冷藏作为一种传统保鲜方式,通过将温度维持在0～4 ℃接近冰点而不冻结的状态,能够较好地保持水产品的鲜活特性,抑制微生物的生化反应,在虾类等水产品中应用广泛。张艳凌[1]研究4 ℃冷藏与0 ℃冰藏对鲜活和死后小龙虾各生化指标的影响,发现在冷藏条件下,鲜活虾和死后虾的保质期均优于冰藏处理。因此,如何保持并提高虾类冷藏期间的品质一直是水产品加工行业研究的重点。磷酸盐类保水剂在虾类保藏过程中已被广泛使用,在对虾中加入磷酸盐缓冲盐水可以在冷藏过程中显著减少水分流失和减少蛋白质变性。然而近期研究证实,过量摄入磷酸盐会破坏钙磷平衡,并引发如骨质疏松等症状、还会使产品在贮存中产生令人不快的金属涩味,导致产品风味变差,口感粗糙[2]。因此,研发一款更绿色、更健康的保水剂具有重要意义。
近年来,碳水化合物类物质作为天然保水剂在水产品保鲜中得到广泛应用[3]。壳聚糖是一种天然的阳离子氨基多糖生物聚合物,来源于节肢动物的甲壳质外骨骼[4-5]。不仅具备优良的成膜性[6]、保水能力,还兼具抑菌防腐功能[7]。当前,可食用食品表面涂膜技术被广泛用于维持水产品的品质,SHAVISI等[8]证明壳聚糖纳米颗粒复合凝胶成功将去壳虾的保鲜期在冷藏条件下延长至12 d;YU等[9]发现壳聚糖-玉米淀粉复合膜具有更好的抗菌和抗氧化性能,适合于对虾的长期保鲜贮藏。
凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)占全球甲壳类水产品产量和消费量的50%以上,使其成为现代虾类养殖的主要物种。由于其肉质鲜美、生长速度快、环境适应性强、营养丰富、风味独特,已成为消费者青睐的优质蛋白质来源。然而,由于其高蛋白、高水分的特性,凡纳滨对虾在捕捞、运输、贮存的过程中因体内脂质和蛋白质的氧化和微生物代谢等出现水分丧失、质地软化、变色、异味等腐败变质现象,极大的损害产品价值。本团队通过之前的研究发现:在微冻凡纳滨对虾贮藏期间由于冰晶的生长和重结晶,水分减少,导致肌肉组织结构受损,因此,蛋白质发生氧化,导致品质劣化[10-11]。吕金润等[12]在探究坛紫菜多糖对冻藏凡纳滨对虾品质维持影响时发现坛紫菜多糖能够提高虾肉的保水能力、维持冻藏期间虾仁的品质。
目前不同脱乙酰度壳聚糖在冷藏条件下对凡纳滨对虾品质劣变的研究报道较少。因此,本研究欲以凡纳滨对虾虾仁为研究对象,在4 ℃冷藏条件下,通过测定水分、蛋白质等品质,探究不同脱乙酰度壳聚糖处理的冷藏凡纳滨对虾仁品质指标的变化情况。旨在为凡纳滨对虾虾仁绿色保鲜研究提供基础数据和理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
鲜活凡纳滨对虾,广州线上朴朴超市;复合磷酸盐(食品级),广东康达生物科技有限公司;70%脱乙酰度壳聚糖、90%脱乙酰度壳聚糖,上海麦克林生化科技股份有限公司;蛋白质羰基含量测定试剂盒、总巯基含量检测试剂盒、丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量检测试剂盒,北京索莱宝科技有限公司;超微量Ca2+-ATPase酶(测组织、普通细胞)试剂盒,南京建成生物工程研究所;其他试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
Varioskan Lux酶标仪,美国赛默飞世尔科技公司;H-1850R 高速离心机,长沙湘仪离心机仪器公司;T25 组织匀浆机,德国 IKA 公司;全自动凯氏定氮仪,山东海能科学仪器有限公司;MicroMR12-025V 核磁共振分析仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;SU8020 扫描电镜,日本日立公司。
