王 亮,曾名湧,董士远,刘尊英,赵元晖
(中国海洋大学水产品高值化利用实验室,山东青岛266003)
冰温贮藏是指在冰温带范围内贮藏的保鲜方法。所谓“冰温带”,又简称“冰温”,是从0℃开始到生物体冻结温度为止的温度区域[1]。在此温度带,食品细胞始终处于不冻结的活体状态,不仅可以避免因冻结而导致的一系列质构劣化现象,如食品蛋白质变性、组织损伤、汁液流失等,而且与冷藏法相比,能够明显延长食品保质期[2]。因此,冰温贮藏已成为仅次于冷藏、冷冻的第三类低温保鲜技术而备受关注[3]。
凡纳滨对虾Penaeus vannmei原产于太平洋西海岸至墨西哥湾中部,是世界上公认的养殖产量最高的三大虾品种之一。其肉质含水分较多,肉味鲜甜嫩滑,淡而柔软,并且有1种特殊诱人的鲜味。据分析,新鲜对虾含有丰富的蛋白质、维生素A、B1、B6、B12及钙、铁、磷等矿物质和其它多种人体所需的营养成分。近年来,虽然水产品品质的全方位信息关注程度日益提高,但是对于如何评价对虾品质的等级及食用优良程度的相关工作进展还很缓慢[4]。对虾的风味由于不像啤酒、葡萄酒等有西方国家成熟的品评方法与标准,至今国内尚未有关于凡纳滨对虾感官品评的系统研究,且对其品质的研究也主要集中于营养组成分析,呈味氨基酸等鲜味物质的检测及对虾安全性等几个方面。质构仪、色差计的应用多见于禽畜产品以及农副产品,但用于对虾产品食用口感的检测则鲜见报道。
本研究集成了冰温技术、营养成分分析、描述性分析、生化分析、色差和质构仪检测等技术,旨在建立一套综合评价凡纳滨对虾食用品质的系统方法。以此法对冰温条件下的凡纳滨对虾进行品质特征检测,论证以描述性分析为技术核心的对虾品质评价体系的可行性,以期为凡纳滨对虾冰温保鲜体系的建立及产业化提供理论依据和技术支撑。
1.1.1 材料 凡纳滨对虾(Penaeus vannmei)规格为55~65只·kg-1,2008年9月购自青岛市南山水产市场。保活运回实验室,剔除残缺及失活的个体,冰水使虾休眠,去头、去肠线,低温流水清洗,然后放于滤网上沥干,4℃的冰箱中静置1 h以上待用。
1.1.2 仪器 DSC-200PC差示扫描量热仪,德国NETZSCH仪器有限公司;SHP-2000低温恒温培养箱,上海精密科学仪器厂;TES-1362列表式温湿度计,台湾TES电子有限公司;HA IER-BCD变频冰箱,青岛海尔集团;TM S-PRO质构仪,美国Food Technology;WSC-S色差仪,上海光学仪器厂;AB135-S精密电子天平,瑞士M ETTLER TOLEDO仪器有限公司。
1.2.1 对虾冰点测定 凡纳滨对虾冰点采用德国NETZSCH-200PC差示扫描量热仪(DSC)进行测定。首先对仪器进行温度和灵敏度校准。样品经称量后密封于坩埚内,然后放于DSC样品池,空坩埚用做参比。高纯N2作为载气,液氮用于样品冷却。
1.2.2 对虾贮藏 将处理后的对虾放入保鲜盒,贮藏于SHP-2000型低温恒温培养箱中。分别于0,1,2,3,4,5 d取虾进行品质测定。
1.2.3 样品准备 分别取对虾样品15~20只,放于一次性白色纸盘中,并用保鲜膜覆盖,置于4℃的冰箱中平衡30 min,用于对虾基本营养成分及生化分析。
分别取对虾样品30~40只,放入滤网中。根据预实验得到的结论,先将数显温度计(TES-1362型,台湾)插入对虾体内,然后将滤网缓慢降低到沸水(含2%的非碘食盐)中,直至有一半样品浮于水面为止(此时虾体中心温度处于70~75℃之间)。将样品取出后立即放入冰水混合物中冷却5 min,然后将对虾去壳,清洗并放于滤网上沥干,随后放入白色带盖的塑料盘,于10℃的冰箱中静置30~60 min,用于对虾感官描述性分析及仪器检测。
1.2.4 基本营养成分测定 水分测定采用恒温常压干燥法(105±2)℃;粗蛋白测定采用微量凯氏定氮法;脂肪测定采用索氏抽提法;灰分测定采用马福炉灼烧法(550±15)℃。
