冰藏和微凍貯藏對大鯢肌肉品質的影響

劉歡,馬翼飛,單錢藝,唐嘉誠,陳彥婕,包建強,2,3*

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),上海,201306) 4(上海市質量監督檢驗技術研究院,國家食品質量監督檢驗中心,上海,201306)

大鯢(Andriasdavidianus)又稱娃娃魚,屬于兩棲綱、隱腮鯢科,世界現存最大的兩棲動物,國家二級水生野生保護動物[1-2]。大鯢為長江中上游地區所有,主要產于陜西漢中、湖北、湖南張家界、浙江麗水等地區[3]。大鯢的營養和藥用價值均很高,肉質蛋白質高、脂肪含量較低[4-5]。目前,隨著大鯢工廠化繁殖和養殖技術日漸成熟,大鯢資源成功進入市場,其開發利用越來越受到人們的關注[6-7]。

冰藏保鮮是廣泛應用于水產品保鮮的一種方法,它是利用冰或冰水達到降溫的目的[8]。微凍保鮮的溫度一般是在生物體冰點以下1～2 ℃的溫度帶,這時魚體內大部分自由水被凍結,酶的活性降低,微生物細胞的生理生化活動和繁殖也受到了影響,從而使水產品在較長時間內保持新鮮度,延緩魚體腐敗變質[9]。前人[10-11]的研究表明微凍貯藏能夠較好地保持魚肉的新鮮度以及品質。

目前關于大鯢的研究大都集中在肌肉、皮膚[12]、黏液[13]和功能因子[14]等方面,而關于在冰藏和微凍的條件下品質變化的報道很少。本實驗以大鯢肌肉為實驗原料,以冰藏和微凍貯藏作為對比,通過測定貯藏過程中色差、pH值、汁液流失率、揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)、揮發性成分等指標并觀察肌肉微觀結構,研究大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏下品質的變化。

1 材料與方法

1.1 材料試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

大鯢,浙江山鼎大鯢研發有限公司,體重(2.5±0.5)kg,體長(60±4.4)cm,均為同齡大鯢。

實驗試劑：鹽酸標準滴定溶液(分析純),上海市計量測試研究院；氧化鎂、溴甲酚綠、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸等試劑,國藥集團化學試劑有限公司；4%多聚甲醛溶液,生工生物工程(上海)股份有限公司。

1.1.2 儀器與設備

Seven2Go pH計,梅特勒儀器(上海)有限公司；FMB20制冰機,上海賀帆儀器有限公司；Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀,丹麥FOSS公司；TMS-Pro質構儀,美國FTC公司；UV-1102紫外分光光度計,上海天美儀器有限公司；Eclipse 80i生物顯微鏡,日本尼康儀器有限公司；H-1850R臺式高速冷凍離心機,湖南湘怡實驗室儀器開發有限公司；HYC-310S醫用冷藏箱,青島海爾生物醫藥股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理

將人工養殖的大鯢運輸至實驗室,電擊暈厥,用85 ℃左右的水漂燙60 s,刮去皮膚表面黏液,去除內臟、四肢、頭部、尾部,用冰水洗凈[15]。將大鯢肌肉切成30 g大小的魚塊,用吸水紙擦干表面的水分,分裝于聚乙烯材質的自封袋中,將一部分樣品降溫至冰的熔點附近,裝入覆蓋約10 cm碎冰的泡沫箱中,再將表面覆蓋約10 cm碎冰,放到7 ℃左右冰柜中貯藏,每隔12 h換一次冰,確保環境溫度為0 ℃；另一部分貯藏到(-2±0.4)℃的冰箱中,每3 d測定其各項指標。

1.2.2 冰點的測定

參照劉欣榮等[16]的方法稍加改動,將大鯢肌肉置于-20 ℃的冰箱中,將熱電偶的溫度探頭插進肌肉中心,紀錄溫度每變化1 ℃對應的時間,繪制溫度時間曲線,當溫度由逐漸下降轉為一段相對穩定期時,該溫度即為大鯢肉的冰點。

