流化冰對養殖大黃魚保鮮效果的研究

趙思敏，貝文戈，鮑澤洋，管 峰，袁勇軍，*

(1.浙江萬里學院生物與環境學院，浙江寧波315100;2.浙江省水產品加工技術研究聯合重點實驗室，浙江寧波315100)

2018年我國養殖大黃魚產量為19.80萬噸，占海水魚類養殖產量的13.24%［1］。因為細胞內酶和微生物的作用，大黃魚肌肉中富含的不飽和脂肪酸和可溶性蛋白質在其死亡后迅速降解，影響其貨架期和商業價值。因此，為了保持大黃魚的品質，漁獲物在捕獲后一般需立即進行冰藏，但其保鮮時間較短，難以滿足消費者對高品質水產品的需求。流化冰是由直徑0.1～1.0 mm的細小冰晶和載液組成的混合物，具有很大的表面積，能使水產品快速降溫，在捕撈船、運輸、銷售等環節均可以使用［2］。加拿大是最早研究和應用流化冰技術貯藏水產品的國家，隨后在美國、日本等發達國家也成為研究熱點［3］。

研究者們在實驗室評價了流化冰對魷魚［4］、梅魚［5］、鰹魚［6］、澳洲肺魚［7］等水產品的保鮮效果，結果表明，流化冰可抑制水產品中腐敗微生物的生長繁殖，鈍化其體內生化反應，最大限度保持水產品的品質，延長貨架期。我國對流化冰技術的研究和應用主要集中在對流化冰制備系統［8］、流化冰冰粒特性［9］和水產品保鮮及應用［10－11］等方面，水產品的保鮮研究又以人工配制海水與多組設備配合制備流化冰為主，以商業型一體化流態冰制冰機和捕撈區海水制備的流化冰研究水產品保鮮作用的報道較少。本文模擬產業化低溫保鮮方式，經感官、質構、化學和微生物等指標評價流化冰對養殖大黃魚的保鮮效果，為流化冰在養殖大黃魚貯運保鮮中的應用提供理論參考和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大黃魚 養殖于象山港北岸海域(N29°31＇，E121°33＇)，捕撈后充氧運送至寧波市海洋與漁業科技創新基地處理，每條魚質量約為(500±50)g;腺苷三磷酸(ATP，≥98%)、腺苷二磷酸(ADP，≥98%)、腺苷酸(AMP，≥98%)、肌苷酸(IMP，≥98%)、次黃嘌呤(HxR，≥98%)、次黃嘌呤核苷(Hx，≥98%)均為分析純(AR)，上海源葉生物科技有限公司;三氯甲烷、高氯酸、硼酸 均為分析純(AR)，國藥集團化學試劑有限公司;平板計數培養基(PCA)、酪蛋白瓊脂培養基、硫乙醇酸鹽瓊脂培養基等 杭州微生物試劑有限公司。

FCIG03A3.4冷噸流態冰制冰機 舟山歐森科技有限公司;SH116/R2100E精密型單色無紙溫度記錄儀 北京中西遠大科技有限公司;TMS－Touch質構儀 美國Food Technology Corporation公司;2695高效液相色譜系統 美國Waters公司;LS10T鹽度計 廣州市速為電子科技有限公司;5804R高速冷凍離心機 德國Eppendorf公司;FSH－2高速勻漿機 常州國華電器有限公司。

1.2 試驗分組與處理

直接取海水(含鹽量3.3%)于保溫桶中，打開冷凝水和電磁閥，啟動流態冰制冰機開始制備流化冰，得到細膩、流動性良好的流化冰，體系溫度為－2.2℃，體系微冰粒和水的質量比為7∶3。流化冰完全浸沒大黃魚，密封后分別置于4℃冷庫和－1℃冰箱貯藏。碎冰對照組按照“層冰層魚”的方式對大黃魚進行保鮮處理，密封后置于4℃冷庫貯藏。以新鮮捕撈未經冷處理的大黃魚作為貯藏0 d樣品，低溫貯藏后6 d內隔天取樣，之后每天取樣，樣品用于測定各項化學、微生物指標和感官評定。每份樣品含三個平行實驗樣品。

將溫度記錄儀探頭分別插入大黃魚魚體中心位置，記錄中心溫度變化，溫度采集時間間隔為1 min，繪制時間－溫度變化曲線。

1.3 測定方法

1.3.1 感官評定 參照GB/T 18108－2019中鮮海水魚通則的評定方法，并稍作修改。由5名經過培訓的評價員組成感官評價小組，從大黃魚的體表外觀、氣味、魚鰓、眼球、魚體組織等方面進行評價，每個評分方面都分四個等級:(9～10分)為高品質，(6～8分)為較好品質，(3～5分)為開始腐敗，(0～2分)為不可接受。最終的感官評分為各項感官評分總和。具體評分標準見表1。

