杜紫燕,徐 杰,熊菁晶,李學敏,李兆杰,薛長湖

(中國海洋大學食品科學與工程學院,山東青島 266003)

南極磷蝦作為總生物量約為6.5～10億t的單種生物,儲量巨大[1-2],具有高蛋白、低脂肪、氨基酸種類齊全、蝦青素天然色素、礦物質元素含量高等營養(yǎng)特性,是提取蝦油和加工飼料的優(yōu)質原料。南極磷蝦粉是南極磷蝦船載加工的主要產(chǎn)品,具有作為水產(chǎn)飼料的極大優(yōu)勢,但是由于南極磷蝦粉價格較高,其更多的是作為高價值的水產(chǎn)飼料添加劑來使用[3]。船載加工生產(chǎn)的南極磷蝦粉是以南極磷蝦為原料,經(jīng)蒸煮、壓榨、干燥、粉碎等工序制成的,由于南極磷蝦海域遠離大陸,因此,在較長的儲運期間保持其品質極為重要[4]。

由于南極磷蝦粉在常溫下長期貯藏可能會導致其營養(yǎng)價值的降低和品質的劣變。袁玥等分析了貯藏165 d過程中,不同貯藏溫度下南極磷蝦粉品質評價指標的變化,以及加入脫氧劑后在35 ℃貯藏過程中南極磷蝦粉的品質變化,結果得出在實驗溫度范圍內,貯藏165 d后南極磷蝦粉仍有較好的品質,加入脫氧劑可有效抑制油脂酸敗,減慢色澤變化速度,較明顯提高南極磷蝦粉的貯藏性能[5-6]。但是除了研究貯藏溫度和脫氧劑條件外,關于光照和氣體條件方面的研究報道較少。

本研究通過在不同溫度4和40 ℃、氣體環(huán)境和光照條件貯藏南極磷蝦粉,研究在貯藏過程中不同條件下蝦粉的各項質量指標(色差、總蝦青素含量、硫代巴比妥酸值、游離脂肪酸含量、吡咯含量)變化情況,比較分析不同溫度下,光照和氣體條件對蝦粉品質的影響,為延緩蝦粉品質惡化,提高蝦粉的貯藏穩(wěn)定性提供一定參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦粉 遼漁集團有限公司,在安興海輪南極FAO48.1區(qū)船上加工的產(chǎn)品,置于-80 ℃保存，實驗前初始獲得的南極磷蝦粉水分含量為7.87%,脂肪含量為20.66%;三氯乙酸、油酸、2-硫代巴比妥酸、三氯甲烷、甲醇、氫氧化鈉(粒狀)、乙酸乙酯、丙酮、石油醚、正己烷、硼酸、95%乙醇、甲基紅、溴甲酚綠、乙酸銅、乙二胺四乙酸二鈉 分析純(AR)，國藥集團化學試劑有限公司;甲醇、甲基叔丁基醚 色譜純(HPLC)，德國Merck公司;正相硅膠柱SupelcleanTMLC-Si SPE 500 mg/3 mL 美國Supelco公司;YMC C30色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm) 日本YMC公司。

HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;Millipore Q超純水機 美國Millipore公司;DTU-1C型氮吹儀 日本Taitec公司;1260型液相色譜儀、G6410B質譜儀 美國Agilent公司;SB5200D超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司;ab135-S精密分析天平 瑞士Mettler toledo公司;ColorQuest XE型分光色差儀 美國HunterLab公司;8400型全自動凱氏定氮儀 FossKjeltec丹麥。

1.2 實驗方法

1.2.1 貯藏實驗 參考Takeungwongtrakul[7]等對于蝦青素氧化和脂質氧化的實驗設計,貯藏條件設置見表1。貯藏實驗進行過程中保持貯藏條件均勻穩(wěn)定。每隔一周取樣,進行各項質量指標的含量測定。其中,有氧組的樣品在樣品袋中不封閉保存;無氧組的樣品抽真空后密封保存,以隔絕氧氣;光照組給予不間斷日光燈照射,避光組置于真空袋鋁箔袋中保存;40 ℃儲藏組置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中,4 ℃儲藏組置于層析柜中保存。

表1 南極磷蝦粉8種不同貯藏條件Table 1 Different storage conditions of Antarctic krill meal

1.2.2 感官評價 由6名經(jīng)過訓練的評價員組成感官評價小組,以南極磷蝦粉的色澤、組織、氣味為評價指標,參考文獻[5]中3分法進行評分:0分為最好品質,1分高品質終點,2分為貨架期終點,>2分為感官拒絕,具體評分標準見表2。

