模型预测的质量Solar-Dried虾(中国对虾基于蛋白质氧化)中存储

文摘

本研究的目的是探索蛋白质氧化和质量之间的相关性,研究各指标的变化solar-dried虾(中国对虾储存在37°C和20°C)通过真空包装和真空包装antipressure灭菌。结果表明,ΔE以及TVB-N和羰基含量增加,而水分和自由硫醇(SH)内容随时间减少。此外,sds - page和扫描电镜揭示蛋白质退化和破坏虾肌肉组织中存储。建立了基于蛋白质氧化的质量预测模型根据阿伦尼乌斯方程。验证虾质量预测模型表明,模型的相对误差基于SH和羰基含量低于10%,表明这些蛋白质氧化参数可用于可靠质量估计虾米存储期间的变化。

1。介绍

中国对虾虾是最受欢迎的海鲜之一,因为它有吸引力的风味和较高的营养价值1]。鲜虾很容易恶化,因此必须保存或处理后不久收成增加他们的保质期2]。刚处理干中国对虾是美味的,其味道与储存时间的延长逐渐变得较弱。干燥胜过了其他的保存和处理方法,因为它允许存储虾米在室温下很长一段时间(3]。中国拥有丰富的太阳能资源,这不仅防止蚊子和微生物的入侵,还提供有效的太阳能利用率和执行太阳能干燥、高温,与自然干燥相比,可以显著缩短干燥时间和提高最终产品的质量4]。

储存期间,许多的化学反应发生在海鲜,最重要的是蛋白质氧化导致养分退化和食品感官性状的变化(5]。在他们的研究中,m·马格达雷娜et al。6]发现高浓度的氧气增加促进了二硫键交联后肌凝蛋白氧化,减少intermyosin退化和温柔的肉。在他们的研究中,在高氧包装对猪肉品质的影响,r·m·戴尔et al。7)发现,蛋白质氧化,高氧系统原因和肌凝蛋白通过二硫交联聚合,这会削弱蛋白质绑定到水的能力,导致持水量减少。许多因素如水分、包装方法和存储温度可以影响蛋白质氧化的速率(8]。包装和储存重要的步骤在加工食品的分销和营销,这严重影响最终产品的质量(9]。特别是,包装方法和材料的氧化稳定性显著影响干海鲜产品;例如,真空包装,包括与antipressure灭菌包装,可以推迟蛋白质氧化,提高肌肉的总体质量的食物通过氧气排除10]。

构建一个solar-dried虾的质量预测模型基于蛋白质氧化可以帮助更好地理解蛋白质氧化和质量形成之间的关系。人工智能技术在许多领域具有良好的应用前景。一种基于多通道的图像融合医学图像呈现相当大的增强融合图像质量的(11]。朱n . et al。12)利用人工神经网络建立多个质量预测模型基于蛋白质降解。为了研究之间的关系质量变化和蛋白质氧化的大菱在存储、蛋白质氧化参数和质量指标的变化在制冷(4°C)和冰(0°C)存储测定,和它们之间的相关性进行了分析13]。阿伦尼乌斯的经典模型,常用来描述化学反应速率和温度之间的关系,可以减少实验的负担,为预测提供了一个实用的方法,防止加工食品在储存期间质量恶化[14]。然而,很少有报告蛋白根据阿伦尼乌斯和质量之间的关系模型。与先前的研究相比,阿仑尼乌斯方程通常是用来预测食品的货架寿命。然而,在这项研究中,它是用于分析蛋白质氧化和质量指标之间的关系,有助于更好地规范的存储质量中国对虾。

在这项研究中,solar-dried虾(中国对虾)作为研究对象,探索蛋白质的变化规律和不同的包装方法的虾质量和存储温度。使用阿仑尼乌斯方程,建立了质量预测模型基于蛋白质氧化。我们的研究结果提供了理论依据和技术支持在存储干燥产品的质量评估。

