真空干燥對鱘魚肉理化品質及微觀結構的影響

蔡文強，陳躍文，*，董秀萍，白帆，劉飛建，韋劍玲，沈詩珂，張菁娜，王怡然

（1.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310018；2.浙江工商大學，國家級食品工程與質量安全實驗教學中心，浙江杭州310018；3.大連工業大學食品學院，遼寧大連116034；4.杭州千島湖鱘龍科技開發有限公司，浙江杭州311700）

鱘魚是一種最古老的亞冷水性淡水魚類，隸屬于鱘形目、硬骨魚綱。其肉厚骨軟、味道鮮美、富含蛋白質、必需氨基酸、維生素和礦物質。近年來，我國鱘魚養殖產業的規模不斷擴大，年產量已達到了數萬噸[1]。魚肉組織柔軟，蛋白質豐富且pH值接近中性，肌肉組織中酶類活性強，易腐敗變質[2]，鱘魚肉中的含水量與脂肪含量高于大部分淡水魚，目前鱘魚產業以魚子醬加工為主，對于鱘魚肉的開發還較少，傳統的鱘魚肉產品有鱘魚扒、煙熏熏魚片等，品質不佳，技術含量不高。

干燥是水產品加工過程中的重要工藝環節，可通過降低制品中的水分含量，實現延長或假期、促進風味物質形成等作用[3]。然而傳統熱風干燥使魚肉脂質氧化加劇，對魚肉的營養與感官造成破壞。真空干燥可在低壓環境下對食品進行干燥，且所需的溫度較低，可較好的保持食品的品質[4]。然而目前真空干燥更多被應用于果蔬類產品[5-6]，可以有效的保留水果中的營養成分和抗氧化能力，在水產品應用較少。李真等[7]采用真空干燥顯著改善了熏馬肉干的色澤，提高其感官品質。Pankyamma等[8]采用真空干燥處理魷魚絲，發現其褐變程度顯著低于熱風干燥，且蛋白纖維降解程度更低，具有節能省時的優點。本試驗采用真空干燥應用于鱘魚肉，研究真空干燥和常壓干燥過程中鱘魚肉的質地、色澤、質構等食用品質，以及蛋白結構和微觀結構的變化，以期為鱘魚肉干燥工藝和產品創新開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

俄羅斯鱘魚：衢州鱘龍水產食品科技開發有限公司，俄羅斯鱘魚公魚，養殖3年，體重（6±1）kg，去頭、內臟，清洗干凈，于-30℃存放。N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、β-巰基乙醇、過硫酸銨為電泳級：上海麥克林生化科技有限公司，其它化學分析試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

BZF-50真空干燥箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；TA.XT Express質構儀：英國Stable Micro Systems公司；Type1500酶標儀：美國Thermo electron corporation公司；DYY-6D電泳儀：北京六一生物科技有限公司；GelDocTM XR TY4133凝膠成像系統：美國Bio-Rad公司；CR-400色差儀：日本美能達儀器有限公司；NE910生物顯微鏡：優適（北京）科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

冷凍鱘魚置于冰箱冷藏室（4℃）過夜解凍，切割成 10 cm×10 cm×0.5 cm，以魚肉 ∶腌制液 =1∶3（質量比）的比例[9]將魚肉浸泡于6%濃度的食鹽溶液中，腌制2 h。腌制結束后，隨機分為兩份，分別用真空干燥和60℃常壓熱風干燥進行干燥處理，干燥 3、5、7、9、11、13 h，其中真空干燥組設置真空度為0.08 MPa，溫度為50、60、70℃。

1.3.2 色差測定

參照Wetterskog等[10]的試驗方法，使用CR-400型色差儀于室溫20℃下定量測定魚片的L*、a*、b*值。其中，L*表示樣品的亮度（L*=0為黑色，L*=100為白色）；+a*表示樣品偏紅，-a*表示樣品偏綠；+b*表示樣品偏黃，-b*表示樣品偏藍。測試前用校正板進行校正，之后鏡頭垂直于肉片上，壓緊，勿漏光，按下攝像按鈕，待屏幕上顯示數據穩定后，記錄下相應數據。每組試驗平行3次。并按下式計算白度W：

1.3.3 水分測定

稱取2.50 g魚肉樣品，按GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法測定。

1.3.4 質構測定

參考戴志遠等[11]的方法測定。使用TA.XT Express物性儀測量魚片的質構，選擇全質構剖面分析模式（texture profile analysis，TPA），P/0.5探頭。測定魚肉的彈性變化。同一組取不同魚片重復測量3次，取平均值。測定條件如下：測前速度2mm/s；測試速度1mm/s；測后速度1 mm/s；壓縮程度為30%；停留間隔5 s；負重5 g。每組試驗平行3次以上。

