冷藏和微凍貯藏對大口黑鱸魚品質的影響

鄭穩,莊文靜,宮萱,黃可承,趙璐,李雪艷,成謙益,包建強,2,3*

1(上海海洋大學 食品學院,上海,201306)2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海,201306) 3(農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海),上海,201306)

大口黑鱸(Micropterussalmoides)又稱加州鱸,是產于美國加利福尼亞州的一種肉食性淡水魚類,20世紀80年代從國外引進并取得養殖、繁殖的成功,現已成為中國淡水魚養殖的主要品種之一,2020年,農業產量達到61.95萬t,比2019年增長29.66%[1]。大口黑鱸生長速度快、肉質嫩、味道鮮美,具有止咳潤肺、健脾益氣的作用,深受消費者歡迎[2]。近年來,隨著市場需求的增大,大口黑鱸的產量也在逐年遞增,但由于其特殊的營養成分及特征,宰殺后魚體極易發生多種品質變化,導致其出現色澤變差、口感降低、保質期縮短等問題[3]。因此,在運輸、貯藏及銷售過程中,采取切實有效的保藏技術延緩產品的品質劣變成為亟需解決的問題。

冷藏保鮮又稱冷卻保鮮,是一種在0～4 ℃對魚類進行保鮮的方法,因其操作簡便,溫度易控制,在家庭、市場范圍內應用十分廣泛[4]。微凍保鮮一般是將溫度控制在生物體冰點±0.5 ℃內進行貯藏,此時魚體內部5%～30%的水開始結冰,微生物的胞漿濃度增加,微生物生命活動、酶分解速率受到抑制,從而使水產品可在較長時間內保持原有的品質[5]。前人[6-9]的研究成果表明微凍可有效延緩魚肉新鮮度的降低及品質的劣變。

目前,關于鱸魚的保鮮研究主要集中在海鱸魚,關于淡水鱸魚的保鮮研究則相對較少。本實驗以大口黑鱸為原料,先對大口黑鱸進行微凍貯藏,當魚肉達到二級鮮度時轉移至4 ℃進行冷藏,以持續冷藏和微凍貯藏為對比,通過測定貯藏過程中pH值、揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)、菌落總數、肌動球蛋白、巰基、Ca2+-ATPase活性等指標并觀察魚肉的質構特性,研究大口黑鱸在微凍與冷藏條件下的品質變化,以期為大口黑鱸魚保鮮技術的研究提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試劑材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

活體大口黑鱸,上海市浦東新區蘆潮港海鮮批發市場,體重(0.5～0.8) kg/條,體長(25～30) cm/條。

NaCl,上海麥克林生化科技有限公司;輕質MgO,國藥集團化學試劑有限公司;PCA瓊脂培養基,廣州天駿生物科技有限公司;總蛋白定量測定試劑盒(BCA法),南京建成正浩科技有限公司;總巰基測定試劑盒,北京峰格生物技術有限公司;超微量Ca2+-ATP酶試劑盒,柏吉生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

pH計,奧豪斯儀器(上海)有限公司;TMS-Pro質構儀,美國FTC公司;BS-210型電子天平,德國Sartorius Instruments有限公司;Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀,丹麥FOSS公司;SPARK型酶標儀,瑞士TECAN儀器公司;H-1850離心機,湖南湘怡實驗室儀器開發有限公司;JK-24U多路溫度測試儀,常州市金艾聯電子科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理及貯藏

活體大口黑鱸洗凈宰殺,去皮、去頭尾、去內臟,取背部肌肉切成約4 cm×4 cm×2 cm的均一魚塊,擦干表面水分后,隨機裝入已經滅菌的食品保鮮袋中,每袋封裝300 g左右。將封裝好的魚肉分為A、B兩組,A組放在4 ℃冰箱進行冷藏保鮮;B組魚肉置于密閉保鮮袋中使用冰鹽混合微凍法隔水進行保鮮,微凍溫度為-2 ℃,冰鹽質量分數為4%。待B組魚肉達到二級鮮度后取部分魚肉轉移至4 ℃冰箱進行冷藏保鮮,記為C組。每3 d測定一次各組魚肉的物化指標。

1.2.2 冰點的測定

參考劉歡等[10]的方法稍加改動,將多點溫度記錄儀連接到電腦,設定參數,每30 s記錄一次數據,時間為3 h。參數設定好后,將溫度探頭插入到魚背肌肉中,置于-18 ℃冰箱中凍結,自動記錄溫度隨時間變化的曲線,分析即可得出大口黑鱸魚的冰點。

