冰鲜鲫鱼贮运过程中最佳用冰量确定及货架期预测

李文钊，张志刚，张倩，孙录亮，杨春晓

(天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)

鲫鱼（crucian carp)）又名喜头，属硬骨鱼纲，鲤形目，鲤科，鲫属，为我国广泛分布的杂食性鱼类[1]。其肉质细嫩，肉味甜美，营养价值很高，价格便宜，是我国重要的经济型食用鱼类之一。鲜鱼属易腐食品，其中温度是影响鲜鱼腐败的关键因素，在贮运过程中如果温度使用不当，很容易发生腐败变质，从而影响鲜鱼的品质及其货架期，因此温度监控是鲜鱼贮运过程中的重要一环[1]。虽然目前国内外有部分企业使用干冰、冷却凝胶等作为冷却介质，但是加冰不仅价格便宜，融化潜热大，降温快，而且还可以保持鲜鱼鱼体表面湿润和光泽，防止脱水。因此，冰在鲜鱼贮运流程中扮演着重要的角色，冰鲜法是被广泛采用的最经济，最简单和实用的冷却和保存鲜鱼方法[2]。

在企业实际贮运流程中，由于缺乏理论指导，大多根据平时的经验来控制加冰量。由于贮运温度、时间等的不确定性，往往仅凭经验很难控制正确的冰量需求以保证鲜鱼品质，因而极有可能增加生产贮运成本。国内外大多研究者致力于研究鱼体温度和冰融化与时间关系，来估算用冰量。Dilip[3]建立了软冰冷却鱼体温度下降模型，Napawan等[4]通过测定特定温度条件下冰融化速度，进而获得用冰量，吴国金[5]等人建立了冰鲜大黄鱼在贮运过程中用冰量模型。以上研究从鱼体温度和冰融化率来研究用冰量，没有根据具体品质指标变化来研究用冰量。本实验通过研究不同用冰量对鲫鱼品质和货架期的影响，结合贮运实际情况，找出贮运最佳用冰量，避免盲目过量添加而增大运输成本，或添加不足造成产品腐败变质情况的发生。在此基础上，研究鲫鱼在贮藏过程中挥发性盐基氮（TVB-N）值的反应动力学，结合Arrhenius方程，建立鲫鱼贮藏期预测模型，为鱼类的贮藏、运输等的研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜活鲫鱼：由中海油配餐公司提供，鱼体大小为（250±5）g，体长（24±1）cm，在实验室击毙后，去鳞、去鳃、去内脏，用水洗净筛干后，分别将鱼装入聚乙烯保鲜袋中。硼酸 天津市北方天医化学试剂厂；氧化镁 天津金汇太亚化学试剂有限公司；盐酸 天津市化学试剂一厂；甲基红 北京北化福瑞科技有限公司；次甲基蓝 上海思域化工科技有限公司；乙醇 天津市福晨化学试剂厂；冰块 1.5 cm ×1.5 cm ×1.5 cm实验室自制；氢氧化钠 天津市化学试剂一厂，以上试剂均为分析纯。K9840型凯式定氮仪 济南海能仪器有限公司；85-1C型磁力搅拌器 上海金鹏分析仪器公司；AB204-N型电子分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；FK-A（JJ-2）型组织捣碎机 金坛市晶玻实验仪器厂；EL20 型 pH计 上海智中实验室设备有限公司；TA.XT Plus型物性仪 英国Stable Micro System公司；SHD-250型高低温试验箱 上海一实仪器设备厂

1.2 实验方法

1.2.1 用冰量确定方法

在 5℃的环境温度下，分别用不同的用冰量（50%、100%、150、200%，以鱼体质量为基准）以一层鱼一层冰的方法冰藏鲫鱼，每天对其进行感官评价并检测鲫鱼的挥发性盐基氮（TVB-N）值、pH值及质构的弹性。研究中的货架期取两个指标的达到临界值的最小储藏期。TVB-N限量值不能高于20mg/100g[6]，感官评分临界值为50。

1.2.2 货架期加速实验方法

置于 15、25、35℃条件下贮藏，定时取样进行感官、理化及质构测定(其中感官品质主要对体表、气味、眼球、肉质进行评分；理化指标主要测量pH和TVB-N；感官评价客观指标主要测定弹性)。

1.2.3 预测模型建立

化学反应动力学模型已经在食品加工和贮藏中广泛的应用。大多数与食品质量有关的品质变化都遵循0级或1级反应[7]即动力学方程分别表示为：

式中，A0、A表示初始品质和t时间后的品质；K为反应速率常数，单位(mg/100g)·h-1(零级)，h-1(一级)；t为时间，单位h。

通过各温度下TVB-N值随贮存时间的变化规律，得到TVB-N的反应动力学级数，通过回归分析，得到TVB-N的反应动力学速率常数。

Arrhenius公式常用来描述温度决定条件下的反应速率常数与温度的关系：

式中，k0-指前因子（又称频率因子）Ea-活化能；T-绝对温度，K；R-气体常数，8.314J/（mol·K ），k0和Ea都是与反应系统物质本性有关的经验常数。

