劉文博,柯志剛,4,徐霞,4,鄔華威,王求娟, 周緒霞,4,丁玉庭,4,劉書來,4*
1(浙江工業大學 食品科學與工程學院,浙江 杭州,310014)2(浙江省深藍漁業資源高效開發利用 重點實驗室,浙江 杭州,310014)3(國家遠洋水產品加工技術研發分中心(杭州),浙江 杭州,310014) 4(海洋食品精深加工關鍵技術省部共建協同創新中心,大連工業大學,遼寧 大連,116034) 5(寧波今日食品有限公司,浙江 寧波,315000)
鰹魚(Katsuwonuspelamis),主要分布于中西太平洋海域,價格低廉但捕獲量較高,年產量約100萬t,是大型遠洋性漁業的主要品種[1]。鰹魚富含必需氨基酸以及DHA、EPA等不飽和脂肪酸,經濟和食用價值很高,是國際營養協會推薦的綠色無污染健康美食[2]。鰹魚在加工、儲藏過程中受到的微生物侵蝕、外部損傷(如刮傷、擦傷和擠壓)以及體內酶活性的變化均會導致其營養價值降低甚至產生異味。冷凍保藏是長期貯藏鰹魚的主要方式,但鰹魚在凍藏過程中易發生汁液流失、脂質氧化和蛋白質降解等品質劣變。趙思敏等[3]研究的新型流化冰保鮮技術可顯著減緩凍藏過程中養殖大黃魚魚體的腐敗進程,鈍化其體內生化反應,延長產品貨架期。在水產品中添加抗凍保護劑能有效抑制冰晶的持續生長和重結晶現象,對脂質具有一定抗氧化作用以及抑制蛋白質的聚集強度。魯耀彬等[4]使用小分子葡聚糖作為抗凍保護劑處理草魚,可以較好地保持其蛋白的理化與功能指標,有效抑制蛋白二級結構變性。
鍍冰衣是一種在魚體表面凍結后,將魚體浸沒在冷卻的水中,在魚體表面迅速形成冰層的凍藏前處理方式。冰衣能使空氣與魚體隔離,可抑制空氣造成的蛋白質與脂質氧化[5]。但目前傳統的鍍冰衣技術存在易龜裂脫落、抗氧化性差等問題。TRIGO等[6]研究發現,使用無皂基藜提取物鍍冰衣處理能抑制大西洋鯖(Pneumatophorusjaponicus)魚肉脂肪氧化,提高了其感官品質并延長產品貨架期;鄭煒等[7]發現ClO2鍍冰衣能有效抑制凡納濱對蝦蝦仁冷凍期顏色的改變,有效保持蝦仁的品質。然而,采用單一冰衣液對保鮮效果的提升作用較為有限,根據柵欄技術原理,復合冰衣液具有協同效用,能夠發揮不同添加劑的保鮮效果,有效改善保鮮品質。目前國內新型鍍冰衣技術尚在起步階段,HE等[8]用花椒和模擬花椒精油制備冰衣液對大西洋鮭魚生魚片鍍冰衣處理,有效減緩了魚片微生物繁殖和揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值增加,并且保留了較好的微觀結構和感官品質,能有效保持鮭魚魚片的新鮮度。本文嘗試在褐藻膠冰衣鍍液的基礎上分別添加保水劑復合磷酸鹽以及抗氧化劑D-異抗壞血酸鈉,研究不同添加劑的復配冰衣對鰹魚凍品在凍藏過程中脂肪氧化、蛋白質變性、微生物生長及干耗等品質劣化問題的抑制效果,為改善鰹魚產品的凍藏品質和延長產品貨架期提供理論參考。
1.1.1 原料與試劑
鰹魚,規格(2.0±0.1) kg,由上海開創遠洋公司金匯6號圍網漁船于中西太平洋海域(東經155°~165°,北緯02°~南緯02°)捕獲,通過船載冷鹽水凍結至魚體中心溫度(-17±1) ℃,轉至船載干倉暫存,并運至實驗室;
D-異抗壞血酸鈉、褐藻膠、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉等為食品級,連云港德邦精細化工有限公司;MgO、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、1, 1, 3, 3-四乙氧基丙烷、冰乙酸、石油醚、KI、無水Na2SO4、重鉻酸鉀、KCl、NaOH、NaCl、普通營養瓊脂等均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司。硼酸、雙縮脲試劑、牛血清蛋白,美國Sigma-aldrich公司。
1.1.2 主要儀器
FA 3204B精密電子天平,上海儀天科學儀器有限公司;HR 2860高速碎肉機,荷蘭飛利浦公司;UV-6100S掃描型紫外分光光度計,上海美譜達MATADA儀器有限公司;FLS980 穩態/瞬態熒光光譜儀,英國Edinburgh Instrument公司;ColorQuest XE色差儀,Hunterlab公司;TGL-16M高速臺式冷凍離心機,長沙湘儀離心機儀器有限公司;PHS-3C pH計,上海精密科學儀器有限公司。
