（食品科学与工程专业论文）三种淡水对虾在冻藏过程中蛋白质特性的变化.pdf

上海海洋大学硕士学位论文 三种淡水对虾在冻藏过程中蛋白质特性的变化 摘要 对虾营养、美味广受人们的喜爱，经济价值与养殖效益好，因而其养殖技术 与规模迅速发展，产销日益繁荣，大有超过鱼类养殖的趋势。冷冻贮藏包括冷冻 虾仁作为一种良好的加工保藏方法被普遍应用。但是对虾的冻藏特性如何，冻藏 对对虾的质量产生怎样的影响，尚未有深入系统的研究，与鱼类相比相关研究的 差距也很大。本文以目前市场上主要的三种养殖对虾为对象，以肌原纤维蛋白盐 溶解度、c a 2 + a t p a s e 活性与蛋白质表面的巯基含量为指标，探讨了不同温度冻 藏过程( 1 0 、2 0 、3 0 、- 4 0 ) 对虾虾肉蛋白质生物化学特性的变化， 评价了不同冻藏温度对对虾品质的影响。结果表明：第一，三种蛋白质的冷冻变 性指标应用于对虾时出现一定差异。c a 2 + a t p a s e 活性比较灵敏，能较好反映 1 0 一4 0 之间不同冻藏温度引起的蛋白质变性的程度。肌原纤维蛋白盐溶解 度能够反映2 0 以上冻藏过程中蛋白质变性的程度的差异，而2 0 - - - 4 0 之间 的差异难以区分。1 0 冻藏时，肌原纤维蛋白的盐溶解度下降明显，而2 0 冻 藏时下降程度较小，2 0 、3 0 、4 0 冻藏时肌原纤维蛋白的盐溶解度没有明 显区别。1 0 4 0 冻藏对于巯基含量变化都不大。第二，冻藏过程中三种对 虾蛋白质冷冻变性较轻度，比一般鱼类在冻藏过程中稳定，虾比大部分鱼类更耐 冻。第三，冻藏温度越低c a 2 + a t p a s e 活性下降程度越小，1 4 0 冻藏时其差 异性有比较明显区分，表明c a 2 + - a t p a s e 活性更适合于虾的质量评价。第四，2 0 冻藏对于虾类是比较经济合理的。实用冻藏温度可取2 0 。第五，在运输、 贮藏过程应尽量保证温度的稳定性，以免冻融影响虾的品质。随着冻融次数的增 加，三种对虾肌原纤维蛋白质盐溶解度、c a 2 + a t p a s e 活性、巯基含量均不断下 降。 关键词：淡水对虾；冻藏：肌原纤维蛋白：冷冻变性 上海海洋大学硕士学位论文 c h a n g e s p r o p e r t i e so fp r o t e i nf r o mt h r e ek i n d so fshrimchanges i np r o p e r t i e so tp r o t e i nl r o mt h r e ef a n g so ts h r i m p s t o r a g ea td i f f e r e n tf r o z e nt e m p e r a t u r e s a bs t r a c t s h r i m pi sw i d e l yp o p u l a rb e c a u s eo fi t sn u t r i t i o na n dd e l i c a c y t h et e c h n o l o g y a n ds c a l eo fs h r i m pa q u a c u l t u r ed e v e l o p e dr a p i d l yw i t hh i g he c o n o m i cv a l u e t h e p r o s p e r i t yo fp r o d u c t i o na n dm a r k e t i n gg r o wc o n t i n u o u s l y , a n dw i l lb el i k e l ym o r e t h a nf i s ha q u a c u l t u r e f r o z e ns t o r a g e ，i n c l u d i n gf r o z e ns h r i m p ，i sw i d e l yu s e da sa g o o dm e t h o do fp r e s e r v a t i o na n dp r o c e s s i n g h o w e v e r , c h a r a c t e r i s t i co fs h r i m p f r o z e ns t o r a g ea n dt h ei m p a c to i ls h r i m pq u a l i t yh a dn o tb e e nd e e p l ys t u d i e dy e t i n t h i sp a p e r , t h r e ek i n d so fc u l t u r e ds h r i m p ，d o m i n a n t e di nm 缸k e t ，w e r ec h o s e na s s t u d yo b j e c t s ，a n dt h es a l ts o l u b i l i t yo fm y o f i b r i l l a r , c 矿- a t p a s ea c t i v i t ya n d s u l f h y d r