帶魚冷藏過程中品質變化與水分遷移的相關性

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

帶魚冷藏過程中品質變化與水分遷移的相關性

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

為了研究帶魚在冷藏期間的品質變化與水分遷移的關系，利用低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技術分析組織中水分變化規律。橫向弛豫時間T2的結果表明：隨著貯藏時間的延長，不易流動水（T22）逐漸降低，自由水（T23）逐漸升高，肌原纖維內的水向外移動而大量流失，肌肉的持水能力下降、肉質逐漸劣化。這與傳統理化指標的研究結果一致，且相關性分析表明，T22、T23與水分含量、蒸煮損失率等指標極顯著相關（P＜0.01），與感官評分、持水力、硫代巴比妥酸值顯著相關（P＜0.05）。因此，可考慮運用LF-NMR

技術檢測帶魚在冷藏期間的品質變化。

低場核磁共振；水分遷移；品質

帶魚（Trichiurus haumela）是我國東海海域最重要的經濟魚種，其產量多年來一直位居海洋捕撈之首，在我國傳統漁業中的地位舉足輕重[1]。

水產品肌肉組織中水分的分布情況和存在狀態會影響魚肉的質構（硬度、黏彈性等）、感官品質及食用品質，加工特性及貯藏穩定性[2]。帶魚富含蛋白質和水，組織環境適于微生物繁殖及氧化反應的進行，貯運中品質下降迅速，為了監測、控制魚肉的品質變化，給物流及加工提供更可靠依據，一種能快速準確反映產品損傷程度的檢測方法尤為重要。低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）是一項新型分析檢測技術，近年來迅速發展并被廣泛應用于醫學、食品、地礦、農業、生物學等領域[3]。NMR技術的優勢是對被檢樣品無破壞性，操作便捷、快速、結果準確，可直觀顯示食品在貯藏過程中的水分情況，能為判斷損傷程度和腐爛程度提供可靠的理論依據[4]。LF-NMR泛指磁場強度在0.5 T以下的核磁共振，主要以氫原子核（1H）為研究對象，通過測定1H在磁場中的縱向弛豫時間T1和橫向弛豫時間T2，分析被檢樣品的物理性質；其中T2的測定結果能區分存在于食品體系中的3 種不同水群（結合水、不易流動水、自由水）及其相互轉換關系，因此通常用它來表征水分的遷移特性[5-6]。Han Minyi等[7]利用LF-NMR技術檢測不同NaCl濃度對豬肉肌原纖維蛋白熱誘導凝膠保水性的影響，弛豫時間T2結果表明，熱誘導凝膠的保水性會隨離子強度的增加而明顯提高，NaCl的添加增強了蛋白質的水合作用，使各組分水的流動性下降。Sánchez-Alonso等[8]通過比較不同凍藏條件下鱈魚肌肉的橫向弛豫參數（T2）來評估魚肉的品質，發現T2對不同冷凍溫度很敏感，能良好反映水分子的結晶情況，可用于鱈魚貨架期的預測。孫圳等[9]對不同凍結溫度（－38、－23、－18 ℃）條件下牛肉的水分分布進行了研究，LF-NMR弛豫結果表明，自由水全部凍結，不易流動水在－38 ℃條件下完全凍結，在－23、－18 ℃條件下部分凍結，核磁共振成像進一步證實了LF-NMR檢測結果的準確性。

目前，國內已有利用NMR技術檢測食品的品質、保水性、安全性的研究，但針對水產品品質變化與水分遷移之間關系的研究較少。本實驗以帶魚為實驗對象，利用LF-NMR技術研究帶魚在冷藏過程中的水分變化情況與品質劣變的相關性，尋求一種快速無損檢測魚肉品質的新方法。

1 材料與方法

1.1 材料及預處理

新鮮帶魚，購于上海市蘆潮港水產批發市場。

1.2 儀器與設備

AUW320分析天平 日本島津公司；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；Kjeltec8400凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司；PB-10精密數顯酸度計 賽多麗斯科學儀器有限公司；SJH-4S數控精密恒溫水浴鍋 寧波天恒儀器廠；PQ001臺式脈沖核磁共振分析儀 上海紐邁公司。

1.3 方法

1.3.1 帶魚預處理

冰鮮帶魚運回實驗室，去除內臟、頭部、尾部，用蒸餾水潤洗后瀝干，迅速切段，裝入保鮮袋（約250 g/袋），分別放置于0、4 ℃恒溫冰箱內貯藏。0 ℃每隔2 d，4 ℃每隔1 d測定帶魚的感官評價、pH值、蒸煮損失率、持水力（water holding capacity，WHC）、水分含量、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、核磁共振橫向弛豫時間T2，每組做3 個平行實驗。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 感官評價

