冷鏈物流中溫度波動對美國紅魚品質變化的影響

黃文博，謝　晶*，羅　超，吳行印，董韓博

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

冷鏈物流中溫度波動對美國紅魚品質變化的影響

黃文博，謝晶*，羅超，吳行印，董韓博

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

為研究溫度波動對美國紅魚品質變化的影響，本實驗模擬了4 個不同的冷鏈物流過程，包括貯藏、運輸、銷售和消費終端，對紅魚品質變化表征特性指標（白度、感官評價）、物理指標（汁液流失率）和生化指標（pH值、揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、2-硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid，TBA）值、K值、水溶性蛋白含量及菌落總數）進行分析。結果表明，在冷鏈物流過程中，美國紅魚的品質隨著時間的延長而產生劣變，在同樣的物流時間條件下，貯運過程中溫度波動利于微生物的生長，加快了ATP的降解速率和蛋白質的分解速率，汁液流失率和堿性揮發性物質含量隨之增加，造成紅魚的感官品質下降。在本實驗中TBA值變化較小，可忽略不計。由此得出，溫度波動及較大波動頻率會加快蛋白質降解和微生物生長繁殖，破壞肌肉組織結構，對美國紅魚的品質造成顯著的不良影響。

美國紅魚；溫度波動；冷鏈物流；品質變化

美國紅魚，學名眼斑擬石首魚（Sciaenops ocellatus），為鱸形目，石首魚科，擬石首魚屬，洄游習性明顯，為廣溫廣鹽性魚類［1］。美國紅魚自1991年起在我國廣泛養殖［2］，在市場上，美國紅魚除鮮活銷售外常常被制成凍品或生魚片［3］，屬高蛋白低脂、低比能值魚類，在當下注重合理營養搭配飲食觀念的社會市場中具有廣闊前景。

低溫保鮮技術是水產品貯運技術中最常用的保鮮技術，對于變溫動物，魚體內的生理生化機制與環境溫度的變化密切相關［4］。但由于水產品不斷在冷庫和運輸工具之間轉移，因此經常會發生溫度波動，由此會對產品的品質造成影響。

黃鴻兵等［5］研究發現溫度波動使凍藏豬肉樣品中的肌間冰晶形態發生顯著變化，導致豬肉組織結構發生劣變。張寧等［6］研究了冷鏈物流過程中溫度變化對三文魚品質的影響，結果表明無論是從生理指標還是感官特性等方面，溫度的變化量和變化頻率對三文魚肉的品質造成了不同程度的損害。楊勝平等［7］以冰鮮帶魚作為研究對象，模擬冷鏈物流過程，通過對三甲胺氮（trimethylamine nitrogen，TMA-N）、硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid，TBA）值、細菌總數、腸桿菌數及感官檢測研究，結果表明溫度波動會縮短帶魚的銷售貨架期。

雖然國內外已經有不少學者研究了溫度波動對冷凍食品品質影響，但冷鏈物流過程中溫度變化對高蛋白低脂魚類的品質變化研究較少。因此，本實驗選用粗蛋白含量高達19.46%［8］的美國紅魚作為研究對象，模擬4 種不同的冷鏈物流，包括0 ℃冷庫冷藏、4 ℃冷藏車運輸、冰臺銷售和家用冰箱保鮮，通過pH值、K值、揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、TBA值、水溶性蛋白含量、汁液流失率、白度、感官評定、菌落總數等理化及生化指標的檢測，評價在此過程中美國紅魚的品質質量變化，旨在為美國紅魚的冷鏈物流中溫度變化對其品質影響的風險評估提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

鮮活美國紅魚購于上海市蘆潮港，放置在鋪滿碎冰的聚苯乙烯泡沫塑料箱中，于30 min內運至實驗室，保證美國紅魚樣品的新鮮度。實驗中，樣品處理只取美國紅魚背肉，并保持取樣部位一致。

