雙斑東方鲀在冷藏保鮮過程中的水分遷移與品質變化

賈 哲，陳曉婷，蔡水淋，潘 南，張 怡, ，劉智禹,

（1.福建農林大學食品科學學院，福建福州 350000；2.福建省水產研究所, 國家海水魚類加工技術研發(fā)分中心（廈門），福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點實驗室，福建廈門 361100）

雙斑東方鲀（Fugu bimaculatus）隸屬鲀形目、鲀科、東方鲀屬[1]，為近海暖溫性底層魚類[2]，主要分布于南海、東海和黃海南部，是我國福建養(yǎng)殖河鲀的主要品種之一[3]。養(yǎng)殖雙斑東方鲀味道鮮美，品質優(yōu)良，肉質鮮嫩、營養(yǎng)價值高，但新鮮的河魨魚肉極易腐敗，不利于長時間保存，其產業(yè)發(fā)展受到很大的阻礙。因此，研究河鲀魚肉貯藏過程中品質變化規(guī)律，對延長其保鮮期具有重要意義。

冷藏保鮮技術是一種常用的短期貯藏保鮮技術，即將魚類置于0～4 ℃的環(huán)境進行保藏[4]，在該溫度下的魚肉品質接近新鮮狀態(tài)且無冰晶形成，不僅能較好地保持魚肉的營養(yǎng)和口感風味[5]，且成本較低，操作簡單，但在該溫度貯藏條件下，因魚肉中的酶和微生物沒有完全被抑制，所以貯藏期較短[6]。目前冷藏河鲀魚肉新鮮度評價的方法主要以感官評定與物理、化學和微生物檢驗相結合等方法為主[7]。感官評價法不但方便快捷而且能夠及時反饋出評價結果，然而該方法易受環(huán)境和測評人員主觀性的影響，檢測結果重復性差，具有局限性[8]，傳統(tǒng)的理化和微生物檢驗不僅費時費力而且對會產品造成一定的破壞性。低場核磁共振（Low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技術是一種快速無損的光譜技術[9]，不僅能直觀反映樣品中水分含量和遷移過程，還可結合品質指標，實現(xiàn)對產品品質的跟蹤預測[10-11]。Tan等[12]利用核磁共振技術發(fā)現(xiàn)T22、A22、A23與多次凍融的速食海參的持水性、硬度等指標有良好的相關性。Carneiro等[13]利用LF-NMR技術研究了腌制巴西沙丁魚貯藏期間水分分布與理化指標間的相關性。目前，關于利用LF-NMR技術研究雙斑東方鲀冷藏過程中的品質變化與水分遷移之間關系的研究較少。

本文采用低場核磁共振技術對雙斑東方鲀魚肉內部水分子的弛豫時間進行測量，并研究魚肉在冷藏過程中水分分布及含量與質構、色差值、持水性、pH、揮發(fā)性鹽基氮值、K值及菌落總數(shù)的相關性，以探討低場核磁共振技術用于評價雙斑東方鲀鮮度的可行性，以期為雙斑東方鲀貯藏、保鮮的研究提供一定的理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活雙斑東方鲀 重約（200±50）g，福建省漳州市漳浦縣佛曇鎮(zhèn)；菌落總數(shù)測試片 廣州綠洲生化科技有限公司；ATP標準品 美國Sigma公司；其他試劑 均為國產AR級。

ADCI系列全自動色差計 北京辰泰克儀器技術有限公司；e2695型高效液相色譜儀（ACQUITY H-CLASS/TUV） 美國Waters；TA-XT Plus 質構儀

英國Stable Micro System公司；FE28 pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；GI54DWS高壓滅菌器 美國Zealway；電子天平 賽多利斯科學儀器北京有限公司；5804R離心機 艾本德中國有限公司；NMI20-060HH核磁共振成像分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 宰殺鮮活雙斑東方鲀，去內臟，清洗瀝干后裝入自封袋后，于0、4 ℃冰箱保存，分別在第1、3、5、7、9、11 d進行各項指標的測定分析。