1.3.2 質構分析 參考奉琳娜［12］和藍蔚青等［13］方法，略有改動。取長寬高分別約為2.0、2.0、1.0 cm的魚脊背部肌肉，將表面水分吸除，采用TPA質構儀進行測定，參數設定如下:采用P6圓柱形探頭，測試速度為1.0 mm·s－1，形變量為50%，測試距離5 mm。

1.3.3 微生物分析 稱取25 g魚肉，加入225 mL稀釋液，均質，取1 mL進行10倍梯度稀釋，選擇3個適宜稀釋度的樣品，根據GB/T 4789.2－2016中平板計數法測定菌落總數，根據GB/T 4789.3－2016中大腸菌群MPN計數法測定大腸菌群，利用酪蛋白和硫乙醇酸鹽瓊脂培養基分別測定蛋白水解微生物和脂肪水解微生物。

1.3.4 酸價的測定 參照GB/T 5009.229－2016的方法，稱取20 g魚肉于250 mL具塞錐形瓶中，加入石油醚60 mL后放置過夜。用快速濾紙過濾，將濾液35℃旋轉蒸發去除石油醚得到油脂。稱取油脂于錐形瓶中，加入15 mL無水乙醚－無水乙醇混合溶液。混勻后加入2～3滴酚酞指示劑，用KOH溶液滴定至粉紅色，若30 s內不褪色則為滴定終點。結果以mg·g－1來表示。

1.3.5 硫代巴比妥酸(TBA)的測定 參照GB/T5009.181－2016的方法，準確稱取魚肉5.0 g，研碎后加入7.5%三氯乙酸(含0.1%EDTA)25 mL，振搖25 min，雙層濾紙過濾2次。取5.0 mL濾液加入0.02 mol·L－1TBA溶液5.0 mL，于90℃水浴中反應30 min。取出后冷卻至室溫，5000 r·min－1離心20 min(4℃)，取上清液加入5.0 mL氯仿，搖勻后靜置分層。取上清液分別于532和600 nm處測定吸光值。結果以mg·kg－1來表示。

表1 大黃魚感官評分表Table 1 Sensory assessment of Pseudosciaena crocea

1.3.6 揮發性鹽基氮(TVB－N)的測定 將20.0 g魚肉攪碎，置于具塞錐形瓶中，加入100 mL水，不時振搖，浸漬30 min過濾，參照GB/T 5009.228 2016中微量擴散法進行測定。

1.3.7 K值的測定 參考Liu等［14］方法，稍作修改。稱取魚肉5.0 g于離心管中，加入20 mL 10%高氯酸，旋渦振蕩1 min，10000 r·min－1離心10 min(4℃)，取出上清液再用10 mL 5.0%高氯酸提取沉淀2次，合并上清液后用NaOH溶液調pH至6.0～6.4，靜置30 min后過濾。濾液用超純水定容至50 mL，采用0.25μm水相微孔濾膜過濾后收集于高效液相瓶中待測。K值按下式進行計算，結果以%來表示。

1.4 數據處理

采用GraphPad Prism 6.0繪圖。每個樣品重復三次實驗，數據處理和方差分析采用SPSS 17.0單因素方差分析進行，測試方法為Duncan檢驗。P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 流化冰預冷效果研究

冷卻速率對水產品品質至關重要。從圖1可知，大黃魚密封后，流化冰(4、－1℃)將大黃魚冷卻至0.3℃分別需要54、42 min，而碎冰(4℃)需要120 min。流化冰組冷卻大黃魚終溫均為－1.0℃，而碎冰組終溫為0.3℃。這說明流化冰冷卻速率高于碎冰組，且溫度越低，預冷速率越快。

圖1 流化冰和碎冰對大黃魚預冷速率的影響Fig.1 Effects of slurry ice and trashed ice on precooling rate of Pseudosciaena crocea