1.2.3 菌落總數的測定

依據GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數》,測定大鯢肌肉菌落總數。

1.2.4 TVB-N的測定

依據GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》,測定大鯢肌肉TVB-N值。

1.2.5 TBA值的測定

參照劉會省等[17]的方法,取10 g大鯢肌肉于錐形瓶中,向錐形瓶中加入50 mL的三氯乙酸(質量分數7.5%),浸提30 min,過濾,離心5 min,取5 mL上清液,向上清液中加入5 mL 0.02 mol/L的硫代巴比妥酸,然后90 ℃恒溫水浴加熱40 min,再離心取上清液,分別在532、600 nm處測上清液吸光值(A532、A600),TBA值計算如公式(1)所示：

(1)

1.2.6 汁液流失率的測定

參考FENG等[18]的方法,稱量樣品貯藏前的質量,貯藏一定時間后取出樣品解凍,擦干肉表面的水分,稱其質量,記錄初始樣品的質量和解凍后的質量,汁液流失率計算如公式(2)所示：

汁液流失率/%=(大鯢肉初始質量-解凍后的質量)/初始質量×100

(2)

1.2.7 質構的測定

由于大鯢肌肉無法制備成大小一致的幾何形狀,不宜使用P50探頭,需通過較小的柱形探頭以不破壞樣品結構并保持固定接觸面積的前提下進行變壓縮測試。選用P5探頭進行質構特性的測定,測量模式為TPA,重復測量4次,取平均值。測定參數：測試前的速度1 mm/s,測試速度5 mm/s,測試后的速度10 mm/s,測試距離10 cm,觸發力20 g。

1.2.8 pH的測定

參考文獻[19]的方法稍加改動,稱取已經切碎的大鯢肉2 g,加入20 mL的水,均質,放置30 min,用pH計進行測定。

1.2.9 肌肉微觀結構的測定

參照袁小敏[20]的方法,將樣品切成1 cm×1 cm×1 cm左右的小塊,用4%的多聚甲醛溶液固定,用水洗去固定液,用體積分數50%、70%、80%、95%乙醇梯度脫水1 h,用吸水紙擦干,再用100%乙醇浸泡1 h,浸蠟,包埋,將組織蠟塊用切片機切成厚度為5 μm的薄片,用蘇木素-伊紅(HE)染色法染色,在光學顯微鏡下觀察。

1.3 數據處理

實驗數據用Excel 2010進行統計,采用SPSS 16.0、Excel和Origin 8.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 冰點分析

從大鯢肌肉的降溫曲線可看出,前27 min迅速下降,30 min后出現了一段相對穩定的時期(圖1),這個時期大鯢肉內部大部分水凍成冰,放出熱量,所以溫度幾乎無變化,120 min后溫度繼續快速下降。所以可以得到大鯢肌肉的冰點為(0.1±0.1)℃,本實驗把-2 ℃設為大鯢肌肉微凍貯藏的溫度。

圖1 大鯢肌肉的凍結曲線Fig.1 The freezing temperature curve of A.davidianus muscle

2.2 菌落總數的變化

大鯢肌肉菌落總數的變化如圖2所示。2種貯藏溫度下大鯢肌肉菌落總數均是隨著貯藏時間的延長而增加,冰藏組的菌落總數高于微凍組,這可能是因為冰藏溫度高,微生物繁殖較快,低溫能夠延緩微生物的生長。冰藏組貯藏24 d時,菌落總數已超過6 lgCFU/g。在貯藏結束時2組均超過了6 lgCFU/g,均不可食用。

圖2 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中菌落總數的變化Fig.2 Changes in aerobic plate count of A.davidianus muscle during ice and micro-frozen storage