y lc o n t e n tw e r ec h o s e na sr e s e a r c hi n d i c a t o r s t h ec h a n g e so ft h eb i o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c so fs h r i m pp r o t e i nw e r ei n v e s t i g a t e da n dt h ei m p a c to fd i f f e r e n t t e m p e r a t u r e so nq u a l i t yo fs h r i m pw e r ee v a l u a t e dw h e ns t o r e da t - 10 * c 、- 2 0 c 、 一3 0 c 、- 4 0 。c r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t sa r e a sf o l l o w s f i r s t l y , t h e r ea r es o m e d i f f e r e n c e sa m o n gt h et h r e ei n d i c a t o r so fp r o t e i nd e n a t u r a t i o nw h e na p p l i e dt os h r i m p c a 2 + a t p a s ea c t i v i t yi st h em o s ts e n s i t i v e i tc a nr e f l e c td i f f e r e n tl e v e l so fp r o t e i n f r o z e nd e n a t u r a t i o nc a u s e db yd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sf r o m i o 。ct o 一4 0 c d i f f e r e n t l e v e l so fp r o t e i nf r o z e nd e n a t u r a t i o nc a na l s ob er e f l e c t e db yt h es a l ts o l u b i l i t yo f m y o f i b r i l l a ra b o v e - 2 0 cr e f r i g e r a t i o n t h es a l ts o l u b i l i t yo fm y o f i b r i l l a rd e c r e a s e d o b v i o u s l ya t - 1 0 * c ，b u tt h et r e n dg r a t i t u d ed e c l i n e db d o w - 2 0 c ，a n dn os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c ew a so b s e r v e da t - 2 0 c ，一3 0 * ca n d 一4 0 。c s u l f h y d r y lc o n t e n tc h a n g e dal i t t l e w h e nt h es t o r a g et e m p e r a t u r ev a r i e df r o m 一10 ct o 一4 0 。c s e c o n d l y , t h ep r o t e i no f s h r i m pi sm o r es t a b l et h a nm o s tf r e s h w a t e rf i s h t h ep r o t e i no fs h r i m p sd e n a t u r a t e d m i l d l yd u r i n gf r o z e ns t o r a g e t h i r d l y , t h ec a 2 + - a t p a s ea c t i v i t yi sm o r es u i t a b l ef o r q u a l i t ya s s e s s m e n to fs h r i m p t h ec a 计- a t p a s ea c t i v i t yo fp r o t e i nd e c r e a s e dm o r e s l o w l ya st h et e m p e r a t u r el o w e r e d ，a n dt h ep e r f o r m a n c ed i f f e r e n c e so fc a 2 + _ a t p a s e l i j ：海海洋大学硕士学位论文 c a l lb ed i s t i n g u i s h e de a s i l yw h e ns t o r a g ea t