无磷改进保水剂对冻藏紫贻贝品质的影响

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(上海海洋大学食品学院,上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海 201306)

紫贻贝(MytilusedulisLinnaeus),俗称“淡菜”、“海虹”[1-2]。在国外主要分布于丹麦至西班牙沿岸与东北太平洋沿岸,在我国主要分布于黄海、渤海沿岸及浙江嵊泗[3-4]。贻贝滋味鲜美且含有大量的有机营养成分，其软体部分的蛋白质含量非常高,优于牛乳，此外，其还含有人体所必需的8种氨基酸及矿物质,属于优质蛋白,被称作“海中鸡蛋”[5-6]。

目前,贻贝除了鲜销外,主要是低温冷冻保藏,贻贝在冷冻加工过程中,由于贻贝蛋白质容易发生变性,并且随着贮藏时间的延长,贻贝肉持水性下降,品质降低。因此防止水分流失对改善冷冻贻贝的品质则显得十分重要。研究发现,添加保水剂能有效改善冻藏期间水产品的口感、质地、风味[7]。在水产品的加工中,多聚磷酸盐因价格比较低廉,而被广泛应用,但长期过量摄入会导致人体钙磷代谢失衡及其他相关疾病[8]。而在国内外相关研究报道中显示,无磷保水剂正渐渐取代磷酸盐成为更加安全、绿色的保水剂[9]。目前,国内外对无磷保水剂的研究主要应用于禽肉类,而在水产品加工中应用的研究不多,添加剂主要有:无机盐、海藻糖、多聚糖、蛋白质酶解物和魔芋胶等[10],测定指标主要为:保水剂对产品的盐溶性蛋白、保水性及挥发性盐基氮影响等。如:张雪莹等[11]研究发现,在冻藏前用磷酸盐、柠檬酸钠、木糖和碳酸钠处理的罗非鱼片,在冻藏期间,它的保水性和热稳定性均有显著提高,而以0.2%柠檬酸钠、0.1%木糖和0.4%碳酸钠组成的复配无磷保水剂的保水性及热稳定性优于含磷保水剂。Medynski等[12]以0～2%氯化钠和0～0.5%乳酸作为添加剂,分别研究它们对重组肉类保水性的影响,发现两者均能显著改善重组肉类的保水性。

因此,为了改善贻贝在冷冻保藏中的品质变化及磷酸盐使用过量的问题,本研究以NaCl、海藻糖、柠檬酸钠组成无磷改进保水剂,探究其对冷冻保藏下的贻贝品质的影响,以期开发出品质更佳,对人体无害的无磷改进保水剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫贻贝 浙江嵊泗县农贸市场采购;食盐 市售;海藻糖、柠檬酸钠、复合磷酸盐 食品级,国药集团化学试剂有限公司;牛血清蛋白标准品(>98%) 南京建成生物科技有限公司;超微量ATPase测试盒 南京建成科技有限公司;其余试剂 均为分析纯。

H2100R型高速冷冻离心机 湖南湘仪仪器有限公司;D-130型均质机 德国wiggens北京博凌科为生物科技有限公司;UV2800H型紫外分光光度计 深圳市凯铭杰仪器设备有限公司;CR-410型色差计 东莞七彩仪器设备有限公司;FOSS全自动凯氏定氮仪 上海瑞玢国际贸易有限公司;蒸煮袋 蒸煮级CPP膜(25×35) 桐城市信恒塑料厂。

1.2 实验方法

1.2.1 紫贻贝的处理流程 紫贻贝→清水冲洗→蒸煮去壳取肉→保水剂浸渍→沥干→冻藏(-18 ℃)

1.2.2 操作要点 蒸煮去壳取肉:参考王颖等[13]实验方法,采用高压蒸汽锅蒸煮去壳,开壳温度为115 ℃,时间为2～3 min。取完整的贻贝肉,去除足丝,选择长:4～6 cm，宽:2～3 cm，体型饱满的贻贝。浸渍条件设置:蒸馏水为空白对照;3%复合磷酸盐为条件对照组;前期正交实验所确定的以1.5%氯化钠、0.5%海藻糖和2%柠檬酸钠组成无磷改进保水剂为实验组;三组样品浸置时间与浸渍液温度均为2.5 h和25 ℃。

1.2.3 紫贻贝品质检测指标

1.2.3.1 水分含量测定 称取一定量流水解冻后的样品,参照GB5009.3-2016《食品安全国家标准,食品中水分的测定》测定样品中的水分含量。采用直接干燥法[14]。

1.2.3.2 解冻损失率的测定 参考吴燕燕等[16]的方法，将冻藏的贻贝于室温条件下自然解冻2 h,沥干时间为10 min,沥干后准确称重,计算解冻损失率。解冻损失率(%)=[(样品原重-解冻后重量)/样品原重]×100。

