楊巨鵬,胡遠輝,呂春霞,張慧恩,楊 華

(浙江萬里學院生物與環(huán)境學院,浙江寧波 315100)

大黃魚(Pseudosciaenacrocea)又名大王魚、大鮮、黃瓜魚等,為鱸形目石首魚科東海主要海產(chǎn)經(jīng)濟魚類,極具地方特色,其肉質特色細嫩,富含營養(yǎng),深受國內外消費者喜愛[1]。據(jù)報道大黃魚的主要營養(yǎng)成分為蛋白質含量13.28%,脂肪含量4.12%,礦物質4.65%,還含有各種維生素、煙酸及微量金屬元素等[2-3]。由于大黃魚特性問題,其上岸難以存活,銷售主要以冰鮮與冷凍為主,因此凍結和解凍是影響其品質的重要因素[4]。冰鮮水產(chǎn)品貨架期短,冷凍處理能保證遠距離運輸與長期貯藏,因此需要研究新的保鮮技術替代原有技術,實現(xiàn)水產(chǎn)品的品質控制。玻璃態(tài)凍藏技術為食品貯藏開辟了一條嶄新的、富有潛力道路[5]。食品處于玻璃態(tài),一切受擴散控制的松弛過程都將被抑制,反應速率極其緩慢甚至不會發(fā)生[6]。因此,玻璃化保存可最大限度保持食品品質[7]。只有找出合理的解凍方式處理,掌握其解凍特性,以便能在實際加工生產(chǎn)中得到使用。

關于水產(chǎn)品的解凍處理方式,前人已做了相關方面研究。如倪曉鋒等[8]以揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、三甲胺氮(TMA-N)、組胺以及硫代巴比妥酸(TBA)含量為指標,研究了不同解凍方式對智利竹筴魚在-18 ℃下凍藏 6 個月品質的變化。低溫解凍對于魚體品質變化的控制較為理想,適當?shù)慕鈨龇绞綄τ隰~體品質的控制有著極為重要的作用。王鳳玉等[9]比較流水解凍、靜水解凍、室溫空氣解凍和低溫空氣解凍 4 種解凍方式對冷凍秋刀魚魚肉品質的影響,得出低溫空氣解凍適宜作為實際生產(chǎn)中秋刀魚的解凍方式。余文暉等[10]比較空氣解凍、靜止水解凍、流水解凍和微波解凍四種方式對金槍魚進行解凍,通過測定持水力、質構、色差等指標并利用低場核磁共振分析水分遷移,結合光鏡對組織肌肉纖維間隙進行觀察,確定最優(yōu)解凍方式。靜止水解凍的方式能夠較好的保持金槍魚的品質。不同魚不同凍結狀態(tài)采用不同解凍方式。自然解凍(NT)、流水解凍(FT)、靜水解凍(ST)、低溫解凍(LTT)與微波解凍(MT)等常用的解凍方式被大量運用于水產(chǎn)品的解凍,而還有其他解凍方式處于實驗階段,較少應用于實際生產(chǎn)過程中。

本文主要對比液氮凍結后在自然解凍(NT)、靜水解凍(ST)、流水解凍(FT)與低溫解凍(LTT)4種解凍處理,通過分析解凍損失率、持水力、水合性、水溶性蛋白質、鹽溶性蛋白質與質構變化等,綜合評價對大黃魚品質保持效果最佳的解凍方式,以期為實際應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

前晚現(xiàn)捕養(yǎng)殖大黃魚(0.8～1.0 kg,體長30～33 cm) 寧波市路林水產(chǎn)市場,置于有大量碎冰塊保藏的泡沫盒中,1 h帶回實驗室;高氯酸、甲基紅、鹽酸、氫氧化鈉、硼酸 均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司;結晶牛血清清蛋白(BSA)、焦磷酸鈉 國藥集團化學試劑有限公司。

AR224CN電子天平 常州奧豪斯儀器有限公司;Forma-725超低溫冰箱;5804R離心機 德國Eppendorf ;GL紫外分光儀 島津公司;pH計 瑞士梅特勒-托利多集團;BCD-216SCM可調式冰箱 青島海爾特種電冰柜有限公司;FSH-2A高速勻漿機 上海維城儀器有限公司;凱式定氮儀 浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司;AS842A非接觸紅外測溫儀 廣州?，攦x器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 將養(yǎng)殖大黃魚去鱗、去頭、去尾、去皮、去內臟,剔除主骨并用冰水洗凈后,將處理完畢的大黃魚肉用自封袋真空包裝分裝好后置于液氮中速凍處理30 min,再對其進行前處理。

