不同凍結(jié)方式對牡蠣品質(zhì)的影響

,,,, ,*

(1.陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東陽江 529566; 2.廣東省食品低溫加工工程技術(shù)研究中心,廣東陽江 529566; 3.廣東浩洋速凍食品有限公司,廣東陽江 529566)

牡蠣又稱海蠣子、蠣黃,俗稱蠔,分布于亞熱帶、熱帶沿海,是我國重要的海水養(yǎng)殖貝類之一[1]。其味道鮮美,肉質(zhì)鮮嫩,素有“海洋牛奶”之美稱[2]。牡蠣是中國養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的經(jīng)濟(jì)貝類,僅廣東省2017年產(chǎn)量高達(dá)8162.65噸[3],市場上的牡蠣大部分以開殼牡蠣肉鮮銷為主,開殼后的牡蠣容易破肚,變黃,易遭受微生物的侵染,其體內(nèi)豐富的脂肪水解酶和磷脂水解酶可加速蛋白質(zhì)變性以及游離脂肪酸氧化,嚴(yán)重地影響牡蠣在貯藏過程中風(fēng)味和品質(zhì)[4]。

冷凍保藏技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)魚蝦貝類的長途運(yùn)輸銷售,可抑制微生物的生長,減緩酶活性,保持味覺和營養(yǎng)價值[5],但傳統(tǒng)冷凍技術(shù)(如鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié))主要是以空氣為介質(zhì),傳熱系數(shù)慢,在冷凍過程中會出現(xiàn)組織蛋白質(zhì)變性、脂質(zhì)氧化、冰晶重結(jié)晶、汁液損失等不良變化[6-7],這對產(chǎn)品質(zhì)量和消費(fèi)者可接受性產(chǎn)生負(fù)面影響。此外,牡蠣水分含量高達(dá)82.48%[8],組織脆弱,制約了牡蠣產(chǎn)業(yè)冷凍保鮮技術(shù)發(fā)展。浸漬凍結(jié)技術(shù)主要利用液體冷媒傳熱系數(shù)為氣體冷媒的20余倍的原理,將食品經(jīng)真空包裝后,直接浸漬在-35 ℃不凍液中進(jìn)行冷凍,實(shí)現(xiàn)食品迅速凍結(jié),形成細(xì)小且分布均勻的冰晶,能最大程度地保持產(chǎn)品色香味等品質(zhì)[9]。目前該技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)荔枝[10]、楊梅[11]、番木瓜漿[12]等水果的保鮮,同時在鱘魚[13]、對蝦[14]等水產(chǎn)品速凍保鮮中也有應(yīng)用。

本文通過比較浸漬凍結(jié)、鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)下,牡蠣的凍結(jié)速率、持水性、蛋白質(zhì)變性程度、色差、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)的變化,從而為牡蠣冷凍加工提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牡蠣 由陽西縣程村鎮(zhèn)紅光蠔協(xié)會提供,選取10 cm左右的鮮活樣品,1 h內(nèi)運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室,并用自來水清洗干凈貝殼表面,再用純凈水沖洗3遍,瀝干待用;Ca2+-ATP酶測試盒、標(biāo)準(zhǔn)蛋白 南京建成生物工程研究所;氯化鉀、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、氯化鈉 分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

KQ-01浸漬凍結(jié)機(jī) 廣東科奇超速凍科技有限公司;KMSD型小型氣流式速凍機(jī) 常州凱曼制冷設(shè)備有限公司;CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國博勒飛;CR-10型色彩色差計 柯尼卡美能達(dá)(中國)投資有限公司;TR-52i溫度記錄儀 日本TANDD;DW-FW251型-40 ℃深冷冰箱、DW-YW358A型-25 ℃冰箱 中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司;BSX500臺式外抽式真空包裝機(jī) 深圳市寶石興包裝設(shè)備機(jī)械有限公司;SY204分析天平 上海佑科儀器儀表有限公司;FJ200-SH數(shù)顯高速分散均漿機(jī) 上海標(biāo)本模型廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 凍結(jié)與解凍 牡蠣凍結(jié)方法根據(jù)林婉玲等[14]的方法進(jìn)行改進(jìn)。將牡蠣開殼,選取長約8.4 cm,寬約4.2 cm,厚度約為1.0 cm的牡蠣肉,瀝水,分別獨(dú)立真空包裝。真空包裝樣品隨機(jī)分成四份,分別按照以下方式進(jìn)行處理:鮮樣組:樣品不經(jīng)冷凍處理,直接放置4 ℃冰箱貯藏1 h;A.浸漬凍結(jié)組:將樣品放置于溫度為-35 ℃的浸漬凍結(jié)機(jī)中進(jìn)行凍結(jié);B.鼓風(fēng)凍結(jié)組:將樣品放置于-35 ℃鼓風(fēng)凍結(jié)機(jī)中進(jìn)行凍結(jié);C.靜置凍結(jié)組:將牡蠣直接放入-35 ℃深冷冰箱中直接凍結(jié)。待牡蠣的中心溫度降至-18 ℃時,放-18 ℃冰箱內(nèi)凍藏1 h待用。將凍結(jié)后的樣品置于常溫下解凍50 min,中心溫度達(dá)1 ℃,測定各指標(biāo)。

