不同預冷時間下鮰魚能量代謝和加工品質的相關性分析

章 蔚，石 柳，熊光權，吳文錦，李 新，喬 宇，丁安子，廖 李，汪 蘭,*

（1.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北工業大學生物工程與食品學院，湖北 武漢 430068）

鮰魚，原產于美洲，又稱美洲鯰，學名斑點叉尾鮰，屬鯰形目鮰科。鮰魚因生長迅速、產卵率高、飼料轉化率高，深受養殖者的喜愛，是目前最主要的淡水養殖品種之一[1]。鮰魚肉質鮮嫩、營養豐富、食用價值高，含有較多的人體必需氨基酸，Fe、Cu等礦物質以及大量的不飽和脂肪酸，深受消費者的喜愛[2]。

由于鮰魚體內蛋白和脂肪含量較高，在加工過程中易氧化，進而導致魚體品質變差，所以我國鮰魚仍以鮮活售賣為主，少量的加工研究主要集中在鮰魚的保鮮技術方面[3]。低溫可以一定程度地抑制魚體內的生化反應速率和微生物反應速率，所以目前被廣泛應用于水產品保鮮技術，常用的低溫保鮮技術有冷藏、冰藏、微凍、凍藏[4]。目前這幾種低溫保鮮技術均有一定的缺點，魚肉在流通和加工過程中的品質控制依然存在諸多問題。Koral通過測定理化和感官指標，發現鯡魚在4 ℃冷藏3 d后品質劣化[5]。Li Kaifeng等通過研究鯽魚在宰殺后冰藏48 h內的品質及三磷酸腺苷（adenosine-5’-triphosphate，ATP）關聯物的變化規律，得出鯽魚較佳食用時間為宰后2～4 h[6]。Kaale等通過研究大西洋鮭魚在微凍條件下內部冰晶形成的變化，發現凍結速率會對冰晶的生長產生影響，從而降低魚肉的持水性[7]。因此還需要進一步的研究以期能更大程度地控制鮰魚在流通和加工過程中的品質。

本實驗通過測定鮰魚在4 ℃下預冷48 h的能量物質含量變化、代謝酶活力、pH值、蒸煮損失率和加壓失水率、K值、質構特性、色澤，對鮰魚在不同預冷時間下代謝酶活力和加工品質的相關性進行分析，旨在為鮰魚在流通過程中的品質控制和加工提供相關理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鮰魚購于湖北省武漢市白沙洲水產品批發市場，平均質量約為1.8～2.0 kg，身長約為46～48 cm。

ATP、二磷酸腺苷（adenosine-5’-diphosphate，ADP）、一磷酸腺苷（adenosine-5’-monophosphate，AMP）、肌苷酸（inosine-5’-monophosphate，IMP）、肌苷（inosine，HxR）、次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）標準品（均為色譜純） 美國Sigma公司；糖原、乳酸、丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）、己糖激酶（hexokinase，HK）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）測定試劑盒 南京建成試劑有限公司；其余試劑均為分析純 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

EXL800酶標儀 美國伯騰食品有限公司；UV-1000分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；K-15高速冷凍離心機 德國Sigma公司；CXTH-3000高效液相色譜儀 北京創新通恒科技有限公司；FG2-B便攜式pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-ZK2恒溫水浴鍋 鞏義市予華儀器有限責任公司；YYW-2型應變控制式無側限壓力儀 南京土壤儀器有限公司；TA.XT 2i/50質構儀 英國Stable Micro Systems公司；CR-400/410色彩色差 日本美能達投資有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

在4 ℃的冷庫中將鮰魚敲擊致暈，立即去除內臟，用流動自來水清洗干凈，放置4 ℃環境中進行預冷。分別在預冷1、4、8、24、48 h隨機選取三條魚進行指標測定。

1.3.2 糖原、乳酸及代謝酶水平的測定

糖原、乳酸及PK、HK、LDH、CK 4 種代謝酶的活力均采用相應試劑盒進行測定，用酶標儀測定吸光度。糖原測定波長為620 nm，乳酸測定波長為530 nm，代謝酶測定波長為450 nm[8]，實驗具體操作和結果計算參照各試劑盒的說明進行。

