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(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所,海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266071; 2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306; 3.青島益和興食品有限公司,山東青島 266000)

鲅魚(Scomberomorusniphoniu),學(xué)名藍(lán)點(diǎn)馬鮫,屬于鱸形目鲅科,體長而側(cè)扁,呈紡錘形,主要分布于北太平洋西部,是我國重要的經(jīng)濟(jì)魚類之一。由于捕撈的季節(jié)性,目前市面上銷售的新鮮鲅魚主要集中在每年的春汛和秋汛期間,多數(shù)鲅魚以凍品形式銷售,尤其是內(nèi)陸市場[1-2]。雖然凍結(jié)溫度對鲅魚新鮮度會產(chǎn)生一定影響,但不同凍結(jié)溫度對鲅魚的理化、感官等指標(biāo)的影響,以及如何建立一種快速有效的區(qū)分方法等方面的研究鮮有報道。

電子鼻也稱人工嗅覺系統(tǒng),是多個傳感器組成的網(wǎng)絡(luò),用來識別、檢測和分析復(fù)雜嗅味和揮發(fā)性化學(xué)成分的模仿生物嗅覺智能儀器,具有檢測范圍廣,檢測速度快,前處理簡單方便等優(yōu)點(diǎn)[3]。水產(chǎn)品的揮發(fā)性成分復(fù)雜,是新鮮度的一個重要指標(biāo),決定了人們對水產(chǎn)品的可接受程度[4]。近年來,電子鼻因其在揮發(fā)性物質(zhì)檢測上的獨(dú)特優(yōu)勢,在水產(chǎn)品的品質(zhì)評價中也得到廣泛應(yīng)用。卞瑞姣等[5]研究了電子鼻與秋刀魚鮮度等級的相關(guān)聯(lián)系,為秋刀魚鮮度的快速評定提供技術(shù)參考。Hui等[6]利用電子鼻技術(shù)建立了草魚在4 ℃儲藏過程中的品質(zhì)變化預(yù)測模型。利用電子鼻檢測技術(shù),可以更好地反應(yīng)出凍結(jié)方式對鲅魚揮發(fā)性物質(zhì)的影響,從而判斷鲅魚的新鮮度。

因此,本研究以新鮮鲅魚為對象,采用-50、-30和-18 ℃ 3種凍結(jié)溫度,以pH、TVB-N值、TBA值和肌原纖維蛋白含量為新鮮度評價指標(biāo),結(jié)合感官評價分析和電子鼻技術(shù)探究了不同凍結(jié)溫度對鲅魚新鮮度的影響,以期為鲅魚生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鲅魚 2017年10月份購于青島市董家口碼頭,選取質(zhì)量為(650±50) g、大小均一,新鮮捕撈的鲅魚,用泡沫箱盛放,直接運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行凍結(jié)處理;硫代巴比妥酸(≥98.5%) 生化試劑(BR),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;三氯乙酸(≥99.0%)、氯化鉀(≥99.5%) 分析純(AR),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

DW-86L388A型醫(yī)用低溫保存箱、DW-40L348型醫(yī)用低溫保存箱、HYCD-205型醫(yī)用冷藏冷凍箱 青島海爾股份有限公司;UV1102Ⅱ型單光束紫外/可見分光光度計 上海天美科學(xué)儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;賽多利斯BSA系列電子天平 賽多利斯(北京)科學(xué)儀器有限公司;DPH-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;Isensoinose電子鼻 上海瑞玢智能科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鲅魚凍結(jié)方法 將新鮮鲅魚隨機(jī)分成3組,用保鮮袋包裹,分別放置于-50、-30 ℃和-18 ℃冰箱中進(jìn)行凍結(jié),并以魚體中心溫度到-18 ℃為凍結(jié)終點(diǎn)。將凍結(jié)的鲅魚經(jīng)流水解凍30 min后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。

1.2.2 pH的測定 參考國標(biāo)GB/T5009.237-2016《水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》,稱取10.00 g絞碎的背部魚肉,加入100 mL新煮沸后冷卻至室溫的水,攪拌搖勻,浸漬30 min后過濾,取50 mL濾液于100 mL燒杯中,用pH計測定,記錄結(jié)果。

