迷迭香鱼精蛋白复合保鲜剂对冷藏白鲢鱼丸的保鲜效果研究

国竞文,李婷婷,王当丰,刘 楠,励建荣,*,杨易衡,沈 琳,宋 强

(1.渤海大学食品科学与工程学院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013; 2.大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600； 3.浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州 310012； 4.大连东霖食品股份有限公司,辽宁大连 116000)

国竞文1,李婷婷2,*,王当丰1,刘 楠1,励建荣1,*,杨易衡3,沈 琳4,宋 强4

(1.渤海大学食品科学与工程学院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013; 2.大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600； 3.浙江工商大学食品与生物工程学院,浙江杭州 310012； 4.大连东霖食品股份有限公司,辽宁大连 116000)

为了探讨迷迭香-鱼精蛋白复合保鲜剂对白鲢鱼丸4 ℃冷藏条件下的保鲜效果,本研究采用三种不同复合比例处理鱼丸,在贮藏期间定期测定其细菌总数、pH、TVB-N值、弹性、硬度、白度、水分分布、凝胶强度的变化并进行感官评定。结果表明:与对照组相比,各处理组都有抑制微生物生长繁殖的作用,可降低TVB-N值,同时弹性、硬度、凝胶强度及水分分布等指标均优于对照组,但对白度影响不大,其中处理组C(0.1 g/kg迷迭香+0.3 g/kg鱼精蛋白)保鲜效果最为显著。这表明迷迭香-鱼精蛋白复合保鲜剂在不影响白鲢鱼丸感官品质的情况下可以有效改善其贮藏品质,延长其货架期。

白鲢鱼,鱼丸,复合保鲜剂,保鲜效果,货架期

白鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)又名水鲢、跳鲢、鲢子,属于鲤形目,鲤科,是著名的四大家鱼之一,分布在全国各大水系,产量常年位居我国淡水鱼类前3 位[1]。白鲢鱼是一种高蛋白、低脂肪的鱼类食品资源,将白鲢鱼加工成鱼糜制品能够提高产品的附加值。鱼丸营养丰富,但在常温下易滋生大量微生物导致鱼丸腐败变质,贮藏期较短。在传统的贮藏运输(冷冻)状态下,解冻和温度波动造成的反复冻融对鱼丸的质地和口感影响较大且能耗较高。因此,结合生物保鲜技术改进贮运工艺(采用冷藏)会使产品达到较长保质期,保持其品质的同时有利于维持经济效益,进而推动鱼糜制品行业的发展。生物保鲜剂本身安全、无毒且具有良好的抑菌效果,可以有效抑制生物体内酶的活性,防止蛋白质分解变性,减缓不饱和脂肪酸氧化,且某些生物保鲜剂还具有一定的营养价值。复合生物保鲜剂是基于栅栏效应将多种生物保鲜剂混合配成的复合物,可发挥协同作用,增强抗菌效果[2]。

迷迭香提取物富含迷迭香酚等高效抗氧化物质,具有安全、高效、热稳定性强和广谱的抗氧化性能[3-5],且抑菌效果显著[6-7],可以改善水产品感官品质,延长其货架期[8],是一种国内外公认的天然生物保鲜剂和防腐剂。迷迭香作为保鲜剂在水产品中的应用已有相关报道,李婷婷[9]等报道曾指出迷迭香添加量为200 mg/kg时,冷藏鲅鱼鱼丸的保鲜效果最好,可以延长货架期8～10 d。李大虎[10]等研究表明含迷迭香的蛋白基薄膜可以抑制猪肉冷藏期间的脂类和蛋白质氧化。

鱼精蛋白是一种动物源天然防腐剂,对凝固芽孢杆菌、枯草杆菌、地衣芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌及巨大芽孢杆菌等有一定的抑制效果,其中对革兰氏阳性菌的抑菌作用较好,并且在中性和碱性条件下的抗菌能力较强[11-12]。Miller[13]等研究表明鱼精蛋白能有效抑制水产品中腐败菌的生长繁殖,可以应用于水产品保鲜中。李燕[14]等将从鱿鱼中提取的鱼精蛋白添加到新鲜鱼糜制品中,发现可以抑制其腐败。利用迷迭香提取物的高效抗氧化性能与鱼精蛋白的光谱抑菌性进行复配可以明显增强保鲜效果,为此本研究按不同比例将迷迭香与鱼精蛋白进行复配,通过测定白鲢鱼丸在4 ℃低温贮藏过程中各项指标的变化及感官评定,综合评价迷迭香-鱼精蛋白复合保鲜剂对白鲢鱼丸品质及货架期的影响,旨在为探索鱼糜制品在低温贮藏中复合生物保鲜新技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冷冻白鲢鱼鱼糜 购自青岛锦灿食品有限公司;迷迭香(迷迭香酸15%) 购自禹州市森源本草天然产物有限公司;鱼精蛋白(含量99%) 购自武汉宏信康精细化工有限公司。

