不同包裝材料對烤制魷魚貯藏品質的影響

敖曉林,傅寶尚,祁立波,*,劉冬梅,董秀萍,*

(1.大連工業大學食品學院,國家海洋食品工程技術研究中心,遼寧大連 116034;2.遼漁集團有限公司,遼寧大連 116000)

目前我國使用的食品包裝材料主要有紙(殼)類、塑料類和金屬罐類[8-9]。其中塑料薄膜包裝材料主要有聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚酰胺(Polyamide,PA)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene glycol terephthalate,PET)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)、聚丙烯流延薄膜(Polypropylene film,CPP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)等,因其優異的物理力學性能、良好的化學穩定性、質輕、加工成型性好等優良特性,被廣泛的應用到食品包裝領域[10-11]。唐志鵬等[12]以聚乙烯醇(PVC)薄膜包裝大黃魚,探究了包裝貯藏過程中大黃魚的感官品質及理化指標變化規律,發現聚乙烯醇薄膜包裝能有效地延長大黃魚的貨架期4 d;姜曉娜等[13]以PE和納米材料對黃鰭金槍魚進行包裝,探究了物流過程中包裝材料對黃鰭金槍魚品質的影響,發現PE包裝材料和納米包裝材料對黃鰭金槍魚品質的劣化均有緩沖作用,但納米包裝材料的效果比PE包裝材料好;林婉玲等[14]探究了4 ℃條件下包裝方式和包裝材料對脆肉鯇魚片品質的影響,發現氣調包裝和高阻隔性材料更有利于調理脆肉鯇魚片冷藏過程的品質保持。

本研究選用了普通包裝袋(PE+PET)、蒸煮包裝袋(PA+CPP)和鋁箔包裝袋(Al+PE+PET)三種不同的復合薄膜包裝袋對烤制魷魚進行包裝,本文中選用37 ℃[15]對烤制魷魚進行貯藏,目的是讓不同包裝材料包裝的烤制魷魚產品處在高于正常水平的溫度環境中,讓產品變質的速度加快,縮短實驗周期,再通過理化檢測實驗對產品的變質情況進行評價來探究不同包裝材料對產品貯藏品質的影響,從而篩選出能應用于產品包裝的最佳包裝材料。考察貯藏過程中烤制魷魚硫代巴比妥酸值(Thibarbituric acid reactive substances,TBARS)、揮發性鹽基氮(Total volatilebasic nitrogen,TVB-N)含量、色澤、質構以及微生物菌落總數(Total Viable Count,TVC)的變化,并對其進行感官評價,探究包裝材料對烤制魷魚貯藏品質的影響,為產業化應用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大連市本地魷魚 學名中國槍烏賊(Uroteuthischinensis),冷凍品,大連市仟和市場,-20 ℃貯藏待用;2,6-二叔丁基對甲酚、無水乙醇 生工生物工程(上海)有限公司產;鹽酸、硼酸 天津大茂化學試劑廠;1,1,3,3-四乙氧基丙烷、溴甲酚綠 北京寶希迪;氧化鎂 天津科密歐化學試劑;甲基紅 天津市化學試劑一廠;平板計數瓊脂 青島海博生物;三氯乙酸、硫代巴比妥酸、氯化鈉 國藥集團。

TA XT Plus型質構儀 英國Stable Micro System公司;Ultra Scan Pro型測色儀 美國Hunter Lab公司;Infinite M200型多功能酶標儀 奧地利Tecan Austria GmbH公司;K9840型自動凱氏定氮儀 海能儀器;T25DS25型勻漿機 德國IKA公司;Legend Micro 17R型微量離心機 德國Thermo Fisher公司;SX-500型高壓滅菌器 日本TOMY公司;HPG-280HX型人工氣候箱 東聯電子技術開發有限公司;BJ-2CD型超凈工作臺 上海博迅實業有限公司;SL-III型數控層析柜 寧波新芝科技股份有限公司;YP6001N型萬分之一天平 上海精密科學儀器有限公司;BPG-9140A型精密鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;SCC-WE101型萬能蒸烤箱 德國Rational公司;C100型真空包裝機 莫迪維克包裝設備(上海)有限公司;VAC-VB5型壓差法氣體滲透儀 濟南蘭光機電技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備及操作要點 制備方法:冷凍魷魚→流水解凍→去頭足、內臟→去皮→烘干→烤制→冷卻→分裝(真空包裝)→貯藏→定期測定各項指標

