郭儒岳,凌建刚,叶宇飞,崔 燕,欧昌荣(.宁波大学海洋学院,浙江宁波5;.宁波市农业科学研究院农产品加工研究所,浙江宁波5040;.宁波市农业科学研究院农产品质量检测中心,浙江宁波5040)
流化冰超冷却对养殖大黄鱼贮藏保鲜效果的影响
郭儒岳1,2,凌建刚2,叶宇飞3,崔 燕2,欧昌荣1
(1.宁波大学海洋学院,浙江宁波315211;2.宁波市农业科学研究院农产品加工研究所,浙江宁波315040;3.宁波市农业科学研究院农产品质量检测中心,浙江宁波315040)
以刚捕捞后的养殖大黄鱼为原料,以片冰为对照研究了流化冰对大黄鱼的预冷却效果以及贮藏效果。结果显示,流化冰将大黄鱼冷却至0℃仅需45 min,较片冰冷却用时缩短了一倍,预冷效果明显;鱼体终温为-1℃,处于冰温保鲜状态。在4℃贮藏条件下,流化冰组大黄鱼的感官评分均高于同期的片冰组,挥发性盐基氮(TVB-N)、菌落总数(APC)、K值和三甲胺(TMA-N)的增速均显著低于片冰组(p<0.05),货架期比片冰组延长了6 d。虽然流化冰组大黄鱼鱼肉中氯化钠含量随贮藏时间延长逐渐上升,在贮藏终点时达到0.87%,但对感官品质影响不明显。因此,流化冰处理是一种快速高效的大黄鱼预冷保鲜方法。
养殖大黄鱼,流化冰,快速预冷,贮藏保鲜效果
大黄鱼(large yellow croaker,Pseudosciaena crocea)又名黄鱼,硬骨鱼纲,鲈形目,石首鱼科,分布于我国黄海南部、福建和江浙沿海,是我国传统四大海产之一,在我国渔业经济中占有重要地位。由于大黄鱼活鱼运输操作复杂、成本高,在实际生产运输中应用不广泛。冰鲜保鲜法鱼肉品质高,保存时间长,是目前最普遍的保鲜方式。然而在实际生产运输过程中,冰鲜保鲜法常常会有预冷不充分、运输过程中加冰量不足导致鱼体温度上升等现象[1-2],加速了腐败过程,使产品质量难以得到保证。
近几年来,一种直接利用海水制取,同时能将体系温度维持在零摄氏度以下的流化冰冷却系统成为国内外研究的热点。流化冰是由细小的球状冰晶分散于冷海水组成的两相体系。其主要特点总结如下:冷却效率高,流化冰中冰组分相变潜热大(335 kJ/kg),同时冰晶粒子小换热面积大,具有很高的释冷速率。
与传统的碎冰和冷海水相比具有更高的热交换能力[3]。贮藏温度为0℃以下。其冰晶微观成球状,与传统碎冰相比能够减少对鱼体的物理损伤。可以完全包埋鱼类,隔绝氧气,从而延缓鱼类贮藏过程中由氧化导致的变质。
流化冰保鲜技术在一些渔业发达国家被广泛的应用在如鱼类[4-5]、甲壳类[6-7]等水产品保鲜中,结果均表明流化冰保鲜技术相对于传统碎冰保鲜能够显著减缓自身酶解和微生物降解过程,延长了货架期。流化冰保鲜技术在欧美等渔业发达国家已经形成完整成熟产业化运作,已有如Sunwell、Maxim、EPS等流化冰制冷设备制造企业,流冰机应用于远洋捕捞以及近海捕捞完整冷链,包括冷致死[8]、快速预冷[9]、物流[10]、贮藏、销售[11]等环节。我国流化冰产业刚刚起步,流冰机多用来出口创汇,普及范围小,流化冰适用性广泛,保鲜效果好,具有良好的商业化应用前景。
流化冰在大黄鱼预冷和贮藏上的应用尚属空白,本文以片冰作为对照研究了流化冰对捕获大黄鱼的预冷效果和贮藏保鲜效果,为流化冰在大黄鱼贮运保鲜上的应用提供理论依据。
1.1 材料及仪器
鲜活养殖大黄鱼 体重(500±20)g,于2015年5 月15日购自宁波路林市场,20 min内运往实验室开始实验;高氯酸、氢氧化钠、盐酸、硼酸、甲苯、三氯乙酸、盐酸三甲胺、亚铁氰化钾、乙酸锌等 国药集团化学试剂有限公司;平板计数培养基 杭州微生物试剂有限公司;ATP关联物标准品 纯度≥98%,Sigma公司,具体名称见表1(实际计算时ATP关联物钠盐要根据相对分子质量进行换算)。
表1 ATP及ATP关联物标准品Table1 ATP and ATP related compounds