将式（3）带入式（1）且变形可得:

将通过对设定温度下的反应速率常数k和其对应的温度T的线性拟合，得到TVB-N的反应活化能Ea，指前因子k0，以及品质起始值和品质终点值带入式（4）。

1.2.4 预测模型评价

评价模型常采用相对误差（RT）、偏差度（BF）、准确度（AF）、对模型的拟合度好坏进行评价[8]，即

式中，x1和x0分别为预测值和实测值的预测值，n为测定重复数

验证试验的RT值越小，且当AF和BF越接近1，说明模型精确性越高。

1.2.5 测定方法

1.2.5.1 TVB-N的测定 采用SC/T 3032-2007水产行业标准中水产品中挥发性盐基氮的测定方法，用半微量凯氏定氮法进行测定[9]。

1.2.5.2 pH测定 取绞碎的鲫鱼背部肌肉10.00g 加入烧杯，加蒸馏水至100mL，在混合器上混匀0.5h，用 pH 计进行测定，重复三次，取平均值。

1.2.5.3 感官评定 选用由10名经过培训的评价员，分别对肉样的体表、气味、眼球、肉质进行感官评定[10]，总分为100分，四项分别各占25%，取10人评分结果的平均值作为最终结果。具体判定标准见表1。

表1 鲫鱼感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standard of crucian carp

1.2.5.4 质构弹性测定 取其背部肌肉处理成 2.0cm×2.0cm×1.0cm，置于物性仪上测定。所用探头及测定参数见表2，弹性参数依据蒋予箭[11]定义方法。

表2 质构仪测定实验参数Table 2 Experimental determination parameters of texture analyzer

1.2.5.5 数据处理 采用Excel2010绘图和方差分析。

2 结果与分析

2.1 用冰量对鲫鱼品质的影响

2.1.1 用冰量对鲫鱼TVB-N值的影响

图1 不同用冰量下鲫鱼TVB-N值的变化Fig.1 TVB-N change of crucian carp under different amount of ice

TVB-N 是指动物性食品在贮藏过程中，由于肌肉中内源性酶和细菌的共同作用，蛋白质分解而产生的氨以及氨类等碱性含氮物质。由图1可知，不同用冰量下的鲫鱼TVB-N值随着贮藏时间的延长均呈上升趋势，且差异显著(p＜0.01)。用冰量越大，同一时间检测的TVB-N值越小，冷藏用冰量对鲫鱼TVB-N变化有显著影响(p＜0.01)。

2.1.2 用冰量对鲫鱼感官品质的影响

图2 不同用冰量下鲫鱼的感官评分变化Fig.2 Sensory scores change of crucian carp under different amount of ice

由图2可知，不同用冰量下的感官评分随着贮藏时间的延长逐渐降低，且差异显著(p＜0.01)，且同一时间不同用冰量下感官评分差异显著，但不同150%与200%冰量下，鲫鱼的贮藏前期阶段差异不显著(p＞0.05)，然而在贮藏后期阶段用冰量为200%与150%下的感官品质明显优于50%与100%的用冰量，可见用冰量为150%与200%的保鲜效果良好。

2.1.3 用冰量对鲫鱼pH的影响

图3 不同用冰量下鲫鱼的pH变化Fig.3 pH value change of crucian carp under different amount of ice

由图3可知，不同用冰量下,鲫鱼的pH随着贮藏时间的延长均呈现先降低后升高，且差异显著(p＜0.01)。在6d内，不同用冰量下pH差异不显著(p＞0.05)，为200%和150%的pH变化趋势较用冰量为50%和100%的平缓。与用冰量对鲫鱼TVB-N值、感官评价的影响相比，冷藏用冰量对鲫鱼pH值变化影响明显减弱。

2.1.4 用冰量对鲫鱼质构的影响

图4 不同用冰量下鲫鱼的弹性变化Fig.4 Elasticity change of crucian carp under different amount of ice

评价鱼肉弹性的方法有感官评价法和质构测定法。一般的感官方法评价鱼肉的品质，由于人的主观性，难免缺乏科学研究所要求的准确性，应用质构仪则避免了以上不足。由图4可知，不同用冰量下，随着贮藏时间的延长，弹性数值均呈先升高后降低的变化趋势，且差异显著(p＜0.01)。在2d内，100%、150%、200%冰量下pH差异不显著(p＞0.05)。这与鱼体死后进入僵直期，鱼体组织变硬，僵直期过后硬度随之降低，肌肉组织逐渐变软，失去固有的弹性有关。

