不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃貯藏品質的影響

湯璐瑤,黃子林,黃林玉,呂一品,唐 雪

(江南大學食品學院,食品營養與功能食品工程技術研究中心,江蘇無錫 214122)

中華絨螯蟹(Chinese mitten crab),又稱大閘蟹、河蟹或螃蟹,肉味鮮美,含有多種維生素、蟹紅素、蟹黃素等,營養價值較高,是我國長江中下游地區最重要的養殖對象之一[1]。河蟹養殖中,通常會出現性早熟的一齡河蟹以及小規格的二齡河蟹,如果作為鮮活水產品銷售,價格極低[2];若加工處理為香辣蟹等產品銷售,則對河蟹鮮美風味破壞較為嚴重。針對這種小規格河蟹,通常采用整體蒸煮的加工方式,人工挑出蟹肉蟹黃,經過加熱熬制,可獲得具有河蟹鮮香風味的蟹肉蟹油半成品,可直接用于餐飲消費和菜肴增鮮提味[3]。然而由于蟹肉蟹油中蛋白質和脂肪含量較高,暴露在空氣中極易被氧化腐敗變質,導致其保質期不長,在運輸過程中又極易氧化變質,嚴重限制了產品的生產和銷售規模。

表1 熟制蟹肉蟹黃感官評分表Table 1 Sensory scoring scale for cooked crab meat and crab roe

氣調保鮮技術是一種通過調節氣體的組成來延長食品的儲存壽命和保質期的技術,廣泛用于生鮮、熟肉制品、水果和水產的保鮮[4]。影響保鮮效果的主要因素為塑料包裝的氣體阻隔性,包裝前食品的衛生指標,貯藏氣體的配氣比例和貯藏溫度四個方面[5]。目前針對水產品的氣調保鮮的研究大多以魚蝦為研究對象。熟制蟹肉蟹黃營養成分與魚蝦類似,但脂肪與蛋白質含量相對更高,故在理論上可以利用氣調保鮮的方法延長其貨架期,為其運輸和銷售提供便利。因此,本實驗通過比較檢測分析空氣和不同氣體成分包裝方式對熟制蟹肉蟹黃菌落總數、pH、代謝產物、感官品質的影響、揮發性風味物及呈味核苷酸等方面,分析風味物質變化規律并預測貨架期限,最后確定產品最佳氣調包裝方式。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小規格的成熟河蟹(體重約150～200 g) 市售;生理鹽水 安徽雙鶴藥業;標準固體培養基、無水乙醇、硫酸(純度:98%) 上海百靈威科技;硝酸、甲基橙、亞甲基藍、氧化鎂、鹽酸、氫氧化鈉、硼酸 國藥集團上海試驗化學試劑有限公司;丙二醛(Malondialdehyde,MDA)測定試劑盒 南京建成生物研究所。

SW-CJ-1F凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司;GHP-9270隔水式恒溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司;FA-C電子天平 上海精科天平儀器廠;5804R冷凍高速離心機 德國eppendorf公司;SCIONSQ-456-GC氣相色譜質譜儀 美國BRUKER公司;K1301自動凱氏定氮儀 上海晟聲自動化分析儀器有限公司;Titrette數字瓶口滴定器 德國BRAND公司;ST310手持勻漿器 德國IKA公司;PH610 pH計 WIGGENS公司;Epoch 微孔板分光光度計 美國Bio-tek儀器有限公司;HH-3A恒溫水浴鍋 常州國華儀器有限公司;KM100-3M氣體混合及配量系統 德國WITT公司;GI54T高壓蒸汽滅菌鍋 美國ZEALWAY公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 河蟹的處理 小規格的成熟河蟹(體重約150～200 g),整只蒸煮30 min,人工挑出蟹肉蟹黃,加熱熬制至翻滾冒泡(約10 min),冷卻后制得熟制蟹肉蟹黃樣品。

將樣品用尼龍/聚乙烯塑料袋包裝,每袋100 g。先抽真空,后分別充入空氣、60% CO2+40% N2和40% CO2+60% N2密封,檢測包裝袋氣密性,放入恒溫培養箱于4 ℃下保藏以便進行后續測定。

1.2.2 菌落總數及pH測定 菌落總數參照國家相關標準進行測定;運用GB 4789.2-2016規定的平板菌落計數法,對不同氣體結構保鮮下的同種產品進行不同周期采樣測定。pH測定方法:取10 g熟制蟹肉蟹黃勻漿與50 mL去離子水混合均勻后用pH計進行測定。

