基于pH值變化的冷藏草魚肉新鮮度預測模型研究

（天津科技大學食品科學與工程學院，天津 300457）

草魚又叫鯇魚，是中國淡水魚類之首。新鮮草魚色澤光亮，肉質細膩有彈性[1]。致死后草魚機體發生一系列理化反應，由于其營養物質含量較多[2-3]，組織蛋白酶活性強，在貯藏和加工過程中容易變質[4-5]。致死后的草魚一般經過3個階段[6-7]：1）初期生化變化：致死貯藏一段時間，隨著魚體變硬和彈性降低，進入僵直期[8]，草魚結締組織較少，水分含量高[9]，微生物含量多[10-12]；2）僵解和自溶：整個肌體僵直后開始解僵，魚體肌肉開始變軟，膠原纖維在內源性蛋白酶的作用下，膠原纖維變得非常脆弱，其彈性也有所下降，自溶階段，魚體顏色變暗淡，有黏液產生，汁液滲出率增加；3）細菌腐敗期：自溶后期，不斷增多的蛋白質降解產物和游離氨基酸為腐敗菌營造了良好的生長環境，當這些由氨基酸及其他含氮物質所分解出的最低級產物積累到一定量時，魚肉就會產生臭味，真正進入腐敗變質的階段。

在對魚肉新鮮度的研究中，孟志娟等[13]建立了近紅外光譜和揮發性鹽基氮的預測模型，利用便攜式近紅外儀對帶魚進行新鮮度的快速無損檢測。陳思[14]對鰱魚新鮮度建立了貨架期預測模型，對其低溫貯藏過程中各項新鮮度指標進行綜合評價。周倩倩等[15]建立了不同溫度貯藏過程中海鱸魚貨架期預測模型，建立的以揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值和菌落總數（total viable count，TVC）為指標的貨架期模型，經驗證對貨架期的相對誤差小，可以為冷鏈物流中實時監測海鱸魚新鮮度提供參考。其中TVB-N值[16]、TBA值、汁液流失率、色差值、菌落總數的測定必須在實驗室操作，操作較復雜，不適合市場快速、大批量檢測草魚新鮮度。本研究通過對冷藏草魚肉在貯存過程中的pH值、汁液滲出率、硫代巴比妥酸值、色差值、菌落總數、TVB-N值的測定，分析pH值與其他指標的相關度，證明了pH值與其他指標相關性顯著，從而建立冷藏草魚肉的pH值預測模型，預測其新鮮度，為冷藏草魚肉的貯藏與銷售提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚：天津市經濟技術開發區金元寶農貿市場；氧化鎂、硼酸、鹽酸、氫氧化鈉、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、氯仿、無水乙醇（均為分析純）：天津市北方天醫化學試劑廠。

1.2 儀器設備

pH計（MP522）：上海理達儀器廠；全自動凱式定氮儀（K9860）：濟南海能儀器股份有限公司；自動測色色差計（DC-P3）：北京維欣儀奧科技發展有限公司；磁力攪拌器（R-SX）：上海舍巖儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋（DK-98-1）：天津泰斯特有限公司；紫外可見分光光度計（TU-1810）：北京譜析通用儀器有限責任公司。

1.3 原料處理方法

購買新鮮的草魚立即處理：敲暈，去鱗，內臟、頭、尾用水清洗干凈，瀝干，切成2.0 cm×1.0 cm的魚段，每份（20±1）g，殺菌后托盤包裝，貯藏溫度為4℃，每24 h測定一次指標，每份測3次，求平均值，共測定10 d。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 汁液滲出率的測定

分別稱取托盤、樣品、樣品滲出液的總質量（W1），樣品滲出液與托盤總質量（W2）[17]，托盤重量（W3），按下式計算：

W/%=[（W2）-（W3）/（W1）-（W3）]×100

1.4.2 色差值的測定

CIE1976 L*a*b*色空間（CIE LAB色空間），該空間是三維直角坐標系統，是目前最廣泛使用的測色系統。測定樣品3個不同部位的a*、L*、b*值[18]。

