冻融循环对南极磷虾虾肉糜滋味成分的影响*

潘晓炀 杨林莘 王晓燕 金银哲① 程裕东

(1.上海海洋大学食品学院 上海 201306；2.食品热加工工程中心 上海 201306； 3.国家级食品科学与工程实验教学示范中心 上海 201306)

南极磷虾(Euphausia superba)被认为是一种丰富的蛋白质来源，总生物量估计为3.79亿t，其可利用生物量与人类目前捕获的其他水生生物的总生物量相当(Atkinsonet al,2009; 聂玉晨等,2016)。南极磷虾作为食品进行开发利用面临一些问题，如外骨骼中高含量的氟化物对人体健康有潜在危害；另外，磷虾体内高活性的内源酶会引起死后的快速自溶，从而导致腐败(Anhelleret al,1989)。Boonsumrej等(2007)提出捕获后的磷虾应立即进行冷冻处理，以获得更好的品质。冷冻可以有效延缓磷虾的自溶，同时抑制微生物作用，在磷虾加工中得到了广泛的应用。

食品及其原料的冻融循环通常发生在零售场所、餐馆和家庭日常消费过程中(Aliet al,2015)。在虾和其他水产品的冷冻贮藏过程中，脂质氧化、蛋白变性、冰晶的升华和重结晶，是引起品质变化的主要原因(Londahl,1997; 曹荣等,2016)。在解冻过程中，水产品原料的品质会进一步劣化，这主要取决于解冻方式、解冻速率和冻融次数(Srinivasanet al,1998)。微波解冻比传统解冻更快速、更均匀，对组织的破坏更小，汁液损失更低，同时可以控制微生物的生长繁殖(郭洁玉,2015)，因而在食品工业和家庭消费中的应用越来越普遍。

反复冷冻和解冻会加速食品原料的品质劣化(Aliet al,2015; 戚军,2009)。如Sriket等(2007)发现冻融循环会加剧斑节对虾(Penaeus monodon)和凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)蛋白质变性和肌纤维损伤。此外，冻融循环还会加剧对虾的脂质氧化和质构劣化(Boonsumrejet al,2007)。目前，关于冷冻和微波解冻循环对南极磷虾风味影响的报道还很少。本研究通过分析南极磷虾虾肉糜在反复冷冻和解冻过程中ATP及其关联产物、游离氨基酸的变化，探究冻融循环对南极磷虾虾肉糜滋味成分的影响，为南极磷虾的高效加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

冷冻的南极磷虾虾砖(250 g/块)购于山东青岛大康尚品商贸有限公司；三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)、二磷酸腺苷(Adenosine diphosphate,ADP)、腺苷酸(Adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(Inosine monphosphate,IMP)、次黄嘌呤核苷(Hypoxanthine riboside,HxR)和次黄嘌呤(Hypoxanthine,Hx)标准品以及氨基酸标准品购于美国Sigma公司；甲醇、K2HPO4·3H2O、KH2PO4、NaOH、NaCl为色谱纯，其他试剂均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

E2695高效液相色谱仪 美国沃特世股份有限公司；L-8800氨基酸全自动分析仪日立(中国)有限公司；OSR-8微波工作站 松下电器集团有限公司；Avanti J-26S高效离心机 贝克曼库尔特商贸(中国)有限公司；FSH-2可调高速匀浆机 常州国华电器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 南极磷虾虾肉糜的制备 南极磷虾虾砖常温条件下流水解冻30 min，去除表面多余的水分。取适量的南极磷虾放入研磨机中进行斩拌，每隔1 min斩拌1次，转速为10000 r/min，共斩拌3 min。将斩拌后的虾肉糜填入外径22 mm、内径20 mm、高15 mm的模具中，用封口膜密封。

1.3.2 冷冻和微波解冻处理 将样品放于-20℃冰箱中冻藏7 d后取出解冻，再放入冰箱冻藏，重复 5次，实验周期共35 d。样品从冰箱取出后，均在微波工作站中解冻。微波功率设置为150 W，解冻时通过光纤传感器来监测样品中心温度，样品中心温度达到(4±0.5)℃作为解冻终点。

1.3.3 ATP及其关联产物的分析 参考贠三月等(2017)的方法并略作修改。准确称量5.0 g冻融循环后的虾肉糜样品，加入10% HClO420 ml，均质后在4℃条件下10000 r/min离心10 min，取上清液。在沉淀中继续加入5% HClO410 ml，重复上述操作。离心后将2次上清液合并，用KOH溶液调pH至5.8，定容到50 ml，用0.22 μm水相滤膜过滤后采用高效液相色谱仪进行分析。

高效液相色谱法的测试条件为：岛津ODS-3 C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；柱温为30℃；流动相溶液A为KH2PO4和K2HPO4混合液，溶液B为甲醇；采用等梯度洗脱，流速为1.0 ml/min；进样量为10 μl；检测波长为254 nm。

1.3.4 鲜苦比的计算 参考Zhang等(2018)的方法，计算公式如下：

式中，IMP、HxR和Hx为各呈味核苷酸含量(μmol/g)。

1.3.5K值的计算 参考Saito等(1959)的方法，计算公式如下：

式中，ATP、ADP、AMP、IMP、HxR和Hx为各核苷酸含量(μmol/g)。

1.3.6 游离氨基酸的测定 参考王曜等(2014)的方法并略作修改。准确称量2.0 g冻融循环后的虾肉糜样品，加入0.02 mol/L的稀盐酸20 ml，均质5 min后，在4℃条件下5000 r/min离心10 min，取上清液定容至50 ml。取2 ml上述溶液加入50 ml离心管中，同时加入5%的磺基水杨酸2 ml，在4℃条件下 10000 r/min离心10 min，取上清液经0.22 μm水相滤膜过滤后，进氨基酸全自动分析仪进行测定。