TA.XT-plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;NMI20核磁共振分析仪 上海纽迈电子科技有限公司;MLS-3030CH立式高压蒸汽灭菌锅 三洋电机有限公司;SW-CJ-2FD超净工作台 苏净集团苏州安泰技术有限公司;CR-400色差仪 日本Konica Minolta公司;LRH系列生化培养箱 上海一恒科技有限公司;kjeltecTM8400型凯氏定氮仪 德国FOSS公司;FE 20型pH计 METTLER TOLEDO公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲢鱼鱼丸制作工艺流程 流水解冻鲢鱼鱼糜(65%)→斩拌1 min(加淀粉15%～20%、盐3%、水15%)→加入保鲜剂斩拌20 min→成型→凝胶化(40～45 ℃、水浴20 min)→沸水煮3 min→冰水冷却→真空包装→4 ℃贮藏。参照GB2760-2011食品添加剂使用卫生标准[15],实验设置1个空白对照组(不添加保鲜剂),3个处理组,其复合保鲜剂添加含量如表1所示。

表1 各处理组复合保鲜剂添加配方(g/kg)Table 1 Each experimental group compound added preservative formulation(g/kg)

1.2.2 贮藏实验 鱼丸分装后4 ℃贮藏,在1、4、7、10、13、16 d测定细菌总数、pH、TVB-N值、色差、质构、凝胶强度、低场核磁共振及感官评分。每次测定随机取样三组,各项指标结果均取三次测定的平均值。

1.2.3 微生物的测定 根据国家标准GB/T 4789.2-2010的方法[16],采用平板倾注法进行测定。

1.2.4 pH的测定 参照Arashisar[17]的方法。取10 g绞碎样品于烧杯中,加入煮沸后冷却的蒸馏水90 mL,均质后静置30 min过滤,用pH计测定滤液的pH。

1.2.5 TVB-N值 参考“FOSS公司应用子报”的测定方法[18],结果单位表示为mgN/100 g。

1.2.6 质构分析 鱼丸切成约1.5 cm3的立方体,每组测三次取平均值。TPA模式参数为:探头:p/5,探头下降高度:2 mm,下降速度:0.5 mm/s,恢复时间:2 s,触发力值:5 g。

1.2.7 色差的测定 使用色差计来测定,L*表示亮度值(Lightness),a*表示红绿值(redness/greenness),b*表示黄蓝值(yellowness/blueness),白度通过公式计算:

白度=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

1.2.8 水分分布测定 通过低场核磁共振来测定,参考王金路[19]等人方法并略作修改,将鱼丸切成1 cm×1 cm×2 cm的条形,置于核磁管底部。采用CPMG脉冲序列测定水分横向弛豫时间T2,仪器参数设定为:磁场强度0.5 T,τ值(90°～180°脉冲)110 μs,重复间隔TR2000 ms,接收信号分子数4500,NS16,回波数1000,质子共振频率22.6 MHz,温度32 ℃。

表2 鱼丸感官评定分值表Table 2 Sensory evaluation standards of fish balls

1.2.9 凝胶强度测定 参考尹贝贝[20]等人方法,用TA.XT-plus质构仪测定。将鱼丸切成直径30 mm,厚度30 mm的大小,探头P0.5S,选择压缩模式,检测速度1 mm/s,穿刺深度25 mm。