2。材料和方法

2.1。原材料、加工、包装、和取样

新鲜的p .对虾虾(平均湿重19.52±2.2克,平均体长12.3±0.5厘米)获得了从唐山、河北曹妃甸水产养殖面积2020年10月。十公斤的虾被冻结在−80°C和80公斤干。

新鲜的虾是分级、清洗和煮在下列条件:盐溶液浓度,3% (w / v);虾/盐溶液比,1:2 (w / w);和沸腾时间6分钟。重样本被放置在一层塑料编织盘和干使用太阳能干燥设备(唐山Luanfeng育种有限公司)大约7 h。虾米是冷却,炮击,并受真空包装(VP)或真空包装与antipressure灭菌(美联社)20分钟的110°C。

存储实验中,样品被分成两组存储在37°C和20°C,分别。总共4实验治疗(表中给出的实验设计方法1)设置;每个治疗方法是相互控制和存储30天。每3天,颜色和水分的样本分析,TVB-N,每6天SH、羰基含量和sds - page对蛋白质成分。在0和30天,样本评估肌肉纤维微观结构的扫描电子显微镜(SEM)。

2.2。色彩分析

虾的颜色表面使用色度计测量(柯尼卡美能达实验室美国,Inc .)校准使用白板,和CIE参数l (轻从0到100%),一个 (颜色从绿色到红色),b (颜色从黄色到蓝色)得到15,16]。颜色结果表示为至少10个样本的平均值,不包括最大和最小值(17]。总色差ΔE计算如下: 在哪里 , ,和虾的颜色参数存储之前,然后呢l ,一个 ,和b 在存储的颜色参数。两种颜色之间的差别是评估根据以前开发的颜色范围:6 <ΔE< 12表示强烈的差异和ΔE> 12显示不同的颜色(18]。

2.3。水分含量分析

水分含量是决定干燥样品在105°C的烤箱,直到得到恒重(19]。一式三份测量每个批次进行。

2.4。TVB-N测量

TVB-N内容在虾样品测定K1100自动凯氏氮分析仪根据GB -2016 - 5009.228“国家食品安全标准的决心TVB-N食品中。“准确称重(3.0±0.1 g)碎虾肉放入一个锥形烧瓶50毫升20 g / L三氯乙酸(TCA),每5分钟30分钟,搅拌和过滤。然后,10毫升的滤液置于一个消化管,混合着5毫升10 g / L氧化镁的解决方案,总结出5分钟,20 g / L硼酸吸收;吸收溶液与0.1 mol / L盐酸滴定。空白控制包含10毫升20 g / L柠檬酸和5毫升10 g / L氧化镁样品没有虾。TVB-N内容计算如下: 在哪里X是TVB-N内容在示例(毫克/ 100克),V₁和V₂的卷(mL)盐酸滴定溶液用于测试样品和空白的控制,分别C盐酸浓度(摩尔/升),然后呢米是样品质量(g)。

2.5。SH测定内容

根据修改Ellman SH内容确定方法(20.]。虾米(2.0 g)均质在10毫升的50 mM磷酸缓冲(pH值8.0)和离心获得上层protein-containing分数,稀释10倍和0.02毫升混合试剂包含2毫米/ L 5、5′硫(2-nitrobenzoic酸)(DTNB);吸光度测量在412 nm 1 h孵化后25°C涡流变暗反应。蛋白质含量的样本确定使用BCA试剂盒(北京Leagene生物技术有限公司),和SH内容计算如下: 在哪里一个吸光度,b蛋白质的浓度(毫克/毫升),c分子吸收系数(13600摩尔⁻¹厘米⁻¹L),d的替代系数是10。