1.3 实验方法
1.3.1 原料处理
从当地超市购买体长(8.0±0.1)cm、质量(7.0±0.5)g的活凡纳滨对虾,用冰猝死后于冰温中清洗、去头去尾去壳,最后选取大小均匀的完整虾仁随机分成五份。分别用10 g/L的70%脱乙酰度壳聚糖(70-壳聚糖组)、10 g/L的90%脱乙酰度壳聚糖(90-壳聚糖组)以及5 mg/mL磷酸盐、去离子水(CK组)混合,于4 ℃冰箱中完全浸泡20 min,中途均匀搅拌一次。捞出虾仁后进行沥干,最后装入封口袋密封,置于0～4 ℃冰箱贮存10 d,每隔5 d取样一次进行各种指标的测定。
1.3.2 水分变化测定
蒸煮损失率:根据ZHANG等[13]的方法计算蒸煮损失。将虾仁从冰箱中取出,准确称重后放入蒸煮袋中并密封。蒸煮袋随后浸入85 ℃水浴中15 min。从水浴中取出并冷却至室温后,用滤纸轻轻吸干表面水分,准确称重并记录。蒸煮损失率计算如公式(1)所示:
蒸煮损失率
(1)
水分含量:参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》直接干燥法测定。
离心损失率:基于ZHANG等[13]提出的方法并稍作修改进行测定。精确称取虾肉,置于5 mL内有滤纸的离心管中。将装有虾肉的离心管装入离心机中,以5 000 r/min离心10 min,称取离心后样品质量并记录。离心损失率计算如公式(2)所示:
离心损失
(2)
低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)波谱的测定:不同浸泡处理后凡纳滨虾仁在冷藏期间的水分迁移规律用低场核磁共振波谱来分析。在磁场强度12 MHz条件下分别得到弛豫时间T2谱。
核磁成像(magnetic resonance imaging,MRI)分析:根据梁瑞等[14]的方法并稍作修改。通过成像软件获取核磁共振图像,虾肉的质子密度加权图谱通过使用SE(spin echo sequence)成像序列获得,并使用软件绘制伪彩图像。
1.3.3 蛋白质氧化程度测定
羰基含量:采用蛋白质羰基含量测定试剂盒对虾仁羰基含量进行检测,按照其说明书取肌球蛋白原液对羰基含量进行检测。
总巯基含量:采用总巯基含量检测试剂盒,按照其说明书取MP原液对总巯基含量进行检测。
Ca2+-ATPase:采用超微量Ca2+-ATPase酶(测组织、普通细胞)试剂盒对虾仁Ca2+-ATPase进行检测。
1.3.4 理化指标测定
MDA:采用MDA含量检测试剂盒对虾仁MDA含量进行检测。
挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N):根据GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》方法并稍作修改测定。安全性评价参考GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》中规定的限量。
1.3.5 肌肉组织微观结构观测
扫描电镜测定:根据SUN等[10]的方法进行修改。虾肉在4 ℃下浸泡于10倍体积的2.5%(体积分数)戊二醛溶液中24 h进行固定。固定后,样品用0.1 mol/L磷酸盐缓冲盐水彻底冲洗3次除去残余2.5%戊二醛溶液。随后,样品经不同浓度的乙醇梯度脱水后,再经临界点干燥后除去残留水分,最后在样品表面溅射镀金后用扫描电镜拍摄成像,以捕捉虾肉表面的详细微观结构特征。
1.4 数据处理
采用IBM SPSS Statistics 27软件进行数据分析,单因素方差分析中的邓肯模型,P<0.05表示数据间有显著性差异。使用Origin2022进行图像绘制。
