李紅月,王金廂, ,李學(xué)鵬, ,勵(lì)建榮,李婷婷,林 洪,王明麗,郭曉華,于建洋,勞敏軍
(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧錦州 121013;2.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600;3.中國(guó)海洋大學(xué),山東青島 266100;4.蓬萊京魯漁業(yè)有限公司,山東煙臺(tái) 265600;5.山東美佳集團(tuán)有限公司,山東日照 276815;6.榮成泰祥食品股份有限公司,山東威海 264309;7.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司,浙江舟山 316120)
竹莢魚(yú)(Trachurus japonicus)屬鱸形目,鲹科魚(yú)類,又名馬鯖魚(yú)、巴浪魚(yú),主要分布于中國(guó)沿海、日本、朝鮮半島、越南等西北太平洋地區(qū)。竹莢魚(yú)屬暖水性中上層魚(yú)類,生產(chǎn)快,捕撈量居全球單一捕撈品種的第三位,在世界海洋漁業(yè)中占有極其重要的地位,我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部也將其列入我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)重點(diǎn)捕撈和研究對(duì)象[1]。竹莢魚(yú)的蛋白質(zhì)和血紅素含量豐富,且富含多種不飽和脂肪酸、維生素A、E及鈣、鋅、鐵等礦物質(zhì),同時(shí)因其產(chǎn)量大、價(jià)格低、刺少、口感柔中帶韌,深受消費(fèi)者歡迎。
竹莢魚(yú)與大多數(shù)海水魚(yú)一樣,遠(yuǎn)洋捕撈之后不易存活,故需立即冷凍以保持其鮮度,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途運(yùn)輸和銷售[2]。諸多研究表明[3-5],冷凍條件下,肌肉組織中的大部分水分會(huì)發(fā)生凍結(jié),機(jī)體內(nèi)的生化反應(yīng)和微生物腐敗作用得到有效抑制,故冷凍貯藏相對(duì)于其他貯藏方式能夠較大程度地延長(zhǎng)魚(yú)肉貨架期。但在凍藏過(guò)程中,肌細(xì)胞內(nèi)形成的冰晶會(huì)對(duì)肌肉組織造成不可逆的機(jī)械損傷,使魚(yú)肉在解凍時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的汁液流失現(xiàn)象[6]。同時(shí),魚(yú)肉中的蛋白質(zhì)、脂肪會(huì)氧化變性,發(fā)生一系列不良的物理化學(xué)反應(yīng),造成魚(yú)肉品質(zhì)的下降,影響其商品價(jià)值[7]。開(kāi)展竹莢魚(yú)凍藏過(guò)程中的品質(zhì)監(jiān)控和快速評(píng)價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前魚(yú)類新鮮度品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法主要有傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)、物理評(píng)價(jià)(色澤、質(zhì)構(gòu)、系水力、電特性參數(shù)和冰晶等)、化學(xué)評(píng)價(jià)(揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、K值、pH、酸價(jià)、過(guò)氧化物含量、羰基化合物含量、硫代巴比妥酸(TBA)值和組胺值等)和微生物評(píng)價(jià)(菌落總數(shù)(TVC)和特定腐敗菌(SSO))。近年來(lái)新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)逐漸被研究和應(yīng)用,如光譜技術(shù)(拉曼光譜、熒光光譜、紅外光譜、核磁共振氫譜)、光學(xué)成像技術(shù)(光譜成像、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù))、感官仿生技術(shù)(電子鼻、電子舌)和生物傳感器技術(shù)(酶?jìng)鞲衅?、抗體傳感器、微生物傳感器)等[8-11]。盡管當(dāng)前大多數(shù)新型評(píng)價(jià)技術(shù)都是基于水產(chǎn)品品質(zhì)變化規(guī)律和傳統(tǒng)新鮮度品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)展而來(lái)的[12-16],但目前在冷凍水產(chǎn)品上的應(yīng)用仍較少,新型評(píng)價(jià)技術(shù)的適用性仍有待提高。因此研究魚(yú)類凍藏過(guò)程中的品質(zhì)與蛋白質(zhì)理化性質(zhì)變化規(guī)律,可為其品質(zhì)特征指標(biāo)的篩選、監(jiān)測(cè)模型的構(gòu)建以及新型品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。本研究采用真空包裝(VP)、空氣包裝(AP)兩種方式,以L*、a*、b*、白度值、pH、電導(dǎo)率、質(zhì)構(gòu)、冰晶大小及形態(tài)、K值和總蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)、肌原纖維蛋白的Ca2+-ATP酶活性、總巰基含量、活性巰基含量等為指標(biāo),研究竹莢魚(yú)在凍藏過(guò)程中(-18 ℃,90 d)的品質(zhì)變化規(guī)律,并通過(guò)相關(guān)性分析挖掘新鮮度品質(zhì)的特征指標(biāo),以期為冷凍海水魚(yú)的品質(zhì)監(jiān)測(cè)與貨架期預(yù)測(cè)提供參考。
