碎的鱿鱼丝于50mL离心管中,加入15mL三氯甲烷-甲醇(体积比2∶1)混合溶液,涡旋振荡2min后超声提取15min,以4500r/min离心3min后,上清液移入100mL具塞三角瓶中,残渣分别用15mL三氯甲烷-甲醇混合溶剂以上述方法漩涡超声提取两次,合并上清液后供测定使用。

参考GB/T 5009.37-2003测定。

1.2.8 过氧化值(Peroxide value,POV)的测定 脂肪的提取参照1.2.7中的方法。过氧化值的测定参考GB/T 5009.37-2003的滴定法测定。

1.3 数据处理与分析

本实验重复三次,利用SPSS 18.0软件和Origin 8.5软件对数据进行统计分析与作图。

2 结果与分析

2.1 甲醛和二甲胺含量

甲醛是一种可以使蛋白质变性进而损伤生物细胞的原生质毒,会导致人肺、肝和免疫功能异常,还会损伤神经系统[13]。世界卫生组织已经确定甲醛为致癌和致畸物质以及潜在的强致突变物之一,且在我国有毒化学品控制名单上甲醛高居第二位[14]。美国环境保护局规定甲醛的每日允许摄入量(ADI)不能超过0.2mg/kg 体重。我国农业部规定水产品中的甲醛含量应不大于10mg/kg。已有研究表明,水产品中的甲醛是一种自身代谢产物,主要由氧化三甲胺(trimethylamine oxide,TMAO)通过酶学途径和高温分解途径代谢产生的[15-16],且会产生等量的二甲胺[17]。从图1可看出,A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝在储藏过程中FA和DMA的含量都随贮存时间的延长而逐渐增加,且增加的趋势基本一致,说明在贮藏过程中TMAO代谢产生FA和DMA,导致FA和DMA含量逐渐升高。同时,DMA的生成量明显高于FA,这可能是因为FA易与蛋白质结合,导致甲醛生成量减少[18]的缘故。A品牌鱿鱼丝甲醛和二甲胺的初始含量分别为9.0mg/kg和11.0mg/kg,B品牌鱿鱼丝甲醛和二甲胺的初始含量则高于A,分别为10.4mg/kg和13.4mg/kg。且贮存过程中B品牌鱿鱼丝的甲醛和二甲胺的生成量较A大,增长趋势更加明显。这可能是由于两种鱿鱼丝加工工艺不同,如蒸煮和烘烤的时间和温度不同,导致鱿鱼丝中甲醛的含量不同[19]。贮藏期内A品牌鱿鱼丝的甲醛生成量明显低于B,这可能是A品牌鱿鱼丝中加入了抑制甲醛生成的物质或者使用了甲醛捕获剂[20],使得甲醛的生成量明显减少。从图1还可看出,A品牌鱿鱼丝贮存到第3周时甲醛含量达到了11.1mg/kg,已经超过了农业部规定的水产品中甲醛含量的安全限量(10mg/kg);而B品牌鱿鱼丝在第1周时甲醛含量为10.4mg/kg,已略微超出农业部标准。储存到第8周时,A和B品牌的鱿鱼丝甲醛含量分别为19.4mg/kg和38.9mg/kg,分别为初始含量的2.1倍和3.5倍,已超过农业部规定的标准。因此,如何优化鱿鱼丝的生产工艺并控制秘鲁鱿鱼丝中的甲醛含量是亟待解决的问题。

图1 两种品牌秘鲁鱿鱼丝贮藏过程中 甲醛和二甲胺含量的变化Fig.1 Changes of formaldehyde and dimethylamine contents of the two dried squid thread during storage

2.2 水分活度(Aw)