2 结果与分析
2.1 不同脱乙酰度壳聚糖对冷藏凡纳滨对虾虾仁水分变化的影响
2.1.1 蒸煮损失率
蒸煮损失是评价水产品肌肉组织持水能力与结构完整性的关键指标,其值越高,表明肌原纤维蛋白变性程度越严重、细胞膜结构破坏越明显,导致加热过程中水分和可溶性营养物质大量流失,影响产品的商品价值。不同处理方式对虾仁蒸煮损失的影响如图1-A所示,贮藏10 d时,90-壳聚糖组蒸煮损失率保持最低值(16.03%)显著优于其他处理,70-壳聚糖组也具有一定保水作用,磷酸盐组与CK组的保水能力最弱,蒸煮损失最大。说明在无特殊保水剂处理下,虾仁易在冷藏中流失更多水分。去乙酰化程度较高的壳聚糖在溶于酸性溶液时拥有更多带正电的氨基。因此90%脱乙酰度的壳聚糖能够更紧密地结合蛋白质,加固肌肉网络结构,从而形成更致密的保护膜,减少水分流失;同时更有效地抑制酶活性和微生物生成,保持蛋白质的完整性。它使虾肉在冷藏10 d后,内部结构依然保持得比较完好,能够在蒸煮时保留组织内更多的水分,表现为蒸煮损失率最低,显著优于70%脱乙酰度壳聚糖的处理组[15]。
A-蒸煮损失;B-水分含量;C-离心损失
图1 不同处理方式对冷藏凡纳滨对虾虾仁水分变化的影响
Fig.1 Effect of different treatments on water change of L.vannamei shrimp during refrigerated storage
注:不同小写字母表示相同处理方式不同冷藏时间的数据有显著差异,不同大写字母表示相同冷藏时间不同处理方式的数据有显著差异(P<0.05)(下同)。
2.1.2 水分含量
水分含量是影响凡纳滨对虾虾仁品质的核心指标之一,其变化直接关联虾仁的持水能力、质地口感及新鲜度维持效果。在整个冷藏过程中,所有组别的水分含量均呈下降趋势(图1-B)。CK组水分流失最为严重,第10天时水分含量较初始值下降约10.46%,90-壳聚糖组水分保持能力最强,第10天水分含量仅下降8.77%,70-壳聚糖组下降9.33%。壳聚糖的自由氨基在弱酸环境下会发生质子化,携带高密度正电荷,同时90%脱乙酰度的壳聚糖的自由氨基数量远高于70%脱乙酰度的壳聚糖,正电荷密度显著更高[16]。高正电荷的90%脱乙酰度的壳聚糖可通过静电引力与肌原纤维蛋白形成更稳定的蛋白-多糖复合物,强化蛋白分子间的相互作用,稳定蛋白二级结构,并且这种稳定的复合体系可形成更致密的三维网络结构,大幅增强肌肉的水分束缚能力,减少冷藏过程中结合水向自由水的转化,提升肌肉持水能力;此外,90%脱乙酰度的壳聚糖能更好地抑制冷藏过程中微生物的繁殖,减少微生物代谢对肌肉组织的破坏,间接维持水分保留能力。已有多项研究报道,在肉制品中添加壳聚糖可增加脂肪和水分保持能力,并改善感官特性[17]。
2.1.3 离心损失率
离心损失是衡量凡纳滨对虾虾仁品质的核心指标,直接反映虾仁肌肉组织保留水分的能力。由图1-C可知:至冷藏末期,90-壳聚糖组离心损失率上升至10.54%,70-壳聚糖组为12.56%,仍显著低于磷酸盐组(18.34%)和CK组(20.37%)。离心损失随冷藏时间延长而逐步上升,表明虾仁在贮藏过程中水分保持能力逐渐下降,与蒸煮损失升高的趋势一致,共同说明水分流失的加剧。壳聚糖类生物多糖能够在虾仁表面形成保护膜,或与肌肉蛋白相互作用,减少水分迁移与流失。按照浸泡增重率的结果来说,70-壳聚糖组的保水能力应该优于其他组,但是通过离心损失、蒸煮损失等指标的测定,发现脱乙酰度更高的90-壳聚糖保水能力更强,可能的原因是:70%脱乙酰度壳聚糖较高黏稠度导致液体堆积、涂膜过于疏松、防护效果减弱,造成70-壳聚糖组浸泡增重率高;同时脱乙酰化越高,壳聚糖分子中游离氨基越多,水溶液中正电荷密度越大。氨基可与水分子形成氢键,并且与虾肌原纤维蛋白表面的羧基形成离子键,增强蛋白质对水分的吸附与固定能力。DAS等[18]发现与对照组相比,壳聚糖组的虾样品均显示较高的保水性,表明壳聚糖具有保水作用。此外,壳聚糖涂层可以通过抑制鱼体表面微生物生长以及防止水分流失来延缓鱼类品质劣变[19]。
