南极磷虾贮藏过程中氟赋存形态转化与其品质变化的相关性分析

曹明秀,张海燕,王　媛,顾润润,沈晓盛,*

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所,上海 200090;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)



南极磷虾贮藏过程中氟赋存形态转化与其品质变化的相关性分析

曹明秀1,2,张海燕1,王媛1,顾润润1,沈晓盛1,*

(1.中国水产科学研究院东海水产研究所,上海 200090;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)

本文以TVB-N(挥发性盐基氮)和TBARS(硫代巴比妥酸反应物)作为品质指标,模拟食品的贮藏条件,分析南极磷虾中氟的赋存形态转化与其品质变化的相关性。实验结果表明,新鲜解冻后的南极磷虾分别暴露在常温(20 ℃)10 h、冷藏(4 ℃)28 h后,其TVB-N值分别由9.85 mg/100 g增加到31.96 mg/100 g和30.19 mg/100 g,超过海虾中规定的限量要求(30 mg/100 g);冷冻(-20、-40、-80 ℃)6个月后,其TVB-N均未超过30 mg/100 g。TBARS值在常温(20 ℃)8 h、冷藏(4 ℃)20 h后,均超过1 mg MDA/kg,之后进一步氧化其值下降;冷冻(-20、-40、-80 ℃)6个月后,TBARS值均未出现下降的趋势。在冷冻(-20、-40、-80 ℃)6个月、冷藏(4 ℃)28 h和常温(20 ℃)12 h下南极磷虾中的总氟含量几乎不发生变化;游离态氟在不同贮藏条件下含量均增高,且存明显差异性(p<0.05);相关性分析结果表明,游离氟含量变化与TVB-N和TBARS的变化呈明显的正相关,说明南极磷虾的品质变化对氟的形态转化有较大的影响。

南极磷虾,形态转化,品质变化,相关性分析

南极磷虾(Euphausiasuperba)蕴藏量大,因富含多种不饱和脂肪酸和优质蛋白,营养价值极高,其开发利用无疑是缓解我国人口增加与优质动物油脂和蛋白资源短缺这一矛盾的有效途径之一,因而南极磷虾被我国列为有待开发的战略性极地生物资源[1-4]。然而,早在1978年挪威科学家Soevik就发现南极磷虾体内的氟含量极高,其整虾(干重)的氟含量为2400 mg/kg、头胸部4260 mg/kg、甲壳3300 mg/kg、肌肉570 mg/kg[5],远远超过了人体所能允许摄入的最大安全限量(100 mg/kg),至今高氟依旧是南极磷虾资源食用价值开发的瓶颈。随着南极磷虾中高氟异常的关注度增强,人们对南极磷虾中氟的分布进行了详细的研究。结果发现,鲜活南极磷虾中氟主要集中在外壳上,其含氟量最高为4304 mg/kg,新鲜脱壳的肌肉中氟含量仅为60 mg/kg;但经冷冻保存后对氟的分析发现,南极磷虾肌肉中的氟含量最低为370 mg/kg,是冷冻前肌肉中氟含量的6倍以上,表明冰冻虾壳中氟有向肌肉迁移的现象[6],然而,这种迁移是否与其品质变化有关尚未见其报道。也有研究表明,不同的冻藏温度对南极磷虾的品质影响也不一样,冻藏温度越低,对其品质变化的影响越小[7-9]。但这些研究均未涉及南极磷虾的品质变化对其氟的形态转化的影响。本文模拟南极磷虾从采捕后到加工过程中,研究冻藏、冷藏和常温这三种储存状态下的品质变化对氟的赋存形态转化影响,采用离子色谱分析南极磷虾在贮藏过程中游离态氟与结合态氟之间的转化,拟揭示南极磷虾中氟形态转化的影响参数,为南极磷虾资源进一步开发利用提供基础理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

南极磷虾于2014年8月采自南极地区,采捕上岸后,立即放入-20 ℃的冰箱冷冻保存经过50 d后运回实验室;高氯酸、氢氧化钠、盐酸、硼酸、甲基红、甲基蓝、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、丙二醛标准试剂分析纯,均购自国药集团化学试剂上海有限公司;氟标准溶液1.000 g/L,购于中国计量科学研究院。

850 Professional IC离子色谱瑞士万通公司;SILVER型均质机西班牙IUL公司;离心机美国Thermo公司;半微量定氮仪国药集团化学试剂上海有限公司;721可见分光光度计上海菁华科技仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1贮藏实验将采捕冷冻后的南极磷虾整虾样品分别放置于常温(20 ℃)、冷藏(4 ℃)和冻藏(-20、-40、-80 ℃)条件下,测定其TVB-N、TBARS、总氟和游离氟的含量变化。其中常温贮藏12 h,每2 h测定1次;冷藏贮藏28 h,每4 h测定1次;冻藏时间6个月,每月测定1次。

