冷藏过程中凡纳滨对虾颜色变化与鲜度指标间相关性研究

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　冷藏过程中凡纳滨对虾颜色变化与鲜度指标间的相关性研究

　凡纳滨对虾是我国主要养殖对虾品种之一，其营养丰富，味道鲜美，深受广大民众喜爱，具有较高的经济价值。鲜度是表征对虾品质的最重要因素，对产品的商品价值具有较大的影响。评价鲜度的指标很多，如质构、颜色、感官、气味和电 导 率 等 物 理 指 标 [1] ； 挥 发 性 盐 基 氮(totalvolatilebasicnitrogen ， TVB-N) 、 多 酚 氧 化 酶(polyphenoloxidase，PPO)值、K 值和 pH 值等化学指标；致病菌含量、真菌含量和菌落数等微生物指标[2]。化学与微生物的检测方法客观性强，但操作繁琐、设备要求高、耗时长、材耗高、具有破坏性，因此需要简单和非破坏性的检测方法来解决上述问题。近年来对虾的无损检测和在线检测技术取得了很大的进展。QUAN 等[3]设计一种对生物胺敏感的智能纳米纤维比例荧光传感器用于检测虾的新鲜度；HUANG等[4]通过羟丙基甲基纤维素改性的荧光醇膜与玫瑰茄花色苷的结构修饰来改善功能特性以监测虾的新鲜度变化；DAI等[5]利用可见/近红外高光谱成像技术快速检测未冷冻和冷冻虾的新鲜度；代琼[6]、QU 等[7]基于高光谱成像技术对虾仁新鲜度进行检测。快速无损检测技术检测灵敏度高、快速，但也存在设备昂贵、数据建模复杂以及需要大量数据分析对比等很多问题。

　人们往往通过颜色判断食品鲜度品质，但这种判断方法缺乏客观性和再现性。贮藏过程中对虾颜色变化是否与其他鲜度指标之间存在较好的相关性仍不明确。对虾颜色变化通常通过色差仪进行测定，但是使用色差仪需要在相对稳定的环境条件下精确地标定。色差仪检测样品时具有不连续性，需要人为操作并对样品进行多点检测，对数据准确性存在影响。利用计算机可视化系统(computervisualizationsystem，CVS)则可以实现颜色变化的定量化、连续化测定[8]。CVS 是利用计算机、摄像机、图像卡以及相关处理技术来模拟人的视觉，用以识别、感知和认识世界。CVS 不仅可以分析一个检测点的颜色，还可以估计样品的总体颜色。利用 CVS 捕获、处理和分析图像可以对颜色进行客观性检测，也可以将其用于在线检测，实现质量自动评估，提高生产速度和效率[9]。作为一个客观、快速和非接触的质量评估工具，CVS 已经被应用于鱼肉[10-11]、奶酪[12]等食品的质量非破坏性评价和分级等方面。但是 CVS 只是颜色测定结果，并没有和鲜度变化指标联系起来，如果颜色变化和鲜度指标存在相关关系，就能够实现对虾鲜度变化的在线分析和智能化检测。智能检测可以以无创、无损、简单和快速的方式为用户(制造商、零售商和消费者)提供食品状况方面的信息，将在品质监控方面发挥重要作用。

　因此本文通过测定不同贮藏期对虾颜色的变化，研究颜色变

　化和鲜度指标之间的相关关系，以期通过颜色变化对对虾鲜度进行判断。首先建立色差仪和 CVS 测定的色差值之间的相关关系，然后探讨颜色变化与 pH、TVB-N 值、K 值、感官评价及质构等变化的相关关系，实现利用颜色指标预测贮藏加工过程中对虾鲜度变化的目的，为无损检测及在线评估提供一种有效途径和方法。为对虾鲜度的智能化检测设备的开发提供理论基础。

　1 材料与方法 1.1 材料 鲜活的凡纳滨对虾规格为每只 12 ～ 17g ，广东省湛江市东风市场。采集质量在每只 15～18g(55～56 只/kg)，体型完好，为无损伤鲜虾。当天采购的凡纳滨对虾置于 0℃冰水混合物中致死后，先将其均分为“去头”和“带头”2 份样品，每份的虾数量不少于 36 只。之后以 6 只虾为 1 组，将样品分为去头虾 6 组、带头虾 6 组，并放入(4±1)℃的冰箱内冷藏。以 6d 为 1 个试验周期，从冷藏后的第 1 天开始，每天取“去头”样品和“带头”样品各 1 组进行检测。

