成一偉， 林向東， 曹雪濤

(海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 ?？?570228)

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凍羅非魚片的復(fù)配冰衣護(hù)色效果研究

成一偉， 林向東， 曹雪濤

(海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 海口 570228)

摘要：針對(duì)冷凍羅非魚片在貯運(yùn)過程中色澤品質(zhì)退化的問題開展試驗(yàn)，尋求一種防止凍魚片貯藏期間變色的新方法。采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在發(fā)色羅非魚片和不發(fā)色羅非魚片的冰衣中加入不同添加劑，測定魚片中高鐵肌紅蛋白含量，比較組氨酸、抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀及煙酰胺對(duì)魚片的冰衣護(hù)色效果。結(jié)果顯示，山梨酸鉀與異抗壞血酸鈉為較優(yōu)的添加劑組合。以高鐵肌紅蛋白含量擬合公式中變色系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，得到未發(fā)色魚片護(hù)色的優(yōu)化配方為：異抗壞血酸鈉0.32‰，山梨酸鉀0.68‰，此時(shí)變色系數(shù)為13.79；發(fā)色羅非魚片的最適護(hù)色組合為：異抗壞血酸鈉0.32‰，山梨酸鉀0.68‰，變色系數(shù)為10.42。研究表明，冰衣護(hù)色法對(duì)防止冷凍羅非魚片的褪色及褐變是有效果的，可作為羅非魚片出口加工和貯運(yùn)的實(shí)用技術(shù)，能有效減緩冷凍羅非魚片的褐變速度，延長其鮮紅色或原色的保持時(shí)間。

關(guān)鍵詞：冷凍羅非魚片；冰衣護(hù)色法；山梨酸鉀；異抗壞血酸鈉；變色系數(shù)

羅非魚(Tilapia)具有繁殖速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)[1]，其肉質(zhì)中含7種人體必須氨基酸，蛋白質(zhì)含量豐富，占魚肉的20%左右[2]，肉質(zhì)鮮嫩且少刺，在歐美、日韓以及中東等地區(qū)深受歡迎，有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

血紅蛋白(Hb)與肌紅蛋白(Mb)是動(dòng)物體內(nèi)主要的紅色色素，其中肌紅蛋白占70%～90%，血紅蛋白占10%～30%。由于鮮活羅非魚加工過程中要經(jīng)過放血工序，故魚片中的血紅蛋白含量幾乎可以忽略不計(jì)。因此，肌紅蛋白是羅非魚肉呈色的主要成分[3-5]。為使產(chǎn)品有良好的商品特性，常用一氧化碳(CO)對(duì)魚肉進(jìn)行發(fā)色，以使其獲得并保持鮮亮的紅色來提高消費(fèi)者的購買欲望，因此，凍羅非魚片有發(fā)色和未發(fā)色之分。研究表明，經(jīng)發(fā)色羅非魚的魚肉色澤與其組織中碳氧肌紅蛋白(MbCO)的含量密切相關(guān)[1]；CO發(fā)色處理可以明顯提高魚片的紅綠色值，可有效減緩或抑制魚片中肌紅蛋白發(fā)生氧化而生成高鐵肌紅蛋白的反應(yīng)[6-7]。但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，用CO發(fā)色的魚片在冷凍貯運(yùn)一段時(shí)間后較易褪色，而未發(fā)色魚片也常出現(xiàn)褐變問題，通常，這些問題出現(xiàn)的時(shí)間短則2～3個(gè)月，長則6個(gè)月。由于生產(chǎn)企業(yè)目前還沒有找到有效的解決方法，影響了經(jīng)濟(jì)效益。本研究擬尋找一種新的冷凍羅非魚魚片護(hù)色方法，使其能較長時(shí)間保持色澤、品質(zhì)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用鮮活羅非魚：購自海南省海口市三西路市場，平均單尾重約400 g。

分析試劑：氫氧化鈉(分析純，西隴化工股份有限公司)；異抗壞血酸鈉(優(yōu)級(jí)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；煙酰胺、L-組氨酸、L-抗壞血酸鈉(生化試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；磷酸二氫鈉(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；山梨酸鉀(化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