2.1.4 LF-NMR
LF-NMR及MRI是检测水产品肌肉水分分布的重要技术,被广泛应用于水产品水分分布状态的分析。不同前处理条件下冷藏凡纳滨对虾虾仁肌肉中的水分分布及成像如图2所示,对虾虾仁肌肉组织中水的弛豫时间,信号曲线由3个峰组成,可通过弛豫时间T区分:结合水(T2b,0～10 ms),主要与大分子物质紧密结合;不易流动水(T21,10～100 ms),通常存在于肌原纤维网络结构内部;自由水(T22,>100 ms),具有不稳定、易迁移的特性。根据弛豫时间计算这3种水的峰面积,如图2-D所示:所有4个处理组的T2b峰面积均呈现明显的下降趋势,说明在冷藏过程中,对虾肌肉蛋白质发生了变性和氧化,导致结合水与蛋白质分离并发生部分迁移和损失。此外,壳聚糖处理组的结合水保留效果最好。冷藏10 d后,90-壳聚糖组(0.92)和70-壳聚糖组(0.86)的T2b峰面积依然高于磷酸盐组(0.76)和CK组(0.70)。冷藏10 d后,70-壳聚糖组保留了最高的T21峰面积(6 785.94),随后是90-壳聚糖组(6 685.87),两者均远高于磷酸盐组(6 348.45)和CK组(5 972.49)。第10天时70-壳聚糖组的自由水T22峰面积最低(2 307.31),而CK组高达2 702.82。表明壳聚糖组处理能有效减缓水分迁移,维持水分与蛋白质基质的结合。说明其能较好保持肌原纤维内水分结构,减缓不易流动水向自由水转化。也表明壳聚糖处理有效维持了肌原纤维网络结构的完整性,减少了不易流动水向自由水的转化,提高了水分保持能力。并通过形成保护膜,有效减少了蛋白质变性和氧化,降低了结合水与蛋白质的分离,有效锁住不易流动水,大幅减少其向自由水的转化。这种水分分布的改善有助于保持虾肉的质地和品质,延长货架期。
A、B、C-冷藏第0、5、10天凡纳滨对虾虾仁T2弛豫时间变化(左列)及低场核磁共振成像伪彩图(右列);D-凡纳滨对虾虾仁在冷藏过程中水分信号峰面积的变化
图2 不同处理方式对冷藏凡纳滨对虾虾仁水分分布状态的影响
Fig.2 Effect of different treatments on water distribution state changes of L.vannamei shrimp during refrigerated storage.
图2-A～图2-C(右列)为凡纳滨对虾虾仁经过不同浸泡液处理后冷藏的MRI,图像中的红色表示1H质子密度高,红色越明显,说明水质子信号越强,虾肉含水量也越高;反之蓝色代表低水分含量低,因此,可以通过颜色的变化来反映冷藏期间不同浸泡液处理虾仁的水分含量与迁移特点。随着冷藏时间的延长和虾肌肉蛋白质的降解,5个不同浸泡处理组的颜色亮度变化趋势为从红到蓝,红色分布范围逐渐缩小,表明虾肉中的水分含量下降,水分流失和品质恶化问题愈加严重,此结果与之前的研究结果一致。另外CK组处理的鲜虾仁颜色比第10天其他处理组更蓝,说明经过未经过保水剂浸泡处理的虾仁水分含量更低。相比之下,90-壳聚糖组还呈现少量红色。这与先前测得的水分变化结果一致。ZHAO等[20]发现壳聚糖纳米乳液组弛豫时间下降较慢、能够延缓固定水向自由水的转化。证明紫苏醛壳聚糖纳米乳液有助于调节冷冻牛肉中水分的分布和迁移并提高了牛肉的保水性。