　试剂：氧化镁、硼酸、盐酸、氢氧化钠均为国产分析纯，西陇科学股份有限公司( ( 中国广东汕头市) ) 。

　仪器：

　HITACHICR22GⅡ 高速冷冻离心机，日本株式会社日立制作所；H pH 仪、 SIM- -0 F140 制冰机，日本 O SANYO 公司； TMS- - PRO质构仪，美国 C FTC 公司；0 VAPODEST450 全自动凯氏定氮仪，

　德国 t Gerhardt 公司；0 Titroline5000 自 动电位滴定仪，德国s SIAnalytics 公司； DDSJ- -A 308A 型电导率仪，上海雷磁仪器厂；m DEEP40cm 型摄影棚，上海诺美摄影器材有限公司；柯尼达 卡美能达 CR- -0 20 色差仪，柯尼卡美能达控股株式会社；SONYILCE- -3 A7RM3 、 数码相机、8 SONYSEL50M28 镜头，索尼( ( 中国) )有限公司； RAL- -9 D9 。

　标准色卡，德国劳尔公共有限责任公司。

　1.2 实验方法 1.2.1 凡那滨对虾贮藏过程中颜色变化测定 1.2.1.1 对虾色差测定 从 从 4℃在 冰箱中取出预处理的样品，虾去头去壳，放在 20mm的比色皿中，用色差仪对虾体第 2 2 腹节、第 3 3 腹节的侧面进行色泽检测。测 3 次取平均值，记录 L*、a*、b*值，计算△E*值。3 个值的正负以色差仪配备的标准白板、黑板为基准校正。△E*值表示总体色差值[13]，按公式(1)计算：

　(1) 式中：

　L* 、 a* 、 b* 为样品测量值； L0* 、 a0* 、 b0* 为标准值。

　1.2.1.2 色卡色差测定 把 把 7 287 色哑光色卡根据色差仪测量面积要求进行适当裁剪，编号后按照上述方法进行测定。

　1.2.1.3CVS 测定 S CVS 系统由照明系统、图像采集系统及图像处理系统组成。照明系统采用两盏平行灯照明，灯长 40cm、每盏灯均匀分布

　着 120 颗 LED 灯珠，灯板可以在棚体框架上移动以灵活布光。色温为 5700K，显色指数(Ra)大于 92%，两盏灯都位于样品上方的40cm处并与样品呈45°的角度，作为标准照明系统。考虑到环境照明对实现可重现成像条件有着至关重要的影响，为保证整个实验过程中照明条件的统一性，在采集图像之前，照明系统应先打开 30min 以保持光源的稳定。数码相机垂直放置在距背景板 30cm 处，相机镜头与光源轴线之间的角度为 45°时可以减少颜色的漫反射(造成颜色的漫反射主要发生在入射光 45°)，作为标准的拍摄条件。图像在白色背景下拍摄，相机设置如为手动模式，感光度(ISO)为 400，镜头光圈 f 为 4.0，快门速度为 1/160；分辨率为 2816×1880像 素 ； 无 变 焦 、 无 闪 光 联 合 图 象 专 家 组(jointphotographicexpertsgroup，JPEG)格式存储。相机通 过 IFC-400PCU 界 面 连 接 线 连 接 到 带 有AdobePhotoshop2022 的计算机 USB 端口，直接从计算机中获取图像。样品为 287 色哑光色卡和不同贮藏期的对虾，重复测量 3 次取平均值。用 AdobePhotoshop2022 软件打开待处理图片，用菜单栏中的椭圆选框工具选定需要分析的区域，在图像中选择 Lab 颜色模式，然后在图像里的“直方图”中查看选中区域的图像数据并实时记录 L*、a*、b*值，重复测量 3 次取平均值[14-15]。