1.2.1 鰹魚的鍍冰衣處理
將原料魚置于-18 ℃冰箱,魚體中心溫度達到(-17±1) ℃。未鍍冰衣組作為對照(CK)組,質量分數0.1%褐藻膠的冰衣鍍液作為(IG-1)組,0.1%褐藻膠和1.5%D-異抗壞血酸鈉的復配冰衣鍍液作為(IG-2)組,0.1%褐藻膠和2%復合磷酸鹽[m(三聚磷酸鈉)∶m(焦磷酸鈉)=1∶1]的復配冰衣鍍液作為(IG-3)組。
選用表面完整無破損的冷凍鰹魚,將其浸沒于溫度為(0±2) ℃的上述4種冰衣鍍液中,鍍冰時間為15 s,取出鰹魚,使鍍液在魚體表面迅速凝結成冰衣,控制鍍冰量為5.8%~6.8%,真空包裝后置于-18 ℃冰箱凍藏,以60 d為取樣周期對鰹魚肉的品質指標進行測定,分析300 d凍藏期內鰹魚品質的變化規律。
1.2.2 TVB-N的測定
參照GB 5009.228—2016《食品國家安全標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》。
1.2.3 pH的測定
參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》。
1.2.4 過氧化值(peroxide value, POV)的測定
參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》。
1.2.5 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBA)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》。
1.2.6 熒光強度(fluorescence intensity, FI)的測定
1.2.6.1 肌原纖維蛋白的制備
根據KONG等[9]的方法并稍做修改,制備肌原纖維蛋白(myofibrillar protein,MFP)。將2 g切碎的魚肉與15 mL冷蒸餾水混合,在4 ℃下勻漿30 min,以14 000 r/min離心10 min。重復使用10倍體積的pH 7.0、50 mmol/L Tris-KCl緩沖液洗滌沉淀,提取更多水溶性物質。將沉淀與10倍體積pH 7.0、0.6 mol/L Tris-KCl緩沖液重新混合,均質30 s。在4 ℃下靜置1 h以提取MFP,然后在10 000 r/min、4 ℃下離心10 min。收集的上清液就是MFP溶液。根據WU等[10]方法并進行一些修改,分析MFP溶液中的蛋白質濃度,并調整為0.5 mg/mL。
1.2.6.2 熒光強度的測定
參考REN等[11]方法并稍做改動。使用穩態/瞬態熒光光譜儀掃描在0.6 mol/L Tris-KCl緩沖液中稀釋的MFP溶液(0.5 mg/mL)。在295 nm的激發波長下,在300~400 nm波長處獲得熒光強度光譜,掃描速度為1 000 nm/ min。激發和發射狹縫寬度為10 nm。
1.2.7 質構特性的測定
參考胡麗麗等[12]的方法并作一定修改。采用質地剖面分析模式測試,模擬人的2次咀嚼動作,檢測質構特性參數。將魚肉切成10 mm×15 mm×10 mm的方塊,使用平底柱形探頭P/36R。測試條件如下:測試前速率1 mm/s,測試速率1 mm/s,測試后速率5 mm/s,應變程度75 %,停留間隔5 s;負重探頭類型Auto-5 g;數據收集率200;環境溫度12~16 ℃。樣品按垂直于其厚度的方向平放,每次測3個樣品,取平均值,分別測定其硬度、彈性、內聚性、黏性、咀嚼性和回復性。
1.2.8 感官分析
感官分析評估表是由6名經過實驗室培訓的小組成員根據從最佳到最差特征的六點量表制定的。解凍后,將鰹魚樣品用5個參數(顏色、氣味、質地、形態和烹飪測試)進行評估。對于烹飪測試,感官評估基于風味、味道和肉湯濁度。制作雷達圖,以可視方式表示鰹魚樣品的感官分析結果。
1.2.9 白度的測定
采用ColorQuest XE色差儀的L*,a*,b*模式測定。將鰹魚魚肉用一層保鮮膜包裹,在25.400 mm2孔徑透光孔、包括鏡面反射設置下測定鰹魚普通肉和暗色肉的色澤,每個樣品重復測定6次。白度按公式(1)計算:

(1)
1.2.10 汁液流失率的測定
采用SOARES等[13]的方法并稍作修改。取出每袋解凍的鰹魚樣品,用濾紙吸干并稱重。通過公式(2)計算鰹魚樣品的汁液流失,其中m1表示鰹魚樣品鍍冰衣前的初始質量;m2表示解凍后鰹魚樣品的質量。

(2)
1.2.11 鍍冰衣失重率的測定
參考SUNDARARAJAN等[14]的方法,按公式(3)計算:

(3)
式中:m0,第0天鍍冰衣后冷凍鰹魚的質量,g;mX,鍍冰衣后鰹魚冷凍儲存第60、120、180、240和300 d后的質量,g;X,儲存時間,d。
數據采用SPSS 26軟件進行整理分析,采用Origin 2019b軟件作圖,實驗結果表述為平均值±標準偏差(Mean±SD),當P<0.05為顯著性差異。
TVB-N是由蛋白質分解產生的氮及胺類等堿性物質,其隨腐敗程度的加深而增加。如圖1所示,在-18 ℃凍藏條件下,CK組的TVB-N值最高,在凍藏前期增長明顯,在后期趨于平緩。3組冰衣鍍液均對TVB-N值的增長有明顯的抑制作用,其中IG-2組的控制效果最好(P<0.05)。結果表明,鍍冰衣對鰹魚魚肉腐敗變化有良好的控制作用,并且D-異抗壞血酸鈉和褐藻膠復配冰衣的控制效果更優。凍藏300 d時,IG-1、IG-2、IG-3實驗組TVB-N值分別低于對照組3.05%、7.11%、6.09%。而余文輝等[15]研究發現含有竹葉抗氧化物的復配冰衣能有效抑制金槍魚貯藏過程中微生物的生長和TVB-N值增加。說明含有抗氧化物的復配冰衣相較于單一冰衣更能有效抑制魚肉腐敗。

