罗非鱼片发色新技术研究进展

2018-04-12 22:43于福田岑剑伟杨贤庆李来好郝淑贤
食品工业科技 2018年6期
关键词:发色鱼片肌红蛋白

于福田,岑剑伟,杨贤庆,李来好,魏 涯,郝淑贤,林 织

(1.广东顺欣海洋渔业集团有限公司,广东阳江 529800; 2.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东广州 510300;3.上海海洋大学食品学院,上海 201306)

罗非鱼(Oreochromismossambicus)在全球淡水养殖界是养殖最广泛的鱼类,甚至在中国的水产养殖界有这样的一种称呼即“21 世纪最有价值的一条鱼”。中国的罗非鱼对外出口占了很大的比例,从2002 年开始中国罗非鱼的出口量与出口额总体上逐年增长,2013年出口量甚至达到了40.67万吨,创下历史最高的水平。尽管这几年我国罗非鱼出口量增长速度在逐年放缓,但依然表现出良好的发展势头[1]。另外尽管我国的罗非鱼产品对外出口量巨大,但是主要的出口罗非鱼产品是冻罗非鱼片[2]。罗非鱼鱼肉味道非常鲜美而且肉质新鲜富有弹性,同时还含有多种不饱和的脂肪酸和丰富的蛋白质,但是正是由于罗非鱼鱼肉本身特有的性质使鱼肉很容易腐败变质,其中最直接的变化为鱼肉的外观色泽方面,因为色泽能使消费者更直观的判断肉制品的品质,所以普通的消费者就会以色泽的好坏来评判肉制品的优劣。

当食品拥有良好的外观颜色时,不仅能刺激消费者的食欲和购买欲,与此同时还能升高食品的经济价值,因而为了使肉制品呈良好的色泽,保持色泽更长的稳定期,国内外的科学工作者都作了相当多的研究,但是对罗非鱼片发色的方法进行综述的文献,现在还鲜有报道。所以本文就国内外罗非鱼片发色新技术的研究进展进行综述,主要介绍了一氧化碳(CO)、一氧化氮(NO)、亚硝酸盐、复合剂发色等发色技术的作用原理及其应用情况,并简要分析了罗非鱼片发色技术的发展趋势,为未来罗非鱼的生产加工提供一定的参考。

1 一氧化碳(CO)发色技术

应用 CO 对肉制品进行发色的历史可以追溯到远古时期,当时人们偶然将鲜肉置于火炉边发现炉火的烟可以使肉制品保持良好的色泽,尽管当时还不了解其中的原理,但这个习惯却延续下来,后来随着科学技术的不断进步科学家逐渐证明了这种能使肉制品呈现良好色泽的物质是CO,之后被广泛应用于水产品,特别是发色罗非鱼片生产中。CO发色机理:肉制品之所以出现红色的现象,主要是动物体内含有血红蛋白和肌红蛋白两种色素成分,在肌肉中则主要以肌红蛋白为主,肌红蛋白的作用是将毛细血管中的氧接收并运送到细胞组织中[3]。在动物生存时,肌肉中的肌红蛋白有两种模式存在:一种是鲜红色的氧合型肌红蛋白,而另一种为暗红色的脱氧合肌红蛋白,当动物死亡后,由于肌红蛋白会主动氧化生成暗褐色的高铁肌红蛋白,所以在动物死亡后会有上述三种形式的肌红蛋白存在于肌肉中。而实验证实,CO 与肌肉组织中的肌红蛋白极易结合,通常高出氧约240倍,所以CO 是十分容易与肌红蛋白结合并构成非常稳定的碳氧肌红蛋白(MbCO),从而避免肌红蛋白自动氧化成褐色的高铁肌红蛋白,进而达到长期保持肉制品性状良好的目标[4]。

