APP下载

水产品新鲜度检测方法研究进展

2020-10-29马聪聪张九凯韩建勋邢冉冉郝建雄

食品科学 2020年19期
关键词:新鲜度水产品光谱

马聪聪,张九凯,卢 征,韩建勋,邢冉冉,郝建雄,陈 颖,

(1.河北科技大学生物科学与工程学院,河北 石家庄 050018;2.中国检验检疫科学研究院,北京 100176;3.国家市场监管总局产品质量安全监督司,北京 100820)

水产品是海洋和淡水渔业生产的动植物及其加工产品的统称,含有丰富的蛋白质、ω-3多不饱和脂肪酸以及一些维生素和矿物质,对人体健康起着重要的作用[1]。然而大部分水产品却因组织肌肉柔软及蛋白含量高而极易导致在捕捞后发生腐败变质,如鱼体内的脂肪酸氧化产生酸败气味[2],蛋白质在酶的作用下分解为氨基酸同时散发出腥臭味,还有鱼体表面附着的微生物不断生长繁殖,使鱼肉的肌肉组织被破坏[3]。腐败变质后的水产品不仅风味发生变化,营养价值也大打折扣,严重的还会影响消费者身体健康[4]。新鲜度是水产品重要的品质指标之一,它直接与消费者感知的感官属性如外观、质地、气味和口感有关,同时对于水产食品安全、运输仓储及加工过程也有着重要意义。因此,找到合适、准确、快速的水产品新鲜度检测方法,是保证水产品消费安全的重要手段。

目前常用的新鲜度检测方法有微生物评价、传统理化分析和传统感官评价[5],以及在后者基础上发展起来的现代化感官仿生识别技术[6]。随着光谱技术的发展,红外光谱、荧光光谱、核磁共振、拉曼光谱等新兴无损检测技术逐渐受到人们的关注[7]。除此之外,为了研究水产品新鲜度变化的机理,基于蛋白质组学的质谱技术发挥越来越重要的作用。本文总结了常用的水产品新鲜度评价方法和技术(表1),介绍了传统及仿生感官评价、微生物评价、理化分析、光谱及质谱技术的原理和优缺点,并对其发展前景进行了展望。

表1 水产品新鲜度评价方法Table 1 Recent evaluation methods for the freshness of aquatic products

续表1

1 传统感官评价

感官评价是通过视觉、嗅觉、触觉、味觉和听觉感知产品感官特性(如外观、颜色、气味、质地和味道)的一种科学方法。感官评价作为一种传统的有效工具,在鱼肉新鲜度评估和检测中得到广泛的应用。目前,常用的感官评价方法是基于QIM的水产品新鲜度分级方法,即采用缺陷评分方法准确、客观地评价各类水产品主要感官属性因子之间的差异,每个指标按照0~3 分进行评分,0 分代表最佳品质,然后计算综合感官评分,通过得分高低对水产品新鲜度进行分级。

水产品感官评价主要是通过评估样品各部位的颜色、气味和质地等特征来进行。如Özogul等[8]利用QIM方法对不同贮存时间鳗鱼的鱼眼形状、眼球浑浊度、腹腔味道和鱼皮状态进行评分,结果显示鳗鱼的感官分数随着贮存时间的延长而增大,这表明贮存过程中鳗鱼新鲜度在逐渐丧失。另外,当评价不同物种或相同物种不同状态的新鲜度时,所设计的QIM方案会有所调整,如Abdullah等[7]评价虹鳟鱼片时,对其颜色、黏度、弹性等7 个特性进行了感官评价,而针对整条虹鳟鱼,则增加了皮肤、鱼鳃、内脏、瞳孔等特性的评价指标,最终确定了整条虹鳟和虹鳟鱼片的保质期分别为12 d和14 d。吴雪丽等[9]对贮存于10、5、0 ℃和-1.2 ℃条件下扇贝的组织形态、体表色泽、弹性和气味4 个方面进行了综合感官评价,结果发现随着贮藏时间的延长,各个温度条件下贮存的扇贝感官品质呈下降趋势。由此可见,针对各物种的特点及样品状态,选择合适的感官属性参数,才能实现对水产品货架期的准确预测。

传统感官评价方法可对感知属性进行即时测定,但由于评价人员对相同刺激水平的反应存在差异,可能导致测试的结果不准确。因此想要对水产品新鲜度进行精准、全面的评价,还需要其他检测技术的辅佐。

