羧甲基壳聚糖复配对虾保水保鲜剂的研制

解万翠，王英文，杨锡洪，莫星优，纪之娇（.青岛科技大学化工学院，山东 青岛 6604；.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 54088；.青岛科技大学化学与分子工程学院，山东 青岛 6604）

羧甲基壳聚糖复配对虾保水保鲜剂的研制

解万翠1，2，王英文1，杨锡洪2，3，莫星优2，纪之娇3
（1.青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042；2.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；3.青岛科技大学化学与分子工程学院，山东 青岛 266042）

南美白对虾易发生虾头黑变、腐败变质，冻藏过程中脱水造成干耗，困扰着水产加工业。从抑制虾头黑变、抑菌、保水3方面筛选出植酸钠、Nisin以及魔芋寡糖等天然配料，再与具有抑菌、保水、成膜作用的羧甲基壳聚糖进行复配，开发复合对虾保水保鲜剂。结果表明，将0.3% 羧甲基壳聚糖、0.05%Nisin、0.3%植酸钠、0.3%魔芋寡糖配制的保鲜保水剂可将对虾货架期延长3～4 d，降低冻藏180 d的对虾干耗50%。天然对虾保鲜保水剂具有无硫无磷、安全、高效等优点，对保障水产品安全、提高对虾品质，具有重要意义。

南美白对虾；羧甲基壳聚糖；保鲜；保水

解万翠，王英文，杨锡洪，等. 羧甲基壳聚糖复配对虾保水保鲜剂的研制［J］.广东农业科学，2016，43（8）：119-123.

南美白对虾（Penaeus vanname）是目前世界养殖产量最高的三大虾类之一，对虾体大壳薄，肉质鲜美，营养丰富，是一种经济价值很高的水产品［1］。对虾在捕获后很快死亡，加工不及时会导致对虾黑变、腐败变质，降低感官品质及食用鲜度，冷冻保藏的虾产品由于干耗，造成损失［2-3］。

为减缓虾头黑变，抑制腐败微生物的繁殖，已建立了低温保鲜法、化学保鲜法、气调保鲜法、生物保鲜法，以及保鲜方法的集成技术［4-6］。其中，基于关注水产品安全的大环境，生物保鲜技术是研究的焦点，目前主要有茶多酚、植酸、乳酸链球菌素和溶菌酶等［7］。而保水剂多采用磷酸盐，天然成分如海藻酸钠、海藻糖等因成本较高，应用较少，但随着国外对出口产品标准的提高，含磷保水剂也不能使用［8］。在冷冻对虾产品的加工中，水产企业往往分别购买对虾保鲜剂和保水剂，分两次工序处理原料，既浪费，又繁琐。依据虾头黑变机理［9］，及微生物繁殖特点，筛选保鲜剂配料［10］，再选择强吸水性的魔芋多糖，酶解为寡糖，提高了溶解性，作为吸水剂配料［11-12］。

本研究对保鲜和保水的主要试剂通过筛选，复配成对虾保鲜保水剂，既使用方便，又绿色天然，保障了水产品的安全，具有较好的实用意义。

1　材料与方法

1.1试验材料

南美白对虾：规格为40只/500 g，购于湛江市东风市场；羧甲基壳聚糖，广东湛江钦晟有限公司；魔芋寡糖，实验室酶解制备［6］；海藻糖，分析纯，广州化学试剂厂；海藻酸钠，分析纯，天津北联精细化学品开发公司；乳酸链球菌素（Nisin），浙江银象生物工程有限公司；其他试剂，分析纯，上海国药集团。

主要仪器：超净工作台，VS-1300-U，苏静集团泰安公司；电子天平，UX420H，日本SHIMADZU；电热干燥培养箱，HG303-4A，南京实验仪器厂。

1.2试验方法

1.2.1对虾预处理 将选购的南美白对虾打氧保活运回，经加冰猝死，清洗去杂物，剔除破损的对虾，随机分组备用。

1.2.2单因素试验筛选保鲜保水剂配料 （1）防黑变：分别配制异抗坏血酸钠、植酸钠和茶多酚溶液各0.2%，以蒸馏水为对照，将对虾浸泡30 min后4℃保存，每隔1 d观察其黑变程度。

（2）保鲜剂：配制葡萄糖酸内脂、溶菌酶、Nisin溶液各0.1%，以蒸馏水为对照，将对虾浸泡30 min后4℃保存3 d，检测细菌总数。

（3）保水剂：配制魔芋寡糖、魔芋多糖、海藻酸钠、海藻糖各1.5%，以蒸馏水为对照，将对虾分别浸泡30 min，捞出沥干，测定浸泡增重率。将浸泡的对虾放入包装袋，排气封口，于-20℃冻藏7 d，取出后室温下解冻2 h，测解冻损失率。将解冻对虾100℃蒸2 min，沥干水分后测定蒸煮损失率。