2.2 不同脱乙酰度壳聚糖对冷藏凡纳滨对虾虾仁蛋白质变化的影响
2.2.1 羰基
羰基含量直接反映凡纳滨对虾虾仁在冷藏过程中的蛋白质氧化程度,其值的升高直接反映了肌原纤维蛋白主链断裂、侧链被自由基攻击后生成醛酮类化合物的过程[21]。所有处理组的羰基含量在冷藏10天内均呈现显著上升趋势(P<0.05)(图3-A)。去离子水组羰基含量升至最高(2.76 μmol/mg prot),显著高于其他各组(P<0.05),表明未经过保鲜处理的虾仁蛋白质氧化最为严重。90-壳聚糖组羰基含量为1.52 μmol/mg prot,显著低于其他各组。羰基含量的降低可归因于膜的屏障特性及其维持活性物质释放的能力。这种双重功能降低了自由基的活性,并防止氧气和水分与样品接触,从而抑制了蛋白质氧化。同样,含孜然精油纳米乳剂的壳聚糖复合薄膜被发现在冷藏贮存过程中可以降低牛肉中的羰基水平[22]。
A-羰基含量;B-巯基含量;C-Ca2+-ATPase
图3 不同处理方式对冷藏凡纳滨对虾虾仁蛋白质氧化的影响
Fig.3 Effect of different treatments on protein oxidation of L.vannamei shrimp during refrigerated storage
2.2.2 巯基
随着冷藏时间的延长,活性氧自由基积累、金属离子催化及微生物代谢等因素会诱导巯基氧化形成二硫键,导致蛋白质交联、聚集和功能丧失。不同处理方式对虾仁巯基含量的影响如图3-B所示,在整个冷藏过程中,所有组别的总巯基含量均呈显著下降趋势(P<0.05),表明蛋白持续发生氧化变性。CK组巯基损失最为严重,第10天时较初始值下降约41.02%,磷酸盐组下降幅度为33.95%,90-壳聚糖组效果最佳(下降22.85%),70-壳聚糖组次之。这一差异可能与高脱乙酰度壳聚糖含有更多的游离氨基(—NH2),具有更强的自由基清除能力有关,同时其良好的成膜性可在肌肉表面形成物理屏障,减少氧气渗透和水分迁移,从而降低蛋白氧化速率。此外,壳聚糖还可能通过静电作用与肌原纤维蛋白结合,掩盖反应性巯基位点,降低其对氧化的敏感性。LAN等[23]证实冷藏(4 ℃)鲈鱼鱼片中的壳聚糖活性薄膜不仅可以抑制细菌生长并吸收含内源酶的渗出液,还具有良好的抗氧化能力。它能够与肌球蛋白相互作用形成复合物,从而抑制巯基的氧化,维持肌球蛋白结构的完整性。
2.2.3 Ca2+-ATPase
Ca2+-ATPase活性是衡量肌原纤维蛋白变性程度的核心指标。蛋白质变性会导致虾仁肌肉组织松散、弹性下降、口感变差,因此维持Ca2+-ATPase活性是延缓虾仁品质劣化的关键。图3-C反映了不同处理方式对虾仁浸泡Ca2+-ATPase活性的变化,在冷藏期间内均呈现显著下降趋势(P<0.05)。CK组活性最低(0.46 U/mg prot)较初始值下降78.42%,蛋白质变性最为彻底,表明仅用去离子水处理无法抑制冷藏后期的蛋白质劣化。磷酸盐组活性(0.64 U/mg prot)略高于CK组,体现了传统磷酸盐对蛋白质的保护作用极其有限。90-壳聚糖组活性仍保持最高(1.57 U/mg prot)。多糖分子可与肌原纤维蛋白结合,稳定蛋白质构象,避免酶活性中心崩塌,同时多糖具有较强的抗氧化能力,能清除冷藏过程中产生的自由基,减少巯基氧化对Ca2+-ATPase活性的破坏。此外,多糖在虾仁表面形成的保护膜可减少微生物入侵,间接降低蛋白质变性速率。ZHOU等[24]发现经壳聚糖复合水凝胶对肌肉蛋白复合物的Ca2+-ATPase活性具有保护作用,有效抑制了肌球蛋白的变性。并在贮存过程中有减轻肌原纤维蛋白氧化损伤的潜力。
2.3 不同脱乙酰度壳聚糖对冷藏凡纳滨对虾虾仁理化指标的影响
