凍羅非魚片的復配冰衣護色效果研究

成一偉， 林向東， 曹雪濤

(海南大學食品學院，海南 ?？?570228)

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凍羅非魚片的復配冰衣護色效果研究

成一偉， 林向東， 曹雪濤

(海南大學食品學院，海南 ?？?570228)

摘要：針對冷凍羅非魚片在貯運過程中色澤品質退化的問題開展試驗，尋求一種防止凍魚片貯藏期間變色的新方法。采用響應面試驗設計，在發色羅非魚片和不發色羅非魚片的冰衣中加入不同添加劑，測定魚片中高鐵肌紅蛋白含量，比較組氨酸、抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀及煙酰胺對魚片的冰衣護色效果。結果顯示，山梨酸鉀與異抗壞血酸鈉為較優的添加劑組合。以高鐵肌紅蛋白含量擬合公式中變色系數為試驗指標，得到未發色魚片護色的優化配方為：異抗壞血酸鈉0.32‰，山梨酸鉀0.68‰，此時變色系數為13.79；發色羅非魚片的最適護色組合為：異抗壞血酸鈉0.32‰，山梨酸鉀0.68‰，變色系數為10.42。研究表明，冰衣護色法對防止冷凍羅非魚片的褪色及褐變是有效果的，可作為羅非魚片出口加工和貯運的實用技術，能有效減緩冷凍羅非魚片的褐變速度，延長其鮮紅色或原色的保持時間。

關鍵詞：冷凍羅非魚片；冰衣護色法；山梨酸鉀；異抗壞血酸鈉；變色系數

羅非魚(Tilapia)具有繁殖速度快、適應能力強的特點[1]，其肉質中含7種人體必須氨基酸，蛋白質含量豐富，占魚肉的20%左右[2]，肉質鮮嫩且少刺，在歐美、日韓以及中東等地區深受歡迎，有較高的經濟價值。

血紅蛋白(Hb)與肌紅蛋白(Mb)是動物體內主要的紅色色素，其中肌紅蛋白占70%～90%，血紅蛋白占10%～30%。由于鮮活羅非魚加工過程中要經過放血工序，故魚片中的血紅蛋白含量幾乎可以忽略不計。因此，肌紅蛋白是羅非魚肉呈色的主要成分[3-5]。為使產品有良好的商品特性，常用一氧化碳(CO)對魚肉進行發色，以使其獲得并保持鮮亮的紅色來提高消費者的購買欲望，因此，凍羅非魚片有發色和未發色之分。研究表明，經發色羅非魚的魚肉色澤與其組織中碳氧肌紅蛋白(MbCO)的含量密切相關[1]；CO發色處理可以明顯提高魚片的紅綠色值，可有效減緩或抑制魚片中肌紅蛋白發生氧化而生成高鐵肌紅蛋白的反應[6-7]。但經調查發現，用CO發色的魚片在冷凍貯運一段時間后較易褪色，而未發色魚片也常出現褐變問題，通常，這些問題出現的時間短則2～3個月，長則6個月。由于生產企業目前還沒有找到有效的解決方法，影響了經濟效益。本研究擬尋找一種新的冷凍羅非魚魚片護色方法，使其能較長時間保持色澤、品質。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗用鮮活羅非魚：購自海南省?？谑腥髀肥袌?，平均單尾重約400 g。

分析試劑：氫氧化鈉(分析純，西隴化工股份有限公司)；異抗壞血酸鈉(優級純，國藥集團化學試劑有限公司)；煙酰胺、L-組氨酸、L-抗壞血酸鈉(生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司)；磷酸二氫鈉(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；山梨酸鉀(化學純，國藥集團化學試劑有限公司)。

試驗設備：電子天平(BS124S型，德國Sartorius)；制冰機(SIM-124F型，日本SANYO)；色差儀(CR-10型，日本柯尼卡美能達)；臺式高速冷凍離心機(5415DD型，德國Eppendorf AG)；紫外-可見分光光度計(UV-2450型，日本島津)；精密pH計(pHS-3C型，上海偉業儀器廠)；超低溫冰箱(MDF-u4086s型，日本SANYO)；溫度記錄儀(XSR30型，北京賽維科技有限公司)；恒溫磁力攪拌器(85-1、85-2，金壇富華儀器有限公司)。