CO发色的方式一般有气调发色,浸泡发色和活体发色三种,但是最常用的发色方式还是活体发色,活体发色的加工工艺[5]:发色池加水开启气液混合泵并通入空气→放入活鱼→关空气并通入CO→放血→取鱼片→去皮→磨皮→修整→活体发色鱼片。孙亚楠[6]研究了CO的活体发色、浸泡发色、气调发色三种发色方法对罗非鱼片的品质的影响,采用活体发色在产品质量上能够使得发色罗非鱼片在相同的发色效果下一氧化碳含量为最低(活体发色MbCO为26.50%,浸泡发色MbCO为40.73%,气调发色为34.80%),确保了产品的安全性;在感官上赋予了发色罗非鱼片色泽鲜亮且层次分明的效果,并且罗非鱼活体发色之后,进行开片加工,避免了二次污染保证了罗非鱼片的新鲜品质。CO与Mb结合生成稳定的MbCO,对发色鱼片肌肉中MbCO含量的测定,现在普遍用双波长分光光度法来测定。陈德慰等[7]发现双波长分光光度法测定罗非鱼发色池水中一氧化碳含量的措施,结果表明水中一氧化碳浓度在一定范围内与碳氧血红蛋白有比较好的线性关系(R2=0.9973),并且这种方法有很多优点,比如采用这种技术可以在短时间内简单的得出发色的池水中一氧化碳的浓度水平,而且这种发色技术比较准确,适用的范围也比较广,且此方法精密度也比较好。Smulevich等[8]提出了一种测定鱼片中碳氧肌红蛋白含量的措施,即为双波长分光光度法,这种方法简单易行,效果也比较好。而Droghetti等[9]在Smulevich等研究基础上,又进了一步,他改进了双波长分光光度法测碳氧肌红蛋白含量的方法,同时运用顶空气质联用技术验证方法的准确性。至于发色罗非鱼片肌肉中一氧化碳的残留测量,一般参考SC/T 3117-2006《生食金枪鱼》附录A《一氧化碳残留量测定方法》[10]利用气相色谱仪进行检测,郝淑贤等[11]利用气相色谱法测发色罗非鱼片肌肉中一氧化碳的残留量,结果得出罗非鱼鱼片暗色肉a*的变化与CO残留量呈正相关,即CO质量分数越高,鱼片的a*越大。

CO在水产品中的应用在欧盟各国引起了强烈的反响,CO不被认定为食品添加剂,使用CO处理水产品是非法的。2008年12月中旬中国卫生部公布首批非法食品添加剂名单,其中将CO列为水产品中非食品添加剂。但是我国罗非鱼片大部分出口至美国,美国FDA也承认CO在水产品上应用的合法性,并要求出口至美国的罗非鱼片要经过CO发色处理。众所周知CO是有毒物质,现在被用来发色罗非鱼片,所以关于CO发色的安全性就成为广大消费者比较关心的问题了,为此广大科研工作者做了大量的研究。岑剑伟等[12]就发色产品的检测技术、水产品CO发色的机理和功能、发色技术的应用现状及发色技术的安全性等问题进行分析,客观评估了发色水产品中CO残留及其可能对人体健康构成的危害,并就CO发色水产品的技术可能存在的问题提出了相应的中肯对策和建议,比如a.能否使消费者信服并消除心理的顾忌,让更多的人接受CO发色水产品。b.水产品加工企业必须熟练掌握CO发色的技术,实现CO发色技术的利用价值。c.研究机构应配合企业开展更多有关CO在水产品应用技术及安全性方面的研究,为政府提供更多的科学证据。d.政府及立法部门需保证水产品流通过程中的质量安全监管,确保人们食用安全健康的水产加工品。张韵思等[13]从一氧化碳(CO)发色罗非鱼片中分离到耐冷腐败菌LFA04和LFA09,经细菌形态学观察和16S rDNA序列分析初步确定两株均为费氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii),并得到这两株菌株能够在冰箱温度下正常生长且能导致鱼肉迅速腐败。Kristinsson等[14]研究了CO对罗非鱼鱼肉的质量和安全性的问题,结果表明CO能明显地稳住罗非鱼血红蛋白的变性,碳氧血红蛋白非常稳定,碳氧血红蛋白能降低超氧化的活性,且在储藏期间,用CO处理罗非鱼能明显地改善鱼片的色泽和保持色泽的稳定。

