微波巴氏殺菌三文魚在貯藏期間的品質變化

欒東磊,白雪嫄,胡蕾琪,薛長湖,牟海津*

1(上海海洋大學 食品熱加工工程技術中心,上海,201306)2(上海海洋大學 食品學院,上海,201306) 3(中國海洋大學 食品科學與工程學院,山東 青島,266000)

三文魚(Salmosalar),又被稱為大西洋鮭,屬硬骨魚綱鮭形目鮭亞目鮭科,是一種冷水性的洄游魚類,主產地是挪威、蘇格蘭等北半球高緯度地區(qū)。三文魚肉質細嫩鮮美,營養(yǎng)物質豐富,除了富含ω-3系不飽和脂肪酸,蛋白質含量也明顯高于其他魚類[1-2],是國際上流行的名貴食用魚類。生食三文魚是最營養(yǎng)的食用方法,但是自身容易受到微生物污染[3],存在較大的安全隱患,因此三文魚通常經烹飪后熟食,目前開展了許多關于不同烹飪方式、不同貯存溫度、不同保鮮方法以及不同包裝處理對三文魚品質和貨架期影響的研究[4-5]。

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快,高品質、長貨架期的方便食品越來越受歡迎[6]。但是長貨架期的方便食品必須經過殺菌處理,以保證食品的安全性。傳統(tǒng)滅菌釜處理在提高傳熱速率方面存在較大的局限性,加熱時間較長,無法大幅度改善產品品質,因此急需新型殺菌技術的突破。

微波殺菌是近年來唯一獲得美國食品藥品監(jiān)管局(Food and Drug Administration,FDA)許可的可用于長貨架期食品工業(yè)化生產的新型殺菌技術[7]。微波加熱食品時,在交變電磁場的作用下,食品中的極性分子由原來的隨機分布狀態(tài)變?yōu)檠仉妶龇较虻挠行蚺帕?導致分子之間發(fā)生劇烈的摩擦、碰撞,將電磁能轉化為熱能,使食品內外同時加熱[8],因此微波具有快速整體加熱的優(yōu)點,與傳統(tǒng)的傳導加熱相比,微波可以大幅縮短加熱時間,對固態(tài)食品實現(xiàn)高溫短時處理,在保證產品微生物安全的同時提高產品品質。

基于自主研發(fā)的微波殺菌系統(tǒng),本課題組研發(fā)了三文魚的微波巴氏殺菌工藝,在F90=10 min的熱處理程度下可以達到巴氏殺菌的效果,此時肉毒梭菌數(shù)量可以減少6個數(shù)量級,一般能夠在4 ℃下保存6周[9-11]。在前期殺菌工藝研究的基礎上,以菌落總數(shù)、汁液流失率、總脂含量、揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸反應產物值(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)、酸價(acid value,AV)為評價指標,分析微波殺菌三文魚在貯藏期間的品質變化,同時對比相同的熱處理條件下,傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚在貯藏期間的品質變化以及貯藏時間,為三文魚產品的精深加工提供理論指導。

1 試驗材料與設備

1.1 材料與試劑

本實驗所用到的冷凍大西洋三文魚(Salmosalar)原產國智利,美威(水產)上海有限公司;2-TBA、乙二胺四乙酸二鈉鹽、輕質氧化鎂、酚酞、三氯乙酸(TCA)、三氯甲烷、無水乙醇、無水甲醇、無水乙醚、氯化鈉、無水硫酸鈉、鹽酸標準滴定液、乙醇制氫氧化鉀標準滴定液均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂,上海吉至生化有限公司。

1.2 儀器與設備

PICOVACQ/1TC無線金屬溫度傳感器,法國TMI-ORION公司；HENKELMAN JUMBO 35真空包裝機,荷蘭HENKELMAN公司；工業(yè)微波殺菌系統(tǒng)(896 MHz,75 kW),上海海洋大學熱加工中心；SYSTEC HX-320反壓柜式滅菌器,賽斯太克(上海)貿易有限公司；ME204E/02電子天平,梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋,金壇市城西富威實驗儀器廠；ROTINA 420離心機,德國海蒂詩科學儀器有限公司；SHA-B數(shù)顯恒溫震蕩器、FJ200-SH數(shù)顯高速分散均質機,常州天瑞儀器有限公司；SCIENTZ SB-800DT超聲波清洗機,寧波新芝生物科技股份有限公司；HWS-24電熱恒溫水浴鍋,上海慧泰儀器制造有限公司；FOSS 8400全自動凱氏定氮儀,上海高信化玻有限公司；EVOLUTION 220紫外、可見光分光光度計,賽默飛世爾科技(中國)有限公司；TA.XTPULS物性質構儀,北京微訊超技儀器技術有限公司；RE-501旋轉蒸發(fā)儀,鞏義市科華儀器設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 前處理