參照藍蔚青等[10]的方法，有修改。由8 人組成感官評定小組進行感官檢測，對帶魚段的色澤、肌肉形態、氣味、組織彈性進行打分評定，最高得分5 分，最低得分1 分，綜合得分2 分以下定義為感官不可接受。

1.3.2.2 pH值的測定

稱取剁碎帶魚肉5 g，加入超純水45 mL，用玻璃棒攪拌均勻，靜置30 min后，取上清液，用pH計測定，穩定后讀數。

1.3.2.3 蒸煮損失率的測定

參照鄭捷等[11]的測定方法，略有修改。取長條狀肉樣5 g左右，精確計數（保留到0.000 1 g），放入分裝袋中，封口。80 ℃水浴加熱10 min，取出肉樣，冷卻至室溫后稱量，計數。蒸煮損失率按公式（1）計算。

式中：m0為加熱前魚肉質量/g；m1為加熱后魚肉質量/g。

1.3.2.4 持水力的測定

參照孫衛青等[12]的方法，略有修改。稱取3.00 g左右魚肉（不剁碎），精確稱量，用定性濾紙包好放入離心管中，5 000 r/min離心10 min，取出魚樣，精確稱量計數。持水力按公式（2）計算。

式中：m0為離心前魚肉質量/g；m1為離心后魚肉質量/g。

1.3.2.5 水分含量的測定

參照魏永義等[13]的水分含量測定方法，略有修改。

1.3.2.6 TBA值的測定

參照Salih等[14]TBA的實驗方法，略有修改。準確稱取魚肉5.00 g，放入離心管中，分次加入（防止溢出）25 mL 20%的三氯乙酸溶液，用勻漿機均質1～2 min，靜置1 h后放入離心機， 0 ℃、8 000 r/min離心10 min，過濾上層清液，用超純水定容至50 mL。移取5 mL濾液于燒杯中，加入5 mL 0.02 mol/L的TBA溶液，沸水浴20 min后冷水冷卻5 min，使用分光光度計于532 nm波長處測量吸光度A。繪制標準曲線，按照公式（3）進行計算。

1.3.2.7 TVB-N值的測定

根據GB/T 5009.44—2003《肉與肉制品衛生標準的分析方法》[15]的規定，依據半微量定氮原理，使用全自動凱氏定氮儀測定絞碎魚樣的TVB-N值。

1.3.2.8 LF-NMR分析

取切好的帶魚塊，用保鮮膜包裝，放入直徑為70 mm的核磁檢測管中，線圈溫度為32 ℃，調整質子的共振頻率為24 MHz。使用CPMG序列，設置T2測量參數：采樣頻率SW=100 kHz，模擬增益RG1=20，P1=18.00 μs，數字增益DRG1=6，TD=400 004，PRG=1，重復采樣間隔時間TW=2 000 ms，累加次數NS=4，P2=34.00 μs，回波時間TE=0.500，回波個數NECH=8 000。根據CPMG指數衰減曲線圖，用分析軟件進行迭代反演得到橫向弛豫時間T2圖譜[16-17]。

1.4 數據處理

采用Excel 2010軟件進行LF-NMR弛豫時間T2與感官評分、持水力、水分含量、TVB-N值等指標參數的相關性分析，用Origin 7.5軟件繪折線圖、散點圖。

2 結果與分析

2.1 帶魚0 ℃和4 ℃貯存期間感官品質的變化

圖1 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間感官品質的變化Fig. 1 Changes in sensory quality of T. haumela during storage at 0 and 4 ℃

如圖1所示，不同冷藏溫度條件下帶魚的感官評分均隨貯藏時間的延長呈下降趨勢，且存在顯著性差異（P＜0.05）。4 ℃貯藏的第2天，感官評分已從5.0分降至3.8分，第6天僅為1.7分，定義為不可接受；而0 ℃貯藏第10 天的感官評分為2.1分，仍在可接受范圍之內。表明貯藏溫度對帶魚感官品質的影響較大，低溫在一定程度上延緩了魚肉品質的劣化[1]。