2.2 感官評定

從圖2可以看出，整個貯藏過程中各組大黃魚的感官評分均隨貯藏時間的延長而下降。碎冰(4℃)組終溫為0.3℃，緩慢抑制了蛋白質和非蛋白質氮化合物的降解，第7 d達到7.44分，此時魚鰓呈黃色，眼球渾濁且凹陷明顯，魚鱗易脫落，體表顏色變淺，有強烈腐臭味，品質已不可接受;而流化冰組有更低的終溫，極大延緩含氮有機物的降解，并且流化冰(－1℃)組能夠更穩定維持較低溫度，所以相比流化冰(4℃)組能夠更長時間保證其感官品質。碎冰(4℃)組樣品在第7 d感官評價為不可接受水平，后續不具感官評價價值。流化冰(4℃)組樣品在第12 d腐臭味極其嚴重不宜感官評價，停止后續感官評價。從感官評價，碎冰(4℃)組的貨架期為4 d，流化冰(4℃)組的貨架期為8 d，流化冰(－1℃)組的貨架期為13 d。

圖2 不同處理條件下大黃魚的感官評分Fig.2 Sensory scores of Pseudosciaena crocea under different treatment conditions

2.3 質構分析

由表2可知，隨著貯藏時間的延長，三個處理組大黃魚的硬度和彈性總體呈下降趨勢。與其余兩組相比，流化冰(－1℃)組大黃魚肌肉的彈性下降速率最慢，在貯藏2～7 d，流化冰(－1℃)組的大黃魚硬度明顯高于碎冰(4℃)組。在貯藏前期(2～6 d)三個處理組大黃魚之間彈性無明顯差異。第7 d，碎冰(4℃)組彈性顯著低于其他兩組(P＜0.05)。由于碎冰(4℃)組和流化冰(4℃)組樣品分別在第8、12 d腐敗嚴重，因此這兩組魚肉硬度和彈性實驗分別完成至第7、11 d。從質構分析角度而言，碎冰(4℃)組的貨架期為6 d，流化冰(4℃)組的貨架期為8 d，流化冰(－1℃)組的貨架期為16 d。

2.4 微生物的變化

由圖3可知，三個處理組魚體內菌落總數、大腸菌群、蛋白水解酶微生物、脂肪水解酶微生物數量均隨時間的延長而上升。碎冰(4℃)組菌落總數在第6 d大于5 lg CFU·g－1，為二級新鮮度，第7 d大于6 lg CFU·g－1，為腐敗初級階段，與感官評價結果相符;流化冰組在第7 d菌落總數均小于4 lg CFU·g－1，為一級新鮮度;流化冰(4℃)組在第11 d雖為二級新鮮度，但魚體膨脹惡臭嚴重，流化冰(－1℃)組在第17 d仍符合二級新鮮度標準。碎冰(4℃)組在第4 d大腸菌群數量較0 d增加1.34倍，此后大腸菌群數量快速增加，流化冰(4℃)和流化冰(－1℃)組分別在第9 d和第17 d大腸菌群數量才達到碎冰(4℃)組在第4 d的數量。碎冰(4℃)組的蛋白水解酶微生物和脂肪水解酶微生物在菌落總數中所占比例隨著時間延長快速增加;而流化冰(4℃)組這兩種微生物在菌落總數中所占比例在第9 d前無明顯變化，在第10 d開始明顯增加;流化冰(－1℃)組蛋白水解酶微生物和脂肪水解酶微生物始終在菌落總數中的比例無明顯變化。

表2 不同處理條件對魚肉硬度和彈性的影響Table 2 Effects of different treatments on the hardness and springiness of fish

圖3 不同處理對大黃魚肌肉中微生物的影響Fig.3 Effects of different treatments on microorganism of Pseudosciaena crocea

2.5 酸價含量的變化

三個處理組大黃魚的酸價隨著貯藏時間的延長總體呈上升趨勢，其中碎冰(4℃)組大黃魚酸價上升速率最快，從第4 d及其之后的樣品與第0 d比較均存在顯著性差異(P＜0.05)，流化冰(4℃)組從第7 d才與新鮮樣品的酸價出現顯著差異(P＜0.05)，流化冰(－1℃)組酸價保持較為穩定，在第17 d出現顯著增加(P＜0.05)(圖4)。從酸價變化分析，碎冰(4℃)組的貨架期較短，3 d內較為理想;而流化冰組貨架期相對較長，尤其是流化冰(－1℃)組貨架期可達16 d。

2.6 TBA值的變化

圖4 不同處理對大黃魚酸價的影響Fig.4 Effects of different treatments on acid value of Pseudosciaena crocea