試驗(yàn)設(shè)備：電子天平(BS124S型，德國Sartorius)；制冰機(jī)(SIM-124F型，日本SANYO)；色差儀(CR-10型，日本柯尼卡美能達(dá))；臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(5415DD型，德國Eppendorf AG)；紫外-可見分光光度計(jì)(UV-2450型，日本島津)；精密pH計(jì)(pHS-3C型，上海偉業(yè)儀器廠)；超低溫冰箱(MDF-u4086s型，日本SANYO)；溫度記錄儀(XSR30型，北京賽維科技有限公司)；恒溫磁力攪拌器(85-1、85-2，金壇富華儀器有限公司)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1羅非魚片冰衣中添加劑的篩選

選擇L-組氨酸、L-抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀及煙酰胺等試劑，配制質(zhì)量濃度分別為0、0.025%、0.05%、0.075%、0.1%的溶液。以異抗壞血酸表示異抗壞血酸鈉的濃度，以山梨酸計(jì)算山梨酸鉀的濃度。配置上述5種添加劑各濃度水溶液，充分溶解后置于冰箱(2 ℃)中貯藏待用。

隨機(jī)挑取大小、色澤相近的CO發(fā)色羅非魚片和新鮮未發(fā)色羅非魚片，50片為一組，各取5組。取CO發(fā)色羅非魚片和新鮮未發(fā)色羅非魚片各一組，分別放置到待用的溶液中，浸泡20 s后撈出并瀝除表面水分，放入超低溫冰箱中冷卻至中心溫度達(dá)到-20 ℃，置于-18 ℃冰箱中貯藏，共貯藏70 d。

每隔7 d(共70 d)取各處理的凍羅非魚片3片，測定其高鐵肌紅蛋白的百分比含量，重復(fù)3次，取平均值，將其代入擬合公式，求得ln(x)項(xiàng)的系數(shù)(即變色系數(shù))。

1.2.2高鐵肌紅蛋白(met-Mb)含量的測定

參考相關(guān)文獻(xiàn)[8-9]的方法并略作改動(dòng)。稱取待測魚片中紅色肉20.00 g，加入180.00 g磷酸鈉緩沖液(pH 8.4)，用打漿機(jī)搗碎，在冰浴中靜置0.5 h后于8 000 r/min、4 ℃下離心20 min，濾紙過濾，取上清液分別于525 nm、572 nm、700 nm處測定其吸光度(OD)，此過程重復(fù)2次，每個(gè)樣品做3次平行測定。總高鐵肌紅蛋白通過以下公式計(jì)算：

ω={1.395-[(A572-A700)/(A525-A700)] }×100

式中：ω—met-Mb百分含量，%；A525、A572、A700—上清液在525 nm、572 nm、700 nm 處的OD值。

1.2.3響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)添加劑篩選試驗(yàn)的結(jié)果，選取異抗壞血酸鈉和山梨酸鉀的濃度為0.20‰～1.00‰。按照Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)二因素三水平試驗(yàn)，采用響應(yīng)面分析法確定優(yōu)化復(fù)配組合?？紤]到方便計(jì)算，添加劑濃度的單位取 ‰(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

1.2.4數(shù)據(jù)處理

選用Microsoft Excel 2007軟件擬合分析數(shù)據(jù)的變化趨勢；用Minitab 15軟件對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)、方差齊性檢驗(yàn)和獨(dú)立性檢驗(yàn)；分別用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較均值、LSD法進(jìn)行單因素方差分析、Design Expert 8.0.5b軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)及分析。

2結(jié)果

2.1CO發(fā)色羅非魚片護(hù)色冰衣配方

2.1.1添加劑篩選試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果見表1。隨著山梨酸質(zhì)量濃度的升高，魚片的變色系數(shù)不斷降低；當(dāng)異抗壞血酸的質(zhì)量濃度不斷增高時(shí)，魚片的變色系數(shù)也不斷降低；而其余3種添加劑的質(zhì)量濃度不斷增加時(shí)，魚片的變色系數(shù)并未呈現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢。綜合比較變色系數(shù)的大小，可以得出護(hù)色效果最好的添加劑是山梨酸鉀，其次是異抗壞血酸鈉，而其余3種添加劑的護(hù)色效果則相對(duì)較差。故選取山梨酸鉀及異抗壞血酸鈉繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