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、高氯酸、輕質氧化鎂、硼酸、溴甲酚綠、甲基紅、鹽酸、氯化鈉、平板計數瓊脂培養基、氫氧化鉀、甲醇、乙酸、考馬斯亮藍R250（均為分析純）、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、甲醇（均為色譜純） 國藥集團化學試劑有限公司；丙烯酰胺、N，N-亞甲叉雙丙烯酰胺、過硫酸銨、Tris、甘氨酸（均為分析純）、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）（生化試劑）、非預染蛋白Marker、蛋白Loading buffer生工生物工程上海（股份）有限公司。

1.2儀器與設備

Color Meter ZE-2000色差計 日本尼康公司；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；UV-2100紫外-可見分光光度計 美國尤尼柯儀器有限公司；FA25高剪切分散乳化機 上海FLUKO弗魯克流體機械制造有限公司；VS-1300L-U型超凈臺 蘇州蘇凈安泰集團；Kjeltec 8400凱氏定氮儀 丹麥Foss公司；LDZX-50KBS蒸汽滅菌器 上海申安公司；PB-10精密數顯酸度計 德國賽多利斯科學儀器有限公司；AUW320分析天平、LC-2010CHT高效液相色譜儀、InertSustain C18高效液相色譜柱 日本島津公司；PowerPac基礎電泳儀、小型Trans-Blot垂直電泳槽美國Bio-Red伯樂生命醫學產品有限公司。

1.3方法

1.3.1樣品處理

將美國紅魚迅速宰殺，掏去內臟和魚鰓，自來水將血水沖洗干凈后用蒸餾水潤洗，瀝干后分別裝入保鮮袋并隨機分成4 組，每組模擬不同的冷鏈物流過程，具體溫度變化情況如圖1所示。

圖1　模擬美國紅魚在冷鏈物流中的溫度變化情況Fig.1　Simulated situations of temperature changes in cold chain logistics process of red drum

根據食品冷鏈物流技術與規范和超市銷售生鮮產品基本要求，確定貯藏冷庫溫度為0 ℃，冷藏運輸箱體內溫度為4 ℃，實驗模擬銷售終端冰臺銷售為0 ℃，模擬消費終端家用保鮮冰箱為4 ℃。按照上述模擬物流過程的溫度將美國紅魚貯藏在設置相應溫度的冰箱中，貯藏及運輸過程中前6 d每2 d測定一次相關指標，之后每1 d測定一次相關指標。

1.3.2細菌總數的測定

參照GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗：菌落總數》［9］的方法。采用平板傾注法計數測定，結果以菌落總數的對數表示。

1.3.3理化指標的測定

1.3.3.1白度

參考劉大松［10］的方法，用手持式色差計分別對美國紅魚魚背肉固定范圍內的位置進行色差測試，選取L*值、a*值和b*值，利用式（1）計算白度：

1.3.3.2汁液流失率

稱取包裝袋與美國紅魚的質量，記為M1，打開包裝袋后用濾紙吸干美國紅魚表面的水分并稱質量，記為M2，將包裝袋清洗干燥后稱質量，記為M3，根據式（2）計算汁液流失率：

1.3.3.3pH值

將魚背肉剁碎，準確稱取5 g魚糜置于燒杯，加入45 mL蒸餾水，攪拌均勻靜置30 min后，用pH計進行測定得出結果，做3 組平行。

1.3.3.4TBA值

參考Ali等［11］的方法進行測定，做3組平行。

1.3.3.5TVB-N含量

參照SC/T 3032—2007《水產品中揮發性鹽基氮的測定》［12］，采用半微量定氮法，做3 組平行。

1.3.3.6K值

魚肉中三磷酸及相關聯提取物參照SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標K值的測定：高效液相色譜法》［13］，做3 組平行。

1.3.3.7水溶性蛋白含量

參考劉大松［10］的實驗方法，準確稱取2 g魚糜，加入10 mL預冷的50 mmol/L磷酸緩沖溶液（pH 7.5），均質后離心（10 000 r/min，15 min，4 ℃），收集上清液。所得沉淀重復以上操作步驟，將兩次所得的上清液混合，即為水溶性蛋白，平行2 次。取上清液與蛋白Loading buffer以1∶1的比例均勻混合，100 ℃水浴3 min，冰浴冷卻，離心（10 000 r/min，3 min）收集上清液。上樣量為10 μL，SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE）膠板濃縮膠質量分數為5%，分離膠質量分數為10%。