1.2.5 感官描述性分析 建立感官分析方法,首先要组建感官评价小组。而一个感官评价员的基本能力主要包括检出力、识别力、记忆力、表现力4个方面[5]。根据这4方面的能力,小组成员从经过描述性分析培训的实验人员中选出,其中培训内容包括参考标准培训、预实验以及感官评定表的制定。最终在Erickson等[6]分析表的基础上制定适合凡纳滨对虾感官描述的参考标准(见表1),同时感官小组对凡纳滨对虾的描述符及等级分值进行了深入讨论,并取得小组成员的一致同意。另外,当个别成员对某一描述符的评定偏离小组平均值(≥10)时,该小组成员应再次进行评定,直至达到所有小组成员满意为止。
样品编码后随机分发给评价员,于30 min内进行评定,每人次均呈送2个平行样品和1个对照(新鲜的熟对虾),且重复次数在3次以上,分值记录到带有描述符的评价表上。在评价过程中,若发现评价员对样品评价不能达到再现性和满意的结果时,反复试验以及时纠正其不准确的评价行为,帮助提高评价员的评价水平[7]。
1.2.6 质构分析 随机取熟虾样品若干只(≥10),使用TM S-PRO型高精度物性分析仪测定肌肉组织的硬度、弹性、紧密性、咀嚼性。
1.2.7 色差分析 采用WSC-S型色差计对凡纳滨对虾进行色度分析,以标准白板作为标准(L=91.32,a=0.03,b=0.01),L*、a*、b*为样品色与标准色的差值,其中L*代表白黑色;a*红绿色;b*蓝黄色。
1.2.8 生化分析 细菌总数按照GB/T4789.20-2003方法测定;TVB-N值根据GB/T5009.44-2003方法测定;p H值按照GB/T5009.45-2003方法处理后,直接用酸度计测定。
实验结果及数据统计均采用SPSS13.0统计软件进行分析,结果以平均值±标准偏差(?X±SD)表示,P<0.05为差异显著。
凡纳滨对虾DSC扫描图结果如图1所示。由于DSC测试存在着热阻的因素,熔融峰值温度是一个随升温速率、样品量而变的值,并不能代表样品的真实熔点[8],因此取升温曲线的外推起始点作为凡纳滨对虾的冰点。从图1中可以看出,在升温曲线上,DSC扫描图外推起始温度为(-1.48±0.13)℃,即凡纳滨对虾的冰点为(-1.48±0.13)℃。本实验在控温过程中温度有所波动(±0.5℃),因此在预实验的基础上,选用-0.8℃作为凡纳滨对虾的贮藏温度。
图1 凡纳滨对虾DSC扫描图谱Fig.1 A typical DSC thermogram to determine the freezing point of penaeus vannmei
贮藏期间凡纳滨对虾基本营养成分变化见表2。从表2可以看出,凡纳滨对虾肌肉中除水分以外,蛋白质含量最高,其次是灰分、脂肪。贮藏过程中,水分含量从74.96%下降到66.92%,其中0~2 d,水分含量变化无显著差异(P>0.05),但从第3天开始,水分含量出现显著差异(P<0.05),且由此引起蛋白质、脂肪以及灰分含量略微上升,但由于脂肪含量过低,贮藏期间含量变化并无明显差异(P>0.05),相比而言,蛋白质于第5天才出现较显著的差异(P<0.05)。
表1 对虾感官评定的参考标准Table 1 Standard references and ratings used in descriptive analysis of shrimp samples
表2 冰温贮藏期间营养成分变化Table 2 Changes of nutritional component parameters during controlled freezing-point storage wet weight/%
贮藏期间凡纳滨对虾感官变化见表3。从表3可以看出,贮藏期间,除碘味描述符以外,凡纳滨对虾其余15种描述符均存在显著性差异(P<0.05)。对于熟鲜味而言,在0~4 d内其分值从31.34下降到27.90,不存在显著性差异(P>0.05),但到5 d时,由于分值明显降低,较之前4 d差异显著(P<0.05)。而在贮藏初期,由于虾肉较新鲜,褐变度所占分值较小,贮藏期间分值变化并不明显,但到第5天,去壳后的虾肉腹节连接处已出现明显褐变,其对应分值较之前4 d,已出现显著性差异(P<0.05),而陈腐味分值分配特点与褐变度有相似之处,于第4天出现显著性差异(P<0.05)。
