冷鲜海鲈鱼新鲜度指示标签的制备及应用

郑玉玺 - 江津津 - 贾 强 董 蕾 陈彩连 -

(广州城市职业学院食品科学与美食养生学院，广东 广州 510650)

随着科学技术的发展，食品包装除了保护食品、安全运输等基础功能外，还具有食品品质指示、传感、记录等功能[1-3]，其中指示食品新鲜度的指示标签包装成为近年来的研究热点[4-5]。研究者根据食品的不同指示特性进行指示标签的研发，如记录时间、温度变化的指示标签[6]、指示氧气和二氧化碳浓度的指示标签[7]或新鲜度[8]及成熟度[9]的指示标签。在指示肉类或水产品的指示标签中，Sliva-Pereira等[10]利用红甘蓝花青素作为比色剂用于指示鱼类的腐败；Zhang等[11]利用洛神花花青素和PVA制备指示猪肉新鲜度的指示标签；何华鹏等[12]利用溴甲酚紫指示青鱼的新鲜度。

海鲈鱼(Lateolabraxjaponicus)作为一种经济鱼类，因富含蛋白质[13]，极易在捕捞、运输、销售等各环节中发生腐败变质。传统水产品新鲜度检验方法存在易受主观因素影响、对样品造成破坏处理等问题[14-15]，而指示标签可实现海鲈鱼无损且直观可视地表征海鲈鱼新鲜程度的目的。虞美人色素作为一种植物色素，安全无毒且价格便宜[16]，王晓等[17]研究了虞美人色素在不同pH下的变色情况。

研究拟以虞美人色素为指示剂，以甲基纤维素凝胶溶液为成膜基质，混合成膜后制成显色标签，研究其对pH的变色情况；并应用于4 ℃海鲈鱼保鲜包装盒中，考察其对海鲈鱼新鲜度的指示效果，旨在为海鲈鱼冷链运输及售卖过程中品质的实时监测提供指导，也为变色指示标签的种类丰富提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

海鲈鱼：个体鲜活，体长约30 cm，市售；

虞美人花：花色为紫红色，广州市林业和园林科学研究院；

乙酸、KOH、盐酸、亚甲基蓝、有机硅油、氧化镁、硼酸：分析纯，广州化学试剂厂；

无水乙醇、丙三醇、柠檬酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸：分析纯，广州市天河区鑫沐化工商行；

甲基纤维素：分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

大孔吸附树脂：科海思(北京)科技有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

台式pH酸度计：FE20 Plus型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司；

超净工作台：SW-CJ-1F型，苏州安泰空气技术有限公司；

色差仪：NH300型，深圳市三恩时科技有限公司；

电子天平：FA2204型，上海津平科学仪器有限公司；

半微量定氮蒸馏器：1 000 mL，重庆市科学实验仪器有限公司；

低温超声波萃取仪：L-2008型，上海寰熙医疗器械有限公司；

紫外分光光度计：UV1810S型，青岛聚创环保有限公司。

1.2 方法

1.2.1 虞美人指示标签制备 参照王晓等[17]的方法提取虞美人色素，而后进行指示标签制备：50 ℃水浴条件下，在超纯水中加入甲基纤维素，剧烈搅拌使其形成质量分数为1%的甲基纤维素凝胶溶液。降至室温后，以0.5 mol/L柠檬酸溶液调节pH为6.0～6.5，加入质量分数为20%的虞美人色素—乙醇溶液，使虞美人色素质量分数为1%。脱泡后，将色素混合溶液流延至洁净玻璃板上，无菌刮刀刮平表面，使薄膜厚度为0.1～0.2 cm，冷冻干燥后揭下薄膜，将薄膜裁剪成1.0 cm×4.0 cm的长条，粘附于白色防水纸上，4 ℃贮藏备用。

1.2.2 虞美人指示标签对pH的变色响应 利用乙酸和KOH配制pH值为2.0～9.0的标准溶液，在指示标签薄膜上依次滴加标准液，记录颜色变化，利用色差仪测定指示标签的亮度(L*)、红绿度(a*)、黄蓝度(b*)。按式(1)计算ΔE[18]。

