輕腌大黃魚加工過程中的品質變化

張曦鵬,黃海潮,郭全友*,宋曉燕,楊柳,鄭堯,楊絮

1(上海理工大學 健康科學與工程學院,上海,200093)2(中國水產科學研究院 東海水產研究所,上海,200090)

大黃魚(Larimichthyscrocea)俗稱黃花魚,體色金黃、金鱗朱唇、肉質鮮美,素有“國魚”之美譽,為我國最大規模的海水養殖魚類和八大優勢出口養殖水產品之一[1]。2020年我國養殖大黃魚產量達25.4萬t,同比2019年上漲12.64%[2]。當前,大黃魚以凍品銷售為主,凍品通過抑制微生物生長繁殖和酶促反應使其貨架期延長、銷售范圍增大,但凍結和凍藏過程中伴隨著的冰晶生長和蛋白變性會使其質構、持水性、色澤等食用品質發生劣變[3]。因而,鹽制、冷凍調理和發酵成為目前大黃魚加工制品的主要形式,根據SC/T 3216—2016 《鹽制大黃魚》標準中鹽制品分為鹽漬大黃魚、半干大黃魚和干大黃魚三類產品。其中,輕腌大黃魚屬于半干大黃魚,具有低鹽(≤6%)和水分適中(40%～60%)等特點,色澤更柔和、風味俱佳,符合人們對低鹽和方便即食的消費需求。

原料、腌制和干燥是輕腌大黃魚加工過程中3個關鍵控制點,對確保產品品質、抑制腐敗菌生長尤為重要。大黃魚在養殖、捕撈過程中,黏附多種腐敗菌,如腸桿菌和產H2S細菌(H2S-producing bacteria,HSPB),在運輸貯藏期間參與魚體的腐敗變質進程[4];腌制過程中,食鹽滲入魚體內,食品中一部分水析出,水分活度(water activity,Aw)降低,抑制腐敗菌的生長繁殖,保持產品鮮度和改善產品彈性等質構特性[5];輕腌大黃魚腌制后需干燥處理,冷風干燥可降低魚肉水分活度,使腐敗菌增殖受到抑制,可有效防止魚肉腐敗變質[6],且脫去部分水后,利于保持魚體和組織狀態的完好。感官、理化和微生物指標是評價輕腌大黃魚品質的重要手段,其中微生物群落組成和數量與產品品質密切相關。何木等[7]研究了低鹽鹽漬大黃魚在5、15、25 ℃下貯藏的感官、揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸及菌落總數(total colony count,TVC),并對其貯藏期間菌落進行計數,探究低鹽腌漬大黃魚的鮮度變化與其腐敗細菌的關系。目前,針對大黃魚的養殖、低溫貯藏及腐敗菌種類等研究較多,而對輕腌大黃魚加工中腌制、干燥等關鍵控制點品質特性和微生物變化的報道較少。因此,探究不同加工條件(鹽質量濃度、水分含量)對輕腌大黃魚品質特性的影響,探究加工過程中菌落數量的變化規律具有重要意義。

本文以輕腌大黃魚為研究對象,探究不同鹽質量濃度(0、6、15 g/L)和水分含量(40%、60%)對其感官、質構、pH、Aw、TVB-N含量、水分分布和微生物數量的影響,為提高輕腌大黃魚產品和改良加工方式提供實踐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冰鮮大黃魚購自上海市楊浦區東方國際水產市場,規格為0.3～0.5 kg/尾;食鹽,上海市楊浦區大潤發流通事業股份有限公司。

AgNO3標準滴定溶液(0.1 mol/L)、鉻酸鉀、NaCl、高氯酸、硼酸、酚酞、甲基藍、亞甲基紅,國藥集團化學試劑有限公司;平板計數瓊脂培養基、鐵瓊脂培養基,青島海博生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

ZM-100全自動不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋,廣州標記包裝設備有限公司;HE53/02水分測定儀,梅特勒-托利儀器(上海)有限公司;LabMaster 水分活度儀,大昌華嘉商業(中國)有限公司;KDN-103F自動定氮儀,上海纖檢儀器有限公司;TMS-Pro質構儀,美國Food Technology Corporation;Phs-3CpH測定儀,儀電科學儀器股份有限公司;PQ001-20-25V 核磁共振食品分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;PMB35水分含量測定儀,英國愛得姆衡器公司;SW-CJ-1FB超凈臺,上海博迅實業有限公司醫療設備廠;MIR-153高精密度低溫培養箱,上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 樣品處理

