段茹碧 何燕富 邱 丹 夏光華 李永成

(海南大學食品科學與工程學院,海南 海口 570100)

半干水產品的鹽含量低于傳統(tǒng)腌干咸魚制品,含水量一般控制在40%～55%,水分活度則一般在0.85～0.94,在此水分活度下絕大多數(shù)細菌、酵母和霉菌均可生長繁殖[1]11。因此,半干水產品需置于-20 ℃以下才能長期保存。

基于半干水產品高含水量、低鹽度的特點,在貯藏、運輸、銷售環(huán)節(jié)須配套全程冷鏈設備,才能保證其在貨架期內的質量安全。然而,全程冷鏈運輸價格昂貴,會造成物流成本高。目前半干金鯧魚的流通方式以真空包裝,附帶冰袋的方式進行物流運輸為主。運輸途中由于冰袋融化包裝中溫度升高,易造成半干魚制品的品質變化及風味異變。尤其是在夏季高溫及長途運輸情況下,品質劣變及異味產生情況多見。

目前國內外對于半干水產品的研究僅限于產品的工藝優(yōu)化以及貯藏期間品質的變化等方面,關于半干水產品在物流運輸過程的品質和風味變化的研究極少。研究擬模擬物流運輸解凍過程,半干金鯧魚解凍損失、理化指標及風味的變化情況,為進一步了解冷凍半干魚制品解凍過程中的品質和風味穩(wěn)定性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮金鯧魚:體重為(615±37) g,體長為(54±10) cm,市售;

甲醇、異丙醇、三氯甲烷、乙酸、硫代硫酸鈉標準溶液、鹽酸胍、乙醚、乙醇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、高氯酸、鹽酸:色譜純,上海源葉生物科技有限公司;

鳥嘌呤(GMP)、腺嘌呤(AMP)、胞嘧啶(CMP)、尿嘧啶(UMP)呈味核苷酸標準品:分析純,上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

氨基酸分析儀:Biochrom 30+型,英國Biochrom公司;

氣相色譜質譜聯(lián)用儀:7890B-5975C型,安捷倫科技有限公司;

液相色譜儀:1260型,安捷倫科技有限公司;

電熱鼓風干燥箱:BH-GC-42L型,上海一恒科學儀器有限公司;

全波長酶標儀:HED-SY96S型,北京凱奧科技發(fā)展有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料制備 金鯧魚經去鰓、去內臟處理后,切成腹部相連的段。清洗后用質量分數(shù)為12%粗鹽水腌制,清洗兩遍后瀝干,于48 ℃的熱風干燥機中干至肌肉水分含量為45%左右。獲得半干金鯧魚真空包裝后立即凍藏于-20 ℃冰箱中用于后續(xù)試驗。

1.3.2 模擬物流運輸解凍過程 模擬海南夏季35 ℃和冬季20 ℃的自然條件,將-20 ℃凍藏3 d的半干金鯧魚作為對照,將凍半干金鯧魚采取真空包裝分別置于泡沫箱中,放置冰塊,隨后置于恒溫20 ℃和35 ℃溫度下,模擬物流運輸條件,分別于48 h和96 h取樣檢測。

1.3.3 解凍損失率 稱量物流運輸前后魚肉重量(運輸后的魚肉先用濾紙吸干表面水分再稱重),根據式(1)計算解凍損失率。

(1)

式中:

T——解凍損失率,%;

m1——運輸前魚肉的重量,g;

m2——運輸后魚肉的重量,g。

1.3.4 總羰基含量 根據李學鵬等[2]的方法。

1.3.5 總巰基含量 根據袁凱[3]的方法。

1.3.6 傅里葉紅外光譜分析 根據馬玉嬋等[4]的方法。

1.3.7 色氨酸熒光光譜 根據梁雯雯等[5]的方法,修改如下:將提取的肌原纖維蛋白樣品用10 mmol/L Tris-HCl緩沖液(含0.6 mol/L NaCl pH 7.2)稀釋成1 mg/mL。使用Hitachi熒光分光光度計測定,激發(fā)起始波長為280 nm,熒光發(fā)射波長300 nm,激發(fā)光的終止波長500 nm,熒光強度值為熒光譜圖的峰值。

1.3.8 硫代巴比妥酸(TBA)值 根據GB 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》中的分光光度法測定。