速凍竹莢魚(yú)(Trachurus japonicus) 2020年9~10月購(gòu)于廣東省潮州市饒平縣三百門碼頭,體重(100±5) g,體長(zhǎng)(19±2) cm,體寬(5±0.5) cm;三羥甲基氨基甲烷(Tris)、乙二胺四乙酸(EDTA)、5,5'-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、甲醇(色譜級(jí))、Ca2+-ATPase測(cè)試盒 北京索萊寶科技有限公司;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、鹽酸胍、尿素、無(wú)水乙醇、氯化鈉、戊二醛、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀 天津市福晨化學(xué)試劑廠,以上藥品均為分析純。
JA4103分析天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;CR-400色彩色差計(jì) 日本Konica-Minol-ta公司;E-1045鍍金儀 日本日立公司;S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 日本Minolta公司;FE30電導(dǎo)率儀上海梅特勒-托利多儀器有限公司;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stale Micro System公司;LabRAM HR Evolution拉曼光譜儀 HORIBA公司;RCD-1A高速分散均質(zhì)機(jī) 常州越新儀器制造有限公司;Biofuge Stratos臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司;DK-8D電熱恒溫水槽 上海一恒科技有限公司;AF-10全自動(dòng)雪花制冰機(jī) 上海斯科茨曼制冰機(jī)系統(tǒng)有限公司;UV-2550紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)蘇州島津儀器有限公司。
1.2.1 前處理 對(duì)冷凍的竹莢魚(yú)進(jìn)行單條真空包裝(VP)、空氣包裝(AP)后,置于常用凍藏溫度-18 ℃恒溫冰箱中冷凍貯藏。樣品到達(dá)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)天記為0 d,以10 d為間隔周期,流水解凍樣品、測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。
1.2.2 色澤 取竹莢魚(yú)背部肌肉,去皮去紅肉,切成10 mm×10 mm×8 mm的小塊,發(fā)色30 min,采用CR-400色彩色差計(jì)CIELab系統(tǒng)測(cè)量其色澤變化。CIELab系統(tǒng)中,L*(lightness) 稱為明度指數(shù),L*=0表示黑色,L*=100表示白色,中間有100個(gè)等級(jí);a*(redness/greenness)、b*( yellowness/blueness)表示不同的色彩方向,a*表示紅綠方向,b*表示黃藍(lán)方向[17]。按照公式計(jì)算其白度:
1.2.3 電導(dǎo)率 準(zhǔn)確稱取絞碎的去皮去紅肉的竹莢魚(yú)背部肉5 g于潔凈燒杯中,加入45 mL蒸餾水,充分?jǐn)嚢韬箪o置30 min,用中速定性濾紙過(guò)濾,取濾液15 mL,在室溫(20±2)℃下采用1413 μs/cm標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)后的電導(dǎo)率儀(FE30)測(cè)定濾液的電導(dǎo)率。
1.2.4 冰晶大小及形態(tài) 利用掃描電鏡(SEM)測(cè)試。取凍結(jié)的竹莢魚(yú)背部中間肌肉,將其切成8 mm×8 mm×3 mm的魚(yú)塊,用體積分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛溶液(含50% 0.2 mol/L,pH 7.2的磷酸鹽緩沖液)固定24 h后,用上述磷酸鹽緩沖液漂洗15 min,重復(fù)3次,蒸餾水漂洗1 h,再依次用50%、60%、70%、80%、90%和100%的梯度乙醇溶液脫水15 min,每個(gè)梯度重復(fù)3次,室內(nèi)放置12 h,置于干燥皿內(nèi)保存待測(cè)。樣品測(cè)試時(shí),離子濺射鍍金,在電壓1 kV、電流10 μA和放大300倍的條件下觀察魚(yú)肉樣品的微觀結(jié)構(gòu)[1]。
1.2.5 質(zhì)構(gòu)特性 參考Utreram等[18]的方法并略作調(diào)整:取竹莢魚(yú)背部中間肌肉,將其切成10 mm×10 mm×5 mm的魚(yú)塊,采用兩次咀嚼測(cè)試(TPA),采用5點(diǎn)取樣法和P/50探頭對(duì)魚(yú)塊進(jìn)行測(cè)定。參數(shù)設(shè)定:測(cè)前速度1.00 mm/s,測(cè)試速度1.00 mm/s,測(cè)后速度1.00 mm/s,壓縮比50%,觸發(fā)力5.0 g,探頭兩次測(cè)定間隔時(shí)間5.0 s。得到樣品的硬度(hardness,指樣品第一次壓縮時(shí)的最大峰值)、內(nèi)聚性(cohesiveness,指樣品內(nèi)部的粘合性)、咀嚼度(chewiness,指咀嚼固體食品到可吞下?tīng)顟B(tài)過(guò)程中所做的功)和回復(fù)性(resilience,樣品在第一次壓縮過(guò)程中回彈的能力,是第一次壓縮循環(huán)過(guò)程中返回樣品所釋放的彈性能與壓縮時(shí)探頭的耗能之比),各參數(shù)的計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[17]中的方法。
1.2.6 K值 參考Choi等[19]的方法并略作改動(dòng)。取5 g碎魚(yú)肉加入25 mL預(yù)冷的5%高氯酸后均質(zhì)(7000~8000 r/min,1.5 min),4 ℃、3000 ×g離心10 min,取上清液10 mL,用KOH溶液(10 mol/L)調(diào)節(jié)pH至6.5~6.8,靜置20 min后再次離心(條件同上),取上清液,用預(yù)冷的超純水定容至25 mL,0.22 μm的水相濾膜過(guò)濾,-80 ℃冰箱中保存待測(cè)。