2 感官仿生识别技术

感官仿生识别技术是在传统感官分析技术的基础上发展起来的,是模仿生物视觉、嗅觉和味觉等感官特性对样品的色、香、味和质地等特点进行检测并转化为直观结果的一种新型检测技术。依靠现代化信息技术和生物传感技术不仅避免了传统感官检测中评价人员的主观性,还大幅提高了检测效率和准确性,因此感官仿生识别技术在新鲜度检测方面的应用越来越广泛[54]。

电子鼻是利用气体传感器阵列的响应来识别气味的电子系统,可以对水产品贮存过程中产生的各种挥发性气味进行多方位识别,以达到新鲜度检测的目的。秋刀鱼在贮存过程中,会不断产生甲苯、硫化氢和甲烷等气体,卞瑞姣等[10]选择10 种对这些气体有较高灵敏度的传感器阵列组成电子鼻检测系统,对4 ℃条件贮存不同时间的秋刀鱼进行了检测,发现该系统可以很好地表征秋刀鱼冷藏过程中新鲜度变化。大闸蟹产生的气味成分包含醇类、酮类、醛类、芳香类、烃类及氮类等,朱培逸等[11]结合这些特征性气体,选取8 种传感器构成了大闸蟹电子鼻气味采集系统,实现了对大闸蟹新鲜度的准确评价。

针对液体状态的检测对象,由多种传感器阵列组成的电子舌可以实现其总体特征的快速分析和识别。它可以对样品贮存过程中酸、甜、苦、咸、鲜等味道的改变作出全面分析,进而达到新鲜度的准确判断。ATP代谢中间产物肌苷酸(inosinemonphosphate,IMP)与鱼体肌肉组织的甜味和新鲜度有关,而终产物次黄嘌呤(hypoxanthine,HX)等则略显苦涩,HX的积累会导致新鲜度的降低[55-56],因此Shi Ce等[12]使用电子舌传感器对罗非鱼浸出液中甜味和苦味相关的化学物质进行了分类,实现了对不同温度和不同贮存时间下罗非鱼的准确区分。同样,郑舒文等[13]利用电子舌对不同贮存时间鳕鱼的浸出液的滋味进行了分析,建立了一种基于电子舌技术判别鳕鱼新鲜度的方法,可以准确识别不同贮存时间的鳕鱼。

颜色是水产品最重要的品质属性之一,与产品的新鲜度密切相关。相比于传统的比色计和分光光度计,仪器传感器和计算机成像软件结合形成的新型计算机视觉系统和机器视觉系统,在水产品的颜色判别方面应用越来越广泛[57],大幅提高了样品检测的速度和准确度。如Shi Ce等[14]开发了一个基于罗非鱼瞳孔和鳃颜色变化的机器视觉系统,并对其进行了可行性评估,发现该系统对瞳孔和鳃颜色参数的测定与挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸含量具有良好的相关性(R2=0.989~0.999)。Huang Xingyi等[15]利用基于比色传感器阵列的鱼类新鲜度评价系统,监测了河豚鱼在贮存过程中肌肉颜色变化,并得到每个样品颜色变化曲线,然后对待测样品进行新鲜度分组,最终评价准确率达到87.5%。

3 微生物评价

水产品在贮存过程中,一些腐败微生物会以其肌肉中的蛋白质为氮源,不断进行分解作用,从而导致鱼体肌肉降解。因此微生物活动是引起水产品新鲜度变化的主要因素之一。总活菌数(total viable count,TVC)作为一个传统评价指标,常被用来评估不同种类水产品的新鲜度[58]。刘明爽等[16]对比了冷藏(4 ℃)和冷冻(-2 ℃)真空包装(vacuum packing,VP)下鲈鱼片的新鲜度,发现冷藏条件下的鲈鱼片货架期比冷冻条件下的鲈鱼片货架期短。进一步测定TVC发现,冷冻包装的鲈鱼片TVC增长速率明显低于冷藏包装,证明微生物活动是鲈鱼片品质下降的一个重要因素。Li Dongping等[17]研究了空气包装(air packing,AP)和VP对冷藏(4 ℃)鲢鱼鱼片质量和微生物特性的影响。结果发现AP包装样品贮存8 d后TVC达到了107CFU/g,但VP包装样品贮存14 d后TVC才达到该数量级,该研究成功利用微生物评价方法实现了不同贮存方式的测评,也为水产品贮存提供了理论支持。另外,该学者研究微生物种类时发现,在贮藏初期,两种包装中金黄色杆菌是优势菌属,但在保质期结束时,假单胞菌是AP鱼片中最常见的一类,而在VP鱼片中气单胞菌则成为优势菌属。Boziaris等[18]对不同温度下贮存的挪威龙虾中的微生物种类也进行了测定,发现在整个贮存期间的优势腐败菌均为假单胞菌,但在20 ℃和5 ℃贮存过程中产硫化氢细菌的增长速率明显高于假单胞菌。此外,Papadopoulos等[19]检测了冰鲜海鲈鱼贮存16 d内微生物变化,发现假单胞菌和产生硫化氢的细菌是整个贮藏期内的优势细菌。这些研究都进一步证明了物种差异、贮存温度变化、贮存方式和贮存时间不同都会导致微生物种类和生长速率的不同。因此,在依据微生物对水产品新鲜度和货架期进行评估和预测时,除了检测TVC,微生物种类和生长趋势等也要在考虑范围内,这样才能实现水产品品质的综合评价。