io * ct o - 4 0 c f o u r t h l y , 2 0 c i s e c o n o m i c a la n dr e a s o n a b l ea saf r o z e ns t o r a g ea n di tc a l lb es e l e c t e da st h e p r a c t i c a l f r o z e nt e m p e r a t u r e a tl a s t , i ti si m p o r t a n tt op r e v e n tt e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o n sd u r i n g t r a n s p o r t a t i o na n df r o z e ns t o r a g et oa v o i dt h ef r e e z i n ga n dt h a w i n ge f f e c ta n dt o m a i n t a i nt h e q u a l i t yo ft h ef r o z e ns h r i m p s k e y w o r d s ： f r e s h w a t e rs h r i m p ，f r o z e ns t o r a g e ，m y o f i b r i l l a rp r o t e i n , f r o z e n d e n a t u r a t i o n i i i 上海海洋大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的 学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的 成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为 本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法 律结果由本人承担。 学位论文作者签名：陶矾 日期：弘萨乡月多e l 上海海洋大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海水产大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名： 膨队指导教师签名：位暂他 日期：l o 年；月j 日e t 期：加c o 年多月多日 卜海海洋人学硕十学位论文 第一章前言弟一早刖苗 1 1 我国淡水对虾养殖状况简介 我国是第一渔业大国，据统训，2 0 0 3 年全国水产品总产量达到4 7 0 6 万吨， 连续1 5 年位居世界之首。其中，养殖产量超过3 0 0 0 万吨，占世界水产养殖总产 量的三分之二以上，占我国水产品总产量的6 4 。2 0 0 6 年水产品总量约5 2 9 0 万 吨，连续1 6 年居世界第一，水产品进出口总额达到1 3 6 6 亿美元，其中水产品 出口量为3 0 1 5 万吨，出口额为9 3 6 亿美元，占世界水产品出口的1 0 ，占我国 农产品出口总额的3 0 ，继续居我国大宗农产品出口首位。其中，2 0 0 6 年我国 水产养殖产量达到了3 5 9 7 万吨，占我国渔业总产量的6 8 ，占世界水产品养殖 总产量的7 0 ，是目前唯一养殖产量超过捕捞产量的国家。全国从事水产养殖的 劳动力达1 0 0 0 万人【2 】。随着水产养殖业的不断发展，我国的对虾养殖业已经形 成了从苗种繁育、养殖、加工销售、饲料生产相配套的产业体系，养殖规模不断 扩大，养殖模式不断丰富，养殖品种结构不断优化，2 0 0 2 年对虾养殖产量达4 0 万吨，位居世界首位。期间对虾企业积极开拓国际市场，养殖对虾的出口取得了 重大进展。2 0 0 2 年，我国对虾出口l o 8 万吨，出口额5 7 亿美元；2 0 0 6 年，分 别达到2 7 万吨和1 3 4 亿美元，创汇额列单项水产品第一位【3 】。2 0 0 7 年养殖产 量达到1 2 6 万吨，约占世界养殖总产量的3 7 ，成为我国水产品出口的第一大品 种( 2 0 0 7 年出口对虾2 1 6 万吨，出口额1 1 4 亿美元) ，为全球消费者提供更多 优质蛋白食品做出了积极贡献。其中，沼虾、基围虾、草虾是对虾中养殖量较多 的品种。如此高产量的对虾，无法全部鲜活销售，尤其是在收获旺季。 上海海洋大学硕上学位论文 1 2 鱼贝类品质特点 水产品味道鲜美、具有丰富的营养及保健作用，深受人们的欢迎。大部分鱼 虾贝类等水产品肌肉组织中水分含量高于7 0 ，不饱和脂肪酸含量较高，组织松 软，可溶性蛋白含量高，因此，无法鲜活销售的鱼虾贝类肌肉组织比一般动物肉 组织容易腐败。 主要原因有2 点：1 、鱼虾贝类本身带有的或贮运过程中污染的微生物，在 适宜的条件下生长繁殖，分解蛋白质、氨基酸、脂肪等成分，致使腐败变质：1 ) 鱼虾贝类肉附着细菌的机会多，尤其鳃及内脏附着大量细菌；2 ) 鱼虾贝类肌肉 中水分含量高，适合细菌繁殖；3 ) 鱼虾贝类肉组织松软，细菌容易分解；4 ) 鱼 虾贝类死后，肉很快呈弱碱性，适合细菌繁殖及生长；6 ) 鱼虾贝类肉所含天然 免疫物质少。