超低溫凍藏對金槍魚肉質構及生化特性機理研究*

楊金生 林 琳 夏松養 謝 超①

(1. 浙江海洋學院海洋科學與技術學院 舟山 316022;2. 浙江省海產品健康危害因素關鍵技術研究重點實驗室 浙江海洋學院食品與醫藥學院 舟山 316022)

金槍魚肉質鮮美,并具有紅色肉質,富含多種不飽和脂肪酸和微量元素,生活環境污染很少,又有“海底黃金”的美稱(楊金生,2012)。常見的7種金槍魚有鰹魚、黃鰭金槍魚、長鰭金槍魚、大眼金槍魚、大西洋金槍魚、北部藍鰭金槍魚、青甘金槍魚(孫麗,2009)。由于金槍魚肉含有高的肌紅蛋白,很容易氧化褐變,因此對其保藏條件比較苛刻,在貯藏過程中,如果處理不好,常常導致金槍魚肉變質,品質下降。

隨著對金槍魚品質要求的提高,人們對金槍魚肉保鮮效果也越來越關注,Kristiansen等(2007)利用含有一氧化碳熏制金槍魚肉,熏過的金槍魚肉鹽溶性蛋白含量下降較少,研究表明一氧化碳熏制方法對蛋白質的穩定起重要作用,而且煙熏前后金槍魚肉的質構和持水力均無明顯的變化(Kristiansenet al,2007)。Saito等(2009)在氮氣、氧氣、二氧化碳分別占 19%、21%、60%包裝內放入金槍魚肉,研究氣調保鮮對金槍魚肉的保鮮效果。研究表明: 在0°C存放30d,魚肉的質構、鮮度無明顯變化(Saitoet al,2009)。Woo等(2007)采用冰鮮法保鮮金槍魚肉,在碎冰中添加山梨醇、氯化鈉等鹽溶液,存放到3°C左右冷庫中,此種冰鮮法的保質期為2—3d (Wooet al,2007)。國外也有研究者為了保藏金槍魚原生態結構采用–70°C或更低溫度凍藏。目前為了長期貯藏金槍魚,保證魚肉原生態結構,一般采用超低溫冷凍的方式進行貯藏。

本研究的目的是找出不同凍藏溫度對金槍魚肉質構和生化特性的影響,質構與生化變化規律,同時摸索出既能保證金槍魚肉原生態結構,又能夠做到降低成本,降低消耗的最佳凍藏溫度。本研究的數據為水產品加工保鮮技術提供一定的理論基礎,為金槍魚的冷藏保鮮和儲藏運輸提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料: 黃鰭金槍魚,舟山市越洋食品有限公司(新鮮,未經過凍結)。

主要儀器: TMZ型物性分析儀,美國 Food Technology Corporation公司; TU1800PC紫外可見分光光度計,德國托利多儀器公司; PRO數顯高速勻質機,德國托利多儀器公司; 凱氏定氮儀,德國托利多儀器公司。

1.2 實驗方法

黃鰭金槍魚,去內臟,剔除淤血碎肉。先經過快速凍結,使產品中心溫度在很短的時間內達到–18°C;再取黃鰭金槍魚肌肉,密封包裝,分別放在在不同的凍藏溫度下(–18,–25,–35,–45,–55,–65°C)凍藏 6 個月,每15d對其質構、生化特性、鮮度測定。每次取背部肌肉測定,為了去除超低溫對實驗結果影響,每次取出魚肉放在4°C冰箱內解凍。

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取與測定 參考萬建榮等(1993)方法進行提取。肌原纖維蛋白的定量采用考馬斯亮藍法測定。

1.2.2K值測定 ATP降解產物提取及測定參考(戚曉玉等,2001)。采用高效液相色譜法(HPLC)測定。洗脫液,A泵緩沖液(將 0.05mol KH2PO4與 0.05mol K2HPO4混合在一起,用 H3PO4調節 pH至 6.6—6.8)94%,B泵6%乙腈,采用外標法定量(趙艷等,2009)。K值計算公式:

1.2.3 質構特性的測定 測定條件參考戴志遠等(2008)方法。利用物性分析儀,采用兩次擠壓(TPA)模式(圖1),測試探頭型號P/25,測試前后、中速度分別為速度 1mm/s,測試速度 0.5mm/s,魚肉壓縮比60%。樣品為魚背部肉,規格2cm×3cm×3cm。測定樣品的硬度、彈性指標。