操作要點:選取大小均一的冷凍魷魚,在室溫下進行流水解凍30 min,水流速度約為75 mL/s;解凍后的魷魚去除頭足、內臟及魷魚鰭部位,撕除魷魚皮,將剩余的胴體部位洗凈后切分為3 cm×3 cm×0.5 cm的小塊;40 ℃烘制2.5 h,182 ℃烤制3 min(通過單因素實驗和響應面試驗獲得此加工工藝;通過此工藝制作的烤制魷魚水分含量在57%左右);將冷卻至室溫的烤制魷魚分別裝入到3種包裝袋內,置于37 ℃培養箱進行加速破壞實驗,貯藏7 d,每隔1 d取樣測定各項指標。

1.2.2 揮發性鹽基氮(TVB-N)測定 按照GB 5009.228-2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮含量的測定》[16]并進行相應調整:稱取切碎的烤制魷魚樣品10 g,放入到50 mL的離心管中,加入15 mL去離子水,使用勻漿機在10000 r/min的條件下勻漿30～50 s,勻漿后將漿液倒入到100 mL的錐形瓶中,再向錐形瓶中補充85 mL的去離子水,浸提30 min后進行過濾,過濾后的液體于50 mL的離心管中進行離心,取上清液10 mL,上機進行測定。

1.2.3 菌落總數(TVC)測定方法 取25 g烤制魷魚用滅菌剪刀剪碎,置于無菌拍打袋中,加入濃度為0.85%的生理鹽水225 mL,拍打1 min,制作出1∶10的樣品勻液。按照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[17]標準中的步驟對樣品中的菌落總數進行測定。

上海誠達物流運輸公司根據上海汽車變速器各部門的生產需要，將各零部件、半成品運輸到指定的目的地，同時配合各生產單位進行卸貨。

1.2.4 硫代巴比妥酸值(TBARS)測定 按照GB/T 35252-2017《動植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的測定 直接法》[18]并進行相應調整:將5 g剪碎的烤制魷魚置于50 mL的離心管中,加入15 mL的去離子水,用勻漿機在10000 r/min的條件下勻漿15 s,使樣品充分混勻;將勻漿后的漿液轉移1 mL至10 mL的離心管中,加入50 μL的丁基化羥基甲苯(BHT)溶液和2 mL的硫代巴比妥酸(TBA)和三氯乙酸(TCA)的混合液;將裝有漿液和試劑的試管使用漩渦振蕩器進行振蕩混勻,沸水浴20 min進行顯色,顯色后放置到冷水中冷卻10 min后,使用離心機在4 ℃下離心10 min,離心后取上清液備用;取1 mL的去離子水,加入2 mL的TBA:TCA混合液,作為空白組,于532 nm處測上清液的吸光度,TBARS值由標準曲線y=0.4101x+0.0517(R2=0.9994)進行計算,結果表示為每千克樣品中含有丙二醛的毫克數(mg/kg)。

1.2.5 色澤的測定 采用測色儀,對烤制魷魚的L*、a*、b*進行測定。

1.2.6 質構的測定 剪切力的測定:將烤制魷魚切分為3 cm×1 cm的條狀,采用物性測試分析儀,選用HDB/DS型號的探頭,設置測前速度為1 mm/s,測試速度為1 mm/s,測后速度為10 mm/s,對烤制魷魚的剪切力進行測定。

1.2.7 感官評價 參考丁婷等[19]的方法,設置感官評價標準表。從食品專業學生中篩選出10人(5位男性,5位女性)進行培訓,組成感官評價小組,品評時不能互相交流,所有參評的樣品采用3位數隨機編碼的方式進行編碼。感官評價滿分以百分計,各指標、評分標準及分數見表1。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.2.8 包裝材料透氧量測定方法 按照GB/T 1038-2000《中華人民共和國國家標準 塑料薄膜和薄片氣體透過性實驗方法 壓差法》[20]內的測試方法,采用壓差法氣體滲透儀對三種不同的包裝材料的透氧量和透氧系數進行測定。

1.3 數據處理

所有實驗設置3個平行,結果以平均值±標準差表示。數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行統計,采用SPSS 16.0對數據進行顯著性分析;采用Origin 8.5對本文的圖片進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中TVB-N含量的變化

