中国对虾冷藏期间的品质变化研究

范霞

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

中国对虾（Penaeus chinensis）是中国重要的水产资源之一，主要分布在中国黄渤海沿海海域。对虾味道鲜美、含有丰富的优质蛋白及人体必需的氨基酸和微量元素等，现已成为合理膳食结构中不可缺少的组成部分。虾由于其自身水分含量高，肌肉组织细嫩，新鲜度下降很快，不易贮藏，导致虾的品质受到一定的影响。

气味是体现对虾质量品质的重要指标之一[1-4]。虾在腐败变质过程中，气味变化比较明显。电子鼻能够客观、准确、快速地识别组成复杂的气味[5-12]，专门用于检测复杂风味和挥发性成分。李卉等[13]采用电子鼻技术探究了不同保藏温度下南美白对虾中挥发性物质的变化，电子鼻能较好地判别不同贮藏时间下的对虾样品。赵梦醒等[14]研究了在不同保藏时间下，电子鼻对凡纳滨对虾的虾头和虾肉均有较好的响应。质构特性是水产品的一项重要质量指标，用来表征其组织状态、结构、口感等被感知的综合感觉，可反映食品的质地品质[15]。在贮藏期间对虾的质构品质下降是限制其货架期的一个重要因素。邱泽锋等[16]研究结果表明冷冻贮藏能保证凡纳滨对虾较长的货架期，但其口感特征总体上持续下降。虾类产品中各种游离氨基酸含量丰富，游离氨基酸作为一类重要的呈味成分[17-18]，其含量会直接影响虾类的鲜美程度。虾体死亡后，蛋白质、氨基酸及其他含氮物质会被微生物分解为氨、吲哚、硫化氢和组胺等挥发性低级产物，导致虾体腐败变臭[19]。目前还尚未有文献报道过对虾在保藏期间游离氨基酸含量的变化。

虾品质变化是多方面的[20]，通过单一指标评价会存在很大的局限性，因而多重指标的相互结合可以获得更加准确可靠的测定结果[21]。本研究首次利用电子鼻技术、质构仪结合氨基酸分析对中国对虾在冷藏条件下的品质变化进行研究，旨在为鲜虾产业的品质评价、新鲜度检测以及对消费者的安全食用提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中国对虾：南京苏果超市，活体，每只（15±1）g 左右。新鲜活中国对虾运回实验室后用冰水致死，沥水后用密封袋保存在4 ℃冰箱冷藏，保藏过程中每天取1 次样，对样品进行电子鼻、质地多面分析和游离氨基酸含量测定。试验进行到虾体显著腐败变质为止。缓冲液B1～B5（主要成分是柠檬酸、柠檬酸钠、氯化钠等有机试剂）、茚三酮显色液、氨基酸标准品：日本日立公司；HCl、NaCl、磺基水杨酸：分析纯，南京化学试剂有限公司；试验用水为超纯水。

PEN3 便携式电子鼻：德国Airsense 公司；TMSPro 物性分析仪：美国FTC 公司；L-8900 全自动氨基酸分析仪：日本日立公司；Avanti J-30I 高速冷冻离心机：美国贝克曼公司；XP105DR 分析天平：美国梅特勒-托利多公司；YCD-EL259 低温冰箱：中科美菱公司。

1.2 方法

1.2.1 电子鼻检测

每天选取大小均匀的对虾，置于250 mL 的烧杯中，用保鲜膜封口，静置30 min 后开始用电子鼻进行无损检测，每天取20 个样品进行测量。

电子鼻测定条件：传感器清洗时间为60 s，传感器归零时间为10 s，样品准备时间为5 s，分析采样时间为150 s，内部流量300 mL/min，进样流量300 mL/min。

1.2.2 质地多面分析（texture profile analysis，TPA）

将大小均匀的对虾去头、去壳，选取虾身中间部分进行测量。采用P/40 探头进行压缩，测试速度60 mm/min，触发力0.2 N，压缩程度40%，两次压缩停顿时间为3 s。每次测15 只对虾，测量结果取平均值。选取硬度、恢复性、弹性作为对虾保藏期质地评价参数。