1.2.3 TVB-N值的測定 參考GB5009.228-2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》方法,略作修改。取絞碎的背部魚肉2.000 g,加入到蒸餾管內(nèi),加蒸餾水15 mL,振蕩搖勻,浸漬30 min,根據(jù)半微量凱氏定氮原理,采用自動凱氏定氮儀法進(jìn)行測定。

1.2.4 TBA值的測定 參考Nuray等[7]的方法,取5.00 g絞碎的背部魚肉至50 mL離心管中,加入10% TCA溶液20 mL,再加入20 mL蒸餾水,將此混合物放在漩渦振蕩器上振蕩2 min后4000 r/min離心5 min,雙層濾紙過濾。取8 mL濾液于試管中,加入2 mL 0.01 mol/L的TBA,沸水中水浴25 min,取出冷卻至室溫,于532 nm處比色測定吸光度。TBA值表示為mg/kg,即吸光值乘以10.2。

1.2.5 肌原纖維蛋白含量的測定 參考周逸等[8]的方法,略作修改。準(zhǔn)確稱取3.00 g肉樣,加入5倍質(zhì)量0.1 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl緩沖液,8000 r/min勻漿30 s,共勻漿4次,4 ℃條件下8500 r/min離心10 min,棄上清液。在沉淀物中加入5倍質(zhì)量0.5 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl緩沖液,漩渦振蕩30 s,置于4 ℃冰箱中浸提1 h后,8500 r/min離心10 min后取上清液,即為肌原纖維蛋白溶液,采用雙縮脲法測定其含量。

1.2.6 感官評分 參考胡亞芹等[9]、于剛等[10]的方法,略作修改,由4名男性和4名女性專業(yè)評定人員根據(jù)表1的評價標(biāo)準(zhǔn),對不同凍結(jié)方式的鲅魚進(jìn)行感官評分。

表1 鲅魚感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of Spanish mackerel

1.2.7 電子鼻檢測 分析取鲅魚背部肌肉1.0 g于20 mL電子鼻進(jìn)樣瓶中,加蓋密封后分為兩組:未加熱組:取樣后不做任何處理,放置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中保溫30 min,待測;加熱組:在85 ℃水浴中加熱25 min,冷卻到室溫待測。依次用電子鼻對每組樣品分別進(jìn)行檢測。電子鼻各參數(shù)分別為:氣體流量1 L/min,數(shù)據(jù)采集時間120 s,間隔清洗時間200 s。每組樣品做3個平行,選取每根傳感器的穩(wěn)定特征值進(jìn)行主成分分析。電子鼻數(shù)據(jù)利用Inose電子鼻自帶的Smart nose軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,運(yùn)用可以同時對多個指標(biāo)變量進(jìn)行分析的主成分分析(PCA)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,每組設(shè)3個平行,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,組間采用t-檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析,p<0.01為差異極顯著,p<0.05為差異顯著,p>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)檢測結(jié)果

2.1.1 不同凍結(jié)溫度對鲅魚pH的影響 一般活魚肌肉pH為7.0～7.3。但在魚體死后,肌肉中的糖原酵解產(chǎn)生乳酸,同時伴隨著ATP的分解產(chǎn)生游離磷酸基、肌苷酸等代謝產(chǎn)物導(dǎo)致魚肉pH降低。隨著時間延長,魚體內(nèi)的微生物生長繁殖,產(chǎn)生蛋白酶,使魚體中的蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含氮物質(zhì)被分解為氨、三甲胺、吲哚、硫化氫、組胺等低級產(chǎn)物,使魚體的pH上升[11-12]。由圖1知,pH因凍結(jié)溫度的不同而呈現(xiàn)顯著差異性(p<0.05)。-50 ℃凍結(jié)組pH最高,為6.92,顯著低于另外兩組(p<0.05),而-18 ℃凍結(jié)組pH最低,為6.51,顯著高于其他兩組(p<0.05)。這可能是由于凍結(jié)溫度越低,對酶的活性抑制越好,糖原酵解速度越慢,pH變化越小,這與闕婷婷等[13]的研究結(jié)果相似。

圖1 凍結(jié)溫度對鲅魚pH的影響Fig.1 Effect of different freezing temperatures on the pH of Spanish mackerel注：不同小寫字母表示不同凍結(jié)溫度下差異顯著(p<0.05),下同。