1.3.5 感官評定

評定人員由6人組成，每項滿分10分。魚片檢驗指標包括色澤、氣味、肌肉紋理、表面肉質。評分標準參考徐慧文等[12]的方法略有改動。具體評分標準見表1。

表1 鱘魚魚片的感官標準Table 1 The sensory standard of russian sturgeon fillets

1.3.6 硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值的測定

TBARS值的測定參考王文娟等[13]的方法測定，并做適當修改。TBARS值采用下式進行計算：

式中：A532nm、A600nm分別為在 532、600 nm 處的吸光值；155為丙二醛的毫摩爾吸光系數（在1 L溶液中含有1 mmol丙二醛時的吸光度）；72.06為丙二酸的分子量；m為樣品質量，g。

1.3.7 肌原纖維蛋白含量的測定

肌原纖維蛋白含量的測定參考姜晴晴等[14]的方法并作適當修改。稱取10.00g樣品，與100mL 20mmol/L磷酸鹽緩沖液（含100 mmol/L NaCl，1 mmol/L EDTA，pH值7.0）混合均勻，用高速勻漿機于冰浴下勻漿60 s（轉速15 000 r/min），然后于4℃下6 000 r/min離心10 min。取沉淀加入50 mL 20 mmol/L磷酸鹽緩沖液，重復以上離心操作兩次。然后取沉淀加入25 mmol/L磷酸鹽緩沖液（含 0.6 mol/L NaCl，pH 值 7.0），勻漿后冰浴過夜溶解。于4℃下15 000 r/min離心15 min，收集上清液即為肌原纖維蛋白溶液。取20 μL上清液與200 μL考馬斯亮藍混合，用酶標儀在波長595 nm處測定。

1.3.8 SDS-PAGE凝膠電泳分析

參考陳麗艷等[15]的方法并作適當修改。取肌原纖維蛋白溶液進行SDS-PAGE凝膠電泳分析。凝膠制備時，分離膠濃度14%，濃縮膠濃度5%，樣品濃度1 mg/L。電泳完成后將膠片置于凝膠成像分析儀上進行拍照分析。

1.3.9 微觀結構的變化測定

參考Huang等[16]的方法并作適當修改。取樣品沿肌纖維方向切成1 cm×1 cm×0.5 cm的魚片，于10%的甲醛溶液中固定24 h，然后用蘇木素伊紅（haematoxylin-eosin staining，HE）染色。最后用生物顯微鏡觀察切片，拍攝組織圖像。

1.3.10 數據處理

采用Excel 2010進行數據處理，采用SPSS 22.0軟件Duncan multiple-range test進行統計分析，差異顯著性水平為P＜0.05，分析結果均以平均值±標準偏差（Mean±SD）表示。采用Origin 9.0進行作圖。

2 結果與分析

2.1 真空干燥對鱘魚肉色差的影響

鱘魚肉的色澤是非常重要的品質指標，可以用來評定干燥方式和溫度對鱘魚肉外觀的影響。魚肉中的蛋白質和脂質結構變化會導致表面的光散射特性發生差異，從而改變其色澤[8]。W和b*分別代表鱘魚肉的白度值和黃度值。真空干燥對鱘魚肉色差的影響結果見圖1。

圖1 真空干燥對鱘魚肉色差的影響Fig.1 Effect of vacuum drying on the colour changes of Russian sturgeon fillets

由圖1可知，隨著干燥時間的延長，W值和b*值均呈現先下降后上升的趨勢；常壓60℃干燥后的魚肉b*值顯著高于真空干燥組（P＜0.05），這可能是由于常壓干燥過程中的非酶促褐變（美拉德反應）而引起[17]；不同溫度下的真空干燥對鱘魚肉的b*值未產生顯著影響；與常壓60℃相比，真空干燥組鱘魚肉的白度值波動幅度較小，且真空50、60℃條件下干燥7 h后，鱘魚肉的白度值趨于穩定，這說明真空干燥可以延緩魚肉的色澤變化。

2.2 真空干燥對鱘魚肉水分含量的影響

水分含量是影響鱘魚肉貯藏時間的重要指標，適宜的水分含量可以使肉制品保持很好的質構特性與感官特性[18]。鱘魚肉的初始水分含量占50.73%～57.93%[19]，易導致微生物的生長。真空干燥對鱘魚肉水分的影響結果見圖2。

