超聲波及pH調(diào)控對(duì)解凍鮐魚(yú)水化階段品質(zhì)的影響

潘偉聰，江靜，張雙其，楊慶倫，于瑾*，胡金春*

1.浙江海洋大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院（舟山 316022）；2.浙江龍和水產(chǎn)養(yǎng)殖開(kāi)發(fā)有限公司（衢州 324400）；3.龍游縣養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中心（衢州 324400）；4.衢州市水產(chǎn)技術(shù)推廣中心（衢州 324400）

鮐魚(yú)（Pneumatophorus japonicus），也名鯖魚(yú)，是我國(guó)主要捕獲和消費(fèi)的魚(yú)類之一[1]。鮐魚(yú)中含有大量不飽和脂肪酸，是一種良好營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。鮐魚(yú)常用的空氣凍結(jié)法等傳統(tǒng)陸上凍結(jié)方式[2]，其凍結(jié)速度較慢，容易造成凍結(jié)過(guò)程中的冰晶體積較大，導(dǎo)致鮐魚(yú)肌肉損傷，造成解凍后在感官及理化品質(zhì)等方面大幅劣化[3-6]。

目前對(duì)于凍融過(guò)程的研究，主要側(cè)重于凍結(jié)、儲(chǔ)藏、解凍三個(gè)方面，如：史詠梅等[7]發(fā)現(xiàn)真空包裝聯(lián)用浸漬凍結(jié)能顯著提升解凍蝦仁品質(zhì)；趙思敏等[8]研究表明流化冰預(yù)冷能使大黃魚(yú)新鮮度更佳，延長(zhǎng)儲(chǔ)藏期。超聲波（US）可以顯著提升體系內(nèi)的傳熱及傳質(zhì)作用[9]，從而提升物理、化學(xué)反應(yīng)速率，強(qiáng)化各類反應(yīng)體系。水化（hydration），是一種改善水產(chǎn)品解凍品質(zhì)的處理方式。是指通過(guò)將原料或產(chǎn)品置于適宜條件的水化液體系內(nèi)，從而增加蛋白質(zhì)與水分子之間的結(jié)合力。水-蛋白質(zhì)及溶質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用能在很大程度上影響蛋白質(zhì)的的功能性質(zhì)[10]。合理的水化過(guò)程能夠提升產(chǎn)品品質(zhì)，但不佳的水化條件也可能造成產(chǎn)品中有害微生物的過(guò)度繁殖[11]，因此尋找適宜的條件非常必要。

此次試驗(yàn)以增重率、TVB-N、組胺、色差等為主要參考指標(biāo)，探究US及水化液pH的調(diào)控在提升解凍水產(chǎn)品品質(zhì)上的應(yīng)用價(jià)值，填補(bǔ)解凍鮐魚(yú)水化階段的品質(zhì)研究空白。

1 材料與方法

1.1 主要材料、試劑與儀器

鮐魚(yú)（每條質(zhì)量250±30 g，購(gòu)自舟山市長(zhǎng)峙島菜籃子直供店）；標(biāo)準(zhǔn)水化液（焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉分別以2.4，2.4和1.2 g/L加入純水制成）；組胺快速檢測(cè)試劑盒（無(wú)錫宇翔生物有限公司）；總蛋白（TP）測(cè)定試劑盒、總巰基（—H）測(cè)定試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

KH-500DE型數(shù)控超聲清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司）；KDN-520型全自動(dòng)凱氏定氮儀（上海邦億精密量?jī)x有限公司）；UV-2600型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海尤尼柯儀器有限公司）；彩譜CS-210型精密色差儀。

1.2 樣品前處理

新鮮鮐魚(yú)去其魚(yú)皮覆膜、魚(yú)骨及內(nèi)臟，棄用頭尾，沿魚(yú)體延伸垂直方向用刀，加工為厚2.0±0.5 cm、重30±2 g的魚(yú)片，并在-18 ℃條件下冷藏24 h以上。使用前將魚(yú)片置于4 ℃條件下空氣解凍24 h以上。

魚(yú)片與標(biāo)準(zhǔn)水化液以1∶3（g/mL）的料液比配制混合液，采用冰水浴使水化過(guò)程的液溫始終≤14 ℃，此外所有水化階段均在4 ℃條件下進(jìn)行。超聲波頻率40 kHz，額定功率500 W，輔助水浴處理?xiàng)l件：時(shí)長(zhǎng)20 min，每次間隔3 h，每24 h進(jìn)行3次超聲處理。每24 h對(duì)各組進(jìn)行1次pH調(diào)控。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 超聲波處理對(duì)樣品水化增重率的影響

