羅非魚魚脯的烤制工藝

姜鵬飛，于文靜，范馨茹,2，張蕊,3，傅寶尚，溫成榮*，鄭杰

1(國家海洋食品工程技術研究中心(大連工業大學)，遼寧 大連，116033) 2(大連海洋大學 食品科學與工程學院，遼寧 大連，116023) 3(大連格智知識產權代理有限公司，遼寧 大連，116011) 4(遼寧省海洋水產科學研究院，遼寧 大連，116021)

羅非魚(tilapia，Oreochromis niloticus)，又名非洲鯽魚，肉質細嫩，富含蛋白質、脂肪、維生素等營養物質，是我國主要的養殖經濟魚類之一，2019年年產量為1 641 662 t，同比增加1.05%，位居我國淡水養殖魚產量第六位[1-3]。羅非魚產量極高，在世界各國被廣泛消費，是全球范圍內繼鯉魚之后的第二大消費養殖魚類[4-6]，據聯合國糧農組織漁業統計數據顯示，2018年世界羅非魚產量為4 525 400 t，位居第三，僅次于草魚和鰱魚[7]。羅非魚有時被描述為“水產雞”，因為其生長速度快，對各種環境條件的適應能力強，能夠在圈養條件下生長繁殖，并且易于加工魚脯[8]，羅非魚加工產品深受廣大消費者喜愛。

魚脯具有低水分、高營養、方便食用和保存期長等優點，已報道的對魚脯的一些初步研究主要集中在產品配方以及加工工藝優化等方面。王璐等[9]以魚糜和魚肉為原料，研究了魚糜及鮮魚配比、干燥工藝條件等對產品品質的影響，確定出魚脯最佳工藝條件。余汶君等[10]以草魚為原料，優化了產品配方、去皮、脫腥、烘干等工藝。高龍飛等[11]研究了改良劑、脫水方式、調味配方等因素對羅非魚魚脯品質的影響，而目前關于烤制工藝對羅非魚魚脯品質影響的研究報道較少。

烤制作為魚肉處理的一種常用的加工方法，可使魚肉組織緊實，賦予金黃色澤，增進魚肉的風味，此外，還能殺滅魚肉中大部分的微生物。因此，烤制工藝對魚肉的最終產品狀態有一定影響。本文研究烤制對羅非魚魚脯質構特性、色澤、水分遷移以及微觀結構變化的影響，探討羅非魚在烤制過程中水分與品質變化的規律，探究不同烤制條件下羅非魚魚脯品質的變化，為羅非魚的烤制工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍羅非魚，大連新長興海鮮市場；磷酸鹽緩沖液，北京寶希迪科技有限公司；戊二醛、乙醇，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

SCC61G萬能蒸烤箱，德國Rational公司；JJ6000電子天平，美國雙杰兄弟有限公司；TA.XT.plus物性測試儀，英國SMS公司；UltraScan PRO測色儀，美國HunterLab公司；2KBTES-55型真空冷凍干燥機，美國Virtis公司；DHG-9070A電熱鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司；MesoQMR23-060H核磁共振成像分析儀，蘇州紐邁電子科技有限公司；JEOL JSM-7800F掃描電鏡顯微鏡，日本Hitachi公司。

1.3 樣品處理方法

將冷凍羅非魚從冷庫取出，置于4 ℃環境下進行緩化12 h，至肉表面有一層薄冰、肉質稍硬，有利于后續對羅非魚的切片。

1.4 即食羅非魚魚脯的加工工藝

加工工藝流程為：

冷凍羅非魚→切片→調味→擺盤→烘干→烤制→切片→包裝→殺菌

(1)切片：用刨片機直接將冷凍羅非魚切片，厚度4 mm。

(2)調味：將切好的羅非魚魚脯放入預先調制好的調味料中，魚肉1 kg基礎上，調味料比例為蔥4%，姜4%，糖2%，料酒2%，鹽0.4%，味精0.3%，調好之后放置1 h，隔0.5 h翻面，確保調味均勻。