(1)

式中：

ΔE——测定时指示标签颜色与初始指示标签颜色的计算差值;

ΔL*、Δa*、Δb*——初始指示标签颜色特征值差值。

1.2.3 虞美人指示标签对海鲈鱼新鲜度的指示效果及稳定性测试 取8.0 cm×8.0 cm×4.0 cm的塑料无菌保鲜盒，每个盒盖中心用无菌胶布贴一块虞美人指示标签。取海鲈鱼样品放入无菌容器，加入无菌冰处理致其休克，无菌水洗净，去除表面水分。去除头尾及内脏，沿脊骨剖成两份，切成2.5 cm×2.5 cm×1.0 cm的鱼块。称取40 g鱼块放入贴有指示标签的保鲜盒中，4 ℃室内光(光照强度2 500 Lux)保鲜15 d。

1.2.4 指示标签颜色测定

(1) 挥发性盐基氮(TVB-N)含量：参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氨的测定》。

(2) pH值：参照Arashisar等[19]的方法。

(3) 硫代巴比妥酸反应产物(TBARS)：参照Salih等[20]的方法并适当调整。称取5 g鱼肉置于50 mL离心管中，加入25 mL质量分数为20%的三氯乙酸，均质后静置过滤，蒸馏水定容至50 mL。取5 mL滤液加入5 mL浓度为0.02 mol/L硫代巴比妥酸，沸水浴20 min，冷却，1 600 r/min离心5 min，测定532 nm处上清液的吸光值。按式(2)计算TBARS含量。

(2)

式中：

T——TBARS含量，mg/100 g。

1.2.5 指示标签的光稳定性测试 取10个粘附指示标签的保鲜盒，盒内分别装有40 g鱼块，4 ℃贮藏。其中5盒置于室内光下，光照强度为2 500 Lux；另5盒置于日光下，光照强度为10 000 Lux。

2 结果与分析

2.1 虞美人色素对pH的变色响应

由表1可知，当pH为2.0～9.0时，虞美人色素有良好的变色效果。当pH<7.0(酸性环境)时呈红色；pH超过7.0后，逐渐变为黄棕色，pH为9.0时，变成棕褐色，与王晓等[17，21]的结果类似。不同pH值下，指示标签的颜色差异明显，可进行肉眼直观观察，具备指示不同pH的条件。

虞美人色素为花青素类，在不同pH值下因自身结构的改变而呈不同颜色。当pH<2.0时，溶液主要为黄洋盐离子，呈红色；当pH为2.0～7.0时，溶液向假碱、醌型碱及查尔酮偏移，红色逐渐变浅[21]；当pH>7.0时，花青素为醌型碱至降解，溶液呈黄绿色并随着pH值的增大而加深[22]。

表1 虞美人色素在不同pH下的颜色

2.2 虞美人指示标签的光稳定性

由图1可知，虞美人指示标签在两种不同光强下的指示效果无显著差异，均以红色—紫红色—黄绿色—棕褐色的变化规律进行。人眼无法明显辨别出太阳光照射下的指示标签褪色现象。从ΔE角度讲，光照导致了指示标签轻微泛白现象，L*变大，而a*值和b*值变小，最终出现数值上比室内光略小的现象，但通过数据统计分析可知，两种光照对虞美人指示标签的ΔE无显著影响，即一定的光照对虞美人指示标签对海鲈鱼新鲜度的指示效果不会造成影响。同时，海鲈鱼自捕捞后，保鲜运输及售卖过程基本在室内进行，不会有强光长期照射的过程。因此虞美人指示标签对海鲈鱼新鲜度的指示具有稳定性。