FIM-T型流化冰机 上海弗格森制冷设备有限公司;PB10F-SZ型片冰机 宁波格兰特制冷设备有限公司;L95-22型温湿度记录仪 杭州路格科技有限公司;ZLE-B300型均质机 上海众时机械公司;NewClassic-MS型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;ST-756P型紫外分光光度计 上海天翔光学仪器有限公司;UPLC2695e型液相色谱仪 美国Waters公司;AQ-C18型液相色谱柱 150 mm×2.1 mm,3 μm,Ultimate公司;XH-C型涡旋振荡器 南京东迈科技仪器有限公司;PB-10型pH计 德国Sartorius公司;LDZX-50FBS型立式压力蒸汽灭菌器 上海申安医疗器械厂;半微量凯氏定氮装置;H1850R型冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;LHS-100CL型恒温恒湿 上海一恒科学仪器有限公司。
1.2 实验分组和处理
流化冰组:利用弗格森(FOCUSUNTM)/FIM-T流化冰机制取流化冰,体系含微粒冰60%,含水40%,含盐量3.3%,冰浆细腻流动性好。体系终温为-1.8℃,将鲜活大黄鱼按照1∶1的比例置于其中,完全包埋于冰浆中隔绝空气。
片冰组:由片冰机制备,体系温度为-0.2℃,按照层鱼层冰的方式包装于聚苯乙烯泡沫箱中。
将温度记录仪探头分别插入两组大黄鱼鱼背部肌肉中心位置,设施温度采集时间间隔为1 min,绘制温度-时间曲线。充分预冷的两组冰藏大黄鱼均放于4℃冷库中贮藏,根据实际情况更换补充冰,保持体系温度恒定。每隔2 d测定鲜度指标,每次实验每组取三条鱼进行测定。
1.3 实验方法
1.3.1 挥发性盐基氮(TVB-N)的测定 参照《水产品中挥发性盐基氮的测定》。具体方法如下:取鱼背部肌肉10 g于锥形瓶中,加入90 mL高氯酸,均质2 min,过滤,滤液待测。将装有10 mL硼酸的锥形瓶中加入甲基红-次甲基蓝混合指示剂后浸于半微量定氮器冷凝管下端。向反应室内加2滴酚酞、2滴硅油及5 mL NaOH溶液(30 g/L),加盖后液封。后通入蒸汽,待反应液初步沸腾后开始计时,蒸馏5 min,后将冷凝管末端移离液面,再蒸馏1 min,完成后用少量水冲洗冷凝管末端,洗入锥形瓶中。用标定过的盐酸溶液滴定至蓝紫色,记录所消耗的盐酸量。每个样品做三个平行,结果用mg TVB-N/100 g表示。
1.3.2 三甲胺(TMA-N)的测定 参照AOAC Official Method 971.14中水产品三甲胺的测定方法[13]进行测定。称取0.682 g(CH3)3N·HCl于1 mL HCl(V浓盐酸∶V水=1∶3)中,并用水稀释至100 mL,后进行凯氏定氮。加1 mL贮备液到1 mL HCl(V浓盐酸∶V水=1∶3)中,并用水稀释至100 mL,作为工作液。
准确吸取0.0、1.0、2.0和3.0 mL工作标准溶液加水稀释到4.0 mL,加1 mL HCHO(20%),10 mL CH3C6H5,加3 mL K2CO3溶液,剧烈振摇40次。吸取8 mL甲苯层于装有0.1 g的无水Na2SO4的小试管中振摇,干燥甲苯。吸取5 mL甲苯层于比色管中,加5 mL苦味酸溶液,轻轻摇匀。比色,测得光密度绘制标准曲线。
称取50 g搅碎的鱼肉,加入100 mL 7.5%的三氯醋酸并捣匀。2000 r/min离心分离,取上清液作为样品溶液。吸取4 mL样品于具塞试管中,然后按照标准曲线测定的步骤进行。结果以mg TMA-N/100 g样品的形式表示。
计算公式:
1.3.3 K值的测定 参照汤水粉等的方法进行[14]。色谱条件:色谱柱AQ-C18(150 mm×2.1 mm,3 μm);柱
温35℃;流速2.0 mL/min;上样量20 μL;检测波长254 nm。流动相A(94%):0.02 mol/L KH2PO4和0.02 mol/L K2HPO4(V/V=1∶1),并用磷酸调节pH为6.0;流动相B(6%):乙腈。
标准曲线的绘制:配制ATP、ADP、AMP、IMP、HxR浓度为1 mg/mL,Hx浓度为0.5 mg/mL,作为储备液。稀释工作液ATP、ADP、AMP、IMP、HxR浓度为0.5、1、5、10、20、30 μg/mL。对应的Hx浓度为0.25、0.5、2.5、5、10、15 μg/mL。进样量为20 μL根据峰面积和质量浓度进行回归分析,绘制标准曲线。