圖1 不同冰衣鍍液對TVB-N的影響Fig.1 Effect of different ice glazing on TVB-N
pH值是評定水產品鮮度及品質優劣的重要指標,pH值為6.0時,金槍魚肉略有腥臭味,口感不佳;pH值為6.5時,金槍魚類肌肉腐敗變質,不能食用[16]。如圖2所示,在貯藏300 d內,4組樣品的pH值呈先下降后上升趨勢。在貯藏前60 d內,隨著魚類死后糖酵解的進行,魚體肌肉中大量糖原酵解產生乳酸、三磷酸腺苷降解產生磷酸,致使肌肉pH值降低,之后魚體進入自溶階段,由于組織中蛋白酶的作用使蛋白質逐漸分解成氨基酸、單磷酸腺脫氨,氧化三甲胺分解產生三甲胺及二甲胺等含氮堿性化合物,從而使魚肉pH值上升。貯藏300 d后CK組、IG-1組、IG-2組、IG-3組的魚肉pH值分別達到了6.18、6.05、5.90、5.91,腐敗程度為CK組>IG-1組>IG-3組>IG-2組,說明鍍冰衣處理能起到較好的保鮮效果,并且D-異抗壞血酸鈉和褐藻膠的復配冰衣對微生物及酶活性的抑制作用優于單一褐藻膠冰衣。
脂肪酸過度氧化會導致酸敗味等不良風味的形成[17]。鍍冰衣技術可以在魚體表面形成防護屏障,隔絕空氣,達到抑制脂肪氧化的目的。SHI等[18]研究發現添加0.2%的迷迭香酸冰衣處理凍蝦在脂肪氧化方面表現出較明顯的優勢。如圖3所示,凍藏期間鰹魚凍品的POV值均隨貯藏時間延長而增加,其中120、180和240 d之間沒有顯著性差異(P>0.05),相同貯藏時間POV值為CK組>IG-3組>IG-1組>IG-2組,說明D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠的復配冰衣可以有效延緩過氧化物的生成,對脂肪氧化的抑制效果最好。復合磷酸鹽與褐藻膠的復配冰衣組在對脂肪氧化控制上沒有單獨使用褐藻膠冰衣組效果好。

圖3 不同冰衣鍍液對POV的影響Fig.3 Effect of different ice glazing on TBA
TBA值反映了脂肪次級氧化產物的多少,如圖4所示,在凍藏前120 d均有上升趨勢,之后則增長緩慢。這可能是因為120 d后氧化產物進一步分解成了與風味密切相關的酸類物質和醇類物質。凍藏300 d后,IG-1、IG-2、IG-3實驗組TBA值分別低于對照組39.24%、57.34%、18.77%。說明經過鍍冰衣處理的鰹魚其脂肪氧化均受到抑制,其中D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣組的TBA值始終低于復合磷酸鹽與褐藻膠復配冰衣組、單一的褐藻膠冰衣組和對照組。說明D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣可以更有效地抑制鰹魚貯藏過程中的脂肪氧化。

圖4 不同冰衣鍍液對TBA的影響Fig.4 Effect of different ice glazing on POV
綜合圖3和圖4中TBA值與POV的結果發現,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠的復配冰衣的抗脂肪氧化效果最好,其次為單一的褐藻膠冰衣和復合磷酸鹽與褐藻膠的復配冰衣,而未鍍冰衣組的脂肪氧化程度最高,這也說明了鍍冰衣處理能有效抑制脂肪氧化。
魚肉的質構特性與肌原纖維蛋白、肌肉中結締組織以及脂肪等密切相關,而蛋白質氧化會導致肌原纖維蛋白受損從而影響肌肉的彈性、硬度、膠黏性以及咀嚼性。同時高鐵肌紅蛋白可以分解脂質氧化產物產生氫過氧化物,從而促進脂肪氧化[19]。色氨酸(Trp)含量可表征蛋白質展開的程度。由于肌球蛋白在其桿狀和頭部均具有Trp殘基,因此熒光強度分析被廣泛用作Trp的暴露指數并監測肌原纖維蛋白的結構變化[20]。
如圖5所示,在295 nm激發的肌原纖維蛋白具有最寬的譜帶,在335 nm處最大,并顯示出高熒光強度。CK組鰹魚樣品肌原纖維蛋白的FI在整個儲存過程中急劇下降,而鍍冰衣的3組樣品FI主要在前60 d下降。儲存300 d后,CK組、IG-1、IG-2、IG-3組的FI與初始值相比分別降低了44.16%,30.40%,22.26%和25.87%。FI的減少與Trp的吲哚側鏈的變性和暴露有關[20]。這表明長時間的冷凍保存會導致埋藏的Trp殘基和肌原纖維蛋白的三級結構發生變化。與鍍冰衣樣品相比,未鍍冰衣鰹魚的FI下降幅度更大,這表明鍍冰衣處理可以保護蛋白質在冷凍保存過程中免受變性和結構變化的影響,其中D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠的復配冰衣對蛋白質氧化變性的抑制效果最好,復合磷酸鹽與褐藻膠的復配冰衣次之。
質構特性是評價魚肉等水產品十分重要的感官屬性之一,由表1可知,鰹魚樣品中肌肉硬度和咀嚼性在貯藏前期呈現明顯的下降趨勢,在凍藏120 d后逐漸趨于平緩,黏著性呈明顯上升趨勢。凍藏300 d后,IG-1、IG-2、IG-3實驗組硬度值分別高于對照組22.85%、65.60%、26.49%;咀嚼性分別高于對照組21.70%、65.72%、52.21%;黏著性分別低于對照組8.32%、33.21%、24.68%。隨著貯藏時間的延長,4組樣品的彈性均呈先下降后上升的趨勢,而內聚性并無明顯變化。這可能是由于在貯藏前期,魚肉細胞骨架瓦解或肌纖維與肌纖維的分離,導致硬度和咀嚼性快速下降;而貯藏后期魚肉肌原纖維之間的膠原物質降解,肌原纖維之間的結構變得松散,在硬度和咀嚼性持續下降的同時,黏著性持續升高[21]。