檢測(cè)參數(shù):色譜柱BDS C18(250×4.6 mm),流動(dòng)相磷酸二氫鉀(0.04 mol/L)和磷酸氫二鉀(0.06 mol/L)的混和液,流速0.8 mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm,柱溫35 ℃,上樣量20 μL。K值計(jì)算公式如下:
式中:HxR表示肌苷;Hx表示次黃嘌呤;ATP表示三磷酸腺苷;ADP表示二磷酸腺苷;AMP表示一磷酸腺苷;IMP表示肌核苷酸。
1.2.7 硫代巴比妥酸值(TBA值) 參考周明珠等[20]的方法:稱取8 g碎魚(yú)肉,加入20 mL蒸餾水,均質(zhì)(8000 r/min,30 s),再加入20 mL 5% TCA(三氯乙酸)溶液,攪拌均勻后,靜置30 min,過(guò)濾。取5 mL上清液,加入5 mL 0.02 mol/L TBA溶液,80 ℃水浴40 min,冷卻至室溫后,在波長(zhǎng)532 nm處測(cè)定吸光度,計(jì)算TBA值。
1.2.8 拉曼光譜 取適量解凍后的竹莢魚(yú)背部肌肉置于載玻片中央,使用拉曼光譜儀的LabSpec6軟件在50倍物鏡下進(jìn)行測(cè)定,采用氬離子激光器作為光源。參考李文協(xié)等[21]設(shè)定參數(shù):功率120 mW,激發(fā)波長(zhǎng)532 nm,曝光時(shí)間60 s,掃描次數(shù)為3次,掃描范圍400~4000 cm-1。拉曼圖譜處理采用PeakFit和LabSpec軟件。二級(jí)結(jié)構(gòu)計(jì)算使用Alix公式。
1.2.9 肌原纖維蛋白的提取 參考Benjakul等[22]的方法并略作改動(dòng)。將切碎的竹莢魚(yú)背部肌肉與4倍質(zhì)量的緩沖液A(10 mmol/L Tris-HCl,pH7.2)勻漿(13000 r/min,勻漿三次,每次勻漿1 min、停1 min),經(jīng)冷凍離心(4 ℃,1500 g,20 min)后棄上清,重復(fù)洗滌一次后,將沉淀物與5倍質(zhì)量的緩沖液B(10 mmol/L Tris-HCl,0.6 mol/L NaCl,pH7.2)勻漿(條件同上),冷凍離心(條件同上)后,使用4層濾布過(guò)濾上清液,即得肌原纖維蛋白溶液。將其置于4 ℃冰箱保存,并于2 d內(nèi)完成各指標(biāo)的測(cè)定。
1.2.10 Ca2+-ATPase活性 用緩沖液B將肌原纖維蛋白溶液稀釋至5 mg/mL,再用Ca2+-ATPase測(cè)試盒測(cè)定其Ca2+-ATPase活性。
1.2.11 總巰基與活性巰基含量 采用5,5'-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(簡(jiǎn)稱DTNB)法[23]進(jìn)行測(cè)定。用緩沖液B將肌原纖維蛋白溶液稀釋至5 mg/mL。
總巰基的測(cè)定:取0.5 mL蛋白溶于4.5 mL 緩沖液C(1% Tris,4 mmol/L EDTA,92 mmol/L甘氨酸,8 mol/L 尿素,pH8.0)中,充分振蕩,加入0.5 mL DTNB(10 mmol/L,以50 mmol/L pH7.0的磷酸緩沖液為溶劑配制),將混合液在25 ℃保溫30 min。于412 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度??瞻捉M為0.5 mL 緩沖液B+4.5 mL緩沖液C+0.5 mL DTNB。
活性巰基的測(cè)定:取1 mL蛋白溶于9 mL緩沖液D(含1% Tris,4 mmol/L EDTA,92 mmol/L甘氨酸,pH8.0)中,充分震蕩,加入1 mL DTNB(同上),將混合液在4 ℃保存1 h,再在5000 g,4 ℃條件下離心10 min,取其上清液于412 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,空白組為1 mL 緩沖液B+9 mL 緩沖液D+1 mL DTNB。
肌原纖維蛋白中總巰基/活性巰基含量按照如下公式計(jì)算:
式中:A表示吸光值;ε表示巰基摩爾消光系數(shù),為13600 L/(mol·cm);11表示稀釋倍數(shù);Cpro表示取樣蛋白質(zhì)的濃度,mg/mL。
每組數(shù)據(jù)生物學(xué)重復(fù)測(cè)定3次,質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)生物學(xué)重復(fù)測(cè)定6次,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用IBM SPSS 22.0軟件(美國(guó)IBM公司)進(jìn)行ANOVA差異顯著性分析、獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)和Pearson相關(guān)性分析,以Duncan’s法進(jìn)行檢驗(yàn),取95%置信度(P<0.05),結(jié)果以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。利用Origin 2018 (美國(guó)OriginLab公司)、LabSpec 5(日本HORIBA公司)、PeakFit 4.12(美國(guó)Systat Software公司)、Tbtools 1.89.0.0(中國(guó)CJchen)等軟件作圖。
在凍藏過(guò)程中,魚(yú)肉色澤會(huì)由于脂肪氧化、色素降解等反應(yīng)而發(fā)生一定的變化,使得消費(fèi)者的可接受性降低[24-25]。從表1中可以看出,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),兩組樣品L*值和白度值均顯著增加(P<0.05),a*值和b*值均顯著減少(P<0.05)。其中,樣品初始的L*值、a*值、b*值和白度值分別為40.73、2.48、7.32和40.23,經(jīng)過(guò)90 d的冷凍貯藏,AP組的L*值和白度值分別增至50.77、50.71,分別增長(zhǎng)了19.78%、20.67%,a*值和b*值分別降至-0.49、2.39,分別下降了119.76%和67.35%,VP組的L*值和白度值分別增至50.95、50.93,分別增長(zhǎng)了20.06%、21.01%,a*值和b*值分別降至-0.73、1.30,分別下降了129.44%和82.24%。說(shuō)明魚(yú)肉凍藏期間,亮度逐漸增加,樣品色澤由鮮紅轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠,這可能是肌球蛋白逐漸變性導(dǎo)致的[26]。通過(guò)顯著性分析可知,在90 d的凍藏過(guò)程中,兩組樣品的L*值并無(wú)顯著性差異,a*值和白度值在凍藏70 d時(shí)組間差異顯著,b*值在凍藏70和90 d時(shí)組間差異顯著,這可能是因?yàn)楹笃诘谋Т笮〖靶螒B(tài)不一、蛋白氧化程度略有不同[27-28],導(dǎo)致兩組樣品的色澤參數(shù)有所差異。
