凍融循環對冷凍羅非魚片品質的影響

韓昕苑，從嬌嬌，樊震宇，于立志，王錫昌*

1(上海海洋大學食品學院，上海，201306)2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海，201306)3(農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室，上海，201306)

羅非魚(Tilapia)，屬鱸形目(Perciformes)、麗魚科(Cichlidae)，屬熱帶性魚類[1]。羅非魚肉質鮮美、無肌間骨刺、蛋白質含量高、富含必需氨基酸，為我國主要的養殖、加工水產品[2]。羅非魚常加工為冷凍羅非魚片，通過冷鏈流通銷往世界各地，使其貯藏、運輸、銷售過程中始終處于低溫狀態，從而保證其新鮮的品質[3]。我國冷鏈技術管理尚不完善，水產品在流通過程中難免發生環境的溫度波動，從而產生反復凍融現象，導致其品質劣化[4]。

有研究表明，冷凍水產品通過將細胞間隙的游離水和細胞內部的游離水、結合水凍結成一個個細小的冰晶，從而保持其良好品質[5]，但溫度波動會導致冷凍水產品肌肉中的冰晶發生重結晶現象，冰晶的大小和形態都會發生改變，細微的冰晶不斷減少或消失，依附于大冰晶，形成更大的冰晶，大冰晶存在于細胞內外，造成肌纖維損傷，組織結構遭到破壞，這個過程同時也會加速蛋白質的變性，組織結構損傷和蛋白質變性會同時造成肌肉持水力下降，組織液流出，從而導致水產品的營養流失、品質下降[6-8]。在溫度波動的過程中肌紅蛋白氧化和脂肪氧化會導致肌肉的色澤發生變化[9]，而細胞失水又會使得肌肉質地變硬，彈性降低，口感變差[10]，這些都是肌肉品質最直觀的變化，也是影響消費者購買力的最直接因素。因此，本研究以冷凍羅非魚片作為原料，探究凍融循環過程中肌肉品質的變化，建立凍融循環過程中的品質變化模型。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

冷凍羅非魚(Oreochromisniloticus)片，2019年9月購于通威(海南)水產食品有限公司，冷凍運輸至實驗室，羅非魚片的規格為141.78～198.45 g(5～7 oz)，每片羅非魚片有單獨真空包裝，-20 ℃貯藏備用。

1.2 儀器與設備

電子天平(AUY220)，賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；均質機(ULTRA TURRAX)，廣州儀科實驗室技術有限公司(德國IKA廣州)；質構儀(TA-XT Plus)，英國Stable Micro System 公司;色差分析儀(CR-400),日本Konicaminolta;pH計(FE20),上海梅特勒-托利多儀器有限公司;高速冷凍離心機(H1850R),美國貝克曼儀器有限公司。

1.3 分析方法

1.3.1 凍融循環處理

將冷凍的羅非魚片樣品分成8組(以不經過凍融處理，即凍藏樣品作為對照組)，每組包括12片冷凍羅非魚片，在-20 ℃下進行冷凍貯藏。樣品取出后于4 ℃解凍12 h，放回-20 ℃下再次進行冷凍貯藏，作為1次凍融，7 d循環1次，重復上述步驟，進行第2次、第3次、直至第7次凍融。

1.3.2 解凍處理

每次測定指標時，如無特殊解凍要求，則采用流水解凍的解凍方式。

流水解凍：將帶包裝的冷凍魚片放在容器一端，用水管向容器另一端注入固定流速的水，且注意不要使水流接觸到魚片，魚片處于始終完全浸泡在流水之中的狀態，直至解凍至魚片中心溫度為4 ℃。

如某些指標測定過程中對魚片有特殊的解凍要求，則在該指標測定方法中詳述。

1.3.3 魚肉碎樣制備

每個處理組隨機取3個魚片，立即去除包裝，拭去表面水分，取背部肌肉，用絞肉機打碎，裝入自封袋，備用。

1.3.4 感官評分

根據各類感官評定方法作為參考[11-14]，本試驗感官評定小組由經過專業培訓的感官評定員組成，選定6男、6女，年齡在22～32歲，所有小組成員進行獨立評估沒有互動。

將冷凍魚片解凍后，去除包裝，輕輕拭去表面水分后，平放在自封袋上，每個處理組3個平行樣品，在樣品表面鋪一層保鮮膜，待作感官評定。

將樣品組用3個數字隨機編號進行感官評定，避免主觀性。感官包括色澤(包含發色面和未發色面2個面)、氣味、硬度、彈性(回復性)、組織狀態(紋理)和整體喜歡程度等6個方面。感官時規定新鮮樣品的各項指標均為4.8分，以其作為參考標準，對其他樣品進行各項指標的感官評分。具體感官評定標準見表1。

