恒溫蓄冷劑凍結(jié)對大黃魚品質(zhì)的影響

劉英丹，孟天宇，李勇勇，陳淑敏，龔芳芳，王 曄，張玉琦，婁永江

（寧波大學(xué) 食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江 寧波315800）

大黃魚作為我國重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚類，具有高脂肪、高蛋白質(zhì)、低膽固醇等特點(diǎn)，深受廣大消費(fèi)者的青睞[1]。但因其營養(yǎng)豐富、水分含量高，為微生物的生長繁殖創(chuàng)造有利的條件，導(dǎo)致大黃魚迅速腐敗變質(zhì)[2]。如何在一定時(shí)間內(nèi)最大程度地保證魚類的鮮度、防止腐敗變質(zhì)，成為人們研究的熱點(diǎn)[3]。

目前我國大黃魚除鮮銷外多為凍藏銷售，而凍結(jié)則是凍藏制品必不可少的工藝環(huán)節(jié)。不同的凍結(jié)方式對凍品的色澤、組織、營養(yǎng)、風(fēng)味等影響顯著[4]。目前的凍結(jié)方式基本為空氣凍結(jié)，其凍結(jié)速度慢、品質(zhì)劣變大，商品價(jià)值明顯下降。少部分則以乙二醇與乙醇等混合液為冷媒進(jìn)行液體凍結(jié)，但此類冷媒其函值較低，凍結(jié)時(shí)冷媒溫升較快。為此，恒溫冷媒凍結(jié)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。但恒溫冷媒凍結(jié)對凍品品質(zhì)的影響至今仍為空白。因此為了獲得一種保持大黃魚新鮮品質(zhì)的方式，非常有必要研究恒溫蓄冷劑凍結(jié)對大黃魚的品質(zhì)帶來顯著影響。本研究中以養(yǎng)殖大黃魚為研究對象，分析恒溫蓄冷劑凍結(jié)方式處理對大黃魚品質(zhì)的影響，為大黃魚速凍技術(shù)提供理論支撐[5]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

大黃魚：購于浙江寧波象山某海水養(yǎng)殖場，選取質(zhì)量為（0.5±0.05）kg的大黃魚，起捕后加冰迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，立即進(jìn)行不同方式的速凍研究。

蓄冷劑：將25 kg NaCl和0.5 g抗凍蛋白A溶液加入100 L水中，預(yù)冷至-25℃。

包裝袋：厚度0.1 mm聚酰胺（PA）薄膜袋。

試劑：硫酸銅、磷酸二氫鈉、硼酸、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、鹽酸、酒石酸鉀鈉、三氯乙酸、三氯甲烷、乙醇、甲醇、叔丁醇、戊二醛、丙二醛、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等（均為分析純AR)，國藥化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

Bioprep-24型均質(zhì)機(jī)：杭州奧盛儀器有限公司產(chǎn)品；DZ400/2D真空包裝機(jī)：深圳市佳鑫包裝機(jī)械有限公司產(chǎn)品；A96FS70TI型變頻冰箱：德國Siemens股份有限公司產(chǎn)品；CR-400型色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)公司產(chǎn)品；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀：美國FTC公司產(chǎn)品；S-3400N型掃描電子顯微鏡：日本日立公司產(chǎn)品；UV-1800APC型紫外可見分光光度計(jì)：上海美析儀器有限公司產(chǎn)品；Sigma 3k15型冷凍離心機(jī)：德國希格瑪公司產(chǎn)品。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 大黃魚前處理將大黃魚樣品表面進(jìn)行簡單清洗，用濾紙吸去表面的水分，分成5組（新鮮組(CK)、無包裝空氣自然循環(huán)凍結(jié)(UAF-0)、PA薄膜袋真空包裝空氣自然循環(huán)凍結(jié)(PAF-1，真空度0.01 MPa，后同)、PA薄膜袋真空包裝蓄冷劑自然循環(huán)凍結(jié)(PLF-1)、無包裝蓄冷劑自然循環(huán)凍結(jié)(ULF-0)），放入冰水中預(yù)冷30 min，后置于-25℃的空氣或蓄冷劑（溫度波動為±0.10℃）中，待大黃魚中心溫度為-15℃后取出，置0～4℃冰箱自然解凍，立即取背部魚肉進(jìn)行檢測。

1.3.2 測定方法

1）中心溫度 取大黃魚若干條，將插入式溫度計(jì)放入經(jīng)前處理的大黃魚腹部中心位置后，放入預(yù)先制備的蓄冷劑中，開始凍結(jié)。每分鐘記錄一次樣品中心溫度，直到-15℃結(jié)束。

2）pH值 按GB 5009.237—236食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH的測定方法測定。