表1 竹莢魚(yú)凍藏期間色澤的變化Table 1 Changes of color of T. japonicus during frozen storage
魚(yú)肉的電特性(電阻、電導(dǎo)率和電容)是評(píng)價(jià)魚(yú)肉品質(zhì)的一個(gè)參考指標(biāo)[29]。一般情況下,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),魚(yú)體內(nèi)的自溶酶、消化酶與細(xì)菌繁殖過(guò)程中生成的胞外酶協(xié)同作用,分解肌肉組織中的蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì),生成氨基酸、有機(jī)酸、短鏈脂肪酸等帶電小分子物質(zhì),使魚(yú)肉溶液中的電解質(zhì)增多,電導(dǎo)率增大,魚(yú)肉品質(zhì)降低[30-31]。圖1為竹莢魚(yú)肉溶液的電導(dǎo)率隨凍藏時(shí)間的變化。由圖1可知,凍藏0 d時(shí),竹莢魚(yú)肉電導(dǎo)率較低,為1561.67 μs/cm;隨著貯藏時(shí)間的增加,兩組樣品電導(dǎo)率均呈先增大(P>0.05)后減小(P<0.05)的整體變化趨勢(shì),且均在50 d時(shí)達(dá)到最大值1924.83 μs/cm。凍藏前期(0~30 d)電導(dǎo)率緩慢增加,甚至略有減少,這可能是因?yàn)橹袂v魚(yú)死后體內(nèi)糖原消耗較少,進(jìn)入僵硬期較遲,也可能是因?yàn)閮霾爻跗诿负臀⑸锏幕钚员灰种?,催化反?yīng)進(jìn)行得較為緩慢。凍藏50 d后,電導(dǎo)率持續(xù)下降,可能是因?yàn)橘A藏過(guò)程中魚(yú)肉汁液流失,帶走了部分電解質(zhì)。80~90 d時(shí),電導(dǎo)率有些許回升,可能是因?yàn)轸~(yú)肉組織結(jié)構(gòu)遭到破壞、細(xì)胞內(nèi)溶物溢出造成的[32-33]。兩組樣品在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著性差異(P>0.05),說(shuō)明空氣、真空兩種包裝方式對(duì)竹莢魚(yú)肉的電導(dǎo)率影響不大。
圖 1 竹莢魚(yú)凍藏期間電導(dǎo)率的變化Fig.1 Changes of electrical conductivity of T. japonicus during frozen storage
在凍藏過(guò)程中,魚(yú)肉組織中的冰晶會(huì)逐漸生長(zhǎng)且發(fā)生重結(jié)晶,使肌肉組織結(jié)構(gòu)受到機(jī)械損傷、蛋白質(zhì)發(fā)生變性,造成樣品持水力的下降,不僅使魚(yú)肉汁液損失嚴(yán)重,還會(huì)使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低、風(fēng)味變差,嚴(yán)重影響魚(yú)肉品質(zhì)。圖2為不同包裝處理的竹莢魚(yú)背部肌肉橫切面掃描電鏡(SEM)圖(圖中空洞可反映冰晶大小和形態(tài))。如圖所示,不同包裝方式竹莢魚(yú)肉的冰晶形態(tài)隨凍藏時(shí)間的不同而發(fā)生改變??梢钥闯?,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),兩組樣品的冰晶孔隙均有不同程度的增大,說(shuō)明冰晶體積在不斷增大,并不斷對(duì)魚(yú)肉造成機(jī)械損傷[34]。相同凍藏時(shí)間內(nèi),VP組樣品冰晶直徑較小,形態(tài)較為圓潤(rùn),排布均勻而規(guī)則。直到凍藏90 d后,VP組樣品的肌肉組織結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞,冰晶結(jié)構(gòu)發(fā)生極明顯變化,冰晶邊緣變得參差不齊。而AP組的冰晶形態(tài)從凍藏初始即大小不一,且從圖中可知,凍藏80 d后,其肌肉纖維開(kāi)始斷裂,冰晶結(jié)構(gòu)變得不規(guī)則、發(fā)生明顯變化。SEM結(jié)果表明,在樣品凍藏過(guò)程中,真空包裝處理可以更好地保持魚(yú)肉組織結(jié)構(gòu)的完整性。
圖 2 竹莢魚(yú)凍藏期間的肌肉橫切面微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖(300×)Fig.2 Scanning electron microscope view of transverse section microstructure of T. japonicus muscle during frozen storage (300×)