4 传统理化分析

4.1 电特性及结构变化测定

测定鱼肉的电特性(电阻、电导率和电容)是直观评价水产品新鲜度的技术之一[59]。新鲜样品电阻约为2 000 Ω,电导率约为500 μS,而变质样品电阻降至50 Ω,电导率升至20 000 μS,这是贮存过程中细胞膜破裂,细胞液泄漏到细胞间隙导致的[60]。胡波等[20]研究了在贮藏期内淡水鱼电阻抗特性的变化规律,测定了贮存于4 ℃下的鲢鱼的腮部、腹部和尾部的电阻抗特性,发现贮存时间超过120 h后,腮部阻抗减小到70 Ω以下,同时鱼体内挥发性盐基氮的含量大于20 mg/100 mg,表明鲢鱼已经腐败。另外,Sun Jian等[21]观察了电参数与鱼类腐败阶段的关系,利用电化学阻抗谱形态特征曲线中的峰对鱼类新鲜度进行分类,准确率达到78%。

鱼肉结构变化测定通常是通过质构仪和纹理轮廓分析来实现的,Badii等[22]监测了冷冻贮存过程中鳕鱼纹理和结构的变化,结果表明,结构变化与贮存时间紧密相关,同时伴随着蛋白质溶解度的降低和疏水性的增加。在另一项研究中,Jain等[23]以南亚野鲮为研究对象进行了同样的分析,结果发现在贮存5 d后其皮肤硬度和韧性突然降低,然后将鱼体表面硬度曲线结果与贮存时间进行拟合,发现该模型能很好地描述冷藏鱼的皮肤硬度和贮存时间的关系,拟合系数R2在0.991 0~0.996 7之间。

4.2 生物胺及挥发性盐基氮含量测定

生物胺及挥发性盐基氮是由肌肉中蛋白质和肽释放出来的游离氨基酸脱羧或醛或酮氨基化形成的,在新鲜水产品肌肉组织中其含量较低,但捕捞数天后,随着蛋白降解作用加强,其含量逐渐增多。因此生物胺及挥发性盐基氮的含量测定是评价水产品新鲜度的关键因素[61]。

水产品中主要的生物胺有组胺、酪胺、腐胺和苯乙胺。高浓度的生物胺不仅会严重影响食品风味,还会改变其成分,对人体造成严重的毒害作用,如神经系统和心血管系统损伤[62]。因此许多国家和国际组织建立了关于水产品中生物胺最大限值的规定和法律要求[63]。Zhai Honglei等[24]采用反相高效液相色谱法测定了我国南方常见的鱼类及其制品中各生物胺的含量,结果发现有12.24%的鱼制品样品显示苯乙胺含量超过30 mg/kg的安全限值。Hu Yue等[25]分析了不同鱼类在低温和高温贮存期间的生物胺浓度变化,研究结果表明在4 ℃和25 ℃分别贮藏10 d和24 h后,其总生物胺含量分别增加至1 354 mg/kg和1 499 mg/kg,都超过了欧盟建议的最高限度(300 mg/kg)。该学者还发现不同品种的鱼类中生物胺种类和浓度不同。腐胺的浓度在金线鱼和带鱼体内最高,而组胺的浓度在蓝圆鲹中最高。另外,Ishimaru等[26]对另外几类物种的研究中发现,鲭鱼和金枪鱼中组胺浓度最高,而鳕鱼肉中腐胺和酪胺含量最高。因此,准确测定水产品贮存过程中各生物胺的含量及种类,对新鲜度的判断具有重要意义。