CO发色罗非鱼片,鱼片不仅色泽鲜艳亮红而且品质安全可靠,但是大众心理上还不能接受CO的安全性,不能客观地评价这种发色技术,因此研究者们还需要继续深入研究CO发色技术的方方面面,让消费者详细了解这种发色技术,进而普遍接受它。

2 一氧化氮(NO)发色技术

NO在食品方面的应用由来已久,NO很早就被视作为肉类产品的发色剂增色剂。随后又发现NO在抑制微生物生长上有着特殊的作用,在肉类加工过中具有抗氧化剂的作用。有研究学者证明了一氧化氮(NO)与血红素(Hb)结合能力远远大于O2和Hb的结合能力[15],NO的发色机理类似于CO的发色机理,它的发色机理[16]为一氧化氮与鱼肌肉组织中的肌红蛋白结合发生反应,然后生成了具有鲜亮且稳定色泽的氮氧肌红蛋白(MbNO),这是一氧化氮发色鱼片的机制所在。这种发色技术的发色方式有三种为活体发色,气体发色和水溶液发色,具体发色工艺流程类似一氧化碳发色的工艺流程。王自超[16]比较全面的研究了外源性NO对罗非鱼的影响,首先用三种发色方式处理罗非鱼即活体发色,气体发色和水溶液发色,研究了不同发色方式的发色效果,并最终得出最佳工艺即活体发色的条件为:水溶液浓度,发色时间,发色温度,鱼水比分别是75 mg/L,20 min,20 ℃和1∶3。鱼片水溶液发色条件:水溶液浓度,处理时间,处理温度,以及抗坏血酸质量比分别为25 mg/L、13 min,0 ℃和0.005%。鱼片气体发色条件:发色罐内罐压,环境温度,处理时间分别为0.01 atm、0 ℃和5 min。而后又从色泽、挥发性盐基氮、僵度值、酸度值以及失水率等方面研究了一氧化氮发色对鱼肉品质的影响,最终得出在最佳发色工艺基础上,一氧化氮可以有效地发色罗非鱼片并在保存期间可以维持色泽的稳定。

外源性NO发色罗非鱼片虽然也能够使鱼片拥有优秀的色泽,并在保存期间维持色泽的稳定,这种发色技术比较新颖。但是目前关于NO发色罗非鱼片的研究还是比较少见的,尤其是关于这种发色技术的安全性问题现在鲜有研究;所以关于它的深入研究还有待进一步探究,争取完善这种发色技术,为罗非鱼片发色技术提供新的技术支持。

3 亚硝酸盐发色技术

用亚硝酸盐发色肉制品,在我国的肉制品加工中历史上早有记载,很早人们就知道在食盐中添加一定量的硝石可以使腌制的肉产生粉红色,随后1891年有学者发现,硝酸盐可以在细菌帮助下,发生生化反应生成亚硝酸盐,而随后于1899年又有学者证实了肉制品表面产生的粉红色物质是亚硝酸盐作用的结果而不是硝酸盐,紧接着于1901年生理学家Holdane研究发现,使肉制品表面产生粉红色的具体原因为一氧化氮与肉中的某种色素发生反应,上面种种研究结果最终使广大加工者选择亚硝酸盐作为腌制肉的发色剂[17]。亚硝酸盐的发色机理为:硝酸盐在酸性条件下产生亚硝酸,由于亚硝酸不稳定,又分解产生亚硝基(NO),亚硝基与肌红蛋白结合生成鲜艳,亮红色的亚硝基肌红蛋白(MbNO),而MbNO遇热后又会放出巯基(SH),生成相对稳定的鲜红色的亚硝基血色原。胡煌等[18]研究了亚硝酸盐对肉制品的发色机理,结果得出亚硝酸盐通过一系列反应与Mb形成MbNO,从而产生稳定的鲜红色。Froehlich[19]和Cassens[20]以及Lin[21]研究了亚硝酸盐对色泽的影响,得出亚硝酸盐可以明显地提高肉制品的色泽。