3）色差 取2組大黃魚(5條/組)，使用便攜式色差儀(CR-10型)對魚體進(jìn)行色差測定，具體選點(diǎn)見圖1。

圖1 大黃魚色差采樣點(diǎn)Fig.1 Sampling points for chromatic aberration of large yellow croaker

4）質(zhì)構(gòu) 取大黃魚背部肌肉去皮，每塊切10 mm×10 mm×5 mm。選用直徑為3 mm的圓柱形探頭，壓縮探針以1 mm/s速度進(jìn)行測試，測試型變量為50%。

5）微觀結(jié)構(gòu)分析 取大黃魚背部肌肉去皮，切成1 mm3的立方體。放入2 mL圓底離心管，體積分?jǐn)?shù)為3%的戊二醛固定2 h以上，0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(PBS)漂洗3次，15 min/次，再用體積分?jǐn)?shù)為30%、50%、70%、80%、90%的乙醇漂洗15 min，然后用無水乙醇漂洗2次，10 min/次，叔丁醇體積分?jǐn)?shù)為25%的乙醇溶液漂洗10 min，叔丁醇體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇溶液漂洗10 min，叔丁醇體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇液漂洗10 min，最后分別用比例為3∶1、1∶1、1∶3（體積比）的乙醇溶液、叔丁醇混合溶液及純叔丁醇依次漂洗10 min，吸出上層多余液體，-40℃冰箱保存24 h，再冷凍干燥48 h，噴金，電鏡觀察[6]。

6）鹽溶性蛋白含量 在Eymard[7]方法的基礎(chǔ)上，取2份魚肉，分別加入10 mL高離子磷酸緩沖溶液(0.5 mol/L KCl、0.03 mol/L Na2HPO4、0.01 mol/L NaH2PO4)和10 mL低離子磷酸緩沖液(0.025 mol/L Na2HPO4、0.025 mol/L NaH2PO4)，攪拌均勻；前者靜置3 h，后者靜置1 h；然后在4 000 r/min下離心10 min；在上清液中加入體積分?jǐn)?shù)為15%的三氯乙酸10 mL，靜置后加入10 mL 1 mol/L NaOH溶解蛋白質(zhì)，再分別以高、低磷酸鹽緩沖液定容至50 mL，最后用雙縮脲試劑法測定蛋白質(zhì)含量[7]。

7）揮發(fā)性鹽基氮含量 按GB 5009.228水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮的測定方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的方式表示，使 用Origin 8、SPSS 19.0及Microsoft Office Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 恒溫蓄冷劑凍結(jié)方式對大黃魚凍結(jié)速率的影響

凍結(jié)溫度在-1～-5℃時(shí)形成的最大冰晶是影響大黃魚凍結(jié)品質(zhì)的重要因素[8]。從圖2中可以看出，最大冰晶帶依次為：PAF-1(425 min)＞UAF-0(390 min)＞PLF-1(100 min)＞ULF-0(56 min)。凍結(jié)樣品最大冰晶的生成帶時(shí)間長短與樣品的種類、大小以及凍結(jié)溫度等因素有關(guān)[6]。史詠梅等[9]采用液體浸漬凍結(jié)南美白對蝦，通過最大冰晶生成帶的時(shí)間為0.617 min。譚明堂等[10]采用螺旋凍結(jié)魷魚，最大冰晶的生成帶時(shí)間為18 min?？諝鈨鼋Y(jié)組(PAF-1、UAF-0)凍結(jié)速率慢于恒溫蓄冷劑凍結(jié)組(PLF-1、ULF-0)；即恒溫蓄冷劑凍結(jié)與空氣凍結(jié)相比具有明顯優(yōu)勢，可大大縮短大黃魚的凍結(jié)速率。恒溫蓄冷劑凍結(jié)組對比可看出，無包裝蓄冷劑凍結(jié)優(yōu)于包裝條件下的凍結(jié)速率，由于兩者在同一恒溫條件下，真空包裝狀態(tài)會阻礙能量的傳遞，導(dǎo)致大黃魚中心溫度下降相對緩慢[11]。

圖2 不同方式凍結(jié)大黃魚的凍結(jié)曲線圖Fig.2 Freezing curve of large yellow croaker by different freezing methods

2.2 恒溫蓄冷劑凍結(jié)方式對大黃魚肌原纖維組織微觀結(jié)構(gòu)的影響

以上方式都會引起魚肉的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。由圖3可知，大黃魚肌肉纖維約30～50μm。其中空氣凍結(jié)組(PAF-1、UAF-0)變化較大，纖維結(jié)構(gòu)明顯松散，間隙大，結(jié)構(gòu)整體比較混亂?？赡苁怯捎隰~體表面沒有外包裝保護(hù)所致[12]。ULF-0組肌肉纖維松散情況不明顯，魚肉質(zhì)口感變化較小，說明凍結(jié)速率過快，會引起大黃魚肌肉組織撕裂[13]。PLF-1組相比其他凍結(jié)方式下的肌肉組織影響最小，因?yàn)楹銣匦罾鋭﹥鼋Y(jié)速率更快，冰晶顆粒較小，對細(xì)胞的破壞程度較小[14]。

