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冻融循环对太平洋白虾品质的影响

蓝卫清博士 胡小雨博士 孙晓红博士 张希博士 谢静博士

重复循环可加速蛋白质,微观结构,水分布和质量的变化

冻融循环
这项研究的结果表明,反复的冻融循环加速了太平洋白虾的蛋白质,微观结构,水分分布和质量恶化的变化,特别是在三个循环之后,以六个循环为阈值。

虾容易被蛋白质降解,细菌和其他活动所破坏,并且其货架寿命还受到黑变病(由于天然存在的酶而在收获的虾体上产生的令人不悦的,无害的黑斑)或外观引起的红色斑点的限制。冷冻存储过程中出现的黑点或红点,这是保存水产品的常用方法。

为了方便后续食品加工,冷冻食品必须解冻,并且不可避免的是在零售商店,饭店或家庭中会发生温度变化或反复的冻融(F-T)循环。未出售的虾通常由零售商冷冻,然后以冰虾的形式出售,这也可能涉及重复的F-T循环,这在很大程度上影响了虾的整体结构和理化质量。

F-T循环引起的脂质氧化可能会加速蛋白质的氧化和变性,并可能因口味和变色而降低食用质量。 F-T循环会破坏肉的质地并转移或重新分配其水分,从而降低肉的水容量和感官品质。由于水是肉类产品(尤其是在水产品中)的主要成分,因此水产品的质量和稳定性将在很大程度上受到水的物理状态的影响。

本文–摘录自原始文章(Lan等,2019。摘要)-冻融循环次数对太平洋白虾质量的影响: 通过LF-NMR和SEM强调水分迁移和微观结构。 水产养殖和渔业)–展示了太平洋白虾的研究结果(凡纳滨对虾)通过理化指标研究在贮藏过程中最大的F-T循环数,并确定受F-T循环数影响的虾的水分迁移,肌肉微结构,蛋白质降解和质量变化之间的关系。

该研究得到了上海中国农业研究系统(CARS-47-G26)的资助,以通过应用科技进步项目促进农业发展(2016年第1-1号);上海市科委工程中心能力提升项目(16DZ2280300);农业部制冷与水产品加工重点实验室和农村事务。该项目得到了农业和农村事务部制冷与调节水产品加工重点实验室的支持(批准号:KLRCAPP2018-11)。

研究设置

从中国上海浦东的当地市场获得重1.6公斤(平均重量12.0±1.0克)的新鲜太平洋白虾样品,并在30分钟内在实验室用冰水进行安乐死。随后,为了模拟商业销售过程和循环期间的温度波动或反复的冻融循环,将它们在零下-20摄氏度下存储12小时,然后在4摄氏度的碎冰中解冻12个小时。该序列代表一个F-T循环,解冻的虾样品总共经历了8个F-T循环,然后通过各种技术进行分析。

有关实验设计的详细信息;样品制备;低场核磁共振(LF-NMR)&磁共振成像(MRI);扫描电子显微镜(SEM)分析;十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)用于蛋白质提取;理化分析,包括微生物分析和感官分析;和统计分析,请参阅原始出版物。

结果和讨论

结果表明,随着F-T循环的进行,固定化的水变为游离水,肌肉组织中的水含量降低。在重复的FT循环中,每个冻融循环过程中形成的冰晶的大小和位置不同,都破坏了蛋白质网络,含水量的减少与重复形成导致的细胞膜和肌原纤维蛋白的破坏密切相关。冰晶,尤其是在三个循环后。

受损的肌原纤维网络使固定的水难以保留。重复的F-T循环也可能导致水从细胞内区域连续转移到细胞外区域,并增加游离水含量和滴水(重量)损失。伪彩色图的亮度(图1)随着F-T周期的增加从高到低降低。四个F-T循环后变化最为明显,表明水分流失和质量恶化更为严重。

冻融循环
图1:不同冻融循环的太平洋白虾1H-MRI的伪色。

水的重结晶导致肌肉组织的机械损伤和蛋白质氧化变性是水迁移和损失的主要原因。结果表明,与鲜虾相比,F-T循环导致水分迁移和流失,特别是在三个F-T循环之后。重复的F-T循环尤其在四个F-T循环之后更严重地破坏了组织,质地和肌肉蛋白质(图2)。