1.2.2 凍結(jié)曲線測定 將牡蠣置于真空包裝袋中,在包裝袋上戳一個比溫度記錄儀熱電偶傳感探頭略小的小口,將溫度探頭從小口穿過包裝袋插入牡蠣肉的幾何中心位置。采用封口膠封住探頭,再加一層封口膠以確保小口周圍的密封性,-0.1 MPa下真空包裝,凍結(jié)前后檢查包裝袋密封性。設(shè)置好溫度記錄儀,將牡蠣肉置于不同的凍結(jié)方式進(jìn)行凍結(jié),每隔30 s對溫度進(jìn)行一次記錄,直至中心溫度降至-18 ℃時,停止記錄讀取數(shù)據(jù),作牡蠣中心溫度隨時間變化的曲線圖。

1.2.3 凍結(jié)速率的計算 參考鄧敏等[15]測定方法,采用國際制冷協(xié)會提出的計算方法計算:

式(1)

式中:δ0為食品表面與熱中心的最短距離,cm;τ0食品表面達(dá)到0 ℃后至熱中心溫度達(dá)初始凍結(jié)點(diǎn)以下10 ℃所需的時間,h。

1.2.4 汁液流失率測定 稱量牡蠣凍結(jié)后的重量,用濾紙吸干解凍后牡蠣表面的水分或汁液,稱量解凍后牡蠣的重量。按照公式(2)計算汁液流失率:

式(2)

式中:M凍結(jié)后為牡蠣凍結(jié)后的重量;M解凍后為牡蠣解凍后的重量。

1.2.5 蒸煮損失率測定 將解凍后完整無破損的牡蠣置于燒杯中,在85 ℃水浴鍋中蒸煮20 min。加熱前稱重(Wb),加熱后冷卻到室溫,用濾紙吸干水分,然后再次稱重(Wa)。按照公式(3)計算蒸煮損失率:

式(3)

式中:Wa為牡蠣蒸煮后的重量;Wb為牡蠣蒸煮前的重量。

1.2.6 鹽溶性蛋白含量測定 參考陳慧斌等[16]測定方法進(jìn)行,采用雙縮脲法測定牡蠣鮮樣及解凍后的鹽溶性蛋白含量。

1.2.7 Ca2+-ATP酶活力測定 參考林婉玲等[14]測定方法進(jìn)行修改,準(zhǔn)確稱量鮮樣及解凍后的牡蠣樣品2.0 g,加入18 mL 4 ℃的蒸餾水,于冰浴中采用高速均漿機(jī)10000 r/min搗碎,然后取勻漿2 mL,加入98 mL 0.85%的生理鹽水,混合均勻后,按ATP酶測試盒說明書進(jìn)行測定。

1.2.8 色差的測定 采用色差計測定牡蠣L*、a*、b*色差值。將樣品平放于白板上,用濾紙吸干表面汁液,選取牡蠣相同部位的色差值。按照公式(4)計算色差值:

式(4)

1.2.9 質(zhì)構(gòu)的測定 采用CT3質(zhì)構(gòu)儀在室溫下測定牡蠣質(zhì)構(gòu),由TPA曲線測牡蠣肉熟化后的硬度、彈性和咀嚼性。以整只牡蠣為測試試樣,在100 ℃熱水中蒸煮3 min熟化,取出放置至室溫。測定條件如下:探頭型號TA44,測前速度2 mm/s,測試速度2 mm/s,測后速度2 mm/s,形變10%,觸發(fā)值25 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍結(jié)方式牡蠣的凍結(jié)曲線和凍結(jié)速率

