金槍魚在不同濃度CaCl2載冷劑凍結下的滲鹽量及品質變化研究

徐慧文,謝 晶，*,湯元睿,黎 柳,潘文龍,陳宇洲

(1.上海水產品加工與保藏工程中心，上海 201306;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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金槍魚在不同濃度CaCl2載冷劑凍結下的滲鹽量及品質變化研究

徐慧文1,2,謝 晶1,2，*,湯元睿1,2,黎 柳1,2,潘文龍1,2,陳宇洲2

(1.上海水產品加工與保藏工程中心，上海 201306;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

鹽水凍結金槍魚的品質受鹽水溫度和質量濃度的影響,提高凍結速度和降低凍結中的滲鹽量是提高鹽水凍結金槍魚肉品質的關鍵。為研究不同濃度CaCl2載冷劑凍結對金槍魚滲鹽量、感官指標和理化指標(解凍汁液流失率、質構、TBA值、高鐵肌紅蛋白含量等)的影響,以-25℃空氣凍結作對照,將新鮮金槍魚塊分別在-25、-30、-35、-40℃的CaCl2鹽水凍結至中心溫度-18℃后進行品質測定。結果表明:凍結至-18℃時,金槍魚-40℃的CaCl2鹽水凍結時間較-25℃ CaCl2鹽水減少5680s；-40℃ CaCl2鹽水凍結后魚塊的各品質指標較-25、-30、-35℃均好,其感官值、咀嚼性、TBA值分別為9.48、237.48和0.58mg/100g。與低濃度CaCl2鹽水長時間凍結相比,高濃度的CaCl2鹽水提高了金槍魚的凍結速率,降低了滲鹽量；CaCl2鹽水溫度越低,越利于維持魚肉的口感和理化品質。

CaCl2,載冷劑,金槍魚,滲鹽量,品質變化

金槍魚肉鮮味美,主要用于生食,一般遠洋深海捕撈,捕撈后應在36h內快速凍結,否則極易褐變,因此捕撈后漁船上的凍結非常重要。傳統的凍結方法凍結速度慢,凍品質量差,漁船著陸后,魚肉的品質很難達到生食標準。浸漬凍結(Immersion Chilling and Freezing,ICF)是載冷劑與凍品直接接觸的凍結方式,選用的載冷劑應具有無毒、低溫、高傳熱的特點[1],鹽水浸漬凍結以鹽水為載冷劑,因凍結速度快、凍品質量優而廣泛用于水產品、水果和蔬菜的凍結。CaCl2鹽水符合食品衛生要求,共晶點可達-55℃,是鹽水凍結中常用的載冷劑,Carolina等[2]以-26℃空氣凍結作對照,將草莓浸漬在-20℃的CaCl2鹽水中凍結至-10℃,結果表明CaCl2鹽水浸漬凍結至-10℃所需的時間較空氣凍結縮短45min,并且經CaCl2鹽水凍結的草莓解凍后汁液流失率顯著減小。

鹽水凍結雖能夠提高凍結速率,降低成本,但溶質與食品組分的相互滲透成為制約ICF技術發展的關鍵[1]。鹽水凍結對水產品口感及品質影響的研究很少報道,因此研究如何在保證水產品品質的同時減少鹽分的滲入對進一步優化鹽水凍結工藝意義重大。

滲鹽量受鹽水濃度和浸漬凍結時間的影響,CaCl2鹽水濃度越高,其溶質含量越高,但溶液溫度越低,凍結速度越快,在CaCl2鹽水中浸漬凍結的時間越短,因此研究不同濃度對應不同溫度的CaCl2鹽水對金槍魚鹽水凍結滲鹽量及品質的影響非常重要。本文以-25℃空氣凍結為對照,將相同規格的金槍魚塊分別浸漬在四種濃度的CaCl2鹽水中凍結,待魚塊中心溫度凍至-18℃后,對凍結曲線、滲鹽量及各品質指標綜合分析,旨在優化金槍魚鹽水凍結工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大目金槍魚背部肉 捕撈屠宰冷凍后直接抽真空凍藏于-55℃，浙江豐匯遠洋漁業有限公司；無水CaCl2分析純AR 國藥集團化學試劑有限公司。