1.2.3 丙二醛(MDA)測定 丙二醛測定:參照南京建成生物工程研究所出品的丙二醛(MDA)測定試劑盒(TBA法)說明書進行測定操作。

1.2.4 揮發性鹽基氮(TVB-N)測定 揮發性鹽基氮參照國家相關標準進行測定;運用GB 5009.228-2016規定的自動凱氏定氮法對不同氣體結構保鮮下的同種產品進行不同周期采樣測定。

1.2.5 感官評價 運用Just-About-Right(JAR)評分法對10名志愿者進行不同氣調保鮮方案下的產品的感官評定和質量評定,確定消費者對不同氣調保鮮方案下產品的喜好程度。

根據熟制蟹肉蟹黃的本身的風味及特點對其色澤、氣味和質地分別設置了分級,并隨機了邀請10位志愿者對不同溫度和氣體環境下的熟制蟹肉蟹黃進行感官評定,評分標準如表1所示。

1.2.6 揮發性風味物質測定 在頂空瓶中放入2.50 g熟制蟹肉蟹黃,插入老化后的75 μm Car/PDMS萃取頭,并在60 ℃下吸附30 min,SCION SQ-456-GC(BRUKER US)上進樣,解吸至平衡后,GC-MC進樣。

色譜條件:DB-WAX毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱,氦氣為載氣,程序升溫,流速0.9 mL/min;進樣口溫度為250 ℃;不分流式進樣。

質譜條件:EI離子源;發射電流80 μA;檢測電壓1000 V;電子能量70 eV;離子源溫度200 ℃;傳輸線溫度250 ℃。

1.2.7 呈味核苷酸測定 取5.00 g熟制蟹肉蟹黃放置于離心管中,加入30 mL 5%高氯酸溶液,勻漿兩次;將勻漿器用同濃度高氯酸洗滌兩次,將洗滌液合并到離心管中,4 ℃下在1000 r/min離心10 min,取出上清液;用相同濃度的高氯酸洗滌沉淀物,離心后合并上清液;用0.5 mol/L NaOH將合并的上清液調節pH至6.5,用超純水將體積調節至1000 μL;經0.25 μm濾膜過濾后,取10 μL在Agilent-1260 HPLC儀上進樣分析。

HPLC主要技術參數:色譜柱:Diamonsil-C18(5 μm,4.6×250 mm),紫外檢測器(260 nm);流動相:A:0.05% H3PO4,B:95%甲醇;進樣量:10 μL;流速:1.0 mL/min;柱溫為30 ℃。

1.3 數據處理

使用Excel和SPSS v19.0軟件對實驗數據進行統計學分析,顯著性方差分析法采用單因素方差分析(One-way ANOVA)DUNCAN檢驗,檢測限為0.05。結果以平均值±標準差(Mean±SD)表示。用Graphpad prism 8完成圖形繪制工作。

2 結果與分析

2.1 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃菌落總數的影響

菌落總數是衡量產品貨架期長度的重要依據之一,產品貨架期不僅與產品的化學組分有關[6-7],也與不同的包裝方式和貯藏溫度相關。如圖1所示,在4 ℃貯藏條件,空氣對照組菌落總數隨貯藏時間延長增長最快,顯著高于其他處理組(P<0.05)。60% CO2+40% N2組和40% CO2+60% N2組的菌落總數,在第4、10、20 d分別達到3.23、4.10、4.81 lg CFU/g和3.11、4.02、4.58 lg CFU/g。研究發現,CO2可通過延長細菌生長階段中的延滯期和傳代時間來抑制細菌活性,降低細菌生長繁殖速度,且二氧化碳濃度在30%～40%具有較好的抑菌效果[8]。熟制蟹肉蟹黃屬于弱堿性食品,一般水產品中的優勢菌群如假單胞菌、無色桿菌和食品致病菌等的最適生長pH一般為中性偏酸性[9]。充入較高濃度的二氧化碳不但會使包裝塌陷[10],而且還會降低pH,促進腐敗菌生長,使菌落總數隨貯藏時間延長上升較快,這可能是40% CO2+60% N2組抑菌效果優于60% CO2+40% N2組的原因之一。這與呂飛等[11]研究醉蝦的氣調包裝結果一致。根據最新的國家標準和農業行業標準,參考蝦類鮮度評判標準(105CFU/g)[12-14]可粗略得出,在4 ℃下空氣保藏貨架期則為18 d左右,60% CO2+40% N2包裝約為25 d左右,40% CO2+60% N2包裝為28 d左右。何耀輝等[15]研究也發現40% CO2+60% N2混合氣體充氣包裝保鮮,在2～4 ℃條件下可保存草蝦26 d。