魚肉中富含多種不飽和脂肪酸，易被氧化生成丙二醛，從而與TBA生成穩定的復合物，因此TBA值可作為衡量魚肉脂肪氧化程度的指標［15］。由圖5可知，三個處理組TBA值隨著貯藏天數的增加呈現先增加后下降的趨勢。與新鮮魚的TBA值相比，碎冰(4℃)組TBA值在第4 d明顯升高，在第7 d數值達到最大;流化冰(4℃)組在第10 d數值升到最高，與新鮮魚TBA值出現顯著差異(P＜0.05);流化冰(－1℃)組在第13 d TBA值最大，與新鮮魚TBA值存在顯著差異(P＜0.05)(圖5)。從TBA值變化而言，碎冰(4℃)組貨架期3 d內較為理想，流化冰(4℃)組貨架期為6 d，流化冰(－1℃)組貨架期可達12 d。

圖5 不同處理對大黃魚TBA值的影響Fig.5 Effects of different treatments on TBA value of Pseudosciaena crocea

2.7 TVB－N含量的變化

TVB－N是評價水產品新鮮度的重要指標之一，魚肉在腐敗過程中會產生腐敗味道，這些氣味主要是由于微生物分解魚肉中蛋白質、脂肪產生的氨及胺類等化合物的氣味［16］。TVB－N的產生與感官分析中的強烈氨味相關。按照GB/T 18108－2019規定，TVB－N≤15 mg·100 g－1屬于優級品，≤30 mg·100 g－1為合格品。大黃魚初始的TVB－N含量(0 d)為5.96 mg·100 g－1，為 優 級 品。貯 藏 期 間 大 黃 魚 的TVB－N值隨時間的延長而上升。與新鮮魚的TVB－N值相比，碎冰(4℃)組第4 d之后的樣品TVB－N值顯著升高(P＜0.05)，第4 d仍為優級品，第7 d才判斷為不合格;流化冰(4℃)組貯藏9 d內均為優級品，第10和11 d仍符合合格品要求;流化冰(－1℃)組在貯藏17 d內均為優級品(圖6)。從TVB－N值角度可知，流化冰組具備明顯延緩水產品蛋白質分解產生異味的作用，延長貨架期。

圖6 不同處理對大黃魚TVB－N值的影響Fig.6 Effects of different treatments on TVB－N value of Pseudosciaena crocea

2.8 K值的變化

活魚在死后初期細胞內ATP易分解成AMP、ADP、HxR、IMP、Hx等，最終轉變為尿酸。通常測定ATP終產物(Hx)和(HxR)量之和與關聯化合物總量的百分比作為鮮度指標，即K值。K值越小，鮮度越高。一般認為新鮮魚的K值在20%以下，20%～50%為二級鮮度，高于60%則不可再食用［17］。三個處理組貯藏期間大黃魚的K值均隨時間的延長而上升。與新鮮魚的K值相比，碎冰(4℃)組K值從第2 d開始快速升高，2 d內仍為新鮮魚范疇，第4 d為二級鮮度，第6和7 d仍可勉強食用;流化冰(4℃)組在6 d內屬于新鮮魚，第7～11 d符合二級鮮度;流化冰(－1℃)組在9 d內屬于新鮮魚，第10～17 d符合二級鮮度，最大K值小于30%(圖7)。從K值變化分析，雖然碎冰(4℃)組在第6和7 d仍屬于可食用范圍，但接近不可食用最低限，口感、營養等價值損失較大;流化冰組可長期將K值控制在50%以下，尤其是流化冰(－1℃)在第17 d K值仍小于30%，極大延長貨架期。

圖7 不同處理對大黃魚K值的影響Fig.7 Effects of different treatment on K value of Pseudosciaena crocea

3 討論

冷卻速率是決定水產品保鮮效果的關鍵因素之一［13］。本研究中流化冰對大黃魚具有比碎冰更快的預冷速率和較低的預冷終溫。這主要是由于流化冰冰粒小，能與魚體緊密接觸，增大換熱面積，且海水中氯化鈉的存在使其冰點低于淡水冰，體系總體溫度低于0℃，從而更有效地抑制微生物生長和魚體內大分子物質的降解，保鮮效果顯著。高萌等［18］發現流化冰預冷鰹魚至1.3℃需8 min，傳統冰冷卻至1.5℃需32 min。本研究流化冰將大黃魚冷卻至0.3℃需54 min，這是因為預冷效果受處理對象的種類、質量和單位流化冰處理量等多種因素影響，在實際應用中需要更深入系統的研究和數據參考。