2.3 恒溫蓄冷劑凍結(jié)對大黃魚色澤的影響

造成大黃魚體色變化的主要因素是色素。由于類胡蘿卜素有多種共軛雙鍵容易被氧化，會直接導(dǎo)致大黃魚金黃體色褪色[15]。由表1可知，不同凍結(jié)方式下大黃魚的L*值均有不同程度的降低，恒溫蓄冷劑凍結(jié)組(PLF-1、ULF-0)表現(xiàn)下降趨勢較為緩慢，而空氣組(PAF-1、UAF-0)下降趨勢明顯，即恒溫蓄冷劑凍結(jié)組下降幅度略小于空氣組；由表2可知，與CK組相比，a*值均增加，且空氣組凍結(jié)上升幅度明顯大于恒溫蓄冷劑組；由表3可知，b*值均下降，空氣凍結(jié)組的下降幅度明顯大于恒溫蓄冷劑組；原因可能是由于恒溫液體條件下其凍結(jié)時(shí)間較快，PAF-1和UAF-0組凍結(jié)方式的凍結(jié)時(shí)間太長所導(dǎo)致[16]。張曉頔等[17]證明了冰溫真空包裝方式可以較好地保持羊肉的色澤。本結(jié)果與李立杰等[18]研究南美白對蝦貯藏時(shí)色差的變化結(jié)果一致。

圖3 不同凍結(jié)方式對大黃魚肌原纖維組織微結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effects of freezing methods on the myofibril microstructure of large yellow croaker

表1 養(yǎng)殖大黃魚各部位L*值Table 1 L*values of various parts of cultured large yellow croaker

表2 養(yǎng)殖大黃魚各部位a*值Table 2 a*values of various parts of cultured large yellow croaker

表3 養(yǎng)殖大黃魚各部位b*值Table 3 b*values of various parts of cultured large yellow croaker

2.4 恒溫蓄冷劑凍結(jié)對質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是判斷大黃魚鮮度的重要指標(biāo)。其中，硬度和彈性作為檢測大黃魚品質(zhì)重要測試指標(biāo)[19]。不同凍結(jié)方式下的大黃魚肉硬度不同程度的下降。PLF-1組下降6.8%，且差異性顯著(P＜0.05)，最接近對照組?？諝鈨鼋Y(jié)組(PAF-1、UAF-0)分別下降26%及31.1%。此結(jié)果表明恒溫蓄冷劑凍結(jié)結(jié)果優(yōu)于空氣凍結(jié)組，并且PLF-1組最接近新鮮組，這可能是由于真空包裝恒溫蓄冷劑狀態(tài)下其凍結(jié)速度較快，凍結(jié)時(shí)形成的冰晶體較小，進(jìn)而在解凍過程中水分流失較小，蛋白質(zhì)冷凍變性比較小等，使得PLF-1硬度值下降最低[20-21]，見圖4。

經(jīng)過不同方式處理下的大黃魚咀嚼性均有不同程度的下降，且差異極顯著(P＜0.01)。PLF-1和PAF-1組分別下降1.2%和3.7%。UAF-0組下降幅度達(dá)到11.5%。有包裝蓄冷劑凍結(jié)組優(yōu)于單一蓄冷劑凍結(jié)組，表明真空包裝凍結(jié)方式下魚肉在抵抗硬物壓入快速恢復(fù)變形能力很強(qiáng)[5]。另一方面說明魚體在無包裝情況下水分散失較快，造成了低溫凍裂，使魚肉的口感在逐漸降低[22]。

彈性中空氣凍結(jié)組(PAF-1、UAF-0)下降幅度最大，差異極顯著(P＜0.01)，恒溫蓄冷劑凍結(jié)組(PLF-1、ULF-0)下降幅度較小。引起這種現(xiàn)象的原因可能是由于單一空氣自然循環(huán)凍結(jié)中心溫度下降較慢，整體凍結(jié)時(shí)間較長，大黃魚體內(nèi)的ATP酶活性較低，肌動球蛋白變性多，從而導(dǎo)致彈性下降程度較大[23]。

PLF-1組的恢復(fù)性最接近新鮮組，下降了1.9%?？赡苡捎趦鼋Y(jié)時(shí)間較短，魚肉的肌肉持水力較強(qiáng)，肌肉纖維較完整，從而恢復(fù)性下降緩慢。