凍結(jié)曲線反映牡蠣不同凍結(jié)方式凍結(jié)特性。圖1為牡蠣分別在三種凍結(jié)方式的凍結(jié)曲線。由凍結(jié)曲線圖可見,在-1.5～-5 ℃最大冰晶生成帶,不同凍結(jié)方式的凍結(jié)曲線差異較大,其中浸漬凍結(jié)組的凍結(jié)曲線最為陡峭,其次是鼓風(fēng)凍結(jié),靜置凍結(jié)最為平坦。在浸漬凍結(jié)、鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)三種不同凍結(jié)方式下,牡蠣的中心溫度由10 ℃凍結(jié)至-18 ℃分別需要5.5、27、200 min。根據(jù)式(1),浸漬凍結(jié)、鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)的凍結(jié)速率分別為6.67、1.32和0.28 cm/h。按國際制冷學(xué)會對凍結(jié)方式的描述,浸漬凍結(jié)和鼓風(fēng)凍結(jié)速率大于0.5 cm/h,為快速凍結(jié)方法[17]。浸漬凍結(jié)速率最快,分別是鼓風(fēng)凍結(jié)的5倍,靜置凍結(jié)的23倍。浸漬凍結(jié)速率比鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)快,主要是因?yàn)榻n凍結(jié)是以液體冷媒作為能量傳導(dǎo)媒介,其傳熱系數(shù)為氣體冷媒的20余倍[9]。食品結(jié)冰非常迅速的條件下,冰晶的形成以及隨之而來組織的破壞會受到抑制,越有利于食品品質(zhì)的保持。

圖1 牡蠣不同凍結(jié)方式的凍結(jié)曲線Fig.1 The freezing curve of oyster by different frozen methods

2.2 不同凍結(jié)方式對牡蠣持水性的影響

汁液流失率和蒸煮損失率是描述食品凍結(jié)后持水性的重要指標(biāo)[15]。持水性的變化說明凍結(jié)過程對牡蠣蛋白的影響,由表1可知,浸漬凍結(jié)樣品汁液流失率最低,分別為鼓風(fēng)凍結(jié)的76%,靜置凍結(jié)的68%。浸漬凍結(jié)樣品的汁液流失率與鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)差異顯著(p<0.05)。浸漬凍結(jié)樣品的蒸煮損失率接近鮮樣組,比鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)低,但三種凍結(jié)方式處理樣品的蒸煮損失率相對于鮮樣差異不顯著(p>0.05),且不同處理之間也差異不顯著(p>0.05)。在凍結(jié)過程中,凍結(jié)速率越快,越有利于食品內(nèi)部細(xì)胞中形成細(xì)小且分布均勻的冰晶,然而緩慢的凍結(jié)過程則會導(dǎo)致細(xì)胞間形成大而粗的冰晶,過大冰晶會刺破細(xì)胞膜[18-19],對細(xì)胞膜或細(xì)胞器造成機(jī)械損傷,破壞細(xì)胞膜或擴(kuò)大細(xì)胞間隙,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)液和外液的流出,持水性下降,同時造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,蛋白質(zhì)分子重新與融化的冰晶結(jié)合[20]。因此,浸漬凍結(jié)更有利于牡蠣凍結(jié)后持水性的保持。

表1 不同凍結(jié)方式對牡蠣汁液流失 和蒸煮損失率的影響(%)Table 1 Drip loss and cooking loss of oyster under various freezing processing(%)

