基围虾的生命力较为顽强，对盐度的适应范围广，其营养丰富，富含优质蛋白和多种人体必需的微量元素及维生素，尤其是VA和VD含量较高，肉质松软，易消化。同时虾具有一定的药用价值，可以入药，对促进伤口愈合有显著作用。此外，基围虾具有独特的似植物、略带铁腥味的风味[1]，深受广大消费者的喜爱。基围虾具有高蛋白、高水分含量的特点，但作为一种季节性和区域性的水产品，同时由于其体内自溶酶的存在等因素[2-3]， 在氧化反应、微生物及内源酶的作用下极易发生腐败变质，新鲜度降低，从而失去食用价值和经济价值。随着虾新鲜度的变化，其食用安全性也逐渐下降，因此快速、准确判定虾的新鲜度很有必要[4]。
基围虾作为一种水产品，其货架期与水分含量及水分存在状态密切相关。水分作为基围虾中含量最高的成分，对于微生物的生长繁殖、腐败反应起决定性作用，对维持基围虾的质地、外观、风味等贮藏品质特性及货架期有重要影响[5-7]。低场核磁共振技术是一种快速、无损的光谱检测技术[8]。通过测定质子在磁场中的弛豫特性来研究样品中水分的含量、分布、迁移及其他相关品质特性[9-11]，近年来迅速发展并被广泛应用于医学、食品、地矿、农业、生物学等领域[12]，在科研领域主要应用于食品的物性分析及过程动力学研究。低场核磁共振技术多数以氢核为研究对象，通过检测样品中氢原子核在磁场中的弛豫特性来获得样品水分分布信息，对于分子水平的流动性有很高的敏感度，是目前国际上在微观层面用于研究样品中水分组成及分布情况的有效手段[13-15]。
目前，低场核磁共振技术已被广泛应用于食品保鲜领域研究。Renou等[16]利用低场核磁共振技术研究肉品中各水分的变化，发现肉制品水分状态与感官特性有较强的相关性。Sánchez-Alonso等[17]研究冻藏鳕鱼的品质发现，横向驰豫时间T2能反映水分子的结晶情况，可用于鳕鱼货架期的预测。低场核磁共振技术在研究水产品中水分存在状态方面取得了很好的效果，现已被用于分析鲤鱼、真鲷[18]等水产品贮藏过程中水分状态的变化，为研究水产品品质变化提供了良好的理论基础。
本研究以基围虾为研究对象，研究其在不同温度（0、4 ℃）贮藏条件下的品质和水分状态的变化，并通过相关性分析探讨不同贮藏温度下水分迁移和基围虾品质变化的相关性，为研究水分变化与贮藏品质之间的关系提供参考，探究一种基围虾贮藏期品质的快速、无损检测新方法。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
基围虾（新鲜、大小均匀） 三亚市农贸市场。
甲基红、次甲基蓝、营养琼脂、氧化镁、三氯乙酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
MesoMR23-060H核磁共振仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司；SQ510C立式压力蒸汽灭菌锅 重庆雅马拓科技有限公司；SW-CJ-2D超净工作台 苏州净化设备有限公司；DPX-9082B-1恒温培养箱 金坛市盛蓝仪器制造有限公司；BS210电子分析天平 德国Sartorius 公司；1260高效液相色谱仪 美国安捷伦科技公司；PHSJ-6L pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司。
1.3 方法
1.3.1 样品前处理
基围虾保持鲜活运回实验室，用清水洗净，剔除虾头、虾壳、虾线，分别进行真空包装后置于0、4 ℃冰箱中贮存备用。每个指标取同一条件下的3 个样品测定，每个样品平行测定3 次，取平均值。
1.3.2 菌落总数测定
参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》。
1.3.3 pH值测定
称取2 g虾肉绞碎研磨，与40 mL蒸馏水混合，搅拌均匀，过滤，得到待测样品溶液，利用pH计测定pH值。
1.3.4 总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量测定
参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》。
1.3.5 K值测定