1.2.3正交试验优化羧甲基壳聚糖、植酸钠、Nisin和魔芋寡糖复合配方 根据抑制黑变、抑菌、保水的单因素试验结果，对Nisin、植酸钠、魔芋寡糖、羧甲基壳聚糖进行复配，进行四因素三水平优化试验。

按照表1 配制保水保鲜剂，4℃下浸泡30 min，沥干称重，于-20℃冰箱中保存，7、180 d后检测保水指标。

1.2.4优化配方与市售保鲜剂、保水剂对比试验 根据正交试验结果，结合生产实际，进行复配的保水保鲜剂（复配优化处理）与市售保鲜剂和保水剂（对照，主要配方为胶氢乙酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、乳酸链球菌素）的验证对比实验，以蒸馏水为空白对照。每隔2 d检测细菌总数和挥发性盐基氮，冻藏180 d检测保水指标。

表1　L9（34）正交因素水平设计

1.2.5测定项目及方法 （1）细菌总数的测定，按GB/T 4789.2-2008有氧平板菌落计数（APC）法测定细菌总数执行。（2）挥发性盐基氮的测定，按GB/T 5009.44-2003微量定氮法测量挥发性盐基氮的含量执行。（3）保水指标的测定：

2　结果与分析

2.1单因素试验

2.1.1几种配料的黑变抑制效果 抑制黑变原料处理对虾后4℃保存，对虾黑变结果见表2。由表2可知，茶多酚和植酸钠都起到了防黑变作用，4℃下保存2 d，空白对照明显黑变，植酸钠处理3 d仍有光泽，故选植酸钠进行复配试验。

表2　黑变抑制处理后对虾的变化

2.1.2抑菌配料的筛选 4℃下放置3 d的细菌总数检测结果见表3。由表3可知，溶菌酶、葡萄糖酸内脂、Nisin都有抑菌作用，Nisin效果最显著。Nisin抑制革兰氏阳性菌，特别是细菌芽孢，与羧甲基壳聚糖形成很好的互补作用，故选用Nisin作为抑菌剂进行复配。

表3　抑菌处理后对虾中细菌总数（CFU/g）

2.1.3保水配料筛选 不同保水剂处理对虾后的保水指标见图1。由图1可知，浸泡增重率主要受试剂溶解性的影响，溶解性相近时，多糖增重率大于寡糖；解冻损失率受试剂溶解性和渗透性影响，多糖大于寡糖；蒸煮损失率受试剂溶解性和吸水性影响，寡糖大于多糖。魔芋寡糖由于具有良好的溶解性、渗透性和吸水性，增重速度快，且阻碍对虾体内水分流失，在冻藏和蒸煮过程中也保持了更多的水分，选择作为复配原料之一。

图1　保水剂处理后的保水指标

2.2保鲜保水剂配方优化

以细菌总数和解冻损失率为指标，正交试验设计及结果见表4。根据极差可知，保鲜效果C＞A＞D＞B，最佳配方A3B3C3D1，保水效果D＞A＞C＞B，确定最佳配方A3B1C3D3。考虑到Nisin成本，复配保鲜保水剂的综合效果，最终选择配方A3B2C2D2，并按照优化最佳条件进行验证实验。

表4　正交试验设计与结果

2.3优化配方处理后指标变化

2.3.1细菌总数变化 细菌菌落总数是水产食品卫生质量标准重要一项，也是南美白对虾货架期的一项重要指标。当lg（CFU/g） ≤5，为一级鲜度，lg（CFU/g）≤6，为二级鲜度。将复合保鲜保水剂处理的对虾，在4℃下保藏，与对照和空白对照随天数细菌总数的变化见图2。由图2可知，处理后8 d复合保鲜保水剂处理和对照仍为二级鲜度，而空白对照处理后4 d达到6.05，即不能食用。

图2　复合保鲜保水剂处理后细菌总数变化

2.3.2TVB-N变化 挥发性盐基氮（TVB-N）是富含蛋白质食品的腐败变质指标，蛋白质在微生物作用下分解产生氨及低级胺类物质。当对虾的TVB-N≦20 mg/100g，为一级鲜度，TVB-N≦30 mg/100g，为二级鲜度。复合保鲜保水剂处理对虾后挥发性盐基氮含量变化见图3。由图3可见，空白对照处理后4 d已超过了二级鲜度，不能食用。复配优化组和对照处理后8 d才达到二级鲜度，具有更长的货架期。

图3　复合保鲜保水剂处理后对虾挥发性盐基氮含量变化

图4　冷冻6个月的保水指标变化

2.3.3处理后180 d保水指标变化 浸泡对虾后的浸泡增重率，和冷冻180 d后测定的解冻损失率和蒸煮损失率见图4。由图4可知，经复合保鲜保水剂处理后的对虾，提高了对虾的浸泡增重率，冷冻保藏6个月后，解冻损失率维持在4%以下，蒸煮的损失最少。降低了冷冻对虾的干耗，很好地保证了对虾在蒸煮烹饪后的口感和风味。