1.3.7 滋味活性值(TAV)的计算 参考乔方等(2013)的方法，计算公式如下：

1.4 数据处理

采用Origin 8.3绘制图表，显著性分析采用SPSS 21.0，结果采用平均值±标准差(Mean±SD)表示。

2 结果与讨论

2.1 南极磷虾虾肉糜在冻融过程中ATP及其关联产物变化

图1是冻融循环对南极磷虾虾肉糜ATP及其关联产物的影响。ATP的主要功能是为细胞提供能量(刘旭等,2008; 汤水粉等,2014)。水产动物死前挣扎程度、死后贮藏温度和条件等都会影响ATP的降解速度(Özogulet al,2010)。ADP、AMP、IMP、HxR、Hx等都是ATP分解后的关联化合物。IMP是呈鲜味的核苷酸(Xiet al,2016)。HxR和Hx可以产生苦味。1次冻融对应的AMP和IMP的含量相对较高，分别是2.79 μmol/g和2.92 μmol/g。在第2次冻融循环后，IMP含量显著下降(P＜0.05)，从2.92 μmol/g下降至0.39 μmol/g，而AMP含量则增加至3.83 μmol/g。冻融循环3次后，IMP的含量无明显变化，AMP的含量则显著降低(P＜0.05)。HxR的含量随冻融次数呈现逐渐增加的趋势，在冻融循环4次后达到最大值5.53 μmol/g。冻融2次对应的Hx含量有明显增加，之后随冻融次数的增加变化不大。HxR和Hx的积累是自溶与微生物作用的结果(Pacheco-Aguilaret al,2008)。

图1 冻融循环对南极磷虾虾肉糜ATP 及其关联产物的影响 Fig.1 Effects of freezing and thawing cycles on nucleotide related compounds of minced Antarctic krill

鲜苦比可表征冻融循环对南极磷虾虾肉糜滋味的影响。由图2可以看出，随着冻融次数的增加，呈苦味的核苷酸比例增大，1次冻融对应的鲜苦比为3.32，2次冻融对应的鲜苦比仅为0.16，差异极为显著(P＜0.01)。

K值是评价水产品新鲜度的常用指标。一般而言，K值越小表明水产品越新鲜(方艺达等,2017)。刚捕获的水产品K值一般不超过10%，贮藏前期K值的增加主要是酶作用下ATP发生降解，随后K值的迅速增加则主要是微生物作用的结果(Morzelet al,2003)。Saito等(1959)认为水产品K值＜20%表明非常新鲜，K值＜50%时可以接受，K值＞70%时表明已失去商品价值。图2是冻融循环期间南极磷虾虾肉糜鲜苦比和K值的变化情况。随着冻融循环次数的增加，K值从12%增加到88%，4次冻融循环后南极磷虾已不新鲜，这主要是HxR含量增加的结果。Lee等(2016)发现冻融循环次数的增加，加速了氧化三甲胺脱甲基酶的释放和积累，加速了蛋白质的变性和聚集，由此导致鱼类肌肉的品质进一步劣化。

图2 冻融循环期间南极磷虾虾肉糜鲜苦比和K值的变化 Fig.2 Changes in flavor/bitter ratio and K value of minced Antarctic krill during freezing and thawing cycles

2.2 南极磷虾虾肉糜在冻融过程中游离氨基酸含量变化

由表1可知，南极磷虾虾肉糜中共检测到16种游离氨基酸，甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸和脯氨酸含量相对较高。随着冻融次数的增加，虾肉糜中游离氨基酸的总含量逐渐增加，这与Zhou等(2011)的研究结果基本一致，这可能与冻融循环期间蛋白质持续发生降解有关(Mesiaset al,2016)。陈茜茜等(2014)发现冻融循环次数的增加促进了牛肉蛋白质的氧化与降解，降低了牛肉的嫩度和保水性。此外，冻融循环期间虾肉糜中游离氨基酸主要是甜味氨基酸和苦味氨基酸，鲜味氨基酸比例较低。随着冻融次数的增加，甜味氨基酸比例逐渐减小，而苦味氨基酸的比例有所增大。

TAV是单一的滋味活性物质的浓度与其阈值的比值，TAV＞1时，数值越大，对滋味的贡献越大(乔方等,2013)。由表2可知，冻融循环期间16种游离氨基酸中TAV值＞1的氨基酸有6种，分别为甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸。甘氨酸、丙氨酸和脯氨酸是呈甜味的氨基酸，赖氨酸、组氨酸和精氨酸是呈苦味的氨基酸(曹荣等,2018)。在冻融循环期间，南极磷虾虾肉糜中3类呈味氨基酸的总TAV值大小顺序为：苦味＞甜味＞鲜味，说明虾肉糜中苦味氨基酸对滋味的贡献较大。

表1 冻融循环期间南极磷虾虾肉糜中游离氨基酸的含量 Tab.1 Free amino acids contents of minced Antarctic krill during freezing and thawing cycles(mg/g)

表2 冻融循环期间南极磷虾虾肉糜中游离氨基酸的TAV值 Tab.2 Taste activity values of free amino acids in minced Antarctic krill during freezing and thawing cycles

3 结论

冻融循环对南极磷虾虾肉糜的滋味成分有显著的影响。随冻融循环次数的增加，ATP及其关联产物降解加剧，呈鲜味的核苷酸含量逐渐减少，呈苦味的核苷酸含量逐渐增加；甜味氨基酸比例逐渐减小，而苦味氨基酸的比例逐渐增大。因此，在工业化生产和家庭日常消费时，为了使南极磷虾虾肉糜保持较好的品质，应尽可能减少冻融循环次数，一般应控制在 2次以内。