1.2.2 剪切力的測定 使用物性測試儀測定。測試探頭：A MORS刀片；測試參數(shù)：測前速度2 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，應變30%，觸發(fā)力5 g。

1.2.3 pH的測定 參考GB 5009.237-2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》[14]的方法進行測定。

1.2.4 色差的測定 將魚肉切塊（約20 mm×20 mm×10 mm），采用色差儀測量樣品的亮度值（L*）、紅綠值（a*）、黃藍值（b*），白度值（ΔE*）。

1.2.5 持水性的測定 冷藏前后對魚肉進行稱重，稱量時擦去的魚肉表面的水分，并按下式進行計算：

式中：WHC表示持水性；M1為初始質量（g）；M2為冷藏后魚肉的質量（g）。

1.2.6 NMR橫向弛豫時間（T2）測定 雙斑東方鲀去皮后，在背部取約6 cm長小塊魚肉放入磁圈（60 mm）中，質子共振頻率21 MHz，中心頻率67496.83 Hz，90°脈寬8.00 μs，180°脈寬16.00 μs，重復次數(shù)16，重復采樣時間3000 ms。

1.2.7 菌落總數(shù)（TVC）的測定 參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》[15]進行測定，稱取魚皮25 g，用無菌剪刀剪碎，加入225 mL生理鹽水中，均質1 min后制成1:10的懸濁液，選擇合適的稀釋梯度，涂布于菌落總數(shù)測試片，于（30±2）℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h。

1.2.8 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的測定 參考GB 5009.228-2016《食品安全國家標準食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[16]進行測定，稱取20 g魚肉于具塞錐形瓶中，加100 mL蒸餾水振搖，浸漬30 min后過濾，在擴散皿中加入1 mL硼酸和1滴指示劑，外室一側加入1 mL的濾液，另一側加入1 mL飽和碳酸鉀溶液，蓋上磨砂玻璃蓋于（37±1）℃培養(yǎng)箱中放置2 h，用0.01 mol/L鹽酸標準滴定溶液滴定。

1.2.9 K值的測定 參考SC/T 3048-2014《魚類鮮度指標K值的測定高效液相色譜法》[17]略改進行測定，稱取5.00 g碎魚肉加入20 mL 10%的高氯酸后，渦旋振蕩1 min，4 ℃、8000 r/min離心10 min，取上清液，再用5 mL 5%高氯酸溶液提取沉淀物中的待測物，合并上清液，用氫氧化鈉溶液調pH至4.0～4.2，4 ℃超純水定容至50 mL，0.22 μm微孔濾膜過濾，4 ℃下保存待測。

色譜柱：X Bridge BEH Amide色譜柱（5 μm，4.6 mm×250 mm）；流動相：10 mmol/L磷酸二氫鈉溶液、0.12%磷酸溶液和100%乙腈溶液，流速1.0 mL/min，檢測波長254 nm，柱溫（50±1） ℃，進樣量10 μL，時間35 min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 24.0和Origin 9.5軟件進行統(tǒng)計學分析和繪制曲線。

2 結果與分析

2.1 質構的變化

剪切力、咀嚼性是評價魚肉質構的重要指標，其數(shù)值大小與魚肉質構特性呈正相關。其中咀嚼性是硬度、彈性等指標的綜合表征，能夠反映肌肉口感的好壞[18-19]，剪切力值可以反映肌肉中肌原纖維、結締組織記憶、肌肉脂肪的含量分布和化學結構的狀態(tài)[5]。由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，兩組魚肉的剪切力值均呈下降趨勢，且4 ℃處理組的降幅大于0 ℃。由冷藏開始到結束，0 ℃組的剪切力值約下降了48.72%，比4 ℃約高0.91%，其中0 ℃第5 d剪切力值稍有上升，但不顯著，這可能與肌肉發(fā)生僵直現(xiàn)象有關[20]。