1.2.3.3 蒸煮损失率的测定 参考水产行业标准[15],将解冻后的贻贝置于蒸煮袋中,在沸水中蒸煮4 min,然后取出贻贝于室温条件冷却,沥干水分,准确称重,计算蒸煮损失率。蒸煮损失率(%)=[(样品原重-蒸煮后重量)/样品原重]×100。

1.2.3.4 浸泡增重率的测定 准确称量贻贝,记录并编号,按样品与保水剂1∶4 (W∶W)的比例,分别于3种不同的保水剂中浸泡2 h,每半小时均匀搅拌一次。2 h后取出沥干,称重。浸泡增重率(%)=[(浸泡后重量-样品原重)/样品原重]×100。

1.2.3.5 挥发性盐基氮值(TVB-N值)的测定 准确称量一定量的贻贝样品,用全自动凯氏定氮仪测定样品中的TVB-N质量分数[16]。

1.2.3.6L*值的测定 参考宋佳等[17]的方法,贻贝于室温自然解冻,用滤纸擦拭贻贝表面水分,用全自动色差计测定贻贝表面亮度,用标准白板进行校正。

1.2.3.7 盐溶性肌原纤维蛋白含量测定 参考祖铁红[18]的方法并略作修改,取一定质量的紫贻贝肉糜样品,加入10倍量的20 mmol/L Tris-maleate缓冲液(0.05 mol/L KCl,pH7.0),冰浴条件下匀浆1 min后,9000 r/min离心20 min,在沉淀中加入5倍量的20 mmol/L Tris-maleate缓冲液(0.6 mol/L KCl,pH7.0),匀浆1 min后,于4 ℃提取2 h,再于9000 r/min下离心20 min,得肌原纤维蛋白上清液。以牛血清蛋白为标准蛋白,采用考马斯亮蓝法[16]制作标准曲线,标准曲线方程:y=0.0432x+0.0026、R2=0.9993,根据标准曲线测定盐溶性肌原纤维蛋白含量。

1.2.3.8 肌原纤维蛋白钙ATPase(Ca2+-ATP酶)活性的测定 ATPase试剂盒测定肌原纤维蛋白钙ATPase(Ca2+-ATP酶)活性[16]。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 冻藏过程中水分含量的变化

由表1可见,在冻藏期间贻贝的水分含量不断降低,蒸馏水组与复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组在不同时间段水分含量差异明显。与蒸馏水组比较,同一时间内,经复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组处理后的贻贝水分含量更高。并且在整个冻藏过程中,蒸馏水组、复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组的水分损失分别为11.83%、3.38%和2.91%,其原因可能是贻贝在冻藏期间水分升华,导致解冻过程中细胞流失水分。而在冻藏第25 d时,复合磷酸盐组与无磷改进保水剂组水分含量无明显差异。由此可知,复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组能明显降低贻贝冻藏过程中水分损失,而无磷改进保水剂和复合磷酸盐对改善贻贝冻藏过程中的保水性效果一致。

表1 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝水分含量的影响Table 1 Effects of different water retention agents on moisture content of frozen mussels at -18 ℃

2.2 冻藏过程中解冻损失率的变化

解冻损失率是评价肉制品肌肉持水性的一个重要指标,冻藏过程中肌肉细胞内冰晶的形成导致细胞破裂,进而造成细胞内的汁液损失[19]。如表2所示,样品的解冻损失率随着冻藏时间的增加而增大,三组样品解冻损失率均随冻藏时间的延长而有明显差异。表2中负值表示贻贝解冻后质量相对于原重是增加的,原因可能是作为碱性盐的柠檬酸钠自身具备的螯合金属离子的特性,造成贻贝在浸泡时肌肉蛋白结构较松弛,继而提高了贻贝的持水性,贻贝因浸泡吸收的水分,在解冻后不易损失[20]。冻藏25 d后,蒸馏水组、复合磷酸盐组与无磷改进保水剂组解冻损失率分别为10.74%、-0.86%和-1.05%,蒸馏水组样品解冻损失率相比冻藏之前增加了9.13%,而复合磷酸盐组与无磷改进保水剂组分别增加了4.92%和4.77%。说明无磷改进保水剂能明显降低贻贝解冻损失率,减少水分损失。原因可能是,组成无磷改进保水剂的海藻糖自身具有吸水性和抗冷冻性,在冻藏期间能维持贻贝肌肉纤维结构稳定,使结合水不易流失[18]。

表2 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝解冻损失率的影响Table 2 Effect of different water retention agents on thawing loss rate of frozen mussels at -18 ℃