黑斑于第4天出现显著性差异(P<0.05),且此时虾肉各腹节连接处黑斑率均明显高出前3 d。光滑度的平均分值除在第1天略有上升外,2~5d均呈现下降的趋势,且此期间虾肉表面逐渐变得黏稠,虾肉的熟鲜气味由浓烈转向清淡。
新鲜的对虾咸味中伴有淡淡的甜味,但随着贮藏时间的延续,咸甜味变化差异幅度很大,这可能与评价员的口感适应度有关,但整个贮藏过程均呈下降趋势。并且到贮藏后期,虾肉的黏着感也有所增强。虾肉硬度在2 d后,分值不断下降,且在第3~5天之间均存在显著性差异(P<0.05)。咀嚼性、弹性均在第5天出现显著性差异(P<0.05),其变化规律接近于褐变度。尤其在贮藏后期,虾肉咬劲以及黏弹感下降程度明显,已进入感官拒绝期。
另外,从描述性分值中不难发现,多汁性、脆性以及致密性变化趋势基本相同,均于第3天以后才出现显著性差异(P<0.05),但到第5天时,虾肉的纤维致密性还处于可接受状态。
表3 冰温贮藏期间对虾感官变化Table 3 Changes of senso ry evaluation parameters during controlled freezing-point storage/d
硬度系数是指压缩测试中的峰高值,而硬度1和硬度2则分别是指压缩测试中所产生的第一峰高值和第二峰高值。贮藏期间,凡纳滨对虾的硬度1和硬度2均呈下降趋势。其质构变化见表4。从表4可以看出,硬度1从最初的427.23gf下降到第5天的220.45gf,且在1~3 d,4~5 d的硬度变化并无显著性差异(P>0.05),而硬度2从最初的313.44gf下降到第5天的135.20gf,较之硬度1而言,1~3 d,4~5 d之间均存在显著性差异(P<0.05)。
弹性系数是指第二次压缩的峰高值与第一次压缩的峰高值之比。贮藏初期,弹性系数从第0天的73.28%上升到第1天的88.65%,但随后从第2天开始,弹性系数呈下降趋势,从88.65%直至下降到第5天的61.33%,其中,第4天较之第0天而言差异不显著(P>0.05),而弹性于第5天下降到61.33%,较第4天而言存在显著性差异(P<0.05)。与感官描述性分析比较发现,仪器测试能更好地反映虾肉在贮藏期间的弹性变化。
致密性系数是指2次压缩的峰面积之比。如表4所示,贮藏期间,致密性先从开始的54.79%上升到73.99%,随后逐渐下降到50.48%,但第4天尚未出现显著性差异(P>0.05),这一点与对虾的弹性系数变化基本一致。
咀嚼性系数是硬度、弹性、致密性三者的乘积。从表4可以看出,贮藏期间,对虾的咀嚼性系数变化存在显著性差异(P<0.05)。起初0~1 d内,咀嚼性系数从171.23gf上升229.49gf,而后的2~5 d,咀嚼性系数从191.18gf逐渐下降到68.25gf,且各贮藏时间的咀嚼性系数均存在显著性差异(P<0.05),但结合感官描述不难发现,虾肉第5天咀嚼性系数较之前4 d,存在显著性差异(P<0.05)。
贮藏期间凡纳滨对虾色差变化见表5。从表5可以看出,对虾煮熟后,虾壳第5天的L*值与前4 d相比,存在显著性差异(P<0.05),而虾肉第3天的L*值变化幅度较大,其它贮藏时间内均不存在显著性变化(P>0.05),这可能与样品的差异性以及生化变化等因素有关。同时结合感官描述性分析可知,虾壳及虾肉的外观均于第5天达到不可接受的状态。随着贮藏时间的延长,虾壳与虾肉的a*值波动幅度都很大,但二者的b*值变化趋势基本保持一致,且第5天较之前4 d而言,存在显著性差异(P<0.05),结合感官描述发现,此时无论虾肉还是虾壳,其外观颜色均由橙红色向橙黄色转变。
表5 贮藏期间色差变化Table 5 Changesof color parameters during controlled freezing-point storage/d
贮藏期间凡纳滨对虾生化变化见表6。从表6可以看出,凡纳滨对虾在贮藏期间的TVCs值变化存在显著性差异(P<0.05),且对虾第5天的TVCs值达到了5.27logcfu/g,结合腐败终点期的TVCs可知,此时已临近对虾的二级鲜度期。
新鲜的对虾p H在7.2左右,但随着贮藏时间的延长,p H变化呈上升趋势,结合感官及TVCs发现,贮藏末期,对虾p H值已上升到7.66,这可能与微生物作用而导致的碱性物质增加有关。