2 、鱼虾贝类本身含有的酶在一定环境条件下能促使其自身的腐败 变质。导致鱼虾贝类肌肉腐败的细菌主要来源是：其自身消化器官中所含的细菌、 渔获前附着于体表的水中细菌、渔获后空气中的细菌、搬运时与手及器具接触时 感染的细菌等【4 羽。 1 3 鱼贝类j j n t 保鲜技术 鱼虾贝类富含蛋白质，其腐败变质主要是酶、微生物的作用，以及氧化、水 解等化学反应的结果。食用腐败变质的水产品会引起食物中毒，危害人体健康， 因此，对水产品进行保鲜显得格外重要。 水产品保鲜是指对水产品在生产和流通过程中采取一定的物理化学方法保 持其良好鲜度品质的生产技术措施。保鲜方法主要有低温保鲜、化学保鲜、电离 辐射保鲜和气调保鲜等，气调保鲜一般与其他的保鲜方式配合使用，对产品的包 装材料要求比较高，而辐照产品的食用是否安全在国内外还有争议，因此，生产 上采用最多最有效的方法是低温保鲜。低温保鲜的主要特点有：第一，能有效抑 制或减缓鱼体酶类的活性和细菌生长，防止腐败变质。第二，能较好地保存鲜水 产品原有风味、营养价值和外观质量。第三，适于处理和保藏大批量鲜活水产品 4 - 6 0 而对于高产出的养殖对虾，冷冻贮藏特别是冷冻虾仁则成为一种良好的加工 保藏方法。冻虾仁、冻扇贝柱、冻鱼片，等冷冻水产品，已经成为广大市民餐桌 上的不可缺少的美味，并在大卖场都有销售。随着冷冻水产品的产量的不断增加， 水产品加工业也在不断发展，冷冻水产品的前景广阔。但必须保证冷冻水产品质 2 上海海洋大学硕十学位论文 量，以免危害消费者的身体健康。 长期以来，国内外许多研究人员对鱼类蛋白质在冻藏过程中的生化特性变化 及其变性机理做了大量深入研究，并取得了丰硕的成果，而对于养殖对虾相关的 研究较少。随着对虾养殖业的迅速发展，在其流通、保藏、加工中冷冻是必不可 少的，养殖对虾的冷冻变性的研究显得极其紧迫、重要。为此，本文选择了市场 上常见的三种养殖对虾凡纳滨对虾、罗氏沼虾、斑节对虾为研究对象，对与其质 地相关的关键蛋白质肌原纤维蛋白质的生化特性在冻结、冻藏过程中的变化 进行研究，为其加工利用、鲜度保持等提供理论依据。 1 4 凡纳滨对虾、罗氏沼虾、斑节对虾简介 南美白对虾( p e n a e u sv a n n a m e ib o o n e ，1 9 3 1 ) 学名凡纳对虾，属节肢动物 门( a r t h r o p o d a ) 、甲壳纲( c r u s t a c e a ) 、十足目( d e c a p o d a ) 、对虾属( p e n a e u s ) 、 l i t o - p e n a e u s 亚属，是广温广盐性热带虾类。俗称：又称白肢虾( w h i t e 一妇 s h r i m p ) 、白对虾( 砒沈s h r i m p ) 。形态特征：额角尖端的长度不超出第l 触角 柄的第2 节，其齿式为5 - 9 2 4 ；头胸甲较短，与腹部的比例约为1 ：3 ；额角侧 沟短，到胃上刺下方即消失；头胸甲具肝刺及鳃角刺；肝刺明显；第l 触角具双 鞭，内鞭较外鞭纤细，长度大致相等，但皆短小( 约为第1 触角柄长度的1 3 ) ； 第1 3 对步足的上肢十分发达，第4 5 对步足无上肢，第5 对步足具雏形外肢； 腹部第4 6 节具背脊；尾节具中央沟，但不具缘侧剌。产地：凡纳滨对虾原产于 美洲太平洋沿岸水域，主要分布秘鲁北部至墨西哥湾沿岸，以厄瓜多尔沿岸分布 最为集中。经济价值：凡纳滨对虾具有个体大、生长快、营养需求低、抗病力强 等优点，对水环境因子变化的适应能力较强，对饲料蛋白含量要求低、出肉率高 达6 5 以上、离水存活时间长等优点，是集约化高产养殖的优良品种，也是目前 世界上三大养殖对虾中单产量最高的虾种。凡纳滨对虾壳薄体肥，肉质鲜美，含 肉率高，营养丰富。收成后其耐活力较差，所以大多是速冻上市的。 罗氏沼虾：m a c r o b r a c h i u mr o s e n b e r g i i ( 长臂虾科) ，亦称淡水长臂虾，素 有淡水虾王之称。形态特征：体肥大，青褐色。每节腹部有附肢1 对，尾部附肢 变化为尾扇。头胸部粗大，腹部起向后逐渐变细。头胸部包括头部6 节，胸部8 节，由一个外壳包围。腹部7 节，每节各有一壳包围。附肢每节1 对，变化较大， 由前向后分别为两对触角，3 对颚，5 对游泳足，l 对尾扇。成虾个体一般雄性 大于雌性，最大个体雄性体长可达4 0 厘米，重6 0 0 克；雌性体长可达2 5 厘米， 重2 0 0 克。雄性第二步足特别大，呈蔚蓝色。产地：原产地集中在厄瓜多尔沿岸， 上海海洋大学硕上学位论文 是目前世界上养殖量最高的三大虾种之一，生活在各种类型的淡水或咸淡水水 域，6 0 年代以来，先后移养于亚洲、欧洲、美洲等一些国家和地区。1 9 7 6 年自 日本引进中国，目前主要在南方1 0 多个省( 市、x e ) 推广养殖，以广东发展最快。 罗氏沼虾生长速度快，刚孵出的罗氏沼虾体长1 7 2 0 毫米，经两个月可长至3 厘米左右的小虾。放养3 厘米左右的虾种，经5 个月饲养，平均体重可达3 0 克 左右。经济价值：其壳薄体肥，肉质鲜嫩，味道鲜美，营养丰富。