1.2.2挥发性盐基氮(TVB-N)测定TVB-N测定参照SC/T 3032-2007水产品中挥发性盐基氮的测定[10],称取10 g样品,90 mL高氯酸溶液(0.6 mol/L)提取30 min,离心,取5 mL上清液按半微量定氮法进行测定,并用高氯酸溶液做空白对照,结果用mg/100 g表示。

1.2.3硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)测定TBARS测定参照GB/T 5009.181-2003猪油中丙二醛的测定[11],南极磷虾样品均质后取10 g,50 mL 7.5%三氯乙酸(含0.1%的EDTA)提取30 min,过滤,取5 mL滤液加入5 mL TBA(0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液),于90 ℃水浴40 min,取出冷却至室温,532 nm处比色法进行测定,结果以每千克虾肉中丙二醛的毫克数来表示(mg MDA/kg)。

1.2.4总氟的测定总氟的测定按照参考文献[12]中离子色谱条件进行测定。

1.2.5游离氟的测定参照文献[13]的测定方法,称取5.0 g南极磷虾样品,用100 mL去离子水振荡提取10 min后,取上清液于-20 ℃冷冻1 h后,解冻离心(4000 r/min)10 min,按照总氟测定方法采用离子色谱上机测定。

1.2.6数据分析实验数据用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0进行处理与分析。

2　结果与讨论

2.1贮藏温度对南极磷虾中挥发性盐基氮(TVB-N)的影响

TVB-N是指动物性食品由于酶和细菌的作用,在腐败过程中蛋白质分解而产生的氨以及胺类等碱性含氮物质,通常用来衡量水产品及肉制品腐败程度的一项重要品质指标。图1是南极磷虾在冻藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常温(20 ℃)下TVB-N的变化趋势。从图1中可以看出,随着贮藏时间的延长,南极磷虾的TVB-N值均不断增加,说明在贮藏过程中,南极磷虾的鲜度均在下降,且不同贮藏条件下的变化存在显著差异(p<0.05)。实验南极磷虾中TVB-N的初始值较低(9.85 mg/100 g),说明其鲜度较好,但在常温20 ℃贮藏4 h时,TVB-N值由9.85 mg/100 g迅速增加到19.08 mg/100 g;10 h时,TVB-N值达到31.96 mg/100 g,超过海虾中TVB-N的可接受限值30 mg/100 g[14]。在4 ℃冷藏下,TVB-N值较20 ℃时变化迟缓,但贮藏24 h接近海虾中TVB-N的规定值,其值为28.42 mg/100 g,28 h时达到30.19 mg/100 g,超出海虾中TVB-N的规定限值。在冷冻下,南极磷虾中TVB-N的变化相对较小,贮藏6个月时,TVB-N值由9.85 mg/100 g分别变化为27.26 mg/100 g(-20 ℃)、20.27 mg/100 g(-40 ℃)和15.12 mg/100 g(-80 ℃)。三个冻藏温度之间存在显著性差异(p<0.05),但在贮藏6个月期间均未超过海虾中的规定限值,说明冷冻能有效抑制南极磷虾中酶和细菌的作用而减缓蛋白质的分解,且冻藏温度越低,效果越好。

图1　不同贮藏温度下南极磷虾中TVB-N值的变化Fig.1　Changes of TVB-N of Antarctic krillat different storage temperature

2.2贮藏温度对南极磷虾中硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)的影响

TBARS是水产品和肉类中脂肪氧化分解产生的醛、酮、酸等物质,在一定程度上反应了脂肪氧化的程度,也是用来衡量肉类和水产品在贮藏过程中的品质变化指标。图2是南极磷虾在冻藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常温(25 ℃)下的TBARS的变化趋势。在常温20 ℃贮藏4 h后,南极磷虾中TBARS值由0.51 mg MDA/kg增加到0.82 mg MDA/kg,8 h时达到最大值1.08 mg MDA/kg,之后出现下降趋势,10 h降至0.97 mg MDA/kg,12 h为0.90 mg MDA/kg,这种先升后降的现象是由于TBARS值测定的特征物质是丙二醛,而丙二醛随着南极磷虾脂肪的进一步氧化后,使得丙二醛进一步氧化为醇类等物质[15],从而导致TBARS值降低的现象。冷藏4 ℃时,TBARS值变化较20 ℃时缓慢,但趋势相同,贮藏20 h后达到1.05 mg MDA/kg,24 h达到最高值1.14 mg MDA/kg,28 h时降至1.03 mg MDA/kg。在冷冻条件下,三个温度存在显著性差异(p<0.05),贮藏6个月后,TBARS值由0.51 mg MDA/kg分别变化为1.07 mg MDA/kg(-20 ℃),0.91 mg MDA/kg(-40 ℃)和0.78 mg MDA/kg(-80 ℃),未出现TBARS值降低的现象,说明TBARS进一步氧化速率弱于初始氧化速率。有研究报道,当虾类产品中TBARS值达到1 mg MDA/kg,其感官为不可接受状态[9]。南极磷虾贮藏在常温4 h、冷藏10 h、冷冻(-20 ℃)6个月以上,其品质指标TBARS均为不可接受状态。

