阿魏酸-β-环糊精包合物在带鱼保鲜中的应用

Issuing time:2021-12-21 17:40Author:admin

带鱼(Trichiurus lepturus)富含蛋白质等营养物质,包括二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸等不饱和脂肪酸。然而,在储存和运输过程中,由于鱼类的腐败而导致的脂质氧化和蛋白质降解往往发生。研究表明,带鱼的降解受多种因素的影响,如内源微生物、内源酶、外部环境等。虽然造成海洋鱼类污染的细菌种类很多,如弧菌、光细菌、假单胞菌、希瓦氏菌属、黄杆菌等,但只有几种特定的细菌能够存活,在贮存过程的特定阶段成为优势腐败细菌。近年来,针对导致鱼类腐败的特定腐败细菌(SSOs)进行了许多研究。一般认为,特定的腐败菌与水产品的货架期存在显著的相关性。基于这些概念,通过添加有效的防腐剂来识别和抑制SSO的生长可能是延长带鱼货架期的一个很好的策略。


  近年来,天然产物和功能成分因其无毒、经济、环保的特点在水产品保鲜中得到了广泛的研究和应用。其中阿魏酸(FA)是十分有应用前景的。FA是肉桂酸的衍生物,广泛存在于植物中。FA具有多种生理活性,如清除自由基活性、抗菌活性、抗肿瘤活性等。FA的化学结构决定了其抗氧化活性,在天然亚麻籽油、大豆油和猪油中已有报道。对尖孢镰刀菌、灰霉病菌、手指青霉等真菌也有很好的抗菌活性。果胶作为食品添加剂,在制备果胶时添加FA可以提高多糖的粘度,在制备可食用蛋白薄膜时增强膜蛋白的机械性能。由于FA的水溶性较差,限制了其工业应用,提高其稳定性并保持其在水相中的生物活性已成为一个重要问题。该研究成功开发了FA-β-环糊精包合物,探讨了FA-β-环糊精包合物(FICS)能否维持其在水相中的抗氧化活性,并检测FCIC对带鱼细菌的抑菌活性。同时,通过监测带鱼冷藏过程中生化变化(pH)、蛋白质分解(TVB-N)、总活菌数(TVC)、总冷养菌数(TPC)和脂质氧化(TBARS和POV),研究了FCIC对带鱼货架期的影响。

1. FCIC的抗氧化性能

  DPPH作为一种较好的模型被广泛应用于样品的自由基清除能力测试。FCIC对去除DPPH的影响如图1a所示。实验组清除DPPH能力均显著高于对照组。实验组的FCIC表现出不同的清除DPPH能力。对于IC 1:0.5, DPPH清除率不随样品浓度的增加而变化。这可能是由于在这种情况下FCIC中FA含量较低造成的。对于IC 1:2组,较低浓度(0.2 mg/mL)的FCIC清除率达到71.64±1.97%。结果表明,IC1:2的清除率随样品浓度的增加而略有增加。这种现象可能是因为系统中的自由基已经与原始的孤对电子匹配。过氧化氢产生的羟基自由基的化学性质是活跃的,可以造成细胞膜的损伤。因此,清除过氧化氢的能力与抗氧化活性密切相关。FCIC清除过氧化氢的能力如图1b所示。结果表明,各基团清除过氧化氢的能力均呈剂量依赖性增加。IC 1:2对羟基自由基的清除作用强于1:0.5和1:1。FA结构中的酚羟基可能对FCIC的抗氧化活性起关键作用。随着反应体系中酚羟基数目的增加,随着FA含量的增加,FCIC清除DPPH和过氧化氢的能力均呈上升趋势。



2. FCIC对带鱼腐败菌的抗菌性能研究
  带鱼腐败菌的分离、纯化及分子鉴定:采用稀释平板法和牛排平板法对带鱼腐败菌进行分离。根据菌落形态的不同,分别从CFC培养基板分离出2株细菌,从MRS培养基板分离出2株细菌,从TSA培养基板分离出2株细菌。选择单个菌落培养,提取总DNA,电泳琼脂糖检测。该实验独立地做了三份。检测波段如图2所示。标记对应于1.5 kb波段。腐坏菌系统进化树的构建:将测序结果与BLAST比对后,选择相似性大于98%的菌株,利用MEGA7.0构建进化树,如图3所示。经PCR扩增和测序,分离到4株菌(P1、P2、P3、P4): Myroides spp.、Enterobacter spp.、Serratia spp.和Lactobacillus spp.。这四种菌株都被报告为水产品或其他食品成分的SSOs。




