一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用
阅读说明：本技术 一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用 (Composite antifreeze agent suitable for euphausia superba and application thereof ) 是由 李冬梅 林峻鑫 张玉莹 张彪 李宜蔚 孙培梓 郭璇 赵燕芬 于 2021-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用,由以下原料按质量百分比组成：精氨酸10～30％,赖氨酸10～30％,脯氨酸10～30％,组氨酸10～30％,海藻糖5～15％,柠檬酸钠5～15％。本发明复合抗冻剂不含磷酸盐和蔗糖,安全性高,甜度低,使用快速简便,溶解于水后结合太赫兹波对南极磷虾浸泡处理,能减弱南极磷虾在长时间冷冻贮藏过程中的蛋白变性,降低南极磷虾的解冻损失,同时提升冷冻贮藏后南极磷虾的持水和加工特性。(The invention provides a composite antifreeze agent suitable for euphausia superba and application thereof, wherein the composite antifreeze agent comprises the following raw materials in percentage by mass: 10-30% of arginine, 10-30% of lysine, 10-30% of proline, 10-30% of histidine, 5-15% of trehalose and 5-15% of sodium citrate. The composite antifreeze agent disclosed by the invention does not contain phosphate and cane sugar, is high in safety, low in sweetness and quick and simple to use, can be dissolved in water and then is used for soaking the antarctic krill in combination with terahertz waves, can weaken the protein denaturation of the antarctic krill in the long-time freezing and storing process, reduces the thawing loss of the antarctic krill, and simultaneously improves the water holding capacity and the processing characteristics of the antarctic krill after freezing and storing.)
技术领域
本发明涉及水产领域，更具体地说，涉及一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用。
背景技术
南极磷虾是生活在南极的地球上已知资源量最丰富的单种生物，其营养丰富，被称为地球上最大的动物蛋白库。据统计，南极磷虾生物资源量约为6～10亿吨，同时每年可繁殖约3.42～5.36亿吨的仔虾。在国外，对南极磷虾的捕捞始于20世纪60年代，国内则于2009年才首次开展南极磷虾的捕捞工作。因捕捞地远在南极海域，同时南极磷虾富含低温自溶酶，因此在捕捞后迅速冷冻是保藏南极磷虾的重要方法。但是，由于南极磷虾捕捞地的距离因素，导致其冷冻贮藏时间远长于一般水产品，在长期的冷冻贮藏过程中，大量不规则冰晶的生长会影响蛋白质分子与结合水两者间的结合状态，部分结合水脱离转变成冰晶，导致水与蛋白质之间相互作用，影响了蛋白质原本的组织结构，同时蛋白变性导致持水性的下降，影响南极磷虾的解冻得率以及产品加工品质。
抗冻剂，是一种添加到食品中能防止食品遭受冷冻损害以达到较长时间保存效果的物质，日本最早将丙三醇添加在水产品中来阻碍水产品中的蛋白变性，现如今使用较多的抗冻剂为磷酸盐和蔗糖或山梨糖醇。磷酸盐类如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠或其混合物等含磷抗冻剂作为水产品的冷冻保护，磷酸盐的添加量需要严格控制且长期食用多种水产品产生的叠加效应亦可能导致磷摄入过量影响人体钙磷平衡，危害健康；蔗糖和山梨糖醇因其高甜度，高升糖指数而不利于肥胖症患者及糖尿病人。因此，考虑到如今健康的消费趋势以及某些特殊人群，开发一种绿色健康、适用于南极磷虾的新型复合抗冻剂具有重要意义。
太赫兹波是特指1011～1013Hz这个频段,波长在30um～3mm范围，介于微波与红外之间的电磁波，水分子、水分子团和各种微观粒子、分子等吸收太赫兹波，并与自身的振动波产生同频共振，在同频共振波的作用下，水的溶解能力增强。
发明内容
本发明提供了一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用，以解决现有南极磷虾等水产品长时间冷冻保藏导致蛋白变性和加工品质下降、且影响人体钙磷平衡危害健康、不利于肥胖症患者及糖尿病等问题，提供一种组分安全，低甜度，使用方法简单，处理时间短，能够减缓南极磷虾冷冻贮藏过程中的蛋白变性，改善长期冷冻贮藏的南极磷虾的品质的复合抗冻剂。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由下述组分按质量百分比组成：
优选方式下，所述适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由下述组分按质量百分比组成：
一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂的应用，使用所述适用于南极磷虾的复合抗冻剂浸泡南极磷虾肉，减缓南极磷虾蛋白的冷冻变性，改善加工品质；其具体应用方法为：将南极磷虾肉浸泡于所述复合抗冻剂溶液中，于4℃下浸泡0.5～2h，浸泡同时结合太赫兹波处理；所述复合抗冻剂溶液为：将所述适用于南极磷虾的复合抗冻剂溶解于水中配制而成；其中，所述适用于南极磷虾的复合抗冻剂和水的质量比为1:19；所述南极磷虾肉与所述复合抗冻剂溶液的质量比为1:3～3:1；所述太赫兹波频率为0.1～0.3THz，功率50～100mW，处理时间为0.5～2h。