(3)擺盤：將調好味的魚脯平鋪在細目鐵絲網架上。

(4)烘干：把平鋪后的魚脯放入到鼓風干燥機中，55 ℃干燥約2.5 h，在干燥過程中每隔0.5 h翻動1次，避免其與網格形成粘連。

(5)烤制：預先將烤箱進行預熱，溫度選擇120、130、140、150、160 ℃，分別在時間5、10、15、20、25 min下烤制。

(6)切片：將烤好的魚脯, 放置于干燥且干凈的工作臺上冷卻至室溫，切片時注意切片平整、美觀，便于包裝。

(7)包裝：將切好的魚脯按每袋約30 g的量裝入透明自封袋中并封口。

(8)殺菌：將包裝好的魚脯放入高壓蒸汽滅菌鍋中，于121 ℃條件下處理20 min后取出備用。

1.5 色度測定

采用UltraScan PRO型測色儀檢測不同烤制條件下羅非魚魚脯色度變化。測試即食羅非魚魚脯正反表面色度，根據不同的烤制條件，每組條件做 6 組平行，分別觀察L*、a*及b*值的變化。其中，L*值代表亮度，a*值代表紅綠值，b*值代表黃藍值[12], ΔE值為色差，計算如公式(1)所示：

(1)

1.6 質構特性分析

參考DOLORES等[13]的方法對烤制后的魚脯進行全質構分析(texture profile analysis, TPA)。魚脯樣品大小為25 mm×25 mm×4 mm，采用P/50探頭，對魚脯進行2次壓縮，測試參數為：測試前速率1.0 mm/s，測試速率0.5 mm/s，測試后速率10.0 mm/s，壓縮程度50%，2次壓縮間隔時間為5 s。每組樣品平行測定6次。 在TPA測試結果中，選擇硬度、彈性和咀嚼性3個 指標進行分析。

1.7 剪切力測定

使用 TA-XT Plus 物性分析儀對魚脯剪切力進行測試，測試時垂直于魚脯纖維方向進行切割，測試模式：測試前速率1 mm/s，測試速率1 mm/s，測試后速率10.0 mm/s，觸發力5 g，下行距離15 mm，每組樣品平行測定3次[14]。

1.8 低場核磁共振波譜測定

將樣品放入線圈直徑為40 mm的玻璃管內后，置于磁場中心位置(磁場強度為0.5 T，磁場溫度為32 ℃)。T2測試條件為：SFO1(Hz)=262 759.90 Hz，P1=21 μs，P2=42 μs，TW=4 500 ms，TE=0.3 ms，NECH=4 500，NS=8，PRG=3。通過多擬合軟件分析得到脈沖序列的弛豫信號衰減曲線，利用SIRT軟件反演出橫向弛豫時間的相關數據。其中，迭代次數是100 000次，弛豫時間范圍是0.01～1 000 ms。

1.9 掃描電子顯微鏡測定

將大小為3.0 mm×3.0 mm×4.0 mm的魚脯浸入2.5%(體積分數)戊二醛溶液，在 4 ℃條件下固定24 h，然后將樣品放入真空冷凍干燥機凍干24 h，干燥后將樣品固定在樣品臺上，表面噴金，取出之后置于50倍數掃描電子顯微鏡下觀察并成像[15]。

1.10 感官評價

選取10名專業的感官評價員對魚脯進行感官評價。評定設置5個指標，包括色澤、硬度、嫩度、氣味、可接受性評價，統計每個樣品的得分取平均值，評分標準見表1。

表1 感官評價標準表

1.11 數據統計分析

所有實驗數據采用Microsoft Excel 2010進行統計分析，作圖采用Origin 9.0軟件，顯著性分析采用SPSS 16.0，水平設定為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同烤制工藝對色度變化的影響

