不同冻藏温度对鲈鱼品质的影响

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(湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所,湖北省农业科技创新中心农产品加工研究分中心,湖北武汉 430064)

鲈鱼(Lateolabraxjaponicas)又称花鲈,属鲈形目、鲈属,在我国沿海地区分布较多,是重要的食用经济鱼类之一。鲈鱼营养丰富,富含较多维生素且肉味鲜美,同时具有良好的食疗保健作用,可以健脾益气、止咳化痰,深受消费者喜爱[1]。近年来,其市场需求不断增大,鲈鱼产量也逐年增加,但由于鲈鱼富含营养物质和水分,肌肉组织脆弱、内源性蛋白酶活跃,宰杀后鱼体在酶和微生物作用下,易发生多种品质变化,导致其腐败变质、货架期缩短、口感下降等问题。因此,在加工和销售过程中,保证鲈鱼质量安全和新鲜口感成了亟需解决的问题,有效的保鲜技术对鲈鱼的保鲜贮藏、销售具有重要意义。

目前,鲈鱼常用的保鲜技术有低温保鲜、气调保鲜、辐照保鲜、超高压保鲜和化学保鲜等几大类[2-3]。但是这些技术在实际运用中仍然存有产品颜色差、保水性降低等问题。化学保鲜法中应用的添加剂虽然具有较好保鲜效果,但过量使用和残留对人体有一定潜在健康危害;气调保鲜、辐照保鲜和超高压保鲜均有仪器设备贵、投入高、适合大规模生产等特点。国内有许多学者都在研究鲈鱼的最佳保鲜方式,在许多文献上均见报道。张强等[4]用0、-5、-18 ℃三种温度分别对赤鲈进行30 d的低温贮藏试验得出,在-5 ℃的条件下,贮藏赤鲈具有最佳保鲜效果的结论;李颖畅等[5]研究了蓝莓叶多酚对4 ℃冷藏鲈鱼的保鲜效果,最终得出,蓝莓叶多酚在鲈鱼冷藏保鲜过程中能有效控制鲈鱼品质,抑制细菌繁殖,减缓脂肪氧化,可延长鲈鱼货架期4～5 d的结论;徐永霞等[6]研究了不同超高压条件对鲈鱼品质的影响,结果表明,超高压处理可显著提高鲈鱼的硬度和咀嚼度,同时提高了鱼肉的pH和持水能力,增加了白度。目前对于鲈鱼的保鲜虽有众多的研究成果,但从众多研究成果中得出温度,才是影响鲈鱼捕捞后贮藏和流通加工中品质变化的重要因素。因此,低温保鲜仍是目前水产鱼类应用最广泛的保鲜技术,但目前对于低温保鲜的研究还不够全面,在低温保鲜的最佳温度这个问题上还未能达成共识。

本实验以鲈鱼为原料,将鲈鱼贮藏在-10、-18、-80 ℃三种不同的温度下,贮藏周期为32周。主要研究鲈鱼在颜色、质构、鲜度、菌落总数、持水性等指标上的变化情况,全面对比分析其品质的变化规律,综合评价在不同温度贮藏条件下对鲈鱼的保鲜效果,为鲈鱼的品质鲜度评价和低温保藏技术提供有力的依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜活鲈鱼,体重500～700 g 湖北省武汉市武商量贩农科城店;次黄嘌呤(Hx)标准品 美国Sigma公司;乙腈(色谱级) 美国Fisher Scientific公司;ATP关联物:腺苷三磷酸(ATP)、腺苷二磷酸(ADP)、腺苷酸(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黄嘌呤核(HxR) 美国Sigma公司;其余试剂 均为分析纯。

SW-CJ-2FD超净工作台 上海新苗医疗器械有限公司;钢环式膨胀压缩仪 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;CR-10型色差计 日本柯尼卡美能达;TA-XT plus质构仪 英国SMS公司;722G可见分光光度计 上海精科公司;-80 ℃超低温冷冻冰箱 中科美菱公司;Agilent 1200型液相色谱仪(JP73065824) 美国安捷伦公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料处理及贮藏 取鲜活鲈鱼宰杀、去鳞、头、内脏,用清水洗净沥干后,装入聚乙烯薄膜袋后进行真空包装,分别于-10、-18、-80 ℃温度条件下进行贮藏,每4周随机选取3条鱼测定,实验周期为32周。