1.3.9 感官評定 根據萬江麗[6]的方法,修改如下:將新鮮樣品裝入袋中,將凍藏的魚肉放入100 ℃的微波爐中加熱10 min,待樣品降至室溫再進行感官評定。對于模擬運輸后的魚肉,直接進行感官評定。感官評定小組由10位成員(5位男性和5位女性,年齡24～30歲)組成,根據國際標準方法(ISO-8586-1,2012)對小組成員進行培訓。采用評分法進行,在感官評價過程中,評價員根據感官評分表對不同的樣品進行判斷,評價完一個樣品需要用清水漱口,再進行下一個樣品的評價,評價標準見表1。

表1 半干金鯧魚感官評價評分標準

1.3.10 呈味核苷酸 參照胡齊杰等[7]的方法,取2 g左右樣品,加入20 mL 5%的高氯酸,勻漿2 min,超聲波處理5 min,充分溶出后,離心(14 000 r/min,10 min),過濾,取上清液,沉淀物加20 mL 5%高氯酸,重復上述步驟1次。將2次所得的上清液進行混合,調pH為6.8,用超純水定容至50 mL。

HPLC參數(shù):色譜柱為ODS-3/C18(5 μm,4.6 mm×250 mm),柱溫35 ℃,進樣量10 μL,洗脫液組成:流動相A為CH4O,流動相B為12.5 mmol/L的KH2PO4和12.5 mmol/L的K2HPO4,加入KOH調節(jié)pH至5.8?？刂屏魉贋?.0 mL/min,洗脫梯度:起始流動相為3% A,8 min;線性變化至6% A,2 min;再線性變化至30% A,13 min;最后線性變化至0% A,3 min。設置紫外檢測器波長為248 nm。

1.3.11 游離氨基酸 參照黃海源[8]的方法并修改。稱取2 g樣品于50 mL容量瓶,充分溶解,加水定容至刻度,混勻,放置24 h,吸取上清液20 mL于100 mL離心管中,加入20 mL體積分數(shù)為5%磺基水楊酸溶液混勻,6 000×g離心10 min,吸取上清液20 mL在旋轉蒸發(fā)儀中蒸干,加入1 mL檸檬酸鈉緩沖液溶解后用0.45 μm膜過濾。緩沖液流速20 mL/h,反應流速10 mL/h,采用分離柱Na型陽離子樹脂層析柱。

1.3.12 揮發(fā)性風味物質 參照王琦等[9]的方法,稍作調整。取5 g碎魚肉與0.18 g/mL NaCl以質量比1∶1混合,均質。取5 g裝入自動進樣瓶中加蓋待測,每組樣品平行做3次。采用65 μm的PDMS/DVB萃取頭,萃取頭插入頂空瓶中,萃取頭距離頂端4 mm左右,萃取溫度60 ℃,平衡15 min,萃取35 min,立即在氣質聯(lián)用儀上進行熱解吸,解吸溫度250 ℃,5 min。氣相色譜條件:初溫40 ℃,保持2 min,以4 ℃/min升至160 ℃/min后以10 ℃/min升至240 ℃,保持10 min。進樣口溫度240 ℃,載氣為氦氣,流速1.0 mL/min,不分流進樣。質譜條件:電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,傳輸線溫度280 ℃,質量掃描范圍m/z30～450。

1.4 數(shù)據處理

采用SPSS 17.5統(tǒng)計軟件中單因素方差分析來檢驗不同組別數(shù)據之間的差異顯著性,多重比較采用最小顯著差法,差異顯著水平α=0.05,試驗數(shù)據使用平均值±標準差來表示。

2 結果與分析

2.1 模擬物流運輸條件下半干金鯧魚的解凍損失率

魚肉在冷凍和運輸解凍過程中,受到冰晶形成和融化的影響,產生機械性的損傷,導致魚肉解凍后的保水性能降低而引起大量的汁液流失。汁液流失的大小與肌肉細胞組織結構的完整性,蛋白質的變形和降解有關[10]。由圖1可知,隨著時間的延長和溫度的升高,魚肉的損失率顯著增加(P<0.05)。由于半干金鯧魚水分含量低,殘存的自由水在凍藏過程中以冰晶形式凍結,冰晶融化形成汁液流失出來,造成了損失,溫度越高,冰晶融化速度越快[11]。

小寫字母不同表示同一溫度不同時間的樣品之間差異顯著(P<0.05);大寫字母不同表示同一時間不同溫度的樣品之間差異顯著(P<0.05)

2.2 模擬物流運輸條件下半干金鯧魚的蛋白質氧化情況

2.2.1 總羰基含量的變化 如圖2所示,對照組的半干金鯧魚的總羰基含量為3.77 nmol/mg,在物流運輸解凍過程中,隨著時間的延長,總羰基含量顯著增加(P<0.05),且溫度越高,總羰基含量增加越大。20,35 ℃運輸96 h的半干金鯧魚總羰基含量分別達到4.42,4.75 nmol/mg。這與陳曉楠等[12]研究中羰基的變化趨勢一致。因此,在運輸過程中隨著溫度和時間的增加,總羰基含量越高,蛋白質氧化程度越嚴重。