將魚(yú)片隨機(jī)分為5組，分別對(duì)各組施用功率0，40%，60%，80%和100%的超聲波，每24 h測(cè)定1次樣品增重率。

1.3.2 pH調(diào)控及與超聲波聯(lián)用對(duì)樣品水化增重率的影響將魚(yú)片隨機(jī)分為8組，各組水化條件如表1所示，每24 h測(cè)定1次樣品增重率。

表1 各組樣品處理方式A1

1.3.3 pH調(diào)控及超聲波處理水化樣品綜合性評(píng)價(jià)

將魚(yú)片隨機(jī)分為pH處理組、US處理組、pH+US處理組和CK對(duì)照組4組，各組處理?xiàng)l件如表2所示。每隔24 h測(cè)定各組感官、理化及微生物指標(biāo)。

表2 各組樣品處理方式A2

1.4 指標(biāo)檢測(cè)

1.4.1 揮發(fā)性鹽基氮含量

參照GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[12]。

1.4.2 組胺含量

參照快速檢測(cè)試劑盒說(shuō)明操作，并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比色，讀取對(duì)應(yīng)數(shù)值。

1.4.3 總蛋白測(cè)定

將樣品搗碎后準(zhǔn)確稱取1.000 g，按照試劑盒說(shuō)明操作，于595 nm測(cè)定吸光度A。按式（1）計(jì)算樣品蛋白質(zhì)量濃度（TP）。

式中：X為待測(cè)樣品蛋白質(zhì)量濃度，g/L；A0為空白組吸光度；A測(cè)定為樣品吸光度；A標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)品吸光度；標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度單位為g/L。

1.4.4 總巰基測(cè)定

將樣品搗碎后準(zhǔn)確稱取1.000 g，按照試劑盒說(shuō)明操作，于412 nm測(cè)定各組吸光度A。按式（2）計(jì)算樣品總巰基含量。

式中：X為總巰基含量，mmol/g；V0為反應(yīng)總體積，mL。

1.4.5 微生物指標(biāo)

參考GB 4789《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)》系列標(biāo)準(zhǔn)[13-14]，檢測(cè)樣品的菌落總數(shù)、霉菌酵母。

1.4.6 色差值

利用色差儀測(cè)定樣品L*值、a*、b*值，每組樣品平行測(cè)量5次，取均值。

1.4.7 感官評(píng)定

根據(jù)質(zhì)量指數(shù)法（Quality Index Method，QIM）進(jìn)行感官特性評(píng)價(jià)，感官評(píng)定小組由男女比例1∶1的10位感官評(píng)定員組成，表述評(píng)分為0，1，2，3，4和5分。綜合結(jié)果取平均值計(jì)算，滿分為5分。評(píng)定細(xì)則及標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 鮐魚(yú)魚(yú)片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSS statistics 26進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析，Excel 2010及Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲波處理對(duì)魚(yú)片水合性的影響

從圖1可以看出，施加高強(qiáng)度（80%和100%）的超聲波會(huì)在2 d后導(dǎo)致增重率下降，考慮是因?yàn)楦邚?qiáng)度超聲波的破壞性較大，阻礙蛋白質(zhì)分子對(duì)水分子的截留作用，同時(shí)振動(dòng)也會(huì)造成機(jī)械性損傷，導(dǎo)致增重率下降。低強(qiáng)度（40%和60%）的超聲波能提升鮐魚(yú)增重率，且增重趨勢(shì)具有一致性。結(jié)果表明，樣品在水化1 d內(nèi)增重速率最高，隨后增重速率下降。超聲強(qiáng)度40%的處理組最終增重率最高，3 d后的最高增重率達(dá)10.25%，顯著高于CK組的8.90%，說(shuō)明40%的超聲強(qiáng)度增重效果最佳。