1.2.3 游离氨基酸含量测定

将大小均匀的对虾去头、去壳、除虾线、虾肠。准确称量2.0 g 虾肉糜，加入0.02 mol/L 的盐酸溶液20.00 mL，充分均质后，在 4 ℃、转速为 10 000 r/min 的条件下离心20 min，收取上清液用0.02 mol/L 的盐酸溶液定容至50 mL。定容后取1 mL 溶液加入1 mL 5%的磺基水杨酸沉淀蛋白，在4 ℃、转速为10 000 r/min的条件下离心20 min。然后取上清液过0.22 μm 滤膜进样。不同保藏期样品做3 组平行试验，取平均值。

L-8900 全自动氨基酸分析仪测定条件：日立钠离子交接树脂4.6 mm×60 mm，泵1 流速0.4 mL/min，泵2 流速 0.35 mL/min，进样体积 20 μL，柱温 57 ℃，反应温度135 ℃，检测波长570 nm 和440 nm。

1.3 数据分析

采用Win muster v.1.6 分析软件对电子鼻数据进行主成分分析（principal component analysis，PCA）、线性分析（linear discriminant analysis，LDA、负荷加载分析（loading analysis，LA）；EZChrom Elite 软件处理游离氨基酸数据；TPA 结果采用Excel 2007 作图分析。

2 结果与分析

2.1 电子鼻试验结果

利用电子鼻技术对不同保藏时间的中国对虾气味进行分析。不同保藏时间的中国对虾主成分分析图见图1。

从图1 可知，第一主成分PC1 和第二主成分PC2的贡献率分别为95.13 %和3.78 %，总贡献率达98.91%，一般认为PCA 总贡献率超过85%即可代表样本的主要信息特征。4 ℃冷藏条件下，第5 天对虾的响应信号与其他保藏时间响应信号分布距离较远，说明在第5 天时对虾的气味发生了显著变化。此外，不同保藏时间的对虾响应信号相互之间没有重叠，说明PCA 能很好地区分不同保藏期的中国对虾。

不同保藏时间的中国对虾线性判别分析图见图2。

图1 不同保藏时间的中国对虾主成分分析图Fig.1 PCA plots of Penaeus chinensis stored for different periods of time

图2 不同保藏时间的中国对虾线性判别分析图Fig.2 LDA plots of Penaeus chinensis stored for different periods of time

从图2 可知，判别式LD1 和判别式LD2 的贡献率分别为73.81%和25.03%，总贡献率达98.84%，采用线性判别分析能够明显区分出不同保藏时间的中国对虾气味具有一定的差异。

利用负荷加载分析可以帮助区分当前模式下传感器的相对重要性，若单个传感器的响应值越偏离零，则该传感器在识别中作用较大，即为识别传感器。德国PEN3 便携式电子鼻包含10 个金属氧化物传感器（W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S），各传感器对应编号和所检测的敏感物质分别是S1（芳香苯类）、S2（氮氧化合物）、S3（芳香成分、氨类）、S4（氢化物）、S5（短链烷烃）、S6（甲烷）、S7（硫化氢）、S8（乙醇）、S9（硫化氢类）和S10（芳香烷烃）。不同保藏时间对虾的负荷加载分析图见图3。

从图3 可知，负荷加载分析的总贡献率为98.91%。传感器S7 和S9 对第一主成分贡献率较大，传感器S6对第二主成分贡献率较大。传感器S6 对甲烷灵敏，S7和S9 对硫化物灵敏。郭美娟等[22]利用气相色谱法-质谱法联用（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）在虾的腐败期检测出了二甲基二硫、三甲基三硫等含硫物质。相比于GC-MS 高昂的检测费用、较长的分析时间、繁琐的前处理过程，电子鼻作为一种无损检测手段可以快速、准确地区分不同保藏期的中国对虾。

图3 不同保藏时间的中国对虾负荷加载分析图Fig.3 Loading analysis of Penaeus chinensis stored for different periods of time