挥发性盐基氮主要是由三甲胺氧化物通过细菌酶还原而来。三甲胺氧化物本身是一种天然且无毒的物质,通常参与鱼类和贝类的海洋物种的渗透调节功能,但在细菌酶的作用下还原为三甲胺氮以及氨和其他碱性含氮化合物后,就会形成鱼类死亡后的不良气味[64]。因此挥发性盐基氮的含量也可以客观反映水产品的质量。Limbo等[27]以挥发性盐基氮为测定目标,对0.5、4.8 ℃和16.5 ℃条件下贮存的欧洲鲈鱼货架期进行了预测,发现以上述不同温度条件分别贮存8、4 d和1 d后,鲈鱼挥发性盐基氮含量超过了欧盟规定的安全限值(25 mg/100 g)。徐晨等[28]也通过测定不同贮存温度下挥发性盐基氮随时间的变化量,建立了挥发性盐基氮含量与贮存时间和贮存温度之间的动力学模型,为草鱼片贮存提供了理论参考。

4.3 硫代巴比妥酸值测定

水产品中含有丰富的不饱和脂肪酸,容易氧化产生小分子物质。其氧化产物(如丙二醛)含量与水产品的腐败程度呈正相关,因此可通过检测其氧化产物的浓度对水产品的新鲜度进行判断。硫代巴比妥酸可与脂肪氧化产生的醛、酮和酸等小分子物质发生反应,生成有色化合物,在532 nm波长处有最大吸收。所以,在该波长处测定有色物的吸光度[65],可以实现水产品新鲜度的检测。如李秀霞等[2]在研究质量分数25%碎冰处理对熟制中国对虾冻藏期间新鲜度的影响时,通过测定丙二醛的质量分数对虾肉的脂肪氧化情况进行了判断。结果发现,随着贮存时间的延长,其硫代巴比妥酸值逐渐增大,说明肌肉脂肪氧化程度加深。同样,张晓丽等[29]通过测定硫代巴比妥酸值对竹叶抗氧化物的保鲜效果进行了评价,发现经过竹叶抗氧化物处理后的罗非鱼片,其硫代巴比妥酸值明显降低,鱼片的保鲜期也比原来延长了4~6 d。这些研究均阐明了通过测定硫代巴比妥酸值,可以对水产品的新鲜度进行评价。

4.4 pH值测定

鱼类刚捕捞上来时的pH值一般为7.0~7.3,鱼体死后,由于体内的糖酵解过程及ATP酶的作用导致乳酸积累,pH值降低,但是经过一段时间后,鱼体内的蛋白质在微生物和酶的作用下开始分解,生成胺、硫化氢等碱性物质,pH值又开始上升,因此可以通过检测pH值的变化对水产品质量进行评估。如丁婷等[30]对0 ℃贮藏三文鱼片浸出液的pH值进行了测定,发现0 ℃贮存12 d后其pH值迅速降低至6.70,12 d后随着贮存时间的延长呈现增长趋势。史策等[31]研究了冷藏(4 ℃)过程中鲢鱼鱼肉的理化性质,检测到鲢鱼鱼肉pH值在贮存第1天就达到最低值7.04,证实了鱼肉品质与pH值存在一定的相关性。但由于pH值容易受外界环境影响,且不同的物种及加工方式也会造成一定的差异,单纯凭借pH值判断水产品品质存在一定的误差,因此该技术只能作为补充,与其他技术联用来实现水产品品质的综合评价。

4.5 ATP及其产物水平测定

ATP降解是水产品肌肉中最重要的生化过程之一,鱼体死后,ATP会分解成多种代谢物,包括二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)、IMP、次黄嘌呤核苷(inosine,HxR)和Hx),其中HxR和Hx的积累会导致新鲜度降低。因此常用HxR和Hx的含量与ATP及其代谢产物总量的比值(K值)来表征水产品的新鲜程度[66]。