實驗前將冷凍的三文魚置于4 ℃解凍12 h,三文魚樣品切成50 mm×60 mm×16 mm的塊狀,分成3組(微波殺菌處理、傳統(tǒng)滅菌釜處理、未處理),每組18個樣品,切好的三文魚塊用耐高溫蒸煮袋進行抽真空密封。

Materials and Techniques：Porcelain with white glaze in revolving style

微波殺菌處理：基于自主研發(fā)的微波殺菌系統(tǒng),本課題組研發(fā)了微波殺菌工藝,采用的殺菌參數(shù)為微波凈功率8 kW,加熱3 min,保溫5 min,冷卻5 min[12]。傳統(tǒng)滅菌釜處理：為了得到與微波處理相同的F值,用柜式蒸汽滅菌釜對三文魚樣品進行處理,得出殺菌參數(shù)為升溫9 min,95 ℃處理10 min,冷卻5 min。

將未處理組和處理好的三文魚放在4 ℃冰箱里冷藏保存6周,并在處理后每周隨機抽取3份樣品,進行各項指標的檢測,每項實驗平行3次。

1.3.2 菌落總數(shù)的測定

參考劉欣榮等[13]的方法,取2.0 g均質的三文魚樣品,置于盛有18 mL無菌生理鹽水的離心管中,用高速分散器混勻,制成體積比1∶10的樣品稀釋液。取適量稀釋液,采用營養(yǎng)瓊脂為培養(yǎng)基,在36 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(48±2)h后計數(shù),并計算出三文魚中的菌落總數(shù)。

1.3.3 汁液流失率的測定

參考WILKINSON等[14]的方法。稱量包裝好的三文魚肉的總質量,記為m1,取出包裝袋內的三文魚肉,倒出包裝袋中的汁液,用濾紙吸干包裝袋表面的汁液,并稱量包裝袋和三文魚肉的總質量,記為m2,取出三文魚肉,稱量包裝袋的質量記為m3,平行3次。汁液流失率計算如公式(1)所示：

(1)

1.3.4 總脂含量的測定

采用改進的BLIGH等[15]的方法提取三文魚魚肉中的脂質,分別取9 g未處理、微波殺菌處理、傳統(tǒng)滅菌釜處理的溫度傳感器周圍的三文魚魚肉,按1∶20(g∶mL)的料液比加入氯仿-甲醇溶液(體積分數(shù)66.7%),均質后轉移至錐形瓶中靜置浸提24 h,過濾后在浸提液中加入適量質量分數(shù)為0.9% NaCl溶液,轉移至分液漏斗中靜置分層,收集下層氯仿層,用無水硫酸鈉進行干燥。裝入烘干的平底燒瓶中進行旋轉蒸發(fā),殘留物即為總脂含量。

1.3.5 TVB-N的測定

參考FOSS法進行測定,準確稱取3.0 g均質后的三文魚肉于750 mL蒸餾管中,加入1 g輕質MgO粉末,再用全自動凱氏定氮儀進行蒸餾、計算。TVB-N值的單位為mg N/100 g。

1.3.6 TBARS的測定

參考VYNCKE等[16]的方法測定。取5.0 g均質后的三文魚肉于燒杯中,加入25 mL 7.5% 質量分數(shù)為TCA溶液,充分攪拌均勻,搖床振蕩30 min后過濾。然后移取上述濾液5 mL于試管中,加入5 mL濃度為0.02 mol/L 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)溶液,于90 ℃水浴加熱40 min,冷卻至室溫,加入5 mL三氯甲烷搖勻,待溶液靜置分層,取適量上層溶液分別在532和600 nm波長處測定吸光度。結果以丙二醛(malondialdehyde,MAD)含量計,TBARS 值的計算如公式(2)所示,單位為mg MAD/kg。

(2)

式中：TBARS,樣品中MAD的含量,mg MAD/kg；A532,樣品在532 nm處的吸光度；A600,樣品在600 nm處的吸光度；72.6,MAD的相對分子質量；155,毫摩爾吸光系數(shù)。

1.3.7 AV的測定

取5.0 g均質好的三文魚肉置于離心管中,分次加入50 mL中性乙醚-乙醇混合液,渦旋振蕩后超聲波處理15 min,4 500 r/min離心3 min,上清液移入錐形瓶中,重復幾次,合并上清液,滴加2～3滴酚酞,以濃度為0.05 mol/L的KOH溶液滴定至粉紅色且10 s內不褪色為滴定終點,記錄消耗的KOH量,樣品的酸價計算如公式(3)所示：

(3)