　1.2.2 凡那滨对虾贮藏过程中主要鲜度指标测定

　1.2.2.1 电导率的测定 对虾经预处理后去头去壳，迅速剁碎，称取虾肉 5.00g ，加入 入 L 45mL 蒸馏水，用均质机 n 18000r/min 均质 40s ，在振荡机上 上 0 300 次n /min 振荡 30min ，在离心机中以 n 8000r/min 常温条件下离心 5min 。取上清液，用电导率仪测定电导率[16]。

　1.2.2.2pH 值的测定 对虾经预处理后去头去壳，迅速剁碎，称取虾肉 5.00g ，加入 入 L 45mL 蒸馏水，用均质机 n 16000r/min 均质 40s ，室温静置n 30min 后，n 8000r/min 离心 5min ，取上清液测其 H pH 值。

　1.2.2.3 质构的测定 质构的测定采用质地剖面分析 (textureprofileanalysis ，TPA)( 二次咀嚼测试) ) 法 [17] ，通过使用质构仪模拟人的口腔咀嚼活动，2 2 次挤压样品，测试感应探头与电脑连接，通过电脑软件输出检测过程中的质构曲线图。从曲线图中可以得到样品质构特性的变量，本文选择硬度和弹性做为质构的代表性指标进行分析。

　1.2.2.4TVB-N 的测定 照 参照 GB5009.228 —2 2022 中自动凯氏定氮仪法。将凡纳滨对虾样品去头，去壳和虾线，用打浆机搅碎后取 5g(精确至0.001g)样品加入 45mL 蒸馏水，再次匀浆，浸渍 30min。转移至蒸馏管中，加入 0.5g 氧化镁后迅速连接到蒸馏器上，按照仪器设定条件测定。样品中 TVB-N 含量以 100g 样品中

　所含氮的质量(mg)表示。

　1.2.2.5K 值的测定 色谱柱采用 COSMOSIL5C18(4.6m m×250mm ， 5μm) ；流动相 A A为 为 H CH3OH 溶液，B B 为 为 4 0.05mol/LKH2PO4 和 和 0.05mol/LK2HPO4混合溶液，H pH 调至 6.5 ；C C 为超纯水；将甲醇用 m 0.22μm 的用 有机相膜抽滤，水溶液和盐溶液用 m 0.22μm 的水相膜抽滤，并进行超声脱气；柱温 25℃ ；进样量 10μL ；样品运行程序：， 采用等度洗脱， 98%的 的 4 0.05mol/LKH2PO4 和 和 0.05mol/LK2HPO4混合液和体积分数 2% 的甲醇溶液，样品运行时间 19min ，在波长 m 254nm 处进行检测。计算 ATP 关联化合物的浓度，6 种核苷酸的浓度计算如公式(2)所示：

　(2) 式中：X X ，凡纳滨对虾样品中的核苷酸及其关联化合物的含量， μmol/g ； ρ ，6 6 种核苷酸及其关联化合物的标准混合品浓度校准曲线， μg/mL ；V V ，样品提取物的体积， mL ；m m ，样品的质量，g g ；M M ，每个核苷酸及其关联化合物的分子质量。K 值计算如公式(3)所示：

　(3) 式中：R HxR 为次黄嘌呤核苷含量， μmol/g ；x Hx 为次黄嘌呤含量， μmol/g ；P ATP 为腺苷三磷酸含量， μmol/g ；P ADP 为腺苷二磷酸含量， μmol/g ；P AMP 为腺苷酸含量， μmol/g ；P IMP 为肌苷酸含量， μmol/g 。

　感 官评价方法：取出存放在 4℃ 的样品解冻至室温，感官评由 定小组成员由 0 10 名经过培训的人员组成，按照国标SC/T3113 — 2022 《冻虾》感官鉴定标准对样品品质进行评分( (表 表 1) 。

　表 1 冷藏过程中对虾品质评分标准 Table1Sensoryevaluationstandardforprawnsqualityduringstorage 1.2.3 数据统计 每个样品平行处理 3 3 次，数据处理和表格由 l excel 处理。样本值由平均值±标准偏差表示。使用 SPSS17.0 进行显著性分析，P0.05 表示具有显著性差异。相关性分析通过 Excel中 CORREL 函数来计算相关系数。根据实测值(Xmeasure)和预 测 值 (Xmodel) 的 差 异 计 算 均 方 根 误 差(root-mean-squareerror，RMSE)，通过拟合优度(R2)评定拟合程度，R2 越接近 1，拟合度越好。RMSE 计算如公式(4)所示：