表1　發(fā)色魚片冰衣中不同添加劑的變色系數(shù)

2.1.2冰衣中添加劑復(fù)合配方的響應(yīng)面分析結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)編碼水平表進(jìn)行13組試驗(yàn)，零水平重復(fù)5次，選取變色系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，結(jié)果見表2。

表2　中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及變色系數(shù)的響應(yīng)值

通過對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析，得出變色系數(shù)Y與兩個(gè)因素之間的回歸方程為：

Y=14.33-6.40A-2.77B+0.44AB+3.01A2+0.48B2

在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析A、B兩個(gè)因素對(duì)變色系數(shù)的影響。從結(jié)果(圖1)可知，當(dāng)異抗壞血酸濃度值固定時(shí)，隨著山梨酸濃度的不斷增大，變色系數(shù)跟著不斷降低，其下降速度先加快后減緩；當(dāng)山梨酸濃度值固定時(shí)，變色系數(shù)也隨異抗壞血酸濃度的持續(xù)增大而不斷降低，下降速度也是先加快后減緩。

表3　響應(yīng)面二次模型及方差分析結(jié)果

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

2.1.3最優(yōu)條件的確定及驗(yàn)證

根據(jù)國家對(duì)食品添加劑用量的標(biāo)準(zhǔn)，異抗壞血酸和山梨酸的總添加量(質(zhì)量濃度)應(yīng)當(dāng)不高于1‰。將A+B=1‰帶入方程中，求解方程得：

Y=3.05A2-4.15A+12.04

A的取值范圍為0≤A≤1，求得該方程取最小值時(shí)A=0.680 4‰，B=0.319 6‰。將A、B值代入響應(yīng)面擬合公式后解得變色系數(shù)Y=10.63，即限定條件下的最優(yōu)值。

圖1　山梨酸和異抗壞血酸添加量對(duì)發(fā)色魚片變色系數(shù)的影響Fig.1　The influences of the amount of Sorbic acid and D-Isoascorbic acid on color-changing coefficient of colored fillets

為了驗(yàn)證模型預(yù)測的準(zhǔn)確性，按照方程解得的最優(yōu)條件A=0.680 4‰、B=0.319 6‰(為方便實(shí)際操作，質(zhì)量濃度分別取山梨酸0.68‰，異抗壞血酸0.32‰)進(jìn)行試驗(yàn)，最后得到的變色系數(shù)為10.42，與模型的預(yù)測值10.63非常接近，說明該模型的置信度較高。經(jīng)復(fù)配冰衣護(hù)色后，發(fā)色羅非魚片的變色系數(shù)比純水冰衣時(shí)有較明顯降低，其顏色褐變速度減緩，說明起到了護(hù)色作用。

2.2未發(fā)色羅非魚片護(hù)色冰衣配方

2.2.1添加劑篩選試驗(yàn)

從試驗(yàn)結(jié)果(表4)可知，隨著山梨酸的質(zhì)量濃度的升高，魚片的變色系數(shù)不斷降低；當(dāng)異抗壞血酸的質(zhì)量濃度不斷增高時(shí)，魚片的變色系數(shù)也不斷降低；而其余3種添加劑的質(zhì)量濃度不斷增加時(shí)，魚片的變色系數(shù)并未呈現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢。綜合比較變色系數(shù)的大小可以得出護(hù)色效果最好的添加劑是山梨酸鉀，其次是異抗壞血酸鈉，其余3種添加劑的護(hù)色效果則相對(duì)較差。故選取山梨酸鉀及異抗壞血酸鈉繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

表4　未發(fā)色羅非魚片冰衣中不同添加劑的變色系數(shù)

2.2.2冰衣中添加劑配方的響應(yīng)面分析結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)編碼水平表進(jìn)行13組試驗(yàn)，零水平重復(fù)5次，選取變色系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，結(jié)果見表5。