由圖2知，咀嚼性隨貯藏時間的延長不斷減小，與藍蔚青等[21]的研究結果一致。冷藏初期，兩組魚肉的咀嚼性不斷減小，9 d后下降速度變緩，冷藏7 d內，0 ℃組咀嚼性顯著高于4 ℃組（P＜0.05），7 d后兩組樣品的咀嚼性差異較小，但仍具有顯著性（P＜0.05）。劉義等[22]發(fā)現(xiàn)真空包裝鱘魚片的咀嚼性在冷藏初期逐漸下降，9～12 d下降趨勢變緩，12～21 d快速下降，這與本文的研究結果相類似。

圖1 雙斑東方鲀冷藏過程中剪切力的變化Fig.1 Changes in the shearing force of Fugu bimaculatusas during chilled storage

圖2 雙斑東方鲀冷藏過程中咀嚼性的變化Fig.2 Changes in the chewiness of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.2 pH的變化

由圖3可知，不同貯藏條件下的pH均隨著貯藏時間的增加而增加，但0 ℃條件下雙斑東方鲀魚肉pH顯著（P＜0.01）低于4 ℃冷藏保鮮條件下，與王曉君等[23]研究結果類似，這是可能與低溫降低了蛋白質降解及微生物分解含氮化合物的速率，減緩了氨類等堿性物質積累，從而延長魚肉的保鮮期有關[24-26]。

圖3 雙斑東方鲀冷藏過程中pH值的變化Fig.3 Changes in the pH value of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.3 色差的變化

顏色是評價水產品品質及消費者可接受性的重要指標[27]。雙斑東方鲀在0、4 ℃冷藏下魚肉色差的變化如表1所示。由表1可知，隨著貯藏時間的延長，兩組魚肉的L*值不斷降低，a*值和ΔE*值呈現(xiàn)上升的趨勢，b*值呈不規(guī)則變化，其中0 ℃組的L*值下降速度較4 ℃緩慢，這可能因為隨著貯藏時間的延長，魚肉中高鐵血紅蛋白和高鐵肌紅蛋白積累導致魚肉發(fā)生褐變，而低溫有助于有減緩肌肉氧化褐變速度[28-29]。在整個貯藏過程中魚肉的a*值呈顯著（P＜0.05）上升趨勢，這可能與雙斑東方鲀肌肉中的肌紅蛋白發(fā)生氧化有關[30]。ΔE*指樣品表面白色的程度[6]，兩組的ΔE*值均隨時間的增加而增加，到貯藏末期（11 d）時4 ℃組的ΔE*值顯著高于（P＜0.05）0 ℃組，這表明低溫貯藏有助于減緩魚肉色澤變化。

2.4 持水性的變化

持水性是指肌肉受到外力作用時保持原有水分的能力[31]，也是評價肉及肉制品品質的重要指標之一[32]。由圖4可知，貯藏初期雙斑東方鲀肌肉的持水性處于較高水平，在整個貯藏過程中，兩組魚肉的持水性均隨貯藏時間的延長出現(xiàn)不同程度降低，貯藏末期（11 d）4、0 ℃下魚肉的持水性分別下降了約2.6%、3.3%，可見較低溫度貯藏有助于魚肉水分的保持，減少水分流失。有研究表明，在貯藏過程中，肌肉內肌原纖維蛋白等的空間網(wǎng)狀結構被破壞，進而降低肌肉組織的保水性[33]。

2.5 水分遷移

低場核磁共振（Low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技術利用固定磁距的原子核在磁場的作用下發(fā)生能量交換的原理，對樣品組分進行分析，通過測量1H質子的橫向弛豫時間（T2）在肉制品中的衰減規(guī)律來測定樣品中不同狀態(tài)水分的含量，水分含量以曲線所對應的峰面積來表示。一般認為弛豫時間越短，表明氫質子受束縛越大或自由度越小，在圖譜上峰位置越靠左，反之則弛豫時間越長，在圖譜上峰位置越靠右[34]。如圖5所示，雙斑東方鲀魚肉中的水分種類根據(jù)活動狀態(tài)分為結合水T21（＜10 ms）、不易流動水T22（10～100 ms）和自由水T23（＞100 ms）3種形式[35]。