除富有一般淡 水虾类的风味之外，成熟的罗氏沼虾头胸甲内充满了生殖腺，具有近似于蟹黄的 特殊鲜美之味。每百克虾肉虾肉含蛋白质2 0 6 克，脂肪0 7 克，并含有多种维生 素及人体必须的微量元素，系高蛋白营养水产品。鲜食可烹调红焖大虾、煎白虾、 溜虾段、琵琶大虾、炒虾仁等。加工可制成虾干、虾米等海味品。 斑节对虾( p e n a e u sm o n o d o n ) 俗称草虾、花虾、竹节虾、斑节虾。分类学 上隶属于节肢动物门( a r t h r o p o d a ) 、甲壳纲( c r u s t a c e a ) 、十足目( d e c a p o d a ) 、游泳 亚目( n a t a n t i a ) 、对虾科( p e n a e i d a e ) 、对虾属( p e n a e u s ) 、l i t o p e n a e u s 亚属，是对 虾属中最大型种。广盐性，能耐高温和低氧，对低温的适应力较弱。抗病能力较 强。个体大，壳较厚，可食比例低于中国对虾，肉质鲜美，营养丰富。体壳较坚 实，经得起用手捉拿。离水后干露于空气的耐力很强，可以销售活虾。形态特征： 体被黑褐色、土黄色相间的横斑花纹。额角上缘7 8 齿，下缘2 3 齿。额角侧沟 相当深，伸至目上刺后方，但额角侧脊较低且钝，额角后脊中央沟明显。有明显 的肝脊，无额胃脊。产地：分布区域甚广，由日本南部、南朝鲜、我国沿海、菲 律宾、印尼、澳大利亚、泰国、印度至非洲东部沿岸均有分布。我国沿海每年有 2 4 月份和8 1 1 月份两个产卵期。斑节对虾雄虾寿命一般为一年半，雌虾寿命 大约两年。经济价值：为当前世界上三大养殖虾类中养殖面积和产量最大的对虾 养殖品种。我国南方沿海可以养两茬。该虾生长快，适应性强，食性杂，可耐受 较长时间的干露，故易干活运销。该虾是对虾中个体最大的一种，发现的最大个 体长达3 3 厘米，体重5 0 0 6 0 0 克。成熟虾一般体长2 2 5 3 2 厘米，体重1 3 7 2 1l 克，是深受消费者欢迎的名贵虾类。营养价值与其他主要虾类相近。 4 上海海洋人学硕士学位论文 2 1 肉类食品的冻结特性 第二章综述 当食品刚被冷却时，食品的温度下降较快，但降至某一温度时，食品中的水 分开始冻结，并形成冰晶，这个温度即为食品的冻结点。食品的冻结点取决于食 品的成分。食品组织内的蛋白质、溶解性盐类、糖类浓度越高，食品的冻结点越 低。 图2 - 1 薄牛肉片的冷冻曲线【_ 刀 f i g u r e2 - 1f r e e z i n gc u r v eo f t h i ns l i c e so f b e e f 食品在缓慢冻结的过程中，水分随温度而变化。以牛肉薄片的冻结曲线为例 ( 见图2 1 ) 。1 ) 5 温度降到冰点时，肉中的水并不立即冻结，待温度降到足以出现 晶核后，才开始向固相转变，而且释放出冰的熔化潜热，使温度回升到冰点。这 一现象称为过冷，回升前的温度称为过冷温度。2 ) 牛肉中的纯水由外向内冻结成 冰的结晶。在水不断冻结并释放潜热的一段时间内，温度保持恒定，与此同时，水 中的溶质因水分减少而相应浓缩。3 ) 随着水溶液中溶质浓度的增加，按照冰点降 低的原理，出现新的冰点。新冰点低于原来的冰点，因而牛肉的温度逐渐下降。 因温度的继续降低，水分不断冻结，溶液进一步浓缩，冰点再一次降低。4 ) 上述 2 ) 和3 ) 的现象交替重复，直到浓缩溶液中的残留水分基本冻结。 5 上海海洋大学硕十学位论文 p 趟 霸 昭 簟 i l - i l i八 il il il 、 第一阶段：第= 阶段 第三醐 p 蜊 赠 遐 蕾 、 冻结时间7 岛 i 沁劲 备 i 蟓 ( a )( b ) 图2 - 2 食品冻结曲线 7 1a ：慢速冻结b ：快速冻结 f i g u r e2 - 2f r e e z i n gc u r v eo ff o o d a ：f r e e z es l o w l yb ：f r e e z eq u i c k l y 食品在低温介质中与冻结时间变化的规律可用食品冻结曲线来表示( 图 2 2 ) 。食品冻结中温度的下降可分为三个阶段。第一阶段是冷却阶段，食品的温 度迅速降至冻结点，放出热量是显热，此热量与全部放出热量相比较小，温差大， 故降温快，曲线较陡。第二个阶段是水分结晶阶段，食品内部生成冰晶。这阶段 的温度在1 5 ，食品内部大部分水分冻结为冰，同时放出结冰潜热( 相变 热) ，数量最大，故温度下降缓慢，曲线平缓。在此温度带里，食品内部8 0 以上水分都冻结成冰，称为最大冰晶生成带。通过最大冰晶生成带时间越长，生 成的冰晶体越大，且分布不均，因此，在进行冷冻操作中应快速通过最大冰晶生 成带。第三个阶段，食品温度继续下降冻结到规定的最终温度，食品内部残留的 水继续结冰，同时已结的冰进一步降温。显热、潜热同时放出，由于数量不大， 故降温较快。在这一阶段中，开始时温度下降比较迅速，以后随着食品与周围介 质之间温差的缩小，降温速度不断变慢，曲线不及初阶段那样陡峭【8 。1 0 1 。 2 2 水产品肌肉的一般化学组成 肌肉蛋白质( m u s c l e p r o t e i n ) 按其对中性盐的溶解性，可以分为水溶性( 肌 浆) 、盐溶性( 肌原纤维) 、不溶性三种蛋白质组分。