自然解凍(NT):將液氮處理后的魚肉放入自封袋中密封,恒溫20 ℃解凍,樣品中心溫度達到0 ℃即視為解凍完全。

靜水解凍(ST):將液氮處理后的魚肉放入自封袋中密封,將其完全浸泡在水浴中,不做其他處理,當其中心溫度達到0 ℃即視為解凍完全。

流水解凍(FT):將液氮處理后的魚肉放入自封袋中密封,將其完全浸泡在水浴中,并打開水龍頭模擬流水解凍,樣品中心溫度達到0 ℃即視為解凍完全。

低溫解凍(LTT):將液氮處理后的魚肉放入自封袋中密封,置于0 ℃冰箱中,至中心溫度達到0 ℃即視為解凍完全。

解凍過程使用非接觸紅外測溫儀器,樣品中心溫度0 ℃一致,為解凍完成。每組解凍方式分3個小組,每小組處理50 g。

1.2.2 解凍損失率的測定 凍結的魚稱出質量(m1)后,放入保鮮袋中,解凍完成時將袋中的汁液倒掉,用吸水紙吸干魚體表面水分,再次稱重(m2)[11-12],計算并記錄體重,每組測試3次。

解凍損失率(%)=(m1-m2)×100/m1

式(1)

1.2.3 持水力的測定 稱取10 g左右碎魚肉,用外部包著一層濾紙的脫脂棉包好小心地塞進底部有脫脂棉的50 mL離心管中,上部也用脫脂棉蓋住,4 ℃、9000 r/min條件下離心處理。10 min后取出樣品,小心剝去脫脂棉,記錄離心后的碎魚肉質量,重復3次,計算并記錄平均值[13-15]。每組測試3次。

持水力(%)=(1-m1/m2)×100

式(2)

式中:m1為離心后的肉質量,g;m2為離心前肉質量,g。

1.2.4 水合性的測定 將解凍完成的樣品切成1 cm×1 cm×0.5 cm大小,用濾紙吸去表面水分,稱重(M1)。將切好小樣品塊輕輕放入事先配好的4 ℃的0.6 mol/L NaCl,15 mmol/L Na4P2O7混合溶液,同時控制pH為6.2,5 min后取出,放在不銹鋼架上瀝干,5 min后稱重M2并記錄[16]。每組測試3次。

水合性(%)=(M2-M1)×100/M1

式(3)

1.2.5 水溶性蛋白的測定 稱取大黃魚肉5.00 g(精確至0.01 g)置于50 mL離心管中,加45 mL高氯酸溶液(0.6 mol/L),用高速粉碎機均質1 min,搖勻,靜置1 h;用定性濾紙過濾,濾液于4 ℃冰箱內貯存?zhèn)溆?。裝好半微量凱氏定氮儀,量取10 mL吸收液(質量分數(shù)4%的硼酸)注入錐形瓶內,再加入5滴混合指示液(0.2%甲基紅乙醇溶液與0.1%亞甲藍溶液按1∶1混合,V/V),按順序組裝號錐形瓶和冷凝管,使冷凝管下端插入錐形瓶內硼酸吸收液的液面下。量取5.0 mL濾液緩慢倒入消化管內,加入過量氫氧化鈉(氫氧化鈉質量大于10 g),裝緊消化管以達到密封。開啟凱氏定氮儀,蒸餾5 min。用0.01 mol/L鹽酸標準溶液滴定錐形瓶中吸收液至溶液顯淺黑紅色為滴定終點,以甲基紅作指示劑,顏色是由黃變橙為滴定終點[17]。每組測試3次。設置對照,對照組不進行液氮處理但進行相同解凍過程處理,計算結果保留3位有效數(shù)字。

式(4)

式中:X:樣品中水溶性蛋白質的含量(mg/100 g);V1:測定用樣液消耗鹽酸標準溶液體積(mL);V2:試劑空白消耗鹽酸標準溶液體積(mL);C:鹽酸標準溶液的實際濃度(mol/L);14:與1.00 mL鹽酸標準液[C(HCl)=1.00 mol/L]相當?shù)牡馁|量(g);m:樣品質量(g)。