1.2.2 指标测定 到达贮藏时间后,将鱼样取出后流水解冻,测定时均取背部白肉进行分析,每个指标重复测定3次及以上。

1.2.2.1 色度的测定 采用色差计色差仪测定L*值、a*值、b*值,其中L*=0表示黑色,L*=100表示白色;a*值越大,越接近纯红,a*值越小,越接近纯绿;b*值越大,越接近纯黄,b*值越小越接近纯蓝。将鱼样切成20 mm×20 mm×10 mm的大小,白度=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]0.5,每组样品平行测6次。

1.2.2.2 质构的测定 采用TPA(Texture profile analysis)质地剖面分析法,使用质构仪测定。将鱼样切成20 mm×20 mm×10 mm大小,每个待测样品取6块。测定其硬度和咀嚼性。

测定参数设置:测试前速度5 mm/s,测试速率5 mm/s,测试后速度5 mm/s,压缩程度50%,停留间隔时间5s,测试探头为平底柱形P/36R。

1.2.2.3 持水性的测定 参考Farouk[7]等的加压滤纸法。取20 mm×20 mm×10 mm的鱼样,用双层纱布和18层滤纸包裹,在35 kg压力下保持5 min,加压前后分别称重,记录加压前质量(W0)和加压后质量(W),则加压条件下的保水性可以用加压失水率表示,用下式计算:

加压失水率(%)=(W0-W)/W0×100

1.2.2.4 挥发性盐基氮(TVB-N)的测定 按半微量蒸馏法测定[8]。称取10.00 g绞碎的鱼背脊部肌肉,置于烧杯中加蒸馏水至100 mL,浸渍30 min后过滤。准确吸取5 mL滤液于消化管中,加入5 mL浓度为10 g/L氧化镁悬浊液进行蒸馏,取10 mL加有5 d混合指示剂浓度为20 g/L的硼酸做吸收液,蒸馏5 min后,吸收液用0.01 mol/L的标准盐酸溶液滴定终点为微红色,根据消耗的盐酸量计算TVB-N的含量。

1.2.2.5 硫代巴比妥酸(TBA)质量分数的测定 参考Witte[9]等方法测定。精确取10 g绞碎后肉样,加入50 mL 7.5%三氯乙酸(含0.1% EDTA-2Na)摇匀,30 min后用双层滤纸过滤2次,取5 mL样品上清液加入5 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸(TBA)溶液,100 ℃下水浴40 min后,冷却l h,上清液中加入5 mL氯仿摇匀静置分层,然后取上清液分别在532、600 nm处比色,记录吸光值。TBA以每100 g肉中丙二醛的毫克数来表示,公式如下:

1.2.2.6 鲜度指标K值测定 参考宋永令等[10]的方法进行ATP关联物的提取。称取1.00 g绞碎的鱼肉,加10%(体积分数)高氯酸(PCA)2 mL,漩涡震荡1 min,浆液离心(10000 r/min,4 ℃,6 min)分离,取上清液,沉淀用5%冷PCA 2～4 mL洗涤,离心2次,最后合并上清液。用10 mol/L和1 mol/L的KOH溶液调节至pH6.4,离心,白色结晶沉淀用pH6.4的5%冷PCA液洗涤,离心,合并上清液,并用5%的PCA液定容至10 mL。用0.22 μm的膜过滤,滤液贮存于-20 ℃冰箱待测。测定仪器为安捷伦高效液相色谱仪G1322A,进样量20 μL。