綜上所述，PLF-1組更有利于減緩養(yǎng)殖大黃魚凍結(jié)質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生劣變，較好地維持了口感。史詠梅等[9]也證明了真空包裝聯(lián)用液體凍結(jié)組效果較好。

圖4 不同凍結(jié)方式對大黃魚彈性的影響Fig.4 Effects of different freezing methods on the elasticity of large yellow croaker

2.5 恒溫蓄冷劑凍結(jié)對大黃魚pH值的影響

pH可以反映大黃魚的新鮮度。由圖5可知，新鮮組的大黃魚pH值為6.72±0.01。大黃魚處在僵硬期前，其體內(nèi)糖類物質(zhì)發(fā)生糖酵解反應(yīng)產(chǎn)生乳酸等酸性物質(zhì)，而使其體內(nèi)的pH下降[11]。經(jīng)不同凍結(jié)處理的大黃魚pH均有不同程度下降，分別為：PLF-1＜ULF-0＜PAF-1＜UAF-0，且差異極顯著(P＜0.01)。空氣凍結(jié)組(PAF-1、UAF-0)pH下降明顯大于恒溫蓄冷劑組(ULF-0、PLF-1)，PLF-1組最接近新鮮組，這是因?yàn)?25℃液態(tài)凍結(jié)的傳冷速度快，使其快速凍結(jié)，從而抑制了ATP酶的代謝。并且經(jīng)蓄冷劑凍結(jié)處理后，大黃魚體內(nèi)中心溫度迅速下降，有效地減緩了體內(nèi)乳酸的積累，緩解了pH的下降[24]。沈秋霞等[25]的研究也證明了真空包裝可以有效減緩pH的降低。

圖5 不同凍結(jié)方式對大黃魚pH值的影響Fig.5 Effects of different freezing methods on pH of large yellow croaker

2.6 恒溫蓄冷劑凍結(jié)大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由圖6可知，不同凍結(jié)方式下的大黃魚的鹽溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體下降。其中恒溫蓄冷劑凍結(jié)組(ULF-0、PLF-1)下降較小，僅為2.9%和1.4%?？諝鈨鼋Y(jié)組(PAF-1、UAF-0)下降較顯著，分別為6.5%和9.4%。在恒溫蓄冷劑凍結(jié)條件下，有包裝大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于無包裝。以上結(jié)果表明蛋白質(zhì)與水的相互作用減弱，而蛋白質(zhì)分子內(nèi)相互作用加強(qiáng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)發(fā)生沉淀，最終導(dǎo)致鹽溶性蛋白質(zhì)含量降低[26]。這與劉書來等[27]對烏鱧的研究結(jié)論相似。

圖6 不同凍結(jié)方式對大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.6 Effects of different freezing methods on saltsoluble protein content of large yellow croaker

2.7 恒溫蓄冷劑凍結(jié)方式下大黃魚TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

大黃魚中的TVB-N是由蛋白質(zhì)的降解以及非蛋白氮化合物的生成而產(chǎn)生，主要由氨、次級產(chǎn)物和胺類組成[28]。不同凍結(jié)方式的大黃魚TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加。PAF-1組上升幅度最大，且差異極顯著(P＜0.01)，上升55.3%，保鮮效果最差。PLF-1和ULF-0組分別上升了8.9%及13.5%，PLF-1組保鮮效果最好。恒溫蓄冷劑凍結(jié)組(ULF-0、PLF-1)的TVB-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于空氣凍結(jié)組(UAF-0、PAF-1)。吳迪迪等[29]研究發(fā)現(xiàn)冰藏聯(lián)用ClO2保鮮方式可以有效抑制TVB-N的上升。唐智鵬等[30]采用聚乙烯醇/納米二氧化鈦/花青素薄膜包裝處理組凍結(jié)處理大黃魚，凍藏初始階段這3種凍結(jié)方式下TVB-N值為13.97～14.17 mg/hg。PLF-1組最接近新鮮組，可能是由于將蓄冷劑提前預(yù)冷至-25℃凍結(jié)使魚體溫度迅速下降，有效減緩了微生物的生長繁殖，使蛋白質(zhì)等物質(zhì)的降解緩慢，從而抑制TVB-N的增長[31-32]，見圖7。

圖7 不同凍結(jié)方式對大黃魚TVB-N的影響Fig.7 Effects of different freezing methods on TVB-N of large yellow croaker

3 結(jié)語

不同凍結(jié)方式下，PLF-1組對大黃魚的保鮮效果最好，最有利于品質(zhì)的保持。其中凍結(jié)速率僅次于ULF-0組。pH、色差、肌肉組織的硬度、彈性、咀嚼性及恢復(fù)性效果均高于其他凍結(jié)組，鹽溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、TVB-N及掃描電鏡觀察對魚肉組織的損傷性最小，優(yōu)于其他方式的凍結(jié)組。