冰鮮大黃魚流水解凍后去除魚鱗和內臟,用清水沖洗干凈后,沿背脊將整條魚剖開,瀝水后修整并稱重。

1.4 實驗方法

1.4.1 實驗方案設計

通過前期工廠及商超調研,模擬輕腌大黃魚加工過程,實驗流程分為原料、腌制和干燥3個階段。具體實驗流程如圖1所示,冰鮮魚流水解凍后(A)作為加工過程的起始點。腌制組YI、Y2在A組基礎上分別置于鹽質量濃度為6、15 g/L鹽水中腌制,不加鹽為腌制環節中空白對照(C)。腌制完成后將C、Y1和Y2組,每組干燥為40%和60% 2種水分含量。

圖1 實驗設計流程Fig.1 Schematic representation of the experimental design

圖2 輕腌大黃魚不同加工階段溫度-時間履歷Fig.2 Temperature and time history of lightly salted large yellow croaker in different processing stages

1.4.2 感官評價

參考SC/T 3216—2016《鹽制大黃魚》感官評價標準,由10位經過培訓的感官評定人員組成評定小組,對大黃魚的色澤、形態、外觀、風味和雜質5個方面進行打分,評價采取5分制,1分為最高分,5分為感官拒絕點。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4.3 pH值

pH值測定方法參考郭全友等[8],并適當修改,稱取(5.00±0.02) g魚肉,每組樣品3個平行,加入45 mL蒸餾水,均勻靜置30 min后過濾取濾液,用pH計進行測定。

1.4.4 離心損失率

將樣品切塊(1 cm×1 cm×0.5 cm),每組樣品3個平行,稱重后于離心管中,在離心管底部放入吸水紙,以8 000 r/min離心20 min,稱取離心后樣品的質量。通過公式(1)計算離心損失率。

(1)

式中:m0,離心前樣品質量;m1,離心后樣品質量。

1.4.5 水分含量

取背肌魚肉去皮,攪碎均勻后取(1.00±0.05) g均勻涂抹于托盤中,扣緊儀器蓋,在(105±0.1) ℃下測定,當讀數穩定時從顯示屏上直接讀出樣品的水分含量,每組樣品平行測定3次。

1.4.6Aw

取背肌魚肉去皮,攪碎后平鋪于樣品盒內,以完全覆蓋盒底為標準,將樣品盒蓋打開口放入水分活度儀中,在(25±0.1) ℃下測定,當讀數穩定時從顯示屏上直接讀出樣品的Aw,每組樣品平行測定3次。

1.4.7 質構

取背肌魚塊(2 cm×2 cm×1 cm)去皮,每組樣品3個平行,拭干后采用全質構面剖析法(TPA模式)進行測試,采用P/5探頭,測試速度50 mm/min,形變量50%,回程距離30 mm。

1.4.8 水分分布

參考LIANG等[9]稍作修改,將魚肉樣品切成(2 cm×2 cm×1 cm)大小,每組樣品3個平行置于核磁試管中,32 ℃水浴至恒溫后置于核磁共振分析儀中,在GPMG序列下分析橫向弛豫時間,EC=6 000、NS=4、SW=250 kHz,使用核磁共振分析測量軟件及CPMG序列采集樣品信號, 采用SIRT 1000000進行反演。

1.4.9 TVB-N含量

參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》中的半微量凱式定氮法測定。

1.4.10 菌落計數

在無菌環境下,取10 g剪碎的肉樣,置于90 mL無菌生理鹽水的錐形瓶中,振搖30 min,按照一定的梯度稀釋,選擇2～3個合適梯度,分別取100 μL涂布于平板計數瓊脂培養基和鐵瓊脂培養基上,置于28 ℃恒溫培養箱中培養(48±1) h后進行菌落計數。

1.5 數據分析

采用SPSS 25軟件進行數據處理及顯著性分析(P<0.05),測定結果均以“平均值±標準偏差”來表示,并用OriginPro 2022軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 輕腌大黃魚加工中溫度-時間履歷