2.1.5 用冰量对货架期的影响

图5 不同用冰量下鲫鱼的货架期Fig.5 Shelf life of crucian carp under different amount of ice

由图5可知，随着用冰量的增加鲫鱼货架期延长，与50%用冰量相比，100%、150%、200%下的用冰量货架期分别延长11.1、41.5、48.5h。

2.2 不同贮藏条件下鲫鱼的品质变化

图6 不同贮藏温度下鲫鱼TVB-N和pH变化Fig.6 TVB-N and pH value change of crucian carp under different storage temperature

TVB-N值指标是鉴定鱼鲜度的经典指标。由图6(a)表明，在不同贮藏温度下，鲫鱼TVB-N值均随贮藏时间的延长而显著增加(p＜0.01)，主要原因是鱼肉中酶和微生物共同作用分解蛋白质，不断产生氨及胺类等碱性物质。从上图还可看出随着贮藏温度的升高，TVB-N值增加迅速，主要原因是由于低温抑制了鱼肉中微生物的繁殖和的活性，进而抑制了微生物和酶对鱼肉中蛋白质的降解和腐败作用。因此在 5℃贮藏中的TVB-N变化比15、25、25℃慢得多。

pH是鉴定鱼鲜度的重要参考指标。如图6(b)可知，在不同贮藏温度下，鲫鱼pH均呈先降低后上升的趋势，且随贮藏温度的升高，pH变化越剧烈。一般活鱼肌肉的pH为7.2～7.4，呈略碱性，鱼体死后，随着糖降解和乳酸的生成，pH将迅速下降。随后在酶和微生物的作用下，生成碱性物质，使pH回升。

图7 不同贮藏温度下鲫鱼感官评分和弹性的变化Fig.7 Sensory scores and elasticity change of crucian carp under different storage temperature

感官评价是快速评价鱼类鲜度的方法，方法简易、应用广泛。由图 8(a)可知，不同贮藏温度下鲫鱼感官评分均随贮藏时间的延长而减小。根据感官品质的临界值50分，在5、15、25、35℃条件下鲫鱼分别贮藏至0.4、1.8、2.8、4.7d时，鱼肉已经失去食用价值。

由图9(b)可知，随着贮藏时间的延长，鱼肉的弹性会逐渐降低，贮藏温度越低，弹性的变化趋势越平缓。5℃冷藏鲫鱼，在24h时测得鱼肉弹性值变大, 其原因可能是鱼进入死后僵硬期时, 鱼体肌肉组织开始变硬。

2.3 冰鲜鲫鱼货架期预测

根据式（1）和式（2），在5、15、25、35℃ 贮藏条件下可分别得到鲫鱼的TVB-N值在不同级数下反应速率常数和线性回归决定系数R2统计于表3。

表3 鲫鱼品质变化动力学参数Table 3 The crucian carp quality changes in kinetic model parameters

经分析发现，0级整体的R2较大则说明总体线性关系较好[12]，因此，TVB-N动力学方程能级选择0级k。

以不同贮藏温度倒数（1/T）为横坐标，反应速率对数值(lnk)为纵坐标作图，结合式（3）计算得到鲫鱼TVB-N的反应动力学活化能Ea为35kJ/mol，k0指前因子为5.94×106，反应速率常数k与温度T的关系为：

一般化学反应的活化能在40-400 kJ/mol，活化能的大小反映了温度对反应速率的影响程度，活化能越小说明该变化越容易发生[13]。鲫鱼TVB-N的反应动力学活化能为35kJ/mol，说明鲫鱼品质很容易发生变化。

实验中检测到鲫鱼样品的初始品质指标 TVB-N值分别为 11.94(mg/100g)，取品质指标的终点值为20(mg/100g)，结合鲫鱼的Arrhenius反应动力学方程的Ea值和k0值得到TVB-N的货架期预测模型：

在温度为7、18、32℃的贮藏条件下对贮藏期预测模型进行验证。经验证试验数据计算得，RT为8.89%，AF为1.08，BF为0.98均属于可接受范围[8]，因此，本预测模型适合预测5～35℃条件下冰鲜鱼的货架期。

3 结论

3.1 用冰量对鲫鱼品质有显著影响；随着用冰量的增加，鲫鱼货架期增幅变缓，结合实际贮运时间和成本考虑，选择150%为最佳用冰量。

3.2 不同的贮藏温度对冰鲜鲫鱼的品质变化影响较大，越低温有越利于鲫鱼保持较好的品质。因此选择5℃贮运。

3.3 构建了鲫鱼 TVB-N为指标建立的鲫鱼品质预测模型。经过试验验证，预测结果可靠，此模型适用于5～35℃下冰鲜鲫鱼贮藏期预测。

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