贮藏期间,各个时期的TVBN值之间存在显著性差异(P<0.05),凡纳滨对虾的TVBN值由新鲜状态时的8.18 mg/100 g变化到末期的27.66 mg/100 g,并且结合感官发现,此时对虾略带有难闻的陈腐味。
表6 贮藏期间生化变化**Table 6 Changesof biochemical parameters during controlled freezing-point storage**/d
在分析凡纳滨对虾的品质指标时,由于涉及到多个变量,且变量间往往密切相关,使得观测所得的数据信息有重叠,因此,若能找出少数几个综合变量既能反映原来变量的信息,又能彼此之间互不相关,则会给分析带来极大的方便。
处理此类问题常采用因子与距离相关分析,首先根据相关性大小把变量分组,使得同组变量之间的相关性较高,不同组变量之间相关性较低。每组变量代表一个基本结构,这个结构用公共因子来进行解释,即将错综复杂的实测变量归结为少数几个因子。然后再对变量内部各观察单位间的数值进行距离相关分析,以考察相互间的接近程度。各品质因子之间的密切程度可以由相关系数来描述,相关系数越趋近于1,表明两者越密切,说明感官鉴定能结合理化指标,以及仪器分析指标反映南美白对虾的品质变化。
实验数据分析采用SPSS13.0软件处理,先得到营养成分,感官,质构,色差以及生化指标的综合因子,统计数据如表7所示。
由表可知,冰温贮藏期间,凡纳滨对虾的营养成分变化共提炼1个综合因子,该因子特征值为3.213,贡献率为80.317%,线性组合为F=-0.912X1+0.969X2+0.879X3+0.819X4,其中水分变量具有较高的负载荷,而粗蛋白、脂肪、灰分这3个变量具有较高的正载荷,说明两组变量相互负相关,同时也印证了凡纳滨对虾在冰温贮藏过程中,正是水分含量的不断降低,引起了粗蛋白、脂肪、灰分含量的相对上升。
描述性分析提炼3个综合因子,三因子的特征值分别为10.273,2.663,1.259,累计贡献率达88.723%。其中第一因子中起主要作用的是光滑度、黏着性、硬度、陈腐味、熟鲜味。贡献率占到总指标的64.206%,几乎涵盖了描述性分析的所有类目。第二因子贡献率达16.646%,主要代表了余味、咸味、甜味、咀嚼性、弹脆性、致密性等指标,因此可称为滋味质地因子,而第三因子相对前两因子而言,贡献率所占比重较小,仅为7.871%,但观察其指标各变量发现,该因子中起主要作用的是黑斑和光滑度,因此将该因子称为外观因子。若用Z代表凡纳滨对虾的综合指标,则描述性分析的线性组合表示为:Z=0.6421Fd1+0.1665Fd2+0.0787 Fd3。可见通过因子分析,3个综合因子有效地反映了凡纳滨对虾16项感官描述符。
质构分析共提炼1个综合因子,其累积贡献率达81.426%,线性组合表示为:F=0.774X1+0.948X2+0.927X3+0.826X4+0.986X5,其中硬度1、硬度2、弹性、致密性、咀嚼性这5个变量均表现出较高的载荷量,而且硬度1与硬度2均有效地解释了(载荷量越接近1越有效)对虾质地的变化,因此较之单项硬度指标而言,更进一步说明了凡纳滨对虾硬度指标变化的过程。
表7 对虾指标因子分析Table 7 Factor analysis of shimp
色差分析提炼出3个综合因子,线性组合表示为Z=0.4706Fc1+0.2458Fc2+0.1762Fc3,其中第一因子的特征值为2.823,贡献率为47.055%,主要代表了对虾的b*值,说明对虾在贮藏过程中b*值的变化是影响其鲜度的主要因素,第二因子的特征值为1.475,贡献率为24.583%,主要代表了对虾a*值得变化,而第三因子的特征值为1.057,贡献率达17.619%,代表着对虾L*值的变化。结合描述性分析及色差变化不难发现,虾肉及虾壳的黄度变化较显著,其次是对虾的红度变化,最后才是对虾亮度的变化,同时也印证了冰温贮藏的对虾煮熟后,颜色由橙红向橙黄转变的过程。