1.2.10 感官评价 由5名经过培训后的专业人员组成评审小组,随机抽取各组鱼丸进行感官评分,最终评分取5人平均值,评分标准见表2。

1.3 数据分析

采用EXCEL2013软件及Origin8.0绘图软件进行数据统计,SPSS 19.0进行重复测量方差分析,显著性水平设置为p<0.05。

2 结果与分析

2.1 贮藏过程中鱼丸细菌总数的变化

微生物污染是食品腐败变质的主要原因。根据GB10132-2005《鱼糜制品卫生标准》中规定,鱼丸的细菌总数可接受限量值为5.00 logcfu/g。由图1可以看出,随着贮藏时间的延长,对照组和各处理组的细菌总数都在不断升高,且处理组样品的细菌总数显著低于对照组(p<0.05),菌落总数增长速率较缓慢,其中处理组C的抑菌效果最好,原因是鱼精蛋白破坏了细菌的细胞壁与细胞膜从而达到抑菌效果[21-23]。不添加保鲜剂的对照组鱼丸在贮藏7 d时细菌总数达到5.95 logcfu/g,已超过国标中的卫生标准;而添加保鲜剂的处理组贮藏7 d时细菌总数分别为4.89、4.95、4.47 logcfu/g,仍在国家卫生标准允许的范围内,第10 d时处理组C菌落总数为5.00 logcfu/g,刚达到国标允许的安全临界值。上述结果表明添加迷迭香-鱼精蛋白复合保鲜剂可以延缓鱼丸的腐败变质,延长货架期。

图1 复合保鲜剂对冷藏白鲢鱼丸菌落总数的影响Fig.1 Effect of composite preservative on total viable counts of silver carp fish ball during 4℃ storage

2.2 pH分析

图2为经过不同处理的鱼丸样品在4 ℃贮藏过程中pH的变化规律。从图中可知,各组样品的pH在贮藏期间变化趋势相近且相对稳定,这与李婷婷等的研究结果一致[24]。在贮藏前10 d各组的pH逐渐下降,这是因为细菌代谢利用小分子有机物,并且发酵产酸使pH降低。在贮藏10 d后各组的pH呈现一定的上升趋势,这是因为随着样品鲜度下降,蛋白质分解产生氨和三甲胺等碱性物质使pH上升[25]。各处理组pH始终低于对照组且两者之间差异显著(p<0.05),说明迷迭香与鱼精蛋白可以有效抑制微生物繁殖和减缓蛋白质降解,从而延缓样品在贮藏期间pH的升高。

图2 复合保鲜剂对冷藏白鲢鱼丸pH的影响Fig.2 Effects of composite preservative on pH values of silver carp fish ball during 4℃ storage

2.3 TVB-N值

水产品在贮藏过程中,由于微生物及酶的作用会产生氨和胺类等具有挥发性的碱性含氮化合物,通过测定其在贮藏过程中的挥发性盐基氮含量(TVB-N值),可以反映出水产品的鲜度变化及蛋白质分解程度,该值越大则新鲜度越差[26]。添加不同复配比例保鲜剂后鱼丸样品的TVB-N含量变化如图3所示,结果表明,随着贮藏时间的延长,各组的TVB-N含量呈现逐渐增加的趋势,16 d时，对照组由4.37 mgN/kg增加至5.17 mgN/kg,原因是鱼丸样品中微生物繁殖较快,蛋白质分解产生大量的胺类物质,此类物质逐渐积累使得TVB-N值逐渐升高。在很多关于水产品贮藏过程的新鲜度研究中都有关于TVB-N随贮藏时间的延长而增加的报道[27-28]。在整个贮藏期间,添加迷迭香与鱼精蛋白的处理组TVB-N含量始终显著(p<0.05)低于空白对照组,这说明添加保鲜剂在一定程度上可以抑制TVB-N的增长。其中处理组C 在贮藏初期的TVB-N含量为4.14 mgN/kg,贮藏末期仅仅增加到4.8 mgN/kg,这说明处理组C抑制TVB-N值增长的效果优于其它处理组。

图3 复合保鲜剂对冷藏白鲢鱼丸TVB-N的影响Fig.3 Effects of composite preservative on TVB-N values of silver carp fish ball during 4℃ storage

2.4 质构特性分析

质构(TPA)是近年来发展起来的一种新型检测方法,通过两次压缩来模拟人的口腔运动,同时以数据化的形式将样品特性准确的表达出来。

硬度是描述食品变形或穿透产品所需的力有关的机械质地特性,是食品保持形状的内部结合力[29]。鱼丸样品在贮藏过程中的硬度变化如图4A所示,从图中可以看出,随着贮藏时间的延长,对照组与各处理组的鱼丸样品硬度都在逐渐降低,这是由于在贮藏过程中微生物大量繁殖使蛋白质的完整空间结构遭到破坏,进而导致鱼丸硬度下降。处理组的鱼丸硬度值高于空白对照组,推测原因一方面是由于复配保鲜剂的添加在一定程度上保护了蛋白质的空间结构,另一方面与迷迭香与鱼精蛋白良好的抑菌活性有着必然的联系,减少了微生物的分解作用,较好地维持了肌肉硬度。