1.3.5 色澤

羅非魚片采用流水解凍，解凍完全后去除包裝、用廚房紙輕輕拭去表面水分、平鋪在白色菜板上。使用色差分析儀測定羅非魚片表面的L*值、a*值、b*值，其中L*值代表明暗度；a*值代表紅綠色，正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*值代表黃藍色，正值表示偏黃，負值表示偏藍[15]。每組樣品測6次，并根據以上幾個值計算其白度，白度計算如公式(1)所示[16]：

(1)

表1 生羅非魚片感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria for raw tilapia fillets

1.3.6 質構

將不同凍融次數的羅非魚片在凍結狀態下去除包裝，用提前預冷的刀將魚片背部肌肉切成長15 mm、寬15 mm、高10 mm的長方體，立即放入Φ35 mm的培養皿中直至解凍至中心溫度4 ℃，備用。

切好的長15 mm、寬15 mm、高10 mm的魚背部肌肉解凍完全后，在室溫條件下平衡30 min后，測定質構，包括硬度、黏附性、彈性、膠黏度、咀嚼性。

參數設置：參考CHEN等[17]的方法稍作修改，測前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度10 mm/s，下壓距離為50%，測試時間5 s，觸發力10 g，探頭型號選擇P5。

1.3.7 汁液損失

1.3.7.1 解凍損失

取凍結魚肉樣品，立即用預凍過的刀將背部肌肉切成15 mm×15 mm×15 mm的正方體，稱重質量記為W1，在室溫(20±2)℃下解凍至中心溫度4 ℃，濾紙吸去表面水分，稱重質量記為W2。每組樣品重復6次[18]。解凍損失計算如公式(2)所示：

(2)

1.3.7.2 蒸煮損失

使用1.3.7.1中的魚肉背部肌肉樣品塊，其解凍后用濾紙吸去表面水分的質量為W2，將樣品塊采用聚乙烯包裝袋密封后，于100 ℃蒸鍋中蒸制10 min，冷卻至室溫后，用濾紙拭去表面水分，稱重質量記為W3。每組樣品重復6次[19]。蒸煮損失計算如公式(3)所示：

(3)

1.3.7.3 離心損失

取凍結魚肉樣品，立即用預凍過的刀將背部肌肉切成15 mm×15 mm×15 mm的正方體，稱重質量記為M1，在室溫下解凍至中心溫度4 ℃，用雙層定量濾紙包裹魚肉塊，置于50 mL離心管中，在5 000 r/min，10 min，4 ℃條件下冷凍離心，取出后稱取魚肉塊質量為M2。每組樣品重復6次[20]。離心損失計算如公式(4)所示：

飯后立即飲茶，會沖淡胃液，影響食物消化。同時，茶中的單寧酸能使食物中的蛋白質變成不易消化的凝固物質，給胃增加負擔，并影響蛋白質的吸收。

(4)

1.3.7.4 持水力

持水力代表肌肉組織能夠束縛住水分的能力，反映肉中大分子的完好程度，其計算如公式(5)所示：

(5)

1.3.8 pH

參考ADHIKARI等[21]的方法略作修改，取2.000 0 g 制備好的魚肉碎樣，于10倍體積超純水中均質，于10 000×g，5 min，4 ℃條件下離心，離心后取上清液用pH計測定。

1.3.9 數據處理

2 結果與分析

2.1 感官評分

魚肉感官特性是直觀衡量其品質的重要指標，直接決定消費者的喜歡程度和購買欲。根據WANG等[22]和SHI等[10]的感官評分方法稍作修改，本研究設定5分為很喜歡，4分為較喜歡，3分為勉強接受，2分為不可接受，1分為厭惡。

由圖1可以看出，隨凍融次數的增加，羅非魚片的氣味、色澤、組織、硬度、彈性等感官評分均呈降低的趨勢。氣味變化幅度較小，除凍融6、7次評分>3分，0～5次感官評價均為可接受，其中1次凍融與鮮樣相近，2～5次評分與樣品對照有顯著性差異；色澤與組織形態結果顯示，5～7次凍融評分均<3，為不可接受程度；硬度評分在凍融1次上升，3次凍融后開始均勻下降，5～7次凍融評分均<3，為不可接受程度；彈性評分，6～7次凍融評分均<3，為不可接受程度。由此可見，5次凍融后感官上為不可接受。