生化分析共提炼1个综合因子,其特征值为2.776,累计贡献率达92.527%,并且该因子的所有变量均具有较大的正向载荷值(M>0.95),说明在贮藏过程中,TVCs、p H、TVBN均是影响虾肉品质变化的有效指标。
对5项品质指标采用距离相关分析,获得9组综合因子之间的相关系数,如表8所示。
表8 9组综合因子之间的距离相关分析Table 8 Distance correlation analysis of 9 principal factors
从表8可以看出,在置信度95%范围内,Fn与Ft,Fb与Ft,以及Fd1与Fc1均有极好的负相关(-0.828,-0.904,-0.845),而Fn与Fc1以及Fb均有极好的正相关(0.822,0.882),由此可以看出,仪器检测以及理化指标在一定范围内能反映描述性分析的变化,但由于Fn与Fb之间的相关性仅在0.4~0.6之间,与Fc2Fc3的相关性仅在0~0.4的范围内,因此在一定程度上还不能完全用描述性分析来代替仪器检测和理化分析,三者必须有机结合才能更全面地反映凡纳滨对虾在冰温贮藏过程中的品质变化[9]。
目前关于虾类品质变化的研究,主要涉及不同养殖模式对虾类营养成分的影响,岑剑伟等[4]比较了不同养殖模式的凡纳滨对虾之间的品质特征,陈琴等[10]研究了不同盐度养殖的南美白对虾含肉率及其肌肉营养成分的差异,潘英等[11]对海水和淡水养殖南美白对虾肌肉营养成分进行了分析比较。但尚未开展贮藏温度对其营养成分、质构及色度等品质特征影响的研究。
营养成分分析是研究对虾品质的基础。描述性分析是凭借人体的感觉器官用于分析描述产品的一种科学方法,其中描述符是描述分析的语言和工具,是评价员描述对产品的知觉中某一组分的术语,它可产生一个强度等级的评价,故能将对虾的气味、外观、口感、滋味、质地、余味等感官特征真实地表达出来。但描述性分析也存在较大的主观性。而质构与色差分析能通过仪器来检测食品的质地及色度变化,因此对虾肉的硬度、弹性、致密性、咀嚼性,以及虾肉的色泽等信息给予量化的评价,可以快速、简便、客观地判定虾肉的质构特性及色泽变化,而且具有良好的重复性,减少了个体间主观判断差异造成的误差[12]。水产品仪器检测能很好地反应产品食用时口感的惬意程度,已日益受到消费者的重视,但国内还没有建立水产品的弹性、咀嚼性、色泽等物性指标的检测方法及相应标准[13-14]。关于鱼类质地的研究比较多[15-16],但关于虾类质地研究的比较少。因此探索对虾类品质特征的仪器检测方法显得尤为重要。
本文研究了冰温条件下凡纳滨对虾品质特征的变化。首先在基本营养成分分析的基础上,得出水分变化与粗蛋白、脂肪、灰分的变化呈负相关,且各变量均有较高的载荷值。结合生化分析可知,由于部分酶类及微生物的相互作用,虾体营养成分发生变化,外观、色泽、质地等特征也随之而改变。描述性分析通过气味、外观、口感、质地、滋味、余味等6大类目对凡纳滨对虾进行食用品质评价,结果除余味外,其它15种描述符均存在显著性差异(P<0.05)。质构分析主要是通过硬度、弹性、致密性及咀嚼性4个因素体现虾肉的口感变化。而色差分析通过色度变化(L*、a*、b*)来体现对虾外观的变化。研究表明对虾的硬度、弹性、致密性、咀嚼性以及色度在冰温下均存在显著性差异(P<0.05),但通过因子与距离相关分析得知,质构、a*值、b*值与描述性分析之间的相关性较弱,因此无法单独用质地外观等描述符代替仪器检测。通过以上研究表明,无论描述性分析,还是仪器检测,均不能单独用来评价对虾的食用品质。
本文以冰温技术为前提,运用基本营养成分分析与描述性分析综合评价了冰温条件下凡纳滨对虾的品质特征,形成了一套较为完整的冰温对虾品质鉴定体系。该体系以凡纳滨对虾的描述性分析为核心,引入基本营养成分分析技术和生化分析技术、质构仪与色差计检测技术对描述性分析结果进行定量分析,其中基本营养成分情况如水分含量、粗蛋白、脂肪、灰分,以及生化变化情况如TVCs、p H值、TVBN值综合反映对虾的理化、滋味、多汁性等,质构分析结果反映对虾的口感及质地,色差分析反映对虾的外观及色泽。此外基本营养成分分析结果还定性地反映对虾的营养大体组成情况。该体系在一定程度上弥补了描述性分析存在的主观性太强和质构分析、色差分析、营养成分分析及生化分析方法本身存在检测方法难以统一的缺陷,为全面分析对虾的品质状况提供了参考依据和技术支撑。