式中：AV,三文魚樣品的酸價,以KOH計,mg/g；V,三文魚提取液消耗KOH標準滴定溶液的體積,mL；c,KOH標準滴定液的實際濃度,mol/L；m,稱取三文魚的質量,g；56.1為與1.00 mL 1.00 mol/L的KOH標準滴定溶液相當?shù)腒OH毫克數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 8.5軟件對數(shù)據(jù)進行分析制圖,采用Excel 2010和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理和顯著性分析,當P<0.05時認為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 菌落總數(shù)(total number of colonies,TVC)的變化

三文魚可以生食,但是其自身容易受到微生物的污染,生食帶有致病菌的三文魚會影響消費者的健康。由表1可以看出,在相同的熱處理程度下,微波殺菌處理三文魚在貯藏前5周均沒有檢測到菌落,僅在第6周時檢測到<10 CFU/g的菌落數(shù),傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚在第3周時檢測到了菌落,在第6周時菌落總數(shù)比微波殺菌處理的多。2種方式處理后都有效降低了微生物數(shù)量級,保持了三文魚較好的品質,延長了三文魚的貯藏時間。雖然在第6周的時候處理組的三文魚均檢測到了菌落,但是都沒有超過水產品可食用閾值5.0 lg CFU/g[17],三文魚還保持可食用的品質。而未處理三文魚在第2周時就檢測到了106CFU/g的菌落數(shù),超出了可食用閾值5.0 lg CFU/g,因此未處理三文魚在4 ℃條件下貯藏期一般不超過2周。對比傳統(tǒng)滅菌釜處理,微波殺菌處理后三文魚的腐敗程度相對較低,更有效地抑制了微生物的增長。

表1 貯藏期間2種殺菌處理的三文魚菌落總數(shù)檢測結果 單位：CFU/g

2.2 汁液流失率的變化

汁液流失率和魚肉中的肌原纖維蛋白的持水力相關,初始三文魚肌肉組織比較均勻,肌原纖維排列緊密,隨貯藏時間延長,魚肉中的腐敗微生物逐漸增多,蛋白質降解,肌原纖維出現(xiàn)縫隙,組織結構被破壞,導致魚肉的持水性變差,汁液流失率增加[18-20]。

在6周的貯藏期間,三文魚的汁液流失率變化如圖1所示,隨著貯藏時間的延長,微波殺菌處理和傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚汁液流失率均呈上升趨勢,主要是因為在熱處理過程中高溫使蛋白質變性,肌原纖維蛋白收縮,導致魚肉中可以存儲水分的網格空間結構變小,三文魚肉的持水能力降低,汁液流失率增加[21]。未處理組的三文魚汁液流失率開始時較小,隨后增長速率較快,從最初的(5.56±0.62)%到貯藏期結束的(17.22±0.44)%,處理后的三文魚雖然在貯藏期間汁液流失率呈現(xiàn)上升趨勢,但是相比于未處理的三文魚,其品質要更好,說明2種處理方式都能夠有效抑制三文魚的汁液流失,使其保持更好的外觀品質,延長三文魚的貯藏時間。但是在整個貯藏期間,微波殺菌處理三文魚的汁液流失率要略高于傳統(tǒng)滅菌釜處理,前2周差異顯著(P<0.05),這是由于微波的整體加熱,使得蛋白質的變性程度要高于傳統(tǒng)滅菌釜處理。

圖1 不同熱處理方式對三文魚貯藏期間汁液流失率的影響Fig.1 Effect of different thermal treatments on juice loss rate of salmon fillets during storage

2.3 總脂含量的變化

在6周的貯藏期間,三文魚的總脂含量變化如圖2所示,隨著貯藏時間的延長,微波殺菌處理和傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚總脂含量均呈下降趨勢,且微波殺菌處理三文魚的總脂含量均顯著高于傳統(tǒng)滅菌釜處理(P<0.05),這與微波殺菌處理能夠大幅縮短加熱時間有很大關系。未處理的三文魚起始脂肪含量為(14.23±0.46)%,6周期間處理組三文魚的總脂含量均低于未處理組,這是由于高溫處理加速了脂肪的氧化或者使更多的游離脂肪酸浸出到汁液中,這個結果和SIOEN等[22]的發(fā)現(xiàn)一致。對比傳統(tǒng)滅菌釜處理,微波殺菌處理能夠更好地保留三文魚的總脂含量。

圖2 不同熱處理方式對三文魚貯藏期間總脂含量的影響Fig.2 Effect of different thermal treatments on total extracted lipid of salmon fillets during storage

2.4 TVB-N的變化

在水產品中由于細菌和酶的作用,在腐敗過程中蛋白質會分解產生氨以及胺類等具有揮發(fā)性的物質[23]。通常用TVB-N 的含量來評價水產品在貯藏期間的品質劣變程度,當水產品腐敗程度加重時,其TVB-N值就會增加[24]。