本发明有益效果：
(1)本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，对南极磷虾冷冻前处理，能够在冷冻保藏过程中减弱蛋白冷冻变性，改善持水性，减少解冻损失，延缓南极磷虾虾肉品质的下降，改善加工特性。优选方案与不添加任何抗冻剂成分的对照组相比，解冻损失率相对降低了73.9％，持水率相对提高了28.6％。
(2)本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，成分安全无磷，能够避免磷酸盐和蔗糖添加带来的健康问题，且甜度低，能适用于多种水产品，具有普适性，利于消费者健康。
(3)本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，其应用中采用了太赫兹辅助方法，基于太赫兹波能激活分子运动，从而使抗冻剂能更好地渗透到虾肉组织中，增强抗冻效果。本发明方案与未使用太赫兹波直接使用复合抗冻剂相比，解冻损失率相对降低了21.4％，持水率相对增加了3.2％。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
下述实施例中使用的精氨酸，厂家为河南唐古食品配料有限公司，CAS号为74-79-3；赖氨酸，厂家为河南唐古食品配料有限公司，CAS号为56-87-1；脯氨酸，厂家为河南唐古食品配料有限公司，CAS号为147-85-3；组氨酸，厂家为河南唐古食品配料有限公司，CAS号为71-00-1；海藻糖，厂家为南京京润生物科技有限公司，CAS号为99-20-7；柠檬酸钠，厂家为山东潍坊英轩实业有限公司，CAS号为6132-04-3；魔芋粉，厂家为湖北强森魔芋科技有限公司，CAS号为37220-17-0；茶多酚，厂家为山东豫之兴生物科技有限公司，CAS号为84650-60-2。
一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，按质量百分比包括：精氨酸10～30％、赖氨酸10～30％、脯氨酸10～30％、组氨酸10～30％、海藻糖5～15％、柠檬酸钠5～15％。
所述适用于南极磷虾的复合抗冻剂的应用方法，步骤如下：
S1、按质量比1:19将所述复合抗冻剂和水混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
S2、按质量比为1:3～3:1将南极磷虾肉浸泡在所述复合抗冻剂溶液里，4～15℃下浸泡0.5～2h。
S3、在步骤S2进行的同时，使用频率为0.1-0.3THz、功率50-100mW的太赫兹波处理0.5-2h。
步骤S3中太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部。
实施例1
本发明一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料按质量百分比组成，包括：精氨酸10％，赖氨酸30％，脯氨酸30％，组氨酸10％，海藻糖15％，柠檬酸钠5％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在所述复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
实施例2
本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料按质量百分比组成，包括：精氨酸10％，赖氨酸10％，脯氨酸30％，组氨酸30％，海藻糖10％，柠檬酸钠10％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，15℃下浸泡1h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.1THz，功率80mW，处理时间为1h。
实施例3
本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料按质量百分比组成，包括：精氨酸10％，赖氨酸30％，脯氨酸30％，组氨酸10％，海藻糖15％，柠檬酸钠5％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在所述复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.3THz，功率80mW，处理时间为1h。
实施例4
本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料复配而成，以质量百分比计，包括：精氨酸20％，赖氨酸20％，脯氨酸20％，组氨酸20％，海藻糖5％，柠檬酸钠15％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将200g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡2h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.1THz，功率100mW，处理时间为2h。
实施例5
本发明一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料复配而成，以质量百分比计，包括：精氨酸30％，赖氨酸30％，脯氨酸20％，组氨酸10％，海藻糖5％，柠檬酸钠5％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在所述复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡2h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.2THz，功率80mW，处理时间为2h。
实施例6
本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料复配而成，以质量百分比计，包括：精氨酸20％，赖氨酸20％，脯氨酸10％，组氨酸20％，海藻糖15％，柠檬酸钠15％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将2000g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡0.5h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.3THz，功率100mW，处理时间为0.5h。