TVB-N是反映原料魚、海鮮以及畜禽肉類的鮮度的重要指標,肉品在貯藏過程中,其中的微生物及相關的酶可使肉中的蛋白質分解產生具有揮發性的堿性化合物氨、伯胺、仲氨及叔胺等[21]。如圖1所示,3種不同包裝材料內的烤制魷魚TVB-N的含量隨著貯藏時間的增長呈現上升的趨勢;剛烤制的魷魚TVB-N含量為3.56 mg·100 g-1,在整個貯藏過程中,普通包裝袋內烤制魷魚片TVB-N含量增長速率最快,顯著高于鋁箔包裝袋和蒸煮包裝袋;在貯藏的4 d后,蒸煮包裝袋內烤制魷魚的TVB-N含量明顯高于鋁箔包裝袋。根據GB 2733-2015《食品安全國家標準 鮮、凍動物性水產品》內規定,動物性水產品中揮發性鹽基氮含量不得超過30 mg·100 g-1[22],普通包裝袋內烤制魷魚的TVB-N含量在第4 d時超過標準,為31.77 mg·100 g-1;蒸煮包裝袋內烤制魷魚的TVB-N含量在第6 d時超過標準,為30.6 mg·100 g-1;而鋁箔包裝袋內烤制魷魚的TVB-N含量在整個貯藏過程中沒有超過國標規定值。由此可見,鋁箔包裝袋可以更好的防止烤制魷魚揮發性鹽基氮的產生,保證烤制魷魚具備良好的食用性狀。

圖1 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下TVB-N含量的變化Fig.1 Changes of TVB-N in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.2 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中菌落總數的變化

微生物是影響水產品品質的主要原因之一,當微生物達到一定數量時,可引起水產品腐爛變質[23]。由圖2可知,在貯藏過程中,不同包裝材料內烤制魷魚的菌落總數均呈現上升的趨勢;烤制后的魷魚片的初始菌落總數為3.64lg CFU·mL-1,微生物衛生狀況良好。普通包裝袋、蒸煮包裝袋內烤制魷魚的菌落總數明顯高于鋁箔包裝袋,且這2種包材內烤制魷魚菌落總數的增長速率也明顯大于鋁箔包裝袋。DB11/617-2009《北京市地方標準 熟制水產品衛生要求》[24]中規定:熟制水產品中的菌落總數不得大于4.47lg CFU·mL-1,鋁箔包裝袋內烤制魷魚的菌落總數在第6 d時超過標準,為5.17lg CFU·mL-1;蒸煮包裝袋內烤制魷魚的菌落總數在第4 d時超過標準,為5.17lg CFU·mL-1;普通包裝袋內烤制魷魚的菌落總數在第3 d時超過標準,為4.97lg CFU·mL-1。菌落總數的增長與溫度、pH、濕度、水分含量、氧氣等有一定的關系[25],本實驗中不同包裝材料包裝的魷魚片貯藏的環境是一致的,因此可以判斷普通包裝袋與蒸煮包裝袋、鋁箔包裝袋內菌落總數的差異主要來源于包裝材料的不同。普通包裝袋的透氧量大于鋁箔、蒸煮包裝袋,其中的殘余氧可能會導致好氧性細菌大量生長[26],導致魷魚片嚴重變質。由此可見,鋁箔包裝袋可以減緩烤制魷魚微生物菌落總數的增長。

圖2 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下菌落總數的變化Fig.2 Changes of total viable count in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.3 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中TBARS值的變化

水產品中具有多種不飽和脂肪酸,易被氧化生產丙二醛,與硫代巴比妥酸生成穩定的復合物,因此TBARS值可作為衡量水產品脂肪氧化程度的指標[27]。如圖3所示,貯藏1 d后,鋁箔、蒸煮、普通包裝袋內烤制魷魚的TBARS值均顯著(P<0.05)增長,由初始的0.22 mg·kg-1分別上升到0.25、0.33、0.45 mg·kg-1;貯藏2～7 d內,3種包裝袋內烤制魷魚的TBARS值隨著貯藏時間的增長均無顯著性變化。所有樣品的TBARS值均在0.22～0.55 mg·kg-1之間,魷魚為高蛋白低脂肪類生物,它的脂肪含量在1%～2%左右,這可能是烤制魷魚內TBARS值較低的原因之一[28];在相同的貯藏時間內,3種包裝袋內烤制魷魚的TBARS值差異顯著,鋁箔包裝袋內烤制魷魚的TBARS值最低,其次為蒸煮、普通包裝袋,這與包裝材料的透氧量有直接關系:烤制魷魚內的丙二醛主要來源魷魚內脂肪的氧化[29],包裝材料的透氧率越大,烤制魷魚的脂肪與氧氣接觸的越多,導致脂肪氧化的情況越嚴重[30]。