以上結果與龔漱玉[23]的反復凍融三文魚的感官評分和WATANABE等[24]對未經凍融和反復凍融后的太平洋秋刀魚制成的魚片感官評價的研究結果基本一致。

圖1 凍融循環次數對羅非魚片感官評分的影響Fig.1 Effects of freeze-thaw cycles on sensory scores of tilapia fillets

2.2 色澤

魚片肌肉色澤影響消費者對魚肉的喜歡程度，直接影響著消費者的購買欲。經過凍融循環的魚片色澤測定結果如表2、表3所示，前者為魚片未發色面的色澤變化，后者為魚片發色面的色澤變化。

表2 凍融循環次數對羅非魚片色澤(未發色面)的影響Table 2 Effects of freeze-thaw cycles on the color (uncolored surface) of tilapia fillet

表3 凍融循環次數對羅非魚片色澤(發色面)的影響Table 3 Effects of the number of freeze-thaw cycles on the color (colored surface) of tilapia fillets

未發色面的肌肉基本呈白色。由表2可以看出，魚片肌肉亮度L*呈下降趨勢，但1～3凍融循環后的魚片亮度與新鮮樣品亮度差異并不顯著，4～7次凍融循環后的魚片亮度與新鮮樣品亮度相比顯著降低；a*和b*隨凍融循環次數增加均呈上升趨勢，其中b*的變化更為顯著；魚片肌肉白度值W根據前3個指標進行計算，其值隨凍融循環次數的增加而呈下降的趨勢，其中1、2次凍融循環后白度與新鮮樣品白度無顯著差異，3、4次凍融循環樣品之間白度無顯著差異但與新鮮樣品的白度存在顯著差異，5～7次凍融循環樣品之間白度無顯著差異，但與3、4次凍融循環樣品白度有顯著差異。這與姜晴晴[16]的凍融循環帶魚色澤變化的研究結果呈現一致性。

發色面加工前經過CO發色處理之后，其連接骨骼處的肌肉呈現鮮紅色。由表3可以看出，魚片肌肉的亮度值隨凍融循環次數的增加呈現顯著下降的趨勢；隨凍融循環次數增加，a*隨之下降，b*隨之上升，這證明肌肉的紅度在降低，可能是隨著凍融循環次數的增加，肌肉蛋白遭到大冰晶的破壞，肌紅蛋白氧化分解造成的[9]；隨著凍融循環次數的增加，魚片肌肉白度值始終顯著降低。這與黃文博等[25]研究的溫度波動下美國紅魚顏色變化的研究結果相似。

綜上所述，魚片1、2次凍融循環后肌肉色澤與新鮮魚片肌肉色澤差異不顯著，3、4次凍融循環后肌肉色澤與前幾組存在顯著差異，5～7次凍融循環與3、4次亦存在差異，由測定的指標綜合計算出的白度值很好地反映了魚肉色澤品質，3、4次凍融循環肌肉色澤開始顯著變差，5～7次凍融循環色澤與新鮮樣品相差更加顯著。

2.3 質構

質構結果由表4可知，羅非魚片肌肉硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性均呈現下降趨勢，而黏附性呈上升趨勢。

魚片硬度在1次凍融時有微小的不顯著的上升過程，隨后2次凍融時魚片硬度下降但不顯著，3～6次凍融時，隨凍融循環次數的增加，魚片硬度均呈顯著下降的趨勢，7次凍融循環魚片硬度較6次凍融循環魚片下降但不顯著，第7次凍融循環后的魚片硬度僅有新鮮魚片樣品硬度的63.87%，這與XIA等[9]的研究在第1次凍融時略有差異，但整體變化趨勢是相同的，第一次凍融循環可能由于魚的肌肉水分流失增加，這時魚肌肉完好無損，因此魚片硬度出現細微的上升，隨后的顯著下降則是因為魚片在凍融循環過程中冰晶對細胞的破壞導致其肌肉組織松散軟爛[26-27]；黏附性表示食品表面和舌頭、牙齒、口腔等附著時，剝離它們所需要的力，魚片肌肉黏附性隨凍融次數的增加始終呈顯著上升的趨勢；彈性表示食品在外力(咬合、吞咽)作用下發生形變，當撤去外力時恢復原本形態的能力，魚片肌肉彈性隨凍融次數增加整體呈現顯著下降的趨勢，但在4次與3次、5次分別不顯著；膠黏性指把半固態食品咀嚼至可以吞咽的狀態時，所需要的能量，與食品硬度和凝聚性有關，魚片肌肉膠黏性隨凍融循環次數的增加呈顯著下降的趨勢，其中1次與2次不顯著，4次與5次不顯著，其余均顯著；咀嚼性是指將固態食品咀嚼至可以吞咽的狀態時，所需要的能量，與食品硬度、凝聚性、彈性有關，魚片肌肉的咀嚼性在1次凍融循環時有輕微的不顯著上升，隨后開始隨凍融循環次數的增加，顯著下降，其中4次與5次不顯著，其余均顯著[28-30]。