1.2.6 鹽溶性蛋白的測定 取兩份魚肉,每份2 g,分別加入20 mL高離子磷酸緩沖溶液(0.5 mol/L KCl-0.01 mol/L NaHPO4-0.03 mol/L NaH2PO4)和20 mL低離子磷酸緩沖液(0.025 mol/L NaHPO4-0.025 mol/L NaH2PO4攪拌振蕩均勻,前者靜置3 h,后者靜置1 h,然后再4000 r/min下離心10 min。取上清液,加入10 mL 15%三氯乙酸使蛋白質沉淀,靜置后加入20 mL 1 mol/L NaOH溶液溶解蛋白質,再分別以高、低磷酸鹽緩沖液定容到50 mL,用雙縮脈試劑測定蛋白質含量。鹽溶性蛋白含量為高鹽溶中蛋白質含量減去低鹽溶液中蛋白質含量[18]。每組測試3次。設置對照,對照組不進行液氮處理但進行相同解凍過程處理。

1.2.7 質構特性的測定 沿背脊切取整塊魚肉,剔除魚刺,大小為5 cm×5 cm×3 cm塊狀待用,并將其在室溫下放置0.5 h,以剔除低溫的影響。測定條件為:探頭型號:P5;測前速率:1.0 mm/s;測試速率:1.0 mm/s;測試后速率:1.0 mm/s;測定距離:形變的50%;探頭兩次測定間隔時間:5.00 s;數(shù)據(jù)采集速率:400.00 pps;觸發(fā)類型:自動[19]。每組測試3次。

1.2.8 掃描電鏡的觀察 將樣品切成3 mm×3 mm×1 mm的薄片,放入3%的戊二酸溶液在4 ℃溫度下固定24 h,倒掉固定液,用0.1 mol/L的磷酸緩沖漂洗樣品3次,15 min每次;用1%鋨酸溶液固定樣品1 h,倒掉固定液,用0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗樣品3次,15 min每次,依次用梯度濃度30%、50%、70%、80%、90%乙醇溶液對樣品進行脫水處理[20],每個濃度處理15 min,再用無水乙醇處理2次,每次10 min,再依次用無水乙醇與叔丁醇混合液(3∶1、1∶1、1∶3,V/V)處理10 min,再用叔丁醇處理樣品10 min,加適量叔丁醇,放入-70 ℃冰箱2 h,然后放入冷凍干燥機干燥48 h,樣品黏貼,真空離子濺射鍵白金膜,處理好的樣品進行電子顯微鏡觀察,拍攝樣品橫切面倍的500倍掃描圖像。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)結果采用Excel 2010、Origin 2018、IBM SPSS Satistics 21進行處理,實驗重復次數(shù)為3次。

2 結果與分析

2.1 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚解凍時間與損失率影響

由表1、圖1可知,解凍速度由快到慢為:FT>ST>NT>LTT。LTT的解凍損失率最小,僅有2.97%;其次是ST和FT;NT損失最多,達4.79%,說明解凍速率與解凍損失率無比例關系。根據(jù)關志強等[12]介紹,ST和FT可能由于解凍過快,導致細胞結構被破壞,進而魚肉細胞組織液流失,解凍損失增加。NT的解凍時間較長,且解凍時外界溫度與室溫相近,導致魚肉表面過熱,而魚肉內部仍是凍結狀態(tài),出現(xiàn)解凍時魚肉內外溫度不均勻的情況,造成內部汁液外流從而損失較多,因此NT也會有較大的解凍損失。而LLT解凍損失率較低可能是雖然解凍時間長,但是由于其解凍時外界溫度低,魚肉內外溫度差不高,因此有解凍損失,但相較其他3種解凍方式要稍低。

表1 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚解凍時間影響Table 1 Effects of different thawing methods on thawingtime of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

圖1 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚解凍損失率影響Fig.1 Effect of different thawing methods on thawingloss rate of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

2.2 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚持水力的影響

持水力是肌肉組織以物理方式阻止肌肉內水分滲出的能力,持水力越高,說明解凍后對肌肉細胞組織完整性保持最好。由圖2可知LTT最高,ST持水力次之,分別為88.98%和87.30%,其次FT持水力為82.80%,NT持水力相較最差,只達到79.09%。這可能是由于LTT時,周圍環(huán)境溫度較低,與魚體內溫差較小,魚肉內冰晶融化緩慢,因此對魚肉細胞造成的損傷最小,因此持水力下降較少。而NT持水力下降最為明顯,這可能是由于暴露空氣中解凍時間長使魚體溫度相對較高,內外溫差過大,解凍時微生物滋生較多,蛋白質被分解,無法快速與回滲的水分進行水合作用,故導致持水力的下降[21]。而FT時,雖然短時間內能完成解凍,通過流動的水帶走魚肉解凍過程中釋放的熱量,外界水溫基本不變,與ST相比,大黃魚魚肉內部與外部溫差差異較小,但蛋白質網(wǎng)狀結構在流水沖攻下比ST更容易被破壞,導致持水力下降。