样品处理:称取鱼肉2.00 g加入4℃10%高氯酸,涡旋振荡1 min,4℃、8000 r/min离心10 min。取上清液,再用5%的高氯酸提取沉淀物,4℃、8000 r/min离心10 min。合并上清液,用10 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至6.0左右。再用1 mol/L的氢氧化钠调节pH至6.0~6.5。加4℃的水定容至50 mL过0.22 μm的水相膜,贮藏于-20℃冰箱中用于后期检测。
式中ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分别代表样品中三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、腺苷酸、肌苷酸、次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤的含量,单位为μmol/g。
1.3.4 菌落总数的测定 参照国标GB 4789.2-2010《食品微生物学检验菌落总数测定》中的方法进行。
1.3.5 感官评定 参照Santiago等[12]以及SCT 3101-2010中鲜大黄鱼的评定方法评定。由5名经过培训的评审员根据评分表从体表外观、气味、鱼鳃、眼球、鱼体组织情况定期(2 d)进行评价。综合评价,共分为四个等级:高品质(9~10分),较好品质(6~8分),开始腐败(3~5分)和品质不可接受(0~2分)。感官评分表如表2所示,综合评分结果为各项得分之和的平均值。
1.3.6 NaCl的测定 参照国标GB/T 12457-2008《食品中氯化钠的测定》中的方法进行测定。结果以氯化钠的质量分数表示,数值以%表示。
1.4 数据分析
采用Origin 8.0绘图,数据处理和方差分析采用SPSS 13.0中的单因素方差分析(One-Way ANOVA)进行,测试方法为Duncan检验。p<0.05表示差异显著。
2.1 流化冰对大黄鱼预冷却速率的影响
鱼类捕捞后,往往需要及时加冰进行冷却,这主要是由于捕捞死亡后的鱼类体温仍处于常温状态,由于生命活动停止,体内糖原进行无氧分解放热,这可使鱼体体温上升2~10℃,从而加强了自身酶和微生物的活动,加速了腐败过程。有研究指出,渔获后立即冷却至0℃的鱼在第7 d进入腐败期,而放置在18~20℃鱼舱中鱼1 d后就开始腐败[15]。李学英等[1]研究表明,预冷却终温为2℃的大黄鱼比预冷却温度为10℃的大黄鱼货架期能够延长3 d。因此更快的冷却速度以及更低的冷却终温对鲜活大黄鱼品质的保持至关重要。
从图1可以看出流冰将大黄鱼预冷至0℃需要45 min,而片冰则需要90 min,时间缩短了一半。片冰组的冷却终温为0.7℃,而流化冰组的冷却终温则达到-1℃。这主要是由于流化冰中的冰组分由于含有一定量的氯化钠,不仅能使体系温度低于淡水冰,还具有很大的相变潜热(335 kJ/kg),同时形成的冰组分松软,冰晶微粒微小与鱼体接触换热面积大。因此流化冰组具有更快的冷却速率和更低的预冷温度。这与B.K1l1nc等[16]的研究结果相一致,他们研究发现,流化冰预冷相对于片冰预冷对后期同样贮藏于4℃冷库中的海鲈鱼货架期延长了3 d。大黄鱼养殖对水温敏感,产季一般在夏季,环境温度高,因此流冰对大黄鱼快速预冷具有十分重要的意义。
此外,-1℃的冷却终温高于大黄鱼的冰点(-1.5℃)[17],使其处于一种理想的“冰温条件”。在此冰温条件下,鱼肉不冻结,在抑制微生物生长的同时,更好地保持了水产品的风味、口感和加工特性。
图1 流化冰对大黄鱼预冷速率的影响Fig.1 Comparison of the precolling rate by slurry ice and flake ice on large yellow croaker
2.2 TVB-N(挥发性盐基氮)含量的变化
鱼类死后在细菌以及内源性酶的作用下生成挥