綜上所述，3次凍融循環后魚片質構開始顯著變差，5次凍融循環為一個拐點，由此拐點開始，肌肉的質構參數較新鮮樣品相比相差更為顯著。

2.4 汁液損失

圖2所示的是凍融循環對羅非魚片汁液流失的影響。由圖2-a所示，魚肉解凍損失隨凍融循環次數的增加，呈顯著上升的趨勢，其中4次凍融循環與5次凍融循環差異不顯著，其余凍融循環次數兩兩之間均差異顯著，這與ADHIKARI等[21]的研究結果一致；由圖2-b所示，解凍前稱重作為原始質量計算出的蒸煮損失呈上升趨勢，而解凍后擦拭水分稱重作為原始質量計算出的蒸煮損失呈先上升后下降的趨勢，后期的下降是由于損失的水分大多數以解凍損失流失掉而出現的蒸煮損失降低的假象，這與張崟等[31]的研究結果一致；由圖2-c所示，解凍前稱重作為原始質量計算出的離心損失呈上升趨勢，而解凍后擦拭水分稱重作為原始質量計算出的離心損失呈先上升后下降的趨勢，后期的下降是由于損失的水分大多數以解凍損失流失掉而出現的離心損失降低的假象，這結果與蒸煮損失一致，但組間顯著性略有不同；圖2-d與圖2-c是存在關聯的一組圖，因為持水力是通過測量離心損失的數值計算得出，同理也是由于后期大部分汁液以解凍損失的形式流掉，從而導致持水力在凍融循環后期出現上升的假象，若以解凍前稱重作為原始質量，則持水力呈下降趨勢。

表4 凍融循環次數對羅非魚片質構的影響Table 4 Effects of freeze-thaw cycles on tilapia slice texture

a-解凍損失;b-蒸煮損失;c-離心損失;d-持水力圖2 凍融循環對羅非魚片汁液流失的影響Fig.2 Effects of freeze-thaw cycles on sap loss of tilapia fillets注:不同大小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.5 pH

圖3所示為凍融循環對魚片肌肉pH值的影響，可以看出1、2次凍融循環后魚肌肉pH值呈微小的不顯著的上升趨勢，3次凍融循環后pH值顯著上升至峰值，隨后呈現顯著下降趨勢，其中第4次凍融循環后pH值與第3次相比具有顯著性差異，但與新鮮樣品和1、2次凍融循環后的樣品pH值無顯著差異，7次凍融循環與6次凍融循環相比繼續下降但差異不顯著。呈現這種趨勢的原因可能是酸性水溶物質(水溶性維生素或氨基酸等)隨流失的汁液流失掉，肌肉的pH值會呈現輕微的上升，3次凍融循環之后，ATP關聯物降解嚴重，游離H+暴露出來使肌肉pH值持續顯著降低，也可能與樣品中用于發色的CO和CO2溶解有關[32-34]。也有研究表明，pH值的變化與脂肪氧化程度有關，當脂肪氧化程度大時，其pH值會降低[35]。

綜上所述，3次凍融循環后魚片肌肉pH值在峰值處，且顯著高于前3組魚片肌肉pH值，此時魚片肌肉酸堿度與新鮮樣品差異顯著，而從5次凍融循環開始pH值顯著低于新鮮樣品，樣品發生氧化酸敗，品質顯著下降。

圖3 凍融循環對羅非魚片pH的影響Fig.3 Effects of freeze-thaw cycles on tilapia fillet pH

3 結論

根據實驗結果可以得出以下結論，隨著凍融循環次數的增加，冷凍羅非魚片肌肉的質構、色澤、pH值以及汁液損失均與感官品質出現相同趨勢的劣變，其中1次凍融循環樣品與新鮮樣品的品質較為接近，2次凍融循環樣品的變化也不顯著，從3次凍融循環開始樣品的品質發生顯著性的劣變，從5次凍融循環開始樣品品質劣變更加顯著，感官品質也變得無法接受。綜上所述，凍融循環后的魚片樣品與新鮮樣品相比，可分為無顯著變化(1、2次凍融)、劣變顯著(3、4次凍融)、劣變嚴重(≥5次凍融)，該結論可為制定冷凍羅非魚片在貯藏、運輸和銷售期間的品質控制規程提供參考意義，可進一步為水產品冷鏈保鮮的研究提供參考意義。