1.2試驗方法

1.2.1羅非魚片冰衣中添加劑的篩選

選擇L-組氨酸、L-抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀及煙酰胺等試劑，配制質量濃度分別為0、0.025%、0.05%、0.075%、0.1%的溶液。以異抗壞血酸表示異抗壞血酸鈉的濃度，以山梨酸計算山梨酸鉀的濃度。配置上述5種添加劑各濃度水溶液，充分溶解后置于冰箱(2 ℃)中貯藏待用。

隨機挑取大小、色澤相近的CO發色羅非魚片和新鮮未發色羅非魚片，50片為一組，各取5組。取CO發色羅非魚片和新鮮未發色羅非魚片各一組，分別放置到待用的溶液中，浸泡20 s后撈出并瀝除表面水分，放入超低溫冰箱中冷卻至中心溫度達到-20 ℃，置于-18 ℃冰箱中貯藏，共貯藏70 d。

每隔7 d(共70 d)取各處理的凍羅非魚片3片，測定其高鐵肌紅蛋白的百分比含量，重復3次，取平均值，將其代入擬合公式，求得ln(x)項的系數(即變色系數)。

1.2.2高鐵肌紅蛋白(met-Mb)含量的測定

參考相關文獻[8-9]的方法并略作改動。稱取待測魚片中紅色肉20.00 g，加入180.00 g磷酸鈉緩沖液(pH 8.4)，用打漿機搗碎，在冰浴中靜置0.5 h后于8 000 r/min、4 ℃下離心20 min，濾紙過濾，取上清液分別于525 nm、572 nm、700 nm處測定其吸光度(OD)，此過程重復2次，每個樣品做3次平行測定?？偢哞F肌紅蛋白通過以下公式計算：

ω={1.395-[(A572-A700)/(A525-A700)] }×100

式中：ω—met-Mb百分含量，%；A525、A572、A700—上清液在525 nm、572 nm、700 nm 處的OD值。

1.2.3響應面試驗

根據添加劑篩選試驗的結果，選取異抗壞血酸鈉和山梨酸鉀的濃度為0.20‰～1.00‰。按照Box-Behnken中心組合設計原理，設計二因素三水平試驗，采用響應面分析法確定優化復配組合?？紤]到方便計算，添加劑濃度的單位取 ‰(質量分數)。

1.2.4數據處理

選用Microsoft Excel 2007軟件擬合分析數據的變化趨勢；用Minitab 15軟件對各組數據進行正態檢驗、方差齊性檢驗和獨立性檢驗；分別用獨立樣本t檢驗比較均值、LSD法進行單因素方差分析、Design Expert 8.0.5b軟件進行響應面設計及分析。

2結果

2.1CO發色羅非魚片護色冰衣配方

2.1.1添加劑篩選試驗

試驗結果見表1。隨著山梨酸質量濃度的升高，魚片的變色系數不斷降低；當異抗壞血酸的質量濃度不斷增高時，魚片的變色系數也不斷降低；而其余3種添加劑的質量濃度不斷增加時，魚片的變色系數并未呈現有規律的變化趨勢。綜合比較變色系數的大小，可以得出護色效果最好的添加劑是山梨酸鉀，其次是異抗壞血酸鈉，而其余3種添加劑的護色效果則相對較差。故選取山梨酸鉀及異抗壞血酸鈉繼續進行試驗。

表1　發色魚片冰衣中不同添加劑的變色系數

2.1.2冰衣中添加劑復合配方的響應面分析結果

根據上述試驗編碼水平表進行13組試驗，零水平重復5次，選取變色系數為試驗指標，結果見表2。

表2　中心組合試驗設計及變色系數的響應值

通過對得到的數據進行響應面分析，得出變色系數Y與兩個因素之間的回歸方程為：

Y=14.33-6.40A-2.77B+0.44AB+3.01A2+0.48B2

在上述結果的基礎上，進一步分析A、B兩個因素對變色系數的影響。從結果(圖1)可知，當異抗壞血酸濃度值固定時，隨著山梨酸濃度的不斷增大，變色系數跟著不斷降低，其下降速度先加快后減緩；當山梨酸濃度值固定時，變色系數也隨異抗壞血酸濃度的持續增大而不斷降低，下降速度也是先加快后減緩。

表3　響應面二次模型及方差分析結果

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

2.1.3最優條件的確定及驗證

根據國家對食品添加劑用量的標準，異抗壞血酸和山梨酸的總添加量(質量濃度)應當不高于1‰。將A+B=1‰帶入方程中，求解方程得：

Y=3.05A2-4.15A+12.04

A的取值范圍為0≤A≤1，求得該方程取最小值時A=0.680 4‰，B=0.319 6‰。將A、B值代入響應面擬合公式后解得變色系數Y=10.63，即限定條件下的最優值。