HPLC条件:色谱柱Agilent Zorbax SB-Aq(250 mm×4.6 mm,5 μm),采用pH6.0的0.02 mol/L磷酸缓冲液平衡洗脱;样品进样量20 μL,流速1 mL/min,柱温35 ℃,检测波长254 nm。ATP关联物标准品HPLC图谱的测定:ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx以及其混合物在相同条件下测定,并绘制标准图谱。以测得的HxR、Hx之和与腺苷三磷酸关联化合物总量的百分比作为鲜度指标(K值)。

1.2.2.7 菌落总数测定 按照GB/T 4789.2-2010食品微生物学检验菌落总数测定。

1.3 数据处理

利用SPSS 19.0进行差异显著性分析,数据曲线采用Graph Pad Prism 5绘制。

2 结果与分析

2.1 不同低温贮藏条件下鲈鱼色泽的变化

鱼肉的颜色与其品质有着密切的联系,首先可通过鱼肉的色泽直观判断鱼肉鲜度与质地。不同低温贮藏条件下鲈鱼白度值、红度值的变化分别如图1(a)～(b)所示。

图1 不同低温贮藏条件下鲈鱼白度值和红度值的变化Fig.1 Changes of whiteness and redness value of perch under different low temperature storage conditions

由图1(a)可知,贮藏前4周,-10、-18 ℃条件下,鲈鱼的白度值明显上升,随着贮藏时间的延长,白度值增加的趋势变慢,-80 ℃下贮藏鲈鱼白度值整体变化不大,徐永霞等[6]在研究超高压处理对冷藏鲈鱼品质的变化时也显示出了相似的结果。由图1(b)可知,-10、-18 ℃条件下,鲈鱼在贮藏第8周的a*值有较小值,分别在16、12周有显著升高(p<0.05),在之后的贮藏时间内a*值变化不明显,但整体呈现一定程度的降低趋势。-80 ℃条件下,在贮藏前24周a*值均保持在初始水平,24周后至贮藏结束期间显著降低(p<0.05)。但总体来说,到贮藏结束a*都呈现一定程度的减小。-80 ℃条件下,贮藏前8周,红度值一直比较稳定,说明温度越低越新鲜,鱼肉呈鲜红色。郑斌[11]等在研究冷藏温度对金枪鱼品质变化时指出,-60 ℃以下的高铁肌红蛋白含量基本无变化,10个月左右鱼肉仍呈鲜红色。-10 ℃组鲈鱼在贮藏至24周后,其色泽已发生严重变化,故舍去其24周后色泽的数据。

2.2 不同低温贮藏条件下鲈鱼质构特性的变化

硬度(Hardness)为表现鱼体肌肉软硬程度的一项重要性能指标,它既可理解为是鱼肉抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为抵抗残余变形和反破坏的能力。咀嚼度(Chewiness)是一项质地综合评价指标,模拟鱼肉样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需的能量,即所说的咬劲,其是肌肉硬度、肌肉细胞间凝聚力、肌肉弹性等综合作用的结果[12]。不同温度贮藏过程中鲈鱼硬度和咀嚼性的变化如下图2(a)～(b)所示。

图2 不同低温贮藏条件下鲈鱼质构特性的变化Fig.2 Changes of texture properties of perch under different low temperature storage conditions

由图2(a)中可知,随着贮藏时间的延长,-10 ℃贮藏条件下,鲈鱼硬度在贮藏期间呈缓慢下降趋势;-18 ℃贮藏条件下,鲈鱼在第4周硬度升高,之后变化不明显;而-80 ℃贮藏组硬度在前16周一直呈上升趋势,20周回复到初始水平。图2(b)中,不同温度贮藏组的鲈鱼咀嚼性总体上均有不同程度的下降,-80 ℃贮藏组下降比较缓慢,较其它两种温度差异显著(p<0.05)。