2.2 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間pH值的變化

如圖2所示，兩種溫度條件下帶魚的pH值都呈先降后升的趨勢。原因是由于水產品在貯藏初期（僵直期）肌肉組織中發生糖酵解反應，大量生成乳酸、丙酮酸等酸性物質，使pH值下降；貯藏后期品質逐漸劣化，酶促反應、蛋白質變性產生一些胺類物質，使pH值上升[18-19]。0 ℃和4 ℃貯藏都在2～3 d出現最低值，之后4 ℃貯藏的pH值上升更迅速，表明該溫度條件下帶魚品質劣變速度更快。

圖2 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間pH值的變化Fig. 2 Changes in pH of T. haumela during storage at 0 and 4 ℃

2.3 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間蒸煮損失率、持水力和水分含量的變化

圖3 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間蒸煮損失率（A）、持水力（B）和水分含量（C）的變化Fig. 3 Changes in cooking loss (A), water-holding capacity (B) and moisture content (C) of T. haumela during storage at 0 and 4 ℃

肌肉的保水能力是反映肌肉品質的重要指標，直接影響產品的質構、鮮度及感官品質[20]。帶魚肌肉組織中水分的含量很高，以結合水、不易流動水和自由水3 種方式存在，圖3中所分析的水屬于不易流動水。兩種溫度條件下帶魚的持水力和水分含量均隨貯藏時間的延長而降低，蒸煮損失率逐漸升高，可能是由于蛋白質的分解、變性導致大分子的空間網絡結構被破壞，肌肉的保水能力下降[21]。如圖3所示，0 ℃貯藏的第8天帶魚的蒸煮損失率為30.46%，而4 ℃的第5天已達35.67%；0 ℃貯藏的第10天，持水力為68.23%，而4 ℃的第6天已降至67.02%；且4 ℃條件下帶魚的水分含量下降迅速，第6天僅為17.84%，明顯低于0 ℃（22.14%）。這些結果表明溫度對水分的影響顯著，總的來說4 ℃貯藏條件下帶魚水分流失的速度更快，反映了肌肉品質的持續劣化。

2.4 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間TBA值的變化

圖4 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間TBA值的變化Fig. 4 Changes in TBA value of T. haumela during storage at 0 and 4 ℃

TBA值能反映水產品脂肪氧化酸敗的程度，指示魚肉品質的變化[22]。由圖4可知，0 ℃和4 ℃貯藏條件下，帶魚的TBA值均呈現上升趨勢。在貯藏初期，4 ℃的TBA值上升較快，第2天已達2.501 8 mg/100 g，而隨著貯藏時間的延長，0 ℃的TBA值有階段性上升。出現這種現象的原因可能是4 ℃貯藏的時間相對較短，脂肪的氧化程度不高[23]。

2.5 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間TVB-N值的變化

圖5 帶魚0 ℃和4 ℃貯藏期間TVB-N值的變化Fig. 5 Changes in TVB-N value of T. haumela during storage at 0 and 4 ℃

由圖5可知，帶魚在貯藏初期的TVB-N值為9.37 mg/100 g，符合一級鮮度的標準（≤13 mg/100 g），而貯藏時間越長TVB-N值越高，表明魚肉的品質逐漸變差，直至超出合格品的范圍（TVB-N值≤30 mg/100 g）[24]。如圖5所示，4 ℃貯藏的第5天，帶魚的TVB-N值為36.205 mg/100 g，已超出合格品范圍；而0 ℃貯藏的第6天，TVB-N值為23.36 mg/100 g，仍在可接受范圍之內。總的趨勢來看，4 ℃條件下的TVB-N值上升較快，且一直高于0 ℃。

2.6 LF-NMR橫向弛豫時間T2的變化

水是食品中非常重要的化學組分，它存在的狀態和分布情況與食用品質密切相關[26]。LF-NMR橫向弛豫時間T2的測定結果能區分帶魚肌肉組織中3 種不同的水分組成：結合水、不易流動水、自由水，對應的橫向弛豫時間分別為T21、T22、T23，弛豫時間越長代表水分的流動性越強[26-27]。

圖6 帶魚0 ℃（A）和4 ℃（B）貯藏期間T2的變化Fig. 6 Changes inT2of T. haumela during storage at 0 ℃(A) and 4 ℃ (B)

觀察圖6可得，在0 ℃和4 ℃貯藏期間，T21（0 ～10 ms）弛豫時間最短，變化趨勢不明顯，考慮是由于這部分水與蛋白質大分子結合緊密，流動性較差；T22（10～100 ms）呈明顯下降趨勢，表明隨著貯藏時間的延長，肌原纖維內的水不斷流失；T23（100～1 000 ms）大致保持升高趨勢，表明自由水含量增加，不易流動水向外流失轉變為部分自由水，從而保持系統內部的平衡[28]。肌肉中的水分狀態會影響肉的質構（硬度、黏彈性等）、感官品質及食用品質，肌原纖維內的不易流動水向外部流失，指示肌肉的持水能力變差，品質逐漸下降[29]。如圖6所示，在相同貯藏天數，4 ℃的T22數值低于0 ℃，表明4 ℃條件下肌原纖維內不易流動水流失得更快，魚肉品質劣化更快。