2.1.2 不同凍結(jié)溫度對鲅魚TVB-N值的影響 TVB-N是水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)及非蛋白化合物在內(nèi)源酶和微生物的作用下,分解而產(chǎn)生的堿性含氮揮發(fā)性物質(zhì),具有臭味,是衡量水產(chǎn)品腐敗程度的重要指標(biāo)之一。TVB-N值越高,臭味越濃,魚類新鮮度越低,腐敗程度越高[14-15]。由圖2可知,-50 ℃凍結(jié)組的TVB-N值最低,為17.94 mg/100 g,其次是-30 ℃凍結(jié)組,為18.94 mg/100 g,最高的是-18 ℃凍結(jié)組,為19.69 mg/100 g,且各組間均呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05),說明凍結(jié)溫度越低,TVB-N值越小,魚肉品質(zhì)越好。

圖2 不同凍結(jié)溫度對鲅魚TVB-N值的影響Fig.2 Effect of different freezing temperatures on the TVB-N value of Spanish mackerel

2.1.3 不同凍結(jié)溫度對鲅魚TBA值影響 魚類脂肪中的不飽脂肪酸易發(fā)生氧化降解,其中,TBA值可反應(yīng)脂肪氧化的程度。TBA的值越大,說明脂肪氧化程度越明顯,魚肉越不新鮮[11,16]。一般情況認(rèn)為，高脂魚類的TBA值小于5 mg/kg時比較適宜食用,當(dāng)TBA達(dá)到8 mg/kg時不能再被食用或加工[17]。由圖3可知,-50 ℃凍結(jié)組的TBA值最低,為0.48 mg/kg,顯著低于其他兩組(p<0.05),-18 ℃凍結(jié)組最高,約是-50 ℃凍結(jié)組的1.79倍。由此可說明，凍結(jié)溫度可以顯著影響鲅魚肌肉的脂肪氧化程度,從而影響鲅魚的腐敗程度。這可能與凍結(jié)過程中最大冰晶帶的生成有關(guān)。凍結(jié)溫度越高,最大冰晶生成帶溫度范圍越寬、時間越長,因此形成的冰晶顆粒較大,且分布不均勻,破壞了細(xì)胞膜,使體內(nèi)脂肪暴露與空氣接觸,加劇了脂肪氧化[9]。

圖3 凍結(jié)溫度對鲅魚TBA值的影響Fig.3 Effect of different freezing temperatures on the TBA value of Spanish mackerel

2.1.4 不同凍結(jié)溫度對鲅魚肌原纖維蛋白含量的影響 肌原纖維蛋白是肌肉蛋白中最重要的結(jié)構(gòu)蛋白和功能性蛋白,其含量可以在一定程度上反映肌肉蛋白的變性程度。肌原纖維蛋白的損失會導(dǎo)致魚肉肌纖維松散、肌肉質(zhì)地變軟,導(dǎo)致魚肉品質(zhì)變差[18]。由圖4可知,-50 ℃凍結(jié)組的肌原纖維蛋白含量高達(dá)28.40 mg/100 g,顯著高于其他兩組(p<0.05),約是-18 ℃凍結(jié)組的1.7倍。表明隨著凍結(jié)溫度降低,肌原纖維蛋白含量隨之升高。

圖4 凍結(jié)溫度對鲅魚肌原纖維蛋白值含量的影響Fig.4 Effect of different freezing temperatures on the content of myofibrillar protein of Spanish mackerel

2.2 不同凍結(jié)溫度對鲅魚感官品質(zhì)的影響

食品感官分析是是評價水產(chǎn)品品質(zhì)的最直觀指標(biāo)[19-20]。如表2所示,在魚體外觀、肌肉形態(tài)、肌肉彈性、氣味4個方面,-50 ℃凍結(jié)組的得分顯著(p<0.05)高于-18 ℃凍結(jié)組,感官品質(zhì)較好,綜合評分較高，與上述理化指標(biāo)結(jié)果一致,這表明凍結(jié)溫度對上述感官指標(biāo)影響較大。眼球和魚鰓兩個指標(biāo)得分雖然不同,但各組間并沒有顯著性差異(p>0.05),得分不高,尤其是魚鰓得分均低于6分,說明凍結(jié)這種處理方式對魚眼和魚鰓的影響較大,而凍結(jié)溫度對二者的影響較小。

