不同冷冻温度对鲅鱼理化指标及新鲜度的影响

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(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所,海洋国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室,山东青岛 266071; 2.上海海洋大学食品学院,上海 201306; 3.青岛益和兴食品有限公司,山东青岛 266000)

鲅鱼(Scomberomorusniphoniu),学名蓝点马鲛,属于鲈形目鲅科,体长而侧扁,呈纺锤形,主要分布于北太平洋西部,是我国重要的经济鱼类之一。由于捕捞的季节性,目前市面上销售的新鲜鲅鱼主要集中在每年的春汛和秋汛期间,多数鲅鱼以冻品形式销售,尤其是内陆市场[1-2]。虽然冻结温度对鲅鱼新鲜度会产生一定影响,但不同冻结温度对鲅鱼的理化、感官等指标的影响,以及如何建立一种快速有效的区分方法等方面的研究鲜有报道。

电子鼻也称人工嗅觉系统,是多个传感器组成的网络,用来识别、检测和分析复杂嗅味和挥发性化学成分的模仿生物嗅觉智能仪器,具有检测范围广,检测速度快,前处理简单方便等优点[3]。水产品的挥发性成分复杂,是新鲜度的一个重要指标,决定了人们对水产品的可接受程度[4]。近年来,电子鼻因其在挥发性物质检测上的独特优势,在水产品的品质评价中也得到广泛应用。卞瑞姣等[5]研究了电子鼻与秋刀鱼鲜度等级的相关联系,为秋刀鱼鲜度的快速评定提供技术参考。Hui等[6]利用电子鼻技术建立了草鱼在4 ℃储藏过程中的品质变化预测模型。利用电子鼻检测技术,可以更好地反应出冻结方式对鲅鱼挥发性物质的影响,从而判断鲅鱼的新鲜度。

因此,本研究以新鲜鲅鱼为对象,采用-50、-30和-18 ℃ 3种冻结温度,以pH、TVB-N值、TBA值和肌原纤维蛋白含量为新鲜度评价指标,结合感官评价分析和电子鼻技术探究了不同冻结温度对鲅鱼新鲜度的影响,以期为鲅鱼生产加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲅鱼 2017年10月份购于青岛市董家口码头,选取质量为(650±50) g、大小均一,新鲜捕捞的鲅鱼,用泡沫箱盛放,直接运抵实验室进行冻结处理;硫代巴比妥酸(≥98.5%) 生化试剂(BR),国药集团化学试剂有限公司;三氯乙酸(≥99.0%)、氯化钾(≥99.5%) 分析纯(AR),国药集团化学试剂有限公司。

DW-86L388A型医用低温保存箱、DW-40L348型医用低温保存箱、HYCD-205型医用冷藏冷冻箱 青岛海尔股份有限公司;UV1102Ⅱ型单光束紫外/可见分光光度计 上海天美科学仪器有限公司;HH-6型数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司;赛多利斯BSA系列电子天平 赛多利斯(北京)科学仪器有限公司;DPH-9082型电热恒温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;Isensoinose电子鼻 上海瑞玢智能科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲅鱼冻结方法 将新鲜鲅鱼随机分成3组,用保鲜袋包裹,分别放置于-50、-30 ℃和-18 ℃冰箱中进行冻结,并以鱼体中心温度到-18 ℃为冻结终点。将冻结的鲅鱼经流水解冻30 min后进行各项指标的测定。

1.2.2 pH的测定 参考国标GB/T5009.237-2016《水产品卫生标准的分析方法》,称取10.00 g绞碎的背部鱼肉,加入100 mL新煮沸后冷却至室温的水,搅拌摇匀,浸渍30 min后过滤,取50 mL滤液于100 mL烧杯中,用pH计测定,记录结果。

1.2.3 TVB-N值的测定 参考GB5009.228-2016《食品中挥发性盐基氮的测定》方法,略作修改。取绞碎的背部鱼肉2.000 g,加入到蒸馏管内,加蒸馏水15 mL,振荡摇匀,浸渍30 min,根据半微量凯氏定氮原理,采用自动凯氏定氮仪法进行测定。

1.2.4 TBA值的测定 参考Nuray等[7]的方法,取5.00 g绞碎的背部鱼肉至50 mL离心管中,加入10% TCA溶液20 mL,再加入20 mL蒸馏水,将此混合物放在漩涡振荡器上振荡2 min后4000 r/min离心5 min,双层滤纸过滤。取8 mL滤液于试管中,加入2 mL 0.01 mol/L的TBA,沸水中水浴25 min,取出冷却至室温,于532 nm处比色测定吸光度。TBA值表示为mg/kg,即吸光值乘以10.2。