亚硝酸盐在腌制品方面上的发色作用已是众人皆知,但是用亚硝酸盐发色罗非鱼片目前国内外研究的还比较少的。用亚硝酸盐发色罗非鱼片有两种方式,一种是鱼片发色,鱼片发色工艺:用鲜活、大小均匀的罗非鱼在水箱里常温条件下暂养20 min,将其放血,制取浅去皮鱼片,将称量好的不同药品均匀涂抹在鱼片表面,置于烧杯中用保鲜膜覆盖,在4 ℃条件下冷藏放置;另一种是活体发色,活体发色工艺:用鲜活、大小均匀的罗非鱼在水箱里常温条件下暂养20 min,再将其放入装有配制好溶液的箱体中,加盖密封一段时间,将罗非鱼放血,制取浅去皮鱼片。但是鱼片发色效果一般不如活体发色的效果,所以常用亚硝酸盐活体发色处理罗非鱼片。王晶[22]利用亚硝酸钾对罗非鱼进行活体发色和鱼片发色,得出活体发色效果优于鱼片发色,并根据活体发色正交优化实验,得出较优的发色条件:亚硝酸钾1.5 g/kg、鱼水质量比1∶10、处理时间2 h。然而结合工厂实际调研以及对预处理因素的筛选,暂养温度通常选择环境温度,放血方式主要采用的是静态放血,鱼水质量比调整为1∶3。经过验证,L*值43.79,a*值8.01,b*值12.47,感官评分4.2与工厂CO发色处理的鱼片接近。经过测定,对鱼片中亚硝酸盐残留量进行检测,结果3.5 mg/kg<10 mg/kg,符合GB 27602011《食品安全国家标准:食品添加剂使用标准》对于亚硝酸盐在肉制品中残留量不大于30 mg/kg的规定。因此最终确定发色条件是:亚硝酸钾1.5 g/kg、鱼水质量比1∶3、处理时间2 h,可作为罗非鱼片发色技术的理论参考。

亚硝酸盐在酸性环境中会产生亚硝酸根离子,这种离子具有很强的氧化性,在人体摄入过量的亚硝酸盐时,在胃酸的作用下亚硝酸盐转化为亚硝酸根离子,在这种环境中人体血液中的Fe2+血红蛋白被氧化成Fe3+,氧合血红蛋白变成高铁血红蛋白,使血液失去携带氧的能力,由此可能会引发高铁血红蛋白症,使人体出现缺氧症状,严重时也可能危及人们的生命安全[23]。当人体内同时存在亚硝酸盐与胺类或酰胺类等物质时,它们很容易发生化合反应,生成亚硝基化合物,该物质对人体有强致癌作用[24]。因此亚硝酸盐发色肉制品的安全性受到广大研究者的重视,Cogun[25]研究了亚硝酸盐对罗非鱼的毒性作用,研究了亚硝酸盐对罗非鱼的生化指标和血项指标的影响,得出亚硝酸盐对罗非鱼的生化和血项指标都有一定的影响作用;徐杨[26]以尼罗罗非鱼幼鱼为研究对象研究亚硝酸盐氮胁迫对尼罗罗非鱼幼鱼生理功能的影响,研究结果表明,短期内亚硝酸盐氮胁迫对尼罗罗非鱼血液常规参数和血清生化指标有明显影响,鱼体的免疫能力和抗应激能力下降。林艳等[27]研究了亚硝酸盐氮胁迫对鳙血液生化指标和组织热休克蛋白70基因表达水平的影响,研究表明,亚硝酸盐氮对鳙的蛋白质代谢、脂质代谢和糖代谢均产生影响,并且诱导部分组织热休克蛋白70 m RNA的表达,而鳙对水体中高浓度的亚硝酸盐氮应激6 h即可产生快速应答,并启动防损伤自我保护机制,促进新陈代谢水平,保护机体免受应激损伤亚硝酸盐在一定程度上能发色肉制品,同时也能对肉制品中的微生物有不同程度的抑制作用,还有增强食品风味的作用,但是也要认识到亚硝酸盐的不足,它可以与蛋白质的分解物质反应产生被国际公认的强致癌物质亚硝胺,所以为了安全起见,还是尽量少用甚至不用亚硝酸盐单独发色肉制品。