即杀鱼的K值一般小于10%,新鲜鱼K值大约在10%~20%之间,K值在20%~40%之间为二级鲜度,在60%~80%之间则处于初期腐败。Cai Luyun等[32]测定了(4±1)℃条件下保存的日本鲈鱼在第0、4、8、12、16天时ATP及其相关产物的含量,结果发现贮存第4天时K值就增大至20%,贮存12 d后日本鲈鱼则达到了初期腐败。相同的贮存温度,不同物种ATP降解速率不同,付奥等[33]以4 ℃条件下保存的草鱼为研究对象,测定了K值变化,发现新鲜鱼K值为9.75%,冷藏2 d后达到13.76%,至第6天达到19.38%,第8天草鱼就达到初期腐败。除此之外,温度变化也会对ATP降解速率产生影响,如王晓君等[34]在对微冻(-3 ℃)和冻藏(-18 ℃和-25 ℃)条件下南方大口鲶肌肉中ATP及其相关产物的含量进行了测定后,发现了相同的K值变化趋势,但相比于微冻贮存,冻藏条件下K值增长速率明显降低。综合上述研究结果发现,K值可以有效反映不同贮存条件下的水产品新鲜度变化情况。

5 光谱技术

5.1 荧光光谱法

荧光光谱法是根据物质的荧光谱线的位置及其强度进行物质鉴定和含量测定的方法。水产品含有较高的多不饱和脂肪酸,在加工或贮存期间,多不饱和脂肪酸降解产生初级和次级代谢产物,导致荧光化合物的形成,同时也造成了其营养物质的损失。因此通过测定鱼在不同激发/辐射强度时的荧光特性,可以对许多水产品新鲜度进行评价。如高亚文等[35]为研究反复冻融对水产品品质的影响,采用色氨酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸荧光光谱结合主成分分析,对不同冻融次数的大黄鱼进行区分,分辨率达到100%。Liao Qiuhong等[36]采集了不同贮存时间的鳕鱼鱼眼玻璃液体进行荧光光谱分析,发现尿酸荧光化合物在贮存开始时的强度较低,在贮存后期的强度急剧上升,而另一种荧光物质酪氨酸只存在于贮存后期。这些结果表明,特定荧光化合物的变化与贮存条件之间的关系可以作为鱼类新鲜度的一个有意义的预测因子。因此荧光光谱技术为分子相互作用和化学反应的表征提供了大量的帮助,在水产品新鲜度的快速无损评价方法的发展中具有很大的潜力[67]。

5.2 红外光谱法

红外光谱法主要是根据不同物质对红外光区的电磁辐射吸收不同来进行结构分析。其电磁光谱区域为10~14 000 cm-1,已成为许多水果、谷物、肉类等产品品质和植物材料中主要成分检测最常用的分析方法之一。根据Reis等[37]的研究发现,可见近红外光谱技术在预测金枪鱼新鲜度时的准确率达到92%,区分冷冻/解冻样品准确率达到82%。Saraiva等[38]采用光谱范围900~2 000 cm-1的傅里叶变换红外光谱衰减全反射技术,对3 种不同包装条件下鲑鱼鱼片的品质进行了快速、准确的检测和区分。实验证明红外光谱依靠其测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便和分析灵敏度高的特点在水产品新鲜度检测方面应用越来越广泛。

5.3 拉曼光谱法

拉曼光谱的检测对象为水产品肌肉中的蛋白质和脂质,可以分析肽骨架结构和氨基酸侧链的特性[68],如Herrero等[40]利用拉曼光谱技术研究了在-10 ℃和-30 ℃冷冻保存过程中鳕鱼肌肉蛋白质结构和功能的变化。结果观察到样品在-10 ℃贮存过程中,酰胺I带(1 600~1 680 cm-1)光谱区的蛋白质二级结构发生了改变。此外,2 935 cm-1附近的C—H伸展带强度增加,表明脂肪族疏水基团暴露于溶剂中使肌肉蛋白质变性,进而导致新鲜度降低。另外,利用拉曼光谱分析技术,还可以对脂质氧化情况进行判断,进而达到检测新鲜度的目的,如Velioglu等[41]使用拉曼光谱对6 种新鲜和多次冻融鱼样品的脂质结构进行了检测,通过对比不同的拉曼光谱带并结合主成分分析法,成功地对样品新鲜度进行了评价。在类似的方法中,Isabel等[42]采用傅里叶拉曼光谱法对冷冻贮存过程中从鳕鱼鱼片中提取的脂质进行了监测,同样发现脂质变化与鱼片品质变化高度相关。