发性氨和三甲胺等低级胺类化合物,TVB-N代表其总挥发性盐基氮,其数值可以反映水产品鲜度[18]。流化冰对大黄鱼冷藏期间TVB-N值的影响如图2所示。大黄鱼的TVB-N值随着贮藏时间的延长而不断上升,两组差异显著(p<0.05)。在0~10 d两组TVB-N值差距不大,而在10 d开始两组差异逐渐变大,这也和感官评价中鱼的氨味的增强具有正相关性。我国鲜海水鱼国家标准GB/T 18108-2008中规定鲜海水鱼一级鲜度TVB-N≤15 mg/100 g,二级鲜度≤20 mg/100g,片冰组在第14 d TVB-N值达到15.93 mg/100 g,在第18 d超过二级鲜度限制。而流化冰组在第20 d,TVBN值达到15.06 mg/100 g,仍符合一级鲜度标准,这说明流化冰能够更有效地抑制降氮微生物的生长,可以较长时间抑制TVB-N的产生。同时从图2中可以看出,尽管在贮藏初期(2~10 d)流化冰组和片冰组的TVB-N值差距不大,但流化冰组TVB-N值总体小于片冰组,这说明流化冰快速冷却和低温相对于片冰能更为有效地抑制初期自溶阶段内源酶的分解作用,减少小分子胺类物质的产生。
表2 大黄鱼感官评分表Table2 Sensory assessment of large yellow croaker
图2 不同冰藏条件下鱼肉中TVB-N的变化Fig.2 Comparative evolution of TVB-N value in muscle during storage in slurry ice and in flake ice
2.3 TMA-N(三甲胺)含量的变化
图3 不同冰藏条件下鱼肉中TMA-N的变化Fig.3 TMA-N assessment in croaker muscle kept chilled under different conditions
三甲胺(TMA-N)是鱼肉中的产硫化氢细菌分解氧化三甲胺(TMAO)的产物[10]。由于大多数海水鱼鱼肉中含有氧化三甲胺,当发生腐败时会产生具有刺激性气味的三甲胺。因此,可以作为海水鱼的鲜度指标。在新鲜的海水鱼鱼肉中,三甲胺含量约为1 mg/100 g,在腐败样品中三甲胺含量往往超过8 mg/100 g[19]。从图3中可以看出,在贮藏初期三甲胺含量为0.08 mg/100 g;在0~6 d,三甲胺含量增速较慢,片冰组和流化冰组分别在第8 d和第12 d开始增速加快,片冰组的三甲胺增速明显快于流化冰组,片冰组在第12 d达1.88 mg/100 g,流化冰组在第16 d达到2.04 mg/100 g。随后在第22 d,流化冰组和片冰组三甲胺含量分别为5.60 mg/100 g和7.25 mg/100 g。研究表明流化冰处理减缓了三甲胺的产生速率,延长了产生异味的时间。
2.4 K值的变化
K值是指次黄嘌呤(Hx)和次黄嘌呤核苷(HxR)之和占ATP系列分解产物的百分比。鱼死后ATP在三磷酸腺苷酶的作用下分解,其次级产物的比例相对于TVB-N、TMA-N等初级腐败指标能够更好的反映鱼类早期鲜度的变化[20]。K值越小鲜度越好。一般认为即杀鱼的K值在10%以下,K值≤20%代表鱼较为新鲜,20%~40%为二级鲜度[21]。从图4中可以看出大黄鱼起始点的K值为6.12%,片冰组K值在第14 d增长到21.24%属于二级鲜度,流化冰组K值在第18 d达到20.73%,这表明流化冰相对于片冰能够延缓K值的上升。数据分析也表明贮藏在流冰中的大黄鱼的K值增速显著(p<0.05)低于片冰。从图4中也可以看出,在贮藏初期(0~8 d)流化冰组的K值始终小于片冰组,这主要是由于流冰较片冰具有更低的温度,对初期大黄鱼鱼肉中的自溶降解的抑制作用。
图4 不同冰藏条件下鱼肉中K值的变化Fig.4 K value assessment in croaker muscle kept chilled under different conditions
2.5 菌落总数的变化
鱼类捕获后,自身携带多种细菌,其中能够致使鱼肉腐败的细菌称为“特定腐败菌”(SSO)。鱼死后进入自溶阶段后期,含氮类次级代谢物增多,有利于特定腐败菌的繁殖,其代谢和繁殖被认为是鱼类腐败的主要因素[22-23]。一般规定菌落总数小于4 lg cfu/g为新鲜鱼,5 lg cfu/g为二级鲜度,大于6 lg cfu/g为腐败开始。两组冰藏大黄鱼菌落总数的变化如图5所示,贮藏初期流化冰组和片冰组的菌落总数分别为3.46 lg cfu/g和3.69 lg cfu/g,随着贮藏时间的延长,流化冰组的菌落总数显著(p<0.05)低于同期片冰组的菌落总数。从图5中可知片冰组和流化冰组分别在第8 d和第18 d超过二级鲜度标准。片冰组在第12 d菌落总数达到6.02 lg cfu/g,表明其已经开始腐败,而流