UDK15 型全自動凱氏定氮儀 意大利VELP公司；UV-2100 紫外、可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；H-2050R 臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；TA.XT Plus 質構儀 英國STableMicro System 公司；TDL-40B 低速臺式大容量離心機 上海安亭科學儀器；DHG-9053A型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；Agilent-34972A溫度采集儀 安捷倫科技有限公司；FA25高剪切分散乳化機(均質機) 上海FLUKO 弗魯克流體機械制造有限公司；西門子-BCD-245(KK257-55TI)冰箱 博西華家用電器有限公司。

1.2 實驗方法

本實驗分四個實驗組和一個對照組,即-25、-30、-35、-40℃的CaCl2鹽水和-25℃的空氣分別凍結一定規格的新鮮金槍魚塊,凍結至-18℃后快速取出魚塊測定滲鹽量及品質指標。

1.2.1 鹽水配制 配制質量濃度分別為25.70%、27.50%、28.40%、29.40%的CaCl2鹽水均400g,其相應的凝固點分別為:-31.2、-38.6、-43.6、-50.1℃,置于600mL的燒杯后分別置于-25、-30、-35、-40℃的冰箱中降溫至對應溫度,冰箱溫度波動范圍±1℃。

1.2.2 材料處理 新鮮的金槍魚肉在超凈臺內的無菌條件下快速切成6cm×5cm×3cm小塊,每塊質量(90±5)g,切魚肉所用的案板及刀具等均經高溫殺菌。

1.2.3 魚塊凍結 多點溫度采集儀的熱電偶探頭由魚塊5cm×3cm面的中心插入魚塊中心采集魚塊中心溫度變化,魚塊在鹽水中完全沉浸,對照組直接置于-25℃的冰箱中,待魚塊中心溫度至-18℃時,快速取出鹽水及魚塊測定滲鹽量及各品質指標。

1.3 測定方法

1.3.1 凍結曲線 利用多點溫度采集儀記錄魚塊中心溫度變化,每組測三個樣,采集時間間隔為10s,取波動最小的曲線。

1.3.2 滲鹽量 參照徐慧文[3]等的方法,每組測三個樣。

1.3.3 感官分析 感官評定由專門培訓的感官評定小組(5人)組成,參照李雙雙等[4]的感官評定表。有改動,表面肉質指在鹽水中浸漬使鹽水接觸面發生糜爛、變粘的現象。色澤、氣味和肌肉組織的評定采用去除鹽水接觸面后的魚塊內部肉。感官評分標準見表1。

1.3.4 持水力(water holding capacity,WHC) 參照Yesim等[5]的方法,每組測三個樣。

1.3.5 解凍后汁液流失率 參照Boonsumrej[6]等的方法,每組測三個樣.

1.3.6 質構 參考李念文等[7]的方法,每組測六個樣,分別測定硬度、彈性、咀嚼性。

1.3.7 揮發性鹽基氮(total volatile base-Nitrogen,TVB-N)值的測定 參考李念文等[7]的方法,每組測三個樣,采用全自動凱氏定氮儀進行測定。

1.3.8 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid value,TBA) 參考Kilincceker等[8]的方法測定,每組測三個樣。

表2 金槍魚塊感官評定結果Table2 Sensory evaluation score of tuna

注:表中數據為樣品的“感官平均分值±標準差”；表中同行的不同字母表示差異性顯著(p<0.05)。

1.3.9 高鐵肌紅蛋白 參考Thiansilakul等[9]的方法,每組測三個樣。

1.4 數據處理方法

用Spss 19.0 進行實驗數據處理,采用Duncan’s multiple range test進行方差分析。利用origin Pro V8.6軟件繪制凍結曲線。

2 結果與分析

2.1 魚塊凍結曲線

凍結過程中魚塊中心溫度的變化如圖1所示。0s時-25℃空氣凍結組、-25、-30、-35、-40℃ CaCl2鹽水組的魚塊中心溫度分別為5.08、5.15、5.03、5.06、5.29℃,空氣凍結速度最慢,整個過程需要14991s,-40℃ CaCl2鹽水凍結僅需1311s,較-25℃ CaCl2鹽水減少5680s；這是因為-40℃ CaCl2鹽水較-25℃空氣溫度低,魚塊內外溫差大,導熱速率快,另外CaCl2鹽水凍結以CaCl2鹽水作冷卻介質,CaCl2鹽水的導熱系數較空氣高[10]。結果也說明,CaCl2鹽水凍結中CaCl2鹽水溫度越低金槍魚塊的凍結速率越快。