a-CK;b-IG-1;c-IG-2;d-IG-3圖5 凍藏期間肌原纖維蛋白熒光強度的變化Fig.5 Changes in the fluorescence intensity of myofibrillar proteins during frozen storage

表1 凍藏期間不同冰衣鍍液對質構的影響Table 1 Effect of different ice glazing on plasma structure during freezing storage
與對照組樣品相比,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣組樣品的硬度值與咀嚼性降幅更緩,黏著性處于最低水平。同時,復合磷酸鹽與褐藻膠復配冰衣組的處理效果優于單一褐藻膠冰衣組,說明鍍冰衣處理能在魚體表面形成有效的保護屏障,延緩肉質口感的劣變,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣具有良好的抑制蛋白質氧化、脂肪氧化與微生物生長的作用,能最大限度保持其良好的質構特性。
冷凍貯藏不同時期后,CK、IG-1、IG-2、IG-3的感官特征如圖6所示。

a-60 d;b-120 d;c-180 d;d-240 d;e-300 d圖6 凍藏期間不同冰衣鍍液處理的感官分析圖Fig.6 Sensory analysis of different ice glazing during freezing storage
在貯藏的前60 d內,所有參數(顏色、氣味質地、形態和蒸煮測試)接近6,所有鰹魚樣品之間均無顯著差異。180 d后所有鰹魚樣品的感官評分均出現明顯下降。CADUN等[22]研究發現迷迭香冰衣的蝦樣品在儲藏期間的感官評分下降較慢。
當感官評估的總分低于15時,該組鰹魚樣品被認為是人類無法接受的,CK組鰹魚樣品在180 d內是可接受的,IG-1組鰹魚樣品在240 d內是可接受的,而IG-2和IG-3組樣品在整個儲藏的300 d內都是可接受的。結果表明,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣、復合磷酸鹽與褐藻膠復配的兩組冰衣在冷凍貯藏期間可以使鰹魚保持良好的感官特性,其次是單一褐藻膠冰衣。
魚肉的色澤是消費者直觀判斷魚肉新鮮度品質的參數,脂肪氧化和肌紅蛋白氧化會導致魚肉顏色的改變,由上述討論可知,鍍冰衣處理能夠有效地控制脂肪氧化和蛋白質氧化。如圖7所示,在300 d凍藏期間白度呈上升趨勢,在相同時間白度CK組>IG-1組>IG-3組>IG-2組,但不同處理組之間的差異性不顯著,結合脂肪氧化和肌原纖維蛋白氧化的情況分析,這可能是由于凍藏期間水分的散失和蛋白質的氧化導致高鐵肌紅蛋白含量升高,從而引起魚肉色澤的褐變。