質(zhì)構(gòu)特性能夠在一定程度上反映魚(yú)肉的感官品質(zhì)。表2中記錄了不同包裝方式的竹莢魚(yú)背部肌肉在凍藏期間的硬度、內(nèi)聚性、咀嚼度和回復(fù)性的變化。硬度是魚(yú)肉貯藏過(guò)程中較易發(fā)生變化的指標(biāo)之一。大多樣品的硬度值出現(xiàn)在最大變形處,能夠反映魚(yú)肉在受到壓力時(shí)的抵抗力大小。從表2可以看出,凍藏初始時(shí),竹莢魚(yú)的硬度為2156.79 g,內(nèi)聚性0.53,咀嚼度799.35,回復(fù)性0.17,該結(jié)果與王雪松等[35]研究的流水解凍的竹莢魚(yú)硬度為3128.45 g、內(nèi)聚性0.367、咀嚼度724.07的結(jié)果相似。經(jīng)過(guò)了90 d的冷凍貯藏,VP組、AP組的樣品硬度分別降至257.00和309.26 g,分別下降了85.66%(P<0.05)和88.08%(P<0.05)。兩組樣品的內(nèi)聚性呈先升高后降低的趨勢(shì),咀嚼度均隨凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著下降(P<0.05),VP組的回復(fù)性整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(P<0.05),AP組則波動(dòng)較大,下降趨勢(shì)不明顯(P>0.05)。綜上來(lái)看,凍藏期間的竹莢魚(yú)肉質(zhì)構(gòu)不斷劣變,究其原因,可能是肌肉蛋白的變性使二硫鍵含量降低,疏水相互作用減弱,冰晶的重結(jié)晶作用也會(huì)使肌肉的組織結(jié)構(gòu)不斷被破壞[24,36]。這也與總蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)和掃描電鏡的測(cè)試結(jié)果相吻合。許多研究得出了類似的結(jié)論。楊永安等[37]探究了不同溫度波動(dòng)對(duì)凍藏三文魚(yú)質(zhì)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),各處理組(-50±0.1、-18±0.5、-18±1、-18±2 ℃)的三文魚(yú)肉硬度、彈性、咀嚼度均在降低。唐佳楣等[38]在研究不同凍結(jié)方法對(duì)大黃魚(yú)凍藏期間的品質(zhì)影響時(shí)發(fā)現(xiàn),不同凍結(jié)速率處理組(普通慢凍、酒精速凍和液氮速凍)的大黃魚(yú)在凍藏過(guò)程中,硬度、彈性、膠著度和回復(fù)性均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)??梢?jiàn),凍藏會(huì)降低魚(yú)肉的硬度、彈性、咀嚼度、膠著度、回復(fù)性等質(zhì)構(gòu)特性,且凍藏時(shí)間越長(zhǎng),降低程度越大。
表2 竹莢魚(yú)肉質(zhì)構(gòu)特性隨凍藏時(shí)間的變化Table 2 Changes of texture characteristics of T. japonicus muscle with frozen storage time
K值是ATP降解產(chǎn)物(HxR和Hx)與ATP關(guān)聯(lián)物(ATP、ADP、AMP、IMP、HxR和Hx)總量的比值,是反映冷凍水產(chǎn)品新鮮度品質(zhì)的重要指標(biāo)。一般認(rèn)為,魚(yú)肉K值小于20%時(shí),是一級(jí)鮮度,可用于生食,20%~40%時(shí)為二級(jí)鮮度,可在加工、烹飪后食用,當(dāng)魚(yú)肉K值介于40%~60%之間時(shí),為三級(jí)鮮度,此時(shí)瀕臨腐敗,當(dāng)K值大于60%時(shí),魚(yú)肉即達(dá)到腐敗標(biāo)準(zhǔn)[39-40]。由圖3可知,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),兩組魚(yú)肉的K值均顯著性升高(P<0.05),且呈現(xiàn)前期增長(zhǎng)緩慢,后期增長(zhǎng)迅速的趨勢(shì)。凍藏初始時(shí),魚(yú)肉K值為29.93%,即大于20%,處于二級(jí)鮮度的水平,這可能是因?yàn)轸~(yú)在捕獲、速凍、運(yùn)輸過(guò)程中,ATP降解較多,新鮮度略有降低。一般情況下,在初期生化變化階段,糖原的酵解(生成1 mol葡萄糖的同時(shí)可生成2 mol ATP)和ATP的降解同時(shí)進(jìn)行,ATP含量可基本不變,而HxR和Hx等ATP降解產(chǎn)物增多,K值即呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。凍藏10 d時(shí),VP組K值稍有降低,而AP組幾乎沒(méi)有變化,這可能是因?yàn)閂P組樣品的ATP降解緩慢,生成的HxR和Hx含量較少導(dǎo)致的。凍藏60 d時(shí),兩組魚(yú)肉K值分別為62.42%、52.82%;凍藏70 d時(shí),分別為70.38%和80.06%,表明兩組魚(yú)肉在凍藏60~70 d后已經(jīng)腐敗變質(zhì)。凍藏90 d時(shí),VP、AP組樣品K值分別升高至95.76%和96.37%,已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重腐敗的程度。相較于前人研究[41],本研究中魚(yú)肉K值同期增長(zhǎng)較快,這可能與魚(yú)內(nèi)臟和微生物有關(guān),微生物會(huì)導(dǎo)致HxR轉(zhuǎn)變?yōu)镠x,進(jìn)而使K值升高??傮w上看,真空、空氣兩種包裝方式對(duì)竹莢魚(yú)肉K值的變化沒(méi)有顯著影響。
圖 3 竹莢魚(yú)凍藏期間K值的變化Fig.3 Changes of K value of the muscle of T. japonicus during frozen storage
動(dòng)物性食品中含有大量的脂肪和蛋白質(zhì),在儲(chǔ)存過(guò)程中容易氧化,影響其質(zhì)量。作為一種富含脂肪的魚(yú)類,脂質(zhì)氧化對(duì)竹莢魚(yú)凍藏品質(zhì)變化影響較大。TBA值與魚(yú)類脂肪氧化程度有較強(qiáng)的正相關(guān)性,已被許多國(guó)家公認(rèn)為評(píng)價(jià)脂肪氧化程度的指標(biāo),其限值主要取決于樣品中不飽和脂肪酸的含量[36,42]。由圖4可知,樣品初始TBA值為0.201 mg MDA/kg,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),AP組、VP組樣品的TBA值均顯著升高(P<0.05),且均于70 d后達(dá)到最大值,分別為2.16、1.57 mg MDA/kg。有研究表明,當(dāng)魚(yú)肌肉中的TBA值達(dá)到1~2 mg時(shí),即會(huì)產(chǎn)生難以接受的氣味[42];也有報(bào)道稱,TBA值的最大限制為2 mg MDA/kg[43]。本研究中,AP、VP組樣品凍藏70 d后表現(xiàn)出腐敗,其TBA值分別達(dá)到2.16和1.57 mg MDA/kg,與劉璘等[44]研究的冷藏竹莢魚(yú)菌落總數(shù)超過(guò)國(guó)家限定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),其TBA值為1.70~1.75 mg MDA/kg的研究結(jié)果相一致。兩組樣品之間具有顯著性差異(P<0.05)。魚(yú)肉TBA值在凍藏前期和中期(0~70 d)均上升,后期(80~90 d)略有下降,與Aubourg等[45]、Hematyar等[46]的研究結(jié)果的趨勢(shì)相同,這可能是由于脂肪氧化分解的二次產(chǎn)物丙二醛與肌肉中的氨基發(fā)生反應(yīng),形成NH=CH-CH2-CHO,降低了反應(yīng)底物濃度,導(dǎo)致TBA值降低[24,47-48]。此外,也可能是因?yàn)楸┎环€(wěn)定,容易分解為有機(jī)醇和有機(jī)酸[24,48]。