4 复合剂发色技术

亚硝酸盐具有很强的致癌作用,所以单独用亚硝酸盐来发色肉制品这种方法几乎行不通。如今有学者发现L抗坏血酸钠具备还原作用,它可以使三价肌红蛋白还原成二价肌红蛋白[28],同时L抗坏血酸钠还有另外一个作用,它还可以具有抑制亚硝胺形成的作用[29]。另外学者也发现氯化钠可通过鱼鳃呼吸作用调节物质的运送[30];由于上述种种局限的存在,一些研究员开始尝试运用由氯化钠、亚硝酸钾以及L抗坏血酸钠试剂结合制成的复合发色剂发色罗非鱼片,从而使罗非鱼鱼片呈现良好的色泽。复合发色剂的发色机理类似于亚硝酸盐的发色机理,但是这种发色技术配合氯化钠和L抗坏血酸钠的作用,最终发色的效果好于一氧化碳发色的效果。

罗非鱼片复合发色技术目前采用的发色方式是活体发色,复合发色技术的活体发色工艺[31]:原料鱼→暂养→发色→致死→放血→剖片→去皮→修整→发色鱼片。目前国外关于复合发色的方法的介绍还鲜有报道,国内王晶等[32]采用氯化钠、亚硝酸钾以及L抗坏血酸制成复合的发色剂对罗非鱼片进行活体发色,得到最佳的活体发色工艺,结果表明,这种发色方法效果很好,感官标准甚至可以达到一氧化碳发色的效果,而且实验中用的亚硝酸盐残留量低于国家标准,实验得出的最佳发色工艺为氯化钠质量分数为6.9%,亚硝酸钾浓度为1.5 g/kg以及L抗坏血酸钠浓度为0.19 g/kg,这种组合发色效果最好。而吴祖亮[33]等具体研究了由氯化钠、亚硝酸钾以及L抗坏血酸钠组合的复合发色剂对罗非鱼进行活体发色的效果,水分活度,挥发性盐基氮,电导率以及质构参数的影响,研究结果显示,在储藏期间这种复合发色剂具有良好的发色效果,与一氧化碳发色鱼片相比甚至优于后者;水分活度随着储藏时间的延长而逐渐降低,而电导率却恰恰相反,电导率随储藏时间的延长数值越来越大,而且水分活度和电导率的变化在样品之间没有明显的差异性;复合发色剂处理的鱼片的挥发性盐基氮含量比未发色的低0.1 mg/g;而关于质构参数的变化,实验结果为采用复合剂发色的实验组的鱼片硬度、弹性和内聚性的平均值均高于未发色的对照组,这种现象说明发色鱼片的质构指标较好,将这种复合发色新方法与CO发色和未发色进行品质间的比较得出,在低温贮藏过程中,复合发色在色泽、硬度和内聚性均有一定改善作用,而且复合发色技术得到的鱼片硬度、弹性、内聚性和水分活度在贮藏初期均优于CO处理的鱼片。

复合发色技术弥补了单一发色技术的缺陷,不仅可以达到良好的发色效果,使肉制品呈现消费者喜欢的亮红色,也能使发色肉制品的安全性得到一定程度的提高。这种发色技术能更好的适应当前消费者的需求,但该技术目前还不是太完善,比如复合发色技术对鱼片品质的影响以及具体安全指标的研究目前还鲜有报道,这些还需要更深入的研究。

5 展望

罗非鱼片发色技术虽然已有数种,但是这些发色技术还是或多或少存在一定缺陷,比如有的发色技术(NO)不完善,有的发色技术(亚硝酸盐)存在安全性问题。我国罗非鱼产量巨大,全球罗非鱼消费量也日益上涨,与此同时伴随着中国罗非鱼加工业的快速发展,人们生活程度的逐步进步和健康观念的日益增强,以及消费者对健康安全食品认识的不断加强。拥有良好色泽和质量的罗非鱼必将炙手可热,因此广大研究者需要更深入详细地研究各种发色技术,乃至研发出新的罗非鱼片发色技术,促成整个罗非鱼加工产业的开展。随着研究者们的不断探索创新,未来会逐步发现更多安全和绿色的罗非鱼片发色技术,罗非鱼片发色技术将会拥有更加广阔的发展和应用前景。

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