1970年Labuza提出了食品贮藏稳定性与水分活度关系,说明了水分活度对食品贮藏的重要性[21]。美国规定,水分活度超过0.85的食品不能上市销售,日本规定不得超过0.90。水产品中水分活度低时,微生物的生长受到抑制。当水分活度小于0.60时,大部分微生物都不能生长。但在低水分活度下,水产干制品容易发生硬化和脂质氧化,因此水分活度应控制在一定的范围内,从而可有效地预防微生物作用和氧化作用所导致的水产品品质下降。从图2可看出,A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝的初始水分活度分别为0.653和0.618,水分活度都较低,可较好的抑制微生物生长与脂肪氧化。随着贮藏时间的延长,水分活度一直降低,贮藏到两个月时,水分活度分别降到0.564和0.537,这可能是因为鱿鱼丝中的微生物生长、繁殖需要消耗一定量的水分,从而导致其水分含量逐渐减少,水分活度降低;但第5周之前鱿鱼丝的水分活度下降较为缓慢;到第5周之后鱿鱼丝的水分活度下降速度加快,这可能是因为储藏前期微生物的增殖需要一定的适应期,生长较为缓慢,利用的水分相对较少,水分活度降低缓慢;适应期过后微生物进入对数生长期,生长繁殖加快,水分消耗增加,因此水分活度下降速率加大。

图2 两种品牌秘鲁鱿鱼丝贮藏过程中水分活度的变化Fig.2 Changes of water activity values of the two dried squid thread during storage

2.3 pH

秘鲁鱿鱼肌肉酸、涩,具有不受人们欢迎的“怪酸味”,这一缺点严重制约着秘鲁鱿鱼的加工利用。因此除去这种“怪酸味”,对秘鲁鱿鱼的开发利用至关重要。目前,夏松养[22]、曹俊[23]等人已对秘鲁鱿鱼肌肉酸性物质的去除做了相关研究且效果较好。从图3可看出,A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝在贮藏过程中的pH都小于7.0,偏酸性。其中,A种鱿鱼丝初始pH为5.48,酸性较大,这可能是由于鱿鱼丝在脱酸的前处理过程中除酸效果不理想或者是由于加工过程中添加了酸性添加剂所致。随着贮藏时间的延长,A、B两种品牌鱿鱼丝的pH逐渐下降,pH分别从5.48和6.36下降到5.36和6.14。pH在贮藏期间一直降低,可能是由于贮藏期间脂肪酸败以及乳酸菌等产酸微生物的作用使得乳酸积累等因素所导致。

图3 两种品牌鱿鱼丝贮藏过程中pH的变化Fig.3 Changes of pH values of the two dried squid thread during storage

2.4 色差(L*值、a*值、b*值)的变化

食品的褐变分为酶促褐变和非酶促褐变,而鱿鱼丝在贮藏过程中的褐变主要是由于美拉德反应引起[24],属于非酶促褐变。秘鲁鱿鱼丝在加工过程中受到蒸煮和烘烤等高温处理,且处理过程中添加一定量的糖类物质进行调味,因此鱿鱼丝在加工过程中必定会发生美拉德反应,且美拉德反应对鱿鱼丝颜色的变化和风味的形成至关重要。通过色差计可测定样品的L*值、a*值和b*值。其中,L*、a*和b*分别表示亮度、红绿色和黄蓝色。L*值越大,表示越亮白;a*值为正值时表示偏红色,负值时表示偏绿色;b*值为正值时表示偏黄色,负值时表示偏蓝色。通过L*值、a*值和b*值的变化可以更客观、更准确地反映鱿鱼丝色泽的变化。从图4可看出,A品牌和B品牌秘鲁鱿鱼丝在贮藏期内,L*值呈下降趋势,a*与b*值呈增加趋势,其初始值L*分别为84.87和84.40,a*值分别为-0.81和-1.55,b*值分别为13.95和17.58。随贮藏时间的延长,A和B品牌鱿鱼丝的L*值逐渐变小,而a*值、b*值逐渐变大,其中A品牌鱿鱼丝的a*值到第8周时已由负值变为正值。A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝在贮藏期内颜色变暗,由微黄色变为微褐色,这可能是因为鱿鱼丝贮藏期间,发生美拉德反应,形成褐色的含氮类聚合物,致使秘鲁鱿鱼丝色泽发生变化从而影响产品的感官品质。

图4 两种品牌鱿鱼丝贮藏过程中 L*值、a*值、b*值的变化Fig.4 Changes of L* value,a* value and b* value of the two dried squid thread during storage

