環(huán)境因子紫外線誘導(dǎo)海參自溶過程中主要化學(xué)成分的變化

環(huán)境因子紫外線誘導(dǎo)海參自溶過程中主要化學(xué)成分的變化

0管理及將其作為一種突變性產(chǎn)物,其自溶能力及質(zhì)量評價體系不完善門刺科動物。我國約有可食用海參20多種,以渤海海域所產(chǎn)的仿刺參(Stichopusjaponicus)為主。海參富含蛋白質(zhì)、黏多糖及海參皂苷等多種生理活性物質(zhì),具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值。然而,海參具有極強(qiáng)的自溶能力,在外界環(huán)境及化學(xué)因子的刺激下,海參首先發(fā)生“吐腸”,體壁部分會發(fā)生“溶解”,甚至溶為液態(tài)。這種獨特的生理現(xiàn)象給海參的保鮮、貯藏、運輸和加工帶來諸多不便,造成極大的營養(yǎng)損失。目前,我國海參年產(chǎn)量已超過9萬噸,海參的自溶問題不容忽視。一直以來,研究學(xué)者將海參的自溶視為其對外界刺激所產(chǎn)生的應(yīng)激效應(yīng),所以從動物學(xué)角度分析了海參自身的神經(jīng)傳導(dǎo)及自我修復(fù)能力。對于水產(chǎn)保鮮及加工領(lǐng)域來講,通過調(diào)控海參自溶,避免不必要的營養(yǎng)損失,并提升產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。目前,海參自溶過程的評價體系還不完善,尚未建立海參自溶的評價指標(biāo)?；诖?本研究旨在從主要化學(xué)成分變化的角度出發(fā),從宏觀上分析海參的兩大化學(xué)成分——蛋白質(zhì)和糖分在自溶過程中的變化規(guī)律,以期建立海參自溶的評價指標(biāo),為海參自溶的調(diào)控和機(jī)理研究奠定理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1血清蛋白與葡萄糖鮮活海參,購于大連長興水產(chǎn)品市場;牛血清蛋白,Fluka(Switzerland)產(chǎn)品;葡萄糖,購于天津博迪化工有限公司。試驗所用其他試劑均為分析純。1.2儀器、設(shè)備和制造了吸濕性染料UV-2100型分光光度計,UNIC,USA;PHS-3型精密pH計,上海雷磁儀器廠;Z323K型冷凍離心機(jī),HERMLE,GERMANY;JJ200Y型精密電子天平,美國雙杰兄弟集團(tuán)有限公司;202232S型電熱恒溫干燥箱,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋,江蘇金壇榮華儀器制造有限公司。1.3測試方法1.3.1自溶樣品的制備鮮活海參殺死后,分別取體壁和腸兩部分,洗凈后勻漿。紫外線(30W,0.5m)照射30min后,取5g樣品,在不同溫度(4～70℃)、pH(2～8)、NaCl質(zhì)量濃度(0～30mg/mL)和液料比(1～14mL/g)的條件下,使其自溶4h,即可分別得到相應(yīng)條件下的自溶樣品。勻漿后未經(jīng)紫外線照射誘導(dǎo)自溶的海參命名為“正常海參”。1.3.2tca可溶性寡肽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定自溶過程采用McIIvaine’s緩沖體系。自溶時間結(jié)束后取樣,加入2倍體積的10%TCA,室溫靜置20min,13500r/min離心10min,取上清液,采用福林-酚法測定,并根據(jù)牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線計算TCA可溶性寡肽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg/g)(干基)。1.3.3總糖與還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定自溶過程均采用去離子水體系。自溶完畢后取樣,13500r/min離心10min,取上清液,分別采用苯酚-硫酸法測定總糖和3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖,并根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計算二者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg/g)(干基)。1.3.4各因素對參保糖溶出率的影響為了避免海參個體差異所引起的各成分的組間差別,更好地反映各主要化學(xué)成分的變化情況,在分析海參自溶過程中主要化學(xué)成分的溶出情況時,以各組正常海參中TCA可溶性寡肽和總糖為1,計算各自溶樣品主要化學(xué)成分的溶出倍數(shù)。此外,由于還原糖為總糖的一部分,計算還原糖的溶出倍數(shù)時以相應(yīng)的正常海參總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為基數(shù)。在分析各因素對海參主要化學(xué)成分變化的影響時,以主要化學(xué)成分的相對溶出率表示,即TCA可溶性寡肽相對溶出率、總糖相對溶出率及還原糖相對溶出率。計算公式為化學(xué)成分相對溶出率=各組化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)各組化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值×100%化學(xué)成分相對溶出率=各組化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)各組化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值×100%式中,化學(xué)成分分別指TCA可溶性寡肽、總糖及還原糖。