2.3 TVB-N值的變化

TVB-N是評價水產品品質好壞的重要指標,新鮮水產品含有豐富的蛋白質,在微生物和內源酶的作用下分解產生二甲胺、三甲胺等氨類物質以及其他的氨類化合物,這些物質都被稱為TVB-N[21]。如圖3所示,新鮮大鯢肌肉TVB-N值為(6.96±0.18)mg/100 g,大鯢肌肉冰藏初期TVB-N值變化不明顯,后期增長速率升高；冰藏條件下TVB-N從第21天開始增長速率加快,微凍貯藏條件下TVB-N從第27天開始增長速率變快,但沒有冰藏組增長快。根據食品安全標準GB 2733—2015《鮮、凍動物性水產品》,淡水魚蝦中TVB-N的含量≤20 mg/100 g[11]。冰藏組在第33 天時,TVB-N值達到(24.82±0.62)mg/100 g,已變質不可食用,微凍貯藏還在國標規定范圍內。這可能因為微凍能抑制微生物的生長和降低內源酶的活性,使蛋白質無法分解出氨類化合物。微凍貯藏條件下可以延緩大鯢肌肉腐敗變質,保持魚的品質。

圖3 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中TVB-N值的變化Fig.3 Changes in TVB-N of A.davidianus muscle during ice and micro-frozen storage

2.4 TBA值的變化

硫代巴比妥酸值是評價水產品脂肪氧化程度的指標,脂肪氧化產生的丙二醛能與硫代巴比妥酸試劑反應生成粉紅色化合物[16]。一般情況下,脂肪由于溫度、酶和蛋白質而發生氧化,氧化程度越大,TBA值越高,魚肉新鮮度越差。大鯢貯藏期間TBA的變化如圖4所示,冰藏組的大鯢肉在貯藏前期沒有明顯的變化,從21 d開始增長速率有明顯的上升,冰藏至33 d時TBA值達到(0.623±0.008)mg/100 g。微凍組TBA值前期變化趨勢不明顯,從27 d開始增長速率上升,貯藏到33 d時達到(0.49±0.03) mg/100 g。微凍在一定程度上能夠降低脂肪氧化的速度,這是因為微凍溫度比冰藏溫度低,能夠抑制脂肪氧化酶的活性。

2.5 汁液流失率的變化

汁液流失率是衡量魚肉持水能力的一個標準。由圖5可知,在冰藏和微凍貯藏過程中大鯢肌肉汁液流失率呈現上升的趨勢,并且前期上升比較快,貯藏至24 d時,上升趨勢較緩,貯藏結束時冰藏汁液流失率為32.41%,微凍貯藏為26.11%。這可能與蛋白質等大分子物質發生降解有關,肌肉內部水分流出,使其持水力下降。在整個貯藏過程中冰藏組的汁液流失率要略高于微凍貯藏,說明微凍保藏效果比冰藏好,這可能與微凍溫度更低有關,能夠延緩肌肉組織分解,降低蛋白酶的活力,從而使蛋白質降解速率變慢。微凍貯藏能夠延緩魚肉汁液流失。

圖5 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中汁液流失率值的變化Fig.5 Changes in water loss of A.davidianus muscle during ice and micro-frozen storage

2.6 質構的變化

質構特性是反應魚肉品質的指標。硬度、膠著性、咀嚼性以及回復性都是測定魚肉質構常用的指標。相悅等[22]的研究表明冰藏過程中花鱸魚硬度、膠著性和咀嚼性等指標均呈現下降的趨勢,口感質量降低。表1是冰藏和微凍貯藏大鯢肌肉在貯藏期的硬度、膠著性、咀嚼性和回復性的變化趨勢。冰藏和微凍貯藏條件下大鯢肌肉的硬度分別下降了50%、40%；膠著性分別下降了48%、42%；咀嚼性分別下降了47%、40%；回復性分別下降了33%、35%；硬度均是在27 d時出現顯著降低,冰藏條件下,膠著性和咀嚼性都是在21 d時呈現顯著下降的趨勢,而微凍貯藏條件下,膠著性沒有明顯下降的點,咀嚼性在27 d時呈現明顯下降的趨勢,這是因為肌原纖維蛋白發生降解,肌肉組織結構被破壞。