采用紅外測溫儀對原料、前處理、加工過程中各階段魚體溫度進行測定,魚體全程時間-溫度履歷見圖1。為降低品質劣變及微生物污染在-18 ℃條件下貯藏,冰封包裝1 h運達實驗室;冰鮮魚經室溫流水解凍后三去,并迅速用清水沖洗干凈,期間魚體溫度上升至(11.9±0.3) ℃;分別置于質量濃度為0、6、15 g/L(C、Y1、Y2)的鹽水中浸漬,料液比1∶3(g∶g),在(4.0±0.1) ℃條件下腌制12 h;冷風干燥的溫度為(22.1±0.2) ℃,Y1分別干燥34、15 h,得到最終產品的水分含量分別為40%和60%(Y1G1、Y1G2),而Y2干燥至水分含量至40%和60%(Y2G1、Y2G2)需13 h和32 h,對照組(C1G1、C1G2)干燥至相應水分含量分別耗時40和19 h。整個過程中的低溫條件延緩了細菌的生長與增殖,且酶活性相對較弱,利于保證產品在流通和貯藏中的安全和品質[10]。輕腌大黃魚產品實施危害分析與關鍵點控制(hazard analysis and critical control point,HACCP)體系管理,原料接收、三去、清洗腌制和干燥等加工過程均是關鍵控制點,在進行此類產品生產和研發時,必須嚴格遵守衛生標準操作規范,并對生產過程中關鍵環節及時采取糾偏措施,切實保證產品的質量。

2.2 感官評價

感官評價可以在一定程度上較為直觀地反應產品品質優劣,可作為輕腌大黃魚在加工過程中品質變化的首要依據[11]。由表2可知,A組魚體光澤和顏色較佳,魚肉組織形態和彈性都呈現較好的狀態,蒸煮后魚腥味較重,不為大多數人所接受;腌制結束后對照組C由于長時間水中浸泡,魚肉暗淡無光澤,肉質松散,浸泡液底部有較多碎肉沉淀,且魚腥味較重;Y1組感官評價略優于Y2組,Y1組的魚肉有光澤,魚香味較濃郁,彈性和肌肉的組織形態也相對較好;干燥過后由于魚肉水分含量相對降低,腹部兩側肌肉色澤略顯暗淡,但Y1G2組感官評分明顯優于其他組,蒸煮后咸香味較濃郁,整體外形完整飽滿,肌肉組織緊密,呈現良好的彈性。綜合考慮外觀、質構等品質特征,選擇鹽質量濃度為6 g/L進行腌制,干燥至水分含量為60%的產品較為理想。

表2 輕腌大黃魚不同加工階段感官評價Table 2 Sensory evaluation of lightly salted large yellow croaker in different processing stages

2.3 持水力、水分分布和質構特征

持水能力被認為與蛋白質性質和組織微觀結構密切相關,尤其是肌纖維的膨脹[12],圖3-a所示,腌制階段對照組C離心損失率最高,當鹽水質量濃度增加至15 g/L離心損失率顯著降低至(14.43±0.51)%(P<0.05),表明隨著鹽質量濃度的增加,大黃魚肌肉持水力逐漸增加。因為食鹽水會導致蛋白與水的結合能力增強,且NaCl是一種親水性離子物質,可使肌肉中結合水增多,同時不斷促進鹽溶性蛋白的溶出,從而導致持水力增加[13]。冷風干燥后40%水分含量的魚肉離心損失率顯著降低(P<0.05),因為在較低水分含量情況下部分不易流動水轉換成結合水,自由水含量降低,從而肌肉中的水不易損失,導致其持水力增強。