2.2 TPA试验结果

在质地测试过程中并不是所有参数都要分析，而是筛选出几个特征性、稳定的数据来对样品进行质地评价。4 ℃冷藏条件下，中国对虾质地变化结果表1所示。

从表1 可知，虾体的硬度呈现出先上升后下降的趋势，虾体在第2 天硬度出现最大值此时进入僵直阶段，之后僵直解除虾体进入自溶阶段，硬度从第3 天开始下降。虾体的弹性和恢复性随保藏时间的增加一直在下降，在前2 天弹性和恢复性下降较快。4 ℃冷藏条件下，对虾在保藏第3 天时，个体较完整，出现黑头现象，有淡淡的腥味和氨味。在第4、5 天时，对虾明显腐败变质，出现黄色汁液，有强烈腥味和氨味，不可食用。

表1 中国对虾保藏期间质地变化Table 1 Change of Penaeus chinensis texture during storage

2.3 游离氨基酸分析试验结果

采用全自动氨基酸分析仪对不同保藏期对虾中17 种游离氨基酸含量进行测定分析，测定结果见表2，表中氨基酸含量用平均值±标准偏差表示。

表2 中国对虾不同保藏期中游离氨基酸的含量Table 2 The content of free amino acid in Penaeus chinensis stored for different periods of time mg/g

续表2 中国对虾不同保藏期中游离氨基酸的含量Continue table 2 The content of free amino acid in Penaeus chinensis stored for different periods of time mg/g

对虾在最新鲜的时候，食用口感鲜美，各种游离氨基酸含量相对较高。随着保藏期的增加，游离氨基酸总量呈现先下降后上升的趋势。结合对虾保藏期的质构特性可初步判断对虾在第3 天进入自溶阶段。在各种蛋白分解酶的作用下，虾肉中的蛋白质分解产物和游离氨基酸会相应增加，从而为微生物的生长繁殖提供了有利的环境。在微生物的作用下，虾体中的蛋白质和氨基酸会进一步分解成胺类和含硫类等化合物，致使虾散发出腐败臭味。在所测出的17 种氨基酸中，含7 种人体必需氨基酸，苏氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸，新鲜对虾中必需氨基酸含量占游离氨基酸总量的比例最高，此时最具食用价值，必需氨基酸含量决定其营养价值。从表2 可知，在对虾保藏期中，含量最高的游离氨基酸分别是甘氨酸、脯氨酸、精氨酸、丙氨酸。

游离氨基酸的种类、含量以及各种氨基酸之间的相对平衡共同影响着虾肉的滋味。游离氨基酸可分为鲜味、甜味和苦味3 类呈味氨基酸，其中鲜味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸，甜味氨基酸包括脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸，苦味氨基酸包括缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、组氨酸。对虾在保藏期3 类呈味氨基酸的含量如图4 所示。

从图4 可知，新鲜对虾以及保藏期间对虾中的甜味氨基酸含量＞鲜味氨基酸＞苦味氨基酸，说明虾肉中甜味比例较高，能产生令人愉快的风味。其中丙氨酸和甘氨酸广泛存在于各种海鲜中，精氨酸则是海鲜食物中一种重要的风味物质[23]。随着保藏天数的增加，不良风味即苦味氨基酸的含量不断增加。

图4 中国对虾保藏期呈味氨基酸的含量Fig.4 The content of taste and flavor of amino acids in Penaeus chinensis during storage

3 结论

利用电子鼻技术对中国对虾保藏期间气味变化进行研究，根据PCA、LDA 和LA 结果可知，不同保藏时间的中国对虾气味差异较大，电子鼻可以准确区分不同保藏期的对虾，且S6、S7、S9 为特征传感器。采用全自动氨基酸分析仪对不同保藏期对虾中的游离氨基酸含量进行分析，甜味氨基酸是对虾中含量最高的呈味氨基酸，新鲜对虾中必需氨基酸占总游离氨基酸的比例最高。质地分析结果反映出对虾在第3 天进入自溶阶段，此时虾体变软，在蛋白分解酶的作用下，虾肉中的蛋白质分解产物和游离氨基酸会增加。本研究表明电子鼻、多面质地分析结合氨基酸分析可以更全面地评价中国对虾在保藏期的品质变化，为对虾的品质评价提供一定的理论指导。