2.3.1 MDA
MDA是脂质氧化分解的特征产物,脂质氧化产生的自由基会破坏肌肉组织完整性,导致虾仁风味变差、营养价值流失。所有处理组的MDA含量在冷藏10 d内均呈现显著上升趋势(P<0.05)(图4-A)。在冷藏10 d时,90-壳聚糖组的MDA含量为19.73 nmol/g,显著低于其他各组(P<0.05)。游离氨基及其相关基团是壳聚糖清除自由基的主要活性位点。高脱乙酰度壳聚糖通常具有更强的清除能力,以中断脂质氧化的链式反应。并且壳聚糖还具有一定的抗菌活性,可抑制微生物代谢产生氧化酶,间接减缓脂质降解。70-壳聚糖组在第10天时MDA含量为22.30 nmol/g,磷酸盐组(28.57 nmol/g)磷酸盐主要通过提高离子强度、改变蛋白质构象来增强持水性,但其直接抗氧化能力较弱,对脂质氧化反应的抑制作用有限,因此在长期冷藏中难以有效遏制MDA的积累。壳聚糖作为天然多糖,其抑制脂质氧化的作用可能源于较强的自由基清除能力,能有效清除冷藏过程中产生的活性氧,减少脂质过氧化反应;同时多糖可在虾仁表面形成保护膜,减少氧气接触,进一步延缓脂质氧化。MEHRAIE等[25]发现精油-壳聚糖复合涂层显著降低凡纳滨对虾虾仁的过氧化值和硫代巴比妥酸反应物值。SNOUSSI等[26]报告了类似发现,表示含有突尼斯百里香精油的纳米乳剂能够有效抑制了新鲜牛肉在4 ℃贮存期间不饱和脂肪酸的氧化。
A-MDA;B-TVB-N
图4 不同处理方式对冷藏凡纳滨对虾虾仁理化指标的影响
Fig.4 Effect of different treatments on physicochemical indexes of L.vannamei shrimp during refrigerated storage
2.3.2 TVB-N
TVB-N是评估水产品新鲜度的核心指标,反映了蛋白质在微生物和酶的作用下降解产生氨、二甲胺、三甲胺等碱性含氮物质的总量,其含量随贮藏时间延长而上升,通常认为TVB-N值超过20 mg/100 g时,表明水产品已进入腐败阶段。不同处理方式对虾仁TVB-N值的变化如图4-B所示。随着冷藏时间延长,所有组别的TVB-N含量均出现显著上升,表明冷藏过程中虾仁蛋白质开始分解,碱性含氮物质大量积累。其中,CK组的TVB-N含量最高(32.03 mg/100 g),远远超过TVB-N的安全限值,表明仅用去离子水处理的虾仁在冷藏后期蛋白质降解最为严重,新鲜度丧失最快。磷酸盐组的TVB-N平均值为26.84 mg/100 g,体现了传统磷酸盐作为抗冻保水剂具有一定保鲜作用。90-壳聚糖组的TVB-N含量仍保持最低(18.92 mg/100 g),较CK组降低了40.95%,展现出卓越的长期保鲜效果;70-壳聚糖组(20.58 mg/100 g)紧随其后,分别较CK组降低35.76%和28.93%。这一结果表明,壳聚糖的保鲜机制可能是与虾仁表面形成保护膜、阻碍微生物入侵,以及自身的抗氧化特性有关。此外,90-壳聚糖组的TVB-N含量低于70-壳聚糖组,提示壳聚糖的乙酰化度可能与其保鲜活性相关,较高脱乙酰化度壳聚糖可能具有更强的膜形成能力和抗菌活性,进而更有效地延缓虾仁腐败[21]。
2.4 不同脱乙酰度壳聚糖对冷藏凡纳滨对虾微观结构的影响