1.2.3 pH的測定

參考CROPOTOVA等[11]的方法,稱取5 g大口黑鱸魚背部肌肉,剪碎后加入50 mL去離子水,均質30 s浸提1 h后過濾,取上清液測定pH值,每個樣品重復測定3次,取平均值。

1.2.4 TVB-N值的測定

依照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》測定。

1.2.5 菌落總數的測定

依照GB 4789.2—2022《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》測定。

1.2.6 感官鑒定

挑選10名經過專業訓練的人員,組成感官鑒定小組,每次取50 g樣品,按照表1對大口黑鱸魚肉肌肉彈性、汁液流失和組織結構等5個方面進行綜合評價,每項滿分為20分,總分為100分,60分以下表明魚肉已經腐敗。

表1 大口黑鱸魚感官鑒定標準Table 1 Sensory evaluation criteria for M. salmoides

1.2.7 質構的測定

取2 cm×2 cm×1 cm大口黑鱸魚頭后的背部肌肉,采用質構儀對其硬度、彈性、咀嚼性、黏附性、膠黏性進行測定。參數設置:選用柱型探頭,直徑50 mm,測量模式TPA,重復測量5次,求取均值。參數設置:測前速度1 mm/s,測試速度3 mm/s,形變量55%,維持4 s,觸發力5 g,返回速度4 mm/s,來回2次。

1.2.8 肌動球蛋白的測定

參考ZHOU等[12]的方法,并稍加修改。準確稱取2 g大口黑鱸魚背部肌肉于燒杯中,絞碎后加入10 mL預冷的KCl溶液(0.6 mol/L,pH 7.0),在冰浴條件下均質3 min,為防止溶液過熱,每均質20 s停10 s。均質結束后,12 000 r/min、4 ℃離心20 min,收集上清液。向上清液加入3倍體積預冷的蒸餾水,12 000 r/min、4 ℃離心10 min,收集沉淀后加入等體積的預冷KCl溶液(1.2 mol/L,pH 7.0),冰浴條件下攪拌20 min,再次離心收集上清液,上清液即為肌動球蛋白。

測定方法:參照南京建成蛋白定量測試盒(BCA法)說明書,在562 nm處測定OD值。

1.2.9 總巰基的測定

以肌動球蛋白為待測樣,參照北京峰格總巰基測定試劑盒說明書的方法進行測定,在412 nm處測定OD值。

1.2.10 Ca2+-ATPase活性的測定

以肌動球蛋白為待測樣,參考柏吉生物超微量Ca2+-ATP酶試劑盒說明書進行測定,在636 nm處測定OD值。

1.3 數據處理

采用Excel 2019進行數據記錄和整理,采用SPSS 26和Excel 2019進行圖形的繪制。

2 結果與分析

2.1 大口黑鱸魚凍結點和冰鹽混合冰點的測定

冰鹽混合物冰點與NaCl比重的關系如表2所示[13]。由表2可知,NaCl的添加量與冰鹽混合物冰點成反比,即NaCl添加量越少冰鹽混合物冰點越高。

如圖1所示,魚肉初始溫度為18.4 ℃,前50 min溫度迅速下降,70 min后凍結曲線出現第1個拐點,之后出現了一段相對穩定的時期,此時期魚肉內大部分水分被凍結,釋放出熱量,所以溫度變化較小,140 min后溫度快速下降。由此可判斷出大口黑鱸魚的冰點為-1.6 ℃,微凍溫度為其凍結點±0.5 ℃,因此本實驗選擇-2 ℃作為微凍保鮮溫度。結合表2,選擇NaCl質量分數為4%的冰鹽混合物進行微凍。

表2 NaCl含量與冰鹽混合物冰點的關系Table 2 Relationship between sodium chloride content and freezing point of ice-salt mixture

圖1 大口黑鱸魚的凍結曲線Fig.1 Freezing curve of M. salmoides

2.2 TVB-N值的變化

TVB-N是對水產品質量評估的主要參數之一,魚死亡后在微生物及內源酶的作用下體內蛋白質被分解為甲胺及其他的氨類物質被稱為TVB-N[14]。TVB-N值越高表明魚肉氨基酸被破環的程度越嚴重,腐敗程度越高。如圖2所示,新鮮大口黑鱸魚的TVB-N值為(8.21±0.11) mg/100 g,0～3 d兩組魚肉TVB-N值的變化不明顯,從第4天開始A組TVB-N值快速升高,從第6天開始B組TVB-N值增長速率加快,但低于冷藏貯藏;第9天B組魚肉達到二級鮮度,將部分魚肉轉移至4 ℃進行冷藏。據GB 2733—2015《食品安全國家標準 鮮、凍動物性水產品》的規定,淡水魚的TVB-N值≤20 mg/100 g。A組在第13天時TVB-N值已達(21.58±0.11) mg/100 g,已超出限量值,不能食用,C組從第9天開始TVB-N值快速上升,并始終高于B組,在第16天時TVB-N值達到(20.66±0.27) mg/100 g,失去食用價值,而此時B組仍在國標規定范圍內。這可能因為低溫條件下魚肉自身酶和腐敗微生物所分解的胞外酶活性受到抑制,蛋白質分解產生氨以及胺類等堿性含氮物質的速率降低[15]?？梢?不同貯藏條件下大口黑鱸魚TVB-N值的變化速率存在一定差異。