2.3 不同凍結(jié)方式對牡蠣蛋白質(zhì)變性程度的影響

鹽溶性蛋白是肌原纖維蛋白的主要成分,其含量可體現(xiàn)肌動球蛋白性質(zhì)的變化,常用于反映肌原纖維的變性程度[21]。牡蠣經(jīng)不同凍結(jié)方式處理后,其鹽溶性蛋白含量的變化如表2所示。浸漬凍結(jié)樣品鹽溶性蛋白含量最為接近鮮樣,鮮樣鹽溶性蛋白含量為(54.95±2.66) mg/g,浸漬凍結(jié)樣品為(48.15±5.53) mg/g兩者差異不顯著(p>0.05)。鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)鹽溶性蛋白含量分別為(40.29±2.99)、(37.53±5.53) mg/g,與鮮樣差異顯著(p<0.05)。對于不同凍結(jié)方式處理組間的比較,浸漬凍結(jié)與鼓風(fēng)凍結(jié)差異不顯著(p>0.05),與靜置凍結(jié)差異顯著(p<0.05),鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)組間差異不顯著(p>0.05)。由于牡蠣經(jīng)凍結(jié)后,所形成的冰晶會破壞肌原纖維結(jié)構(gòu),導(dǎo)致鹽溶性蛋白含量在解凍后流失[22],凍結(jié)速率越快,鹽溶性蛋白含量保持越好。

表2 不同凍結(jié)方式對牡蠣鹽溶性蛋白含量 和Ca2+-ATPase酶活的影響Table 2 Salt soluble protein and Ca2+-ATPase of oyster under various freezing processing

肌原纖維的Ca2+-ATPase活性通常用于衡量肌動球蛋白的完整性,肌原纖維任何微小的結(jié)構(gòu)變化都會導(dǎo)致Ca2+-ATPase活性下降[23]。從表2可知,牡蠣經(jīng)凍結(jié)處理后,其肌原纖維的Ca2+-ATPase活性均呈現(xiàn)下降趨勢。浸漬凍結(jié)樣品與鮮樣的Ca2+-ATPase活性分別為(0.244±0.033)和(0.202±0.020) μmol Pi/(mg·h),下降率僅為17.21%,兩者差異不顯著(p>0.05)。鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)樣品的Ca2+-ATPase活性分別為(0.137±0.030)和(0.135±0.022) μmol Pi/(mg·h),相對鮮樣下降率分別為43.85%和44.67%,均與鮮樣差異顯著(p<0.05)。經(jīng)不同凍結(jié)處理后,浸漬凍結(jié)與鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)樣品相比均差異顯著(p<0.05),而鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)樣品的Ca2+-ATPase活性差異不顯著(p>0.05)。肌原纖維Ca2+-ATPase活性下降的原因可能是大冰晶的形成影響蛋白質(zhì)間的重新排列,從而減弱肌球蛋白的構(gòu)象變化和集聚[24]。浸漬凍結(jié)處理組凍結(jié)速率最快,所形成的冰晶對肌原纖維結(jié)構(gòu)變化影響最小。綜上所述,浸漬凍結(jié)能更有效減緩牡蠣蛋白變性。

2.4 不同凍結(jié)方式對牡蠣色澤的影響

色差是反映牡蠣在凍結(jié)過程中的品質(zhì)重要指標(biāo)。表3表示的是不同凍結(jié)方式凍結(jié)后的樣品,經(jīng)解凍后的色差變化。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,浸漬凍結(jié)樣品L*值最高,說明其較為明亮,且與鮮樣也更為接近,董佳等[13]研究浸漬冷凍對鱘魚色度L*的影響與本研究結(jié)果相似。這可能是經(jīng)不同凍結(jié)方式后,樣品在解凍過程中失去水分后,引起表面光鮮反射率的改變,導(dǎo)致亮度值降低[25],L*值大小排序?yàn)榻n凍結(jié)>鼓風(fēng)凍結(jié)>靜置凍結(jié),與不同凍結(jié)方式對牡蠣持水性影響的結(jié)果相呼應(yīng)。但不同凍結(jié)方式下的樣品在色差上(L*、a*、b*)差異均不顯著(p>0.05)。不同凍結(jié)方式處理后的牡蠣樣品,解凍后的L*值、a*、b*值與鮮樣相比也差異均不顯著(p>0.05)。浸漬凍結(jié)和鼓風(fēng)凍結(jié)處理組總色差(ΔE)小于普通靜置凍結(jié),但三種凍結(jié)方式對牡蠣總色差(ΔE)差異不顯著(p>0.05),這可能因樣品都采用真空包裝,即使凍結(jié)速率較慢,但氧氣對產(chǎn)品色差影響小。

表3 不同凍結(jié)方式對牡蠣色澤(L*、a*、b*、ΔE)的影響Table 3 Color values(L*,a*,b*,ΔE)of oyster under various freezing processing