  FCIC对分离鉴定的四种腐败菌以及部分食源性腐败菌的抗菌效果见表2。金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鳗弧菌和鼠伤寒葡萄球菌是储藏期间常见的食源性腐败细菌,而腐烂葡萄球菌和荧光葡萄球菌是许多水产品在冷藏期间鉴定的主要腐败细菌;因此,我们选取这6株细菌来测定FCIC的抗菌效果。实验结果表明,FCIC对腐败菌P1、P2、P3、P4均有一定的抑制作用,其中P4的抑制效果最好。FCIC抗菌能力的差异可能与微生物间化学成分的多样性有关,因为FA的抗菌特性与其亲脂性密切相关。同时,FCIC对细菌的抑制作用随着FA包合率的增加而增强。IC 1:1和IC 1:2对P3的抑菌效果较好,抑菌率分别为53.15±0.43%和99.92±0.02%。这一现象与FCIC的抗氧化活性呈正相关。与其他菌株相比,IC 1:1和IC 1:2对P2均有较弱的抑制作用。对IC1:2的敏感性很高,抑制率高达99.98±0.01%。6种食源性细菌的检测结果也显示出类似的规律。已有研究表明,具有单独酚环的多酚类物质可以部分抑制微生物体内ATP酶的活性。因此,FA中酚环的结构可能对其抗菌能力起着至关重要的作用。


3. FCIC对带鱼冷藏保鲜的影响

  鱼肉pH值测定:鱼死后,肌肉会发生一系列的生化反应。pH的变化规律可以反映鱼类的腐烂程度。带鱼冷藏过程中pH值的变化如图4a所示。在贮藏的初始阶段,4组的pH没有下降,这意味着没有糖酵解产生乳酸。这一现象与Gao等人的不一致,这一现象可能与带鱼被捕获后自溶阶段的蛋白质降解有关。然后,蛋白质逐渐分解为氨基酸和其他必需物质,pH值随之升高。贮藏后期,细菌的生长导致带鱼蛋白质和氨基酸进一步分解为氨、三甲胺等碱性物质,导致带鱼pH值迅速升高。贮藏过程中,各组贮藏前6 d pH差异不显著,且IC 1:0.5、IC 1:1和IC 1:2的pH始终低于对照组。这些结果表明,FA可能从FCIC中逐渐释放并扩散到鱼类肌肉组织中,通过减少参与腐败过程的微生物数量来阻止蛋白质降解,从而减缓带鱼的腐败。IC 1:0.5和IC 1:1处理带鱼的pH值差异不显著。IC1:2处理组的pH始终处于最低水平。

  TVB-N值测定:在水产品腐蚀过程中,蛋白质在内源酶和微生物的作用下分解为大量的氨、胺等必需氮化合物。这些挥发性碱态氮(TVB-N)是鱼类降解过程中有价值的特征产物。带鱼在4℃贮藏过程中TVB-N的变化如图4b所示。鲜带鱼的TVB-N值约为10.50 mg N/100 g。随着贮存时间的延长,各处理组的TVB-N值均不断增加。3 d后,对照组与其他组比较差异有统计学意义。6 d后,各处理组TVB-N的生长期显著低于对照组。鲜带鱼的TVB-N值约为10.50 mg N/100 g。随着贮存时间的延长,各处理组的TVB-N值均不断增加。3 d后,对照组与其他组比较差异有统计学意义。6 d后,各处理组TVB-N的生长期显著低于对照组。当TVB-N值增加到30 mg N/100 g时,带鱼的货架期达到了终点,即认为带鱼已退化。对照组带鱼的TVB-N值在9 d时达到保质期终点,并伴有轻微的氨味。与此同时,其他3组的TVB-N值仍显著低于30 mg N/100 g,说明FCIC在贮藏早期能有效抑制蛋白质的分解。实验小组的保质期是增加了3-5 d比对照组。带鱼含有丰富的脂质,包括EPA和DHA等高度不饱和脂肪酸。这些脂质很容易被氧化并产生酸味。