圖2 大口黑鱸魚TVB-N值的變化Fig.2 Changes in TVB-N values in M. salmoides

2.3 pH值的變化

pH值的變化情況可在一定程度上表征大口黑鱸的新鮮程度,是評價魚肉品質的指標之一。如圖3所示,在僵直期,魚肉的pH值呈現先下降后上升的趨勢,這可能因為在大口黑鱸魚死后體內的磷酸肌酸和ATP等物質分解產生乳酸等酸性物質,同時糖原酶解產生乳酸,使魚肉pH值下降[16]。解僵和自溶期,魚肉蛋白質在微生物和酶的作用下不斷分解產生堿性物質,使pH值回升。A組魚肉pH值在第3天降低到最小值6.77,B組第6天降低到最小值6.68,貯藏后期A組魚肉pH值上升速度相較于B組更快,C組魚肉pH值自第9天開始上升速度逐漸加快,且高于B組,這是因為微凍產生的低溫條件抑制了魚體內外微生物的生命活動、降低了魚體內源酶的活性,蛋白質的分解速度減慢,氨等堿性物質的生成減少,因此pH上升緩慢[17]。

圖3 大口黑鱸魚肉pH值的變化Fig.3 Changes in pH value of M. salmoides meat

2.4 菌落總數

微生物是導致水產品變質的重要原因,美國以及一些歐洲國家已經將計算總活菌數作為水產品的強制標準[18]。由圖4可知,新鮮大口黑鱸的菌落總數為3.1 lg CFU/g,0～3 d微凍組菌落總數略微下降,可能是因為溫度降低過快,導致魚體表面的嗜溫菌出現死亡[19]。隨著貯藏時間的延長,3組魚肉的菌落總數均呈現上升趨勢,A組和C組魚肉的菌落總數高于B組,可能是因為冷藏溫度高,微生物繁殖較快,而低溫可抑制微生物的生長繁殖[20]。A組在第12天時菌落總數為6.2 lg CFU/g,已超出規定限值,C組在第14天時菌落總數為6.1 lg CFU/g,已無法食用,B組直至第16天仍小于6 lg CFU/g,處于可食用范圍內。

圖4 大口黑鱸魚菌落總數的變化Fig.4 Change in total colonies in M. salmoides

2.5 感官鑒定

感官鑒定因具有操作簡便、快速的優勢,在水產品品質評價方面應用十分廣泛[21]。從圖5可以得到,新鮮魚肉評分為95分,接近滿分,未取得滿分的原因可能是剛宰殺的魚有濃烈的腥味。隨著貯藏時間的延長,3組魚肉的感官評分均呈下降的趨勢,第3～6天B組和C組感官評分下降幅度較大,可能是因為魚肉內部分水分結冰,肉質偏硬。第15天B組感官評分也出現明顯下降,可能是因為冰晶對魚肉細胞的破壞較大,使大口黑鱸魚的品質快速下降[8]。C組自第9天開始感官評分下降速度加快,與B組的分數差距逐漸加大。整個貯藏期內,A組感官評分從第8天開始低于60分,不可食用,C組得分在第13天達到57分,已無食用價值,B組在17 d內感官評分仍高于60分,仍可食用。由此可見,微凍條件下大口黑鱸魚的品質更高。

圖5 大口黑鱸魚感官評分值的變化Fig.5 Changes in sensory scores for M. salmoides

2.6 肌動球蛋白含量的變化

肌動球蛋白是肌動蛋白與肌球蛋白作用形成的復合物,是構成肌原纖維的主要成分,在一定程度上可以反映魚肉蛋白質的變性程度[22]。由圖6可知,在0～3 d各組大口黑鱸魚的肌動球蛋白含量均有所增加,這可能是因為肌動蛋白與肌球蛋白在ATP的作用下產生聚合,形成了大分子質量的分子聚集沉淀起來,這與于林[23]的研究結果相似。貯藏期內,大口黑鱸魚的肌動球蛋白含量呈下降趨勢,新鮮大口黑鱸魚的肌動球蛋白含量為33.2 mg/g,18 d時A組肌動球蛋白含量為13.5 mg/g,是第0天的40.67%,下降了59.33%。C組從第9天開始下降速率高于B組,且逐漸加快,到第18天時肌動球蛋白含量是第0天的52.71%,下降了47.29%。而B組到第18天下降了39.46%,說明在貯藏期間,A組及C組魚肉肌動球蛋白變性嚴重,微凍貯藏對肌動球蛋白的變性有一定的抑制作用。這與高萌等[24]的研究結果一致。