图2　不同贮藏温度下南极磷虾中TBARS值的变化Fig.2　Changes of TBARS of Antarctic krillat different storage temperature

2.3贮藏温度对南极磷虾中氟的赋存形态转化的影响

氟是人体所需的双阀值微量元素之一,过高或过低都将对人体产生危害。南极磷虾中氟含量已远超过人体所能允许摄入的最大安全限量(100 mg/kg),南极磷虾中氟的毒性与其赋存形态有关,形态不同毒性也不一样。图3是冻藏(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常温(20 ℃)下南极磷虾整虾中的总氟和游离氟的含量变化。从图3(a、b)中可以看出,不同贮藏条件下南极磷虾整虾中的总氟含量变化均不明显,各贮藏温度间不存在显著差异(p>0.05),与文献中的研究报道一致[16]。从图3(c、d)中可以看出,随着贮藏时间的延长,南极磷虾中游离氟在不断的增加,说明南极磷虾中部分结合态氟转化成了游离态氟离子,且这种赋存形态转化在不同贮藏温度间存在明显差异(p<0.05)。常温20 ℃贮藏12 h,南极磷虾中游离态氟含量由36.918 mg/kg增加到102.129 mg/kg,4 ℃冷藏28 h游离态氟增加至88.004 mg/kg,冷冻6个月后分别增加至81.219 mg/kg(-20 ℃)、63.396 mg/kg(-40 ℃)和52.690 mg/kg(-80 ℃)。这些数据也表明,结合态氟转化成游离态氟的速率与其贮藏条件有关,常温下结合氟转化成游离氟速率最快,冷冻下转化最慢。

2.4南极磷虾中氟形态转化与TVB-N和TBARS的相关性分析

表1是南极磷虾氟的赋存形态转化与其TVB-N和TBARS变化的相关性分析,从表1中可以看出,在冷冻(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常温(20 ℃)下,南极磷虾中游离氟的产生均与其TVB-N和TBARS变化成明显的正相关(R2>0.6956),说明南极磷虾的品质变化与氟的赋存形态转化可能有关,从相关性结果分析表明,南极磷虾在贮藏过程中,其品质下降的同时,也导致部分结合态氟转化成游离态的氟。但结合态氟是从南极磷虾的什么组织中转化而来,如何转化将进行进一步的研究。

图3　不同贮藏温度对南极磷虾中总氟和游离氟的含量变化Fig.3　Changes of free fluoride and total fluoride of Antarctic krill at different storage temperature

表1　南极磷虾中氟赋存形态转化与TVB-N和TBARS变化的相关性

3　结论

新鲜解冻后的南极磷虾暴露在常温(20 ℃)4 h,其TVB-N迅速增加,10 h超过海虾中的规定的限量要求(30 mg/100 g);暴露在冷藏(4 ℃)24 h接近海虾中TVB-N的规定值,28 h超出海虾中TVB-N的规定限值;冷冻(-20、-40、-80 ℃)6个月,其TVB-N均未超过海虾中的规定限值,说明冷冻能保持南极磷虾的鲜度,且冻藏温度越低,其效果越好。

随着南极磷虾TVB-N变化的同时,其TBARS也随之变化,暴露在常温(20 ℃)8 h,冷藏(4 ℃)20 h后,其值超过1 mg MDA/kg,之后进一步氧化使其值下降;冷冻(-20、-40、-80 ℃)6个月,TBARS值相对较低,且均未出现下降的趋势。说明冻藏对南极磷虾中脂肪氧化有更好的抑制作用。

新鲜解冻后的南极磷虾分别暴露在冷冻(-20、-40、-80 ℃)、冷藏(4 ℃)和常温(20 ℃)下6个月、28 h和12 h后,其总氟含量几乎不发生变化,但游离态氟含量均增高,且各个贮藏温度下存明显差异(p<0.05),游离氟含量变化与TVB-N和TBARS的变化呈明显的正相关(R2>0.6956),说明南极磷虾的品质变化对其氟的形态转化有较大的影响,但如何影响需进行进一步深入研究。

[1]袁玥. 南极磷虾粉营养成分分析及贮藏性和安全性评价[D]. 上海:上海海洋大学,2013.