L*值、a*值和b*值能反映樣品色度的變化，一般L*值越低，a*值和b*值越高，色度越深。烤制溫度和時間對羅非魚魚脯色度的影響如表2所示。相同溫度條件下，隨著烤制時間的延長，羅非魚魚脯的L*值呈現逐漸降低的趨勢，而a*值和b*值則呈現上升趨勢，說明魚脯的色度在不斷加深，逐漸由淺黃色變為紅褐色。以溫度120 ℃為例，隨著烤制時間的增加，L*值呈現逐漸降低的趨勢，到烤制25 min結束后降為53.97，與烤制5 min(58.44)相比，降低了4.47。而a*和b*則呈現上升趨勢，到烤制25 min結束后的a*和b*分別為-3.41和18.61，與烤制5 min(-5.36和6.91)相比，分別上升了1.95和11.7。這可能是因為在魚脯烤制的過程中發生了美拉德反應，且烤制時間越長，美拉德反應的程度越大，色度越深[16]。

表2 不同烤制溫度和時間對羅非魚魚脯色度的影響

如圖1所示，感官觀察可知，低溫烤制魚脯時顏色較淺，當溫度超過150 ℃，魚脯邊緣開始收縮卷曲，外觀影響感官評分，當達到160 ℃高溫時易使魚脯表面形成膜，阻礙水分蒸發，使魚脯顏色過深，質量明顯下降。當烤制時間一定時，魚肉的色度與烤制溫度也基本呈現正相關，這可能是因為在魚脯的烤制過程中發生了非酶褐變和焦糖化反應[17]。與其他條件相比，在160 ℃、20 min與25 min條件時，a*值達到0.69和0.89，呈現正值，說明溫度過高，魚脯顏色加深，甚至魚脯呈現變焦變脆，對魚脯在感官上有不利影響，因此烤制時間在15 min時達到最佳。ΔE值隨著烤制時間的延長，整體呈現下降趨勢，與L*值趨勢基本保持一致。綜上所述，溫度過高和過低都會對色澤產生不好的影響，因此在烤制過程中應控制適當的溫度及時間，溫度控制在130～140 ℃、15 min 為宜。

圖1 不同烤制條件下的羅非魚魚脯

2.2 不同烤制工藝對質構特性變化的影響

羅非魚魚脯在不同烤制溫度和時間下的質構特性變化如圖2所示。在不同烤制溫度下，隨著烤制時間的延長，羅非魚魚脯的質構發生顯著的變化，整體而言，硬度、咀嚼性呈現逐漸增加趨勢，彈性趨勢與之相反，這與蔡路昀等[18]研究結果一致。硬度和咀嚼性反映出食品在人的口腔中咀嚼的困難程度，這些指標的數值越大，說明魚脯在食用過程中咀嚼越費力[19]。由圖2可知，以烤制溫度120 ℃為例，魚脯的硬度從烤制5 min的4 514.93 g增加到25 min的5 880.87 g； 咀嚼性從烤制5 min的3 947.71增加到烤制25 min的5 210.89。在相同烤制溫度下，羅非魚魚脯的硬度、咀嚼性隨著烤制時間的增加趨勢逐漸上升，這是因為隨著烤制時間的延長，羅非魚魚脯中水分慢慢變少，魚肉中的肌原纖維蛋白開始變性，三維空間逐漸開始收縮，分子漸漸伸展，并形成了有規律的排列，使蛋白質分子之間結合緊密，形成一種較硬的穩定的結構，導致樣品硬度增加，質地變硬；溫度達到160 ℃時，硬度和咀嚼性在15 min時達到最大值，分別是6 508.96 g和5 376.70，隨后呈現下降趨勢，在25 min時達到最低值6 191.294 g和5 132.57，降低了2.5%和4.8%。這可能是因為烤制溫度較高時，結締組織會降解成明膠，導致肌肉組織松散，使得硬度，咀嚼性下降[20]。在相同的烤制時間下，魚肉硬度和咀嚼性與烤制溫度也呈正相關。以烤制5 min為例，5種溫度120、130、140、150、160 ℃下的硬度分別是4 514.93、 4 997.8、5 016.88、5 190.88、5 681.45 g。而在20～25 min時，高溫160 ℃的硬度，咀嚼性下降，這可能因為水分含量的變化逐步趨于平緩，加熱時間過長，魚脯變焦變脆，導致硬度下降。咀嚼性的變化趨勢與硬度相似。因此烤制時間控制在15 min時較好。此外隨著烤制時間的延長，魚脯的彈性呈現下降趨勢，出現這種結果可能是由于隨著烘烤時間的延長，水分大量散失，魚肉堅硬，脆性增加，導致彈性下降。通過感官觀察可得烤制溫度在130 ℃以下時，魚脯的口感較差，較粘牙，組織不緊致，而當溫度到達160 ℃時，魚脯有焦糊的味道。綜上所述，烤制條件在140～150 ℃，15 min時魚脯的可接受度較好。

