亚牛磺酸对南美白对虾黑变抑制机理及品质的影响研究

作     者：周雅琪 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈健初;胡亚芹

授予年度：2021年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083204[工学-水产品加工及贮藏工程] 

主      题：南美白对虾 多酚氧化酶 亚牛磺酸 黑变 品质 壳聚糖 

摘      要：虾类以其营养美味而受到消费者的喜爱,但其贮藏寿命较短,在虾死后体内多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)所引起的黑变会严重影响它的感官品质和商业价值。目前常用的对虾黑变抑制剂亚硫酸盐产生的过量的SO,会引起过敏反应,对消费者的健康造成威胁,因此寻求天然、安全、高效的亚硫酸盐替代品至关重要。亚牛磺酸(Hypotaurine,HTU)是广泛存在于甲壳类生物中的一种天然产物,可在人体内转化为终产物牛磺酸,研究表明它具有较好的抗氧化性,在果蔬、果汁等的保鲜中展现出了较优的护色保鲜效果。由于亚牛磺酸具有抗氧化和抗酶促褐变的双重功效,在水产品领域,特别是在延缓南美白对虾黑变和改善贮藏品质方面具有潜在的应用前景。因此本研究以南美白对虾中提取的多酚氧化酶为研究对象,探究亚牛磺酸对酶活性和酶构象的影响,阐明其抑制类型和抑制机理;再通过研究亚牛磺酸浸渍保鲜后南美白对虾贮藏过程中黑变及其他品质的变化情况,确定较佳的应用浓度;最后在亚牛磺酸浸渍保鲜的基础上,与壳聚糖涂膜进行复配,研究贮藏过程中虾品质的变化,以期为将亚牛磺酸应用于水产品的保鲜中提供理论依据。主要研究结果如下:(1)从南美白对虾虾头中分离提取得到分子量为200 k Da的多酚氧化酶,酶液比活力为421.4 U/mg。HTU对PPO活性具有抑制作用,IC为16.09 g/L。它对PPO的抑制类型是竞争性可逆抑制,抑制常数K为0.445 mmol/L。研究HTU对酶构象的影响时,SDS-PAGE的结果表明HTU的加入,并没有改变酶的分子量,并未破坏酶的一级结构。圆二色谱的结果表明酶的二级结构发生了改变,α-螺旋的氢键遭到破坏,使得疏水基团暴露。表面疏水性的结果表明HTU通过改变PPO的二级结构导致疏水性增强。内源荧光光谱的图谱表明HTU会猝灭酶的固有荧光,λ发生红移,导致PPO的三级结构受到影响。综上所述,推测HTU对PPO的抑制作用是通过与酶的活性位点结合,引起酶构象的改变,从而导致酶催化活力下降。(2)不同浓度(0.1%,0.5%,1%,1.5%和2%(w/v))的HTU显示出与浓度呈正相关的抗氧化活性。当用4℃的蒸馏水(对照组)、0.1%、1%、2%的HTU以及1.25%焦亚硫酸钠(Sodium metabisulfite,SMS)浸渍处理南美白对虾并在4℃贮藏10 d后,与空白组相比,HTU处理能延缓对虾TVB-N值、pH值及TBA值的上升,对虾肉的理化指标有较好的维持。同时质构和微观组织的结果表明较高浓度的HTU能减少硬度与弹性的下降,维持肌肉的完整性。另外通过色差和黑变评估,用20 g/L HTU处理的虾具有较低的黑变病评分和较好的颜色变化。结果表明,在4℃的冷藏条件下,HTU有效延患了对虾的腐败变质,能有效减少对虾的黑变,维持较好的感官品质,其中20 g/L HTU的处理效果最佳,能延缓对虾的货架期3～4 d。(3)研究了壳聚糖涂膜结合HTU对4℃贮藏10 d的南美白对虾黑变病和其他品质的影响。与对照组相比,壳聚糖组、HTU组和复配组的虾黑色素生成和总色差变化明显减缓,其菌落总数、pH值、TVB-N值和TBA值的增加均受到显著抑制。复配组的虾在贮藏后期的黑变病评分、菌落总数、TVB-N值、TBA值和感官评分均低于用壳聚糖和HTU单独处理的虾,说明壳聚糖涂膜和HTU之间存在协同作用。这些结果表明,壳聚糖涂膜与HTU结合可作为合成抗黑变剂的有效天然替代品,用于抑制死后黑变病和改善冻藏虾的品质。