由圖5可知，0和4 ℃組T21呈降低趨勢，其中4 ℃貯藏條件下魚肉的T21略大于0 ℃組，這可能因為雙斑東方鲀在4 ℃條件下，蛋白質酶和微生物較為活躍，致使魚肉的蛋白質被分解，從而導致水的流動性增加，而0 ℃能更好地抑制微生物的活性[36]。兩組雙斑東方鲀的T22逐漸向長弛豫方向移動，表明魚肉的肌肉組織及蛋白與水分的結合力逐漸減弱，水分的流動性隨貯藏時間的延長而逐漸增強，不易流動水有向自由水轉化的趨勢，水分子變得更自由[37]。T23在貯藏過程中不斷右移，這可能是因為自由水是由物理吸附作用與肉結合，隨著貯藏時間的延長，自由水逐漸向外部環(huán)境遷移，最終造成肌肉的汁液流失[38-39]。

2.6 橫向弛豫時間的峰面積

樣品冷藏過程中不同狀態(tài)水分的相對含量如圖6所示，A21、A22和A23分別代表了T21（結合水）、T22（不易流動水）和T23（自由水）在魚肉中所占的面積[40]。由圖6可知，魚肉在貯藏過程中，總水分含量不斷減少，其中4 ℃組水分含量減少速率較0 ℃快，說明在4 ℃條件下，魚肉中水分更易流失。魚肉貯藏3 d后，結合水（A21）總體呈下降趨勢，這主要因為在貯藏過程中，魚肉肌原纖維蛋白的降使肌原纖維結構遭到破壞，導致結合水中結合能力相對較弱的水向不易流動水轉化，從而使其含量逐漸下降[41-42]。貯藏初期（1 d），不易流動水含量（A22）較接近總水分含量，貯藏3 d，A22急劇下降，隨后呈緩慢下降趨勢，這說明貯藏3 d內不易流動水受魚肉內部束縛力小、水分活躍度高及流動性強，不斷轉化為自由水[41]，隨著貯藏時間的延長，結合水不斷向不易流動水轉化，從而減緩了其降低的幅度。自由水含量（A23）在貯藏過程中總體呈下降趨勢，這可能與細胞膨脹使胞內水增加，從而造成胞外水的減少，以及自由水流失的速度大于不易流動水向自由水轉化的速度等因素有關[43-44]，楊帆等[45]發(fā)現(xiàn)蝦仁在微凍貯藏過程中自由水含量呈不斷下降趨勢，與本文的研究結果相似。

2.7 菌落總數(shù)（TVC）的變化

微生物一般存于活魚體表、鰓等直接接觸海水的部位，魚類的肌肉組織在貯藏加工過程中易因操作不當受到微生物污染，從而加快其腐敗變質、品質劣變速度[46-48]。冷藏過程中雙斑東方鲀魚皮菌落總數(shù)（TVC）的變化如圖7所示，在0、4 ℃貯藏1 d后雙斑東方鲀魚皮的TVC值分別為3.79、4.04 lg（CFU·g-1），隨著貯藏時間的增加，兩組的TVC值均逐漸上升，其中4 ℃冷藏條件下菌落總數(shù)的增加速率顯著（P＜0.05）大于0 ℃貯藏組。無公害水產品TVC值可接受上限為6 lg（CFU·g-1）[49]，0 ℃條件下貯藏的雙斑東方鲀在7 d超過該限定值，比4 ℃貯藏組減少了約2 d，這說明微生物生長與環(huán)境條件密切相關，低溫條件有助于減緩其生長繁殖速度。