1.3.3 ATP及其關聯物含量及K值的測定

ATP及其關聯物含量的測定采用反相高效液相色譜法，測試條件及K值計算參考Zhu Sichao等的方法[9]。高效液相色譜測試條件：色譜柱為COSMOSIL 5C18-PAQ（250 mmh4.6 mm，5 μm）；流動相為pH 6.8的磷酸鹽緩沖液；流速1 mL/min、進樣量50 μL、檢測波長254 nm、室溫。ATP關聯物的濃度按照標準曲線來定量。

1.3.4 pH值的測定

使用便攜式pH計，將其探頭插入鮰魚魚肉中測定pH值。

1.3.5 蒸煮損失率的測定

取待測鮰魚背部魚肉10 g左右，稱質量（m1）后裝入保鮮袋中，置于85 ℃水浴鍋中蒸煮25 min取出，冷卻至室溫后用濾紙擦去魚肉表面水分再次稱質量（m2）。蒸煮損失率按公式（1）計算。

式中：m1為蒸煮前樣品的總質量/g；m2為蒸煮后樣品的總質量/g。

1.3.6 加壓失水率的測定

準備大小為4 cmh4 cm的紗布，稱量紗布質量m1，取待測鮰魚背部魚肉2 g左右置于紗布上，稱量紗布與樣品的總質量m2，將樣品包裹好后置于上下各8 層濾紙的中心位置，然后放在YYW-2型應變控制式無側限壓力儀的加壓板中心，手動加壓直至測力計的百分表讀數為145，開始計時并維持此數值5 min，測試結束后，取下樣品并剝去濾紙，稱量加壓后紗布與樣品的總質量m3。加壓失水率按公式（2）計算。

式中：m1為紗布質量/g；m2為加壓前紗布與樣品的總質量/g；m3為加壓后紗布與樣品的總質量/g。

1.3.7 質構特性的測定

將待測鮰魚背部魚肉切成1 cmh1 cm的塊狀后置于質構儀A/CKB探頭下進行韌性（剪切力）測定，力臂25 kg、壓縮形變50%、測前速率5.0mm/s、測中速率1.0 mm/s、測后速率5.0 mm/s。

1.3.8 色澤的測定

將待測鮰魚背部魚肉切成1 cmh1 cm的塊狀，去皮，用色度測定儀測定樣品的色度。白度按公式（3）計算。

式中：L*值表示樣品的亮度；a*值為正表示樣品偏紅，為負表示表示樣品偏綠；b*值為正表示樣品偏黃，為負表示樣品偏藍。

1.4 數據處理與分析

實驗數據使用Excel軟件進行處理，采用SPSS 20.0軟件分別通過Duncan法和Pearson法進行差異顯著性分析和相關性分析，用GraphPad Prism 5.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同預冷時間對鮰魚能量物質含量的影響

圖 1 不同預冷時間對鮰魚糖原（A）、乳酸（B）、ATP及其關聯物（C）含量的影響Fig. 1 Effects of different prechilling duration on contents of glucose (A),lactate (B), ATP-related compounds (C) in channel catfish

如圖1所示，鮰魚預冷24 h后的糖原和乳酸含量分別從4.09 mg/g、2.56 mmol/g顯著下降至0.89 mg/g、0.80 mmol/g，然后在隨后的24 h預冷過程中分別顯著上升至2.03 mg/g、1.71 mmol/g。預冷48 h后，鮰魚中ADP、AMP、IMP的含量分別從初始的0.46、1.07、4.42 μmol/g顯著下降至0.32、0.16、2.80 μmol/g，Hx、HxR的含量分別從初始的0.25、0.13 μmol/g顯著上升至1.39、0.91 μmol/g，而在這整個過程中，ATP幾乎檢測不到。