2.7 巰基含量的變化

巰基(—SH)含量是衡量魚肉蛋白質變性聚合的重要指標,貯藏期間魚肉巰基含量越高,說明魚肉蛋白質變性聚合程度越低[25]。如圖7所示,不同處理組的魚肉巰基含量均呈下降的趨勢,該結果與榮建華等[26]的研究結果相似。A組的—SH含量從初始值5.98×10-5mol/g到貯藏末期的1.1×10-5mol/g,下降了81.61%,第6天時出現明顯下降。C組0～9 d下降速率相較于A組更慢,自第9天起速率加快并逐漸高于B組,至貯藏末期—SH含量為1.5×10-5mol/g,下降了74.92%。而B組—SH含量的下降速率相對較慢,下降了64.05%。這可能是因為低溫抑制了魚肉肌原纖維的降解,同時—SH被氧化成二硫鍵(—S—S—)受到抑制,從而延緩了—SH含量的下降。結合圖6發現大口黑鱸魚肉肌動球蛋白含量的變化趨勢與—SH一致,這可能與—SH氧化產生的—S—S—使肌動球蛋白發生重鏈聚合,降低其鹽溶性有關[27]。

圖6 大口黑鱸魚肌動球蛋白含量的變化Fig.6 Changes in acinfoglobulin content in M. salmoides

2.8 Ca2+-ATPase活性的變化

Ca2+-ATPase活性表征肌球蛋白頭部性質,是評價魚肉中蛋白質變性程度的重要指標,其活性越低,表明魚肉蛋白質性質越不穩定,變性程度越高[28]。如圖8所示,隨著貯藏時間的延長,魚肉Ca2+-ATPase活性均呈現下降的趨勢,A組下降速率最快,第18天時由初始值4.2 μmol Pi/(mg pro·h)下降至0.6 μmol Pi/(mg pro·h),下降了85.71%。C組先緩慢下降,第9天后速率加快,第18天時下降至1.2 μmol Pi/(mg pro·h),下降了71.43%。B組下降速度最慢,第18天時下降了54.77%。這可能是因為冷藏條件下魚肉蛋白受微生物的影響大,肌原纖維蛋白的分解速度加快,使其Ca2+-ATPase活性迅速下降;微凍條件下魚體肌肉中ATP的分解受到抑制,因而使Ca2+-ATPase活性的下降速率減慢。結合圖7發現Ca2+-ATPase活性的下降趨勢與—SH的下降趨勢相似,這是因為在微凍產生的低溫條件—SH的氧化程度下降,微生物破壞蛋白質的能力降低,因而使Ca2+-ATPase活性下降的趨勢減緩[28]。

圖7 大口黑鱸魚巰基含量的變化Fig.7 Changes in sulfhydryl content in M. salmoides

圖8 大口黑鱸魚Ca2+-ATPase活性的變化Fig.8 Changes in Ca2+-ATPase activity in M. salmoides

2.9 質構的變化

質構指標包括硬度、彈性、咀嚼性、膠黏性等,與水產品的脂肪含量、脂肪分布等有關,是評價水產品品質不可或缺的指標。如圖9所示,3組大口黑鱸魚的彈性均呈下降趨勢,A組下降速率較快,至貯藏結束下降了87.14%;C組貯藏期內下降了82.31%;B組下降了67%,且貯藏期內彈性值始終高于A組與C組,這可能與微凍組溫度低,魚體內ATP酶活性下降較慢,肌動球蛋白變性程度較低,肌肉間結合力相對較大有關。在貯藏后期魚肉彈性下降速率加快,這可能是與肌原纖維大量降解,肌肉之間的作用力減少有關[29]。