化冰组在第22 d菌落总数才超过腐败值界限,这表明流化冰对微生物的生长的抑制作用强于片冰。Begona Mugica等学者[4]对鳐鱼的研究发现流化冰贮藏相对于片冰贮藏鱼肉中好养嗜温菌、嗜冷菌和蛋白水解菌分别减少了11%、8%和4%。Oscar Rodr1guez等[24]学者对多宝鱼的研究发现流冰贮藏的多宝鱼蛋白分解菌在第40 d也未达到5 lg cfu/g,而片冰组在第14 d蛋白分解菌就达到了6.87 lg cfu/g。同时流化冰组厌氧菌始终低于3 lg cfu/g,而片冰组在第26 d达到4.58 lg cfu/g。这主要得益于流化冰的包埋作用(隔绝氧气),更低的温度和氯化钠的抑菌效应。
图5 不同冰藏条件下鱼肉中菌落总数的变化Fig.5 Aerobic plate count assessment in croaker muscle kept
2.6 感官评定结果
感官评定的综合评分结果如图6所示,从结果来看,前4 d,两组冰藏大黄鱼均处于高品质阶段(9~10分)。片冰组大黄鱼从第6 d开始品质出现明显下降(8.34分),而流化冰组则为第10 d(8.78分)。在此阶段,鱼鳃的异味和鱼体外部的氨味是感官评分下降的主要因素,这种氨味主要来自于蛋白氮和非蛋白氮的降解[4]。随着贮藏时间的延长,感官品质进一步下降,片冰组在第12 d综合评定结果值为4.24分,此时部分鱼的鱼鳃变为褐色,有腥臭味,眼球浑浊现象明显,鱼体出现明显异味,感官已不可接受。而流化冰组感官评定结果在第18 d才出现这种现象(4.68分)。
图6 不同冰藏方式感官评分结果Fig.6 Sensory acceptance during storge under different chilling conditions
结合各鲜度指标和感官评价发现,两组大黄鱼的TMA-N、菌落总数及K值与感官评分变化趋势较为一致,曲线初期缓后期陡。而流化冰组的TVB-N值始终变化缓慢,在感官评分达到不可接受阶段时(18 d)其TVB-N仍未超过一级鲜度标准(15 mg/100 g),这表明对于流化冰组大黄鱼TVB-N值与感官鲜度评价一致性一般,但可作为鲜度评价的辅助指标。
2.7 流化冰对大黄鱼氯化钠含量的影响
氯化钠的渗透作用在鱼体死后逐渐增强,流化冰本身含盐量较高(3.3%左右),而片冰由淡水制成。贮藏过程中鱼肉浸渍在盐水冰浆中,由于鱼体表皮或细胞膜为不完全的半透膜,食盐可在渗透压的作用下渗入鱼肉中,同时鱼肉脱去部分水,使食盐含量上升。有研究指出[10]由于NaCl的渗入以及浸泡作用,鱼的体重会增加2%~4%,提高部分效益。
氯化钠过高会影响冰鲜大黄鱼的口感。从图7中可以看出,随着贮藏时间的延长,流化冰组的鱼肉中氯化钠含量逐渐增加,实验终点时流化冰组氯化钠含量达到0.87%,远远高于片冰组,而片冰组氯化钠含量在贮藏期间变化不显著(p>0.05)。尽管如此,流化冰组大黄鱼在贮藏终点的含盐量仍低于市售淡腌大黄鱼的含盐量(2.25%~2.5%)[25]。从感官评价的结果来说,在货架期内,评价者也并未发现流化冰组的大黄鱼有明显的盐腌味。从保鲜和安全的角度来说,适量氯化钠含量的增加除了可以降低水分活度、抑制微生物酶活之外,由于氧气在盐水冰浆中的溶解度很低,这可以使包埋于流化冰中的鱼体可以更好的隔绝氧气,抑制好氧性微生物活动。
图7 不同冰藏条件下鱼肉中NaCl含量的变化Fig.7 Comparative evolution of NaCl content in muscle during storage in slurry ice and in flake ice
流化冰相对于片冰具有更快的预冷速度,以及更低的冷却终温,在新鲜大黄鱼中短期贮运销售中具有明显优势。这可一部分归结于其“冰温水平”的冷却终温,一部分归结于流化冰的包埋作用以及氯化钠的排氧、抑菌机制。此外,流化冰冰晶细小,在运输过程中不会对大黄鱼产生物理损伤,保持了良好的外观。在贮藏期间,流化冰组大黄鱼的K值、TVB-N值、TMA-N值以及菌落总数增速显著小于片冰组,货架期达16 d,较片冰延长了6 d。尽管,贮藏终期流化冰组鱼体中氯化钠含量有所上升,但是对冰鲜鱼感官品质影响不大。流化冰保鲜技术在我国处于起步阶段具有广阔的应用前景。