圖2 真空干燥對鱘魚肉水分的影響Fig.2 Effect of vacuum drying on the moisture content of Russian sturgeon fillets

由圖2可知，隨著干燥時間的延長，水分含量整體呈下降趨勢。干燥9 h前，鱘魚肉中的水分含量為常壓60℃組＜真空70℃組＜真空60℃組＜真空50℃組，干燥第11小時，鱘魚肉中的水分含量為21.32%～21.91%，無顯著差異（P>0.05）。說明真空干燥在延緩魚肉氧化的同時，具有與常壓熱封干燥相同的干燥效率。

2.3 真空干燥對鱘魚肉質構特性的影響

硬度是肉干類食品質構特征評價的重要指標，咀嚼性是質構特征的綜合體現[7]。真空干燥對鱘魚肉質構的影響結果見圖3。

圖3 真空干燥對鱘魚肉質構的影響Fig.3 Effect of vacuum drying on the texture of russian sturgeon fillets

由圖3可知，隨著干燥時間的延長和干燥溫度的提高，鱘魚肉的硬度與咀嚼性均顯著升高，當干燥溫度達到70℃時，鱘魚肉的硬度與咀嚼性高于常壓對照組，這是由于常壓熱風干燥和過高的溫度會降低蛋白質的水合作用，導致蛋白變性[20]。說明適宜溫度的真空干燥對鱘魚肉的質構特性有較好的保護作用。

2.4 真空干燥對鱘魚肉感官評分的影響

鱘魚肉真空干燥不同溫度和時間的感官評定結果見圖4。

圖4 真空干燥對鱘魚肉感官的影響Fig.4 Effect of vacuum drying on the sensory scores of Russian sturgeon fillets

由圖4可知，感官評分隨著干燥時間的延長先上升后下降；真空50℃干燥的鱘魚肉感官評分最低，這可能是由于溫度過低，導致鱘魚肉的水分干燥過慢，且美拉德反應所產生的風味物質較少[21]；感官評分在第7小時時達到最高，且在7 h前感官評分由高到低為真空70℃>真空60℃>常壓60℃，而在7 h后，真空70℃組別鱘魚肉的感官評分下降較迅速，這是由于過高的溫度導致鱘魚肉的焦化。說明真空60℃干燥可以較好的保存鱘魚肉的品質感官。

2.5 真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響

TBARS值反應的是脂肪氧化過程中產生的丙二醛含量[22]。真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響結果見圖5。

圖5 真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響Fig.5 Effect of vacuum drying on the TBARS values of Russian sturgeon fillets

由圖5可知，隨著干燥時間的延長，TBARS值升高，表明鱘魚肉的脂肪氧化程度增長。常壓60℃干燥組的鱘魚肉TBARS值顯著高于真空干燥組，且在干燥過程中脂質氧化的速度也要大于真空干燥組，這說明真空干燥可以有效的延緩鱘魚肉干燥過程中的脂質氧化。

2.6 真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響

肌原纖維蛋白是魚肉中最重要的蛋白質，有較好的凝膠作用和對風味物的保留作用[23]。真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響結果見圖6。

圖6 真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響Fig.6 Effect of vacuum drying on the myofibrillar protein content of Russian sturgeon fillets

由圖6可知，隨著干燥時間的延長，鱘魚肉中的肌原纖維蛋白含量不斷下降，且在7 h后下降速度加快；真空和常壓60℃干燥的鱘魚肉中肌原纖維蛋白含量無顯著區別，這表明其含量變化主要受干燥溫度和時間影響；真空60℃干燥過程中，鱘魚肉的肌原纖維蛋白含量最高，這與感官結果相一致，說明適宜的干燥溫度可以較好的保留鱘魚肉的風味和營養。

2.7 真空干燥對鱘魚肉SDS-PAGE凝膠電泳的影響

肌球蛋白重鏈（MHC，200kDa）、肌球蛋白（100kDa）和肌動蛋白（45 kDa）是魚類常見的3種主要蛋白質[24]。鱘魚肉真空干燥不同溫度和時間的SDS-PAGE凝膠電泳結果見圖7。

圖7 真空干燥對鱘魚肉SDS-PAGE的影響Fig.7 Effect of vacuum drying on the SDS-PAGE of Russian sturgeon fillets

