3种保鲜剂及其复配对虹鳟鱼片冷藏品质的影响
2019-12-19沈秋霞李明元朱克永许童桐吴李川
沈秋霞 - 李明元 - 朱克永 - 钱 杨 许童桐 - 吴李川 - 袁 洋
(1. 四川工商职业技术学院，四川 都江堰 611830；2. 西华大学，四川 成都 610039)
虹鳟又名彩虹鳟、三文鳟，属太平洋鲑属，是一种生长在16～18 ℃水域中的冷水优质食用鱼类[1]。但由于虹鳟鱼肉自身营养物质及水分含量高等特性，在贮藏及销售过程中极易发生微生物污染、脂肪氧化和蛋白质分解等腐败变质现象。
目前，已有学者将生物保鲜剂复配用于水产品保鲜研究，王玉婷等[4]采用茶多酚、壳聚糖、柠檬酸作为保鲜剂对大黄鱼进行保鲜研究，将优化的保鲜剂溶液浸泡处理大黄鱼，与对照组比较货架期延长7 d；Qiu等[5]利用壳聚糖结合甘油提取物对鲳鱼进行涂膜保鲜，与对照组比较，处理组鱼片的TBA值更低，同时鱼片失水率也随之降低；李双双等[6]将茶多酚、壳聚糖、Nisin作为复合保鲜剂对金枪鱼进行保鲜研究，结果表明复合保鲜剂能够有效延缓鱼肉的氧化降解速度，同时还能较好地保持鱼肉原有的色泽和质构特性；Li等[7]采用1.5%壳聚糖与0.2% 茶多酚对大黄鱼进行保鲜研究，发现两种保鲜剂复合能有效抑制微生物生长，将货架期延长8～10 d；王当丰等[8]采用茶多酚与溶菌酶对4 ℃贮藏条件下的鲢鱼鱼丸进行保鲜研究，结果表明，茶多酚与溶菌酶组成的复合保鲜剂可抑制鱼丸贮藏过程中细菌生长，延缓蛋白质降解，有效延长其货架期。
目前尚未见关于壳聚糖、茶多酚及柠檬汁复合对虹鳟鱼片贮藏品质影响的研究。试验拟以贮藏期间虹鳟鱼片的感官评分、TVB-N值、菌落总数作为评价指标，研究壳聚糖、茶多酚及柠檬汁对4 ℃贮藏虹鳟鱼片的保鲜效果，并优化3种保鲜剂的配比，以期延缓虹鳟鱼片贮藏期间品质的劣变，延长其贮藏期。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
虹鳟：通威(成都)三文鱼有限公司；
柠檬：尤力克，四川安岳产；
平板计数琼脂培养基(PCA)：成都市迪维乐普科技有限公司；
硼酸、盐酸、溴甲酚绿、甲基红、氧化镁、高氯酸、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；
水溶性壳聚糖：食品级，脱乙酰度90%，河南荣申化工有限公司；
茶多酚：食品级，河南千志商贸有限公司；
电子分析天平：TB-214型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；
全自动定氮仪：K-1100型，山东海能科学仪器有限公司；
电热恒温培养箱：SGSP-02型，黄石市恒丰医疗器械有限公司；
自动台式灭菌锅：TMQR-3250型，山东新华医疗器械公司；
真空包装机：TW-BZJ-2-4型，海沃迪智能装备股份有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 原料处理 鲜活鳟鱼清洁暂养24 h后，于清洁无菌条件下宰杀，去皮去内脏处理后采用碎冰包装立即运送至实验室，将鱼肉清洗干净后取背脊肉并分割成质量相差不大的鱼片(每片20～30 g)，再次用清水清洗干净。
1.2.2 保鲜液制备
(1) 壳聚糖溶液：称取适量壳聚糖溶解于1%乙酸溶液中，分别配制质量分数为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5% 的壳聚糖溶液。
(2) 茶多酚溶液：称取适量茶多酚溶解于蒸馏水中，分别配制质量分数为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30% 的茶多酚溶液。
(3) 柠檬汁溶液：将新鲜柠檬榨汁，纱布过滤果汁与果渣，用量筒量取一定体积的柠檬汁，并用蒸馏水稀释配制体积分数为2%，4%，6%，8%，10%柠檬汁水溶液。