2.3 指示标签指示海鲈鱼新鲜度

2.3.1 TVB-N含量 TVB-N是表征水产品质量的重要指标[23]，GB/T 18108—2019《鲜海水鱼通则》中规定，海水鱼TVB-N含量不超过15 mg/100 g为优级品，不超过30 mg/100 g为合格品[24]。故当TVB-N超过30 mg/100 g时，表明海鲈鱼已丧失食用价值。在15 d贮藏期内，初始海鲈鱼TVB-N为(7.68±1.92) mg/100 g，随后海鲈鱼的TVB-N含量逐渐上升。

图1 虞美人指示标签的光稳定性Figure 1 Light stability of the indicator label

由图2可知，自贮藏期开始至第3天，指示标签呈黄绿色，TVB-N含量提示此时海鲈鱼为优级品；贮藏第4～11天，海鲈鱼品质为合格品，指示标签呈黄棕色；贮藏第12天丧失食用价值[(31.105±28.600) mg/100 g]，此时指示标签呈棕褐色，与黄星奕等[25]、何华鹏等[12]及王冰雪等[26]的结果相似。这可能是由于鱼块虽经过表面清洗，但内部微生物不可清除，在贮藏过程中微生物和酶对蛋白质进行分解，导致TVB-N含量升高。综上，通过虞美人指示标签进行海鲈鱼新鲜度指示时，黄绿色为优级品，黄棕色为合格品，达到棕褐色时已不可食用。

2.3.2 TBARS含量 鱼类产品由于贮藏初期产生乳酸导致pH值下降，随着贮藏时间延长，蛋白质分解为三甲胺等碱性物质导致pH值上升[27]。TBARS含量表征脂肪氧化程度，鱼肉中的不饱和脂肪酸发生酸败产生TBARS，从而可以表征鱼肉新鲜程度[28]。由图3可知，4 ℃贮藏下，海鲈鱼TBARS含量逐渐升高，pH值则先下降后升高，两个指标的变化趋势与丁婷等[29]、周强等[30]的结果一致。

图2 4 ℃贮藏下海鲈鱼TVB-N含量与指示标签在不同品质下的颜色指示

图3 4 ℃贮藏下海鲈鱼TBARS含量和pH值变化Figure 3 Changes of TBARS content and pH values ofsea bass stored at 4 ℃

2.3.3 相关性分析 由表2可知，TVB-N、TBARS含量均与ΔE呈显著线性相关；但pH值与ΔE无线性拟合关系。这可能是虞美人色素指示标签是因pH值的变化而发生颜色改变，但指示标签并未与鱼肉接触，因此鱼肉pH值无法与指示标签的变色产生相关性；而TVB-N为一系列具有挥发性的碱性物质，因此会引起环境pH值发生改变，从而导致指示标签颜色变化[31]。

表2 4 ℃贮藏下海鲈鱼TVB-N、pH和TBARS与ΔE的线性拟合关系

3 结论

传统海鲈鱼新鲜度检验方法存在不准确、破坏性取样等问题，而利用植物色素作为新鲜度指示剂，成本低廉、安全无毒且直观可视。不同pH下，虞美人色素指示标签具有良好的变色响应，且海鲈鱼的挥发性盐基氮含量与指示标签ΔE达显著线性拟合关系，当海鲈鱼处于不同新鲜度时，指示标签均有肉眼可分辨的颜色变化：黄绿色时指示为优级品、黄棕色时为合格品、棕褐色时为不可食用。虽然目前还未见相似的报道利用虞美人色素制备食品新鲜度指示标签，进行水产品或肉类的新鲜度指示，但在前人利用红甘蓝花青素进行鱼肉新鲜度指示[10]、桑葚花青素进行三文鱼新鲜度指示[22]、溴甲酚紫进行猪肉新鲜度指示[26]中均指出，作为食品新鲜度指示标签，必须具备指示不同新鲜程度时，其颜色差异可肉眼分辨。故此可推断，虞美人色素指示标签对海鲈鱼的新鲜度指示具有实用性。以此为研究基础，未来还可就指示标签对其他水产品及肉类的指示情况进行开发和利用，同时进行本产品商品化开发工作，从而实现其海鲈鱼新鲜度指示的市场化应用。