1.2.5 肌原纤维蛋白含量的测定 参考周逸等[8]的方法,略作修改。准确称取3.00 g肉样,加入5倍质量0.1 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl缓冲液,8000 r/min匀浆30 s,共匀浆4次,4 ℃条件下8500 r/min离心10 min,弃上清液。在沉淀物中加入5倍质量0.5 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl缓冲液,漩涡振荡30 s,置于4 ℃冰箱中浸提1 h后,8500 r/min离心10 min后取上清液,即为肌原纤维蛋白溶液,采用双缩脲法测定其含量。

1.2.6 感官评分 参考胡亚芹等[9]、于刚等[10]的方法,略作修改,由4名男性和4名女性专业评定人员根据表1的评价标准,对不同冻结方式的鲅鱼进行感官评分。

表1 鲅鱼感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of Spanish mackerel

1.2.7 电子鼻检测 分析取鲅鱼背部肌肉1.0 g于20 mL电子鼻进样瓶中,加盖密封后分为两组:未加热组:取样后不做任何处理,放置于25 ℃恒温培养箱中保温30 min,待测;加热组:在85 ℃水浴中加热25 min,冷却到室温待测。依次用电子鼻对每组样品分别进行检测。电子鼻各参数分别为:气体流量1 L/min,数据采集时间120 s,间隔清洗时间200 s。每组样品做3个平行,选取每根传感器的稳定特征值进行主成分分析。电子鼻数据利用Inose电子鼻自带的Smart nose软件进行数据的采集,运用可以同时对多个指标变量进行分析的主成分分析(PCA)法进行数据处理。

1.3 数据分析

采用SPSS 20.0软件对数据进行处理,每组设3个平行,结果以平均值±标准偏差表示,组间采用t-检验进行显著性分析,p<0.01为差异极显著,p<0.05为差异显著,p>0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 理化指标检测结果

2.1.1 不同冻结温度对鲅鱼pH的影响 一般活鱼肌肉pH为7.0～7.3。但在鱼体死后,肌肉中的糖原酵解产生乳酸,同时伴随着ATP的分解产生游离磷酸基、肌苷酸等代谢产物导致鱼肉pH降低。随着时间延长,鱼体内的微生物生长繁殖,产生蛋白酶,使鱼体中的蛋白质、氨基酸及其他含氮物质被分解为氨、三甲胺、吲哚、硫化氢、组胺等低级产物,使鱼体的pH上升[11-12]。由图1知,pH因冻结温度的不同而呈现显著差异性(p<0.05)。-50 ℃冻结组pH最高,为6.92,显著低于另外两组(p<0.05),而-18 ℃冻结组pH最低,为6.51,显著高于其他两组(p<0.05)。这可能是由于冻结温度越低,对酶的活性抑制越好,糖原酵解速度越慢,pH变化越小,这与阙婷婷等[13]的研究结果相似。

图1 冻结温度对鲅鱼pH的影响Fig.1 Effect of different freezing temperatures on the pH of Spanish mackerel注：不同小写字母表示不同冻结温度下差异显著(p<0.05),下同。

2.1.2 不同冻结温度对鲅鱼TVB-N值的影响 TVB-N是水产品中的蛋白质及非蛋白化合物在内源酶和微生物的作用下,分解而产生的碱性含氮挥发性物质,具有臭味,是衡量水产品腐败程度的重要指标之一。TVB-N值越高,臭味越浓,鱼类新鲜度越低,腐败程度越高[14-15]。由图2可知,-50 ℃冻结组的TVB-N值最低,为17.94 mg/100 g,其次是-30 ℃冻结组,为18.94 mg/100 g,最高的是-18 ℃冻结组,为19.69 mg/100 g,且各组间均呈现显著性差异(p<0.05),说明冻结温度越低,TVB-N值越小,鱼肉品质越好。

图2 不同冻结温度对鲅鱼TVB-N值的影响Fig.2 Effect of different freezing temperatures on the TVB-N value of Spanish mackerel

2.1.3 不同冻结温度对鲅鱼TBA值影响 鱼类脂肪中的不饱脂肪酸易发生氧化降解,其中,TBA值可反应脂肪氧化的程度。TBA的值越大,说明脂肪氧化程度越明显,鱼肉越不新鲜[11,16]。一般情况认为，高脂鱼类的TBA值小于5 mg/kg时比较适宜食用,当TBA达到8 mg/kg时不能再被食用或加工[17]。由图3可知,-50 ℃冻结组的TBA值最低,为0.48 mg/kg,显著低于其他两组(p<0.05),-18 ℃冻结组最高,约是-50 ℃冻结组的1.79倍。由此可说明，冻结温度可以显著影响鲅鱼肌肉的脂肪氧化程度,从而影响鲅鱼的腐败程度。这可能与冻结过程中最大冰晶带的生成有关。冻结温度越高,最大冰晶生成带温度范围越宽、时间越长,因此形成的冰晶颗粒较大,且分布不均匀,破坏了细胞膜,使体内脂肪暴露与空气接触,加剧了脂肪氧化[9]。