1.2.3 壳聚糖溶液保鲜试验 将1.2.1步骤处理好的鱼片分别于蒸馏水(对照组)，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5% 水溶性壳聚糖溶液中浸泡30 min，料液比为1∶4(g/mL)。取出后自然晾干，用PET/PE(聚对苯二甲酸二甲酯+聚乙烯)复合包装袋进行真空包装后于4 ℃下冷藏，每隔2 d进行微生物、理化指标检测直至14 d，以此评定水溶性壳聚糖溶液对鳟鱼的保鲜效果。
1.2.4 茶多酚溶液保鲜试验 将1.2.1步骤处理好的鱼片分别于蒸馏水(对照组)，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%茶多酚溶液中浸泡30 min，料液比为1∶4 (g/mL)。后续试验操作步骤同1.2.3。
1.2.5 柠檬汁溶液保鲜试验 将1.2.1步骤处理好的鱼片分别于蒸馏水(对照组)，2%，4%，6%，8%，10%柠檬汁水溶液中浸泡30 min，料液比为1∶4 (g/mL)。后续试验操作步骤同1.2.3。
1.2.6 3种保鲜剂的复配 根据Box-Behnken的设计原理，选用水溶性壳聚糖、茶多酚、新鲜柠檬汁添加量为自变量，根据单因素试验结果确定中心响应点，设计响应面优化试验，以在4 ℃条件下贮藏10 d的鱼肉的TVB-N值作为响应值，优化3种保鲜剂的配比。
1.3 评价指标及测定方法
1.3.1 感官评价 选择10名经过训练的感官评价员(5男5女)，对虹鳟鱼片的色泽、气味及肉质进行评价(表1)，规定10分为最好，6分以上为较好，4分以下为腐败变质，评价结果取感官评价员评分的平均值。
表1 虹鳟鱼片的感官评分表
1.3.2 TVB-N值测定 参照文献[9]。
1.3.3 菌落总数值测定 按GB 4789.2—2010《食品微生物学检验 菌落总数测定》执行。
1.4 数据处理
采用Design-Expert 8.0.6、Excel 2006及Oringin 9.0对试验数据进行分析处理。
2 结果与讨论
2.1 壳聚糖溶液保鲜试验
2.1.1 对鱼片冷藏期间感官品质的影响 从图1可以看出，6组鱼片初始感官得分均为满分，随着贮藏时间的延长，对照组鱼片的感官得分近乎呈直线下降，而经壳聚糖溶液处理的鱼片组得分均高于对照组，且1.5%壳聚糖溶液处理组鱼片在贮藏期的感官得分最高。贮藏至14 d时，6组鱼片的感官得分依次为3.5，4.1，4.3，5.3，4.6，4.7分，此时对照组鱼片已腐败变质，略带腐臭味。
图1 壳聚糖溶液对鱼片冷藏期间感官得分的影响
2.1.2 对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响 TVB-N值作为评价水产品新鲜程度的主要理化指标之一[10]，TVB-N值≤15 mg/100 g，表示新鲜；15 mg/100 g
图2 壳聚糖溶液对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响
2.1.3 对鱼片冷藏期间菌落总数的影响 从图3可以看出，不同壳聚糖溶液处理的鱼肉在贮藏期间菌落总数呈现不断上升的趋势，其中在前6 d增长较为缓慢，第6天后开始加速增长，与感官结果一致。与对照组相比，经壳聚糖溶液处理后的菌落总数更低，且随着壳聚糖溶液浓度的增加，其菌落总数增长更慢，可能是由于壳聚糖溶液在鱼肉及微生物表面形成了一层具有抗菌性的半透膜，阻止了细胞与外界的物质交换[13]。贮藏至第10天时对照组及0.5%，1.0%处理组鱼片的菌落总数值均超过了5×105CFU/g，根据国际微生物规格委员会(ICMSF)食品微生物限量规定[14]：鱼类的菌落总数可接受水平限量值为5×105CFU/g，最高安全限量值为107CFU/g。1.5%，2.0%，2.5%处理组在第12天时菌落总数均已超出可接受水平限量值。综合感官评分、TVB-N值及菌落总数结果分析，选用壳聚糖溶液处理浓度为1.5%为宜。
图3 壳聚糖溶液对鱼片冷藏期间菌落总数的影响
2.2 茶多酚溶液保鲜试验