5.4 光谱成像技术

使用传统的光谱技术仅仅能够以聚焦的镜头扫描样品来获得整个样品的平均特性。为了获得研究对象更全面的物质、结构信息,融合了图像分析技术和光谱分析技术双重优点的光谱成像技术逐渐应用于食品检测[68]。其中多光谱成像技术采用的光谱分辨率在0.1 mm数量级,一般包含可见光到近红外区域内的几个波段,主要能够测定肉类中的水分含量、挥发性盐基氮含量、K值和微生物总数等。Fengou等[43]采用多光谱成像技术研究了海鲷鱼片不同贮藏温度下的品质变化,用18 种从紫外线(405 nm)到短波近红外(970 nm)非均匀分布的波长,获取样品多光谱图像,建立了多光谱成像数据模型,结果发现该模型可以准确预测样品的新鲜度。为了研究草鱼贮存过程中新鲜度的变化情况,Cheng Junhu等[44]选取多个关键波长对样品进行扫描,建立了光谱数据模型,实现了对挥发性盐基氮含量和K值的准确预测,并利用该模型将多光谱图像的每个像素转换成相应的化学信息,利用图像处理算法生成化学品质变化的分布图,为草鱼鱼片品质评价与控制提供了技术支持。

高光谱成像快速无损检测技术是在多光谱成像的基础上,利用从可见光到近红外光谱范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像,其分辨率达到了0.01 mm数量级。采用高光谱成像技术所得数据图像上的每一个像素点都包含全波长范围的光谱信息,大幅提高了分析精细度[69]。朱逢乐等[45]利用高光谱成像仪,采集了8 种不同冷藏时间的共160 个鱼肉样本的高光谱图像,形象、直观地展示出了鱼肉的品质状态,建立了多宝鱼肉冷藏时间和品质模型,并实现了对多个样品品质的精准预测(R2=0.9 6 6 2)。W u D i 等[46]使用一种波长为400~1 758 nm的近红外高光谱成像系统,分析了鲑鱼片贮存过程中的TPA质构特性参数(硬度、黏附性、咀嚼性、弹性、脆性和内聚性等),该技术克服了传统光谱技术只能进行局部检测的缺点。结果表明利用高光谱成像系统进行纹理检测,可以获得高分辨率的图像,实现了对样品TPA质构特性参数的准确、快速和可视化测定。

6 蛋白组学分析技术

蛋白质是鱼类肌肉组织的主要组成成分之一,其降解、聚合和变性都会导致蛋白质功能的丧失,从而直接决定鱼类肌肉品质[70]。传统的十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术是后期蛋白组学技术发展的基础,它主要是将蛋白质按照亚基分子质量的不同进行分离,然后通过对比电泳图对蛋白变化进行分析。但水产品肌肉中蛋白种类繁多、变化过程复杂,仅依靠传统的分离方法无法将一些分子质量相近的蛋白分离,为了解水产品肌肉中更多且更详细的蛋白信息,二维电泳-质谱联用技术应用越来越广泛,其实现了最多对2 000~3 000 种蛋白进行分离和分析[71],如赵巧灵等[47]对冷藏0、3 d和6 d的金枪鱼差异蛋白进行分析,利用二维电泳技术分别找到了1 140、975 种和1 143 种蛋白点,并最终通过质谱分析鉴定出15 种新鲜度相关的差异蛋白。Li Xuepeng等[48]采用二维电泳-质谱联用技术分析了4 ℃条件下贮存18 d的大菱鲆差异蛋白变化情况,从中筛选出7 个感兴趣的蛋白点,并在进一步的生物信息学分析中确定了这些蛋白可以作为大菱鲆新鲜度变化的潜标志物。除此之外,二维电泳-质谱联用技术在区分新鲜和冻融水产品方面也同样发挥着重要作用,Chiara等[49]利用二维电泳技术找到了新鲜和冻融章鱼之间180 种差异表达蛋白,通过进一步的质谱分析确定了冻融样品中转凝蛋白的降解与品质下降密切相关。Ethuin等[50]利用二维电泳-质谱联用技术,找到了一种能区分新鲜和冻融海鲈鱼的蛋白质标记物——小清蛋白亚型,该蛋白可以作为区分新鲜和冻融海鲈鱼的潜在标志物。