2.3 冻藏过程中蒸煮损失率的变化

在生产加工中,产出率越高,表明在生产加工中产品损失越少,因此蒸煮损失率与产品的产出率有着直接的关系。如表3所示,冻藏5 d后,三组样品蒸煮损失率随冻藏时间增加而差异显著(p<0.05),在样品冻藏之前,蒸馏水组蒸煮损失率达44.46%,而复合磷酸盐组与无磷改进保水剂组仅为34.93%和28.97%,表明保水剂会显著降低样品蒸煮损失率(p<0.05)。同一时间内复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组处理组蒸煮损失率明显低于蒸馏水组。冻藏25 d,无磷改进保水剂组蒸煮损失率分别比蒸馏水组与复合磷酸盐组降低了10.19%与5.24%。说明在冻藏过程中无磷改进保水剂能更有效地锁住水分,更好地维持贻贝品质,可能是海藻糖与贻贝肉中的Ca2+,Mg2+发生螯合作用,从而阻止了肌肉组织内部水分流失,而海藻糖的加入也增强了贻贝肉中水分子的缔合程度,致使肌肉中缔合能力差的自由水含量降低[21]。

表3 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝的蒸煮损失率的影响Table 3 Effects of different water retention agents on cooking loss rate of frozen mussels at -18 ℃

2.4 冻藏过程中贻贝浸泡增重率的变化

水产品浸泡增重率在冻藏期间的变化,也是评价产品持水性的一个重要指标,浸泡增重率越稳定,表明产品持水性越好。由图1可见,经蒸馏水、复合磷酸盐和无磷改进保水剂处理后的贻贝重量明显增加。冻藏之前,样品浸泡增重率大小依次为:复合磷酸盐组(10.91%)>无磷改进保水剂组(8.89%)>蒸馏水组(6.01%),三组样品之间浸泡增重率差异显著(p<0.05)。冻藏15 d后,复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组浸泡增重率均随时间变化无显著差异(p>0.05)。冻藏25 d时,蒸馏水、复合磷酸盐和无磷改进保水剂组的浸泡增重率分别为:4.36%、10.07%和8.41%,三组样品间浸泡增重率差异显著(p<0.05),表明保水剂对提高贻贝浸泡增重率有着较大的差异,可能是复合磷酸盐与无磷改进保水剂与贻贝肉蛋白质相互作用能力大小不同,导致扩大的肌原纤维间空间结构大小存在差异,锁住的水分量也有所差异。

图1 不同保水剂对 -18 ℃冻藏贻贝浸泡增重率的影响Fig.1 Effects of different water retention agents on weight gain rate of frozen mussels at -18 ℃注:不同字母表示同一组内和各组间有显著差异(p<0.05);图2～图5同。

2.5 冻藏过程中贻贝TVB-N的变化

GB2733-2015《鲜冻动物性水产品卫生标准》中规定,冷冻贝类的可食用范围为:TVB-N值≤15 mg/100 g,而在整个冻藏期间贻贝的TVB-N值≤15 mg/100 g,在可食用范围内。由图2可见,贻贝的TVB-N值随着冻藏时间的增加均呈上升趋势,但均低于15 mg/100 g,符合国家鲜冻动物性水产卫生标准要求。仅用蒸馏水处理的样品,TVB-N值上升速率最快,而经无磷改进保水剂和复合磷酸盐处理的样品对抑制TVB-N值上升具有明显效果。冻藏25 d时,蒸馏水组的TVB-N值为3.53 mg/100 g,复合磷酸盐组的TVB-N值为2.27 mg/100 g,而无磷改进保水剂组的TVB-N值仅为1.35 mg/100 g,三组样品间的TVB-N值差异显著(p<0.05)。由此可见,无磷改进保水剂能有效地减缓冻藏贻贝鲜度的劣变。

图2 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝TVB-N的影响Fig.2 Effects of different water retention agents on TVB-N of frozen mussels at -18 ℃

2.6 冻藏过程中贻贝L*值的变化

L*值表示亮度,其值越大代表颜色越亮,本实验选定L*值来评价解冻后的贻贝色泽。由图3可见,经蒸馏水、复合磷酸盐和无磷改进保水剂处理的贻贝均在冻藏初期L*值较大,色泽较亮,L*值随着冻藏时间的增加而逐渐减小,色泽逐渐变暗,三组样品的L*值均随着时间的变化而有显著性差异(p<0.05)。在冻藏第25 d时,蒸馏水组、复合磷酸盐和无磷改进保水剂组L*值分别为62.56、64.62和65.43,蒸馏水组L*值分别比复合磷酸盐和无磷改进保水剂组低2.06和2.87,蒸馏水组与保水剂组间的L*值差异显著(p<0.05),无磷改进保水剂组L*值最大,复合磷酸盐组L*值次之,蒸馏水组L*值最小。表明无磷改进保水剂处理对冻藏贻贝的色泽具有良好的保护作用。