2.6。羰基含量测定

羰基含量估计使用的方法m . Morzel et al。20.用细微的修改。该方法是基于蛋白质的形成腙与2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH)。虾米(2 g)均质在10毫升的0.6 M氯化钠在搅拌机(pH值6.5),在5000转离心10分钟,上层清液(400μL)是在200年1.5毫升埃普多夫管与混合μ包含10毫米DNPH L 2 M盐酸。样本1 h在黑暗中孵化在搅拌下的恒温水槽的37°C,和蛋白质沉淀1毫升40%柠檬酸。20分钟后,样本离心机在13000 rpm 15分钟,由此而来的球是用1毫升乙醇:乙酸乙酯(1:1)在13000 rpm和离心10分钟去除自由DNPH;清洗重复直到上层清液变得无色。球被溶解在guanidine-HCl 3毫升的6米,左一夜之间;然后,200年μL是放置在一式三份96孔板,和吸光度测量在370 nm标(浦东新区金桥出口加工区,1510年,上海)。蛋白质浓度测定采用BCA法,结果表示为羰基nmol /毫克的蛋白质。

2.7。sds - page

Salt-soluble蛋白质提取虾样品(0.1 g)使用10毫升的琵琶裂解缓冲(强)(50毫米三羟甲基氨基甲烷、液pH值7.4,150毫米氯化钠,特里同X量100 1%,1%钠脱氧胆酸盐,和0.1% SDS)补充了蛋白酶抑制剂(21]。在高通量组织充分均化后磨床(宁波Xinzhi生物技术有限公司),20分钟的样本孵化冰达到完整的细胞裂解,离心机在14000 g×10分钟,上层清液被转移到一个新的管,用于进一步分析总样本的蛋白质。蛋白质浓度测定采用BCA法,调整到1500μg / mL样品,和40μL的溶解产物混合5×减少对40年代和sds - page加载缓冲区内加热恒温水槽在100°C 3 - 5分钟。如果样品不立即使用,它是存储在−20°C。样本加载到SDS-polyacrylamide凝胶分离叠加(5%和10%),进行电泳JY600C电泳细胞(北京捐赠东方电泳设备有限公司)在130 V恒压约100分钟。凝胶染色15分钟在sds - page染色缓冲区,其次是脱色蒸馏水,单个蛋白质的分子量测定与标准蛋白质标记(10 - 250 kD)(上海Saiao生物技术有限公司)22]。

2.8。肌肉组织分析

分析了虾肌肉组织扫描电镜和轻微的修改(如前所述23,24]。第二虾段切成5×5×3毫米,固定在2.5% (w / v)戊二醛溶液在4°C一夜之间,洗了三次20分钟,用蒸馏水漂洗、脱水梯度乙醇溶液(25%、50%、75%和95%,w / v) 20分钟,然后在100% (w / v)乙醇三次20分钟,最后在乙酸异戊酯20分钟三次。之后,样品在20 mA和金色涂布10 Pa真空5分钟在真空离子溅射仪(北京中科仪器有限公司)和放大观察到1000×4863 - p扫描电镜(Ametech贸易(上海)有限公司)。

2.9。建立动力学模型

变化在虾米的质量特征存储在不同的温度下可以表达基于速率常数(k)及其对温度的依赖。的速度选择质量指标的变化可以表示为以下动力学方程: 在哪里B质量指标的值是在存储时间吗t(天)k速率常数,n反应的动力学顺序(25]。速率常数k是依赖于温度和通常由以下阿仑尼乌斯方程描述26]: 在哪里k₀是preexponential常数,E_一个是焦每摩尔的活化能,R是通用气体常数(8.3144 J / K⋅摩尔),然后呢T是绝对温度。拟合方程(5)方程(4)的收益率

积算方程(6)的结果

在n= 0,零级动力学方程得到:

在n= 1,得到一阶动力学方程:

在n= 2,得到一个二阶动力学方程: 在哪里B₀的初始值选择的质量指标。

2.10。预测模型的验证

蛋白质氧化指数(SH和羰基含量)的样本存储在20°C被用来验证模型预测虾质量变化,并计算预测值与观测值进行了比较。

2.11。统计分析

所有的实验都重复三次,结果显示为平均值±标准偏差。使用SPSS统计分析和相关分析进行23(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。邓肯微分意义分析使用方法,和 显示统计上显著的差异。创建一个数据表使用起源2018软件。