1.4.3 pH值的測定

參考姜良萍等[19]的方法，將樣品浸泡在100 mL蒸餾水中并過濾，然后用pH計測量草魚肉濾液的pH值[18]。

1.4.4 TVB-N值的測定

參考張越等[20]的方法進行揮發性鹽基氮的測定。對草魚肉分別作了半微量定氮法和全自動凱式定氮儀測定。

1.4.5 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值的測定

參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》進行TBA的測定，測其吸光度。

1.4.6 菌落總數的測定

參照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》進行菌落總數測定。

1.5 數據分析

采用SPASS數據分析軟件進行方差和回歸分析[21]。

2 結果與分析

2.1 草魚肉的汁液滲出率的變化

草魚肉的汁液滲出率的變化如圖1。

圖1 草魚肉的汁液滲出率的變化Fig.1 Changes of drip loss rate of grass carp

在龔婷[22]對生鮮草魚片的研究中，草魚片的汁液滲出率隨貯藏時間的延長而增長，在5 d～6 d增長速度最快，在10 d汁液滲出率達到15%。由圖1可知，草魚肉的汁液滲出率總體表現出上升的趨勢，在3 d～4 d時，草魚肉的汁液滲出率增長加快，增長了6.61%，在10 d時達到了30%。這可能由于蛋白質的分解速率加快，形成較多游離狀態的氨基酸、肽、蛋白胨等，使微生物的生長繁殖加速，細胞組織破壞加劇，從而導致草魚肉的水分加速流失，汁液滲出率驟增[23]。

2.2 草魚肉的色澤的變化

在草魚肉的貯藏過程中，隨著腐敗程度的加深，草魚肉的顏色由鮮紅色逐漸變為暗紅色，最后變為暗褐色，其中L*、a*、b*值都有著不同程度的變化，但是其中L*值和b*值變化不如a*值明顯，故用a*值代表草魚肉顏色的新鮮程度。草魚肉a*值的變化如圖2所示。

圖2 草魚肉的a*值的變化Fig.2 Changes of a*value of grass carp

草魚肉的色澤與其新鮮度相關，草魚的色澤在貯藏期間發生的變化與其內部的脂肪氧化，蛋白質分解等有一定的關聯。胡云峰等[24]在對豬肉糜新鮮度的研究中發現，隨著貯藏時間的推移，a*值逐漸下降，最后為負，表明豬肉顏色由紅變綠。由圖2可知，a*值逐漸降低，由2.9～6.9，表明紅色逐漸消退。

2.3 草魚肉的揮發性鹽基氮（TVB-N）值的測定

草魚肉的揮發性鹽基氮（TVB-N）的值變化如圖3所示。

圖3 草魚肉的揮發性鹽基氮（TVB-N）的值變化Fig.3 Changes of TVB-N value of grass carp

在貯藏過程中，蛋白質在微生物、酶等的作用下，產生氨（NH3）、胺類（R-NH2）等含氮的堿性有毒物質[25]，它們以揮發性鹽基氮（TVB-N）的形式存在于魚肉中。根據國標GB 2733—2005《鮮、凍動物性水產品衛生標準》，揮發性鹽基氮（TVB-N）值大于20 mg/100 g時，超出國家標準，不可食用。陳思[14]在對鰱魚TVB-N值檢測時發現，隨著貯藏天數的延長而增長。由圖3可知，草魚肉的TVB-N值隨著貯藏時間的延長逐漸上升。草魚肉在貯藏的第10天TVB-N值超過了20 mg/100 g。

2.4 草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化

草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化如圖4所示。

圖4 草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化Fig.4 Changes of TBA value of grass carp

TBA值是反映魚產品脂肪氧化酸敗的重要指標。在于亞文[11]對高白鮭TBA值檢測中發現，在4℃貯藏條件下TBA值逐漸上升。從圖4可知，草魚肉的初始TBA值為0.215 mg/kg；隨著貯藏時間的延長，TBA值不斷增加。這可能由于草魚肉含有高量不飽和脂肪酸，易發生脂肪氧化酸敗所致。