2.2.2 總巰基含量的變化 如圖3所示,不同溫度組總巰基含量顯著下降(P<0.05),且同一運輸時間下,溫度越高,總巰基含量下降越多。該結果與于小番等[13]在對蝦肉進行微波和蒸制處理后蛋白質巰基的變化趨勢一致,巰基含量下降的原因是運輸解凍過程中冰晶的形成和消失,導致蛋白質的空間結構遭到破壞,內部的巰基暴露在空氣中,進一步氧化形成二硫鍵,或更深一步形成磺酸類物質。

小寫字母不同表示同一溫度不同時間的樣品之間差異顯著(P<0.05);大寫字母不同表示同一時間不同溫度的樣品之間差異顯著(P<0.05)

2.3 模擬物流運輸條件下半干金鯧魚蛋白質二級結構變化的差異

紅外光譜用于物質定性,通過紅外光譜來進一步考察蛋白質構象的變化。由圖4可知,酰胺Ⅰ帶(1 600～1 700 cm-1)中的C—O鍵和N—H鍵對二級結構變化高度敏感,通常用于分析蛋白質變性和聚集,由蛋白質的二級結構的重帶組成,包括α-螺旋(1 645～1 662 cm-1),β-折疊(1 665～1 680 cm-1),β-轉角(1 660～1 700 cm-1)和無規(guī)卷曲(1 640～1 650 cm-1)[14]。

圖4 模擬運輸條件下半干金鯧魚肌肉蛋白質傅里葉變換紅外光譜圖

對上樣測試獲得的原始譜圖進行二階求導,對譜圖中的酰胺Ⅰ帶進行分解,通過曲線擬合的方法,可以定量分析蛋白質中各二級結構的含量,不同溫度物流運輸各二級結構的百分含量如表2所示,與對照組相比,同一溫度組下,β-折疊和β-轉角的百分含量隨時間的延長均無顯著變化(P>0.05);但隨著溫度升高β-折疊的百分含量顯著下降(P<0.05),而β-轉角的百分含量顯著升高(P<0.05)。β-折疊的百分含量減少可能是由于蛋白質之間的相互作用和蛋白質聚集物的形成[15]23。Chanadda等[16]指出,蛋白質的氧化導致蛋白質二級結構的展開,轉變?yōu)棣?折疊和β-轉角。說明運輸溫度越高,蛋白質的變性越強,進一步導致魚肉品質變差。

表2 模擬運輸條件下半干金鯧魚肌肉蛋白質二級結構百分含量?

2.4 模擬物流運輸條件下蛋白質三級結構變化的差異

如圖5所示,經過運輸時間的延長和溫度的升高,最大發(fā)射波長(λmax)發(fā)生不同程度的藍移是因為色氨酸被包埋于非極性環(huán)境條件下,后發(fā)生紅移是因為色氨酸暴露于極性環(huán)境,蛋白質三級結構變得松散,20 ℃組隨著運輸時間的延長,熒光強度先上升后下降;35 ℃組熒光強度隨著運輸時間的延長呈上升趨勢。48 h時,20 ℃組的熒光強度高于35 ℃組;而運輸96 h時,35 ℃組的熒光強度高于20 ℃組。熒光強度呈上升的原因:① 暴露的疏水基團間相互作用,導致蛋白質聚集,色氨酸殘基被重新包埋于非極性環(huán)境中;② 在運輸解凍過程中魚肉的脂肪氧化產物可能會與氨基酸、蛋白質、肽、核酸等發(fā)生反應,產生熒光性質的產物,從而導致熒光強度上升[15]40。熒光強度下降的原因是蛋白質在運輸過程中發(fā)生變性,色氨酸所處的微環(huán)境極性增強,色氨酸熒光量子產率降低。說明運輸時間的延長和溫度的升高引起蛋白質聚集和變性程度的增加。

圖5 模擬不同運輸條件下半干金鯧魚的蛋白質熒光光譜

2.5 不同模擬物流運輸條件下的硫代巴比妥酸值

由圖6可知,模擬20,35 ℃條件下運輸,TBA值均隨著時間的延長呈先下降后上升的趨勢(P<0.05),TBA值下降是因為在運輸過程中半干金鯧魚發(fā)生脂質氧化,由于丙二醛和其他短鏈化合物不穩(wěn)定,轉化為不能與TBA反應的有機酸或醇類,從而導致TBA值下降[1]28-29,運輸時間繼續(xù)延長不飽和脂肪酸繼續(xù)氧化導致TBA值再次升高,且溫度越高,脂質氧化程度越大。然而,在不同的物流運輸條件下,TBA值均未超過1 mg/kg,說明魚肉產品未發(fā)生嚴重劣變[1]29。