一般鱼体死后,ATP含量下降,肌肉收缩,进入僵直期,硬度升高;低温贮藏延缓了僵直期,并且使僵直时间延长。由图2(a)中可知,温度越低,僵直期持续时间越长。鱼体解僵后,一方面由于存在于肌肉中的内源蛋白酶和来自腐败菌的外源蛋白酶的作用,使得鱼肉发生自溶和腐败,造成蛋白质降解、肌肉细胞间结合力下降,从而引起鱼肉组织构造崩解、汁液流失及口感下降;另一方面ATP酶活下降,导致肌动球蛋白变性,肌肉硬度下降,咀嚼性和质地变差[13-14]。本实验中,-80 ℃贮藏能够有效抑制微生物生长及蛋白酶活,使贮藏过程中鲈鱼品质劣变得到明显缓解,更有利于鲈鱼原有品质和风味的保存,具有显著的保鲜效果。

2.3 不同低温贮藏条件下鲈鱼加压失水率的变化

加压失水率反映的是肌肉对水分的结合能力,与冷冻贮藏过程中冰晶的形成有较大关系。由于大多数保水性蛋白(肌原纤维蛋白、肌浆蛋白)存在于肌细胞内部,这些蛋白对水具有一定的结合力,所以在解冻后胞内冰晶的水分并不能轻易地流出来。充分解冻后,细胞内及细胞间的冰晶应视为完全融化,融化后的水分重新被肌肉蛋白完全或部分吸收,不能被吸收的水分则在外界压力下流失[15]。

由图3可知,不同贮藏温度下,鲈鱼的加压失水率均呈现上升的趋势。在贮藏前期0～4周迅速上升,而后增加变得缓慢,基本趋于稳定。新鲜鲈鱼贮藏一段时间后,鱼肉肌原纤维间空隙慢慢增大,组织结构逐渐断裂,肌肉保水性减弱、持水能力下降,加压失水率增加[16]。另外,随着冻藏时间的延长,肌肉组织分解引起内部保水性蛋白质变性,使其对水的结合能力降低[17]。整个贮藏过程中,-80 ℃温度下贮藏的鲈鱼加压失水率均低于另外两种温度,可能是因为在-80 ℃贮藏条件下,鱼肉快速冻结,细胞内外生成的冰晶数量多而微细、分布均匀,对组织结构无明显损伤,冻藏质量好。同时,该温度下减缓了细胞内蛋白质的变性,较好的保持了鱼肉的持水力。

图3 不同低温贮藏条件下鲈鱼加压失水率的变化Fig.3 Changes in the expressible moisture of perch under different low temperature storage conditions

2.4 不同低温贮藏条件下鲈鱼菌落总数的变化

微生物是引起多数水产品腐败的主要因素之一,腐败微生物的生长状况反映了水产品的腐败程度[17]。不同贮藏温度下鲈鱼菌落总数的变化如图4所示。

图4 不同低温贮藏条件下鲈鱼菌落总数的变化Fig.4 Changes of the total viable count of perch under different low temperature storage conditions

由图4可知,由于个体差异,起始点的菌数并不相同[14],随着贮藏时间的增加,三种不同温度的鲈鱼菌落总数总体呈上升趋势。其中,-18、-80 ℃冻藏组鲈鱼在0～16周菌落总数基本没有明显变化,说明在低温贮藏条件下鱼体中微生物生长繁殖受到抑制;16周之后缓慢上升,此时鱼肉中蛋白质分解产生胺类物质为细菌生长提供了条件;而在贮藏24周后,菌落总数呈现轻微下降趋势,可能是因为,鱼肉中的营养物质已被大量消耗或菌种发生老化,以致微生物数量减少。而-10 ℃组鲈鱼的菌落总数在24周后已多不可数,故舍去其24周后菌落总数的数据。微生物数量达到7.00 lg(cfu/g)被认为是淡水鱼和海水鱼菌落总数可接受性的极限值[9]。而-18、-80 ℃冻藏组在整个贮藏过程中菌落总数均低于极限值,表明低温能够有效抑制微生物生长,延长鲈鱼贮藏时间,有效保持鲈鱼的新鲜度。