[1] 刘志鸣,万金庆,王建民.日本冰温技术发展史略[J].制冷与空调,2005,3:70-74.
[2] 石文星,彦启森,马灵芝,等.冰温技术及其在食品工业中的应用[J].天津商学院学报,1999,19(7):39-44.
[3] 于德宝,杨玲.日本的冰温技术[J].世界农业,1998,236(12):39-40.
[4] 岑剑伟,王剑河,李来好,等.不同养殖模式的凡纳滨对虾品质的比较[J].水产学报,2008,32(1):39-44.
[5] 邓少平.食品感官品评员考试培训系统的设计和使用[J].酿酒,2004,31(1):5-8.
[6] Ericksona M C,Bulgarellib M A,Resurreccionb A V A,et al.Sensory differentiation of shrimp using a trained descriptive analysis panel[J].Food Science and Technology,2006,40:1774-1783.
[7] 卫晓怡,陈舜胜,李勇军,等.食品感官评价员自身经验的积累对试验结果的影响[J].食品研究与开发,2003,24(3):91-94.
[8] Hamdami N,Monteau J Y,Bail A L.Thermophysical p roperties evolution of French partly baked bread during freezing[J].Food Research International,2004,37:703-713.
[9] 蒙名燕,李汴生,阮征,等.食品质构的仪器测量和感官测试之间的相关性[J].食品工业科技,2006,27(9):198-202.
[10] 陈琴,陈晓汉,谢达祥,等.不同盐度养殖的南美白对虾含肉率及其肌肉营养成分[J].海洋科学,2001,25(8):16-18.
[11] 潘英,王如才,罗永巨,等.海水和淡养南美白对虾肌肉营养成分的分析比较[J].青岛海洋大学学报,2001,3(6):828-834.
[12] Duizer L M.Sensory,instrumental and acoustic characteristicsof extruded snack food p roducts[J].Journal of Texture Studies,1998,29:397-411.
[13] 董庆利,罗欣.不同贮藏时间对熏煮香肠质构的影响[J].食品科技,2004,12:86-88.
[14] Hallier A,Chevallier S,Serot T,et al.Influence of farming conditions on colour and texture of European catfish(Silurus glanis)flesh[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2007,87:814-823.
[15] Manju S,Jose L,Srinivasa,T K,et al.Effects of sodium acetate dip treatment and vacuum-packaging on chemical,microbiological,textural and sensory changes of pearlspot(Etrop lus suratensis)during chill storage[J].Food Chemistry,2007,102:27-35.
[16] Ashie IN A,Smith J P,&Simpson B K.Spoilage and shelf life extension of fresh fish and shell fish[J].Critical Review of Food Science and Technology,1996,36:87-12.