表2 不同凍結(jié)溫度對鲅魚感官品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different freezing temperatures on the sensory assessment value of Spanish mackerel

2.3 電子鼻分析

2.3.1 電子鼻對鲅魚揮發(fā)性氣味響應(yīng) 圖5是未加熱組和加熱組鲅魚肉的電子鼻檢測信號雷達(dá)圖。從圖5中我們可以看出,不論是未加熱的鲅魚肉,還是模擬烹飪過程加熱后的鲅魚肉,每個樣品的傳感器響應(yīng)強(qiáng)度均達(dá)到了0.5以上,其中傳感器S2、S5、S8、S11對鲅魚揮發(fā)性氣味的響應(yīng)值較高,滿足對電子鼻檢測樣品的響應(yīng)值要求。

圖5 不同凍結(jié)溫度的鲅魚肉電子鼻檢測信號雷達(dá)圖Fig.5 Radar plot of E-nose detection value for Spanish mackerel meat under different freezing temperatures

2.3.2 PCA方法分析不同溫度凍結(jié)鲅魚的電子鼻響應(yīng)值 電子鼻主成分分析法(PCA)是在對樣品特性一無所知的前提下,通過對原始數(shù)據(jù)向量進(jìn)行線性變換,從而在一定的視角來尋找樣品間的差異的一種算法,該算法不丟失任何樣品信息,僅僅通過改變坐標(biāo)軸來達(dá)到區(qū)分樣品的目的。

圖6是采用PCA方法對不同凍結(jié)溫度的未加熱、加熱鲅魚肉電子鼻響應(yīng)值的分析結(jié)果。由上圖未加熱組可知,主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為99.7%,基本可以代表樣品的整體信息,而且不同冷凍溫度的鲅魚肉分布在圖中的不同區(qū)域內(nèi),相互之間沒有重疊,DI為92.0%,說明電子鼻的主成分分析法可以很好的區(qū)分出不同冷凍溫度的未加熱鲅魚肉。由圖6中的下圖加熱組可知,主成分1和主成分2的總貢獻(xiàn)率為99.7%,基本可以代表樣品的整體信息,且不同凍結(jié)方式的鲅魚分布在圖中的不同區(qū)域內(nèi),相互之間沒有重疊,DI為93.8%,說明電子鼻的主成分分析法能將這四組加熱鲅魚肉很好的區(qū)分開。綜合以上結(jié)果可知,無論是未經(jīng)加熱處理的生鲅魚肉,還是經(jīng)過加熱處理的熟鲅魚肉,電子鼻都可以有效區(qū)分出凍結(jié)溫度造成的氣味差異。

圖6 不同凍結(jié)溫度的鲅魚未加熱組(上)和加熱組(下)魚肉電子鼻響應(yīng)值的PCA分析Fig.6 PCA results of Spanish mackerel raw(left) and cooked(right)meat under different freezing temperatures

3 結(jié)論

不同凍結(jié)溫度對鲅魚的pH、TVB-N值、TBA值和肌原纖維蛋白含量等理化指標(biāo)均產(chǎn)生了顯著影響(p<0.05),-50 ℃凍結(jié)組各指標(biāo)值較好,新鮮度最好,-18 ℃凍結(jié)組各指標(biāo)值均較差,新鮮度最差,這說明凍結(jié)溫度越低,鲅魚的新鮮度越好。感官評價結(jié)果顯示，鲅魚凍結(jié)溫度的不同會造成感官評價結(jié)果的不同,-50 ℃凍結(jié)組的感官結(jié)果顯著優(yōu)于另外兩組,與理化指標(biāo)檢測結(jié)果一致。電子鼻分析結(jié)果表明，無論是未經(jīng)加熱處理的生肉,還是經(jīng)過加熱處理的熟肉,電子鼻中的PCA分析法都可以有效區(qū)分出凍結(jié)溫度造成的氣味差異,可為基于電子鼻技術(shù)建立凍結(jié)鲅魚新鮮度的快速檢測模型提供理論依據(jù)。