肌浆蛋白质( s a r c o p l a s m i c p r o t e i n ) 可被离子强度0 0 5 以下的溶液抽出。肌原纤维蛋白质( m y o f i b r i l l a r p r o t e i n ) 在离子强度o 0 5 以上的溶液中，可以大致完全被抽提出来。不溶于盐溶 液的蛋白质来自于肌纤维鞘、肌隔膜、腱( t e n d o n ) 等结合组织。称为肉基质蛋 白质( s t r o m ap r o t e i n ) ，它也不溶于碱溶液。 6 上海海洋大学硕士学位论文 由表2 1 可知，水产品肌肉蛋白质中主要的蛋白质为肌原纤维蛋白，水产品 肌肉在冻藏过程中发生的变化很多其中对肌肉品质影响最大的变化是蛋白质的 变性，而肌原纤维蛋白质作为肌肉蛋白质的主要成分，便成为众多学者研究的对 象。 2 3 冻结速率、冻藏时间对食品影响 2 3 1 冻结速率对食品的影响 鱼肉组织内的主要细胞为肌纤维，有胶质状原生质存在。水分则存在于原生 质或细胞间隙中，或呈结合状态，或呈游离状态。当食品温度降低时，细胞问的 水分就先生成冰晶体，在冻结初期，细胞间隙的水分已冻结成冰，细胞内的水分 因冻结点低而仍然保持液态，在蒸汽压差的作用下，向细胞外的冰晶移动， 造 成大部分水冻结在细胞间隙内，渐渐形成大冰晶体，对组织形成了挤压，使细胞 破裂，组织结构破坏。造成了食品的风味、营养的流失。 速冻由于冰晶形成速度大于水的扩散速度，水分从细胞内向细胞外的转移 少，冰结晶就会均匀而细小的分布在细胞内和细胞间隙中，形成的冰晶多且细小， 对细胞的机械损伤小，对食品品质的影响要小得多。冷冻中未被破坏的细胞组织， 7 上海海洋大学硕十学位论文 在适当解冻后水分能保持在原来的位置，并发挥原有的作用，有利于保持食品原 有的营养价值和品质。 食品的冻结速度慢，水结冰所需要的时间长，形成的冰晶数量少、体积大， 而且分布不均匀，多数集中在细胞间隙里，细胞组织容易受损伤，从而导致冷冻 食品的质构被破坏，解冻时汁液流失就越多，对食品质量的影响就越严重 8 - 1 0 】。 2 3 2 冻藏时间对肉类食品的影响 冻藏是一个比较长的阶段，由于冻藏温度的波动和空气中氧的作用，食品品 质还会发生不良变化1 4 0 0 】。 l 、冰结晶的成长和重结晶。食品冻结后，冰晶体大小并不是完全均匀的。 在相同温度下，由于蒸汽压差的推动，冻藏期间细小的冰晶逐渐合并成长为大的 冰结晶。当温度发生波动时，温度上升，含溶质较多的冰晶体事先融化，液相增 加，由于水蒸汽压差的存在，水分透过细胞膜扩散到细胞间隙的高稳冰晶体上， 温度再次下降时，它们就附着并冻结到细胞间隙中的冰结晶上面，使冰晶体颗粒 增大。冰结晶的成长和重结晶会使细胞受到严重的机械损伤并促使蛋白质变性， 在解冻时会造成大量汁液流失。冻藏时间越长，对冻品的影响就越大。 2 、干耗。食品在冻藏期间，因水分蒸发而引起干耗。其过程如下：1 ) 当冷 库中的冷空气通过食品时，带走热量，蒸发食品表面的水分，导致温度增高，湿度 增大。2 ) 这部分空气循环到制冷机组的蒸发管时，空气中的水分冷凝结成霜， 成为干空气，吹向食品，重复其冷却和蒸发过程。如此循环，逐渐使食品重量减 轻，组织萎缩，色泽变暗。防止干耗的途径是减少环境空气和食品之间的蒸汽压 差以及降低食品表面水分的蒸发速度。 3 、冻伤：冻结冻藏中水分不断从食品表面升华出去，食品内部的水分却不 能向表面补充，干耗造成食品表面呈多孔层。这种多孔层大大地增加了食品与空 气中氧的接触面积，使脂肪、色素等物质迅速氧化，造成食品变色、变味、脂肪 酸败、芳香物质挥发损失、蛋白质变性和持水能力下降等后果。这种在冻藏中的 干耗现象称为冻伤。 4 、变色。冻结后的水产品的变色从外观上看有褐变、黑变、褪色等，影响 产品外观及风味。鱼类变色的原因包括自然色泽的分解和产生新的变色物质如红 色鱼皮的退色、冷冻金枪鱼的变色；白色鱼肉的褐变、虾类的黑变等。 上海海洋火学硕士学位论文 2 4 鱼虾类肌肉蛋白质冻结、冻藏变性机理 当蛋白质受到物理或化学的因素影响，其分子内部原有的特定空间构象发生 改变，致使蛋白质的理化性质和生物学活性都有所改变，但并不导致蛋白质中氨 基酸排列顺序的变化，这种作用称为蛋白质变性。 关于鱼类肌肉蛋白质冻结变性机理的研究，已经进行了多年，而且仍在继续 进行。迄今为止，在鱼类肌肉蛋白质冻结变性机理方面尽管还有很多未明之处， 人们一直没有停止过对鱼肉蛋白质冻结变性机理的研究，尽管至今为止蛋白质冻 结变性的原因尚不十分确定，将之归结为三种学说【i l 】：( 1 ) 结合水的分离学说： 当冻结率提高时，除了自由水被冻结成冰晶外，部分结合水也被冻结，使蛋白质 分子中的侧链在冰晶的作用下靠拢、聚集，导致蛋白质变性( 2 ) 水和水合水的相 互作用学说：分子内的非极性键之间的疏水结合和分子间的氢键维持着蛋白质的 高级结构。这些键的分布于蛋白质周围的水分子有密切关系。冻结产生的冰晶引 起结合水与蛋白质结合状态发生改变，使蛋白质内部一些键被破坏，一些键重建， 导致蛋白质内部构造发生变化，使之变性。