1.3.4感官評價

由10 人組成感官評定小組，對魚肉的色澤、氣味、肉質方面進行打分并作出綜合評價。最高得分10 分，最低得分2 分，平均綜合得分5 分以下則視為感官評定不可接受，具體評價標準見表1。

表1　冷鏈物流過程中美國紅魚的食用感官評分Table1　Criteria for sensory evaluation of red drum during cold chain logistics process

1.4數據統計

利用SPSS 19.0進行差異顯著性分析（P＜0.05表示差異顯著），數據均采用“±s”的方式，用Duncans法進行多重比較，實驗數據曲線采用Origin Pro 9.0繪制。

2　結果與分析

圖2　冷鏈物流過程中美國紅魚的菌落總數變化Fig.2　Changes in APC of red drum during cold chain logistics process

2.1菌落總數的變化

如圖2所示，菌落總數均隨著時間的延長而增加。菌落總數作為評價水產品安全性的常用指標，根據地方標準相關規定［14］，用于生食的水產品菌落總數不能高于4（lg（CFU/g）），在本實驗中新鮮魚肉的菌落總數約為3.46（lg（CFU/g）），第1組始終與第2、3、4組有顯著性差異（P＜0.05），在冷鏈末期，1～4組的菌落總數分別達到5.80、6.17、6.44、6.51（lg（CFU/g）），均超出了可生食范圍。與其他3 組相比，第1組的菌落總數在7d之前生長速率較為緩慢，在第6天還未超出可生食范圍，但在8 d后快速增長，一方面是恒定的低溫環境對微生物生長有抑制作用，另一方面則是由于在經過一段時間的調整期后到了對數期階段。2、3、4組在貯運過程中的溫度波動過有助于微生物生長繁殖，微生物基數增加導致冷鏈末期的生長速率加快［6］，表明溫度波動對美國紅魚中微生物的繁殖有密切關聯，對保持魚肉的品質有不良影響，結果與張寧等［6］對三文魚的相關研究結果一致。

2.2白度的變化白度可以量化色澤變化，主要與肌肉的組織結構、亞鐵血紅素和結合水含量有關［15］。魚肉的白度變化會影響水產品的感官品質及鮮度，影響消費者對魚肉的接受度。劉大松［10］在研究中發現，微凍條件下的草魚肉在貯藏過程中逐漸從半透明白色轉變為乳白色。美國紅魚的背肉為透明白色，在物流過程中，由于微生物生長繁殖、魚肉持水力降低和脂肪氧化等影響，魚肉的白度會發生變化。由表2可以看出，冷鏈物流過程中，4 組樣品的白度值均有上升趨勢，在初期4 組之間的白度沒有顯著性差異（P＞0.05），前6 d白度上升趨勢緩慢，但在冷鏈物流末期，8～9 d美國紅魚白度快速增加，且第2、3、4

表2　冷鏈物流過程中美國紅魚的白度變化（n=3）Table2　Changes in whiteness value of red drum during cold chain logistics processes （n= 3）

組的白度明顯高于第1組，波動幅度最大的第4組白度值波動范圍為46.78～54.40，說明溫度波動對美國紅魚魚肉白度影響顯著，且波動頻率越高影響越顯著。

2.3汁液流失率的變化

圖3　冷鏈物流過程中美國紅魚的汁液流失率變化Fig.3　Changes in weight loss of red drum during cold chain logistics processes