[2]Atkinson A,Siegel V,Pakhomov E A,et al. A re-appraisal of the total biomass and annual production of Antarctic krill[J]. Deep Sea Research Part I Oceanographic Research Papers,2009,56(5):727-740.

[3]Gigliotti J C,Davenport M P,Beamer S K,et al. Extraction and characterisation of lipids from Antarctic krill(Euphausiasuperba)[J]. Food Chemistry,2011,125(3):1028-1036.

[4]沈晓盛,韩小龙,张海燕,等. 我国对南极磷虾的开发研究及其产业化利用现状[J]. 现代食品科技,2013,29(5):1181-1184.

[5]T Soevik O R B. Fluoride in Antarctic Krill(Euphausiasuperba)and Atlantic Krill(Meganyctiphanesnorvegica)[J]. Journal of the Fisheries Research Board of Canada,1979,36(11):1414-1416.

[6]陈时华. 南极磷虾资源开发研究现状及对今后研究的建议[J]. 东海海洋,1990,8(2):63-73.

[7]俞所银,包建强,李越华,等. 南极磷虾在不同冻藏温度下品质变化[J]. 食品与发酵工业,2014,40(1):232-237.

[8]李学英,刘会省,杨宪时,等. 冻藏温度对南极磷虾品质变化的影响[J]. 现代食品科技,2014,30(6):191-195.

[9]迟海,李学英,杨宪时,等. 南极磷虾冻藏温度下的品质变化及其货架期分析[J]. 水产学报,2012,36(1):153-160.

[10]SC/T 3032-2007水产品扩发性法盐基氮的测定[S].

[11]GB/T5009.181-2003猪油中丙二醛的测定[S].

[12]沈晓盛,李彦霖,张海燕,等. 南极磷虾中氟与矿质元素的分布特征及其相关性分析[J]. 现代食品科技,2013,29(9):2279-2282.

[13]刘庆. 离子色谱法测定牙膏中游离氟的含量[J]. 牙膏工业,2009,19(2):39-40.

[14]Angel S,Basker D,Kanner J,et al. Assessment of shelf life of fresh water prawns stored at 0 ℃[J]. International Journal of Food Science & Technology,1981,16(4):357-366.

[15]Park S Y,Kim Y J,Lee H C,et al. Effects of pork meat cut and packaging type on lipid oxidation and oxidative products during refrigerated storage(8 ℃).[J]. Journal of Food Science,2008,73(3):C127-C134.

[16]朱兰兰,赵彦玲,周德庆,等. 南极磷虾冻藏过程中氟的迁移变化规律[J].中国食品学报,2015,15(4):81-86.

Analysis of the relationship between fluoride form transformation and quality change in Antarctic krill(Euphausiasuperba)

CAO Ming-xiu1,2,ZHANG Hai-yan1,WANG Yuan1,GU Run-run1,SHEN Xiao-sheng1,*

(1.East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Shanghai 200090,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

The relationship between fluoride form transformation and quality change in Antarctic krill was studied through analyzing total volatile base nitrogen(TVB-N),thiobarbituric acid-reactive substance(TBARS)as the quality indicators while Antarctic krill was stored at -20,-40,-80,4,20 ℃. The result demonstrated TVB-N value went up from 9.85 mg/100 g to 31.96 mg/100 g and 30.19 mg/100 g,respectively,when the fresh unfrozen Antarctic krill were stored at 20 ℃ for 10 hours and 4 ℃ for 28 hours,exceeding the limit standard in shrimp of 30 mg/100 g,the TVB-N value were all less than 30 mg/100 g in frozen storage(-20,-40,-80 ℃)for six months. TBARS value both exceeded 1 mg MDA stored at 20 ℃ for 8 hours and 4 ℃ for 20 hours,then reduced along with further oxidation,TBARS value showed no downtrend in frozen storage(-20,-40,-80 ℃)for six months. Total fluoride content showed no significant difference in all the storage conditions frozen storage(-20,-40,-80 ℃)of six months,4 ℃ of 28 hours,20 ℃ of 12 hours. Free fluoride content was always increasing and showed significant difference(p<0.05). The result demonstrated free fluoride content had obvious positive correlation with TVB-N and TBARS,quality change of Antarctic krill had a greater impact on fluoride form transformation.

Antarctic krill;form transformation;quality change;correlation analysis

2016-02-22

曹明秀(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：南极磷虾中氟的安全性评价，E-mail:caomingxiu6080@163.com。

沈晓盛(1977-)，男，副研究员，研究方向：水产品质量安全与控制技术，E-mail:foodsmc98@126.com。

国家自然科学基金面上项目(31471672)；中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(2011M13)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)16-0325-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.057