通過對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析，得出變色系數(shù)Y與兩個(gè)因素之間的回歸方程為：

Y=17.38-6.73A-2.28B-0.47AB+3.50A2+0.76B2

表5　中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及變色系數(shù)的響應(yīng)值

值大小來判斷各因素對(duì)Y結(jié)果影響的主次，結(jié)果為：A>B，即山梨酸>異抗壞血酸，且AB的交互作用不顯著(P>0.05)。

表6　響應(yīng)面二次模型及方差分析結(jié)果

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

在上述分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析A、B兩個(gè)因素對(duì)變色系數(shù)的影響。從結(jié)果(圖2)可知，當(dāng)異抗壞血酸濃度值固定時(shí)，隨著山梨酸濃度的不斷增大，變色系數(shù)跟著不斷降低，其下降速度先加快后減緩；當(dāng)山梨酸濃度值固定時(shí)，變色系數(shù)也隨異抗壞血酸濃度的持續(xù)增大而不斷降低，下降速度也是先加快后減緩。

圖2　山梨酸和異抗壞血酸不同添加量對(duì)凍羅非魚片變色系數(shù)的影響Fig.2　The influences of the amount of Sorbic acid and D-Isoascorbic acid on color-changing coefficient of frozen tilapia fillets

2.2.3優(yōu)化條件的確定及驗(yàn)證

根據(jù)GB2760-2014中對(duì)食品添加劑用量的規(guī)定，異抗壞血酸和山梨酸的總添加量(質(zhì)量濃度)應(yīng)當(dāng)不高于1‰。將A+B=1(質(zhì)量濃度)代入響應(yīng)面擬合方程中，求解方程得：

Y=4.73A2-6.44A+15.86

A的取值范圍為0≤A≤1，求得該方程取最小值時(shí)A=0.6808‰，此時(shí)B=0.319 2‰。將A、B值再代入響應(yīng)面擬合公式后求得變色系數(shù)Y=13.67，此即限定條件下的最優(yōu)值。

為了驗(yàn)證模型預(yù)測的準(zhǔn)確性，按照方程解得的最優(yōu)條件A=0.680 8‰、B=0.319 2‰(為了實(shí)際操作的方便，質(zhì)量濃度分別取山梨酸0.68‰，異抗壞血酸0.32‰)進(jìn)行試驗(yàn)，最后得到的變色系數(shù)為13.79，與模型的預(yù)測值13.67非常接近，相對(duì)誤差為0.88%，說明該模型是可信的。經(jīng)復(fù)配冰衣護(hù)色后，凍羅非魚片的變色系數(shù)比用純水作冰衣時(shí)低，其顏色褐變速度也相對(duì)更慢，說明起到了護(hù)色作用。

3討論

3.1發(fā)色魚片冰衣中山梨酸和異抗壞血酸的護(hù)色機(jī)理

按照優(yōu)化護(hù)色配方，在CO發(fā)色凍羅非魚片冰衣中添加山梨酸和異抗壞血酸能有效減緩魚片的褪色速度。分析其原因可能是異抗壞血酸和山梨酸具有還原性，與O2可發(fā)生競爭反應(yīng)，減弱了其對(duì)魚片的氧化作用，同時(shí)降低了細(xì)胞內(nèi)的pH，從而降低了氧氣消耗酶的活性，抑制了脂肪氧化反應(yīng)，促進(jìn)高鐵肌紅蛋白的還原，這與相關(guān)的研究結(jié)果相符[10-12]。山梨酸的防腐劑性能也能對(duì)魚片的色澤起到一定的輔助性保護(hù)作用。而CO發(fā)色凍羅非魚片與未發(fā)色凍羅非魚片相比，其經(jīng)冰衣護(hù)色后的變色系數(shù)更低，主要原因是CO與魚肉中的肌紅蛋白結(jié)合生成了鮮紅色的碳氧肌紅蛋白(MbCO)，其穩(wěn)定性極高，且能防止肌紅蛋白中Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，抑制高鐵肌紅蛋白的形成[13-14]。