表1 雙斑東方鲀冷藏過程中色差的變化Table 1 Changes in the colorimetric value of Fugu bimaculatusas during chilled storage

圖4 雙斑東方鲀冷藏過程中持水性的變化Fig.4 Changes in the WHC of Fugu bimaculatusas during chilled storage

圖5 雙斑東方鲀冷藏過程中T2弛豫時間的變化Fig.5 Changes in the T2 relaxation times of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.8 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的變化

圖6 雙斑東方鲀冷藏過程中T2弛豫時間的變化Fig.6 Changes of moisture content in Fugu bimaculatusas during chilled storage

圖7 雙斑東方鲀冷藏過程中菌落總數(shù)的變化Fig.7 Changes in the TVC value of Fugu bimaculatusas during chilled storage

揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）是衡量魚肉新鮮度的重要指標。由魚肉TVB-N值隨冷藏時間的變化關系可知（圖8），兩組樣品的TVB-N值均隨貯藏時間的增加呈遞增趨勢，兩組樣品的TVB-N值在前3 d上升較緩慢，隨后進入快速增長階段，這可能是因為前期魚肉中微生物較少，蛋白質降解速度較慢，隨著貯藏時間的延長，微生物開始生長繁殖，一些細菌產生的胞外蛋白酶，會促進蛋白質降解[50]，而蛋白質分解產生氨及胺類等堿性含氮物質會結合魚肉因腐敗產生的有機酸形成TVB-N[51-52]，進而導致魚肉新鮮度下降，TVB-N值迅速升高。根據(jù)馬妍等[53]研究，雙斑東方鲀魚肉TVB-N值檢出上限約為12～13 mg/100 g，0、4 ℃貯藏組分別在7 d（12.07 mg/100 g）和6 d（12.12 mg/100 g）達到該上限，進入腐敗階段。因此，從TVB-N值角度分析，0、4 ℃貯藏條件下，雙斑東方鲀的貨架期分別為7和6 d。

圖8 雙斑東方鲀冷藏過程中揮發(fā)性鹽基氮的變化Fig.8 Changes in the TVB-N value of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.9 K值的變化

魚體死后，體內的酶會催化ATP降解生成ADP、AMP、HxR和Hx[54-55]，其中HxR、Hx量之和與ATP關聯(lián)物總量的比值即為K值[56]。K值小于20%為一級鮮度，20%～40%為二級鮮度，60% ～80%達到腐敗，不可食用[57-59]。由圖9可知，隨著貯藏時間的延長，兩組雙斑東方鲀的K值均顯著上升（P＜0.01），但0 ℃組始終低于4 ℃貯藏組。貯藏初期0、4 ℃組的K值分別約為9.96%和10.72%，均屬于一級鮮度，4 ℃冷藏5 d后超出二級鮮度上限（44.42%），冷藏11 d為74.64%，達到初期腐敗；0 ℃冷藏7 d后，K值大于40%（40.27%），11 d（67.12%）進入腐敗階段。因此，從K值角度分析，在0、4 ℃貯藏條件下，雙斑東方鲀的貨架期分別為7和5 d。

圖9 雙斑東方鲀冷藏過程中K值的變化Fig.9 Changes in the K value of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.10 相關性分析