参照陈思等[19]的方法，略作修改。用烧杯准确称取8 g碎虾肉，加入0.6 mol/L 25 mL高氯酸，充分匀浆后，2 000×g离心10 min，取上清液，用1 mol/L NaOH溶液将pH值调节至6.5～6.8，在2 000×g条件下再次离心10 min后，取上清液。使用前用0.45 μm无机滤膜过滤。
色谱条件：BDS C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；以0.04 mol/L KH2PO4和0.06 mol/L K2HPO4等体积混和溶液作为流动相；进样量25 μL，流动相流速1.0 mL/min，柱温37 ℃，紫外检测器波长254 nm。
三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）及其降解产物标准品高效液相色谱测定：将ATP、二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）、肌苷酸（inosine monphosphate，IMP）、次黄嘌呤核苷（inosine，HxR）、次黄嘌呤（hypoxanthine，Hx）单标样品以及它们的混合标样在上述色谱条件下进行测定，以含量（μmol/g）为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。 K值按下式计算。
式中：ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分别代表ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx含量/（μmol/g）（湿基）。
1.3.6 水分含量测定
参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》，用直接干燥法测定。
1.3.7 低场核磁共振分析
取不同温度贮藏的基围虾，放入直径为70 mm的核磁检测管中，线圈温度为32 ℃，调整质子的共振频率为24 MHz。选择CPMG序列，设置T2测量参数：采样频率200 kHz，重复采样间隔时间2 500 ms，累加次数8，回波时间1.000，回波个数1 000。根据CPMG指数衰减曲线图，用分析软件进行迭代反演，得到横向弛豫时间T2图谱[19]。
1.4 数据处理
利用Origin 8.0软件作图和进行各个指标的相关性分析。
2 结果与分析
2.1 基围虾不同温度贮藏过程中菌落总数分析
由图1可知，在4 ℃和0 ℃两个温度下贮藏的基围虾，从第1天开始菌落总数就呈上升趋势，4 ℃条件下贮藏的基围虾菌落总数增长更为迅速。根据GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》，一般测定虾类的菌落总数作为食用与加工的重要标准，菌落总数≤ 5.0（lg（CFU/g））为一级鲜度，菌落总数≤ 5.7（lg（CFU/g））为二级鲜度，菌落总数＞ 6.0（lg（CFU/g））即为腐败。由此可知，4 ℃条件下贮藏的基围虾贮藏前4 d为一级鲜度，贮藏5 d时为二级鲜度，贮藏7 d时已经腐败。而0 ℃条件下贮藏的基围虾贮藏1～6 d均为一级鲜度，贮藏7、8 d为二级鲜度，贮藏10 d时开始腐败。因此，0 ℃保鲜能在一定程度上抑制微生物生长繁殖，会使微生物的细胞膜流动性减弱，物质代谢率降低[20-21]，从而使其生长速率减慢。
图1 基围虾不同温度贮藏过程中菌落总数变化
Fig. 1 Changes in TVC of greasyback shrimps during storage at different temperatures
2.2 基围虾不同温度贮藏过程中pH值分析
由图2可知，4 ℃和0 ℃贮藏条件下，pH值的变化均呈现先下降再上升的趋势。这是由于虾死后体内仍然发生着各种复杂的变化，依次出现僵直、自溶和腐败变质3 个阶段的变化[22]。贮藏初期，ATP和磷酸肌酸等物质分解产生磷酸等酸性物质，同时糖原酶解产生乳酸，使pH值降低[23]。贮藏后期品质逐渐劣化，酶促反应、蛋白质变性产生一些胺类物质，使pH值上升[24-25]。与4 ℃相比，0 ℃条件下贮藏pH最小值出现一定的滞后性，说明在该温度下贮藏能一定程度上延缓基围虾品质的劣化。
图2 基围虾不同温度贮藏过程中pH值的变化