( 3 ) 细胞液的浓缩学说：冻结时细胞 内未冻结的那部分细胞液，由于冰晶的析出而被浓缩，导致细胞液离子浓度上升， p h 发生变化，引起蛋白质变性。 研究表明，水产品肌肉蛋白质在冻藏过程中发生两种变性，一是蛋白质分子 的聚集，二是蛋白质多肽链的展开，图2 4 和图2 5 是其相应的变化模型。图2 4 为具有a 螺旋结构的蛋白质在冻藏中的聚集变性模型。具有仅螺旋结构的蛋白 质冷却到冰点以下时，温度较低部分的水分子开始结晶，而其它部位的未冻结水 分子则向冰晶处迁移，最终蛋白质表面功能基团所结合的水分也被移去，功能集 团暴露而相互作用，并通过形成氢键、疏水键、离子键、二硫键而使蛋白质分子 问发生聚集。 9 上海海洋大学硕上学位论文 图2 3 蛋白质冻结变性机理及其抑制机理模式图【1 2 】 f i g 2 3 t h e m o d e lo f p r o t e i n w i t ht h ea - h e l i xs 仃u c t u 玎ed e n a t u r a t i o n ( a g g r e g a t i o n ) d u r i n g f r o z e n s t o r a g e 图2 5 为具有非螺旋结构或球形结构的蛋白质在冻藏中展开链( 变性) 的模 型。并非所有蛋白质都具有a 螺旋结构，而具有非螺旋结构或球形结构的蛋白质 在冻藏中则发生多肽链展开变性。未冻结时，蛋白质分子以高度水化的折叠状蛋 白质存在。在此状态，蛋白质多肽链上的非极性基团位于分子内部而避免了与水 分的接触，因此状态具有较高的熵，在热力学上是较稳定的。而且蛋白质分子内 部的非极性基团相互作用形成的非极性键，可使这种状态更稳定。当蛋白质冻结 时，由于冰晶的形成会使蛋白质的水化程度大大降低从而使其链展开，形成水化 程度很低的开链蛋白质。这种机制较好的解释了球形蛋白( 如肌动蛋白) 或非螺 旋结构蛋白质( 如肌球蛋白分子中具有a t p 酶活性并能和肌动蛋白相互作用的 部位具有较少的螺旋结构) 在冻藏中的开链变性，而对于螺旋结构蛋白质的开链 变性则无法解释。蛋白质分子的展开也会引起其物理化学性质发生相应的改变。 研究表明，鱼肉肌原纤维蛋白中的肌球蛋白、肌动球蛋白质的开链会使其表面疏 水性、活性巯基含量、溶液粘度、紫外光谱特征等发生改变【1 3 】。 一$ r i 旃j 一键一e ：明赢# - i g l i t 奈竹广 图2 _ 4 非螺旋结构或球形结构蛋白质的洽冻开链变性模型【1 2 】 f i g 2 4t h e m o d e lo f p r o t e i n 、衍m n o n - h e l i c a ls 缸1 l c t l l l e0 1 s p h e r i c a ls t n l c t i l r l o 挑黼： 上海海洋大学硕十学位论文 d e n a t u r a t i o n ( u n f o l d i n g ) d u r i n g f r o z e n s t o r a g e 2 5 冻结、冻藏过程中影响鱼虾类肌肉蛋白质变性的主要因素 鱼虾在低温贮藏中，肌肉蛋白质的变性程度受到鱼贝的种类和鲜度、冻结速 度、冻藏温度、解冻条件及能防止蛋白质冷冻变性的各种抗冻剂等影响。 2 5 1 鱼虾的种类和鲜度的影响 冷冻变性是由于水分含量、水溶性成分种类和含量，肌肉组织蛋白质自身特 性等而异，因此鱼种不同冷冻变性程度不同。如狗母鱼冷冻变性速度很快，而石 首鱼则较慢。一般栖息于低水温环境中的鱼类呈现出良好的耐冻性，徊游性鱼类 比深海底栖性耐冻性差，红色肉鱼类肌肉的耐冻性低于白色肉鱼类。 m a c d o n a l d 等 1 4 】指出鱼的耐冻性与其生长环境温度密切相关，耐冻性强的 鱼有：海鳗、鲷鱼、鳍鱼、鳖鱼等；耐冻性差的鱼有：狭鳕、鲆、鲽、黄花鱼、 鲐鱼、鳕鱼、旗鱼、鲢鱼、鳙鱼等。夏达金等 1 5 对我国四大淡水鱼在冻藏过程 中蛋白质变性进行研究，发现冷冻条件下4 种鱼蛋白质变性程度顺序为：鳙鱼 鲢 鱼 草鱼 鲤鱼。 鲜度也是影响鱼贝肉蛋白冷冻稳定性的重要因素。原料鱼肉在冷冻贮藏种， 鲜度低下的蛋白质变性比鲜度较好的快，如鲜度不同的狭鳕，冷冻贮藏于3 0 中，结果刚捕获的贮藏2 个月后，有2 0 变性，捕获后冰藏7 d 再以同样温度贮 藏相同时期，则有6 0 变性 1 6 】。蔡长发 1 7 在研究各种原料鱼1 8 。( 2 冷冻贮存时 发现，捕获后立即冻藏于1 8 ，3 个月后2 2 的肌球蛋白发生了变性，而捕获 后先冰藏l o d 再1 8 冻藏3 个月，则有6 5 肌球蛋白变性。 2 5 2 冻结速度、冻藏温度的影响 冻结速度快慢对鱼肉蛋白质的变性影响很大。冻结速度慢，在肌纤维中生成 的冰晶大，细胞因受压挤而变形，甚至造成细胞膜破裂，溶液浓度增加造成鱼肉 蛋白盐析变性，冻结速度快在肌纤维中生成的冰晶小，并均匀分布，不会引起细 胞破裂，鱼肉蛋白质的变性。 