2.7 相關性分析

表1、2分別表示了帶魚在0 ℃和4 ℃貯藏期間各個指標間的相關性，可以看出，不同冷藏溫度條件下多個理化指標均與橫向弛豫時間T2存在良好的相關性，0 ℃條件下T22與TBA值顯著相關（P＜0.05），與感官評分、水分含量、蒸煮損失率、TVB-N值極顯著相關（P＜0.01），4 ℃條件下T22、T23均與感官評分、水分含量、蒸煮損失率、TVB-N值、TBA值極顯著相關（P＜0.01），與持水力顯著相關（P＜0.05，P＜0.01），T21與各指標的相關性較差。總體上表明利用LF-NMR的橫向弛豫時間T2表征帶魚在冷藏期間的品質變化是可行的。

表2 帶魚4 ℃貯藏期間各指標間的相關性分析Table 2 Correlation between different indices of T. haumela stored at 4 ℃

3 結 論

本實驗運用LF-NMR技術研究了帶魚在冷藏貯藏期間品質變化與水分遷移的關系，常規理化分析表明，隨著貯藏時間的延長，帶魚的感官評分、持水力和水分含量等逐漸下降，而蒸煮損失率、TVB-N值、TBA值逐漸升高，反映了魚肉品質的劣化。LF-NMR橫向弛豫時間T2的結果良好地顯示了肌肉組織中3 種水的分布及遷移情況，其中不易流動水T22持續降低，自由水T23逐漸升高，表明肌原纖維內的水向外移動而流失，肌肉的持水能力持續降低，指示魚肉品質的下降。且T22、T23均與大部分理化指標顯著相關（P＜0.05），T22與水分含量、蒸煮損失率、TVB-N值極顯著相關（P＜0.01），因此，可以通過LF-NMR技術快速獲得物流過程帶魚肉中不易流動水的減少程度來間接判定魚肉品質變化的程度，即LF-NMR技術可用來檢測帶魚在冷藏期間的品質變化，這也為快速無損檢測魚肉品質提供了一個有效方法。

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Correlation between Quality Change and Moisture Migration of Trichiurus haumela during Cold Storage

WANG Zun, XIE Jing*, QIAN Yunfang
(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing and Preservation, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In order to study the relationship between the quality change and water migration of Trichiurus haumela during cold storage, low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) was used to analyze changes in different states of water in fish tissue. The transverse relaxation time (T2) spectrum showed that with increasing storage time, T22gradually reduced and T23increased, suggesting that a significant amount of water within myofibrils was moved outwards and lost, resulting in reduced water-holding capacity of fish muscle, and gradual quality deterioration. This is consistent with the results of traditional physical and chemical analysis. In addition, T22and T23had a high significant correlation with water-holding capacity, water content and cooking loss (P ＜ 0.01), being significantly correlated with sensory evaluation and thiobarbituric acid (TBA) (P ＜ 0.05). Therefore, LF-NMR technique could be used to detect the quality change of Trichiurus haumela during cold storage.

low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR); moisture migration; quality

10.7506/spkx1002-6630-201713042

TS254.4

A

1002-6630（2017）13-0257-06

王尊, 謝晶, 錢韻芳. 帶魚冷藏過程中品質變化與水分遷移的相關性[J]. 食品科學, 2017, 38(13): 257-262. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201713042. http://www.spkx.net.cn

WANG Zun, XIE Jing, QIAN Yunfang. Correlation between quality change and moisture migration of Trichiurus haumela during cold storage[J]. Food Science, 2017, 38(13): 257-262. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201713042. http://www.spkx.net.cn

2016-12-04

“十三五”國家重點研發計劃重點專項（2016YFD0400106）；上海市科技興農重點攻關項目（滬農科攻字（2016）第1-1號）；上海市科委平臺能力提升項目（16DZ2280300）

王尊（1992—），女，碩士研究生，研究方向為食品科學與工程。E-mail：15001712256@163.com

*通信作者：謝晶（1968—），女，教授，博士，研究方向為食品保鮮。E-mail：jxie@shou.edu.cn