小寫字母不同表示同一溫度不同時間的樣品之間差異顯著(P<0.05);大寫字母不同表示同一時間不同溫度的樣品之間差異顯著(P<0.05)

2.6 不同物流運輸條件下半干金鯧魚制品的感官品質

如圖7所示,同一溫度下,隨著運輸時間的延長,在咸味和異味的感官特性上魚肉的差異性不大,差異較大的是咀嚼性和鮮味。咀嚼性、色澤、鮮味、臘香味得分隨時間的延長逐漸降低。在運輸96 h時,臘香味較淡,鮮味不足,色澤較深無光澤,咀嚼性一般,總體感官評分低,但魚肉沒有任何的異味,咸味沒有顯著的變化。結合上述理化指標和空間結構的研究結果,推測是由于魚肉在物流運輸過程中發(fā)生了汁液流失、蛋白質和脂質氧化以及蛋白質變性,導致咀嚼性、風味和口感變差。

圖7 不同物流運輸條件下半干金鯧魚制品的感官品質

2.7 模擬不同物流運輸條件下呈味核苷酸含量的變化

如表3所示,與對照組相比,20 ℃組CMP和AMP含量呈顯著下降趨勢(P<0.05),而UMP含量呈先上升后下降趨勢(P<0.05);而35 ℃組CMP、UMP和AMP含量均隨著時間的延長顯著降低(P<0.05);且溫度越高,核苷酸含量下降越快。推測下降的原因是冰晶對肌肉組織造成的損傷,以及隨著運輸時間的延長和溫度的升高,核苷酸發(fā)生熱降解,且溫度越高,熱降解速度越快,核苷酸含量下降得越快[17]。

表3 模擬不同物流運輸過程中各呈味核苷酸的含量?

2.8 半干金鯧魚在不同模擬物流運輸條件下游離氨基酸的變化

由表4可知,從半干金鯧魚中共檢測出氨基酸17種,總氨基酸含量為11.86～27.68 mg/g。與對照組相比,隨著運輸時間的延長鮮甜味氨基酸,苦味氨基酸和總氨基酸含量顯著下降(P<0.05),但不同溫度組間無顯著差異(P>0.05),游離氨基酸含量下降可能是由于解凍引起的汁液流失造成游離氨基酸的損失,這也可能是造成物流運輸解凍后感官品質下降的原因[18]。而35 ℃物流運輸96 h大部分的游離氨基酸含量高于20 ℃物流運輸96 h的,可能由于較高的物流運輸溫度,使半干金鯧魚肌肉中的蛋白質發(fā)生熱降解。這與陳桂平[19]24的結果不一致,可能是后者的試驗中,魚肉受到加熱變性,導致汁液流失帶走了更多的物質。

表4 半干金鯧魚在不同模擬物流運輸條件下游離氨基酸的變化?

谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸是重要的鮮味氨基酸,其對半干金鯧魚的鮮甜滋味成分貢獻很大,甘氨酸作用不僅可提供鮮甜味,還可減少苦味,去除食品中不愉快的滋味[20]。隨著運輸時間的延長,不同溫度組的谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量均顯著下降(P<0.05),而溫度越高,3種氨基酸含量越高。亮氨基酸是含量最高的苦味氨基酸,在模擬運輸過程中均呈顯著下降趨勢(P<0.05),且溫度越高,含量越高。游離氨基酸的增減取決于其形成和降解量的比率。在模擬物流運輸過程中,一方面,隨著溫度和時間的增加,蛋白質發(fā)生降解導致游離氨基酸的增加,另一方面,一些水溶性的氨基酸會隨著汁液流失。同時氨基酸也參與了美拉德反應和Strecker反應,導致其含量減少[19]22-23。上述結果說明,低水分含量的半干金鯧魚在運輸條件下能很好地保留營養(yǎng)成分。