圖1 金槍魚塊凍結過程中的溫度變化Fig.1 Changes of temperature of tuna under freeze processes

2.2 滲鹽量

圖2為凍結后四種CaCl2鹽水凍結組的滲鹽量大小。-25、-30、-35、-40℃ CaCl2鹽水組的滲鹽量分別為4.07%、4.01%、3.95%、3.81%,滲鹽量較高,這與實驗選用小金槍魚塊有關,若將捕撈后的金槍魚去頭去內臟經清洗后浸漬凍結,由于魚體表面魚皮的存在會減少魚肉中鹽分的滲入,四組滲鹽量差異性不顯著(p>0.05),但CaCl2鹽水溫度越低,凍結后魚塊中的滲鹽量越少,這是因為雖然CaCl2鹽水溫度越低,對應的CaCl2鹽水濃度越大,但其凍結到-18℃速度快,魚肉在鹽水中浸漬的時間少,反而滲鹽量低,-40℃ CaCl2鹽水組較-25℃ CaCl2鹽水組的滲鹽量低了0.26%,該結果說明相同的凍結溫度,選用高濃度的低溫CaCl2鹽水凍結比選用低濃度的較高溫CaCl2鹽水可以獲得更低的滲鹽量,對魚肉的口感影響小。

圖2 不同凍結方式后金槍魚塊滲鹽量的大小Fig.2 Permeability of salt into the tuna under different freeze processes 注:圖橫坐標中不同字母表示差異性顯著 (p<0.05),圖3～圖7同。

2.3 感官分析

金槍魚塊在不同溫度的CaCl2鹽水及空氣中凍結至中心溫度-18℃后魚肉的感官評分值如表2所示,CaCl2鹽水凍結組間感官評分值差異性不顯著(p>0.05),但均高于空氣組,且-40℃ CaCl2CaCl2凍結組感官品質最高,-25℃空氣凍結與-40℃ CaCl2鹽水凍結后的金槍魚塊解凍后感官評分值差異性顯著(p<0.05),這與凍結速度有關,圖1顯示空氣組的凍結速度慢,導致形成的冰晶體積大,對組織的機械損失大,同時冰晶體積大,蛋白質易變性導致解凍后質地軟化、汁液流出[11],從而降低其感官評分值。結果表明,CaCl2鹽水溫度越低,越利于提高凍結速度,保證凍結食品的感官品質。

2.4 持水力、解凍汁液流失率

持水力和汁液流失率均是影響產品質構和嫩度的重要因素[12],肉制品的微觀結構變化、機械損傷、蛋白質變性均會影響肉制品的持水力及解凍汁液流失率[13]。圖3、圖4分別為不同凍結方式下金槍魚肉的持水力和解凍汁液流失率的變化,持水力的變化與解凍汁液流失率的變化保持較好的一致性,空氣凍結持水力最低,汁液流失率最大,凍結選用的CaCl2鹽水溫度越低,魚肉的持水力越好,汁液流失率越低,這是因為-40℃ CaCl2鹽水凍結組凍結速度快,形成的冰晶體積小,對細胞的機械損傷小[8],且細胞原生質脫水后能快速吸回游離狀態汁液[12],因此持水力好,汁液流失率小。-40℃ CaCl2鹽水凍結的金槍魚塊的持水力和解凍后汁液流失率分別為60.94%和0.73%,說明凍結過程中選用低溫CaCl2鹽水對金槍魚進行快速凍結有利于延緩魚肉的汁液流失和持水力下降。

表3 不同凍結方式質構的變化Table3 Changes of texture of tuna under different freeze processes

圖3 不同凍結方式后金槍魚的持水力變化Fig.3 Changes of water holding capacity of tuna under different freeze processes

圖4 不同凍結方式后金槍魚汁液流失率變化Fig.4 Changes of drip lose rate of tuna under different freeze processes