圖1 超聲波處理強(qiáng)度對(duì)魚(yú)片增重率的影響

2.2 pH調(diào)控及與超聲波聯(lián)用對(duì)魚(yú)片水合性的影響

如圖2所示，各pH調(diào)控組中，輔助US處理組的增重率均大于對(duì)應(yīng)的單一處理組，表明US在pH 6.0～9.0的區(qū)間內(nèi)對(duì)增重率均存在一定促進(jìn)作用。2 d內(nèi)，樣品的增重率上升趨勢(shì)為pH 8.0＞pH 7.0＞pH 9.0＞pH 6.0。但3 d時(shí)，pH 9.0的處理組增重率超過(guò)pH 7.0組。pH 8.0的輔助US組和單一處理組樣品最終增重率分別達(dá)到14.802%和12.917%，促進(jìn)水化作用的效果最好。

圖2 不同pH及超聲波處理?xiàng)l件對(duì)增重率的影響

2.3 pH調(diào)控及超聲波處理水化

2.3.1 增重率

如圖3所示，7 d內(nèi)單一處理及復(fù)合處理均能顯著提升樣品增重率（p＜0.05）。40% US+pH 8.0處理組在7 d內(nèi)始終保持最高的增重率，而CK組的增重率始終處于最低。數(shù)據(jù)顯示，5 d內(nèi)，單一US處理組的增重率高于pH處理組，但超聲波處理依然會(huì)對(duì)組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生物理性損傷，從而導(dǎo)致US處理的鮐魚(yú)在5 d后增重率下降，但處理組的增重率仍然顯著高于CK組。

圖3 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)增重率的影響

2.3.2 組胺

組胺是評(píng)價(jià)青皮紅肉魚(yú)類的重要鮮度標(biāo)準(zhǔn)之一。如圖4所示，水化7 d內(nèi)，各組別組胺含量均呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì)，其中，處理組的組胺含量與CK組差異顯著（p＜0.05）。CK組增長(zhǎng)最快，US處理組的組胺含量略低于CK組，pH處理組及復(fù)合處理組的組胺含量增長(zhǎng)相對(duì)較慢，但均未超過(guò)GB 2733—2015[15]對(duì)鮐魚(yú)等高組胺含量魚(yú)類規(guī)定的40 mg/100 g的限量標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)組胺的影響

結(jié)果表明，US及pH處理都能有效抑制組胺的生成。蒙菊[16]研究發(fā)現(xiàn)pH對(duì)產(chǎn)胺菌產(chǎn)胺能力有顯著影響，并且在pH 5.0～7.0條件下產(chǎn)胺能力較強(qiáng)。同時(shí)楊琴[17]研究發(fā)現(xiàn)組氨酸脫羧酶的活性穩(wěn)定范圍為pH 5.0～8.0，在pH 8.0后出現(xiàn)急劇下降。結(jié)合本試驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)產(chǎn)胺菌在pH 8.0條件下生長(zhǎng)及產(chǎn)胺活力下降，同時(shí)也在一定程度上影響組氨酸脫羧酶活力。趙中輝等[18]發(fā)現(xiàn)超聲波處理無(wú)法消除鲅魚(yú)的組胺，但可有效抑制組胺的形成，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間，與此次結(jié)果相一致。

2.3.3 總蛋白定量

各組水化期間的總蛋白含量及變化如圖5所示。結(jié)果表明，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)總蛋白含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。0～5 d內(nèi)，US處理組的總蛋白含量最高，水化5 d后，復(fù)合處理組最高。pH調(diào)控組與CK組的蛋白含量差異不大，但US處理和復(fù)合處理組與CK組差異顯著（p＜0.05），表明US處理能夠在一定程度抑制蛋白含量下降，有助于維持水產(chǎn)品在水化階段的品質(zhì)。

圖5 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)總蛋白含量的影響

2.3.4 巰基含量

由于巰基活性相對(duì)較高，暴露在空氣中極易氧化為二硫鍵而失去活性，水產(chǎn)品中的總巰基含量通常被認(rèn)為是判定蛋白質(zhì)氧化程度的重要指標(biāo)之一[19]。如圖6所示，水化7 d，巰基含量總體呈下降趨勢(shì)。其中，復(fù)合處理組總巰基含量最低。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，水化7 d后，處理組總巰基含量顯著低于CK組（p＜0.05）。

圖6 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)巰基含量的影響

相關(guān)研究表明，在食品體系中增加超聲場(chǎng)能有效促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的溶脹、展開(kāi)，增加各類活性基團(tuán)暴露的概率[20]，從而在很大程度上促進(jìn)蛋白質(zhì)分子氧化。同時(shí)，偏離肌肉蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的pH也在一定程度上促進(jìn)分子溶解，導(dǎo)致pH組的總巰基含量顯著低于CK組。