2.9 半干金鯧魚在不同模擬物流運輸條件下?lián)]發(fā)性風味成分的變化

采用 HS-SPME-GC-MS 技術在3組樣品中共鑒定出 33 種揮發(fā)性化合物,對照組、20 ℃運輸96 h組和35 ℃運輸96 h組分別檢測出30,24,24種(表5),表明長時間的物流運輸解凍過程,半干金鯧魚的揮發(fā)性化合物種類顯著下降(P<0.05)。20種揮發(fā)性化合物在3組樣品中均有檢出,占定性化合物總量的64%。說明不同物流運輸條件下解凍的半干金鯧魚中揮發(fā)性化合物的組成存在相似性,但也存在一定的差異。其中環(huán)辛醇、4-乙基苯甲醛、D-檸檬烯、1-(1,5-二甲基-4-己烯)-4-甲苯、氫-4,7-二甲基-1-(1-甲基乙基)萘、癸酸甲酯、3,5-辛二烯-2-酮僅在對照組中檢測到,這些物質可能成為區(qū)分不同物流運輸條件及風味差異的關鍵揮發(fā)性化合物。

表5 半干金鯧魚在不同模擬物流運輸條件下?lián)]發(fā)性風味成分的變化?

樣品中揮發(fā)性化合物主要是烴類(11種)、醛類(8種)、醇類(5種)、酯類(3種)、芳烴類和其他化合物(3種),其中相對含量最高的是醛類,其次為烴類和醇類。醛類物質對揮發(fā)性風味物質的貢獻較大,據報道[21-22],在多種魚干制品中檢出的己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛5種飽和線性醛,被證實是重要的揮發(fā)性風味成分,通常具有柑橘和脂肪味,它們對魚干制品整體風味起著重要作用。己醛是活魚中的一種香氣活性化合物,提供清新氣味,是半干金鯧魚肌肉中的主要揮發(fā)性成分,經過物流運輸解凍后其相對含量顯著減少(P<0.05),甚至在35 ℃下已檢測不到。

烴類化合物是通過長鏈脂肪酸的自動氧化或脂質的熱降解中產生的。烴類化合物雖然大量存在于所研究的魚肉中,但由于氣味閾值高和具有令人不愉快的金屬氣味,因此對整體香氣的影響很小。但是,在樣品中檢測到烯烴類(β-石竹烯和D-檸檬烯)可作為風味物質醛、酮和醇類的風味前體,對半干金鯧魚風味具有一定的潛在貢獻,這兩種烯烴類的含量在物流運輸解凍過程中發(fā)生了顯著下降(P<0.05),而其余的烴類經過物流運輸解凍后,其含量顯著上升(P<0.05),如3-甲基十一烷、正十二烷、3-甲基十三烷、十四烷、十五烷、正十六烷、正十七烷、2,6,10,14-四甲基十五烷,這也可能是物流運輸解凍后半干金鯧魚感官風味品質下降的原因。

醇類化合物主要來源于糖、氨基酸和醛類化合物的還原以及脂質氧化等,由于不飽和醇閾值較小,不飽和醇對整體風味貢獻較大,飽和醇對整體風味影響較小[23]。試驗中,不飽和醇2,7-辛二烯-1-醇、1-辛烯-3-醇環(huán)、辛醇、5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己醇經過物流運輸解凍后,其含量均顯著下降(P<0.05)。

結合以上感官評價結果,推測醛類含量的降低和烴類含量的增加是半干金鯧魚解凍過程品質風味下降的重要原因。

3 結論

在模擬物流運輸條件下,由于魚肉體內汁液的流失,不僅造成魚肉的重量損失,也導致蛋白質和脂質的氧化,以及蛋白質的聚集變性,魚肉品質下降。且在溫度上升和時間的延長條件下,半干金鯧魚的解凍損失率、蛋白質和脂質氧化程度均會增加,運輸過程中蛋白質的空間結構發(fā)生聚集和變性越嚴重,品質下降程度越厲害。此外,在物流運輸過程中魚肉發(fā)生熱降解和魚體內汁液的流失,導致風味物質有所下降,且溫度越高,熱降解越快,風味物質下降越嚴重。在蛋白質和脂質氧化以及微生物和自身的代謝作用下,使一些具有不良風味的物質含量升高,這也是魚肉感官品質下降的重要原因,但是在96 h的物流運輸過程中,半干金鯧魚的品質仍在可食用范圍內,較一般新鮮魚的貨架期長,可能是由于半干金鯧魚水分含量較一般新鮮魚低,且存在一定的鹽含量,因此各生化反應在物流運輸過程不是太劇烈。

在較低溫度的物流環(huán)境下運輸半干金鯧魚制品能夠減緩其解凍損失率、蛋白質和脂質氧化程度以及蛋白質的結構損失,且具有更多良好風味的物質。后續(xù)將通過不同溫度運輸過程中魚肉的菌落總數(shù)測定對魚肉品質影響進行深入研究。