在6周的貯藏期間,三文魚的TVB-N值變化如圖3所示,隨著貯藏時間的延長,微波殺菌處理和傳統(tǒng)滅菌釜處理三文魚的TVB-N值均呈上升趨勢,且傳統(tǒng)滅菌釜處理三文魚的TVB-N值顯著高于微波殺菌處理(P<0.05),在第6周時分別達到了23.15,18.89 mg/100 g。

圖3 不同熱處理方式對三文魚貯藏期間TVB-N的影響Fig.3 Effect of different thermal treatments on TVB-N of salmon fillets during storage

相比于處理組,未處理組三文魚的TVB-N值增長較快,且在第6周結束時達到了35.67 mg/100 g,超出了≤30 mg/100 g的鮮、凍動物性水產品原料的標準[25],因此處理組可以顯著延長三文魚的貯藏期。對比傳統(tǒng)滅菌釜處理,微波殺菌處理能殺滅部分微生物的同時更好地抑制酶的活性,減緩蛋白質的降解速率。

2.5 TBARS的變化

三文魚脂肪含量較高,尤其富含多不飽和脂肪酸,在貯藏期間極易發(fā)生氧化,導致三文魚品質下降,不飽和脂肪酸的氧化產物醛類,可與TBARS結合生成有色化合物,通過測定有色物質的吸光度值,來衡量油脂的氧化程度[26]。

在6周的貯藏期間,三文魚的TBARS值變化如圖4所示,隨著貯藏時間的延長,微波殺菌處理和傳統(tǒng)滅菌釜處理三文魚的TBARS值在整個貯藏期間均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,在第4周達到最大值。與傳統(tǒng)滅菌釜處理相比,微波殺菌處理三文魚的TBARS值較低,差異顯著(P<0.05),這是由于微波殺菌大幅縮短了加熱時間,更好地保持了三文魚的品質。貯藏后期,TBARS值下降的原因可能是生成的氧化產物MAD又進一步氧化為羧酸和有機醇等物質[27],貯藏至第6周,微波殺菌處理三文魚的TBARS值較高,說明其氧化產物MAD還未大量進行下一步氧化,微波殺菌處理過程中脂肪氧化的速度相對緩慢,三文魚品質劣變的程度較低。

圖4 不同熱處理方式對三文魚貯藏期間TBARS的影響Fig.4 Effect of different thermal treatments on TBARS of salmon fillets during storage

2.6 AV的變化

在貯藏過程中三文魚肉中的脂肪在水、脂肪酶、微生物等多種因素的協(xié)同作用下發(fā)生水解反應,生成大量游離脂肪酸[28],AV是一項用來衡量含油脂食物腐敗程度的重要指標,可以反映脂質水解產生游離脂肪酸的凈積累量[29]。

在6周的貯藏期間,三文魚的酸價變化如圖5所示,隨著貯藏時間的延長,微波殺菌處理和傳統(tǒng)滅菌釜處理三文魚的酸價均呈上升趨勢,但沒有顯著差異(P>0.05),前2周的增長比較迅速,隨后增長較為緩慢。未處理組三文魚的酸價始終高于處理組。

圖5 不同熱處理方式對三文魚貯藏期間酸價的影響Fig.5 Effect of different thermal treatments on acid value of salmon fillets during storage

3 結論

本文在前期研發(fā)三文魚微波巴氏殺菌工藝的基礎上,進一步研究處理后的三文魚在貯藏期間的品質變化,以菌落總數(shù)、汁液流失率、總脂含量、TVB-N、TBARS、AV為品質評價指標,同時將相同熱處理條件下,傳統(tǒng)滅菌釜處理三文魚在貯藏期間的品質變化作為對比。結果表明：在4 ℃,6周的貯藏期間,微波殺菌處理的三文魚在貯藏期間的菌落總數(shù)增長相對緩慢,同時保留了三文魚更多的總脂含量,從TVB-N的變化來看,傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚變質速率更大。此外,TBARS結果顯示,在貯藏期間傳統(tǒng)滅菌釜處理的三文魚脂肪氧化速率更高。

綜上所述,在6周的貯藏期間,與未處理組的三文魚相比,2種處理方式都能有效抑制三文魚中微生物的生長,減緩蛋白質降解和脂肪氧化的程度。其中微波殺菌處理后三文魚的品質更優(yōu),在貯藏期間的品質變化也較小。研究表明,同傳統(tǒng)滅菌釜處理相比,微波巴氏殺菌工藝在縮短加熱時間的同時保留了三文魚的營養(yǎng)價值,并延長了三文魚的貯藏期。