　(4) 2 结果与分析 2.1CVS 系统与色差仪测定颜色相关性分析 CVS。

　系统替代色差仪就可以对颜色进行连续化的测定。将CVS系统测定的 287 色色卡的 L*、a*、b*值，与色差仪测定的L*、a*、b*值进行相关分析。由图 1 可知 CVS 与色差仪在颜

　色数据测量上呈线性相关，且相关性较好，L*、a*、b*值相关系数分别是 0.95、0.87、0.96。说明可以利用 CVS 系统代替色差仪来进行颜色的测定。

　图 1CVS 系统与色差仪测定色卡板 L*、a*、b*值相关关系 Fig.1ThecorrelationbetweentheL*,a*orb*valuesofthecolorchartmeasuredbytheCVSandthecolorimeter a*到 相关系数没有达到 0 0.90 以上，可能是因为色卡与数码相机制造商的颜色设定不是很匹配，因此造成颜色测定上的差异。利用普通数码相机拍摄的图像是对每个像素通过 R、G和 B3 个数值，记录拍摄对象的颜色。通常应用制造商自己的颜色校正，在理想情况下使用符合通用色彩标准(standardRedGreenBlue，sRGB)(国际电工委员会指定的 RGB色彩空间)的数码相机拍摄，所得照片的颜色是准确的。但是实际上市场上数码相机的测量精度并不能保证，互换镜头可能也会影响记录的 RGB 值；另外一个原因可能是由于拍摄的色彩数据以 JPEG 压缩格式进行储存，对相邻像素进行平均，使合并所得色彩的部分信息不准确。以上都是可能导致a*值的相关系数不高的原因，但是相关性 0.85，可以认为CVS 也可以代替色差仪进行测定。

　2.2 冷藏过程中对虾颜色变化规律研究 如图 2 2 所示， L* 、 a* 、 b* 、 △E* 值从第 1 1 天开始保持逐渐上升的趋势， L* 值和 b* 值上升幅度明显，都能较好体现对虾冷

　藏过程中颜色变化，肉眼也能明显观察到颜色变化。a*值从冷藏第 1 天到第 6 天的数值呈缓慢上升的趋势，带头处理的对虾 a*值上升了 0.65，去头处理的对虾 a*值上升了 0.55。上升的幅度不大，肉眼观察颜色变化不明显(图 2-a)。相较于去头冷藏处理的虾肉，带头冷藏处理的虾肉更透亮发白。b*值从冷藏第 1 天到第 6 天的数值呈缓慢上升趋势，带头对虾 b*值上升了 1.87，去头处理的对虾 b*值上升了 1.29。带头与去头对虾 b*值在冷藏前 2d 相差不大，从第 3 天开始 2组样品 b*值上升速率均有提高，带头冷藏处理的对虾上升速率提高更为明显，从第 3 天开始两组 b*值相差 0.13，到第 6天两组 b*值相差 0.65，颜色相差十分明显，带头虾组虾肉较去头冷虾肉更显黄(图 2-b)。如图 2-c 所示，在检测周期内带头虾 L*值上升了 4.84，去头虾 L*值上升了 3.42。随冷藏时间推移，L*值在第 1 天～第 4 天呈一定速率上升，在第4 天起带头虾 L*值上升速率增加，去头虾上升速率变化不明显。带头虾的 L*值比去头虾低，说明随着对虾鲜度变化带头虾颜色变暗较快。对虾体表色泽变化的主要原因是在多酚氧化酶的催化作用下，虾体内无色的一元酚和氧气发生生化反应形成无色的二元酚，二元酚继续氧化形成有色的醌类物质，醌类物质极易和虾体里的蛋白质或者氨基酸类物质结合成褐色的复合物。虾肉随着酪氨酸和醌类物质的产生而腐败分解，褐变逐渐明显，虾体逐渐失去光泽，颜色逐渐变暗直至

　变成黑色，而虾头中的多酚氧化酶含量较多，在贮藏过程中可以加速虾体变质。ΔE*值越大，说明色差越大，随着贮存期的延长，带头和去头虾的 ΔE*值都呈上...