與常壓60℃干燥相比，真空60℃干燥后，29.0 kDa的條帶比較穩定且明顯，這是由于熱封干燥容易導致肌原纖維蛋白斷裂[25]；真空50℃干燥的電泳條帶無明顯變化，這可能是由于魚肉蛋白的變性區域主要在60℃以上[26]；真空60℃和70℃干燥7 h后，44.3 kDa的條帶逐漸變粗，顏色加深，而66.4 kDa的條帶逐漸變淺，這表明干燥時間的延長會導致鱘魚肉肌球蛋白的降解。

2.8 真空干燥對鱘魚肉微觀結構的影響

魚片干燥后的品質與微觀結構有緊密聯系[27]。真空干燥對鱘魚肉微觀結構的影響結果見圖8。

圖8 真空干燥對鱘魚肉微觀結構的影響Fig.8 Effect of vacuum drying on the microstructure of Russian sturgeon fillets

由圖8可知，隨著干燥時間的延長，鱘魚肉橫截面的間隙變小，縱截面的紋理模糊，這是由于水分的流失和魚肉蛋白結構被破壞[28]；真空干燥能較好的保持魚肉的結構，而常壓熱風干燥則使鱘魚肉的纖維受到嚴重破壞，呈現收縮致密的結構特征；真空50℃干燥13 h，真空60℃干燥9 h，真空70℃干燥5 h后，由其縱截面可看出，鱘魚肉的纖維變得彎曲粗糙，這說明干燥溫度的升高使鱘魚肉的品質容易受到破壞。

3 討論

黃度b*值與脂質氧化有著密切的關系[29]。在鱘魚肉干燥過程中，常壓組的TBARS值較高是由于鱘魚肉在較高的溫度下接觸氧氣，且使得黃度b*值遠高于真空干燥組；同時，真空干燥的效率與常壓干燥相差不多，這是由于低壓環境降低了水的沸點，并能產生壓力梯度提高干燥效率。本研究結果表明，真空60℃干燥7 h，可有效減少鱘魚肉的水分含量，同時，對其色澤影響較小，這與牛麗亞等[30]對不同真空干燥溫度下所得魚面的品質研究結果相一致。

感官主要是對魚肉的色澤、氣味和組織的綜合評價。感官評分先升后降，這與色澤的變化相一致，前期黃度下降是由于脂肪發生美拉德反應從而產生風味物質導致感官評分上升，后期魚肉焦化，從而使黃度上升，感官下降[31]。同時真空不同干燥溫度組別的感官評分與其質構的變化相似，這是由于干燥溫度的升高，使鱘魚肉加速脫水，咀嚼性和硬度更大，提升了感官品質，這與范麗萍等[32]的研究相一致，表明魚肉的硬度和咀嚼性與其含水量呈負相關，同時感官評分與魚肉的質構特性呈正相關。

蛋白質是魚肉的主要營養成分，容易受到溫度的影響發生變性、交聯導致蛋白結構的破壞，從而影響魚肉的質構和感官[33]。本研究中，肌原纖維蛋白含量隨著真空干燥溫度的升高變化明顯，干燥的溫度與時間對肌原纖維蛋白條帶的影響顯著，通過對魚肉微觀結構的觀察，真空干燥使鱘魚肉纖維疏松，而常壓熱風干燥使鱘魚肉的肌肉纖維變得緊密，這與蔡路昀等[34]的研究相一致，表明在較高的溫度下，蛋白質的α-螺旋減少，β-折疊及無規則卷曲增加，多肽鏈在空間中發生重排現象。熱風干燥對魚肉的肌束膜結構破壞程度更大，增強了纖維的收縮。同時，真空干燥可有效的減少空氣對蛋白質的氧化作用。

4 結論

不同溫度及時間的真空干燥對預腌制鱘魚肉的色澤、質構、脂質氧化及蛋白質構成均有一定的影響。與常壓熱風干燥相比，真空干燥可以有效的減少鱘魚肉的脂質氧化，延緩色澤變化，同時具有相似的干燥效率。隨著真空干燥時間的延長，鱘魚肉的肌原纖維蛋白含量和水分含量會逐漸降低，硬度和咀嚼性均不斷上升，但是對魚肉的感官和微觀結構的破壞程度也會增大。同時真空干燥的溫度在50℃，魚肉的水分蒸發過慢，導致風味物質的產生不充分，從而影響感官評分，而溫度為70℃，對魚肉的蛋白質和微觀結構破壞程度過大。綜合考慮干燥效率、感官、蛋白質結構及微觀結構的影響，真空60℃干燥7 h對預腌制鱘魚肉的品質有較好的效果，這為預腌制鱘魚肉的干燥及產品開發提供了一定的理論依據。