2.5 菌落总数

据估计,全世界每年食品总产量的三分之一是由于微生物的腐败而损失掉[25]。水产品因其水分含量高、蛋白质含量丰富等特点,很容易被微生物污染引起腐败变质。环境温度、初始微生物污染水平和微生物的增殖是影响水产品货架期的重要因素[26]。从图5中可看出,A和B两种品牌秘鲁鱿鱼丝的菌落总数都随储存时间的延长呈增加趋势,且B品牌中菌落总数含量相对较多。A品牌的初始菌落总数为3.49logcfu/g,在贮藏初期(1～3周)增长较为缓慢,这可能是因为鱿鱼丝在加工处理后残余的细菌增殖需要有一定的适应时间;到第3周,菌落总数增长到3.5logcfu/g;第3周以后,菌落总数增长速度逐渐加快;到第5周,菌落总数增加到3.73logcfu/g,这可能是由于细菌分解鱿鱼丝中的营养物质作为自身能量来源而大量增殖;到第8周,菌落总数达到4.05logcfu/g,为初始值的1.16倍。B品牌秘鲁鱿鱼丝的菌落总数初始值较A品牌高,为3.96logcfu/g,在储藏初期(1～3周)也有明显的延滞期,增加较为缓慢,且延滞期比A品牌更加明显;延滞期之后,B品牌的菌落总数明显增加;在第4周左右增长速度最快;到第7周,菌落总数增加到4.43log cfu/g;到第8周,菌落总数达到4.55logcfu/g,已超过GB10144-2005所规定的动物性水产干制品菌落总数的最大限量(30000cfu/g)。因此,B品牌鱿鱼丝货架期在8周内,而A品牌鱿鱼丝到第8周,菌落总数还远低于国标中菌落总数最高限量,A品牌货架期长于B品牌。

图5 两种品牌鱿鱼丝贮藏过程中菌落总数的变化Fig.5 Changes of total number of colonies of the two dried squid thread during stotage

2.6 酸价和过氧化值

脂质氧化是富含脂类食品变质的主要原因[27]。食品在贮藏过程中不饱和脂肪酸与氧气作用,经过一系列反应最后生成低分子的过氧化物、醛类、酮类和脂肪酸等物质,发生酸败,从而导致食品品质变差。其中酸价是反映脂肪中游离脂肪酸含量以及最终脂肪酸败程度的重要指标。过氧化值也是表示油脂和脂肪酸被氧化程度的重要指标。GB 10144-2005《动物性水产干制品卫生标准》中规定“动物性水产干制品的酸价(以脂肪计)(KOH)应≤130mg/g,而过氧化值(以脂肪计)应≤0.6g/100g”。通过对酸价和过氧化值的测定,可反映秘鲁鱿鱼丝贮存期间油脂的酸败程度。从图6可看出,A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝在贮藏过程中酸价和过氧化值都呈增加趋势,而且增加趋势相一致,说明随着贮藏期的延长,油脂逐渐氧化,表明这两个指标都能反应鱿鱼丝在贮藏过程中的脂肪氧化程度。A、B两种品牌秘鲁鱿鱼丝的初始酸价和过氧化值分别为3.91、3.68mg/g和0.013、0.006g/100g。A种鱿鱼丝初始酸价和过氧化值都高于B,且两个月贮藏期内两指标一直高于B,表明A种鱿鱼丝的脂肪氧化程度高于B。这可能是因为B品牌鱿鱼丝中添加了复合抗氧化剂的缘故,所以抗氧化效果较好[28]。贮藏期间,两种品牌鱿鱼丝的酸价和过氧化值都不断增长,到第8周,酸价和过氧化值分别为4.16、3.9mg/g和0.022、0.011g/100g,远远小于国家标准限定的最大量。这可能因为鱿鱼中脂肪含量较低,只有干重的1%～2%,在添加适量抗氧化添加剂的情况下,可以较好地抑制鱿鱼丝在贮藏期间酸败发生。

图6 两种品牌鱿鱼丝贮藏过程中酸价和过氧化值的变化Fig.6 Changes of acid values and peroxide values of the two dried squid thread during storage

2.7 理化指标的相关性分析

以A和B两种品牌秘鲁鱿鱼丝甲醛值为自变量,分别以菌落总数值和酸价值以及过氧化值为拟合目标进行曲线拟合,获得相关系数R2值。从图7及表1可看出,两种秘鲁鱿鱼丝的甲醛值与菌落总数值、酸价值以及过氧化值都有很好的线性相关性,A和B品牌秘鲁鱿鱼丝的R2值分别为0.9674、0.9795、0.8273和0.9481、0.9508、0.8221;p值都小于0.01,呈极显著相关,说明秘鲁鱿鱼丝的甲醛含量与菌落总数、酸价值以及过氧化值之间有较好的线性相关性。该结果表明,鱿鱼丝贮藏过程中甲醛的不断积累,可能与微生物的生长繁殖和脂肪氧化有关,这对贮藏过程中甲醛的产生机制提供了参考和依据。