圖1 不同的包裝方式對熟制蟹肉蟹黃中菌落總數的影響Fig.1 Effects of different packing methods on the total colony of cooked crab meat and crab roe

2.2 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃pH的影響

pH即氫離子濃度指數,是判斷熟制蟹肉蟹黃質量的重要指標。由圖2可知,在4 ℃條件下,隨著貯藏時間延長各組pH均呈現先減小后增加的趨勢,該結果與張建友[16]氣調包裝毛蝦的pH變化規律類似。樣品初始pH為8.09,偏堿性。在貯藏前期由于微生物含量較低,其生長活動不足以改變外環境pH,pH降低主要是因為樣品中殘余的內源酶分解脂肪生成游離脂肪酸和外源充入CO2溶解[17]。從第10 d開始,熟制蟹肉蟹黃的pH開始逐漸上升,這主要是由熟制蟹肉蟹黃中的微生物的代謝引起的,與Ozogul等[18]報道的水產品pH在貯藏期間逐漸增大的趨勢類似。此外,在整個實驗期間,60% CO2+40% N2組pH始終低于其它兩個處理組,這可能與其較高濃度的CO2有關。不同比例的CO2和N2混合氣體包裝的蝦制品,CO2比例越高,pH越低[16],這與本研究的結果一致。

圖2 不同包裝方式對熟制蟹肉蟹黃pH的影響Fig.2 Effectsof differentpacking methods on pH value of cooked crab meat and crab roe

2.3 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃丙二醛(MDA)的影響

丙二醛(MDA)是自由基氧化多不飽和脂肪酸降解得到的氧化終產物[19]。大量MDA可引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合,且具有一定的細胞毒性。MDA含量可在一定程度上反映組織細胞脂質過氧化的速率和程度[20-23]。不同氣體成分在4 ℃下貯藏對熟制蟹肉蟹黃中MDA含量的影響如圖3所示,貯藏1～12 d,各組MDA含量變化不大且無明顯差異,這可能是由于低溫抑制了微生物生長和內源酶活性,使不飽和脂肪酸氧化降解速度變慢,從而抑制了MDA的生成,達到了良好的抑制脂質氧化的效果[24-25]。第12～20 d,空氣組隨貯藏時間延長MDA含量增加最快,60% CO2+40% N2組MDA含量在各個時間點略高于40% CO2+60% N2組,可能是各組微生物含量的差異引起的脂質氧化速度不同,同時CO2濃度增加可能對于酶解反應有一定的促進作用,使 MDA含量增加[26]。對草魚片的氣調包裝的研究也發現40% CO2氣調包裝組MDA值低于60%氣調包裝組[26]。

表2 熟制蟹肉蟹黃以TVB-N值為依據的貨架期預測Table 2 Shelf life prediction of cooked crab meat and crab roe based on TVB-N value

國家對食用動物油脂也有明確的MDA含量標準,即不得大于2.5 mg/kg,這也為以脂質氧化程度為標準預測熟制蟹肉蟹黃貨架期提供了明確的理論依據[27]。本研究結果顯示,在整個實驗周期中,熟制蟹肉蟹黃MDA含量均在國家標準允許的范圍內。

圖3 不同包裝方式對熟制蟹肉蟹黃MDA含量的影響Fig.3 Effects of different packing methods on MDA content of cooked crab meat and crab roe

2.4 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃揮發性鹽基氮(TVB-N)的影響

揮發性鹽基氮(Total volatile base nitrogen,TVB-N)是肉制品及水產品鮮度的主要衛生評價指標[28]。甲殼類水產品的肌肉含有大量的可溶性氮和游離氨基酸,因此其腐敗過程往往伴隨著大量揮發性鹽基氮的產生,可通過測定揮發性特征氣味物質的多少,判斷產品腐敗程度或新鮮度[29]。根據國家標準,熟制蟹肉蟹黃中揮發性鹽基氮含量在20 mg/100 g以下時符合二級鮮度,其中揮發性鹽基氮含量超過30 mg/100 g時熟制蟹肉蟹黃即為變質[12]。