圖 4 竹莢魚(yú)凍藏期間TBA值的變化Fig.4 Changes of TBA value in T. japonicus during frozen storage
拉曼光譜可以有效地表征蛋白多肽鏈的骨架結(jié)構(gòu)、側(cè)鏈微環(huán)境等,進(jìn)而獲取蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的信息。圖5為經(jīng)平滑、去基線后的竹莢魚(yú)肉凍藏過(guò)程中的拉曼圖譜(800~1800 cm-1)變化示意圖,其中酰胺I帶(1645~1685 cm-1)的振動(dòng)主要來(lái)自于酰胺C=O伸縮和N-H彎曲,其主要?dú)w屬峰的位置和對(duì)應(yīng)的構(gòu)象為:α-螺旋(1654 cm-1)、β-折疊(1666 cm-1)、β-轉(zhuǎn)角(1683 cm-1)和無(wú)規(guī)則卷曲(1662 cm-1),可用來(lái)分析測(cè)試樣品肌原纖維蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)[49]。從圖5中可以看出,隨著凍藏時(shí)間的不斷增加,兩組樣品酰胺I帶的特征峰均藍(lán)移,且AP組先于VP組,說(shuō)明AP組的魚(yú)肉樣品變性更快。
圖 5 竹莢魚(yú)凍藏期間拉曼光譜的變化Fig.5 Changes of Raman spectra of the muscle of T. japonicus during frozen storage
圖 6 竹莢魚(yú)凍藏期間酰胺I區(qū)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)百分含量分布圖Fig.6 Distribution map of protein secondary structure percentage content in amide I domain of T. japonicus during freezing storage
圖6是經(jīng)Alix公式計(jì)算得出的凍藏期間兩組樣品酰胺I區(qū)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的百分含量變化示意圖。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),兩組樣品的α-螺旋百分含量顯著降低(P<0.05),β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲的百分含量均顯著升高(P<0.05)。具體來(lái)看,在0~90 d的凍藏期內(nèi),VP組、AP組樣品的α-螺旋含量由63.28%分別減少到43.70%、41.91%,同比降低了30.94、33.77個(gè)百分點(diǎn);β-折疊含量由13.07%分別增加至28.31%、29.71%,同比升高了53.83、56.01個(gè)百分點(diǎn);β-轉(zhuǎn)角含量由13.89%分別增加至17.01%、17.29%,同比升高了18.34、19.66個(gè)百分點(diǎn),無(wú)規(guī)則卷曲由9.76%增加到10.98%、11.09%,同比增加了11.11和11.99個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)果表明,竹莢魚(yú)肉在凍藏過(guò)程中,肌原纖維蛋白逐步變性、變得無(wú)序化,可能是因?yàn)楸У纳L(zhǎng)和重結(jié)晶破壞了肌原纖維蛋白的空間構(gòu)象,也可能是因?yàn)榈鞍酌傅淖饔?,使得肌原纖維蛋白中Z線脆弱、斷裂,組織中膠原分子結(jié)構(gòu)改變,結(jié)締組織發(fā)生變化[24,50]。經(jīng)過(guò)90 d的凍藏期,VP組比AP組樣品的α-螺旋百分含量高4.10%,β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲的百分含量分別低4.71%、1.62%和0.99%,這可能是因?yàn)檎婵瞻b有效隔絕了樣品與空氣之間的接觸,降低了組織蛋白酶對(duì)肌原纖維蛋白氧化作用的程度,一定程度上穩(wěn)定了肌原纖維蛋白的構(gòu)象,減緩了肌原纖維蛋白的變性。
ATP酶是生物膜上的一種蛋白酶,可分解ATP生成ADP和無(wú)機(jī)磷,存在于組織細(xì)胞及細(xì)胞器的膜上。Ca2+-ATPase活性與肌球蛋白的頭部結(jié)構(gòu)密切相關(guān),已被廣泛用來(lái)表征肌球蛋白的完整性和蛋白變性程度[51-52]。由圖7可知,隨著凍藏天數(shù)的增加,兩組魚(yú)肉的肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性顯著降低(P<0.05)。凍藏0 d時(shí),肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性為0.939 mmol Pi/mg Pro/hour,凍藏90 d后,VP組、AP組的Ca2+-ATPase活性分別為0.342、0.258 mmol Pi/mg Pro/hour,分別下降了63.58%、72.52%。