Fig. 2 Changes in pH value of greasyback shrimps during storage at different temperatures
2.3 基围虾不同温度贮藏过程中TVB-N含量分析
TVB-N是检验水产品质量的重要指标。在水产品腐败过程中，由于酶和细菌的共同作用，肌肉组织中的蛋白质会分解产生胺类物质，TVB-N含量可广泛用于水产品初期腐败的评定。由图3可知，基围虾贮藏初期TVB-N含量为8 mg/100 g，随着贮藏期的延长，4 ℃和0 ℃贮藏条件的基围虾TVB-N含量均呈上升趋势。4 ℃贮藏初期曲线变化较为平缓，后期上升幅度明显，0 ℃贮藏条件下变化速率较为缓慢，这可能是因为低温抑制了微生物的生长代谢及蛋白质降解，使蛋白质中的含氮物质无法释放出来[26]。
图3 基围虾不同温度贮藏过程中TVB-N含量的变化
Fig. 3 Changes in TVB-N content of greasyback shrimps during storage at different temperatures
2.4 基围虾不同温度贮藏过程中K值分析
K值能较好地反映水产品死后僵硬至自溶阶段的不同鲜度情况。基围虾贮藏过程中，ATP在体内一系列酶的作用下发生降解，K值越小表示越新鲜。
由图4可知，随着贮藏时间的延长，K值呈上升趋势，温度越高，上升越明显。4、0 ℃组K值分别在贮藏第7天、第10天超出60%，说明此时基围虾已进入初期腐败，不可食用。这与菌落总数的变化趋势一致。
图4 基围虾不同温度贮藏过程中K值的变化
Fig. 4 Changes in K value of greasyback shrimps during storage at different temperatures
2.5 基围虾不同温度贮藏过程中水分含量分析
水分含量与食品腐败变质关系密切。由图5可知，水分含量随着贮藏时间的延长呈下降趋势，肌肉细胞结构的改变及pH值的变化使得肌肉中被肌纤维或肌纤维细胞截留的水（不易流动水）逸散。4 ℃条件下贮藏基围虾的水分含量下降较为迅速，贮藏7 d时仅为57.62%，明显低于0 ℃（67.07%）。表明温度对水分的影响显著，4 ℃贮藏条件下水分流失更快，反映了基围虾品质的持续劣化。
图5 基围虾不同温度贮藏过程中水分含量的变化
Fig. 5 Changes in moisture content of greasyback shrimps during storage at different temperatures
2.6 基围虾不同温度贮藏过程中横向弛豫时间T2分析
低场核磁共振技术可以测量质子弛豫，因此在加工中经常被用来检测水的迁移率和肌肉结构的变化[18]。不同贮藏条件下基围虾组织结构中的多个水分群可通过基围虾中H质子的弛豫时间分布来反映。不同贮藏条件下的基围虾用横向弛豫时间T2可以表明水分的自由度[20]。
横向弛豫时间T2可以区分自由水、结合水和不易流动水，还可以反映结合水和自由水之间的化学渗透交换[27]。 横向弛豫时间T2表征的是不同状态的水分流动性。横向弛豫时间越长，水的流动性越强；横向弛豫时间越短，水的流动性越差[28]。由图6～7可知，基围虾肌肉组织由3 种不同的水分组成：结合水横向弛豫时间T2为0.1～10 ms（T21）、不易流动水为10～100 ms（T22）、自由水为100～1 000 ms（T23）。
图6 基围虾中水分横向弛豫时间T2分布
Fig. 6 Distribution of water transverse relaxation time T2 in greasyback shrimp
T21代表的是与蛋白质等氨基、羰基以氢键相结合的水，这种水结合十分紧密，流动性很差[29]。由图7A可知，随着贮藏时间的延长，横向驰豫时间T21波动不明显。T22代表肌纤维与膜之间不易流动的结合水[30]，由 图7B可知，随着贮藏时间的延长，T22呈下降趋势，表明随着贮藏时间的延长，一系列生理作用导致肌纤维结构被破坏，使得肌原纤维内的水不断流失，转变为自由水。T23代表细胞外间隙可以自由流动的水，由图7C可知，T23有升高趋势，表明自由水含量增加。由于体系内部的平衡作用，内层水会不断向外补充，由于虾的腐败变质，蛋白质、脂肪等降解，会使外部自由水的含量增加[31]。在相同的贮藏时间里，4 ℃贮藏条件下水分迁移较明显，基围虾的品质劣化较快，这与菌落总数、TVB-N含量、K值等理化指标相符。