2.5 草魚肉的菌落總數的變化

草魚肉的菌落總數的變化如圖5所示。

圖5 草魚肉的菌落總數的變化Fig.5 Changes of the total colonies of grass carp

菌落總數是判定微生物污染的指標之一，在周倩倩[15]對海鱸魚的研究中發現，新鮮魚肉的菌落總數為3.50 lg CFU/g，在4℃貯藏下的海鱸魚菌落總數隨著時間增長至最高點，隨后增長速率逐漸減小，最后達到7.2lg CFU/g左右。由圖5可知，在貯藏初期草魚肉的菌落總數為3.1 lg（CFU/g），隨著貯藏時間的延長，草魚肉表面的微生物不斷生長繁殖，菌落總數不斷增加。當貯藏到第10天，草魚肉的菌落總數為6.76 lg（CFU/g），符合菌落生長曲線。這與TVB-N值的變化情況相符，均顯示此時的草魚肉已不能食用。

2.6 草魚肉的pH值的變化

草魚肉的pH值的變化如圖6所示。

圖6 草魚肉的pH值的變化Fig.6 Changes of pH value of grass carp

在李越華對鯽魚的研究中發現，新鮮鯽魚的pH值為6.90左右。冷藏貯藏第8天時pH值降到最低值6.51，之后逐漸上升，第14天試驗結束時pH值達到7.18。由圖6可知，隨著貯藏時間的增加，草魚肉的pH值呈現先下降后上升的趨勢。貯藏到第4天，草魚肉的pH值下降到最低點。之后呈現上升的趨勢。貯藏到第10天時pH值為7.09。

2.7 草魚肉的pH值與各品質指標之間的相關性研究

采用1.5所述的分析方法對貯藏4 d后草魚肉的pH值和其它新鮮度指標用SPSS軟件進行相關性分析，結果見表1。

表1 草魚肉的pH值與各指標之間的相關性Table 1 Correlation between pH value and indicators of grass carp

由表1可知，草魚肉的pH值與草魚肉的汁液滲出率、TVB-N值、TBA值、菌落總數都呈現出了極強的相關性，其中，a*值呈現出了較強的負相關。說明可以通過測定草魚肉的pH值變化來表征草魚肉的新鮮度變化。

2.8 草魚肉的TVB-N與pH值的相關性模型的建立

草魚的TVB-N與pH值的相關性分析如圖7所示。

從圖7可知，TVB-N值和pH值測定值之間的相關性極顯著（P＜0.01），所建立的回歸方程有意義，TVB-N值和pH值測定值之間呈線性回歸關系。所擬合的回歸方程為：

Y=33.833X-220.44，R2=0.978 2

圖7 草魚的TVB-N與pH值的相關性分析Fig.7 Correlation analysis of TVB-N and pH of grass carp

式中：X為第4天后的pH值；Y為TVB-N值。

隨著魚肉的腐敗，魚肉的pH值逐漸增加，TVB-N含量也逐漸增加。通過測定魚肉的pH值，利用此回歸數學模型，可以計算出魚肉中TVB-N的含量。

3 結論

通過研究在4℃下草魚肉各指標的變化情況，得出各指標與pH值的相關性，pH值與汁液滲出率、a*值、TVB-N值、TBA值、菌落總數相關系數分別為0.945、-0.942、0.978、0.955、0.931。研究表明，在 0.01 水平上pH值均與各個指標顯著相關，其中TVB-N值與pH值相關性極顯著，構建冷藏草魚肉的TVB-N與其pH值的相關性模型，其擬合的回歸方程Y=33.833X-220.44。決定系數R2=0.978 2。說明測定pH值可對冷藏草魚肉貯藏期間的TVB-N值分析預測。而TVB-N值是反映淡水魚新鮮度的重要指標。由此可知，利用測定pH值檢測冷藏草魚肉新鮮度是可行的。