該結(jié)果與馬超鋒[28]研究的羅非魚(yú)片在-20 ℃條件下貯藏90 d后Ca2+-ATPase活性下降了約75%、周果等[53]研究-20 ℃凍藏30 d后的鮐魚(yú)Ca2+-ATPase活性下降了約70%、Jiang等[54]研究遮目魚(yú)的Ca2+-ATPase活性在凍藏8周后相對(duì)初始值0.62 μmol(Pi)/mg/10 min下降了79%的變化結(jié)果較為一致。兩組樣品的Ca2+-ATPase活性均在40 d前(凍藏前期)快速下降,40 d后(凍藏后期)緩速下降,與錢攀[55]研究的液體快速凍結(jié)(-18、-25 ℃)對(duì)鳙魚(yú)品質(zhì)的影響中所得結(jié)果相似。Ca2+-ATPase活性的降低可能是因?yàn)?,魚(yú)肉組織中冰晶的生長(zhǎng)導(dǎo)致體系離子強(qiáng)度升高,使得肌球蛋白頭部區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)遭到破壞,酶功能區(qū)減小甚至消失[28],也可能是因?yàn)閹€基分子間生成了二硫鍵,導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生聚集造成的[29],還可能是因?yàn)橘A藏過(guò)程中,肌球蛋白之間的氫鍵或疏水鍵增強(qiáng)導(dǎo)致肌漿球蛋白功能障礙,進(jìn)而使Ca2+-ATPase活性下降[30]。
圖 7 竹莢魚(yú)凍藏期間肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的變化Fig.7 Changes in Ca2+-ATPase activity of T. japonicus myofibrillar protein during frozen storage
巰基反應(yīng)活性極強(qiáng),被認(rèn)為是蛋白質(zhì)中最具功能性的基團(tuán),在魚(yú)肉貯藏過(guò)程中易被氧化成二硫鍵,對(duì)于蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有重要意義[21,56]。許多研究學(xué)者認(rèn)為,巰基氧化形成二硫鍵,是引起蛋白質(zhì)分子間交叉、聯(lián)結(jié)、聚合的主要原因,故通過(guò)測(cè)定巰基的含量能夠了解竹莢魚(yú)肉在凍藏過(guò)程中的肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)的變化情況[57-58]。圖8為不同包裝方式竹莢魚(yú)凍藏期間總巰基和活性巰基含量的變化,可以看出,兩組樣品的總巰基和活性巰基含量均隨凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著降低(P<0.05),與Ca2+-ATPase活性、α-螺旋百分含量的變化趨勢(shì)一致,也與錢攀[59]研究的凍藏鳙魚(yú)總巰基含量隨時(shí)間延長(zhǎng)顯著下降的結(jié)果相一致。說(shuō)明巰基不斷被氧化成二硫鍵,使肌原纖維蛋白的變性程度不斷加深,且?guī)€基氧化生成二硫鍵與肌球蛋白變性存在一定聯(lián)系[29]。VP組樣品在凍藏前期(0~60 d)的總巰基、活性巰基含量均顯著高于AP組(P<0.05),凍藏后期(60~90 d)均顯著低于AP組(P<0.05),與質(zhì)構(gòu)、K值的結(jié)果類似。表明凍藏前期隔絕氧氣有利于竹莢魚(yú)新鮮度品質(zhì)的保持。
圖 8 竹莢魚(yú)凍藏期間肌原纖維蛋白(a)總巰基和(b)活性巰基含量的變化Fig.8 Changes of (a) total and (b) active sulfhydryl content of myofibrillar protein in T. japonicus during frozen storage
圖 9 竹莢魚(yú)凍藏過(guò)程中肌肉品質(zhì)指標(biāo)和蛋白質(zhì)理化指標(biāo)的相關(guān)性分析Fig.9 Correlation analysis between muscle quality indexes and protein physiochemical indexes of T. japonicus during frozen storage
為了進(jìn)一步探究?jī)煞N包裝方式的竹莢魚(yú)在凍藏過(guò)程中的品質(zhì)變化規(guī)律,對(duì)上述品質(zhì)指標(biāo)和蛋白質(zhì)理化指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)圖9。由分析結(jié)果可知,兩組魚(yú)肉的K值、L*值、a*值、b*值、白度值、硬度、咀嚼度、總巰基、活性巰基、TBA值、Ca2+-ATPase活性、α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲百分含量均與凍藏時(shí)間呈極顯著性相關(guān)(P<0.01),回復(fù)性顯著性相關(guān)(P<0.05),電導(dǎo)率、內(nèi)聚性無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。這主要是因?yàn)樵趦霾剡^(guò)程中,魚(yú)體中的蛋白質(zhì)、脂肪、ATP等大分子物質(zhì)不斷地被氧化、降解,肌肉的組織結(jié)構(gòu)逐漸松散、結(jié)合力下降,所以總巰基、活性巰基、Ca2+-ATPase活性、總蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)、色澤參數(shù)、TBA值、K值、硬度、咀嚼度、回復(fù)性均呈現(xiàn)線性變化趨勢(shì),與凍藏時(shí)間極顯著(P<0.01)或顯著性相關(guān)(P<0.05),而電導(dǎo)率、內(nèi)聚性因?yàn)槭艿街T多因素如細(xì)胞液濃度、蛋白質(zhì)變性程度、肌肉組織間結(jié)合力等[24,33]的影響,在凍藏過(guò)程中呈現(xiàn)非線性變化趨勢(shì),且與凍藏時(shí)間無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。