a-硬度;b-彈性;c-咀嚼性

2.3 不同烤制工藝對剪切力特性變化的影響

肉的嫩度是指肉的老嫩程度，代表人食用時對肉的撕裂、咬斷和咀嚼時的難易程度、食用時口感的柔軟程度和總體的感覺，肉的嫩度可用剪切力來評價，通常剪切力越大嫩度越低[21]。由圖3可知，在烤制溫度一定時，隨著時間的升高，魚脯剪切力呈上升趨勢，以120 ℃為例，魚脯的剪切力從烤制5 min的2 143.12 g 到烤制25 min的3 744.43 g，在160 ℃，15 min 時達到最大值為4 002.81 g，之后剪切力略有下降，這可能是因為在烤制時隨著溫度上升導致凝膠網絡結構的增強，同時帶走了部分水分，使肌肉組織結構變緊湊，肉質較為Q彈。而當烤制時間繼續延長，剪切力值減小，可能是由于過高的烤制溫度使魚肉組織結構嚴重破壞，肉質變脆，導致剪切力下降，口感變差。同理，在烤制時間一定時，隨著烤制溫度的延長，羅非魚魚脯剪切力值呈現上升趨勢，烤制時間為 20～25 min時，高溫160 ℃的剪切力略有下降，分別為3 883.11、3 779.76 g，這可能是因為在烤制過程中蛋白質熱變性，魚脯水分流失較多，羅非魚魚脯表面形成硬殼，魚肉變硬導致剪切力變大。而當烤制時間繼續延長時，魚脯的剪切力值降低，可能是羅非魚魚脯處于高溫狀態時烤制時間過久使肌肉組織遭到嚴重破壞，導致肌肉組織松軟，彈性口感降低，剪切力值下降，所以烤制時間盡量控制在15 min為好。

圖3 不同烤制溫度和時間對羅非魚魚脯剪切力的影響

2.4 不同烤制工藝對水分分布變化的影響

根據核磁共振原理，質子所處的化學環境不同，其弛豫時間T2的長短便不相同，水分的自由度也不同[18]。不同烤制溫度與烤制時間條件下羅非魚魚脯馳豫時間的水分分布圖見圖4。多數樣品為3個峰，少數樣品出現4個峰，每個弛豫圖譜都有3個可見峰，分別代表3種水組分，依次是T21、T22和T23。其中，T21的弛豫時間最短，表征為結合水狀態；T22在整個組分中的占比最大，表征為不易流動水；T23所占比例為第二，表征為自由水狀態。由圖4可以看出，T22峰面積變化最明顯。在溫度相同條件下，從烤制時間為5 min開始，依次遞增到25 min時，T22峰面積不斷減小，不易流動水含量呈現下降趨勢。LI等[22]研究發現，隨著溫度的提升和時間的延長，肉中不易流動水含量減少，嫩度下降。表明烤制過程使得羅非魚組織內不易流動水流失的同時可能使其部分轉移成其他相態的水。MICKLANDER等[23]研究發現熱誘導過程的T22和T23之間的水分可以轉化，觀察整個水分分布圖，可以得出在烤制時間延長的同時，T22峰伴隨著峰圖左移現象,這在孫瑜嶸等[24]的研究中也有發現。可能是因為在烤制時間時羅非魚魚脯水分含量逐步減少、肌肉逐漸緊縮。此外，烤制溫度160 ℃ 時，有呈現4個峰的現象，表明烤制過程伴隨油脂的溢出，因此羅非魚魚脯產品的加工工藝中要重點控制油脂的過多溢出而造成的營養流失。