感官評定能直觀反映食品品質。感官評分下降的主要原因是大黃魚在貯藏過程中蛋白質和非蛋白質氮化合物降解后逐漸產生的腐臭味。本研究中流化冰組比碎冰組更低的終溫極大延緩含氮有機物的降解。藍蔚青等［13］曾討論流化冰處理下鱸魚的鹽度初始值為0.75‰，在貯藏終點鹽度達到2.20‰，不會對口感和滋味造成影響，對大黃魚魚肉咸味等問題還需進一步研究。TPA質構測試又被稱為兩次咀嚼測試，主要是通過模擬人口腔的咀嚼運動［19］。本研究中流化冰處理的魚肉硬度和彈性下降明顯慢于碎冰組。高萌等［18］發現，流化冰處理下鰹魚魚肉彈性值顯著高于碎冰組和空白組(P＜0.05)，與本研究結果一致。這是因為流化冰能使魚體溫度快速降低，有效鈍化魚體內蛋白酶等內源性酶活性，減緩肌肉蛋白質降解速率，阻止魚肉纖維被破壞，從而使大黃魚在貯藏期間保持良好的質構特性。

魚類腐敗變質主要是由腐敗微生物的生長代謝引起，因此，魚體中微生物數量可以作為魚類貯藏過程中腐敗情況的一個衡量指標［20］。本研究中流化冰(4、－1℃)組明顯抑制大黃魚微生物生長，且溫度越低，保鮮效果越好。林旭東等［21］研究發現流化冰處理下大黃魚菌落總數低于傳統冰藏的大黃魚，極大延長了大黃魚保質期。這是因為流化冰處理組體系終溫低和氯化鈉有效抑制微生物的生長，且貯藏溫度越低，微生物生長速率越低，越有利于抑制微生物分解產物的產生，保鮮效果越好。蛋白水解酶微生物和脂肪水解酶微生物對魚肉蛋白質和脂肪進行分解，產生氨及胺類、醛等產物，并使魚體產生腐敗臭味，這與感官評價中氨味的產生、酸價、TVB－N含量和TBA值等的變化都相關。本研究中對照組蛋白水解酶微生物和脂肪水解酶微生物在菌落總數中所占比例隨時間延長快速增加，而流化冰(4、－1℃)組上升速率低于對照組。Rodríguez等［22］用流化冰處理養殖大菱鲆后置于2℃冷藏室中貯藏40 d，發現大腸菌群、蛋白水解酶微生物等生長速度均顯著低于片冰組(P＜0.05)。

TBA值是水產品脂肪氧化酸敗程度的表現。養殖大黃魚脂肪含量較野生大黃魚高，為10%～14%［23］，極易被氧化分解。藍蔚青等［24］研究發現隨著貯藏時間的延長，流化冰處理南美白對蝦TBA含量下降。本研究中大黃魚貯藏前期TBA含量先上升，這可能是因為流化冰冰晶細小，具有流動性，能使大黃魚與空氣隔絕，從而減緩脂肪氧化速率。后期TBA含量下降可能是因為不飽和脂肪酸氧化分解產生的丙二醛中羰基與肌肉中氨基結合，導致TBA含量下降［25］。隨著貯藏時間的延長，氧化產生的丙二醛繼續降解也可能使得TBA含量下降［26］，具體原因有待進一步研究。

TVB－N和K值是水產品鮮度評價的主要指標。本研究中大黃魚TVB－N含量呈上升趨勢，但流化冰(4、－1℃)組TVB－N增長速率顯著低于碎冰組(P＜0.05)，這是因為流化冰比碎冰更快的冷卻速率及更低的預冷終溫有效地抑制了內源酶活性、微生物生長及魚肉理化性質的變化，減少胺類等揮發性物質的產生，最大限度保持大黃魚的感官品質。袁鵬翔等［27］發現流化冰可有效控制魷魚在貯藏過程中TVB－N值的升高。魚體死后ATP在內源酶作用下發生降解，降解產物HxR和Hx是魚肉中不可接受氣味的主要來源［28］。本研究中流化冰組(4、－1℃)K值始終低于碎冰組，表明流化冰處理的魚肉ATP降解速率減緩，可能由于流化冰體系溫度低于碎冰，且將魚體浸沒隔絕氧氣，抑制魚肉中的ATP降解。

4 結論

相較于碎冰，流化冰對大黃魚具有更好的預冷效果，能夠明顯延緩大黃魚感官品質和質構變化，延長貨架期。根據微生物和化學分析表明，四種檢測微生物數量以及酸價、TVB－N值和K值均低于碎冰對照組，且貯藏溫度越低，保鮮效果越好。綜合感官評定、菌落總數和TVB－N值，流化冰(4、－1℃)處理組的貨架期分別為6、12 d，比碎冰組分別延長了3、9 d。本研究模擬產業化低溫保鮮方式，為流化冰保鮮技術的市場應用提供理論參考和實踐依據。