扫描电镜是一种能够高分辨率观察凡纳滨对虾虾仁肌肉超微结构变化的有效手段,可直观反映肌纤维排列、表面形貌、细胞完整性等关键信息。在4 ℃冷藏10 d期间,虾仁易受内源酶、微生物和氧化作用影响,导致肌原纤维结构破坏。根据凡纳滨对虾虾仁在4 ℃冷藏10 d后的扫描电镜观察结果(图5),发现90-壳聚糖组肌纤维束排列最为紧密,纤维间隙小、结构连续,纤维表面平整、未见明显空洞或断裂,说明其能有效抑制冷藏过程中的组织崩解与蛋白变性,归因于高脱乙酰度壳聚糖分子中游离氨基含量高,在肌肉表面形成一层均匀且稳定的膜,通过静电作用与肌原纤维蛋白结合,增强其空间稳定性,从而显著延缓蛋白降解与结构崩解。70-壳聚糖组的纤维排列较为整齐,但仍可见部分纤维间隙稍增大,局部有轻微纤维分离现象。磷酸盐组纤维束出现明显的间隙扩大和局部断裂。CK组变化最为显著,肌纤维排列混乱、大量断裂,纤维间隙明显增宽,出现大面积空洞和结构坍塌,表明虾肉中的各种内源酶、微生物持续作用,导致蛋白质、脂质氧化速率加剧同时水分流失致使微观结构造成破坏。整体而言,扫描电镜结果与理化指标(蒸煮损失、离心损失、pH等)变化趋势一致。ZHOU等[24]也发现壳聚糖复合水凝胶处理能有效保持海鲈鱼肌肉组织的微观结构稳定性,提高了贮存期间鱼片的品质。
A-70-壳聚糖组;B-90-壳聚糖组;C-磷酸盐组;D-CK组
图5 不同处理方式冷藏凡纳滨对虾虾仁微观结构图
Fig.5 Analysis in microstructure observation of L.vannamei shrimp with different treatments during refrigerated storage
2.5 相关性分析
图6是不同脱乙酰度壳聚糖溶液处理的冷藏凡纳滨对虾虾仁之间水分变化指标(蒸煮损失、离心损失、水分含量)和蛋白质品质变化指标(羰基含量、巯基含量、Ca2+-ATPase)和其他品质变化指标(MDA、TVB-N)的皮尔逊相关系数图。不同脱乙酰度壳聚糖溶液处理的冷藏凡纳滨对虾虾仁之间的各指标相关性高度相似,但在部分指标上存在显著的差异。2组的蒸煮损失率、离心损失率均与总巯基含量、Ca2+-ATPase呈显著负相关,与羰基含量、MDA值、TVB-N呈显著正相关;T2b与总巯基含量、Ca2+-ATPase呈显著正相关,与羰基含量、MDA值、TVB-N呈显著负相关。说明在冷藏期间凡纳滨虾肉细胞结构逐渐疏散,各组分水发生迁移,保水能力持续下降,蛋白质、脂质逐渐氧化降解。但是相较于90-壳聚糖组,70-壳聚糖组的T21、T22与其他指标的相关性系数更接近于1或-1,说明在70-壳聚糖组中的凡纳滨对虾虾仁组织内水分迁移对蛋白质、脂质氧化分解的影响更大。因此,结果表明90%脱乙酰度壳聚糖的添加能够形成保护膜阻隔外界抑制水分迁移、蛋白降解和脂质氧化、更好地维持虾肉品质[27]。全面了解凡纳滨对虾在冷藏期间的各种指标相关性,有助于应用无磷涂层提升质量并延长各种新鲜虾类的保质期,提升产品价值。
A-70-壳聚糖组;B-90-壳聚糖组
图6 各组指标相关性分析
Fig.6 Correlation analysis of the indexes of each group
注:*,P<0.05;**,P<0.01;***,P<0.001。
3 结论
本实验研究了不同脱乙酰度壳聚糖对冷藏凡纳滨对虾虾仁品质的影响。结果表明,90%脱乙酰度壳聚糖可显著提高虾仁的持水能力:具体表现为降低蒸煮损失率、离心损失率,减少水分含量下降,抑制水分迁移;显著延缓蛋白质和脂质的氧化进程:抑制羰基含量与MDA值的上升;同时减弱总巯基、Ca2+-ATPase活性的下降趋势;有效维持抑制虾仁TVB-N的上升。扫描电镜结果表明90%脱乙酰度壳聚糖能有效维持虾仁结构的稳定性与完整性。相关性分析结果显示,虾仁在冷藏过程中,各组分水发生迁移,保水能力持续下降,蛋白质、脂质逐渐氧化降解。同时发现90%脱乙酰度壳聚糖的添加更能抑制水分迁移,实现对冷藏凡纳滨对虾虾仁品质的维持。
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