分析理化指標(biāo)之間的相關(guān)性可知,凍藏竹莢魚(yú)的K值、色澤、硬度、咀嚼度、TBA值、巰基含量、Ca2+-ATPase活性和蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)百分含量之間均呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)性,而電導(dǎo)率、粘聚性、回復(fù)性與其他理化指標(biāo)之間均無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。表明魚(yú)肉色澤、硬度的變化與蛋白質(zhì)氧化變性、脂肪氧化降解、ATP降解密切相關(guān),原因可能是蛋白質(zhì)中的巰基氧化成二硫鍵,導(dǎo)致α-螺旋相對(duì)百分含量下降,進(jìn)而導(dǎo)致蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得無(wú)序,蛋白質(zhì)分子之間發(fā)生交叉、聯(lián)結(jié)、聚合,從而ATP酶活性區(qū)減小甚至消失,再加之脂肪氧化程度逐步加深,所以肌肉品質(zhì)逐漸劣變[57-59](本研究中表現(xiàn)為魚(yú)肉色澤由鮮紅轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠、硬度逐漸下降)。且蛋白質(zhì)氧化指標(biāo)(巰基含量、Ca2+-ATPase活性和蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)百分含量)和脂肪氧化指標(biāo)(TBA值)之間極顯著相關(guān)(P<0.01),也從側(cè)面驗(yàn)證了脂肪氧化降解的同時(shí)可能也會(huì)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化[24]。因硬度的測(cè)量誤差較大,故可將K值、色澤、TBA值、巰基含量、Ca2+-ATPase活性、二級(jí)結(jié)構(gòu)百分含量作為評(píng)價(jià)竹莢魚(yú)凍藏過(guò)程中品質(zhì)變化的有效指標(biāo)。
雖然,目前關(guān)于魚(yú)肉貯藏期間的品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析已經(jīng)有一些報(bào)道[60-61],如徐曉蓉等[2]研究得出冷鏈馬鮫魚(yú)的TVB-N、組胺、感官評(píng)分與時(shí)間、pH值、菌落總數(shù)等呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)性,而TBA值與pH值、菌落總數(shù)之間無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。石鋼鵬等[62]研究了大口黑鱸魚(yú)肉凍藏過(guò)程中蛋白特性地變化,結(jié)果表明鹽溶性蛋白與Ca2+-ATPase活性、羰基、表面疏水性、最大熒光強(qiáng)度呈極顯著相關(guān)(P<0.01),與48 kDa Ac、MLC-3電泳條帶呈顯著相關(guān)(P<0.05)。藍(lán)蔚青等[63]研究了模擬冷鏈流通過(guò)程中大目金槍魚(yú)的品質(zhì)變化,發(fā)現(xiàn)魚(yú)肉的高鐵肌紅蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、TVB-N、組胺、菌落總數(shù)之間互呈顯著正相關(guān)(P<0.01,P<0.05)。但是,諸位學(xué)者研究結(jié)果不盡相同[2,25,31,59,64],這可能是因?yàn)轸~(yú)的種類、致死方式、貯存條件和樣品處理、分析儀器等的不同而導(dǎo)致的,故還需大量研究數(shù)據(jù)加以支撐,以完善相關(guān)評(píng)價(jià)方法。今后研究可以公認(rèn)度較高的品質(zhì)指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)性分析,如冷藏水產(chǎn)品以TVB-N或組胺為指標(biāo),冷凍水產(chǎn)品以K值或Ca2+-ATPase活性為指標(biāo)。
隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),真空和空氣包裝竹莢魚(yú)肉的K值、L*值、白度值、TBA值均逐漸升高,其中K值凍藏90 d后分別增加了65.83%和66.44%。魚(yú)肉的冰晶孔隙在凍藏過(guò)程中逐漸增大,a*值、b*值、硬度、咀嚼度、回復(fù)性逐漸下降,內(nèi)聚性和電導(dǎo)率先升高后降低。從蛋白質(zhì)理化指標(biāo)看,α-螺旋百分含量由63.28%分別降低到43.70%、41.91%,β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)則卷曲百分含量逐漸升高,肌原纖維蛋白的總巰基、活性巰基含量逐漸下降,Ca2+-ATPase活性逐漸降低,分別下降了63.58%和72.52%。兩種包裝方式對(duì)竹莢魚(yú)凍藏期間的肌肉品質(zhì)影響差異不大,但從蛋白理化特性看,真空包裝略優(yōu)于空氣包裝。相關(guān)性分析結(jié)果表明,竹莢魚(yú)肉的K值、L*值、a*值、b*值、白度值、硬度、咀嚼度、總巰基、活性巰基、TBA值、Ca2+-ATPase活性、二級(jí)結(jié)構(gòu)含量均與凍藏時(shí)間呈極顯著性相關(guān)(P<0.01),且這些指標(biāo)兩兩之間也均呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)。因此除常用指標(biāo)K值外,色澤、TBA值、巰基含量、Ca2+-ATPase活性、總蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)含量等指標(biāo)也可作為評(píng)價(jià)竹莢魚(yú)凍藏過(guò)程中品質(zhì)變化的有效指標(biāo)。后續(xù)研究中,可結(jié)合這些特征指標(biāo),嘗試開(kāi)發(fā)新型的新鮮度品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凍藏魚(yú)類新鮮度的快速判別與監(jiān)測(cè)。