響應(yīng)面法優(yōu)化蝦易腐易黑變復(fù)配保鮮劑配方

響應(yīng)面法優(yōu)化蝦易腐易黑變復(fù)配保鮮劑配方

0殼聚糖復(fù)合保鮮劑保鮮技術(shù)杏仁是美國的一種溫和食品。在捕獲、運輸、加工和貯藏過程中，細菌容易受到襲擊和腐敗的轉(zhuǎn)化。特別是在其死亡后,在體內(nèi)多酚氧化酶(PPO)的作用下,極易導致黑變,在感官上達到消費者不能接受的地步,造成了極大的資源浪費。南美白對蝦的保鮮通常利用物理、化學、生物等方法,最大限度地保證蝦的新鮮程度,其中生物保鮮劑因其抑菌性強、安全性高,在使用過程中不會改變食品原有的風味和品質(zhì),開始越來越多地在南美白對蝦保鮮中應(yīng)用。在常見的生物保鮮劑中,植酸是一種抗氧化保鮮劑,通過高度絡(luò)合金屬離子的特性,可達到抑制氧化、黑變作用,具有良好的護色功能。殼聚糖具有高效抗菌作用和良好的成膜性,能阻礙南美白對蝦的氧化黑變;ε-聚賴氨酸(ε-polylysine,以下簡稱ε-PL)是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能的微生物類食品防腐劑,具有較強的抑菌功能;王秀娟等利用殼聚糖對蝦進行涂膜研究,認為殼聚糖具有良好的涂膜效果,在蝦中添加質(zhì)量分數(shù)為1.5%的殼聚糖,能夠明顯延長蝦的貨架期2~3d,保鮮效果最佳。侯偉峰等利用ε-聚賴氨酸處理南美白對蝦,結(jié)果表明ε-聚賴氨酸能夠有效抑菌對南美白對蝦的污染,但不能有效的抑制黑變。凌萍華等利用生物保鮮劑結(jié)合氣調(diào)保鮮的方式處理南美白對蝦,結(jié)果表明:復(fù)合保鮮劑處理后的南美白對蝦,貯存于體積分數(shù)為85%CO2+10%N2+5%O2的氣調(diào)保鮮袋中,能夠有效的保持較好的感官品質(zhì),減緩了南美白對蝦的黑變速率,但該方法所需成本較高,操作比較麻煩。本研究針對南美白對蝦易黑變和受微生物污染的特點,選擇不同生物保鮮劑,選擇優(yōu)化方法,利用響應(yīng)面優(yōu)化方法進行試驗設(shè)計,通過回歸方程和響應(yīng)面圖形直觀地優(yōu)化出該復(fù)合保鮮劑的最佳配比。同前人普遍利用的正交試驗相比,響應(yīng)面方法利用大量的量測試驗數(shù)據(jù)進而建立合適的數(shù)學模型,并且能夠通過圖形直觀判斷優(yōu)化區(qū)域,是一種最優(yōu)化方法。同時,本研究利用具有較好防黑變效果的植酸和殼聚糖保鮮劑,并添加ε-聚賴氨酸(ε-PL)進行復(fù)配,研究其對南美白對蝦的保鮮效果。ε-PL不僅具有較好的殺菌效果,同時還能經(jīng)分解產(chǎn)生人體所必須的氨基酸—賴氨酸,是一種營養(yǎng)型生物保鮮劑,具有較好的研究前景。1材料和方法1.1主要儀器和試劑試驗材料:鮮活南美白對蝦(購自上海市南匯新蘆苑農(nóng)貿(mào)市場),聚乙烯(PE)加厚保鮮袋(25cm×17cm,厚度3dmm,上海豪亞塑料制品有限公司)。主要設(shè)備:Kjeltec2300凱氏定氮儀(瑞士FOSS公司);SartorinsPB-10精密數(shù)顯酸度計(賽多麗斯科學儀器(北京)有限公司);UV-3000PC型紫外可見分光光度計(上海美譜達儀器有限公司);DHP-9162型電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科技有限公司);潔凈工作臺(蘇凈集團蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);YXQ-LS-30SH全自動立式壓力蒸汽滅菌器(上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠);電熱鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司)。