圖3 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下TBARS值的變化Fig.3 Changes of TBARS in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.4 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中色澤的變化

在37 ℃貯藏條件下,3種包裝袋對烤制魷魚色澤的影響如圖4所示。由圖4a可知,隨著貯藏時間的增長,3種不同包裝袋內的烤制魷魚的L*呈現顯著(P<0.05)下降的趨勢,原因可能是在貯藏過程中,烤制魷魚的持水力逐漸降低,造成魷魚脫水、收縮,使魷魚表面變暗、L*下降[31];在相同的貯藏時間內,3種包裝袋內烤制魷魚的L*差異顯著(P<0.05),鋁箔包裝袋內烤制魷魚的L*最大,其次是蒸煮、普通包裝袋,這說明了與其他2種包裝袋相比鋁箔包裝袋能較好的維持烤制魷魚的亮度。

圖4b顯示烤制魷魚的a*隨著貯藏時間的增長而不斷上升,烤制魷魚的a*初始值為-4.98,貯藏7 d時,鋁箔、蒸煮、普通包裝內烤制魷魚的a*分別上升至-1.43、0.42、1.52,與其他2種包裝袋相比,鋁箔包裝袋內烤制魷魚的a*上升速率最小,魷魚的脂肪氧化可以促進高鐵肌紅蛋白的生成,也會在一定程度上導致魷魚a*的上升[32]。

圖4c顯示烤制魷魚的b*隨著貯藏時間的增長而不斷上升,烤制魷魚的b*初始值為0.88,這是因為魷魚片經過烤制后,其表面由白變黃被賦予焙烤的色澤所致[33];貯藏7 d時,鋁箔、蒸煮、普通包裝袋內烤制魷魚的b*分別上升到22.46、10.77、25.12,與其他2種包裝袋相比,蒸煮包裝袋內烤制魷魚的b*上升速率最小,b*呈現上升趨勢可能與魷魚中的色素細胞相關,貯藏時間越長,色素細胞被破壞的情況越嚴重[34];從色澤分析結果來看,鋁箔包裝袋能有效減緩烤制魷魚L*、a*的增長速率,蒸煮包裝袋能減緩烤制魷魚b*的上升。

圖4 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下 L*(a)、a*(b)、b*(c)的變化Fig.4 Changes of L*(a),a*(b),b*(c)in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.5 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中剪切力的變化

剪切力是反映食品的嫩度、人口腔咀嚼困難程度的一個重要指標[35],適當的剪切力可以賦予食品良好的咀嚼口感。如圖5所示,第0 d的烤制魷魚具有良好的剪切力,剪切力為6039 g;隨著貯藏時間的增長,3種包裝袋內烤制魷魚的剪切力顯著(P<0.05)下降。水產品的貯藏過程中,蛋白質變性和水分損失是造成其硬度、彈性、剪切力等質構特性變化的主要原因[36],貯藏過程中鋁箔包裝袋內的烤制魷魚的剪切力逐漸下降,原因是微生物的分解作用導致烤制魷魚蛋白質變性受到破壞,從而致使剪切力逐漸下降。普通、蒸煮包裝袋內烤制魷魚的剪切力分別在第4、5 d下降到1794、1694 g,較初始剪切力6039 g分別下降了70.29%、71.94%,隨后基本維持穩定不變,說明第4、5 d時烤制魷魚已經喪失咀嚼性;這可能與包材的透氧量有一定的關系,包材透氧量越大,包材內烤制魷魚的蛋白受到氧化越嚴重,烤制魷魚的剪切力下降越快。與蒸煮、普通包裝袋內的烤制魷魚的剪切力相比較,鋁箔包裝袋內烤制魷魚的剪切力的下降速率最小。因此,從剪切力分析結果來看,鋁箔包裝袋內烤制魷魚的品質更好。

圖5 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下剪切力的變化Fig.5 Changes of shear force in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.6 不同包裝烤制魷魚貯藏過程中感官評分的變化