a-離心損失率;b-水分分布變化

圖3-b是低場核磁共振測定T2橫向弛豫時間圖譜,弛豫時間的變化表征不同鹽分和水分條件下水分的遷移情況,而峰面積代表著不同狀態水的含量。共產生了3個峰,分別對應3種水分相態,即結合水T21(0.01～10 ms)、不易流動水T22(10～100 ms)和自由水T23(>100 ms)。圖3-b可知,不加鹽腌制,肌肉組織中不易流動水含量最高,鹽質量濃度增加至15 g/L時,不易流動水含量下降。結合峰總面積及相應組分所占總水的百分比(表3),與對照組C相比,隨著鹽水質量分數的增加,S總總體下降,同時,自由水S23比例呈減小趨勢,而結合水S21比例增加,表明腌制處理使得自由水轉化為不易流動水。比較峰面積可知,干燥后峰總面積、不易流動水峰面積均有不同程度的下降,說明不易流動水在干燥過程中不斷遷移為自由水被脫去。隨著干燥時間延長,水分含量為40%時,T22峰呈現左移趨勢,表征T22弛豫時間逐漸縮短,這與干燥處理使得肌肉中水分含量減少、逐漸失去彈性、出現皺縮等現象一致。

表3 總水分面積及相應組分所占總水分的百分比Table 3 The total moisture area and the percentage of the corresponding components in the total moisture

質構參數是用來衡量魚肉品質的重要指標之一,肌纖維越粗、結構越緊致則所需的咀嚼力越大,而彈性和硬度則受肌肉的持水性、微觀結構的破環程度影響較大[14]。表4顯示在不同腌制和干燥條件下質構(彈性、硬度、咀嚼性)變化,冰鮮大黃魚肉質緊實,呈現較好質構特性,腌制后對照組C組質構特性均顯著低于實驗組,Y1組硬度、彈性和咀嚼性顯著高于Y2組,腌制過程中高質量濃度鹽水(15 g/L)對魚肉質構的變化具有較大影響,可能是由于在腌制時,水分不斷從魚肉中滲出,導致其失去原有的組織狀態,造成硬度、彈性等質構參數下降[15]。胡曉飛等[16]研究食鹽濃度對大菱鲆食用品質的影響,發現高鹽導致肌肉質構特性下降,和本實驗結果一致。在干燥過程中,魚肉質構特性與水分、蛋白質及肌肉組織狀態等因素有關[17]。從大黃魚的硬度、彈性等質構參數的差異性結果分析來看,Y1G2組的硬度顯著低于其他組(P<0.05),彈性為(0.94±0.01) mm,達到最高。這是因為Y1G2干燥時間較短,水分流失少,肌肉纖維結構完整,口感鮮嫩多汁,具有良好的質構特性。因此,適宜質量濃度的鹽水(6 g/L)腌制后經冷風干燥水分含量控制為60%,魚肉硬度和咀嚼性呈現較好的適口性,同時能保持良好的彈性。

表4 輕腌大黃魚不同加工階段魚肉質構變化Table 4 Texture changes of lightly salted large yellow croaker at different processing stages

2.4 pH、Aw和TVB-N變化

圖4-a顯示,整個加工過程中pH變化,總體呈現下降趨勢,冰鮮魚pH為6.99,Y1、Y2組pH顯著降低為6.52、6.44(P<0.05),因為魚類死亡后首次呈僵直狀態,肌肉中的糖原因無氧分解產生乳酸,導致pH下降。C組pH顯著高于實驗組,這可能是因為腌制液濃度抑制微生物生長,魚肉中蛋白質在微生物作用下被分解產生胺類等堿性物質含量較少,從而對照組pH值較高。由圖4-b可知,Y1和Y2的水分活度分別為0.963和0.942,魚肉水分活度隨著鹽含量的增加而下降,且鹽質量濃度越高,水分活度下降效果越顯著,這是因為魚肉內外滲透壓差很大,必須通過失水來達到內外滲透壓的平衡;而腌制液的濃度越高,其滲透壓越大,導致水分活度進一步降低[18]。圖4-c顯示,腌制過程中Y1和Y2組的TVB-N值分別為9.65 mg/100 g和8.71 mg/100 g, 一方面是因為鹽質量濃度的增加會導致使蛋白質分解的酶的活性降低;另一方面較低pH和水分活度導致部分腐敗菌的生長繁殖受到抑制甚至死亡,從而減少氨以及胺類等堿性含氮代謝物質的積累[19]。