弹性表示物体在外力作用下发生形变,撤去外力后恢复原来状态的能力,是衡量鱼丸品质的重要指标,可以综合体现出鱼丸的延展性、伸缩性、组织感及咀嚼度[30]。经过不同处理的鱼丸样品在贮藏期间弹性变化如图4B所示,从图中可以看出,随着贮藏时间的延长,空白对照组的鱼丸弹性呈现下降趋势并显著低于各处理组(p<0.05),由于鱼丸弹性与肌球蛋白含量密切相关,然而在贮藏期间微生物大量繁殖降解了鱼丸中的肌球蛋白,使其结合水的能力减弱进而导致鱼丸弹性降低。相比之下,经过保鲜剂处理的鱼丸样品弹性始终高于空白对照组且各处理组之间无显著变化(p>0.05),这说明三种复合比例的迷迭香与鱼精蛋白都能有效防止鱼丸弹性降低。

2.5 色差分析

白度是反映鱼丸色泽和品质的重要指标,由色差仪测得L*、a*、b*值后经Fujii公式换算得出。如图5所示,鱼丸在贮藏期间白度变化范围在68～73之间,添加不同复配比例保鲜剂的鱼丸样品白度略微低于空白对照组,这可能是由于两种保鲜剂本身的颜色对鱼丸样品白度造成的影响,从整体来看,虽然各处理组的白度值较对照组有所降低,但下降幅度并不明显,且从感官上这种差异很难用肉眼分辨,因此可以认为保鲜剂的添加对鱼丸的白度并无明显影响。

图5 复合保鲜剂对鱼丸贮藏期间白度的影响Fig.5 Effects of composite preservative on whiteness of silver carp fish ball during 4℃ storage

2.6 水分分布分析

低场核磁共振可以用来有效检测食品中水分迁移率和肌肉结构变化[31-32],低场核磁共振技术对分子水平的流动性灵敏度很高,鱼丸贮藏过程中各组分水所占比例如表3表示,从表中可以看出，新鲜鱼丸中的水分以不易流动水居多,保持在95%左右,而自由水含量最少,仅占1%左右,这是因为淀粉的加入使自由水渗透入淀粉分子内,同时在氢键的作用下,与淀粉分子的羟基结合,从而导致整个鱼丸体系中的游离水减少[33]。就整个贮藏期而言,不易流动水并无显著变化,结合水呈下降趋势,自由水呈增加趋势,说明微生物大量繁殖破坏了蛋白质完整的网络结构,使连接蛋白与水之间的氢键断裂,进而使结合水转化为自由水并析出。处理组样品中,结合水向自由水转化的速率较对照组低,且处理组C效果最为明显,这说明迷迭香与鱼精蛋白复合保鲜剂在一定程度上可以保护蛋白的网络结构增强其对水的束缚能力,防止鱼丸汁液流失,改善鱼丸在贮藏期间的水分变化,提高其品质。

表3 复合保鲜剂对鱼丸贮藏期间水分分布的影响Table 3 Effects of composite preservative on water distribution of silver carp fish ball during 4 ℃ storage

注:±标准差;同一行不同小写字母表示组内显著差异(p<0.05);同一列不同大写字母表示组间显著差异(p<0.05)。

2.7 凝胶强度分析

凝胶强度是评价鱼糜制品品质的重要指标之一,但由于鱼糜制品在加工及贮藏过程中受到加热方式、贮藏温度、产品新鲜度等多种因素的影响容易产生凝胶劣化现象,导致品质下降,因此维持鱼糜制品的凝胶强度有助于改善其品质。图6为各组鱼丸样品在贮藏期内凝胶强度变化情况,从图中可以看出,随着贮藏时间的延长,各组的凝胶强度都呈下降趋势,结合上述各指标综合分析可知,这与鱼丸样品的硬度及持水性逐渐下降有关。同时由于体系中pH发生变化打破了凝胶体系中的静电排斥力与疏水相互作用之间的平衡,在一定程度上也破坏了蛋白质的凝胶强度。但添加保鲜剂鱼丸的凝胶强度下降较缓慢且始终显著高于对照组(p<0.05),其中以处理组C效果最好。这是因为所加入的保鲜剂能将部分被氧化的蛋白质巯基还原,抑制鱼丸样品中的蛋白酶活性,进而较好地维持鱼丸的凝胶强度。