3　结论

通过单因素实验，筛选出植酸钠作为抗虾头黑变的配料，Nisin作为抑菌成分，魔芋寡糖作为保水剂主配料。与羧甲基壳聚糖复配，开发对虾保鲜保水剂。并经正交试验优化，确定了0.3%羧甲基壳聚糖、0.05%Nisin、0.3%植酸钠和0.3%魔芋寡糖的复合保鲜保水剂的最佳配方。

将对虾保鲜保水剂与空白和市场产品对比，处理的对虾在4℃条件下7 d仍在二级鲜度上，将南美白对虾货架期延长了3～4 d，有效的减缓了对虾黑变。处理的对虾在冷冻保藏180 d后，比空白对照降低干耗50%以上，保证了对虾蒸煮后的口感及风味。

新保鲜保水剂各项指标均优于市面上购买的产品，但不含硫、磷等有害成分，为广大消费者提供了绿色、安全水产品，也为将来水产品保鲜剂、保水剂的开发提供了新思路。

［1］ G Bono，C O R Okpala，G R A Alberio，et al. Toward shrimp consumption without chemicals：Combined effects of freezing and modified atmosphere packaging（MAP）on some quality characteristics of Giant Red Shrimp （Aristaeomorpha foliacea）during storage［J］. Food Chemistry，2016，197：581-588.

［2］ 刘金昉，刘红英，李丽娜. 复合防黑变保鲜剂在南美白对虾保鲜中的应用［J］. 食品科技，2014 （5）：139-144.

［3］ 王乐，陈淑湘，王欣欣等. 冷藏处理方式对南美白对虾品质的影响［J］. 食品与机械，2012 （4）：168-171.

［4］ 朱小乔，刘通讯. 极具潜力的天然防腐剂——Nisin［J］. 食品与发酵工业，2001，27（4）：66-69.

［5］ M Y Arancibia，M E Lopez-Caballero，M C Gomez-Guillen，et al. Chitosan coatings enriched with active shrimp waste for shrimp preservation ［J］. Food Control，2015，54：259-266.

［6］ 胡冬梅，孙涛，谢晶. 南美白对虾保鲜剂研究进展［J］. 食品科学，2011（13）：365-368.

［7］ 杨锡洪，解万翠，章超桦，等. 虾保鲜剂的研制［J］.现代食品科技，2009，25（3）：279-281.

［8］ 白青云，赵希荣，毕艳红. 超声波结合壳聚糖对龙虾虾仁保水性的影响［J］. 食品研究与开发，2014，35（16）：107-111.

［9］ 曹荣，薛长湖，徐丽敏. 复合保鲜剂在对虾保鲜及防黑变中的应用［J］. 农业工程学报，2009，25（8）：294-298

［10］ 杨华，刘丽君，戚向阳，等. 南美白对虾虾仁无磷保水工艺研究［J］. 安徽农业科学，2014，42 （31）：11108-11112.

［11］ 曾恩辉. 冷冻凡纳滨对虾虾仁无磷保水剂的研究［D］. 湛江：广东海洋大学，2012.

［12］ 张慜，肖功年. 国内外水产品保鲜和保活技术研究进展［J］. 食品与生物技术，2002，21（1）：104-107.

（责任编辑 白雪娜）

Development of complex fresh-keeping and water-holding agent for Penaeus vannamei by carboxymethyl chitosan

XIE Wan-cui1，2，WANG Ying-wen1，YANG Xi-hong2，3，MO Xing-you2，JI Zhi-jiao3
（1.College of Chemical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China；2 .College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China 3 .College of Chemistry and Molecular Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042 ，China；）

Penaeus vannamei is susceptible to blach change，microbial contamination，drying lose during storage，puzzling aquatic product industry. Sodium phytate，nisin and konjak oligosaccharide，as natural ingredients were selected from test of inhibition shrimp head dark，anti-bacteria and water-holding. Then complex formula of water and fresh-keeping for shrimp was developed for preparation with carboxymethyl chitosan，which had better water and fresh-keeping capacity. The results showed that the shelf life of shrimp could prolong for 3-4 days，and drying loss could be reduced by 50% after 6 months frozen storage，with regeant of 0.3% carboxymethyl chitosan，0.05% nisin，0.3% sodium phytate and 0.3% konjak oligosaccharide. Natural biological water and fresh-keeping agent without sulfur and phosphorus，was safe，efficient，had a larger space for development and prospects in current to food quality requirements.

Penaeus vannamei；carboxymethyl chitosan；fresh-keeping；water-holding

TS254.9

A

1004-874X（2016）08-0119-05

2016-02-15

湛江市科技计划项目（2013A05006）

解万翠（1969-），女，博士，教授，E-mail：xiewancui@163.com

杨锡洪（1963-），男，博士，教授，E-mail：yangxihong63@163.com