2.2.1 对鱼片冷藏期间感官品质的影响 从图4可以看出，与对照组比较，经茶多酚处理后的鱼片其感官得分均更高。在贮藏初期，各组鱼片色泽明亮，肉质纹理清晰，肉质饱满有弹性；贮藏至第6天时，对照组鱼片感官得分为7.4分，此时鱼片颜色变暗，并伴有鱼腥味产生，同时鱼肉弹性开始变差；而经2.0%茶多酚溶液处理的鱼片感官得分为8.7分，鱼片纹理可辨，且肉质较紧实。从图4可见，不同浓度茶多酚溶液处理的鱼片组中，0.20%茶多酚溶液处理组鱼片在贮藏期间综合感官最好。
2.2.2 对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响 由图5可知，对照组和茶多酚溶液处理组的TVB-N值随着贮藏时间的延长均逐渐增加，其中在前6 d茶多酚处理组的TVB-N值增长较为缓慢。在贮藏期间，茶多酚处理组的TVB-N值均小于对照组，并随着茶多酚浓度的增加，对应TVB-N值越小，但0.20%，0.25%，0.30%茶多酚溶液处理组之间TVB-N值变化趋于不明显。贮藏至第14天时对照组TVB-N值增加至30.957 mg/100 g，此时鱼肉已腐败变质；而经不同浓度的茶多酚溶液处理后的鱼片此时TVB-N值均低于30 mg/100 g。以上结果表明茶多酚能够有效抑制鳟鱼肉TVB-N值含量的增加，可能是由于茶多酚可以抑制微生物的生长繁殖，导致其对鱼肉蛋白化合物分解速度减慢，从而使得胺类化合物减少[15]。
图4 茶多酚溶液对鱼片冷藏期间感官得分的影响
图5 茶多酚溶液对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响
2.2.3 对鱼片冷藏期间菌落总数的影响 从图6可知，对照组和茶多酚溶液处理组鱼片的菌落总数随着贮藏时间的延长而逐渐增加，且对照组的菌落总数值始终高于茶多酚溶液处理组。贮藏至第10天时，对照组及0.10%，0.15%，0.20%茶多酚溶液处理组的菌落总数分别为6.25，6.12，5.94，5.87 lg (CFU/g)，均已超出鱼类菌落总数可接受水平限量值；第14天时4组鱼片的菌落总数均已超出107CFU/g。贮藏第12天时，0.25%，0.30%茶多酚溶液处理组的菌落总数值分别为6.32，6.13 lg (CFU/g)，超出可接受水平限量值。此外，由图6还可知，随着茶多酚溶液浓度的增大，其抑菌效果越为明显，说明茶多酚能有效抑制鱼肉中的微生物繁殖速度，延缓鱼肉腐败变质，与吴圣彬等[16]和鞠健等[17]的研究结果一致。因此，综合考虑试验结果，选用茶多酚浓度为0.20%为宜。
图6 茶多酚溶液对鱼片冷藏期间菌落总数的影响
2.3 柠檬汁溶液保鲜试验
2.3.1 对鱼片冷藏期间感官品质的影响 从图7可知，随着贮藏时间的延长，各组鱼片的感官得分均逐渐降低；且随着柠檬汁溶液浓度的增加，鱼片的感官得分呈现先增加后下降的变化趋势，当柠檬汁浓度为4%时，该处理组鱼片的综合感官在贮藏期与其他处理组比较是最好的。同时，从图7还可以看出，柠檬汁溶液处理组鱼片的感官得分均优于对照组，说明鱼片经柠檬汁溶液处理后可较好地维持其感官品质，可能是由于柠檬汁中存在的柠檬酸及抗坏血酸等物质抑制了微生物的生长，延缓了鱼肉脂肪氧化速度[18]，使得处理组鱼片具有较好的感官品质。
2.3.2 对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响 由图8可知，鱼片随着贮藏时间的延长其TVB-N值逐渐增加，且对照组的TVB-N值始终高于柠檬汁溶液处理组。空白组贮藏至第8天时TVB-N值达到22.457 mg/100 g，已达到鱼肉食用临界值。在贮藏期间，不同浓度柠檬汁溶液处理的鱼片组间，6%，8%，10%柠檬汁处理组的TVB-N值差异不显著。贮藏结束后，对照组与柠檬汁处理组的TVB-N值分别为30.399，29.792，28.963，28.635，28.712，28.684 mg/100 g。以上结果表明柠檬汁可在一定程度上延缓鱼肉中TVB-N值的增加，可能是柠檬汁抑制了微生物的增长和某些蛋白酶活性，使得蛋白与非蛋白化合物分解速度减慢。
图7 柠檬汁溶液对鱼片冷藏期间感官得分的影响
图8 柠檬汁溶液对鱼片冷藏期间TVB-N值的影响