表2 南極磷蝦粉感官評價標準Table 2 Standard of sensory evaluation for Antarctic krill meal

1.2.3 水分含量的測定 按GB/T 6435-2014 《飼料中水分的測定》進行測定。

1.2.4 色差的測定 根據(jù)CIE(國際照明委員會)推薦的Lab表色系統(tǒng)中規(guī)定,L*、a*、b*分別代表色澤的亮度、紅度和黃度[8]。本實驗采用ColorQuest XE型分光色差儀測定磷蝦粉的色澤參數(shù)值L*、a*、b*。每組樣品測定5次,分別取平均值表示各色澤參數(shù)值。

1.2.5 總蝦青素含量的測定 準確稱取適量蝦青素標準品,配成40 μg/mL丙酮溶液(超聲波促溶),存放于棕色瓶中,于-20 ℃下保存,待測。稱取0.1 g(±10%)蝦粉樣品,加入3 mL甲醇/乙酸乙酯/石油醚(1∶1∶1,v/v/v)浸提,于冷水中超聲提取10 min,3000 r/min、4 ℃離心2 min,收集上相,重復提取3遍。合并提取液,氮氣吹干,加入1 mL正己烷復溶并采用正己烷活化后的SPE-PAK正相硅膠柱進行純化。上樣后先用5 mL正己烷洗脫,除去非極性雜質,再用1%的丙酮溶液洗去其中的弱極性化合物,最后用50%的丙酮溶液收集橙黃顏色的部分,即為蝦青素及蝦青素酯。用氮氣吹干后,加入200 μL甲醇/甲基叔丁基醚(1∶1,v/v)復溶,經(jīng)0.22 μm有機膜過濾,-20 ℃充氮避光保存,進行HPLC-MS分析。HPLC-MS分析方法參考楊澍對南極磷蝦中蝦青素含量的測定進行分析[9],用外標法進行定量。

1.2.7 游離脂肪酸的測定 參考孫甜甜等改良的銅皂比色法進行測定[11]。稱取2.00 g(±10%)蝦粉,用40 mL氯仿/甲醇(2∶1,v/v)溶解,冷水(15～20 ℃)中超聲15 min,取上層,重復提取三次,合并提取液,加60 mL超純水,靜置后分液過濾,并用無水硫酸鈉過濾后將濾液旋干得待測蝦油。取0.10 g蝦油氯仿定容至50 mL,取1 mL至10 mL離心管中氮氣吹干,加入3 mL正庚烷溶解,振蕩1 min后加入1 mL銅試劑,振蕩2 min,靜置10 min后于715 nm測定OD值。用5 mg/mL油酸氯仿溶液分別取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL置于10 mL離心管中,氮氣吹干,其他操作相同,繪制標準曲線。樣品中的FFA含量根據(jù)標曲計算,FFA表示為g/100 g蝦油。

1.2.8 吡咯含量的測定 參考Lu[12]等提出的方法稍修改后進行測定。稱取2.00 g(±10%)蝦粉,同1.2.7中的方法提取蝦油,用二氯甲烷復溶到一定濃度,取一定體積二氯甲烷溶液氮氣吹干后,分別加入3 mL 150 mmol/L pH7磷酸鹽緩沖液(PBS,含3% SDS)和2.61 mL Ehrlich試劑(2.1 mL試劑A和0.51 mL試劑B),混勻,在45 ℃水浴加熱30 min,冷卻后于570 nm下測定吸光值。其中,試劑A由2 mL乙醇與8 mL HCl(2.5 mol/L)混合,200 mg對二甲基氨基苯甲醛溶于10 mL試劑A即為試劑B。空白組為樣品加3 mL 150 mmol/L pH7磷酸鹽緩沖液和2.61 mL試劑A,其他操作相同。標準曲線以1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrrole繪制,吡咯含量表示為μg/g蝦油。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。每項分析數(shù)據(jù)至少用3個平行數(shù)據(jù),實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 貯藏過程中感官評分的變化

不同貯藏條件下貯藏5周后的南極磷蝦粉感官評價結果見表3。貯藏前初始南極磷蝦粉的感官品質很好,看作是0分。隨著貯藏時間的延長,各貯藏環(huán)境下磷蝦粉的品質均逐漸下降。不同氣體環(huán)境和光照條件下,4 ℃貯藏的磷蝦粉貯藏4周后感官評分均小于1分,即處于高品質期,而40 ℃貯藏的磷蝦粉貯藏3周后,無氧避光組感官評分已超過2分,其余3組在貯藏5周后均接近2分,達貨架期終點。這表明4 ℃貯藏的磷蝦粉品質保持較好,顏色基本呈橙黃色，有光澤及蝦香味,蝦粉組織較膨松、纖維狀組織較明顯。

表3 南極磷蝦粉貯藏過程中感官評分結果Table 3 Results of sensory evaluation for Antarctic krill meal during the storage