图6 复合保鲜剂对鱼丸贮藏期间凝胶强度的影响Fig.6 Effects of composite preservative addition on gel-strength of silver carp fish ball during 4 ℃ storage

图7 不同含量复配保鲜剂在鱼丸贮藏期间的感官评定Fig.7 Organoletic scores of composite preservative on silver carp fish ball during 4 ℃ storage

2.8 感官评定

鱼丸样品在贮藏期间感官评分如图7所示。在贮藏16 d期间各组鱼丸样品的感官品质变化与贮藏时间呈显著正相关(p<0.01),随着贮藏时间的延长,空白对照组一直呈均匀下降趋势,而添加复合保鲜剂的处理组感官评分下降较缓慢且显著高于对照组(p<0.05),这是因为迷迭香与鱼精蛋白在一定程度上抑制了微生物的生长繁殖。且处理组C的感官评分略高于A、B组,这一规律与细菌总数、TVB-N值的变化规律相吻合，从而更加说明处理组C可以更好地维持白鲢鱼鱼丸的感官品质。

3 结论

在4 ℃贮藏条件下,通过对鱼丸样品菌落总数、pH、TVB-N值、弹性、硬度、白度、凝胶强度及水分分布等指标进行分析,比较不同复配比例保鲜剂的保鲜效果。综合分析可知,添加迷迭香与鱼精蛋白复合保鲜剂都能够延缓鱼丸样品细菌增长,维持弹性,使结合水下降较缓慢、控制自由水含量的增加,并使TVB-N值、pH均处于相对较低水平,能够减缓硬度下降水平并维持弹性,但对白度影响不大,且能够显著改善鱼丸的感官品质,表明迷迭香与鱼精蛋白具有较好的抑菌和抗氧化的保鲜效果。当保鲜剂复配比例为0.1 g/kg迷迭香+0.3 g/kg鱼精蛋白时保鲜效果较好。综上所述,迷迭香-鱼精蛋白复配保鲜剂可有效提高鱼丸的贮藏品质,延长其货架期,在鱼糜制品冷藏生物保鲜中具有良好的应用前景。

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Preservation effect of rosemary and protamine for refrigerated silver carp fish balls

GUO Jing-wen1,LI Ting-ting2,*,WANG Dang-feng1,LIU Nan1, LI Jian-rong1,*,YANG Yi-heng3,SHEN Lin4,SONG Qiang4

(1.Food Science Research Institute of Bohai University,Food Safety Key Lab of Liaoning Province,Jinzhou 121013,China; 2.College of Life Science,Dalian Minzu University,Dalian 116600,China; 3.College of Food Science and Engineering,Zhejiang Gongshang University,Hangzhou 310012,China; 4.Dalian Donglin Food Co.,Ltd.,Dalian 116000,China)

In order to evaluate the preservation effect of rosemary and protamine on the quality of silver carp balls during storage at 4 ℃. Sliver carp fish balls were treated by composite preservation of different proportions of rosemary and protamine,and according to the indices analysis including the total viable count,pH value,total volatile basic nitrogen(TVB-N),texture,whiteness,moisture distribution,the change of gel strength and sensory score were analyzed every 3 days. The results showed that rosemary and protamine could inhibit microbial growth,decrease TVB-N value,but the change on whiteness was not obvious. Meanwhile,springiness,hardness,gel strength and water distribution of the treatment groups were better than control group. The effect of group C(0.1 g/kg rosemary mixed 0.3 g/kg protamine)had the most significant effect. This result showed that the composite preservative can improve the situation of storage quality and extend the shelf life of fish balls without affecting its sensory quality.

silver carp;fish balls;composite preservative;preservation effect;shelf life

2016-09-28

国竞文(1992-)，女，硕士研究生，主要从事水产品贮藏加工与质量安全控制方面的研究，E-mail：guojw3749@163.com。

*通讯作者:李婷婷(1978-)，女，博士，副教授，主要从事水产品贮藏加工及质量安全方面的研究，E-mail：tingting780612@163.com。 励建荣(1964-)，男，博士，教授，主要从事水产品和果蔬贮藏加工，食品安全方面的研究，E-mail：lijr6491@163.com。

国家自然科学基金(31301572，31301418)；中国博士后科学基金(2014M552302)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(DC201501077)；重庆市博士后资助(Xm2014041)。

TS201.1

A

1002-0306(2017)07-0275-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.045