圖7 不同冰衣鍍液對白度的影響Fig.7 Effect of different ice glazing on whiteness
低溫貯藏會因為溫度波動等問題造成水產品體內汁液的流失,汁液流失的增加不僅會導致解凍時冷凍組織的質地下降,也會導致水溶性營養物質的損失,還會改變鰹魚的口感和風味。如圖8所示,所有鰹魚樣品的汁液流失總體上隨貯藏時間的延長而增加,未鍍冰衣的CK組鰹魚在整個貯藏過程汁液流失最高,其次是IG-1和IG-3組的鰹魚樣品。儲藏到300 d后,CK組、IG-1組、IG-2組和IG-3組鰹魚樣品的汁液流失率分別為1.32%、1.12%、0.42%和0.72%。

圖8 不同冰衣鍍液對汁液流失率的影響Fig.8 Effect of different ice glazing on drip loss rate
未鍍冰衣組的水分損失最嚴重,而鍍冰衣對汁液的物理阻隔是降低汁液流失的原因之一,同時如果魚類肌肉組織因微生物活動而分解,其持水能力也會逐漸喪失,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠的復配冰衣對微生物生長的抑制作用可以最大限度保持肌肉組織的完整性從而更好地減少汁液流失。另外,WANG等[23]的研究證明減少蛋白質的氧化也可以降低汁液流失率,這是由于蛋白分子表面存在的大量親水羧基和羥基可與水分子形成氫鍵,從而降低水分流失。
魚體的失重歸因于冷凍儲存期間蛋白質的變性和冰晶的重結晶,導致魚肉水分升華。鍍冰衣處理能在鰹魚表面形成有效防護屏障,防止鰹魚脫水并最大限度地減少魚肉脂肪氧化、蛋白質變性和質量損失。
如圖9所示,凍藏時間越長,質量損失越大。冷凍儲存120 d后,CK組樣品的質量損失明顯更高,復配冰衣IG-2和IG-3組的質量損失較低。在整個貯藏期間,CK組、IG-1組、IG-2組、IG-3組鰹魚失重率分別達到1.11%、0.81%、0.53%、0.58%。結果表明,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣能更好地降低魚肉質量損失。這可能是由于鍍液中的D-異抗壞血酸鈉與蛋白質相互作用,減少其變性的同時也減少了水分的升華。因此,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣的性能優于單一的褐藻膠冰衣。

圖9 凍藏期間不同冰衣鍍液對失重率的影響Fig.9 Effect of different ice glazing on weight loss rate
本文比較了不同冰衣鍍液對鰹魚品質的影響,其中D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠的復配冰衣對鰹魚品質變化有良好的控制作用,分別對鮮度品質、脂肪氧化、蛋白氧化、汁液流失、質構特性發揮了最優的效果。凍藏300 d時褐藻膠組、D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配組、復合磷酸鹽與褐藻膠復配組的TVB-N值分別低于對照組3.05%、7.11%、6.09%。鍍冰衣處理能延緩鰹魚蛋白質的變性程度,其蛋白質氧化變性程度為:對照組>褐藻膠組>復合磷酸鹽與褐藻膠復配組>D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配組,并且D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配組的鰹魚其TBA值及POV值增幅皆為最低,說明D-異抗壞血酸鈉作為抗氧化劑能有效降低鰹魚蛋白氧化及脂質氧化,能更好地抑制微生物和酶引起的魚肉腐敗變質,同時還能減少鰹魚魚肉的汁液流失,能有效的保持其感官品質。
綜上所述,D-異抗壞血酸鈉與褐藻膠復配冰衣鍍液對鰹魚進行快速鍍冰衣處理并儲藏在低溫條件下,可使鰹魚保持較好的貯藏品質,提高其商用價值。