3.2未發(fā)色魚片冰衣中山梨酸和異抗壞血酸的護(hù)色機(jī)理

按照優(yōu)化護(hù)色配方，在未發(fā)色凍羅非魚片冰衣中添加山梨酸和異抗壞血酸能明顯降低未發(fā)色羅非魚片的褐變速度。有專家認(rèn)為魚片在凍藏過程中脂肪氧化反應(yīng)與肌紅蛋白氧化反應(yīng)是相互促進(jìn)的[15]；魚肉脂肪在氧化過程中會(huì)產(chǎn)生一些會(huì)進(jìn)攻肌紅蛋白的血紅素輔基部分的自由基，使血紅素輔基中心的Fe2+氧化成為Fe3+，促使魚肉褐變[10]，產(chǎn)生的Fe3+又是脂肪氧化的催化劑[16]；而山梨酸和異抗壞血酸具有抗氧化性，能有效抑制魚肉的脂肪氧化反應(yīng)和肌紅蛋白氧化反應(yīng)。此外，山梨酸的穩(wěn)定劑性能和冰衣的阻隔作用也保護(hù)了魚片表面不被侵染，從而減少了汁液和肌紅蛋白的溶出，減緩了色澤的褐變[17-18]。這與張方樂等[19]的研究結(jié)果一致。

4結(jié)論

經(jīng)單因素篩選及響應(yīng)面優(yōu)化，初步確定，在未發(fā)色羅非魚片冰衣中加入異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀具有良好的護(hù)色效果，魚片中met-Mb百分含量的變色系數(shù)為13.79，與只進(jìn)行包冰衣處理的變色系數(shù)16.05相比有著較明顯的下降，能有效減緩未發(fā)色羅非魚片的褐變速度，延長魚片原色的保持時(shí)間；在發(fā)色魚片冰衣中加入異抗壞血酸鈉0.32‰、山梨酸鉀0.68‰，得到的高鐵肌紅蛋白百分含量變化系數(shù)為10.42，與對(duì)照處理的變色系數(shù)12.93相比有較明顯的下降。因此認(rèn)為，復(fù)配冰衣護(hù)色法能有效減緩魚片的褪色速度，增加發(fā)色羅非魚片紅色的保持時(shí)間。

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Color-protecting effect of compound ice glaze on frozen tilapia fillets

CHENG Yiwei， LIN Xiangdong， CAO Xuetao

(CollegeofFoodScienceandTechnology，HainanUniversity，Haikou570228,China)

Abstract：Focused on the color degradation issue of tilapia fillets at their storage and transportation, this research was conducted to look for a new method that could avoid the problem. Under the response surface design, different additives were added to CO-colored and uncolored tilapia fillets groups, and the color-protecting effects of histidine, sodium ascorbate, sodium erythorbate, potassium sorbate, and nicotinamide on glazed fillets were compared, with the met-Mb contents as indicators. The results showed that the optimized additive formulas were 0.32 ‰ potassium sorbate and 0.68 ‰ sodium erythorbate for both the uncolored and colored tilapia fillets groups, with the color-changing coefficient of the uncolored group being 13.79 and that of the CO-colored group 10.42. The research indicates that ice glazing method is effective in avoiding color fading and slowing down the browning rate of frozen tilapia fillets, and can be used in tilapia fillet storage and exporting thus to prolong the color retaining duration.

Key words：frozen tilapia fillets; water glaze color-protecting; potassium sorbate; sodium erythorbate; color-changing coefficient

中圖分類號(hào)：TS254.4；S984

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-9580(2016)02-050-07

DOI：10.3969/j.issn.1007-9580.2016.02.010

作者簡介：成一偉(1992—)，男，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品貯藏與加工技術(shù)；E-mail：873677717@qq.com通信作者：林向東(1957—)，男，教授，研究方向：水產(chǎn)品貯藏與加工技術(shù)；E-mail：lxdzqlh@sina.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金“基于物性參量關(guān)聯(lián)的凍羅非魚魚片中冰晶含量檢測方法及機(jī)理研究(31460420)”

收稿日期：2015-11-03修回日期：2016-03-12