图7 基围虾横向弛豫时间T2随贮藏时间的变化
Fig. 7 Changes in transverse relaxation time T2 of LF-NMR in greasyback shrimps as a function of storage time
2.7 基围虾不同温度贮藏过程中各指标的相关性分析
表2 0 ℃贮藏期间基围虾各指标间相关性
Table 2 Correlation between transverse relaxation times and physicochemical properties of greasyback shrimps stored at 0 ℃
指标 菌落总数 pH值 TVB-N含量 K值 水分含量 T21 T22 T23菌落总数 1.000 0.867* 0.994** 0.876* 0.957** 0.814* 0.881* 0.963**pH值 1.000 0.821* 0.869* 0.767 0.657 0.339 0.563 TVB-N含量 1.000 0.845* 0.945** 0.844* 0.942** 0.902**K值 1.000 0.845* 0.435 0.931** 0.916**水分含量 1.000 0.595 0.896* 0.908**T21 1.000 0.761 0.702 T22 1.000 0.899*T23 1.000
由表1～2可知，在4 ℃与0 ℃贮藏条件下，基围虾横向驰豫时间T2与多个理化指标均存在显著相关性。4 ℃贮藏条件下，T21与菌落总数、TVB-N含量显著相关，T22、T23均与菌落总数显著相关，与TVB-N含量、K值、水分含量极显著相关。0 ℃贮藏条件下，T21与菌落总数、TVB-N含量显著相关，T22与菌落总数、水分含量显著相关，与TVB-N含量、K值极显著相关，T23与菌落总数、TVB-N含量、K值、水分含量极显著相关。由相关性分析可知，不易流动水含量越少，自由水含量越高，各项理化指标变化越明显。主要原因是在贮藏过程中基围虾肌肉中结合水和不易流动水的迁移与损失是引起其品质发生劣变的主要原因。
表1 4 ℃贮藏期间基围虾各指标间相关性
Table 1 Correlation between transverse relaxation times and physicochemical properties of greasyback shrimps stored at 4 ℃
注：*. 显著（P＜0.05）；**. 极显著（P＜0.01）。表2同。
指标 菌落总数 pH值 TVB-N含量 K值 水分含量 T21 T22 T23菌落总数 1.000 0.843* 0.986** 0.840* 0.945** 0.811* 0.728* 0.862*pH值 1.000 0.860* 0.738 0.692 0.329 0.340 0.467 TVB-N含量 1.000 0.922** 0.953** 0.835* 0.960** 0.904**K值 1.000 0.863* 0.478 0.937** 0.942**水分含量 1.000 0.731 0.986** 0.938**T21 1.000 0.734 0.619 T22 1.000 0.957**T23 1.000
因此，运用低场核磁共振测定的横向弛豫时间T2表征基围虾在贮藏期间的品质变化可行。
3 结 论
运用低场核磁共振技术分析基围虾在4、0 ℃贮藏过程中肌肉中水分迁移规律，结合理化指标的变化，进而研究品质变化与水分迁移的相关性。结果表明：在贮藏过程中菌落总数、TVB-N含量、K值均随贮藏时间的延长而增大，pH值先降低后升高，水分含量呈降低趋势；随着贮藏时间的延长，结合水（T21）含量无明显变化，不易流动水（T22）含量逐渐降低，自由水（T23）含量逐渐升高，肌纤维的结构被破坏，使得肌原纤维内的水不断流失转变为自由水，基围虾的品质逐渐下降；T22、T23与多个理化指标具有相关性。因此，可运用低场核磁共振技术检测基围虾贮藏期间的品质变化，同时也为基围虾快速、无损检测新方法的探究提供了理论支持。
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