不同氣體包裝的熟制蟹肉蟹黃TVB-N值變化如圖4所示。在貯藏溫度4 ℃下,空氣組TVB-N值增長速率最快,60% CO2+40% N2組和 40% CO2+60% N2組增長速率明顯降低,但60% CO2+40% N2組值略高于40% CO2+60% N2組,可能是因為40% CO2+60% N2有效減緩了由微生物繁殖而造成的蛋白質分解,這與雷志方等人[30]的結論一致。此外,氮氣作為完全惰性氣體,可很好地預防食品油脂的氧化酸敗、VC的氧化分解等不良反應,提高產品品質,降低 TVB-N 水平[31]。

圖4 不同包裝方式對熟制蟹肉蟹黃 揮發性鹽基氮含量的影響Fig.4 Effects of different packing methods on volatile base nitrogen content of cooked crab meat and crab roe

2.5 以TVB-N值預測貨架期

對不同氣體成分的熟制蟹肉蟹黃在不同溫度下貯藏得到的TVB-N值進行線性擬合,計算其回歸方程并對其二級鮮度和變質時間點做出預測。結果如表2所示。

表2中的回歸方程中,貯藏天數為自變量x,熟制蟹肉蟹黃的TVB-N值為因變量y。回歸方程系數(regression coefficient)是指回歸方程中表示自變量x對因變量y影響大小的參數。回歸系數越大表示x對y的影響越大[32]。研究表明,4 ℃下,40% CO2+60% N2氣調包裝將熟制對蝦的貨架期由7 d延長至21 d[26]。在本研究中,不論是以二級鮮度還是以變質時間確定貨架期,在4 ℃下,以40% CO2+60% N2為貯藏氣體貨架期均最長,結合菌落總數估算貨架期長短的結果,最后貨架期限約為28 d。

2.6 感官評定結果分析

感官評定結果如表3所示,其中甲組為第0 d熟制蟹肉蟹黃,即未貯藏的新鮮樣品;乙組為參考TVB-N值得出的剛達到二級鮮度標準時的樣品;丙組則為實驗周期內未變質的最后一天的熟制蟹肉蟹黃。

表3 熟制蟹肉蟹黃感官評定結果Table 3 Sensory evaluation of cooked crab meat and crab roe

表4 不同天數4 ℃下貯藏熟制蟹肉蟹黃揮發性物質組成及相對含量Table 4 Relative content and composition of volatile compounds in cooked crab meat and crab roe stored at 4 ℃ for different days

由表3所示,乙組和丙組熟制蟹肉蟹黃在40% CO2+60% N2組的氣體貯藏下都與同組的其他樣品有較顯著的差異(P<0.05),且得分較高,證明感官質量良好。這可能是因為相對于同為氣調保鮮組的40% CO2+60% N2組,60% CO2+40% N2組的CO2濃度過高,被熟制蟹肉蟹黃吸收導致肉質發酸引起感官不適從而導致得分較低[33]。而空氣對照組得分最低的結果也證明了適當CO2濃度的氣調保鮮對熟制蟹肉蟹黃感官性質的保持起積極作用。由此也可以判斷三組不同氣體對感官性質保持起較好作用的是40%CO2+60%N2的混合氣體組。

2.7 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃揮發性風味物質的影響

揮發性風味物質是影響整體風味的重要因素,也是評價水產品質量的一個重要指標,也決定了消費者的接受度[34]。為探究最適熟制蟹肉蟹黃在貯藏條件下風味的變化情況,采集4 ℃,40% CO2+60% N2組熟制蟹肉蟹黃在包裝前(0 d)、接近二級鮮度(第14 d)和接近變質(第20 d)時間點的樣品,運用氣相色譜法對其揮發性風味物質進行了檢測。由表4可知,包裝前樣本供檢測到醇類11種、酮類6種、醛類14種、烴類25種、芳香類6種、酯類5種以及其他7種,其中酯類、烴類和醛類含量分別占到了41.70%、34.60%和20.10%,為主要揮發性風味物質。隨著貯藏時間的延長(第14～20 d),烴類和醛類顯著降低(P<0.05),分別到占18.10%和1.59%,而醇類、酮類有顯著提高(P<0.05),酯類則無顯著性變化。