a-120 ℃;b-130 ℃;c-140 ℃;d-150 ℃;e-160 ℃

2.5 不同烤制工藝對微觀結構變化的影響

烤制羅非魚魚脯的微觀結構如圖5所示。不同的烤制溫度和時間對羅非魚魚脯肌肉纖維產生了一定影響。在相同的烤制溫度下，烤制5 min時，組織整體形態仍較為完整，肌纖維間隙先縮小再擴大。烤制10 min和15 min時，結締組織膜與肌原纖維開始分離，肌肉纖維間隙則進一步增加。烤制20 min時，肌肉纖維沿著魚脯縱軸撕裂，間隙逐漸擴大，導致肌肉纖維層漸漸斷裂。烤制25 min時，魚脯失水過多，使得組織整體結構被破壞，肌肉纖維結構受損，失去了魚肉本身該有的口感與彈性，不適合食用。所以烤制時間盡量控制在15 min以下。整個烤制過程肌肉結構的變化主要是由于烤制時間過長肌內膜和結締組織膜被逐漸的破壞，導致蛋白溶出，結構粗糙、組織間空隙較大，肌肉纖維產生變形等現象[25]。這可能是因為烘烤中魚塊表面形成了滲透率低的外殼，阻礙了后續水分向外繼續擴散，魚塊中心水分含量和水分活度相對較高，水分吸收更多熱量促進了蛋白質的水解。

a-120 ℃;b-130 ℃;c-140 ℃;d-150 ℃;e-160 ℃

2.6 不同烤制工藝對感官變化的影響

不同溫度烤制15 min時對魚脯感官評定的影響如圖6所示。由圖6可以看出，溫度140 ℃時魚脯的接受程度最高。而在120、130、160 ℃時整體感官評價較低，這是因為溫度在130 ℃以下時口感較軟，肉不易撕裂，失去了魚脯食品的咀嚼感，而當達到160 ℃時，魚脯較硬，魚脯中水分較少，表皮干且不易咀嚼，導致食用感不佳，接受度較低。如圖6所示，嫩度、色澤和氣味方面，溫度為140、150 ℃時感官評分變化不明顯，但在硬度和可接受性方面140 ℃時評分最高，可能是由于魚脯在烤制過程中發生了脂肪氧化反應，生成一系列具有揮發性的醛類、酮類等物質，并與氨基酸發生反應，有助于魚脯色澤和香味的形成，但是烤制溫度過高，烤制時間過長會使魚肉美拉德反應過度，質地變硬，風味和口感變差。結果表明，在140 ℃烤制15 min的條件下，感官得分最高。

圖6 不同烤制工藝對感官變化的影響

3 結論

不同烤制工藝對羅非魚魚脯品質有顯著影響。隨著烤制溫度的升高和烤制時間的延長，羅非魚魚脯的L*值和ΔE逐漸下降，a*值和b*值逐漸增加，烤制條件為140～150 ℃、15 min時較好；魚脯的硬度、咀嚼性和剪切力逐漸增加，彈性呈下降趨勢，烤制溫度控制在130～140 ℃、時間為15 min時較好；水分分布顯示不易流動水變化明顯，且含量逐漸降低，在烤制溫度為160 ℃時伴隨油脂溢出，影響口感；在微觀結構中烤制15 min后肌肉纖維逐漸斷裂，間隙增加。綜合考慮，并結合色澤、硬度、嫩度、氣味、可接受性感官評價等方面確定羅非魚魚脯的最適烤制工藝為烤制溫度140 ℃、時間15 min，此時制作的魚脯口感最佳，形態最好，可接受度最高。