生鮮水產品中部分自由水與魚肉的結合力較弱，物流過程中極易流失。如圖3所示，在9 d的冷鏈物流過程中，美國紅魚中的汁液流失率隨著時間的延長呈上升趨勢，在冷鏈物流末期，美國紅魚汁液流失率的變化速率隨著溫度變化都有不同程度的增加，第1組最大汁液流失率為2%，且在過程中始終低于其他溫度波動組，第4組汁液流失率變化最大達到3%，在冷鏈物流過程中有兩次顯著性升高（P＜0.05），第1次歸因于溫度的頻繁波動和搬運過程中對紅魚的機械損傷，第2次汁液大量流失可能是因為魚肉的細胞外液及一部分內液流出后，細胞內肌原纖維蛋白質進一步變性，導致部分蛋白質結合水流出［16］。在第2天，第2組的汁液流失率增漲幅度最大，隨著貯運溫度穩定，其汁液流失率的變化速率趨于穩定。魚肉中的汁液流失，不僅會對魚肉的外觀、組織結構產生影響，而且由于流失的汁液中富含蛋白質及水溶性營養物質，在密閉的包裝中易滋生細菌而產生刺激性氣味，導致生鮮水產品的商品價值降低［10］。

2.4pH值的變化

在冷鏈物流過程當中，生鮮水產品肌肉組織中pH值會發生變化，主要由內源酶和腐敗微生物引起［10］，如圖4所示，各組pH值均有顯著變化（P＜0.05），在物流初期，4 組美國紅魚的pH值均有下降，據國外學者研究［17-18］，部分pH值的降低與樣品中CO2的溶解有關，之后各組pH值隨著時間的延長而升高，pH值的升高歸因于腐敗微生物基礎代謝引起的堿性揮發性胺類和自溶產生的揮發性基質［19］。第2、3、4組均與第1組相比有顯著性差異（P＜0.05），且2 d各組的pH值均高于第1組，說明溫度波動可能會加快微生物的生長而導致基礎代謝產物數量增多，同時溫度波動也有可能加快蛋白質降解速率，增加胺類物質的數量，從而致使pH值的上升。在9 d，第2、3、4組的pH值分別為7.05、7.02、7.02，而大部分水產品pH值一旦超過7.00，即表明已超過可食用范圍［20］。張寧等［6］研究表明，在冷鏈物流過程中溫度波動會導致三文魚的pH值升高，與本研究結果一致。

圖4　冷鏈物流過程中美國紅魚的pH值變化Fig.4　Changes in pH value of red drum during cold chain logistics process

2.5TVB-N含量的變化

圖5　冷鏈物流過程中美國紅魚的TVB-N含量變化Fig.5　Changes in TVB-N value of red drum during cold chain logistics process

在微生物活動和內源酶的作用下，美國紅魚的蛋白質會分解產生肽及氨基酸等，氨基酸還能降解成更小分子質量物質，其中氨和胺類物質呈堿性并具有揮發性，被統稱為TVB-N［20］，作為測定魚肉的鮮度指標。從圖5可以看出，4 組美國紅魚在冷鏈物流過程中TVB-N含量均有顯著升高的趨勢（P＜0.05），新鮮魚肉的TVB-N含量為7.39 mg/100 g，第8～9天，第1組與其他3 組相比較而言TVB-N含量水平較低，第3、4組在冷鏈末期的TVB-N含量分別為23.99 mg/100 g和24.19 mg/100 g，明顯高于第1、2組，與李念文等［21］在物流過程中對溫度波動與大眼金槍魚的品質變化研究結果一致，TVB-N含量的持續上升與溫度波動密切相關。常大偉等［22］研究認為，造成這一結果的原因在于溫度波動破壞了肌纖維結構，造成溶酶體數量增加，導致魚肉蛋白質分解和腐敗速率加快。TVB-N含量的升高說明有大量堿性物質的產生，且上升趨勢與菌落總數變化相一致，證明與微生物的繁殖有一定關系。同樣表明，冷鏈物流過程中溫度波動對美國紅魚的TVB-N含量有顯著影響。

2.6TBA值的變化

圖6　冷鏈物流過程中美國紅魚的TBA值變化Fig.6　Changes in TBA value of red drum during cold chain logistics process