主要試劑:ε-聚賴氨酸(食品級,浙江銀象生物工程有限公司);殼聚糖(食品級,脫乙酰度>85%,國藥集團化學試劑有限公司);植酸(50%體積分數(shù),高純度植酸液體,浙江桐鄉(xiāng)鑫洋食品添加劑有限公司);平板計數(shù)瓊脂(北京陸橋技術(shù)有限責任公司);硼酸、輕質(zhì)氧化鎂、甲基紅、溴甲酚綠、無水乙醇、甲苯等,均購于國藥集團化學試劑有限公司,試劑均為分析純。1.2保鮮袋的制備采集大小均一、健康的南美白對蝦,?；钸\回,剔除死亡、肢體殘缺、變色等異常個體,用無菌水沖洗,放入碎冰水中猝死,按1∶1的質(zhì)量比分別用不同的保鮮劑溶液浸泡3min,取出室溫下1min內(nèi)瀝干(必要時用超凈風吹干),立刻裝入無菌保鮮袋,標記后置于(4±1)℃冰箱內(nèi)儲藏14d,對照組用無菌水代替保鮮劑。1.2.2殼聚糖復(fù)合涂膜的制備針對南美白對蝦在(4±1)℃儲藏條件下的黑變評分,在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上,選取植酸、殼聚糖和ε-PL生物保鮮劑,采用三因素、三水平進行響應(yīng)面試驗,并通過方差分析進行優(yōu)化,從而確定最優(yōu)的復(fù)合配比?！妒称诽砑觿┬l(wèi)生標準GB2760-2007》中未對植酸在蝦中的應(yīng)用所需量做出規(guī)定,而根據(jù)《食品添加劑衛(wèi)生標準GB2760-1986增補品種》中規(guī)定植酸適用于對蝦保鮮的參考用量為0.05%~0.1%。參照趙海鵬等的研究,殼聚糖的添加量為1%~2%。根據(jù)侯偉峰等利用ε-PL對南美白對蝦的研究,認為在南美白對蝦中添加0.1%的ε-PL保鮮效果較好,因此本研究選取ε-PL的添加量為0.05%~0.15%,在試驗研究中,復(fù)合保鮮劑復(fù)配響應(yīng)面分析因素水平表如表1所示。1.2.3美國黑變評分標準南美白對蝦黑變是指在貯藏過程中,由于蝦體內(nèi)多酚氧化酶(PPO)的作用而使蝦體黑變的現(xiàn)象,對其評定采用評分法,南美白對蝦黑變評分標準如表2所示,分值在10(完全黑變)到0(無黑變)之間,分數(shù)越高,表明黑變越嚴重。具體評定方法為:由6名感官評定人員組成感官評定小組,取6人評分的平均值,將14d各組最終評分相加即為最終評定指標。1.2.4感官評定指標感官評定采取評分法,表3所示為南美白對蝦感官評定標準,在評定過程中從肉質(zhì)組織、體表色澤和氣味三方面出發(fā),由6名感官評定人員組成感官評定小組,按照表3要求進行綜合評分,最終結(jié)果取三項評分之和,并取其平均值,總分值在9分(極新鮮)和0分(完全腐敗)之間,6分以下表明樣品已不可食用。隔天評定一次,并對各組評定結(jié)果進行統(tǒng)計分析。1.2.5肌肉液ph值的測定參考楊勝平等對帶魚pH值的測定方法,稍作修改,具體方法為,取5g經(jīng)組織搗碎機搗碎的蝦體肌肉于錐形瓶中,加入45mL煮沸后已冷卻的蒸餾水,靜置30min,過濾,用精密酸度計測定濾液的pH值。1.2.6揮發(fā)性鹽基氮測定使用FOSSKjeltec2300自動凱氏定氮儀,應(yīng)用半微量凱氏定氮原理測定南美白對蝦揮發(fā)性鹽基氮(totalvolatilebasenitrogen,TVB-N)變化情況,結(jié)果以mg/100g表示。1.2.7總流量的測定按照GB/T4789.2-2008規(guī)定的傾注平板計數(shù)法進行,每個梯度做3個平行。1.2.8樣品三甲胺含量測定三甲胺(trimethylamine,TMA)的測定采用苦味酸法,但稍作修改,根據(jù)標準曲線,樣品三甲胺含量按如下公式計算:y=120.746A,其中y為三甲胺質(zhì)量分數(shù),單位為μg/g;A為吸光值。