冻融循环
图2:具有不同冻融循环的虾样品的扫描电子显微镜照片(放大倍数:5,000倍)。 0 F-T循环下的样品代表新鲜虾。

冷冻储存导致蛋白质氧化变性。对于十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)的测试,下降的原因可能是蛋白水解(蛋白质分解为较小的多肽或氨基酸),F-T循环中蛋白质的变性或氧化引起的。同时,某些酶的释放可能促进蛋白质片段化,特别是在第四个F-T循环中,这是由重复F-T循环中肌肉细胞的破坏引起的。 SDS-PAGE的结果表明,在重复的F-T循环过程中,蛋白质片段化伴随着蛋白质的聚集,并且通过增加F-T循环,尤其是在四个F-T循环之后,蛋白质的氧化降解得以加速(图3)。

冻融循环
图3:用不同的冻融循环处理的虾中肌肉蛋白的SDS-PAGE模式。图片顶部的0、2、4、6、8代表F-T循环数。 0 F-T循环下的样品代表新鲜虾。

结果表明,重复的F-T循环可能导致虾样品的硬度明显线性下降,并且在储存过程中虾肌软化,这对虾的质地特性产生了不利的副作用。由冰晶的重复形成引起的质地特性的降低与肌肉纤维完整性的丧失和肌肉的弱化结构有关,这意味着较低的抗剪切力。

与新鲜虾样品相比,重复的F-T循环更有可能加速肌肉纤维完整性的破坏,滴水损失的增加和质地特性的下降,特别是在第一和第二个循环中。

虾的黑色素病与多酚氧化酶(PPO)的作用有关,多酚氧化酶是一种在尸体存放期间在甲壳类动物中形成黑斑的酶。 F-T循环次数的增加加剧了PPO的释放和PPO活性的增加,特别是在第二个F-T循环之后(图4)。

冻融循环
图4:不同冻融周期的太平洋白虾的PPO活性变化。

关于总挥发性碱性氮(TVB-N;新鲜度的重要指标)值的变化,微生物学分析和感官评估,虾中20 mg N / 100g蛋白的TVB-N值通常代表新鲜度阈值且低于30毫克N / 100克蛋白质被认为可以接受。在第六个F-T周期之后,TVB-N值不可接受。这些结果表明F-T循环可能引起蛋白质的氧化降解,特别是在四个循环之后。对于海鲜产品,关于TVC值的新鲜度阈值为5 lg CFU / g,而高于6 lg CFU / g的TVC值代表了不可接受的质量。

随着样品在反复的F-T循环中变黑,变红和灰化,感官特征(如颜色和气味)变差,这反映在感官评分的下降中。经过三个F-T循环后,第六个F-T循环后样品的感官评分显着下降,并低于15(可接受的阈值),这与色差和质地的变化一致。根据这些指标,用不同的FT周期处理的虾的质量在第三个FT周期开始明显下降,而在第六个FT周期开始变得不可接受。

观点

结果表明,多个F-T循环会引起肌肉组织的机械损伤和蛋白质氧化变性,特别是在三个F-T循环后,这会显着延长松弛时间。固定水和伪彩色图的亮度降低。通过扫描电子显微镜(SEM)测量蛋白质聚集,SDS-PAGE结果表明蛋白质降解通过多个F-T循环加速,尤其是在四个F-T循环之后,并导致质地特性急剧下降。

此外,由反复的F-T循环引起的冰晶重整导致质地特性和颜色的降低,这与肌肉微结构的破坏和PPO活性密切相关。

与TVC,TVB-N值和感官评分结果一致,在三个F-T循环后颜色和纹理特性的劣化变得明显,而在六个F-T循环后则不可接受。感官质量,TPA,TVB-N,TVC,蛋白质降解和营养价值的变化在前三个F-T周期中不明显,在三个F-T周期后明显,而在六个F-T周期后则不可接受。


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