1.2.4a*值測定 采用CR-400型色差儀,通過反射法測定a*值。通過測定a*值變化,反映樣品中肌紅蛋白含量的變化。

1.2.5 持水力(water-holding capacity,WHC)值測定采用加壓重量法。通過測定魚肉前后質量變化,計算持水力值。

1.2.6 數據分析 利用SPSS 17.0對實驗結果進行處理與分析,實驗結果為平均值±標準偏差。

圖1 兩次擠壓模式與圖形Fig.1 Twice squeeze mode and typical graph

2 結果與討論

2.1 金槍魚質構特性的變化

通過測定金槍魚硬度和彈性兩個指標來反映其質構變化,分別見圖2和圖3。

圖2 金槍魚肉硬度變化Fig.2 Change of the hardness of Tuna

圖3 金槍魚肉彈性的變化Fig.3 Change of the springiness of Tuna

硬度變化的大小,可以反映出魚肉在咀嚼時質感變化程度,下降越多,質感越差。由圖2可以看出,在不同凍藏溫度下貯藏,硬度都呈現下降趨勢,凍藏溫度高低決定硬度下降的程度。溫度高低對硬度變化(P＜0.05)顯著。在–18°C 硬度下降最快,下降 61%;–25°C,下降 54.3%; –35°C,下降 44.9%; –45°C,下降33.2%; –55°C,下降 23.4%; –65°C,下降 22.1%。硬度的變化直接影響到魚肉的質感,硬度下降得越快,質感下降越明顯,保藏效果越差。魚肉在凍藏過程中硬度變化受到肌肉中鹽溶性蛋白含量的影響,蛋白質的變性程度也會影響魚肉的硬度(Zhanget al,2009;Ruiz-Capillaset al,2002 )。硬度下降的原因,一方面主要由于在凍藏過程中,肉里面的自由水被凍成冰,體積增大膨脹,形成體積較大冰晶,導致肌原纖維細胞被壓縮變形,蛋白質三級、四級結構發生變化,以至于在解凍后魚肉硬度下降; 另一方面由于在凍藏過程中 ATPase活性逐漸降低,肌動蛋白變性比較明顯所致(Chowet al,1985)。

彈性指在外力擠壓或壓縮后恢復原來的性能。肉中含有大量水和蛋白質,蛋白質與水形成網狀結構,具有一定的抵抗外力的作用,這種力稱為彈性。由圖3 可以看出,–18°C 與–25°C 魚肉的彈性變化很大,凍藏 6個月后分別下降 57.8%、46.5%; –35°C,下降26.9%; –45°C,下降 23.1%; –55°C,下降 17.1%;–65°C,下降15.3%。彈性的測定變化直接影響到肉的新鮮度(蔣予箭等,2002),也可衡量魚肉的加工性能的好壞,彈性下降,加工性能變差,魚肉彈性大小的測定是一項非常有意義的工作(Satoet al,1986;Vizcarra-Maga?aet al,1999)。凍藏溫度不同,彈性下降的速度也有明顯差異。溫度越低,彈性保持越好。彈性下降的原因,一方面是由于魚體內從合成代謝轉化為分解代謝,蛋白質等大分子物質在酶的作用下分解產生氨基酸等小分子物質; 另一方面是由于蛋白質結構遭到破壞而導致魚肉彈性下降。

2.2 肌原纖維鹽溶性蛋白含量的變化

由圖4可知,凍藏溫度對鹽溶性蛋白含量變化影響顯著(P＜0.05); 凍藏溫度的高低決定了鹽溶性蛋白含量下降的速度和程度,也導致了蛋白質變性的程度。在–18°C下凍藏90d后,肌原纖維鹽溶性蛋白含量為0; –25°C凍藏120d時,鹽溶性蛋白含量接近為0; –35°C 凍藏,在 120d 后下降較快; –45°C 凍藏 135d后,下降趨勢較快; –55°C 與 –65°C 在凍藏 180d 后分別下降到 27.95 mg/g、30.85mg/g。金槍魚肌肉中水分為第一大組分,蛋白質次之,蛋白質是魚體內構成生物體,完成生理活動的重要物質。其中在肌肉蛋白之中,鹽溶性蛋白含量占總蛋白含量 60%以上,它的變化也是蛋白質變性的標志之一。鹽溶性蛋白含量下降的原因,有人認為巰基氧化形成的二硫鍵導致鹽溶性蛋白含量下降(Somjitet al,2005)。筆者認為,鹽溶性蛋白含量下降,一是由冰晶機械作用引起,導致肌原纖維破壞,在解凍后,鹽溶性蛋白含量流失; 另外一個原因蛋白質冷凍變性后,形成堿溶性蛋白質所致(楊金生,2012)。