美國紅魚中的脂肪水解會產生游離脂肪酸，致使魚肉加速腐敗，品質劣化，脂肪氧化程度越大TBA值越高，表示美國紅魚酸敗程度越嚴重［23］。在冷鏈物流過程中美國紅魚的TBA值整體呈上升趨勢，初始的美國紅魚TBA值為0.012 mg/kg，在第9天，4組TBA值分別為0.052、0.064、0.070、0.064 mg/kg，從圖6可以看出，在相同的階段4 組美國紅魚的TBA值上升趨勢一致且增長速率相近，4組間差異不顯著（P＞0.05）且沒有規律性，這與李婷婷［24］的研究結果相類似，表明溫度波動對美國紅魚中脂肪氧化沒有顯著性影響，這可能與美國紅魚是一種低脂類魚有關，據其推測的另一種可能是因為脂肪氧化產生的醛酮類小分子物質，醛類物質、磷脂氨基酸、蛋白質及核酸等與丙二醛（malondialdehyde，MDA）發生反應，使MDA無法累計，部分MDA無法測得［24］。美國紅魚僅有0.57%［8］的粗脂含量，因此TBA值不適合用作判定溫度波動對美國紅魚品質變化的指標。

2.7K值的變化

圖7　冷鏈物流過程中美國紅魚的K值變化Fig.7　Changes in K value of red drum during cold chain logistics process

因為水產品在宰殺后其自身的酶還具有活性，因此相較于TVB-N含量，同樣作為質量指標的K值可以通過ATP的降解，反映美國紅魚的品質變化情況［19］。由圖7可以看出，新鮮美國紅魚的K值為7.95%，第2天時第2組明顯高于第1、3、4組（P＜0.05），這是因為第1天中第2組紅魚的貯藏溫度高于其余3組，前2 d雖然第2、3、4組均經歷了溫度波動，但第2組在初始溫度較高的環境中有助于微生物繁殖，加速ATP的降解。而隨著時間的延長，第3、4組的K值逐漸超過第2組，證明在貯藏溫度穩定后ATP的降解速率隨之下降，而溫度波動較快的第3、4組加快了K值的上升速率，K值的上升速率加快表明ATP的降解速率隨著溫度的頻繁波動而加快，且波動幅度越大降解速率越快。K值越大說明美國紅魚鮮度越低，一般低于20%為極新鮮，達到生食的優良等級，大于60%則超出可生食范圍［25］，第9天第1、2、3、4組K值分別為21.326%、24.918%、28.446%和30.376%，本實驗K值結果表明溫度波動和波動頻率會對美國紅魚的鮮度有顯著影響。

2.8水溶性蛋白含量的變化

肌肉中水溶性蛋白包含肌紅蛋白和控制肌肉收縮的酶蛋白等，隨著時間延長，蛋白降解對肌肉組織的形態和顏色有一定影響。圖8中，在第1組美國紅魚的水溶性蛋白電泳圖中可以看出，條帶1和條帶2的顏色明顯加深，第2組中條帶1、2、3的顏色顯著加深，這是因為在冷鏈物流過程中，蛋白質大分子不斷被降解成小分子，而第3、4組中條帶1、2、3蛋白含量呈明顯下降趨勢，與第1、2組相比較說明有部分蛋白質丟失，第4組中條帶4在貯藏初期有明顯條帶，直至冷鏈末期消失，表明在冷鏈物流過程中溫度波動會加快蛋白的降解速率，根據劉大松［10］對草魚肉在貯藏過程中流失汁液中蛋白的電泳分析得出，流失汁液中主要蛋白為肌漿蛋白，即水溶性蛋白，因此在第4組中條帶3、5等小分子蛋白含量的降低，可能歸因于水溶性蛋白隨著汁液流失而減少。結果表明，溫度波動會加快美國紅魚中水溶性蛋白的降解速率。

圖8　冷鏈物流過程中美國紅魚的水溶性蛋白SDS-PAGE圖Fig.8　SDS-PAGE patterns of water soluble proteins of red drum during cold chain logistic process