2.5 不同低温贮藏条件下鲈鱼挥发性盐基氮(TVB-N)的变化

在微生物活动和内源酶的作用下,鲈鱼的蛋白质会分解产生肽及氨基酸等,氨基酸还能降解成更多小分子质量物质,其中氨和胺类物质呈碱性并具有挥发性,被统称为TVB-N[20],作为测定鱼肉的鲜度指标。生鲜淡水鱼的初始TVB-N值通常与鱼种、鱼致死前的生理状态、致死方法等有关。按照我国水产品鲜度的国家标准GB2733-2015中对淡水鱼鲜度的限定:TVB-N值应≤20 mg/100 g,若超过25 mg/100 g便不可食用。

由图5可知,新鲜鲈鱼TVB-N值在7 mg/100 g左右,三种温度贮藏条件下,TVB-N值均随着贮藏时间的增加而增加,直到贮藏结束,三组贮藏组的TVB-N值均未超过国标中的限定。-18、-80 ℃贮藏组在冻藏前期鲈鱼肉的TVB-N值并未发生明显变化,因为在-18、-80 ℃低温下贮藏大大抑制了微生物和酶的活动,而-10 ℃贮藏组在前期TVB-N值的增长速度均大于另外两组,可能是因为,在此温度下并不能很好地抑制微生物的生长,这与菌落总数的增长速度相对应。其中-80 ℃贮藏组TVB-N值一直处于最低限值水平。在贮藏后期,三组贮藏组的TVB-N值均有所下降,原因可能是,贮藏后期鲈鱼的营养物质减少以及菌种的老化使得微生物的数量有所下降,导致蛋白质被分解的量有所减少,所以TVB-N值也相应地有所减小。TVB-N值的升高说明有大量碱性物质的产生,且上升趋势与菌落总数变化相一致,证明与微生物的繁殖有一定关系。研究表明,由于低温抑制了微生物繁殖,从而抑制了微生物对鲈鱼中蛋白质降解和腐败作用;另一方面,低温也降低了鱼肉中酶的活性,减缓了其对鲈鱼的降解作用[17]。

图5 不同低温贮藏条件下鲈鱼TVB-N值的变化Fig.5 Changes in TVB-N value of perch under different low temperature storage conditions

2.6 不同低温贮藏条件下鲈鱼硫代巴比妥酸(TBA)的变化

TBA是根据脂类食品不饱和脂肪酸氧化降解产物丙二醛(MAD)与硫代巴比妥酸(TBA)试剂反应生成稳定的红色化合物[21],以此来评价肉类和水产品的脂类氧化酸败程度。鲈鱼中的脂肪水解会产生游离脂肪酸,致使鱼肉加速腐败,品质劣化,脂肪氧化程度越大,TBA值越高,表示鲈鱼酸败程度越严重[22]。

由如图6可知,在0～8周期间,三组贮藏组鲈鱼的TBA值均没有发生明显变化。在第8周后随着贮藏时间延长,-10、-18 ℃组鲈鱼的TBA值开始明显上升,而-80 ℃组鲈鱼的TBA值一直维持在0.16～0.26 mg/100 g,变化幅度不明显。-10 ℃贮藏组的鲈鱼在贮藏20周后,鱼肉已经开始出现腐败且颜色明显发黄,TBA值大幅度增加,到贮藏结束时,TBA值已高至1.98 mg/100 g,远高于另外两组,这与李颖畅[1]等研究中所得TBA值变化趋势基本一致。-18、-80 ℃组鲈鱼在贮藏结束时,TBA值均维持在一个较低的水平,相对而言-80 ℃组鲈鱼的TBA最低,说明在-80 ℃的温度下贮藏鲈鱼,对其保鲜效果是最佳的。

图6 不同低温贮藏条件下鲈鱼TBA值的变化Fig.6 Changes in TBA values of perch under different low temperature storage conditions

大多数食品的品质与时间关系都符合零级或一级化学反应动力学模型[23]。Labuza[24]认为,由于微生物的繁殖及相关物质的氧化还原反应引起的食品品质变化一般遵循一级反应方程,而鲈鱼的腐败变质主要是通过微生物的作用及脂肪的氧化共同导致的。可用一级化学反应动力学模型对不同贮藏温度下的TBA值进行非线性回归拟合。一级化学反应动力学方程表达式为:

A=A0× ekt

不同贮藏温度下鲈鱼脂肪氧化指标的决定系数(R2)值各不相同。R2值越大,说明脂肪氧化指标值与一级动力学方程拟合程度越好。将-10、18、-80 ℃组0～20周的TBA值与一级动力学方程进行拟合,R2分别为0.9373、0.9111和0.9765,其中-80 ℃组的拟合精度最好,因此一级化学反应动力学方程可以较好地描述一定贮藏温度下鲈鱼的脂肪氧化情况。

鱼肉脂肪氧化取决于鱼的种类、贮藏温度、脂肪组成等诸多因素,本研究结果表明,不同温度下脂肪氧化速度明显不同,而低温能较好的减缓了鲈鱼鱼肉氧化速度[25],其中-80 ℃组的脂肪氧化速度最低,保鲜效果最好。同时脂肪氧化酸败除了和贮藏温度有关之外,贮藏时间越长脂肪氧化酸败也越严重。

2.7 不同低温贮藏条件下鲈鱼鲜度K值的变化

三磷酸腺苷和相关化合物的总体水平(K值)是指鱼肉中次黄嘌呤核苷和次黄嘌呤占ATP及其相关产物百分含量的参数,是用来评价鱼等水产品鲜度的重要指标。鱼体死亡后,三磷酸腺苷(ATP)降解为一系列产物:二磷酸腺苷、一磷酸腺苷、次黄嘌呤核苷酸、次黄嘌呤核苷、次黄嘌呤。K值越小,新鲜度越高[26]。由图7显示的是含有6种标准化合物ATP、ADP、AMP、IMP、HxR和Hx的高效液相色谱图。ATP及其关联物在30 min内得到有效分离,且重现性好。

图7 六种标准化合物标准样品色谱图Fig.7 The chromatogram figure of six standard samples

鲈鱼不同低温贮藏过程中鲜度K值的变化如图8所示。由图8可知,K值随贮藏时间延长而增加,贮藏温度越高,K值增长速度越快。K值越大说明鲈鱼的鲜度越低,据相关文献介绍[27],当鱼类产品的 K 值小于20%时,表示鱼类很新鲜,为即杀鱼;小于等于50%时,表示鱼类比较新鲜,可供一般食用与加工;而高于50%时,认为鱼类不新鲜,鱼肉已经开始腐败变质。在本实验中,新鲜鲈鱼的K值在8%左右;-10 ℃条件下,24周后K值达到57%,鲈鱼开始腐败变质;-18 ℃条件下,贮藏32周鲜度达到42%;-80 ℃条件下,鲈鱼整个过程中K值基本都维持在10%以下,变化幅度不明显,且显著低于其它两个贮藏组(p<0.05)。实验结果表明,在-80 ℃下贮藏可有效保持鲈鱼的新鲜程度,另外两组的保鲜效果较差。

图8 不同贮藏温度下鲈鱼鲜度指标K值的变化Fig.8 Changes of the freshness index K of perch under different low temperature storage conditions

3 结论

本实验将鲈鱼贮藏在-10、-18、-80 ℃温度条件下,研究不同低温冻藏条件对鲈鱼品质的影响。结果表明,随着贮藏时间的延长,三种低温贮藏组的鲈鱼加压失水率、菌落总数、TVB-N、TBA值均呈增大的趋势,但-80 ℃贮藏组在整个贮藏期内的变化幅度均始终低于其它两个温度。-10 ℃贮藏的鲈鱼在第24周之后,TBA值和鲜度K值已超过可食用上限,开始初期腐败。-80 ℃的鲈鱼在32周的贮藏期内各项指标变化较慢,贮藏期结束时仍符合相关标准。因此-80 ℃贮藏的鲈鱼较-10、-18 ℃更能抑制鱼肉颜色变白、硬度和咀嚼性下降,抑制微生物繁殖及蛋白质变性,32周贮藏期内各项指标变化较平缓,有效地保持了鱼肉的鲜度,保鲜效果最佳。