注:表中數據為樣品的“質構平均值±標準差”；表中同行的不同字母表示差異性顯著(p<0.05)。

2.5 質構

質構作為評價魚肉品質的重要指標主要反映魚肉的結構、組織形態和口味[8]。本實驗從硬度、彈性、咀嚼性三個方面考察經空氣凍結和四種不同溫度CaCl2鹽水凍結的魚肉的質構,如表3所示。四CaCl2鹽水組的硬度、彈性、咀嚼性均比空氣組大,且-40℃ CaCl2鹽水組的硬度、彈性、咀嚼性最大分別為531.15、0.94、237.48g,均與-25℃空氣組存在顯著差異性(p<0.05),與感官結果保持較好的一致性,這是因為硬度和彈性的變化均與蛋白質變性有關,凍結速度越快,ATP酶活性下降越慢,肌球蛋白變性程度越小,硬度越大[12],同時蛋白質變性小,凝膠強度下降慢,導致彈性下降慢[12],另外-40℃ CaCl2鹽水凍結速度快形成的冰晶小,對肌肉纖維破壞小,水分流失少,水分、蛋白質、脂肪含量變化小,因此其咀嚼性最大。

2.6 TVB-N

TVB-N作為評價魚肉產品品質的重要指標,與魚類在貯藏過程中微生物和酶將蛋白質分解成揮發性氨以及三甲胺、二甲胺等含氮類物質有關[14],TVB-N含量高使魚類產品散發出難聞的氣味,降低產品的商業價值[9]。凍結后魚肉的TVB-N值如圖5所示,鹽水組間TVB-N值無顯著性差異(p>0.05),這是由于如圖1所示,四鹽水凍結所用時間短,低溫短時間內抑制了魚肉中的微生物的生長以及魚肉本身一些酶的活性,使微生物對肉質的腐敗作用和酶對肉質的降解作用減弱,從而使TVB-N值變化小。其中-40℃ CaCl2鹽水將魚塊中心溫度凍結到-18℃所用時間最短,蛋白質分解最少,所以其TVB-N值在四CaCl2鹽水組中最小。空氣組的TVB-N值最大除了與其凍結時間長有關,還與其直接與空氣接觸有關,空氣中含有的微生物附著在魚塊中,并利用魚肉的營養物質大量繁殖,魚肉中好氧微生物大量繁殖,加強對蛋白質的分解,TVB-N含量高。

圖5 不同凍結方式后金槍魚的TVB-N值變化Fig.5 Changes of TVB-N value of tuna under different freeze processes

2.7 TBA

TBA能與不飽和脂肪酸的氧化產物丙二醛聚合產生一種紅色化合物,常作為評價脂肪氧化酸敗的主要指標[8]。凍結后魚肉的TBA值如圖6所示,空氣組TBA值最高為0.80mg/100g,與CaCl2鹽水組之間差異顯著(p<0.05),這主要是因為空氣凍結直接與氧氣接觸加速了不飽和脂肪酸氧化,而且凍結時間長使不飽和脂肪酸氧化增加。-25、-30、-35℃的CaCl2鹽水凍結后的TBA值差異性不顯著(p>0.05),-40℃的CaCl2鹽水凍結后的TBA值最低,并與-25、-30、-35℃的CaCl2鹽水凍結魚塊的TBA值差異性顯著(p<0.05),這主要是因為-40℃的CaCl2鹽水組產生的冰晶小,肌肉細胞受到的機械損傷小,細胞汁液流出少,過氧化物酶、血紅素鐵的釋放量小,減緩了魚肉脂質的氧化[8]。結果表明,低溫CaCl2鹽水凍結可有效減緩脂肪的氧化酸敗,防止魚肉產生異味。

圖6 不同凍結方式后金槍魚的TBA值變化Fig.6 Changes of TBA value of tuna under different freeze processes