随着蛋白组学的发展,多肽体外标记技术在研究多个样品之间差异蛋白方面具有突出优势。其中iTRAQ和TMT技术是生物学领域应用广泛的两种蛋白质标记定量技术。iTRAQ标记试剂主要是通过与多肽氨基末端以及赖氨酸残基伯氨基结合,实现对多肽的标记,可同时对最多8 组样品进行定量分析。如Shi Jing等[51]采用iTRAQ定量蛋白组学方法研究了泥虾在冻藏过程中蛋白质组的变化,结果发现与新鲜对照组相比,两个冷冻处理组(-20 ℃和-40 ℃)中共有226 种蛋白的表达量发生了变化,其中12 种蛋白质与泥虾肌肉的颜色和质地密切相关。通过生物信息学分析,找到了各差异表达蛋白所参与的生化过程,为进一步解释新鲜度变化机理提供了理论基础。Wang Chong等[52]在研究冰点贮存(controlled freezing-point storage,CFPS)11 d的竹蛏新鲜度时也采用了iTRAQ定量蛋白组学技术。与新鲜样品相比,共定量了369 种蛋白质,其中27 种被鉴定为CFPS期间差异表达的蛋白质,进一步的生物信息学分析发现这些蛋白质主要参与能量代谢过程、DNA复制、蛋白质合成以及应激反应,揭示了竹蛏在CFPS中新鲜度变化机制。

TMT蛋白定量技术的标记原理与iTRAQ相似,可同时比较2、6 组或最多10 组不同样品中蛋白质的相对含量,如Zhang Xicai等[53]利用TMT技术研究了石斑鱼在冷藏6 d和12 d后的蛋白质变化,结果发现了64 种显著差异表达蛋白,并利用生物信息学分析技术对差异蛋白进行功能分类,找到了与pH值、离心损失率、颜色(L*、a*、b*)和质地(硬度、咀嚼性和黏性)变化密切相关的蛋白质,阐明了石斑鱼新鲜度变化机理。这两种蛋白质标记定量技术克服了二维电泳无法分离过酸或过碱蛋白的缺点,还提高了样品组间的平行性,在新鲜度机理研究方面发挥了重要作用。

7 结 语

新鲜度对水产品的贮运、品质以及加工适用性具有重要意义,同时对某些产品的食用安全也有重要影响。品质劣变伴随的病原菌和寄生虫有潜在的健康风险,因此急需开发可靠、快速、真实的水产品新鲜度鉴别方法。传统的感官及理化分析可以实现对水产品质量的评估,但是这些方法操作上耗费时间,还需要经专业培训的人员,因此不适合在线或大规模操作。在此基础上发展起来的感官仿生技术克服了人工评价的缺点,传感器的应用也大幅增加了检测的灵敏度和检测效率,可以对水产品贮存过程中气味、味道、颜色和质地进行更加全面的分析,这使电子鼻、电子舌和电子眼在无损检测方面具有一定的先进性。微生物生长和水产品贮存过程中的品质变化密切相关,但不同检测样品内微生物的种类和生长趋势各有不同,因此要对腐败微生物进行全面的检测才能实现新鲜度的准确评估。

随着光谱技术的发展,人们不断探索利用光谱技术测定水产品新鲜度的可能性。这些技术(近红外光谱、中红外光谱、荧光光谱、拉曼光谱和光谱成像技术)可以提供分子结构和物理状态等丰富的信息,在快速、无损、全面地评价水产品新鲜度方面显示出相当大的潜力。另外,质谱技术的应用使蛋白组学的研究向前跨了一大步,不仅扩大了样品蛋白的检测覆盖面,更为蛋白的结构研究提供了技术支持,使新鲜度机理研究不断发展起来。

总之,水产品新鲜度变化是一个复杂的、综合性的生物化学过程,与物种、捕捞、运输、包装、温度和贮存条件都有密不可分的关系。因此在判断某种或多种水产品新鲜度时,可以综合利用传统和新兴检测方法。这样不仅可以克服单种方法的缺陷和局限性,还可以丰富从样本中提取的信息,以更好地理解在宏观水平和分子水平上各因素对水产品新鲜度的影响,更加全面深入地对水产品新鲜度进行评价。

猜你喜欢

新鲜度水产品光谱
基于三维Saab变换的高光谱图像压缩方法
稻谷新鲜度测定影响因素分析及优化
冰岛2020年水产品捕捞量102.1万吨
多数水产品价格小幅下跌
高光谱遥感成像技术的发展与展望
水产品批发市场价格行情
星载近红外高光谱CO2遥感进展
你在异性眼中的“新鲜度”
苦味酸与牛血清蛋白相互作用的光谱研究
基于TTI的冷鲜羊肉新鲜度研究