2.9感官評價的變化

死亡后的魚體經由自身酶的分解和微生物作用，因發酵而揮發出腐敗氣味，造成魚肉組織彈性的降低，因此感官是評價魚類新鮮度的最重要參數之一［26］。從圖9可以看出，在冷鏈物流過程中，各組美國紅魚的感官品質不斷下降，在冷鏈末期第1組還未超過消費者平均可接受水平，稍有黏液但肌肉緊實尚可辨其紋理，第3組在銷售期內已超出消費者平均可接受水平，有土腥味產生，第4組在第7天已有腥臭味產生，在第9天產生色澤暗淡、肌肉松散的現象，證明頻繁的溫度波動極大地降低了美國紅魚在冷鏈物流末期的商品價值。

圖9　冷鏈物流過程中美國紅魚的感官評價結果Fig.9　Sensory evaluation scores of red drum during cold chain logistics process

3　結 論

在模擬冷鏈物流過程實驗中，以美國紅魚作為研究對象，通過表征特性指標、物理指標和生化指標對物流過程中美國紅魚的品質變化進行了分析，從冷鏈物流中美國紅魚的菌落總數變化可以看出溫度波動有利于微生物的生長，致使ATP降解速率及蛋白質分解速率加快，造成堿性揮發性物質的增多，同時肌肉組織遭到破壞，與水的結合力降低，造成魚肉表面發生白濁現象和大量的汁液流失，富含營養的流失汁液又易滋生細菌。由此可以表明，溫度的波動及波動頻率會對美國紅魚的白度、汁液流失、pH值、TVB-N含量、K值、水溶性蛋白含量、感官品質及菌落總數均有顯著不良影響。而美國紅魚含脂量較少，因此TBA值不適合用作判定溫度波動對美國紅魚品質變化的指標。

根據結果分析得出，在美國紅魚的冷鏈物流過程中應盡量避免溫度波動，縮短貯運時間。另一方面，對于低脂類的美國紅魚，通過TBA值不能對美國紅魚的品質做出有效判斷，因此，可以著重考察有關蛋白含量變化的指標，對美國紅魚的品質變化控制更加準確。

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Effect of Temperature Fluctuation on Quality Changes of Red Drum （Sciaenops ocellatus） in Cold Chain Logistics

HUANG Wenbo， XIE Jing*， LUO Chao， WU Xingyin， DONG Hanbo
（Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing and Preservation， College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China）

To study the effect of temperature fluctuation on the quality change of red drum， the process of cold chain logistics including storage， transportation， selling and consumption was simulated for analyzing changes in some quality attributes（whiteness and sensory evaluation）， physical index （weight loss） and biochemical indicators （pH value， total volatile basic nitrogen （TVB-N） value， 2-thiobarbituric acid （TBA） value， K value， soluble protein content and aerobic plate count （APC））. It was shown that the quality of red drum was deteriorated in the cold chain logistics. The temperature fluctuation during storage favored microbial growth， accelerated the decomposition rate of protein and the degradation rate of ATP， increased weight loss and TVB-N value， and decreased the sensory quality of red drum. The changes in TBA value in this experiment was negligibly small. Thus， temperature fluctuations especially at larger frequency can accelerate protein degradation，microbial growth and multiplication， destroyed muscle tissue structure， and caused significantly adverse impact on the quality of red drum.

red drum； temperature fluctuation； cold chain logistics； quality changes

10.7506/spkx1002-6630-201618043

TS201.1

A

1002-6630（2016）18-0268-07

黃文博， 謝晶， 羅超， 等. 冷鏈物流中溫度波動對美國紅魚品質變化的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（18）: 268-274. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618043. http://www.spkx.net.cn

HUANG Wenbo， XIE Jing， LUO Chao， et al. Effect of temperature fluctuation on quality changes of red drum （Sciaenops ocellatus） in cold chain logistics［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 268-274. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201618043. http://www.spkx.net.cn

2016-03-07

2014年國家農業成果轉化基金項目（2014GB2C000081）；上海市科委項目（14dz1205101）

黃文博（1993—），女，碩士研究生，研究方向為水產品貯運保鮮。E-mail：wenbohuang1@163.com

謝晶（1968—），女，教授，博士，研究方向為食品工程。E-mail：jxie@shou.edu.cn