圖4 鹽溶性蛋白含量的變化Fig.4 Change of the salt-solubility

2.3 魚肉K值含量的變化

圖5表明,K值不斷增高,相反鮮度逐漸下降。在-18°C凍藏,K值增加明顯,在90d后,其K值接近50%,達到保鮮最大限度; –25°C凍藏 90dK值接近40%,達到二級鮮度最大限度; –35°C凍藏180d,K值為39%,屬于二級鮮度; –45°C凍藏6個月后,K值為35%; –55°C 凍藏 90d,K值為 18%,–65°C 凍藏 6 個月后,K值在 17.1%,–55°C 與–65°C 凍藏后的金槍魚仍然可以做生魚片。國外很多學者以K值作為判斷魚新鮮度的一個準確指標,K值在20%以下可以做生魚片,K值為50%,達到保鮮最大限度,60%—80%不能食用(王慥等,1993; 李學英等,2009; Hatfulet al,2012)。Li等(2009)研究發現 ATP降解的產物不但可以使鹽溶性蛋白含量下降速度減緩,還對蛋白質有一定的保護作用,這與 ATP降解產生的 ADP、AMP、IMP有關。然而 ATP降解產生次黃嘌呤核苷卻能促進鹽溶性蛋白含量下降,導致蛋白質變性(Liet al2009)。凍藏溫度越低,ATP分解能力越弱,HxR效果越不明顯,這一結論有助于解釋為何凍藏溫度越低,魚肉鮮度越好。

2.4 魚肉a＊值的變化

圖5 K值的變化Fig.5 Change on the K value

肉的顏色變化,是消費者判斷肉質好壞的指標之一。金槍魚紅色肉質,魚肉中含有豐富的肌紅蛋白,肌紅蛋白含量的變化影響到魚肉的a*值變化,肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白,二價亞鐵離子被氧化成三價鐵離子成褐色,導致魚肉褐變。從圖6可以看出,a*值下降程度與凍藏溫度關系密切,凍藏溫度越低,a*值下降越慢,魚肉色澤變化越不明顯。–55°C與–65°C凍藏 6個月后,魚肉從色澤上仍是紅色,a*值變化不顯著。–18°C凍藏一個月后,肉質為褐色,–35°C與–45°C凍藏 6個月后,肉分別變成褐色與暗紅色。肉的顏色變化程度與氧合肌紅蛋白生成率密切相關,當氧合肌紅蛋白生成率在 20%、30%、50%、70%時,分別呈鮮紅色、暗紅色、褐紅色、褐色(路昊等,2007)。

圖6 不同凍藏溫度對金槍魚顏色的影響Fig.6 Effect of different storage temperatures on the K value of Tuna

2.5 持水力的變化

由圖7看出,持水力隨凍藏時間延長而呈下降趨勢。持水力的變化影響到魚肉的水分含量、質地、風味。–18°C、–25°C、–35°C、–45°C 凍藏 6 個月后,持水力分別下降到35%、43%、57%、64%,–55°C與–65°C凍藏 6個月后,持水力下降到 69%與 71%,–55°C與–65°C持水力變化不顯著。肌肉持水力靠蛋白質極化基團之間的作用力吸附周圍水分子,水分子在被納入到蛋白質的網狀結構中。在凍藏過程中,蛋白質周圍疏水與親水結合鍵遭到破壞,使蛋白質親和的水分子變成游離水流出,增加蛋白質凝聚變性的機會,因此導致蛋白質持水率下降(Benjakulet al,2003; 楊金生,2012)。

3 結論

本文以黃鰭金槍魚為研究對象,以金槍魚的硬度、彈性、鹽溶性蛋白含量、K值、a*為指標,研究不同凍藏溫度對金槍魚質構與生化特性有(P＜0.05)顯著影響。隨著凍藏時間的延長,各指標均呈下降趨勢,而且質地的變化與肌原纖維中鹽溶性蛋白含量的變化呈正向關系。在–18、–25、–35、–45°C凍藏 6個月后,無論在質構、顏色、鮮度、鹽溶性蛋白含量方面與超低溫–65°C 相比有顯著變化。–55°C 與–65°C凍藏 180d后除鹽溶性蛋白含量的變化相對較大,質構、顏色、鮮度均無明顯變化。通過衡量各個指標,對金槍魚采用–55°C,凍藏 180d,既可以最大限度地保持金槍魚的品質,又能節約能源。

圖7 持水力的變化Fig.7 Change of the WHC of Tuna

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