1.3數(shù)據(jù)分析方法響應(yīng)面數(shù)據(jù)采用DesignExpert7.1.6進行處理。其他采用Excel進行繪圖,利用SPSS17.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)分析,結(jié)果以平均值±標準差表示,利用t-檢驗進行組間分析,當P<0.01時為極顯著差異,0.01<P<0.05時為顯著性差異,P>0.05時不顯著差異。2結(jié)果與分析2.1復(fù)合保鮮劑對模擬美白的影響以植酸、殼聚糖和ε-PL為自變量,南美白對蝦黑變總評分為響應(yīng)值進行響應(yīng)面分析,由表4可知,該響應(yīng)面試驗共有15個試驗點,其中1~12析因點,自變量取值在各因素所構(gòu)成的三維頂點;13~15是零點,為區(qū)域的中心點,中心試驗重復(fù)3次,用以估計試驗誤差,中心試驗平均值為42.2±0.9,誤差較小,復(fù)合試驗設(shè)計的要求。響應(yīng)面試驗以黑變評分為響應(yīng)值,經(jīng)回歸擬合后,各試驗因素對響應(yīng)值的影響可用以下回歸方程表示:Y=59.40417+10A-5.175B-246.41667C-122AB+1380AC-4BC+133.33333A2+4.83333B2+683.33333C2,其中Y為黑變評分,A、B、C分別為植酸、殼聚糖和ε-聚賴氨酸的質(zhì)量分數(shù)?；貧w方程中,各生物保鮮劑添加量對黑變評分的影響顯著性由F檢驗來判定,如表5所示,在本試驗設(shè)定的區(qū)域內(nèi),整個模型對南美白對蝦黑變評分影響顯著(P=0.0390<0.05),而方程的失擬項很小,差異不顯著(F=1.05,P=0.5227>0.05),這說明該模型與實際試驗擬合較好,適用于南美白對蝦黑變優(yōu)化。由表5可知,植酸和殼聚糖的交互作用,植酸和ε-PL的交互作用對南美白對蝦黑變評分影響顯著(P<0.05),而殼聚糖和ε-PL對其影響不顯著(P>0.05),通過響應(yīng)面分析圖可以找到最佳參數(shù)以及各參數(shù)之間的相互作用,響應(yīng)面圖如圖1所示。圖1為各因素相互作用交互影響顯著的響應(yīng)面三維圖,通過對回歸方程求導和各響應(yīng)面的等值線圖進行分析計算,得到該復(fù)合保鮮劑對南美白對蝦黑變評分最佳組合為A(植酸)=0.073,B(殼聚糖)=1.5,C(ε-PL)=0.11,即植酸、殼聚糖、ε-PL的添加量分別為0.073%、1.5%、0.11%。在此條件下,南美白對蝦黑變總評為42.18,而在實際操作中,結(jié)合可操作性及成本計算,將優(yōu)化參數(shù)修正為植酸0.07%;殼聚糖1.5%;ε-PL0.1%,此時黑變評分為42.80分,較接近理論條件下的42.18分。以下將進行該復(fù)合保鮮劑配方的驗證試驗。2.2添加保鮮劑后黑變評定總成分配南美白對蝦感官評定結(jié)果如圖2所示,感官評定結(jié)果呈下降趨勢,其中對照組下降速度最快,在第4天已達到6.15分,已接近不可接受分值6分,此時盡管肉質(zhì)組織和體表色澤和添加保鮮劑組區(qū)別不明顯,但在黑變評定上已經(jīng)達到中等黑變程度,在第6天為5.30分,達到感官上不可接受地步。而添加復(fù)合保鮮劑組從第2天開始,感官評分明顯高于對照組(P<0.05),在整個儲藏期的第8天,感官總評達到6分,并且在黑變評定上明顯優(yōu)于對照組,這說明復(fù)合保鮮劑對南美白對蝦感官品質(zhì)的影響是明顯的,能較好地保持南美白對蝦感官品質(zhì),并有效地控制南美白對蝦的黑變。