2.2 貯藏過程中色澤的變化

南極磷蝦粉貯藏過程中各色澤參數(shù)的變化情況見表4。貯藏前初始南極磷蝦粉的L*值、a*值、b*值分別為63.51±0.78、22.24±0.04、24.72±2.11。隨著貯藏時間的延長,不同貯藏條件下L*值無顯著規(guī)律,而a*值均減小,b*值均增大,且第5周時40 ℃有氧條件下,光照組a*值達最小16.00±2.14,避光組b*值達最大27.11±0.59,說明南極磷蝦粉在貯藏過程中亮度無明顯變化,而紅色逐漸變淺,黃色加深,且40 ℃有氧條件下變化最大。當氣體環(huán)境和光照條件相同時,40 ℃與4 ℃相比,a*值降低、b*值增加的幅度均較大,說明磷蝦粉在40 ℃貯藏過程中顏色變化較明顯。這可能與高溫促進油脂氧化及氨基化合物如蛋白質等的褐變和蝦青素類物質的氧化降解有關。這一結論與袁玥對南極磷蝦粉在貯藏過程中色澤變化的研究結論相一致[5]。當氣體環(huán)境和溫度相同時,光照組與避光組相比,a*值的降低幅度均較大,b*值的增加幅度均較小;當貯藏溫度和光照條件相同時,有氧條件下a*值小于無氧條件時,且變化幅度較大,說明貯藏過程中磷蝦粉黃色加深。這可能與蝦青素在光照和氧氣的協(xié)同作用下的分解有關[9]。因此,通過磷蝦粉貯藏過程紅色變淺趨于棕黃色,說明貯藏環(huán)境不利于磷蝦粉的儲藏。

表4 南極磷蝦粉貯藏過程中各色澤參數(shù)的變化情況Table 4 Changes of color paraments in Antarctic krill meal under different storage conditions

2.3 貯藏過程中總蝦青素含量的變化

南極磷蝦富含蝦青素,分子中含有共軛雙鍵,末端連接有羥基和酮基結構,具有清除自由基和抗氧化作用[8]。如圖1所示,貯藏前初始南極磷蝦粉的蝦青素含量為(95.94±0.96) nmol/g干重。隨著貯藏時間的延長,蝦青素的含量均逐漸降低。在40 ℃條件下,貯藏第1周對總蝦青素的降解有顯著影響(p<0.05),而在4 ℃條件下,貯藏第2周或第5周才表現(xiàn)出溫度對蝦青素降解的顯著影響(p<0.05),表明40 ℃貯藏溫度對蝦青素氧化降解具有促進作用。在4 ℃條件下,經(jīng)貯藏5周后,光照和氧氣對蝦青素氧化降解的影響均不顯著(p>0.05)。貯藏于40 ℃有氧光照條件下,南極磷蝦粉中蝦青素降至(14.46±2.40) nmol/g干重,總蝦青素的降解率最高。這表明在40 ℃貯藏條件下總蝦青素受光照、氧氣影響氧化降解加速。

圖1 不同貯藏條件下南極磷蝦粉的總蝦青素含量的變化Fig.1 Changes of astaxanthin in Antarctic krill meal under different storage conditions

2.4 貯藏過程中硫代巴比妥酸值的變化

硫代巴比妥酸能與油脂中的不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)物丙二醛等聚合產(chǎn)生一種紅色化合物,通常用硫代巴比妥酸值(TBARS)來評價油脂的次級氧化程度。經(jīng)不同條件貯藏的南極磷蝦粉的TBARS值變化如圖2。貯藏前初始南極磷蝦粉的TBARS值為(15.64±0.73) mg/kg 干重。隨貯藏時間延長,TBARS值總體呈不斷增長趨勢。貯藏5周后,有氧、40 ℃環(huán)境下,光照組TBARS值上升到最大,達(56.33±2.29) mg/kg干重,其次為避光組達(49.69±1.90) mg/kg干重,而且TBARS值增長主要發(fā)生在貯藏第1周。可見高溫與氧氣協(xié)同作用能夠加速南極磷蝦粉中油脂的氧化。貯藏5周后,無氧、40 ℃避光組TBARS值最低,相比貯藏前降低了3.09%,而光照組TBARS值明顯高于避光組。這說明有氧及較高溫度條件下光照能夠促進貯藏中的脂質氧化。避光組出現(xiàn)降低的原因可能是該貯藏環(huán)境下氧化產(chǎn)物產(chǎn)生的速率小于其降解成其他小分子的速率。4 ℃條件下南極磷蝦粉中TBARS值均無顯著變化,且TBARS值最高值逼近或超過魚粉TBARS的20 mg/kg限值。結果表明,在南極磷蝦粉貯藏過程中,溫度是促進蝦粉中油脂氧化劣變的主要因素,這與袁玥進行的南極磷蝦粉貯藏與營養(yǎng)性評價實驗中的趨勢一致[5-6]。因此,為避免由于蝦粉中油脂氧化所導致的品質劣變,應盡量貯藏于低溫環(huán)境且減少光照和氧氣的共同作用。