2.8 高鐵肌紅蛋白相對百分含量

高鐵肌紅蛋白作為評價魚類脂肪氧化程度的重要指標[15],魚肉的貯藏溫度、氧分壓、氧化物質的產生、pH和宰后微生物浸染程度均會影響高鐵肌紅蛋白的產生[16]。凍結后金槍魚塊的高鐵肌紅蛋白相對百分含量如圖7所示,空氣組高鐵肌紅蛋白相對百分含量最高(20.3%),與CaCl2鹽水凍結組差異性顯著(p<0.05),這主要與空氣中存在的氧氣易將肌紅蛋白氧化有關,另外好養細菌大量繁殖引起魚肉表面的氧分壓降低,促進高鐵肌紅蛋白的形成[16]。-30、-35、-40℃的CaCl2鹽水組差異性不顯著(p>0.05),且-40℃的CaCl2鹽水組高鐵肌紅蛋白含量最低,僅為17.04%,這與圖6 TBA值相符,因為脂肪氧化與魚肉變色之間存在相關性,脂肪氧化產生自由基,破壞魚肉中色素,導致肉色變化[17]。

圖7 不同凍結方式后金槍魚的高鐵肌紅蛋白相對百分含量變化Fig.7 Changes of %metMb of tuna under different freeze processes

3 結論

相較于普通空氣凍結,CaCl2鹽水凍結可明顯提高凍結速度,保持魚肉的新鮮品質,適合金槍魚遠洋捕撈后的快速凍結；CaCl2鹽水溫度越低,達到相同凍結溫度時水產品的品質越高；在達到相同凍結終點時,CaCl2鹽水濃度越高,其對應的鹽水溫度越低,魚塊凍結速度越快,其滲鹽量反而較低濃度的CaCl2鹽水低,對魚肉口感影響小。因此,實際應用中建議在進行金槍魚凍結時,優先選用高濃度的低溫CaCl2鹽水,這不僅可提高凍品品質,更能減少對魚肉口感的影響；實驗以小金槍魚塊為原料,滲鹽量相對較高,-40℃ CaCl2鹽水組的滲鹽量即可達到3.81%,實際應用中通常將捕撈后的金槍魚去頭去內臟經清洗后直接凍結,這樣由于魚體表面魚皮的存在會減少魚肉中鹽分的滲入,因此鹽水凍結建議用于大塊金槍魚(特別是整條金槍魚)的凍結。

在下一步的研究中,可考慮如何進一步減少滲鹽量,或開發出新的ICF載冷劑,同時可考慮將鹽水載冷劑與有機載冷劑相結合,開發出更有效的ICF多元載冷劑,提高凍結效率,保證魚肉品質和口感,節省能源。

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Effect of different concentration CaCl2secondary refrigerant on salt permeability and quality of frozen tuna

XU Hui-wen1,2,XIE Jing1,2,*,TANG Yuan-rui1,2,LI Liu1,2,PAN Wen-long1,2,CHEN Yu-zhou2

(1.Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing & Preservation,Shanghai 201306,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

The quality of salt-freezing tuna is affected by temperature and concentration of salt solution,and it is important to maintain the quality by increasing the freezing speed and reduce the salt permeability. The aim of this study was to evaluate the influence of salt concentration on salt permeability,sensory analysis and physicochemical indexes(drip loss,texture,TBA and met-myoglobin etc). The fresh tuna bulks were soaked in CaCl2solution with temperature of-25,-30,-35 and-40℃ and the samples frozen in air at-25℃ was set as the control. Quality indices of frozen tuna bulks were determined after the central temperature of fish bulks reached -18℃. The results showed that the freezing time of tuna which soaked in -40℃ salt water were 5680s shorter than that soaked in -25℃ solution. The quality characteristics of tuna frozen in -40℃ solution were better than those by other three freezing treatments(-25,-30,-35℃),whose sensory value,chewiness and TBA value were 9.48,237.48 and 0.58mg/100g,respectively. Furthermore,compared with lower concentration of CaCl2solution with longer freezing time,a higher concentration of CaCl2solution increased the freezing rate of tuna with lower the salt permeability. The lower temperature of salt solution had a better effect on maintaining the taste and quality of frozen tuna.

CaCl2;concentration;tuna;permeable salt rate;quality change

2014-07-28

徐慧文(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：水產品保鮮。

*通訊作者:謝晶(1968-)，女，博士，教授，研究方向：食品工程。

國家“十二五”支撐計劃課題(2012BAD38B09)；上海市科委(13dz1203702)；上海海洋大學研究生科研基金(A10209140900107)。

TS254.4

A

:1002-0306(2015)09-0315-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.060