2結(jié)果與分析2.1體壁和腸中總糖、還原糖的溶出及其變化本研究分別考察了紫外線誘導(dǎo)的海參體壁和海參腸在自溶過程中其主要化學(xué)成分的變化情況,目的在于比較二者的不同之處,為海參加工提供必要的理論依據(jù)。由圖1可見,隨著自溶過程的進(jìn)行,與新鮮海參相比,體壁和腸中的TCA可溶性寡肽、總糖及還原糖的溶出量逐漸提高,至4h時達(dá)到平臺期。其中,TCA可溶性寡肽的溶出量分別提高至正常組水平的(2.02±0.16)和(4.16±0.07)倍,總糖的溶出量分別提高了33.3%和36.5%。此外,海參體壁在自溶中溶出還原糖的量極低;而海參腸在自溶中溶出的糖類主要以還原糖為主,且還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了55.2%(4h)。由此可見,在自溶過程中,海參體壁和腸的蛋白質(zhì)均發(fā)生顯著降解,海參體壁總糖溶出率較高,海參腸內(nèi)多糖降解顯著。因此,在進(jìn)一步研究中,分別考察這些方面的變化情況。2.2不同ph對tca可溶性寡肽和總糖溶出量的影響pH對海參體壁和腸自溶過程中蛋白質(zhì)的降解、總糖溶出和多糖的降解有顯著的影響(圖2)。海參體壁在不同pH條件下自溶時,TCA可溶性寡肽和總糖溶出量的變化趨勢基本一致,均在pH6.0時相對較高。對于海參腸自溶來講,在酸性條件下TCA可溶性寡肽溶出量相對較高,而還原糖的變化趨勢恰好相反,二者分別于pH5.0和7.0時達(dá)到最大值。2.3不同溫度對可溶性寡肽溶出量的影響海參體壁和腸自溶過程中大分子蛋白質(zhì)的降解程度均受溫度變化的影響,且TCA可溶性寡肽溶出量變化趨勢相似,均在溫度為50℃時達(dá)到最大值(圖3)。同時,海參腸自溶過程中還原糖的溶出也隨溫度的升高而發(fā)生變化,溫度為40℃時溶出量最大。然而,海參體壁中總糖的溶出基本不受溫度變化的影響。2.4對參比的影響NaCl能激活某些蛋白酶,從而促進(jìn)大分子蛋白質(zhì)的降解。蝦肉在自溶過程中TCA可溶性寡肽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)受NaCl質(zhì)量濃度的影響,質(zhì)量濃度為25mg/mL時,蛋白質(zhì)的降解相比NaCl質(zhì)量濃度為0時更加明顯。本研究發(fā)現(xiàn),NaCl對海參體壁蛋白質(zhì)降解有一定影響,在20mg/mL時,TCA可溶性寡肽的溶出量相對較高,但對海參腸卻無影響(圖4),海水中NaCl約為30mg/mL,這可能與海參的生長環(huán)境有關(guān)。NaCl對自溶過程中體壁總糖的溶出無明顯影響,但腸還原糖的溶出卻隨NaCl質(zhì)量濃度的不斷增加而逐漸降低。2.5液料比的影響隨著液料比的提高,海參體壁TCA可溶性寡肽和海參腸還原糖的溶出率先增大后減小,說明在一定的液料比條件下,體壁蛋白質(zhì)和腸大分子糖類的降解程度最大(圖5)。體壁自溶過程中總糖的溶出不受液料比變化的影響,而腸自溶過程中蛋白質(zhì)的降解程度卻隨著液料比的增大而逐漸減小。說明在利用自溶產(chǎn)業(yè)化開發(fā)海參腸多肽類產(chǎn)品時,可不必添加過多的溶劑,利用其自身的水分即可。3自溶過程中體壁tca可溶性寡肽及腸還原糖的相對溶出率一般來講,水產(chǎn)品的自溶與內(nèi)源酶關(guān)系密切,海參內(nèi)源酶可能也參與到海參的自溶過程中。自溶體系的pH對內(nèi)源酶和底物的結(jié)構(gòu)、解離狀態(tài)及結(jié)合狀態(tài)都會產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn),海參體壁組織蛋白酶B和L的最適反應(yīng)pH分別為5.5和5.0;海參腸道β-1,3-葡聚糖酶的最適反應(yīng)pH為5.0～6.0,接近海參自溶過程中體壁TCA可溶性寡肽及腸還原糖相對溶出率達(dá)到最大時的pH。溫度對內(nèi)源酶的活力也有重要影響,海參體壁半胱氨酸蛋白酶、組織蛋白酶B和L的最適反應(yīng)溫度均在50℃左右,接近海參自溶過程中體壁TCA可溶性寡肽相對溶出率達(dá)到最大時的溫度;而海參腸β-1,3-葡聚糖酶的最適反應(yīng)溫度為40℃,也接近于自溶過程中海參腸還原糖相對溶出率達(dá)到最大時的溫度。此外,自溶過程中海參腸還原糖的溶出隨著NaCl質(zhì)量濃度的不斷增加而逐漸降低,這可能由于NaCl可降低海參腸中可降解多糖的糖苷酶的活性所引起的。另外,海參自溶過程受液料比的影響,是因為適宜的液料比決定著自溶過程中可能起作用內(nèi)源酶的濃度。液料比小,酶分子不能自由移動;液料比大,酶濃度小,這兩種條件下,酶均不能與大分子蛋白質(zhì)和碳水化合物充分接觸,從而得不到充分的降解。關(guān)于各種內(nèi)源酶與海參自溶的關(guān)系還有待于進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。4核心指標(biāo)的確定在海參體壁和腸自溶過程中,兩大營養(yǎng)成分——蛋白質(zhì)和糖類均發(fā)生不同程度的變化。總結(jié)海參自溶過程中(4h)主要成分的變化規(guī)律如下:①不論海參體壁還是海參腸,自溶中TCA可溶性寡肽的溶出率均提高,并且受溫度、pH的影響;②海參體壁的自溶過程中,總糖的溶出率增加,但僅受pH的影響;③海參腸的自溶中,還原糖溶出率提高,并且受溫度、pH和NaCl濃度的影響。因此,可以利用TCA可溶性寡肽溶出率作為海參自溶過程的評價指標(biāo),同時,還可采用還原糖溶出率作為海參腸自溶過程的評價指標(biāo)。綜上所述,在海參加工、貯運過程中,要保證海參的鮮活狀態(tài)時,需要控制自溶,應(yīng)限制在較低的溫度,pH可以控制在偏堿性范圍內(nèi),而且要盡量避免陽光的照射,