圖1　山梨酸和異抗壞血酸添加量對發色魚片變色系數的影響Fig.1　The influences of the amount of Sorbic acid and D-Isoascorbic acid on color-changing coefficient of colored fillets

為了驗證模型預測的準確性，按照方程解得的最優條件A=0.680 4‰、B=0.319 6‰(為方便實際操作，質量濃度分別取山梨酸0.68‰，異抗壞血酸0.32‰)進行試驗，最后得到的變色系數為10.42，與模型的預測值10.63非常接近，說明該模型的置信度較高。經復配冰衣護色后，發色羅非魚片的變色系數比純水冰衣時有較明顯降低，其顏色褐變速度減緩，說明起到了護色作用。

2.2未發色羅非魚片護色冰衣配方

2.2.1添加劑篩選試驗

從試驗結果(表4)可知，隨著山梨酸的質量濃度的升高，魚片的變色系數不斷降低；當異抗壞血酸的質量濃度不斷增高時，魚片的變色系數也不斷降低；而其余3種添加劑的質量濃度不斷增加時，魚片的變色系數并未呈現有規律的變化趨勢。綜合比較變色系數的大小可以得出護色效果最好的添加劑是山梨酸鉀，其次是異抗壞血酸鈉，其余3種添加劑的護色效果則相對較差。故選取山梨酸鉀及異抗壞血酸鈉繼續進行試驗。

表4　未發色羅非魚片冰衣中不同添加劑的變色系數

2.2.2冰衣中添加劑配方的響應面分析結果

根據試驗編碼水平表進行13組試驗，零水平重復5次，選取變色系數為試驗指標，結果見表5。

通過對得到的數據進行響應面分析，得出變色系數Y與兩個因素之間的回歸方程為：

Y=17.38-6.73A-2.28B-0.47AB+3.50A2+0.76B2

表5　中心組合試驗設計方案及變色系數的響應值

值大小來判斷各因素對Y結果影響的主次，結果為：A>B，即山梨酸>異抗壞血酸，且AB的交互作用不顯著(P>0.05)。

表6　響應面二次模型及方差分析結果

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

在上述分析的基礎上，進一步分析A、B兩個因素對變色系數的影響。從結果(圖2)可知，當異抗壞血酸濃度值固定時，隨著山梨酸濃度的不斷增大，變色系數跟著不斷降低，其下降速度先加快后減緩；當山梨酸濃度值固定時，變色系數也隨異抗壞血酸濃度的持續增大而不斷降低，下降速度也是先加快后減緩。

圖2　山梨酸和異抗壞血酸不同添加量對凍羅非魚片變色系數的影響Fig.2　The influences of the amount of Sorbic acid and D-Isoascorbic acid on color-changing coefficient of frozen tilapia fillets

2.2.3優化條件的確定及驗證

根據GB2760-2014中對食品添加劑用量的規定，異抗壞血酸和山梨酸的總添加量(質量濃度)應當不高于1‰。將A+B=1(質量濃度)代入響應面擬合方程中，求解方程得：

Y=4.73A2-6.44A+15.86

A的取值范圍為0≤A≤1，求得該方程取最小值時A=0.6808‰，此時B=0.319 2‰。將A、B值再代入響應面擬合公式后求得變色系數Y=13.67，此即限定條件下的最優值。

為了驗證模型預測的準確性，按照方程解得的最優條件A=0.680 8‰、B=0.319 2‰(為了實際操作的方便，質量濃度分別取山梨酸0.68‰，異抗壞血酸0.32‰)進行試驗，最后得到的變色系數為13.79，與模型的預測值13.67非常接近，相對誤差為0.88%，說明該模型是可信的。經復配冰衣護色后，凍羅非魚片的變色系數比用純水作冰衣時低，其顏色褐變速度也相對更慢，說明起到了護色作用。