圖5 揮發性化合物種類數Fig.5 Number of volatile compounds

一般研究認為熟肉特征性風味的主要來源是脂肪的氧化,氧化讓脂肪酸降解產生氫過氧化物,進一步降解產生醇、酮、醛、碳氫類物質[35]。由圖5可知,熟制蟹肉蟹黃在氣調貯藏下其主要揮發性風味物質種類依然隨著時間的延長而逐漸減少。未貯藏時檢測得揮發性風味物質種類為74種,貯藏第14和20 d時其揮發性風味物質種類分別為66種和57種,表明揮發性風味物質種類和含量與貯藏時間長短呈負相關。未貯藏熟制蟹肉蟹黃中的烴類物質含量顯著高于貯藏14 d和20 d的樣品(P<0.05),但研究表明碳氫類化合物并不影響樣品的風味特征。不飽和脂肪酸氧化降解的主要產物多為醛類物質,其具有奶油、脂肪、草香以及清香等氣味[36],醛類化合物隨貯藏時間的延長逐漸減少符合熟制蟹肉蟹黃隨時間延長風味受損的趨勢。除醛類化合物外,酯類也是熟制蟹肉蟹黃風味的重要組成成分,酯類大多具有花香、果香或蜜香香氣,然而三組間酯類化合物含量沒有顯著性差異(P>0.05)。因此,40% CO2+60% N2氣調包裝熟制蟹肉蟹黃,揮發性風味物質種類隨時間延長逐漸減少,主要表現為醛類化合物和芳香類化合物含量減少,醇類化合物和酮類化合物增加,酯類化合物基本保持不變,這可能是維持蟹肉蟹黃風味品質的重要原因。

2.8 不同氣調包裝對熟制蟹肉蟹黃呈味核苷酸的影響

Yamaguchi等的研究結果發現,呈鮮味核苷酸共有30多種,其中以5′-鳥苷酸和5′-肌苷酸為代表[37]。由表5可知,4 ℃貯藏條件下40% CO2+60% N2組第14 d腺嘌呤核苷酸(AMP)含量(49.46%)顯著低于第0 d樣品的61.89%(P<0.05),而IMP、HxR和HX的含量則顯著高于第0 d樣品(P<0.05),這可能與AMP的分解途徑相關。AMP代謝逐次生成IMP、HxR和HX。相關研究表明AMP和IMP是中華絨螯蟹中主要的核苷酸類物質[38],然而熟制蟹肉蟹黃中的IMP含量明顯偏低,這可能是與熟制蟹肉蟹黃加工過程中經過了一次熬煮有關,IMP的熱穩定性較差,在受熱過程容易降解,加熱后HxR和HX的增加也都和IMP的降解有關。

表5 核苷酸類化合物含量比較Table 5 Comparisonof nucleotide compounds content between optimum group and unsortedsamples at secondary freshness in controlled atmosphere storage

從呈味的角度來看,第14 d的樣品AMP含量顯著降低(P<0.05),會影響熟制蟹肉蟹黃的鮮味,但IMP的含量顯著增加(P<0.05),且IMP與谷氨酸有相乘的呈味效果[39],能一定程度上緩解第14 d樣品的鮮味損失。此外,第14 d樣品Hx和HxR含量顯著增加會導致樣品有一定苦味[40]。因此,經過4 ℃下氣調包裝熟制蟹肉蟹黃,其風味取決于谷氨酸含量,谷氨酸含量越高,鮮味流失越少,且經過一定貯藏時間后樣品可能會產生一定苦味。

3 結論

本實驗初步證實了在4 ℃時,三種不同氣調包裝方式(空氣,60% CO2+40% N2和40%CO2+60% N2)中,40% CO2+60% N2的包裝方式為產品最優氣調包裝方式。該氣調包裝可顯著降低熟制蟹肉蟹黃貯藏期間菌落總數、揮發性鹽基氮(TVB-N)和丙二醛(MDA)含量,可使熟制蟹肉蟹黃在4 ℃延長貨架期至28 d左右。同時,揮發性風味物質種類和含量隨時間延長而減少,但酯類含量基本不變;呈味核苷酸AMP顯著降低,而IMP、HX和HxR含量顯著提高,這使得熟制蟹肉蟹黃保持了一定的鮮味并伴隨輕微苦味。