圖9 大口黑鱸魚肉彈性的變化Fig.9 Changes in elasticity of M. salmoides meat

如圖10所示,B組與C組魚肉硬度先增大而后降低,這是由于魚死亡后進入了僵硬期,魚肉硬度增大,之后進入解僵期,硬度降低。A組魚肉的硬度持續降低,可能是因為冷藏溫度下魚肉進入僵硬期的時間提前,在到達硬度測定時間之前已完成僵硬與解僵的過程。到貯藏結束,A組魚肉硬度下降了72.02%,C組下降了65.46%,而B組下降了59.8%,魚肉硬度降低主要是由于魚體內的ATP酶活性下降,導致肌動球蛋白變性,而低溫能夠有效抑制酶活性的下降,因此B組硬度值降低的更緩慢。

從總體上看,隨著貯藏時間的延長,各組魚肉咀嚼性均有不同程度的下降(圖11),并且與圖10所示的硬度變化情況一致。至貯藏結束A組、B組及C組的魚肉咀嚼性分別下降了74%、59.66%、54.37%,咀嚼性的降低與肌原纖維蛋白發生降解,肌肉組織結構被破壞有關,微凍溫度可有效抑制蛋白質的降解與肌肉組織的變化,因此可延緩魚肉咀嚼性的降低[30]。

圖10 大口黑鱸魚肉硬度的變化Fig.10 Changes in hardness of M. salmoides meat

圖11 大口黑鱸魚肉咀嚼性的變化Fig.11 Changes in chewiness of M. salmoides meat

膠黏性是用來描述半固態食品在一定力作用下流動性的參數,在此處模擬表示將魚肉破裂成吞咽時的穩定狀態所需的能量[31]。由圖12可知,3組魚肉在貯藏期內膠黏性逐漸下降,這是因為貯藏過程中魚肉肌原纖維蛋白發生降解時,細胞流出的水分起到了潤滑作用,從而導致魚肉膠黏性下降[32]。其中,A組膠黏性下降較快,至貯藏結束由1 559.37下降至320.45,下降了79.45%;C組從第9天開始快速下降,至貯藏結束下降了70.79%;B組下降速度相對較慢,至貯藏結束降低了55.09%,3組魚肉膠黏性下降速度不同可能與微凍溫度下,魚肉肌原纖維蛋白降解速度減慢,細胞流出的水分減少所起到的潤滑作用降低有關。

圖12 大口黑鱸魚肉膠黏性的變化Fig.12 Changes in stickiness of M. salmoides meat

黏附性是指探頭脫離樣品所需能量大小,反映食品表面與物體黏在一起的力。通過圖13可看出3組魚肉黏附性均呈現上升的趨勢,可能是由于魚肉蛋白質發生了變性,使得持水性下降,細胞間的結合力減小,導致魚肉黏附性增大[32]。貯藏結束時A組魚肉黏附性由初始值-15.13 g/s上升至-5.4 g/s,上升了64.31%,C組黏附性上升了58.36%,而B組上升了47.12%,B組魚肉黏附性上升速度較慢可能是因為在微凍創造的低溫條件下,魚肉蛋白質的變性速度受到抑制,延緩了魚肉持水性的下降及細胞間結合力的減小,從而使黏附性的上升速度減慢。

圖13 大口黑鱸魚肉黏附性的變化Fig.13 Changes in adhesion of M. salmoides meat

3 結論

本文研究了在冷藏A組(4 ℃)、微凍B組(-2 ℃)和微凍9 d+冷藏C組(-2 ℃+4 ℃)貯藏過程中大口黑鱸魚肌肉品質的變化。在貯藏過程中,A組pH在第3天降到最低值、第11天時達到7.0,C組和B組在第6天降到最低值,分別在第14天、第17天達到7.0;菌落總數總體呈上升趨勢,分別在第11天、第16天、第14天超過6.0 lg CFU/g,無法食用。A組、B組和C組的TVB-N值均呈上升趨勢,溫度越低,上升速度越慢,3組魚肉分別在第13、19、16天超出國家限值,失去食用價值;大口黑鱸魚肌肉的感官評分、巰基含量和Ca2+-ATPase活性均呈下降趨勢,且溫度越低,下降速度越慢,感官評分達到60分所用天數為A組>C組>B組。肌動球蛋白的含量呈現先增加后下降的趨勢,貯藏期結束肌動球蛋白含量為B組>C組>A組。大口黑鱸魚肉硬度、彈性、膠黏性以及咀嚼性總體呈現下降,溫度越高,下降越快,黏附性總體呈上升趨勢,溫度越高,上升速度越快,因此貯藏期內B組的質構指標優于A組和C組。與冷藏和微凍+冷藏相比,微凍貯藏保持大口黑鱸魚肌肉品質效果更佳。本研究仍存在不足,對大口黑鱸魚品質變化的研究還不夠深入,后面將從組織微觀結構、水分分布、營養成分等方面進一步探究大口黑鱸魚肌肉品質的變化機理。