圖2 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚持水力影響Fig.2 Effect of different thawing methods on hydraulic holdingcapacity of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

2.3 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚水合性影響

水合性可反映魚肉的風味、組織狀態(tài)等。水合性越高,風味評價越高。由圖3可知,魚肉水合性由大到小為LTT、NT、ST、FT;可能是由于在解凍過程中大黃魚的肌肉被氧化,導致肌肉纖維的橫向收縮,細胞徑向變小,造成細胞間的間隙擴大,水分能更加輕松地在胞間流動,因此在施加外力時大黃魚肌肉內水分就會更多地流失,導致水合性的增加,同時持水力也相對地降低。ST和FT解凍速率過快,被氧化的部分少,因此導致水合性沒有NT和LTT高。研究發(fā)現(xiàn),用高氧氣調包裝會提高了水合性,因為其促進了蛋白質的氧化[22]。

圖3 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚水合性影響Fig.3 Effects of different thawing methods on hydration offrozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

2.4 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚水溶性蛋白影響

水溶性蛋白是肌肉細胞細胞質中的各種水溶性白質蛋以及可以在稀鹽溶液中可溶的蛋白質的總和,種類較為復雜。由表3、圖4可知,水溶性蛋白變化量由大到小為LTT、NT、ST、FT。這說明水溶性蛋白的含量會隨著解凍時間的延長而降低,龐紅金[23]的實驗研究也證實了這一點。解凍過程中,冰晶融化致使細胞壁破裂,從而汁液大量外溢,水溶性蛋白質也被帶出。而解凍時的溫度上升也會使蛋白質變性,造成水溶性蛋白質的流失。

表2 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚水溶蛋白含量變化Table 2 Changes of water-soluble protein content of frozenPseudosciaena crocea in liquid nitrogenby different thawing methods

圖4 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚水溶性蛋白影響Fig.4 Effect of different thawing modes on water-solubleprotein of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

2.5 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚鹽溶性蛋白影響

圖5 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚鹽溶性蛋白影響Fig.5 Effect of different thawing methodson the salt-soluble protein

魚肉中蛋白質的生化特性及功能特性是影響魚肉食用質量和保鮮加工結果極為重要的一個因素,其對魚肉的品質影響很大,鹽溶蛋白含量的變化在一定程度上反映了肌原纖維蛋白的變性程度[24]。由上圖5可知,鹽溶性蛋白損失量由小到大為LTT,FT,ST,NT?？赡苁怯捎赟T和FT的解凍時間短,魚肉內的冰晶融化過快導致細胞破裂、汁液流失,造成蛋白質流失和蛋白質的氧化;ST由于魚體表溫度較高,與體內形成溫差,汁液流失速率相較FT更快;NT的解凍速度雖然不快,但是解凍時外界溫度較高導致不飽和脂肪酸氧化生成的自由基與蛋白質結合,促進蛋白質的聚合交聯(lián),引起鹽溶性蛋白質的降低,并且內外溫差會加速汁液流失,形成濃度差,因此NT鹽溶性蛋白質下降最多;LTT的解凍時間雖然長,但是外界溫度一直較低,冰晶融化速率較慢,對細胞造成的損傷小,魚肉內外濃度差較小,因此雖然鹽溶性蛋白質有損失但是損失較低。

表3 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚鹽溶蛋白含量變化Table 3 Change of salt-soluble protein content inliquid nitrogen frozen yellow fish by different thawing methods

2.6 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚質構影響

圖6 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚硬度影響Fig.6 Effects of different thawing methods on hardnessreduction of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