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Effect of superchilling in slurry ice on the preservation of farmed large yellow croaker(Pseudosciaena crocea)
GUO Ru-yue1,2,LING Jian-gang2,YE Yu-fei3,CUI Yan2,OU Chang-rong1
(1.College of Marine Science,Ningbo University,Ningbo 315211,China;2.Institute of Agricultural Products Processing,Ningbo Academy of Agricultural Science,Ningbo 315040,China;3.Agricultural Products Quality Detect Center Ningbo Academy of Agricultural Science,Ningbo 315040,China)
The use of slurry ice as a new prechilling and preservation method for farmed Pseudosciaena crocea was evaluated.The results showed that the time of chilling large yellow croaker to 0℃was only 45 min,half of flack ice,and the terminal temperature was-1℃,which was in the ice temperature state.Compared with flack ice,large yellow croaker in slurry ice significantly(p<0.05)slowed down the biochemical(TVB-N,TMA-N,K-value)and microbiological(as estimated by aerobic plate count)degradationt,the storage time of slurry ice was extended for 6 days.Although progressive increase of the NaCl content in fish muscle with storage time (reached 0.87%in the end),it had little deleterious effect on sensory analyses.Thus,the application of slurry ice was a rapid and efficient method for chilling and storage of large yellow croaker.
farmed Pseudosciaena crocea;slurry ice;rapid prechilling;preservation effect
TS254.4
A
1002-0306(2016)08-0307-06
10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.056
2015-07-28
郭儒岳(1990-),男,硕士研究生,主要从事水产品保鲜加工方面的研究,E-mail:grydhr990620@sina.com。
*通讯作者:凌建刚(1973-),男,硕士,副研究员,研究方向:农产品贮藏与加工,E-mail:nbnjg@163.com。
十二五国家科技支撑子课题(2012BAD38B01)。