3所示。结果与讨论

3.1。索引存储期间的变化

产品的外观是最重要的参数之一,消费者接受,和虾米的颜色特征指标的质量。∆E用于定量评估完全两种颜色之间的差别;∆越大E,差异越大。改变∆E副总裁和美联社虾样品在存储在37°C和20°C图所示1(一)。所有样本显示,∆显著增加E存储的时间;然而,在相同的温度下,∆E高AP比副总裁虾,这与先前的报道是一致的(27]。平均,∆E最后所有样本的值增加了19.74%(30天)开始与(0)天的贮藏期,这可能是由于失水和随后的布朗宁的虾米。为了避免巨大的变化在总色差虾米存储、VP20°C治疗应选择保持色泽稳定性的21天。

虾米含水率下降30天期间存储在不同的温度下(图1 (b))。相同的包装方法下,水分含量显著低于样本存储在37°C比存储在20°C,表明高温加速水分的丧失,这与先前的研究结果是一致的(28]。同时,包装方法也影响水分流失的速度,在副总裁在美联社高于虾。为了减少水损失的虾米在存储、存储条件VP20°C应采用最好的存储时间是6天,以确保水分不会大幅变化。

TVB-N价值,主要卫生指标,表明新鲜的肉类产品,反映了肉制品的腐败程度。蛋白质降解酶和微生物生成碱性氨、胺、氮含量物质,如挥发性基本氮的化合物,这是小分子物质和有毒的非蛋白氮含量成分,如氨基酸和核苷酸代谢产品(29日]。图1 (c)表明TVB-N内容增加在所有样本存储时间( );然而,这一增长慢了AP比副总裁虾虾,表明真空包装后antipressure灭菌会推迟虾米的腐败。因此,为了最大化虾米的新鲜的AP20°C治疗组应该选择存储。

半胱氨酸残基的SH组尤其容易受到活性氧等自由基的攻击,从而导致大量的氧化变化(30.]。图1 (d)显示了一个重要的存储时间减少SH内容在所有样本( ),在副总裁更明显比美联社虾,表明antipressure灭菌包装更好地抑制蛋白质氧化。类似的结果是在先前的研究报告(31日,32]。为了延迟蛋白质氧化的过程中,最好的治疗组是AP20°C,和原来的质量可能是最好的保持在6天的存储。

羰基含量是最可靠的指标之一的蛋白质氧化的程度(33]。氨基酸与NH或NH₂组织在其侧链羟基自由基和转换为高度敏感蛋白质羰基化合物在氧化(34,35]。虾米的羰基含量均呈增长趋势的存储段(图1 (e))。在同样的包装方法,水平的羰基在37°C高于20°C;与此同时,在美联社低比副总裁虾虾。类似的结果为(36]。为了确保很大程度上的蛋白质氧化不发生在虾米的存储过程,AP20°C应该使用,存储时间可达18天。

虾蛋白质电泳分析表明,虾米的主要蛋白质成分肌球蛋白重链(MHC 220 kDa),肌动蛋白(43 kDa)和肌钙蛋白T (37 kDa),我(kDa 23日),C (18 kDa)图2。存储后,MHC乐队消失在所有治疗组,这是与之前的研究相一致37,38]。MHC退化可能是由于氧化,这也可能导致退化,交联,肌动蛋白的聚合表示在早前的报告39]。事实上,VP和美联社的肌动蛋白带虾样品存储期间减少但没有完全消失。同样,肌钙蛋白T乐队逐渐减少存储在37°C;然而,它没有显著改变在存储20°C。肌钙蛋白我也观察到同样的趋势,显示出更少的显著下降20°C比37°C;不过,相应的乐队是减少甚至消失在所有样本。肌钙蛋白C波段几乎也减少或消失在美联社虾贮藏期的结束,但没有显著改变副总裁虾。因此,为了延迟发生的蛋白质降解在虾米的存储过程,最佳治疗组应选择VP20°C。