袁春红等 1 8 研究了冻结条件与冻藏温度对鳝鱼肉肌原纤维蛋白冷冻变性 的影响，结果表明冻结终温和冻结速率对肌球蛋白变性的影响最小，即使在慢速 冻结( 从oo c 经过7 2 h 冻结到4 0 ) 下，样品肌原纤维蛋白的c a 2 + - a t p a s e 、 卜海海洋人学硕十学位论文 e d t a a t p a s e 、m ：9 2 + a t p a s e 活性变化都很小，认为慢冻和快冻对于其后冻藏过 程中肌原纤维蛋白变性的差异不显著，与冻结速率和冻结终温相比，冻结贮藏温 度的影响明显，贮藏温度越低肌原纤维蛋白越稳定。 冻藏温度越低，蛋白质变性程度越小。如贮藏于“l o 的鳕肉，经过四个月， 其蛋白完全变性，1 2 c - - - 个月，则相当一部分变性，但2 3 。c 贮藏五个月后，仅有极 小部分，在2 0 c 以下冻藏时，变性速度显著变小。 2 5 3 解冻方式及冻融循环次数的影响 s i r i p o m 1 9 研究指出，冻藏的尖吻鲈鱼肉采用流动自来水( 2 5 c 2 6 c ) 解冻 比室温解冻( 2 8 c 3 0 。c ) 蛋白质变性小，但不管采用哪种解冻方法，随冻结解冻 循环次数增加，鱼肉肌原纤维蛋白的变性程度增大，其盐溶性、c a 2 + _ a t p a s e 、 总- s h 含量均下降，尤其是循环3 次后。这与b e n j a k u l 2 0 研究冻结解冻循 环次数对太平洋鳕鱼肉蛋白的理化特性影响结果一致。 1 2 卜海海洋人学硕+ 学位论文 第三章三种淡水对象在不同温度冻藏过程中蛋白质特性 3 1 材料与方法 3 1 1 实验材料、仪器、试剂 的变化 鲜活凡纳滨对虾p e n a e u sv a n n a m e i 、罗氏沼虾m a e o b r a c h i u mr o s e n b e r g i i 、 斑节对虾p e n a e u sm o n o d o n 购于当地农贸市场，分别装入密实袋中直接于1 0 、 2 0 、3 0 、- 4 0 。c 冰箱中冻藏。 案板、刀、冷冻离心机( c e n t r u g eh 9 r ) 、恒温水浴锅( 上海一恒 科学仪器有限公司h w s l 2 型) 、试管、试管架、移液枪( 1 0 0 1 0 0 0 u l ，3 2 9 5 8 3 6 ； 2 0 2 0 0 u l ，3 1 7 4 4 1 6 ；2 0 u l ，p 6 2 1 3 5 6 ) 、离心管、均质机( 专利号：8 7 2 1 4 1 2 6 8 ) 、 紫外分光光度计( u v 1 6 0 1 p cs h i m a d z u ) 、p h 计、1 0o c 、2 0 。c 、3 0 。c 、 4 0 0 c 冰箱。 配制肌原纤维蛋白悬浊液用试剂： 1 ) o 1mk c l2 0 m m t r i s - h c l ( p h7 5 ) 缓冲液：7 4 5 5 9 k c l 、2 4 2 2 8 9 ir i s 于 1 l 水中，h c l 调p h 至7 5 ； 2 ) 双缩试剂：硫酸铜1 5 9 、酒石酸钾钠6 9 、n a o h3 0 9 、k l l g 定容到1 l ( 一个一个依次加入并溶解) 。 1 3 上海海洋大学硕士学位论文 测c a 2 + a t p a s e 用试剂： 1 ) 反应混合液：( 现配现用) 表3 - 1 反应混合液的配制 t a b3 - 1p r e p a r a t i o no f r e a c t i o nm i x t u r e 2 ) 0 5 mt r i s - m a l e a t e ( p h 7 0 ) 配置：6 0 5 7 9 t r i s 溶于ll 水中，用m a l e a t e 粉 末调节至p h7 0 或者用1 mm a l e a t e 溶液调节； 3 ) 0 1 mc a c l 2 的配制：2 2 2 9c a c l 2 溶于2 0 0 m l 水中； 4 ) 2 mk c l 配制：1 4 9 1 9 k c l 溶于1 0 0 m l 水中； 5 ) 2 0 m ma t p 的配n - a t p n a 3 h 2 01 2 1 0 9 于约8 0 m l 水中1 m t r i s 调节 至p h 7 0 ，定容至1 0 0 m l ； 6 ) 1 5 p c a ：1 5 m l 高氯酸于8 5 m l 水中； 7 ) 硫酸钼酸溶液：1 2 5 9 钼酸铵于5 0 0 m l5 n 硫酸中； 8 ) 5 n 硫酸的配制：1 4 0 m l 浓硫酸缓缓加入3 6 0 m l 水中( 硫酸密度为1 8 4 ) ： 9 ) e l o n 试剂的配制：3 9 n a h s 0 3 于1 0 0 9 水中，加入l ge l o n 完全溶解。 测巯基含量用试剂： 1 ) 磷酸缓冲液( p h 7 0 ，i - - 0 1 ) ：2 0 9 5 5 m l 磷酸( 8 5 ) 定容至1 l 。 2 ) d t n b 溶液：将3 9 6 m g d t n b 溶于1 0 m l 磷酸缓冲液( p h 7 0 ，i = 0 1 ) 。 3 ) 磷酸缓冲液( p h 8 0 ，i = 0 1 ，含8 m 尿素、2 s d s 、1 0 n me d t a ) ：4 8 9 尿素、 2 9 s d s 、0 3 7 9 e d t a 溶于1 0 0 m l 磷酸缓冲液( p h 8 0 ，