質構是人部分器官在與食品接觸時產(chǎn)生的生理刺激產(chǎn)生的感覺在大腦皮層的反應,是源于食品結構的一組物理參數(shù)[25]。硬度是肌肉質構是判斷魚肉品質的主要感官指標之一,硬度越高,膠黏性越低,魚肉的彈性咀嚼性等也相應地提高。質構的好壞關系到肉的嫩度、口感、可食性等,提高質構品質,也就能使魚肉品質的評價得到提升。由上圖6、圖7可見,硬度減少量由多到少:ST、NT、LTT、FT。膠黏性減少量由多到少:ST、FT、NT、LTT。ST和NT硬度相對較高,解凍過程破壞了肌原纖維蛋白的結構,并且凍結過程中魚肉中的游離水凝結成小冰晶,由于解凍過程受魚肉的厚薄影響,容易形成溫度不均勻,出現(xiàn)溫差,同一樣品不同位置冰晶融化程度不同,更易對細胞造成機械損傷,解凍的不好,冰晶越多,造成的損傷越大。另一方面,冰晶形成會致使肌肉組織液凍結濃縮造成體積膨脹,同時產(chǎn)生鹽析作用,從而促使肌肉中蛋白質變性致其含量下降。而魚肉解凍產(chǎn)生的膨脹會產(chǎn)生內部壓力,導致肌肉纖維的變形甚至肌肉纖維產(chǎn)生斷裂,使蛋白質二級、三級結構發(fā)生變化,次級鍵也有可能斷裂。此時一些疏水基團就會暴露在外側,這就相對降低了蛋白質表面的有效電荷,也就是說不恰當?shù)慕鈨龇绞礁资沟鞍踪|的親水性以及鹽溶性降低。從戴志遠等[26]與姜晴晴等[27]的研究可知,這會使魚肉肌肉纖維產(chǎn)生變形斷裂的變化,使蛋白質的濃縮,導致肌肉蛋白絲從M線與Z線上脫離,因此肌肉硬度會下降,同時解凍速率過快造成的肌肉收縮也會造成損傷,導致品質的下降;而ST和FT的膠黏性降低較多,可能是解凍速率太快,魚肉從死后僵直狀態(tài)結束至進入自溶作用,蛋白質逐漸被分解成小分子物質,魚肉的膠黏性就會下降。而選擇合適的解凍方式就能有效減少這種情況的發(fā)生。

圖7 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚膠黏性影響Fig.7 Effect of different thawing methods on adhesivereduction of frozen Pseudosciaena crocea in liquid nitrogen

2.7 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚微觀結構影響

對解凍后大黃魚魚肉肌肉切片進行掃描電鏡觀察。如圖8所示,ST與LTT處理樣品肌肉表面相對更加平整光滑,相對受到機械損傷較小。其中LTT最佳,可能由于LTT處理環(huán)境溫度變化小,魚肉各部分溫度差異較小,冰晶融化緩慢,并且經(jīng)過液氮處理形成冰晶顆粒小且均勻;而ST由于處于靜水條件,水無法及時帶走熱量,存在一定溫差,表面微觀結構存在冰晶融化造成破損以及空隙。FT雖然流水帶走魚肉解凍的熱量,但是由于水流沖攻,表面受到破壞。NT因為在空氣中,內外溫差大,并且解凍時間長,進而魚肉各個部分易內部存在解凍差異,從而導致在解凍過程出現(xiàn)冰晶成長或者重結晶,使細胞受到機械損傷程度加劇,致使蛋白質變性,汁液流失嚴重,風味以及營養(yǎng)受到極大影響[28]。

圖8 不同解凍方式對液氮凍結大黃魚掃描電鏡圖Fig.8 Scanning electron microscopic diagram of frozenPseudosciaena crocea in liquid nitrogenwith different thawing methods注:從左至右分別為NT、ST、FT、LTT。

表4 解凍指標相關性分析Table 4 Correlation analysis of thawing indexes

注：**相關性極其顯著(P<0.01);*相關性顯著(0.01

2.8 不同指標間相關性分析

從表4可知,解凍過程,水合性對水溶性蛋白質有極其顯著(P<0.01)的影響,對膠黏性有顯著影響(P<0.05)。水合性與水溶性蛋白質變化量相比較,發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)負相關?？赡苡捎谠诮鈨鲞^程中大黃魚的肌肉被氧化,導致肌肉纖維的橫向收縮,細胞隙擴張,水分更易在胞間流動,因此在施加外力時大黃魚肌肉內水分就會更多地流失,導致水合性的增加;水分更多流失,帶走更多的水溶性蛋白質。同時由于水分流失,影響著魚肉的口感與品質,對膠黏性呈現(xiàn)相關性。水溶性蛋白質與膠黏性有顯著影響;大黃魚解凍時,蛋白質含量對魚肉口感與品質有影響[10]。

3 結論

解凍方式對大黃魚蛋白質和肌肉品質等都有較大的影響,不同的解凍方式下,大黃魚的風味、持水力、蛋白質含量等指標都有不同變化。NT處理解凍時間相對較長,解凍損失率較高,持水率較差,蛋白質損失大,魚肉品質較差;ST處理解凍損失率較低、持水率較高,蛋白質損失相對較小,微觀結構保持相對完整;FT處理解凍速率快,蛋白質損失少,質構指標影響小,微觀結構相對較差;LTT解凍損失率低,持水率高,組織結構保存相對完整。因此,在實際生產(chǎn)中的大黃魚解凍方式的選擇中,FT能高效解凍,解凍過程對魚肉造成破壞相對較小,營養(yǎng)成分以及品質保存相對較好,成本低廉。