a-pH;b-Aw;c-TVB-N

在冷風干燥過程中,蛋白質在內源酶或微生物的作用下生成含氮的堿性物質,相比于腌制環節pH有所上升[20],并且隨著干燥時間的延長,水分含量為40%組pH較高,這是因為伴隨著長時間干燥,降解的堿性物質不斷積累導致。干燥后實驗組4組產品水分活度均小于0.950,其中Y1G1組與Y2G1組水分活度小于0.910,顯著低于Y1G2和Y2G2(P<0.05),Y2G1組由于水分活度較低,不利于微生物生長繁殖,從而保持良好的新鮮度。相對于腌制環節,干燥后魚肉TVB-N含量較腌制環節有較大幅度上升,可能是腌制期間大黃魚環境溫度(4 ℃)較低,導致蛋白質降解生成的堿性物質較少,腐敗過程比較緩慢,冷風干燥后,微生物進一步增殖,新鮮度發生變化,導致TVB-N含量上升。Y1G1組TVB-N含量顯著高于Y1G2,這可能是由于在長時間的干燥過程中,蛋白質分解后產生二甲胺、三甲胺等胺類物質積存,導致TVB-N含量升高,Y2G1與Y2G2也呈現相似的變化規律。

2.5 菌落計數

新鮮漁獲物中的細菌組成多樣,包含漁獲物生長環境中的細菌和魚體自帶的細菌[21],大多數腐敗菌在水分活度低、鹽濃度高的環境中生長發育受到一定的抑制。產HSPB是海水魚類最重要的腐敗菌之一,主要包括希瓦氏菌屬、沙雷氏菌屬、氣單胞菌屬等,具有較強的蛋白質水解活性,并產生三甲胺和H2S[22]。輕腌大黃魚在不同加工階段和條件下,TVC和HSPB測定結果見圖5,與冰鮮魚中的TVC[(5.07±0.01) lg CFU/g]和HSPB[(3.19±0.04) lg CFU/g]相比,清洗腌制后TVC和HSPB均顯著降低(P<0.05);其中Y2組TVC和HSPB分別降到(3.49±0.04)和(2.31±0.05) lg CFU/g。說明腌制在一定程度上能夠抑制微生物的生長,并且鹽質量濃度越高,對細菌的抑制作用越強,因為腌制改變了滲透壓造成低耐鹽性的細菌死亡,當鹽水濃度較低時,未能造成細菌脫水死亡,該條件下大部分細菌仍能維持正常生長繁殖。干燥到低水分含量需要更長時間,魚體暴露在空氣中,更多的微生物黏附在魚體表面,較腌制后微生物數量在一定范圍內增長。其中對對照組C1G1干燥時間最長,TVC和HSPB分別到達(4.84±0.03) lg CFU/g和(3.57±0.11) lg CFU/g,Y2G1和Y2G2組由于高鹽含量抑制部分微生物生長繁殖,TVC和HSPB有所降低,其中Y2G2菌落總數僅為(3.88±0.04) lg CFU/g。表明腌制和干燥在一定范圍內能夠延長輕腌大黃魚產品貨架期,抑制其腐敗變質。

圖5 輕腌大黃魚不同加工階段TVC和HSPB變化Fig.5 Changes of TVC and HSPB at different processing stages of lightly salted large yellow croaker注:大寫字母不同表示不同組間TVC變化差異顯著(P<0.05),小寫字母不同表示不同組間HSPB變化差異顯著。

3 結論

腌制和干燥對魚肉品質的影響均較顯著,6 g/L鹽水腌制的大黃魚,其肌肉的水分活度、持水力和pH變化較小,腌制后魚肉的彈性增加,微生物數量降低,TVB-N≤13 mg/100 g,為一級品。說明低鹽腌制對大黃魚品質破壞程度較小,口感佳。干燥完成后,水分含量為60%的輕腌大黃魚由于水分含量較高,水分活度、pH和持水力仍保持在良好的范圍內;由于干燥時間較長,魚肉暴露在空氣中,導致微生物數量上升,TVB-N含量增加,但仍在可接受范圍之內,并且魚肉的口感呈現最佳狀態,彈性和硬度與冰鮮魚最為接近。綜上,輕腌大黃魚腌制時選擇質量濃度為6 g/L的食鹽水,干燥后的水分含量為60%的產品最為適宜,能較好地保持產品的品質、質構特性和口感。該研究為輕腌大黃魚魚肉品質的控制提供技術依據。