改变肌肉组织是虾米质量的一个重要指标。虾的肌肉结构,通过SEM分析表明,在存储(0)天之前,肌肉纤维是维护;他们相对薄而均匀间隔的,没有聚合(图3)。然而,最终存储期(30天),肌肉纤维变得粗糙,出现聚合,纤维束之间的差距增加,制服和微妙的肌肉组织被摧毁。美联社虾显示大裂缝在肌肉纤维粗肌肉组织比副总裁虾在37°C和20°C。类似的结果迎迎et al。40]研究长期储存在虾肌肉组织的影响。为了更好地维护虾米的肌肉组织,副总裁包装时应使用存储,它应放置在室温环境中20°C。

3.2。动力学模型的建立

接下来,我们开发了动力学模型预测质量副总裁虾在存储。反应的动力学结果顺序取决于图形方法给出了表2。水分,TVB-N、SH和羰基含量是重要的质量指标变化在虾米存储在不同的温度下回归系数(即可见一斑R²),这都是0.89以上。水分和SH的变化内容是修身到二阶动力学模型,而那些TVB-N和羰基的内容遵循零级动力学模型。

活化能(E_一个)的水分值,TVB-N、SH和羰基含量分别为37.64,16.47,8.10,和12.22焦每摩尔,相应的preexponential常数(k₀)值分别为3.08×10³,3.08×10²、0.08和5.99,分别在37°C和20°C。蛋白质降解和质量预测模型根据水分,为虾米TVB-N、SH,羰基内容被插入了E_一个和k₀值到方程(7)。

虾米的质量预测模型是基于水分含量:

虾米的质量预测模型是基于TVB-N内容:

虾米的蛋白质氧化预测模型是基于SH内容:

虾米的蛋白质氧化预测模型是基于羰基内容: 在哪里y₁(t),y₃(t),x₁(t),x₂(t)是水分的预测值,TVB-N SH,羰基和内容,分别在虾米存储一定时间37°C和20°C。

3.3。相关分析的蛋白质氧化,提高质量,建立预测模型

表3提供蛋白质氧化指标之间的相关性和虾米的质量在副总裁条件下存储37°C和20°C。结果表明,蛋白质氧化指标明显与水分和TVB-N内容相关,表现出积极和一些其他的负相关性。因此,有显著相关性与高皮尔森系数和SH和TVB-N内容 在一个双尾检验。羰基和水分含量也表现出与高皮尔森系数和显著相关 在一个双尾检验。因此,水分和TVB内容的变化可以预测的羰基和SH内容,分别。

根据方程(11)和(14),模型预测含水率基于羰基含量可以作为计算

根据方程(12)和(13基于SH),模型预测TVB-N内容内容可以计算的

3.4。预测模型的验证

质量预测模型的有效性基于蛋白质氧化在虾米存储在20°C验证通过比较每个蛋白质的预测和观察值指数。表4提供实际样品的含水率测量和预测基于羰基含量在293 K虾米。表5提供TVB-N内容测量和预测基于SH在293 K虾米。之间的相对差异每个选定的质量指标的预测和观察到的值被用来评估质量的性能预测模型基于蛋白质氧化(41];如果相对误差低于10%,该模型被认为是可以接受的(42]。在目前的研究中,水分和TVB-N内容的相对误差在10%以内,表明这两个模型是足够可靠。

4所示。结论

在这项研究中,我们分析了solar-dried的质量和蛋白质氧化的变化p .对虾虾在存储。根据Δ的变化E、蛋白质成分、肌肉组织,副总裁和含水率虾比美联社保存好虾。阿伦尼乌斯方程用于分析各种指标的动力学在副总裁虾存储表示,水分和SH内容安装到二阶动力学模型,而TVB-N和羰基含量服从零级动力学模型。水分和羰基含量有显著相关性,TVB-N和上海之间的内容。模型预测基于羰基含量和含水率TVB-N内容建立了基于SH内容及其可靠性验证。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。原始数据可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了中国国家重点研发项目(2018 yfd0901004)。

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