魚體被宰殺后，血液循環停止，氧氣供應不足，無氧糖酵解和磷酸肌酸代謝是這期間發生的主要生化反應。糖原會通過酵解產生乳酸，但乳酸不能再重新轉化為糖原，因此魚體在宰殺后糖原會逐漸消耗。乳酸也不能再通過血液循環排出體外，因此會伴隨著乳酸的積累[10]。同時，這期間ATP會依次分解為ADP、AMP、IMP、HxR、Hx[11]。鮰魚在宰殺后，隨著預冷時間的延長，魚體內糖原和乳酸的含量先下降后上升，且預冷48 h后糖原和乳酸的含量均顯著低于初始含量。曹麗通過研究牛宰后不同部位的能量代謝情況，發現里脊部位的糖原顯著下降后輕微上升然后趨于穩定，這可能是由于微生物的生長所致[12]。劉曉暢等通過研究發現，長豐鰱在宰殺2 h后ATP含量顯著提高[13]，但在本實驗中幾乎檢測不到ATP，這可能是因為宰殺后鮰魚體內的磷酸肌酸含量較少。魚體在宰殺后的磷酸肌酸含量會極大地影響ATP的形成，當其含量較低時，ATP的形成主要依靠產能少的糖酵解途徑，且ATP分解的速率較快，因此ATP的含量較低。同時，隨著預冷時間的延長，AMP、ADP、IMP的含量顯著下降，而Hx、HxR的含量顯著提高，說明在48 h的預冷時間里，ATP、ADP、AMP、IMP快速降解為Hx、HxR。IMP對魚肉的增鮮效果明顯，其含量與降解速率決定了魚肉的整體品質[14]。劉焱等通過研究發現草魚的IMP在冷藏2 d內快速下降，這與本研究中IMP的變化基本一致[15]。吳依蒙通過研究不同魚種的ATP關聯物的含量變化，發現IMP的降解均經歷了積累-快速降解這個過程，這是因為不同魚種和取樣方法下IMP的代謝速率不同[16]。

2.2 不同預冷時間對鮰魚代謝酶活力的影響

圖 2 不同預冷時間對鮰魚HK（A）、PK（B）、LDH（C）、CK（D）活力的影響Fig. 2 Effects of different prechilling durations on HK (A), PK (B),LDH (C) and CK (D) activities of channel catfish

如圖2所示，鮰魚預冷4 h內的HK活力無顯著差異，在預冷8 h后HK活力顯著下降并在隨后的16 h內保持穩定，最終在預冷48 h后顯著下降至39.9 U/g。鮰魚的PK活力在預冷8 h后達到最高值2 345.1 U/g，然后在預冷48 h后顯著下降至915.1 U/g。鮰魚的LDH和CK在預冷48 h后分別從初始的28 901.7、37.1 U/g顯著下降至7 671.1、9.8 U/g。

糖酵解過程中生化反應的方向和速率受多種因素影響，其中，HK、PK、LDH、CK均可以對其進行調控。鮰魚在宰殺后，隨著預冷時間的延長，HK活力不斷下降，PK活力先上升后下降，LDH和CK活力呈波動式下降。HK是糖酵解過程中的第一限速酶，宰殺后鮰魚體內的葡萄糖在其作用下轉變為葡萄糖-6-磷酸并積累。當葡萄糖-6-磷酸濃度較高時，會對HK產生一定的抑制作用[17]，從而使得HK活力下降。PK是糖酵解過程中重要的限速酶，能夠催化磷酸烯醇式丙酮酸轉變為丙酮酸。鮰魚在宰后體內開始發生糖代謝和ATP降解，AMP含量在該酶作用下不斷上升，使得ATP/AMP不斷降低，從而使PK被激活且活力上升至最大值。隨著糖酵解的進行，糖原含量不斷下降，ATP不斷降解，使得PK活力開始下降。LDH和CK是與能量代謝有關的重要酶，其較高活力有助于糖酵解的順利進行和延緩pH值的下降速率[18]，其波動變化可能與糖及乳酸的波動變化有關。