2.2.2南瓜白對蝦ph值的影響動物性食品在死亡之后,其肌肉組織會發(fā)生一系列變化,由于血液循環(huán)和呼吸作用的停止,會發(fā)生糖酵解作用,進而生成琥珀酸和乳酸等有機酸,酸性物質(zhì)增加,從而導致pH值下降,而隨著時間的延長,蛋白質(zhì)發(fā)生分解,生成各種堿性物質(zhì),又導致pH值上升。由圖3可知,南美白對蝦的pH值變化情況也呈現(xiàn)先降后升的趨勢。在第2天,pH值達到最低點,在其后的儲藏過程中,呈上升趨勢。其中,對照組上升趨勢較為明顯,并且明顯高于保鮮劑組(P0.05),在第6天,對照組pH值已高達7.56,接近Shamshad認為的不可接受值(7.60),而添加保鮮劑組在第8天才達到這一數(shù)值,由此可見,該復(fù)合保鮮劑具有明顯降低南美白對蝦pH值的作用,可有效地減緩了南美白對蝦的腐敗變質(zhì)速度。2.2.3tvb-n值南美白對蝦在儲藏期間,TVB-N的變化情況如圖4所示。TVB-N是指動物性食品在儲藏過程中,由于霉和細菌的作用,使組織中的蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨以及低級胺類等堿性含氮物質(zhì)。因此TVB-N值也是水產(chǎn)品腐敗的一個指標之一,根據(jù)浙江省地方標準(DB33/451-2003)海捕蝦質(zhì)量要求規(guī)定:海蝦一級、二級、三級鮮度的TVB-N值上限分別為15mg/100g、20mg/100g、30mg/100g。當TVB-N值超過規(guī)定的三級鮮度時,一般認為不可食用。由圖4可知,南美白對蝦TVB-N的變化情況呈上升趨勢,并且在儲藏的前6d,趨勢較為平緩,而從第6天開始,便開始大幅度增長。對照組在第6天的TVB-N值為19.8979mg/100g,已接近二級鮮度上限,在第8天為39.8587,超過三級鮮度,被認為腐敗而不可食用。而保鮮劑組的TVB-N值明顯低于對照組(P<0.05),在第8天達到二級鮮度指標,第10天達到三級鮮度指標,明顯延長南美白對蝦貨架期3d左右,這一結(jié)果與感官評定和pH值測定結(jié)果相似。2.2.4細菌總數(shù)變化南美白對蝦細菌總數(shù)變化情況如圖5所示。細菌總數(shù)能夠直觀地表現(xiàn)南美白對蝦品質(zhì)變化情況,MosferM研究表明:蝦類的菌落數(shù)≤5.0lg(CFU/g)為一級鮮度;5.0~5.7lg(CFU/g)為二級鮮度。當細菌總數(shù)超過二級鮮度時,通常認為蝦已腐敗不可食用,此時判定為貨架期的終點。由圖5可知,細菌總數(shù)變化情況整體呈上升趨勢,從第2天開始,對照組細菌總數(shù)明顯高于保鮮劑組(P<0.05),在第4天,對照組細菌總數(shù)為5.1lg(CFU/g),已超過一級鮮度上限,并在第6天達到5.6lg(CFU/g),已接近二級鮮度上限。而保鮮劑組超過一級鮮度和二級鮮度上限的時間分別為第8天和第10天。可見,該復(fù)合保鮮劑能夠較好的抑制細菌生長,明顯延長南美白對蝦貨架期3~4d。2.2.5復(fù)合保鮮劑對豬肉、豬肉和蝦三甲胺的影響動物性食品在儲藏過程中,由于細菌的作用,會有一部分氧化三甲胺((CH3)3NO)還原生成三甲胺((CH3)3N)。同時,生物體內(nèi)的卵磷脂經(jīng)微生物作用也分解產(chǎn)生三甲胺,三甲胺具有特殊的鮮味,廣泛分布在豬肉、魚肉和蝦中,是豬肉、魚蝦肉的一種鮮度指標,其數(shù)值越大,則表明腐敗程度越高。圖6表示了經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理后的南美白對蝦三甲胺的變化情況,由圖6可知,南美白對蝦三甲胺的初始值為0.72μg/g,對照組在整個儲藏期間呈快速上升趨勢,在第6天對照組和保鮮劑組三甲胺含量分別為6.3μg/g和6.2μg/g。從第8天開始,該組三甲胺含量明顯高于添加保鮮劑組(P<0.05),因此復(fù)合保鮮劑對于降低南美白對蝦三甲胺的含量具有明顯的作用,說明復(fù)合保鮮劑能