3討論

3.1發色魚片冰衣中山梨酸和異抗壞血酸的護色機理

按照優化護色配方，在CO發色凍羅非魚片冰衣中添加山梨酸和異抗壞血酸能有效減緩魚片的褪色速度。分析其原因可能是異抗壞血酸和山梨酸具有還原性，與O2可發生競爭反應，減弱了其對魚片的氧化作用，同時降低了細胞內的pH，從而降低了氧氣消耗酶的活性，抑制了脂肪氧化反應，促進高鐵肌紅蛋白的還原，這與相關的研究結果相符[10-12]。山梨酸的防腐劑性能也能對魚片的色澤起到一定的輔助性保護作用。而CO發色凍羅非魚片與未發色凍羅非魚片相比，其經冰衣護色后的變色系數更低，主要原因是CO與魚肉中的肌紅蛋白結合生成了鮮紅色的碳氧肌紅蛋白(MbCO)，其穩定性極高，且能防止肌紅蛋白中Fe2+轉化為Fe3+，抑制高鐵肌紅蛋白的形成[13-14]。

3.2未發色魚片冰衣中山梨酸和異抗壞血酸的護色機理

按照優化護色配方，在未發色凍羅非魚片冰衣中添加山梨酸和異抗壞血酸能明顯降低未發色羅非魚片的褐變速度。有專家認為魚片在凍藏過程中脂肪氧化反應與肌紅蛋白氧化反應是相互促進的[15]；魚肉脂肪在氧化過程中會產生一些會進攻肌紅蛋白的血紅素輔基部分的自由基，使血紅素輔基中心的Fe2+氧化成為Fe3+，促使魚肉褐變[10]，產生的Fe3+又是脂肪氧化的催化劑[16]；而山梨酸和異抗壞血酸具有抗氧化性，能有效抑制魚肉的脂肪氧化反應和肌紅蛋白氧化反應。此外，山梨酸的穩定劑性能和冰衣的阻隔作用也保護了魚片表面不被侵染，從而減少了汁液和肌紅蛋白的溶出，減緩了色澤的褐變[17-18]。這與張方樂等[19]的研究結果一致。

4結論

經單因素篩選及響應面優化，初步確定，在未發色羅非魚片冰衣中加入異抗壞血酸鈉、山梨酸鉀具有良好的護色效果，魚片中met-Mb百分含量的變色系數為13.79，與只進行包冰衣處理的變色系數16.05相比有著較明顯的下降，能有效減緩未發色羅非魚片的褐變速度，延長魚片原色的保持時間；在發色魚片冰衣中加入異抗壞血酸鈉0.32‰、山梨酸鉀0.68‰，得到的高鐵肌紅蛋白百分含量變化系數為10.42，與對照處理的變色系數12.93相比有較明顯的下降。因此認為，復配冰衣護色法能有效減緩魚片的褪色速度，增加發色羅非魚片紅色的保持時間。

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參考文獻

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Color-protecting effect of compound ice glaze on frozen tilapia fillets

CHENG Yiwei， LIN Xiangdong， CAO Xuetao

(CollegeofFoodScienceandTechnology，HainanUniversity，Haikou570228,China)

Abstract：Focused on the color degradation issue of tilapia fillets at their storage and transportation, this research was conducted to look for a new method that could avoid the problem. Under the response surface design, different additives were added to CO-colored and uncolored tilapia fillets groups, and the color-protecting effects of histidine, sodium ascorbate, sodium erythorbate, potassium sorbate, and nicotinamide on glazed fillets were compared, with the met-Mb contents as indicators. The results showed that the optimized additive formulas were 0.32 ‰ potassium sorbate and 0.68 ‰ sodium erythorbate for both the uncolored and colored tilapia fillets groups, with the color-changing coefficient of the uncolored group being 13.79 and that of the CO-colored group 10.42. The research indicates that ice glazing method is effective in avoiding color fading and slowing down the browning rate of frozen tilapia fillets, and can be used in tilapia fillet storage and exporting thus to prolong the color retaining duration.

Key words：frozen tilapia fillets; water glaze color-protecting; potassium sorbate; sodium erythorbate; color-changing coefficient

中圖分類號：TS254.4；S984

文獻標志碼：A

文章編號：1007-9580(2016)02-050-07

DOI：10.3969/j.issn.1007-9580.2016.02.010

作者簡介：成一偉(1992—)，男，碩士研究生，研究方向：水產品貯藏與加工技術；E-mail：873677717@qq.com通信作者：林向東(1957—)，男，教授，研究方向：水產品貯藏與加工技術；E-mail：lxdzqlh@sina.com

基金項目：國家自然科學基金“基于物性參量關聯的凍羅非魚魚片中冰晶含量檢測方法及機理研究(31460420)”

收稿日期：2015-11-03修回日期：2016-03-12