對雙斑東方鲀在0、4 ℃貯藏期間各個指標進行Pearson相關性分析，結果如表2所示。由表2可知，雙斑東方鲀的持水性、咀嚼性和剪切力與T21和T23顯著正相關（P＜0.05），這主要因為在貯藏過程中，魚肉肌肉組織結構逐漸劣變，脂質和蛋白質氧化降解導致水分子和肌肉的結合力降低，使魚肉的持水性降低，肌肉變軟，剪切力和咀嚼性下降[60]。pH、TVC、TVB-N值、K值與T21、T23呈極顯著負相關（P＜0.01），說明貯藏過程中T21、T23的變化有利于微生物生長繁殖，加快蛋白質等大分子物質被微生物分解的速率，從而導致魚肉的pH值、TVC、TVBN值、K值上升，魚肉品質逐漸下降。T22與TVC和K值顯著相關（P＜0.05），與其它各指標的相關性均較差，汪經邦等[61]對暗紋東方鲀進行研究時發(fā)現(xiàn)，T22在低溫貯藏過程中呈無規(guī)律變化，和彈性、硬度、汁液流失等指標的相關性較差，與本文的研究結果一致。綜上可知，隨著貯藏時間的延長，魚肉內部水分分布發(fā)生改變，不易流動水逐漸向自由水轉化，自由水向魚肉表面移動，隨著貯藏時間的延長，自由水逐漸流失，引起組織結構的改變，進而引起魚肉品質下降。因此，冷藏過程中可以通過LF-NMR的橫向弛豫時間T2判斷魚肉品質的變化。

表2 雙斑東方鲀冷藏期間弛豫時間和品質指標的相關性Table 2 Correlation among relaxation time and quality indicators of Fugu bimaculatusas during chilled storage

2.11 結合主成分分析法判定雙斑東方鲀的貨架期

將不同貯藏時間下的魚肉的LF-NMR弛豫特性指標數(shù)據(jù)進行主成分分析，結果見圖10。由圖10可知，與貯藏初期（1 d）相比，兩組魚肉的主成分得分分布逐漸遠離1 d時的得分，不斷向左上方移動。其中，0 ℃條件下貯藏1～3 d時，魚肉主成分得分分布在PC1和PC2正半軸的范圍內；貯藏5 d時，主成分得分移向PC1正半軸和PC2負半軸內，說明此時魚肉的品質與貯藏初期相比發(fā)生了較大變化，但在PC1方向上不好區(qū)分0 ～5 d魚肉品質的變化；貯藏7 d時，主成分得分處于PC1和PC2的負半軸，在PC1方向上可以很好地區(qū)分開貯藏7 d的魚肉，說明此時魚肉品質同之前相比變化較大，表觀上魚肉開始腐??；貯藏9 ～11 d，主成分得分處于PC1負半軸和PC2正半軸內，表明此時魚肉品質已經腐敗，不可食用。同理可得，在4 ℃條件下，貯藏5 ～7 d時，魚肉的主成分得分處于PC1和PC2的負半軸，9 ～11 d處于PC1負半軸和PC2正半軸，在PC1方向上可以很好地同貯藏1 d的魚肉區(qū)分出來，故通過LFNMR并結合主成分分析判斷0、4℃條件下魚肉的貨架期分別為7 和5 d。

圖10 雙斑東方鲀冷藏過程中PC1和PC2得分圖Fig.10 PC1 and PC2 scores of Fugu bimaculatusas during chilled storage

3 結論

本文研究了雙斑東方鲀在不同冷藏條件下（4、0 ℃）的水分含量、分布狀態(tài)及品質變化規(guī)律，理化分析結果顯示：在4、0 ℃貯藏過程中，WHC、剪切力、咀嚼性、L*值和T22呈下降趨勢，pH、a*值、ΔE*值、TVC、TVB-N值、K值及T21呈上升趨勢。其中，TVC分別于5和7 d超出臨界值，約為6.55和6.24 lg(CFU/g-1），揮發(fā)性鹽基氮分別于6和7 d達到檢出上限（12.12和12.07 mg/100 g），K值分別于5和7 d后超出二級鮮度（44.42%和40.27%），第11 d后進入初期腐敗階段（67.12%和74.64%）。對T2與各指標的相關性分析以及利用主成分分析法對雙斑東方鲀的貨架期進行判定，結果表明，隨著水分的遷移和流失，雙斑東方鲀的持水能力、質地、鮮度降低，品質逐漸劣化，在0、4 ℃條件下，可分別貯藏7和5 d，本文為雙斑東方鲀貯藏保鮮提供一定的理論參考依據(jù)。