表1 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中質構變化Table 1 Change in texture of A.davidianus muscle during ice and micro-frozen storage

2.7 pH值變化

圖6為冰藏和微凍貯藏過程中大鯢肌肉pH值的變化,大鯢肌肉pH值在貯藏前期呈現先下降后上升的趨勢,這可能因為大鯢死后的僵直期,大鯢肌肉內部糖原降解產生大量ATP、乳酸和磷酸肌酸等酸性物質,導致魚肌肉pH值下降[23]；在解僵和自溶期,由于酶和微生物的作用,肌肉中的蛋白質產生堿性化合物,導致大鯢肌肉pH值呈現上升的趨勢。冰藏條件下pH值在第3 天降到最低值6.04,微凍貯藏條件下第6 天降到最低值5.94,在貯藏后期冰藏條件下大鯢肌肉pH上升速率比微凍貯藏快,這是由于微凍貯藏降低了酶的活性,分解蛋白質的速度減慢,氨等堿性物質生成減少。冰藏組在貯藏24 d后pH又開始下降,可能因為產酸菌成為優勢菌,使其pH值下降,而微凍貯藏還是上升的趨勢,可能是因為微凍溫度低,微生物生長緩慢,主要以蛋白質分解成堿性物質為主導,微凍貯藏27 d時pH值較低,可能是因為環境因素和個人操作原因導致異常。

圖6 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中pH值的變化Fig.6 Changes in pH of A.davidianus muscle during ice and micro-frozen storage

2.8 肌肉微觀組織結構的變化

圖7是大鯢在貯藏過程中鮮樣、冰藏以及微凍貯藏肌肉組織微觀結構的對比圖。從圖中可以看出,新鮮大鯢肌肉的肌肉組織完好,組織清晰。貯藏到第15 天時,組織結構有破裂,肌肉組織的完整性比新鮮魚肉低；貯藏到33 d時,肌原纖維被分解,肌纖維束斷裂,肌肉組織結構被破環,微凍貯藏比冰藏破裂更嚴重。冰藏溫度比微凍貯藏溫度高,冰藏主要由于蛋白酶的作用,結構蛋白和肌原纖維蛋白被分解,肌肉纖維結構劣化；微凍貯藏大鯢肌肉組織破裂主要因為細胞內產生大小不同的冰晶,對細胞造成機械損害,導致肌束斷裂。

a-鮮樣;b-冰藏15 d;c-微凍15 d;d-冰藏33 d;e-微凍33 d圖7 大鯢肌肉在冰藏和微凍貯藏過程中肌肉組織結構的變化Fig.7 Changes in muscle tissue structure of A.davidianus during ice and micro-frozen storage

3 結論

本實驗研究了在冰藏(0 ℃)和微凍(-2 ℃)貯藏過程中大鯢肌肉品質的變化。在冰藏和微凍貯藏過程中,大鯢肌肉的TVB-N、TBA以及汁液流失率都顯示上升的趨勢,溫度越低,上升的越慢；菌落在貯藏結束時均已超過限定值,不可食用。冰藏組在貯藏結束時,TVB-N超過國家限值,微凍貯藏仍在可接受范圍內；冰藏條件下大鯢肌肉pH值第3 天降到最低值,微凍條件下第6 天降到最低值；大鯢肌肉硬度、膠著性、咀嚼性以及回復性均呈現下降,溫度越高,下降越快；觀察其微觀結構,微凍貯藏與冰藏都使大鯢肌肉肌纖維組織結構斷裂。與冰藏相比,微凍貯藏較好地保持了大鯢肌肉品質。本文仍有不足之處,對大鯢肌肉品質變化研究不夠深入,后面的研究將從蛋白質變化機理,氣味物質等方面進一步探究大鯢肌肉品質變化的機理。