2.3 不同預冷時間對鮰魚pH值的影響

如圖3所示，鮰魚預冷8 h內的pH值無顯著變化，預冷24 h后，鮰魚的pH值顯著下降，并在隨后的24 h內保持穩定。隨著預冷時間的延長，鮰魚的pH值緩慢下降，這與上述乳酸的變化情況是基本一致的。魚體在宰殺后，魚肉會通過糖酵解和磷酸肌酸途徑積累乳酸和磷酸[19]，但在本實驗中，宰殺后的魚體可能存在微生物生長，導致乳酸含量先下降，而在此過程中ATP分解產生磷酸，所以在前期pH值變化不明顯。隨后乳酸下降速率減慢并開始積累，ATP進一步分解，同時魚體內的脂肪分解產生游離脂肪酸[20]，導致魚體的pH值下降。另外，pH值的變化與魚體內的蛋白質分解也有一定的關系[21]，蛋白質分解會產生一些游離氨基酸和堿性含氮物質，當堿性氨基酸和堿性含氮物質的含量小于酸性氨基酸時，pH值下降，反之則會上升。

圖 3 不同預冷時間對鮰魚pH值的影響Fig. 3 Effects of different prechilling durations on pH of channel catfish

2.4 不同預冷時間對鮰魚持水性的影響

圖 4 不同預冷時間對鮰魚蒸煮損失率（A）、加壓失水率（B）的影響Fig. 4 Effects of different prechilling durations on cooking loss rate (A)and expressible moisture rate (B) of channel catfish

如圖4所示，鮰魚預冷24 h內的蒸煮損失率和加壓失水率間無顯著差異，分別為18.2%、38.9%，預冷48 h后，鮰魚的蒸煮損失和加壓失水率分別顯著上升至23.2%、43.3%。蒸煮損失率和加壓失水率是衡量持水性的重要指標，對魚肉的出品率和感官品質均有影響。鮰魚在預冷24 h內的持水性沒有明顯變化，而預冷48 h后，鮰魚的持水性顯著下降，說明預冷24 h后魚肉的汁液流失嚴重，魚肉品質明顯下降。盧涵通過研究發現鳙魚肉在貯藏2 d后汁液流失率顯著上升[22]，這與本實驗的結果是基本一致的。魚肉的持水性與蛋白特性的變化有很大關系，在預冷過程中，蛋白質的等電點會隨著pH值的下降而偏離[23]，從而導致蛋白質的持水性下降。同時，隨著預冷時間的延長，蛋白質氧化變性的程度加劇，使得蛋白形成網絡結構的能力減弱，肌纖維溶脹受到抑制，使得魚體內的自由水被慢慢擠出。

2.5 不同預冷時間對鮰魚剪切力的影響

圖 5 不同預冷時間對鮰魚剪切力的影響Fig. 5 Effects of different prechilling durations on shear force of channel catfish

如圖5所示，鮰魚預冷4 h的剪切力從初始的71.34 g顯著下降至47.06 g，然后在隨后的20 h內穩定在（46.64f0.62）g，最終在預冷48 h后顯著下降至34.30 g，較預冷1 h時下降了51.9%。剪切力是模擬魚肉被牙齒咬斷所需的作用力，其大小與肌肉組織的緊密程度呈正相關，是魚肉感官品質的直觀表達[24]。隨著預冷時間的延長，鮰魚的剪切力顯著下降，說明肌纖維間的緊密程度降低，魚肉出現軟化現象。這是因為鮰魚被宰殺后，體內的糖原和ATP快速消耗，內源組織蛋白酶被激活從而水解蛋白組分，使得細胞間隙增大，細胞結構變得不規則。同時，在預冷后期，微生物開始生長，蛋白質逐漸變性，肌肉持水性下降，魚肉汁液流失加劇，組織結構松散，從而導致質地變軟，剪切力下降[25]。

2.6 不同預冷時間對鮰魚K值的影響

圖 6 不同預冷時間對鮰魚K值的影響Fig. 6 Effects of different prechilling durations on K value of channel catfish