实施例7
本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂，由以下原料复配而成，以质量百分比计，包括：精氨酸30％，赖氨酸10％，脯氨酸10％，组氨酸30％，海藻糖15％，柠檬酸钠5％。
应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将333g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，10℃下浸泡1h。
(3)在使用复合抗冻剂溶液浸泡的同时，使用太赫兹波处理，太赫兹波处理器放置于浸泡液的底部，太赫兹频率为0.2THz，功率50mW，处理时间为1h。
对比例1
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：柠檬酸钠100％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例2
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：海藻糖50％，柠檬酸钠50％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例3
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：精氨酸60％，海藻糖20％，柠檬酸钠20％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例4
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：赖氨酸60％，海藻糖20％，柠檬酸钠20％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例5
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：脯氨酸60％，海藻糖20％，柠檬酸钠20％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例6
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：组氨酸60％，海藻糖20％，柠檬酸钠20％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例7
一种市售供应水产品抗冻剂，品牌为味可多，产品型号为BXF01。
所述市售供应水产品抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述市售供应水产品抗冻剂10g，加入水990g混匀，充分溶解，配制成水产品抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在水产品抗冻剂溶液中，4℃下浸泡15min。
对比例8
一种具有抗冻效果的传统抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：蔗糖48.8％，山梨醇48.8％，三聚磷酸钠2.4％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述传统抗冻剂82g，加入水918g混匀，充分溶解，配制成传统抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在传统抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例9
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂，由以下原料配制而成，以质量百分比计，包括：精氨酸10％，赖氨酸20％，脯氨酸20％，组氨酸10％，海藻糖15％，柠檬酸钠5％，魔芋粉10％，茶多酚10％。
一种具有抗冻效果的复合抗冻剂的应用方法，具体实施步骤如下：
(1)将所述复合抗冻剂50g，加入水950g混匀，充分溶解，配制成复合抗冻剂溶液；
(2)将500g南极磷虾肉浸泡在复合抗冻剂溶液中，4℃下浸泡1h。
对比例10
具体实施步骤如下：将500g南极磷虾肉浸泡在1000g溶液中，4℃浸泡1h，浸泡后沥干水分；所述溶液为不添加任何抗冻剂成分的纯净水。
以本发明所有实施例和对比例中的浸泡后沥干水分的南极磷虾为样品作为研究对象，置于-18℃冷库中冷冻贮藏3个月。
指标测定：
(1)解冻损失率：即各样品冷冻贮藏3个月后4℃完全解冻，解冻前后质量变化。解冻损失率越小，表明汁液流失越少，损耗越低。
解冻损失率＝(解冻前质量-解冻后质量)/解冻前质量×100％
(2)持水性：即各样品冷冻贮藏3个月后4℃完全解冻，擦去表面水分，3000g离心20min，离心前后质量变化。离心前后的质量变化值越小，持水性越大，表明冷冻贮藏后的南极磷虾持水力越好。
持水性＝离心后质量/离心前质量×100％
解冻损失和持水性的数据从侧面反映出蛋白变性程度。
由此，制得表1：各实施例和对比例的解冻损失率和持水性
表1：各实施例和对比例的解冻损失率和持水性
对比例8为传统常用的抗冻剂，对比例7为市售商用抗冻剂，已有文献表明海藻糖的甜度约为蔗糖的45％，同时在体内吸收缓慢，血糖反应平缓。
由表1可知，在经过冷冻3个月后，经过本发明的各实施例处理的样本其解冻损失率控制在10％以下，普遍低于各对比例；持水性在70％以上，普遍高于对比例。从解冻损失率和持水性的数据来看，其中最优实施例为实施例3，其解冻损失率为6.6％，远低于作为对照的对比例10，持水性为77.3％，远高于作为对照组的对比例10，并且优于传统配方的抗冻剂(对比例8)和市售抗冻剂(对比例7)，同时，该最优实施例相比同配方但未加太赫兹处理的实施例1也有显著的增强效果。从配方合理性和工业生产成本角度来看，最优实施例也为实施例3，而配方更为复杂，添加更多不同组分的对比例9的效果并不突出，更没有优于实施例3。
因此，本发明的一种适用于南极磷虾的复合抗冻剂及其应用能够较好的减缓南极磷虾冷冻过程中的蛋白变性，保护蛋白结构，减少自身汁液流失，增强持水能力；能够减少工业生产和运输过程中的成本损耗，改善加工特性，提高后续产品加工品质，同时具有组分安全、低甜度和使用方法简单的特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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