圖2 不同貯藏條件下南極磷蝦粉的TBARS值的變化Fig.2 Changes of TBARS values in Antarctic krill meal under different storage conditions

2.5 貯藏過程中游離脂肪酸含量的變化

酸值的定義為中和1 g油脂中的FFA所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)。因此,酸值與FFA的變化情況是一致的,即酸值的升高通常伴隨著游離脂肪酸的產(chǎn)生。本研究分析了貯藏期間南極磷蝦粉的FFA含量變化(如圖3)。貯藏前初始南極磷蝦粉的FFA含量為3.33%。隨著貯藏時間延長,貯藏于4 ℃條件下FFA含量均無顯著變化,這與陰法文[13]對磷脂貯藏實驗中得到的結果一致,即南極磷蝦磷脂在低溫條件下不會產(chǎn)生FFA。貯藏于40 ℃時,FFA含量總體呈不斷增長趨勢,而且從第3周開始,出現(xiàn)明顯增加,說明高溫會促進FFA的產(chǎn)生。貯藏于有氧、40 ℃條件下,FFA值增長明顯,其中,光照組第5周FFA含量為7.76%,避光組第5周FFA含量為7.92%。貯藏于無氧、40 ℃條件時,光照組第5周FFA含量7.63%。陰法文[13]通過分析磷脂在40 ℃條件下貯藏8周后的變化,認為磷脂可能發(fā)生了水解酸敗,從而產(chǎn)生FFA。由于FFA中的極性基團能夠催化氫過氧化物分解成自由基,促進脂質自動氧化的鏈式反應,易于富集油脂表層并降低表面張力,通過吸收空氣中的氧分子而加速氧化[14]。因此40 ℃貯藏條件會促進蝦粉水解酸敗,且有氧和避光的作用加速FFA的產(chǎn)生,不利于蝦粉貯藏期間品質保持。

圖3 不同貯藏條件下南極磷蝦粉的FFA含量的變化Fig.3 Changes of TBARS values in Antarctic krill meal under different storage conditions

2.6 貯藏過程中吡咯含量的變化

磷脂酰乙醇胺作為南極磷蝦粉中含量僅次于磷脂酰膽堿的磷脂組分,其氨基基團和脂質的氧化產(chǎn)物作用可生成疏水性吡咯[15],據(jù)此可以判定磷蝦脂質的氧化程度。南極磷蝦粉貯藏5周后吡咯含量的變化如圖4所示。貯藏前初始南極磷蝦粉的吡咯含量為18.80 μg/g。隨著貯藏時間延長,在貯藏期1～4周,南極磷蝦粉的疏水性吡咯含量均大幅增加。其中,貯藏于40 ℃、有氧條件下,光照組吡咯含量增長最大達(168.00±1.43) μg/g,避光組吡咯含量為(157.61±2.18) μg/g。這表明,貯藏溫度和氧氣對蝦粉中脂質非酶褐變反應的影響較大。當貯藏溫度為4 ℃時,不同氣體環(huán)境和光照條件下,吡咯含量均小于70 μg/g,且各組之間差別較小(10 μg/g以內)。貯藏期4～5周,南極磷蝦粉的疏水性吡咯含量變化緩慢,呈現(xiàn)小范圍波動。根據(jù)Hidalgo等[16]研究可知,非酶褐變反應產(chǎn)生的吡咯具有抗氧化性,能夠減緩氧化速率,從而減緩吡咯的生成。因此,40 ℃貯藏條件下,有氧光照環(huán)境會促進南極磷蝦粉的脂質氧化,不利于磷蝦粉的品質保持。

圖4 不同貯藏條件下南極磷蝦粉中吡咯含量的變化Fig.4 Changes of pyrrole contents in Antarctic Krill meal under different storage conditions

3 結論

本實驗貯藏期內,40 ℃貯藏條件下,不同氣體和光照環(huán)境下南極磷蝦粉各項指標變化加快,其中有氧光照組的氧化降解最明顯,有氧避光組的水解酸敗最大。這說明在較高溫度下氣體及光照環(huán)境會影響南極磷蝦粉的品質。由于南極磷蝦粉的脂質含量較高且富含多不飽和脂肪酸,因此減少脂肪氧化能夠保持其品質和營養(yǎng)價值。當在貯藏溫度較高時,需要減少蝦粉與氧氣的接觸,以保持其品質,此外有人研究發(fā)現(xiàn)采用外加脫氧劑的方法利于保持蝦粉品質[6]。關于減少脂質含量及不同貯藏溫度和氧氣濃度對磷蝦粉的品質影響仍有待進一步研究。

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