感官評價在食品品質中占有重要地位,是判斷食品品質的重要方法[37]。烤制魷魚的評價包括組織彈性、色澤、氣味、包裝形態4個方面。如表2所示,3種不同包裝袋內烤制魷魚感官評分隨著貯藏時間的增長呈現下降的趨勢,原因是因為貯藏時間越長,烤制魷魚的質構越差,導致魷魚的組織彈性變差,感官評分下降,而且在剪切力實驗中,烤制魷魚的剪切力隨著貯藏時間的增長呈現下降的趨勢也驗證了這一點;隨著貯藏時間的增長,烤制魷魚失水皺縮,水分逐漸析出,產品包裝形態評分較低,感官品質下降[19];透氧量越大,脂肪氧化的情況越嚴重[38],根據不同包裝袋內烤制魷魚的TBARS值變化情況分析,包裝材料的透氧量也可能是導致產品感官性狀變差的重要因素;3種包裝袋內烤制魷魚TVB-N的含量隨著貯藏時間的增長而增加,TVB-N是肉類變質的一個重要指標,且具有不良氣味[39],因此TVB-N含量的增加也可能是導致感官評分下降的原因;通過菌落總數的變化情況來判斷,由于菌落總數的不斷增長,導致烤制魷魚腐敗變質,氣味變壞,感官評分下降。在貯藏的前4 d,普通包裝袋內烤制魷魚的感官評分顯著低于鋁箔、蒸煮包裝袋;在貯藏的5～7 d,3種不同包裝袋烤制魷魚的感官評分均存在顯著差異,鋁箔包裝袋感官評分最高,其次為蒸煮、普通包裝袋。

表2 不同包裝烤制魷魚37 ℃貯藏條件下感官評分結果(分)Table 2 Sensory evaluation of baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃(scores)

2.7 不同包裝材料透氧率測試結果

通過對3種不同包裝的烤制魷魚的揮發性鹽基氮含量、菌落總數、硫代巴比妥酸值、L*、剪切力的測定,并結合感官評價,可以看出鋁箔包裝袋對烤制魷魚具有一個良好的保護效果。不同材料包裝袋的透氧率見表3,其中普通包裝袋為聚乙烯(PE)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)復合而成;蒸煮包裝袋為聚酰胺(PA)和聚丙烯流延薄膜(CPP)復合而成;鋁箔包裝袋為聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及鋁箔(Al)復合而成。三種包裝材料均采購于京東商城,普通、蒸煮、鋁箔包裝袋的厚度分別為110、100、110 μm。如表3所示,3種不同材料包裝袋的透氧率及透氧系數差異明顯,通過比較普通包裝袋及蒸煮包裝袋的透氧率及透氧系數可以發現,包裝袋的厚度差異對包裝材料的透氧率及透氧系數的影響比較有限[40],因此影響包裝袋透氧率及透氧系數的主要因素是材質的差異。通過計算,普通包裝袋的透氧率及透氧系數最大,分別為1.037×10-3、3.199×10-11cm3·cm/m2·s·Pa,其次為蒸煮包裝袋;鋁箔包裝袋的透氧率及透氧系數均為0,它的主要材質為PE+PET+Al,普通包裝袋的主要材質為PE+PET,鋁箔包裝袋的透氧率及透氧系數遠小于普通包裝袋,說明其阻隔性非常強并起到阻氧作用。

表3 包裝材料透氧率測試結果Table 3 Packaging material oxygen permeability test results

3 結論

試驗通過分析37 ℃條件下不同包裝材料對烤制魷魚貯藏品質的影響,篩選出適用于烤制魷魚的最佳包裝材料。與普通、蒸煮包裝袋相比,鋁箔包裝袋具備較好的阻氧能力,能有效減緩貯藏過程中烤制魷魚的蛋白變性及脂肪氧化速度,從而減緩烤制魷魚的TVB-N含量、微生物菌落總數和TBARS值的上升,較好的保持烤制魷魚的質構、色澤和感官性狀。除了鋁箔包裝袋包裝的烤制魷魚的b*變化速率要高于蒸煮包裝袋,其余指標均好于其他包裝材料,說明鋁箔包裝袋更適合烤制魷魚的貯藏。本實驗有助于魷魚焙烤食品的研究與產業化轉變,為海洋焙烤食品的開發與加工提供了思路。

實驗未對烤制魷魚常溫和低溫貯藏的貨架期進行研究,后續將開展進一步的實驗,建立烤制魷魚產品的貨架期模型,并對其貨架期進行預測,從而得到烤制魷魚在常溫或低溫下的具體貯藏時間,使其能應用于實際生產的價值得到進一步完善。