如圖6所示，鮰魚預冷1、4、8、24、48 h的K值分別為2.86%、7.27%、12.73%、15.16%、24.56%。K值代表了魚體內ATP的降解程度，與魚肉的新鮮度有關[15]。隨著預冷時間的延長，鮰魚的K值顯著上升，說明魚肉的新鮮度在不斷下降。一般認為，K值低于20%為新鮮，20%～40%為二級鮮度，高于60%為初期腐敗[26]。按此標準，鮰魚在預冷24 h內始終保持在高新鮮度范圍內。

2.7 不同預冷時間對鮰魚色澤的影響

圖 7 不同預冷時間對鮰魚白度的影響Fig. 7 Effects of different prechilling durations on whiteness of channel catfish

如圖7所示，鮰魚預冷24 h內的白度無顯著差異，為51.7f1.7，預冷48 h后，鮰魚的白度顯著上升至55。色澤是用于評判魚肉品質的一個重要指標，不同處理條件下魚肉中發生的生物和化學變化都能導致色澤的改變[27]。鮰魚在預冷24 h內的白度沒有明顯變化，而預冷48 h后，鮰魚的白度顯著提高，這與上述持水性以及鮮度的結果是一致的。隨著時間的延長，魚體內的脂肪和蛋白開始氧化，新鮮度和持水性開始下降，魚體內水分滲出導致光的折射以及反射增強，使得鮰魚白度有了一定的提高。

2.8 不同預冷時間對鮰魚各指標的相關性影響

表 1 宰后鮰魚在預冷過程中各指標的相關性Table 1 Correlation coefficients between various indicators of postmortem channel catfish during prechilling

如表1所示，糖原含量和乳酸含量呈顯著正相關（R2＝0.950）；K值與HK活力呈顯著負相關（R2＝-0.921），K值與白度呈極顯著正相關（R2＝0.965）；LDH活力與CK活力呈顯著正相關（R2＝0.881），LDH活力與剪切力呈顯著正相關（R2＝0.939），LDH活力與白度呈顯著負相關（R2＝-0.916）；加壓失水率與蒸煮損失率呈顯著正相關（R2＝0.880）。

無氧糖酵解是宰后鮰魚的主要代謝途徑。糖原含量與乳酸含量顯著正相關，說明它們在能量代謝過程中關系密切，糖原和乳酸的含量反映了宰后鮰魚的能量代謝水平。LDH是一種重要的氧化還原酶，其活力與CK活力相關性顯著，說明這兩種酶在調控糖酵解過程中關系密切，與剪切力和白度的顯著相關性說明肌纖維結構的緊密性與體內的生化反應有一定的關系。加壓失水率和蒸煮損失率的顯著相關性說明它們在肌肉的持水性方面關系緊密。K值與白度的極顯著相關性說明魚肉的色澤與新鮮度間聯系密切。通過分析各指標間的相關性，可以為進一步研究其機理提供相關理論參考。

3 結 論

宰后鮰魚在4 ℃下預冷48 h，隨著預冷時間的延長，鮰魚中糖原和乳酸含量先下降后上升，且糖原含量和乳酸含量顯著正相關；ADP、IMP、AMP含量逐漸降低，Hx、HxR含量逐漸升高，ATP幾乎檢測不到；HK、LDH、CK活力總體呈下降趨勢，PK活力在預冷8 h上升至最大值，隨后下降，其中LDH活力與CK活力顯著正相關；pH值和剪切力逐漸下降，且剪切力與LDH活力顯著正相關；加壓失水率、蒸煮損失以及色澤在24 h內保持穩定，在48 h后顯著上升，魚肉的持水性下降，且加壓失水率與蒸煮損失率顯著正相關；K值不斷上升，魚肉的鮮度不斷下降，但在24 h內保持在20%的高鮮度范圍內，且K值與白度顯著正相關。宰后鮰魚在預冷24 h內品質比較穩定，應盡量在這段時間內對鮰魚進行加工處理。