图7 两种品牌鱿鱼丝甲醛含量与菌落总数、 酸价值及过氧化值的相关性分析图Fig.7 Correlation analysis between formaldehyde contents and total number of colonies,acid values, peroxide values respectively

3 结论

通过测定A和B两种品牌秘鲁鱿鱼丝在贮藏过程中甲醛及相关品质指标,发现鱿鱼丝贮藏过程中甲醛、

表1 两种品牌秘鲁鱿鱼丝甲醛含量与菌落总数、酸价值、过氧化值的回归方程相关参数Table 1 The parameters in the regression equation of Formaldehyde value and total number of colonies value,acid value and peroxide value of the two dried squid thread

二甲胺含量显著增加,两种品牌鱿鱼丝的甲醛含量在储存两个月后都超出农业部规定的最大限量(10mg/kg),其中B种鱿鱼丝的甲醛含量达到农业部甲醛限定量的3.8倍。且B种鱿鱼丝在贮藏到第8周,菌落总数也超过GB 10144-2005中所规定的最大限量(30000cfu/g)。鱿鱼丝贮藏过程中水分活度和pH逐渐降低,菌落总数、酸价、过氧化值不断增加,色泽会逐渐变暗,由微黄色逐渐变为微褐色。通过相关性分析,发现秘鲁鱿鱼丝的甲醛含量与菌落总数、酸价值、过氧化值有良好的线性相关性(p<0.01),表明鱿鱼丝贮藏过程中甲醛产生可能与细菌生长繁殖和脂肪氧化有关,为研究贮藏过程中甲醛的产生机制提供了参考和依据。

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Changes in formaldehyde and quality indices ofdriedDosidicusGigasthread during storage

ZOU Zhao-yang1,LI Xue-peng1,*,JIANG Yuan-yuan1,LI Jian-rong1,*,ZHU Jun-li2,LI Wei-Xia3

(1.Food Science Research Institute of Bohai University,Food Safety Key Lab of Liaoning Province,Jinzhou 121013,China;2.College of Food Science and Biotechnology,Zhejiang Gongshang University,Hangzhou 310012,China;3.Patent Examination Cooperation Jiangsu Centre of the Patent Office,SIPO,Suzhou 215011,China)

Quality changes of the two differentDosidicusgigasdried squid thread were investigated by determining acid values,peroxide values,pH,water activities,total number of colonies,color difference values(L*,a*and b*values),formaldehyde and dimethylamine contents of dried squid thread,which was aimed to explore the variation of quality during storage and provide the theoretical basis for exploring the formation mechanism of formaldehyde in dried squid thread during storage. The results showed that the contents of formaldehyde and dimethylamine,total number of colonies,acid values,peroxide values,a*and b*values of dried squid thread gradually increased during the two months storage,while pH,water activity and L*values decreased. Water activities,acid values,peroxide values,L*and b*values of dried squid thread from brand A were higher than that of brand B,while the other quality indexes were just the opposite. Formaldehyde contents of the dried squid thread from the two brand and the total number of colonies of dried squid thread from brand B exceeded the maximum limits after two months storage. Formaldehyde contents showed good linear relationships with total number of colonies,acid value and peroxide value(p<0.01),indicating that the production of formaldehyde may be related to the growth of bacteria and fat oxidation during storage.

dried squid thread;formaldehyde;quality indices;correlation

2014-06-03

邹朝阳(1987-)，男，硕士研究生，研究方向：水产品贮藏与加工。

“十二五”国家科技支撑计划(2012BAD29B06)；高等学校博士学科点专项科研基金(优先发展领域)(20113326130001)。

TS254.1

A

1002-0306(2015)05-0315-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.058

*通讯作者:李学鹏(1982- )，男，博士，副教授，主要从事水产品贮藏加工方面的研究。 励建荣(1964- )，男，博士，教授，主要从事水产品和果蔬贮藏加工及质量安全控制方面的研究。