2.3.5 菌落總數(shù)

水化階段內(nèi)，各組菌落總數(shù)均呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)。整個(gè)水化階段中，復(fù)合處理組的菌落總數(shù)始終處于較低水平，單一處理組的菌落總數(shù)也均低于于對(duì)照組，說(shuō)明pH 8.0的水化條件及40% US處理能夠抑制嗜溫菌生長(zhǎng)，提升產(chǎn)品在水化階段相關(guān)品質(zhì)，延長(zhǎng)儲(chǔ)藏期。

霉菌、酵母計(jì)數(shù)與菌落總數(shù)生長(zhǎng)趨勢(shì)相似，復(fù)合處理組同樣顯示出最佳的抑菌效果。周大鵬等[21]對(duì)鱸魚(yú)采用600 W超聲波處理5～20 min發(fā)現(xiàn)超聲處理有助于抑制腐敗微生物的生成，減緩菌落總數(shù)增長(zhǎng)，與此次試驗(yàn)結(jié)果相符合。

圖7 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)菌落總數(shù)的影響

圖8 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)霉菌、酵母的影響

2.3.6 色差

圖9中A1表示L*值，A2表示a*值，A3表示b*值。水化過(guò)程對(duì)a*值的影響相對(duì)顯著，在p＜0.05水平下，除復(fù)合處理組外，水化過(guò)程中各處理組的a*值變化均在顯著范圍內(nèi)。各水化組的a*值在水化階段中均略有升高，顯示水化階段對(duì)鮐魚(yú)片具有微弱的紅變效應(yīng)，且復(fù)合處理對(duì)此類變化具有一定抑制作用。

圖9 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)色差的影響

水產(chǎn)品凍藏過(guò)程中，肌肉組織內(nèi)的氧合肌紅蛋白的氧化常導(dǎo)致肌肉紅色效應(yīng)減弱，同時(shí)，由于肌肉的失水和氧化反應(yīng)，肌肉組織的亮度下降，同時(shí)產(chǎn)生黃變反應(yīng)[22]，因此L*值逐漸下降，b*值上升。其中pH處理組的b*值變化最大，CK組次之，復(fù)合處理組增量最小，表明超聲處理可減弱黃變反應(yīng)，提升產(chǎn)品的色澤品質(zhì)。水化過(guò)程對(duì)樣品L*值的影響最大，即能使樣品亮度大幅提升，但水化階段后，各組的L*值測(cè)定結(jié)果不存在顯著差異（p＜0.05）。

2.3.7 感官評(píng)定

從圖10可以看出，各組樣品解凍后的綜合感觀評(píng)分均在4分以上。CK組的評(píng)分變化不大。復(fù)合處理組評(píng)分下降最為顯著。顯著性檢驗(yàn)（p＜0.05）顯示，CK組與處理組在水化7 d后的綜合評(píng)分具有顯著差異，即超聲及pH處理均會(huì)導(dǎo)致樣品感官品質(zhì)下降。

圖10 US及pH調(diào)控水化階段對(duì)感官品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與展望

將超聲波物理場(chǎng)與pH調(diào)控相結(jié)合，研究其對(duì)樣品水化過(guò)程的相關(guān)品質(zhì)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲強(qiáng)度40%及pH 8.0的條件對(duì)水化增重率增效作用最明顯，同時(shí)在提升產(chǎn)品色澤，減少組胺生成及抑制腐敗微生物生長(zhǎng)等方面均有積極效果，而在TVB-N含量及感觀評(píng)分上較為不利，推測(cè)是由于超聲處理造成的機(jī)械損傷。從水化增重率來(lái)看，復(fù)合處理組在提升水化效果方面具有顯著積極效益。施加pH調(diào)控及US處理能大幅度提升產(chǎn)品品質(zhì)，縮短總體水化階段時(shí)間，減少水化階段的二次損耗。

近年來(lái)，為盡可能提升水產(chǎn)品凍融循環(huán)后的品質(zhì)，研究者致力于通過(guò)施加物理場(chǎng)等方式抑制凍融過(guò)程中的不利反應(yīng)。但單一處理手段在某一方面都會(huì)存在局限性，因此復(fù)合處理手段及結(jié)合凍融階段、水化階段的輔助處理是未來(lái)的重要發(fā)展方向，對(duì)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)和食用品質(zhì)安全、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高且符合感官要求的水產(chǎn)品及其加工制品具有重要意義。