图3 冻结温度对鲅鱼TBA值的影响Fig.3 Effect of different freezing temperatures on the TBA value of Spanish mackerel

2.1.4 不同冻结温度对鲅鱼肌原纤维蛋白含量的影响 肌原纤维蛋白是肌肉蛋白中最重要的结构蛋白和功能性蛋白,其含量可以在一定程度上反映肌肉蛋白的变性程度。肌原纤维蛋白的损失会导致鱼肉肌纤维松散、肌肉质地变软,导致鱼肉品质变差[18]。由图4可知,-50 ℃冻结组的肌原纤维蛋白含量高达28.40 mg/100 g,显著高于其他两组(p<0.05),约是-18 ℃冻结组的1.7倍。表明随着冻结温度降低,肌原纤维蛋白含量随之升高。

图4 冻结温度对鲅鱼肌原纤维蛋白值含量的影响Fig.4 Effect of different freezing temperatures on the content of myofibrillar protein of Spanish mackerel

2.2 不同冻结温度对鲅鱼感官品质的影响

食品感官分析是是评价水产品品质的最直观指标[19-20]。如表2所示,在鱼体外观、肌肉形态、肌肉弹性、气味4个方面,-50 ℃冻结组的得分显著(p<0.05)高于-18 ℃冻结组,感官品质较好,综合评分较高，与上述理化指标结果一致,这表明冻结温度对上述感官指标影响较大。眼球和鱼鳃两个指标得分虽然不同,但各组间并没有显著性差异(p>0.05),得分不高,尤其是鱼鳃得分均低于6分,说明冻结这种处理方式对鱼眼和鱼鳃的影响较大,而冻结温度对二者的影响较小。

表2 不同冻结温度对鲅鱼感官品质的影响Table 2 Effect of different freezing temperatures on the sensory assessment value of Spanish mackerel

2.3 电子鼻分析

2.3.1 电子鼻对鲅鱼挥发性气味响应 图5是未加热组和加热组鲅鱼肉的电子鼻检测信号雷达图。从图5中我们可以看出,不论是未加热的鲅鱼肉,还是模拟烹饪过程加热后的鲅鱼肉,每个样品的传感器响应强度均达到了0.5以上,其中传感器S2、S5、S8、S11对鲅鱼挥发性气味的响应值较高,满足对电子鼻检测样品的响应值要求。

图5 不同冻结温度的鲅鱼肉电子鼻检测信号雷达图Fig.5 Radar plot of E-nose detection value for Spanish mackerel meat under different freezing temperatures

2.3.2 PCA方法分析不同温度冻结鲅鱼的电子鼻响应值 电子鼻主成分分析法(PCA)是在对样品特性一无所知的前提下,通过对原始数据向量进行线性变换,从而在一定的视角来寻找样品间的差异的一种算法,该算法不丢失任何样品信息,仅仅通过改变坐标轴来达到区分样品的目的。

图6是采用PCA方法对不同冻结温度的未加热、加热鲅鱼肉电子鼻响应值的分析结果。由上图未加热组可知,主成分1和主成分2的总贡献率为99.7%,基本可以代表样品的整体信息,而且不同冷冻温度的鲅鱼肉分布在图中的不同区域内,相互之间没有重叠,DI为92.0%,说明电子鼻的主成分分析法可以很好的区分出不同冷冻温度的未加热鲅鱼肉。由图6中的下图加热组可知,主成分1和主成分2的总贡献率为99.7%,基本可以代表样品的整体信息,且不同冻结方式的鲅鱼分布在图中的不同区域内,相互之间没有重叠,DI为93.8%,说明电子鼻的主成分分析法能将这四组加热鲅鱼肉很好的区分开。综合以上结果可知,无论是未经加热处理的生鲅鱼肉,还是经过加热处理的熟鲅鱼肉,电子鼻都可以有效区分出冻结温度造成的气味差异。

图6 不同冻结温度的鲅鱼未加热组(上)和加热组(下)鱼肉电子鼻响应值的PCA分析Fig.6 PCA results of Spanish mackerel raw(left) and cooked(right)meat under different freezing temperatures

3 结论

不同冻结温度对鲅鱼的pH、TVB-N值、TBA值和肌原纤维蛋白含量等理化指标均产生了显著影响(p<0.05),-50 ℃冻结组各指标值较好,新鲜度最好,-18 ℃冻结组各指标值均较差,新鲜度最差,这说明冻结温度越低,鲅鱼的新鲜度越好。感官评价结果显示，鲅鱼冻结温度的不同会造成感官评价结果的不同,-50 ℃冻结组的感官结果显著优于另外两组,与理化指标检测结果一致。电子鼻分析结果表明，无论是未经加热处理的生肉,还是经过加热处理的熟肉,电子鼻中的PCA分析法都可以有效区分出冻结温度造成的气味差异,可为基于电子鼻技术建立冻结鲅鱼新鲜度的快速检测模型提供理论依据。