图3 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝L*的影响Fig.3 Effects of different water retention agents on L* of frozen mussels at -18 ℃

2.7 冻藏过程中贻贝盐溶性肌原纤维蛋白含量的变化

肌原纤维蛋白是具有生物学功能的结构蛋白质群,其与肉制品的保水性密切相关。在冻藏过程中,肌原纤维蛋白分子变性[22],蛋白质溶解性和凝胶特性下降,导致产品品质降低[23-24]。由图4可见,贻贝冻藏25 d后,蒸馏水组、复合磷酸盐和无磷改进保水剂组的肌原纤维蛋白含量分别为21.83、27.45和36.48 mg/g,三组样品间肌原纤维蛋白含量差异显著(p<0.05),蒸馏水组、复合磷酸盐组和无磷改进保水剂组的肌原纤维蛋白质量浓度较冻藏之前分别降低了61.99%,54.84%和42.19%,其中无磷改进保水剂组处理后的肌原纤维蛋白质量浓度分别比蒸馏水组和复合磷酸盐组高40.16%和24.75%。贻贝的肌原纤维蛋白质量随着冻藏时间的增加而减少,可能贻贝在冻藏过程中肌原纤维蛋白发生了变性。在冻藏过程中肌原纤维蛋白变性最大的为蒸馏水组,其次分别为复合磷酸盐组与无磷改进保水剂组,表明了保水剂对肌原纤维蛋白的冷冻变性具有一定的抑制作用,使得贻贝冻藏期间肌原纤维蛋白蛋白损失程度降低,提高贻贝的保水性;而复合磷酸盐对降低肌原纤维蛋白损失程度差于无磷改进保水剂。由此可见,无磷改进保水剂对降低贻贝在冻藏过程中的肌原纤维蛋白损失具有显著效果(p<0.05)。

图4 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝肌原纤维蛋白溶出量的影响Fig.4 Effect of different water retention agents on myofibrils solubility of frozen mussels at -18 ℃

2.8 冻藏过程中贻贝的Ca2+-ATP酶活性的变化

Ca2+-ATP酶活性与肌球蛋白的冻藏稳定性密切相关[25],因此Ca2+-ATP酶活性可作为肌球蛋白完整性的指标[26]。三组样品的Ca2+-ATP酶活性随着冻藏时间的增加均显著下降(p<0.05),表明贻贝蛋白质在冻藏过程中均发生了冷冻变性。蒸馏水组Ca2+-ATP酶活性下降的幅度最大,为76%;无磷改进保水剂组的Ca2+-ATP酶活性下降的幅度最小,为62%;而复合磷酸盐组Ca2+-ATP酶活性下降了73%;无磷改进保水剂组Ca2+-ATP酶活性损失分别比蒸馏水组和复合磷酸盐组降低了175.81%和88.71%。冻藏25 d时,蒸馏水组、复合磷酸盐和无磷改进保水剂组Ca2+-ATP酶活性分别为0.54、0.42和0.38 U/mg,三组样品间的Ca2+-ATP酶活性差异明显。由此可见,无磷改进保水剂对抑制贻贝肌原纤维蛋白发生冷冻变性具有良好的效果。

图5 不同保水剂对-18 ℃冻藏贻贝Ca2+-ATP酶活性的影响Fig.5 Effects of different water retention agents on Ca2+-ATPase activity of frozen mussels at -18 ℃

3 结论

以冻藏条件下的紫贻贝为实验对象,蒸馏水组为空白对照,复合磷酸盐组为条件对照,探究了以1.5% NaCl、0.5%海藻糖和2%柠檬酸钠组成无磷改进保水剂对冻藏条件下贻贝品质的影响。实验得出,经无磷改进保水剂处理能显著降低贻贝的解冻损失率、蒸煮损失率和水分含量损失,并且明显提高了贻贝的浸泡增重率。无磷改进保水剂还能很好地改善贻贝的色泽,在冻藏期间贻贝TVB-N值始终低于15 mg/100 g,无磷改进保水剂显著的抑制了贻贝鲜度的劣变。同时,在冻藏后期,贻贝能够较好的保持肌原纤维结构的稳定性,冻藏第25 d时肌原纤维蛋白含量分别比蒸馏水组和复合磷酸盐组高40.16%和24.75%,而Ca2+-ATP酶活性损失分别比蒸馏水组和复合磷酸盐组降低了175.81%和88.71%。综上可知,以1.5% NaCl、0.5%海藻糖、2%柠檬酸钠组成无磷改进保水剂能有效的维护冻藏贻贝的品质,可作为磷酸盐的一种良好替代品,也为无磷改进保水剂的研究开发提供理论依据。