2.5 不同凍結(jié)方式對熟化后牡蠣質(zhì)構(gòu)的影響

如表4所示,不同凍結(jié)方式處理的樣品熟化后硬度相對于鮮樣呈現(xiàn)下降趨勢,其中浸漬凍結(jié)樣品降低了6.16%,鼓風(fēng)凍結(jié)降低了8.03%,靜置凍結(jié)降低了13.60%。凍結(jié)速率越低,蛋白質(zhì)變性程度越高,細(xì)胞內(nèi)的冰晶較大,對細(xì)胞造成較大的機(jī)械損傷,導(dǎo)致硬度下降[13]。但不同凍結(jié)方式處理后的樣品硬度與鮮樣及不同處理組間的差異不顯著(p>0.05)。

表4 不同凍結(jié)方式對熟化后牡蠣質(zhì)構(gòu)的影響Table 4 Changes in texture of oyster under various freezing processing

彈性是指物體在外力作用下發(fā)生形變、撤去外力后恢復(fù)成原來形狀的能力[26],是反映牡蠣熟化后鮮度的一個非常重要的指標(biāo),彈性越高,品質(zhì)越好。由表4可知,浸漬凍結(jié)樣品彈性與鮮樣差異不顯著(p>0.05),鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)樣品的彈性與鮮樣差異性顯著(p<0.05)。不同凍結(jié)方式之間,浸漬凍結(jié)與鼓風(fēng)凍結(jié)、靜置凍結(jié)處理后樣品彈性差異顯著(p<0.05),而鼓風(fēng)凍結(jié)與靜置凍結(jié)之間差異不顯著(p>0.05)。彈性的下降可能是由于冷凍過程引起的蛋白質(zhì)變性,使Ca2+-ATPase活性特別是凝膠強(qiáng)度下降,導(dǎo)致彈性下降[27]。由2.3研究結(jié)果可知,浸漬凍結(jié)處理組的Ca2+-ATPase活性保持最高,蛋白質(zhì)變性程度最小,因此,在三種凍結(jié)方式中,浸漬凍結(jié)牡蠣鮮度保持最好。

咀嚼性是指將固體食品咀嚼到可吞咽時需做的功的大小,是硬度、內(nèi)聚性和彈性等綜合作用的結(jié)果[26]。不同凍結(jié)方式處理后的牡蠣咀嚼性與鮮樣相比都有所下降,但下降幅度排序?yàn)殪o置凍結(jié)>鼓風(fēng)凍結(jié)>浸漬凍結(jié),分別下降了14.11%、9.89%和5.40%。不同凍結(jié)方式下,凍結(jié)速率越慢,持水性越差,咀嚼性越差,但不同凍結(jié)方式處理后的樣品咀嚼性與鮮樣及不同處理組間的差異不顯著(p>0.05)。

3 結(jié)論

牡蠣經(jīng)浸漬凍結(jié)處理的凍結(jié)速率比鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)快,其速率分別是鼓風(fēng)凍結(jié)的5倍,靜置凍結(jié)的23倍,而且浸漬凍結(jié)的牡蠣解凍汁液流失率、蒸煮損失及蛋白質(zhì)變性最低,表明其對牡蠣持水性保持最好,能更有效減緩牡蠣凍結(jié)過程中的蛋白質(zhì)變性。在質(zhì)構(gòu)方面,浸漬凍結(jié)處理組熟化后的彈性最好,但在色差值(L*、a*、b*)、總色差(ΔE)、硬度和咀嚼性方面,與鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)相比差異性不顯著(p>0.05)。浸漬凍結(jié)處理牡蠣的所有品質(zhì)指標(biāo)都與鮮樣差異不顯著(p>0.05),但鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)在鹽溶性蛋白含量、Ca2+-ATPase活性和彈性指標(biāo)上都與鮮樣差異性顯著(p<0.05)。由此可見,浸漬凍結(jié)處理牡蠣較鼓風(fēng)凍結(jié)和靜置凍結(jié)有著較明顯優(yōu)勢,其品質(zhì)更加接近鮮樣,可以在牡蠣保鮮過程中加以利用,對其推廣應(yīng)用也將對水產(chǎn)品保鮮的發(fā)展有著重要意義。