  海产品的脂质氧化程度可以用TBARS来测定。带鱼在冷藏过程中TBARS值的变化如图4c所示。对照组TBARS初始值为5.72±0.83 mg MDA/kg。Luan等人(2017)在新鲜带鱼中观察到类似的TBARS值。随着贮存时间的延长,TBARS值迅速增加。与对照组相比,实验组对带鱼的脂质过氧化有明显的预防作用。初始9 d,IC 1:0.5、IC 1:1和IC 1:2之间TBAR无显著变化。随着时间的增加,IC 1:2组TBAR显著低于其他两组。这可能与FCIC中FA含量较高有关,FA是一种强大的天然氧化剂,可持续从FCIC中释放。在冷藏过程中抗氧化作用持续时间较长。

  POV值是反映脂质氧化程度的另一个重要指标。一般来说,POV值越高,鱼的酸败越严重。如图4d所示,随着贮存时间的增加,各组POV值逐渐增大。初始POV值为8.84±1.25 mmol/kg,与Luan等人在带鱼上的记录相似。3 d时,对照组与试验组POV值差异有统计学意义。这种差异可能是由于FCIC释放的FA作用下过氧化物的生成速度相对较慢。随着氧化反应的迅速发生,脂肪酸过氧化氢在贮藏初期就开始增加,加速了氧化反应的发生。储存6 d后,IC 1:0.5、IC 1:1和IC 1:2组POV值的增长速率相同,且始终低于对照组。在整个存储过程中,POV值的变化与TBAR相同。


4.感官评价

  感官的评价直接影响消费者的购买偏好。带鱼在冷藏过程中感官品质的变化如图4e所示。在贮藏初期,带鱼的感官品质仍处于新鲜状态,色泽鲜亮,肌肉紧实有弹性,并有新鲜带鱼的自然气味。贮藏3 d后,对照组感官评分低于实验组。贮藏6 d后,试验组感官评分显著高于对照组。随着贮藏时间的延长,各样品的感官评分均呈下降趋势。带鱼由原来的白色逐渐变为褐色,弹性逐渐降低。在第12天,控制组产生了一股强烈的鱼腥味,与超出人们可接受范围的腐败相一致。IC 1:0 .5、IC 1:1和IC 1:2组感官特性表明,带鱼肉保存后可有效延长3-6 d的货架期。在整个带鱼贮藏过程中,感官评分与理化性质变化的Pearson相关分析见表3。结果表明,感官评价与理化指标(pH、TVB-N、TBARS、POV)呈高度相关。


  TVC和TPC:细菌计数也被认为是评价水产品状况的关键,在冷藏过程中,嗜冷细菌一直占很大比例。带鱼在冷藏过程中的TVC和TPC值如图5所示。在各组中,随着贮存时间的延长,带鱼TVC呈上升趋势。3个试验组的TVC均低于对照组,且FCIC在贮存过程中对带鱼具有抗菌作用。此外,FCIC的抗菌作用是剂量性的相关的。TVC调控的变化与其他指标一致。TPC与TVC表现出相似的趋势。FCIC有效抑制带鱼冷藏过程中带鱼体内嗜冷细菌的生长。


结论

  该文章研究了β-环糊精胶囊化FA(FCIC)的新方法,使其在水相中稳定。FCIC在体内和体外均被证明具有很好的抗氧化性能。综上所述,FCIC在带鱼冷藏过程中仍具有抗氧化和抗菌活性,能有效防止带鱼腐烂,延长带鱼货架期。FCIC处理组在贮藏过程中微生物生长速率较低,生化变化较慢。研究表明FCIC在带鱼尾保存方面具有很大的潜力,对各种水产品的进一步分析将有助于其在水产工业中的推广。


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