2.3.3 对鱼片冷藏期间菌落总数的影响 由图9可知，随着贮藏时间的延长，对照组与柠檬汁处理组鱼片的菌落总数均呈现逐渐上升的趋势，且对照组菌落总数值始终低于柠檬汁处理组；随着柠檬汁浓度的增加，其抑菌效果越好。贮藏至第14天时，对照组与2%柠檬汁处理组的样品菌落总数分别为7.52，7.03 lg (CFU/g)，已超出107CFU/g；此时4%，6%，8%，10%处理组的菌落总数值均已超出5×105CFU/g可接受限量水平。综上说明柠檬汁可在一定程度上抑制鳟鱼片冷藏期间微生物的增长，可能是因为柠檬汁中的柠檬酸提供了一个低酸性环境，减缓了微生物的生长速度。综合实际情况考虑，柠檬汁浓度选用4%为宜。
2.4 3种保鲜剂的复配
2.4.1 响应面试验设计及结果 在单因素试验的基础上，以1.5%水溶性壳聚糖、0.20%茶多酚、4%柠檬汁为中心点，设计试验因素水平见表2，试验设计及结果见表3。
图9 柠檬汁溶液对鱼片冷藏期间菌落总数的影响
对表3的试验数据进行多元回归分析，建立TVB-N值数学模型方程式为：
Y=19.12-0.051A-0.034B-0.028C+0.007 5AB-0.040AC-0.025BC+0.069A2+0.049B2+0.047C2。
(1)
从表4可以看出，该二次多元回归模型P<0.01，差异极显著；失拟项P>0.05，差异不显著，说明该回归模型的拟合程度较好。模型的R2为0.979 2，矫正后R2为0.952 5，说明模型能较好地解释响应值变化，可以用于鳟鱼贮藏期间TVB-N值的预测。一次项A、B、C的P值均小于0.01，即证明3种保鲜剂的添加对鳟鱼贮藏期间TVB-N值的影响极显著；交互项AB、AC、BC的P值分别为0.382 3，0.001 8，0.018 9，表明壳聚糖与柠檬汁对响应值的交互影响极显著，茶多酚与柠檬汁对响应值的交互影响显著，壳聚糖与茶多酚对响应值的交互影响不显著；同时二次项A2、B2、C2对响应值的影响均极其显著。
表2 响应面试验因素水平设计表
表3 响应面试验设计与结果
2.4.2 响应面分析与优化 从图10(a)～(c)中可以看出，壳聚糖与茶多酚的等高线图为圆形，反之柠檬汁与壳聚糖、茶多酚的等高线图均为椭圆形，说明壳聚糖、茶多酚分别与柠檬汁之间交互作用显著，而壳聚糖与茶多酚交互作用不显著，此结果与回归方程的偏回归系数显著性检验结果一致。从图10(d)～(f)可以看出，当处于编码范围(-1，0)时，两种保鲜剂之间存在显著的协同效用，此时TVB-N值随着两者添加量的增加而减少；当两者均处于0水平时，达到最佳协同作用；当两种保鲜剂处于编码范围(0，1)时，TVB-N值随着两者添加量的增加而增加，此时两种保鲜剂剂的作用表现为拮抗作用。
2.4.3 验证实验 经Design-Expert 8.0.6 软件进行数据处理分析，当回归模型中TVB-N值达到最低值19.09 mg/100 g 时，3种保鲜剂的最优浓度为：1.75%壳聚糖，0.25%茶多酚，4.98%柠檬汁。按照上述配比进行3次平行验证实验，所得样品的感官得分、TVB-N值、菌落总数值分别为7.9分，19.12 mg/100 g，5.23 lg (CFU/g)。而对照组鱼片的感官得分、TVB-N值及菌落总数值分别为5.4分，24.52 mg/100 g，6.25 lg (CFU/g)，说明该复合保鲜剂具有较好的保鲜效果。
表4 回归方程系数显著性检验†
† *表示差异显著，P<0.05； **表示差异极显著，P<0.01。
图10 保鲜剂交互影响TVB-N值的等高线图和响应曲面图
3 结论
壳聚糖、茶多酚、柠檬汁作为保鲜剂均对虹鳟鱼片具有保鲜效果，在单因素试验基础上，利用Box-Behnken响应面试验设计对筛选出的3种保鲜剂较优浓度进行组合优化确定最佳配比浓度为：1.75%壳聚糖，0.25% 茶多酚，4.98%柠檬汁。通过验证实验表明复配保鲜剂对冷藏虹鳟鱼片具有良好的保鲜效果，可延缓贮藏期间鱼片的感官变化及鱼肉蛋白质等含氮物质的分解，同时对微生物的生长具有一定的抑制作用。
