反復凍結－解凍對黃鰭金槍魚肉品質的影響*

葉伏林，顧賽麒，劉源，王錫昌

(上海海洋大學食品學院，上海，201306)

金槍魚(tuna)也稱鮪魚、吞拿魚，是一種生活在中上層水域的高度跨洋性洄游魚類，金槍魚具有高蛋白、低脂肪的特點，被譽為現代人不可多得的營養美食［1］。金槍魚在國際貿易中主要以罐裝和生魚片為交易形式，具有很高的經濟價值［2－3］。

為了長期保持金槍魚肉的高品質，其貯藏溫度一般要求在 －50℃以下［4］。但在生產、加工、運輸、貯藏、銷售等過程中，由于受外界條件制約，并不能嚴格保證金槍魚肉始終處于此溫度下，容易發生因溫度波動而使產品部分解凍的現象;此外，市場上一些商家也常常將一次未銷售完的金槍魚肉凍藏后再銷售，而普通消費者根本對此無從辨別。據報道，反復凍結-解凍循環會使魚肉組織發生汁液流失、蛋白變性、脂肪氧化等變化，從而導致魚肉整體重量減少、色澤變差及質地劣變，故應盡量避免此過程的發生。本文以黃鰭金槍魚腹肉為試驗對象，研究反復凍結-解凍條件下其品質的變化規律，期望對市場監管部門及金槍魚銷售企業具有一定的指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃鰭金槍魚腹肉，購于遠洋股份有限公司，于斐濟島捕撈后直接凍藏(－60℃)。

TA.XT Plus質構儀，英國SMS公司;JZ-Ⅱ型均質器，天津四方電器設備廠;SW-CJ-1CU雙人單面超凈工作臺，上海松泰凈化科技有限公司;BagMixer 400W型拍打式均質器，法國INTERSCIENCE公司;Fox-4000氣味指紋分析儀(電子鼻)、HS100電子鼻配套自動進樣器，法國Alpha MOS公司。

1.2 樣品預處理

將購得四分割的金槍魚塊超凈臺中切割成梯形塊，質量為(500.0±20.0)g，立刻真空包裝后分別貯藏在－60℃、－18℃的冰箱中待用。

凍藏金槍魚解凍至中心溫度－5℃時進行品質分析，黃鰭金槍魚肉解凍流程詳見圖1。

圖1 黃鰭金槍魚塊解凍工藝流程圖［5］

反復凍結-解凍設計:－60℃金槍魚解凍至－5℃(以魚塊中心溫度為標準)，再凍結至－60℃，記為“1”次凍結-解凍循環，重復此循環3次，分別記為“2，3，4次”，共計4次循環;－18℃設計同 －60℃。

進行凍結-解凍循環時首先將金槍魚塊在40℃、4%的鹽水中浸置1 min是為了縮短整體解凍時間，后期試驗時將切除魚體表層肉樣，此時魚體內部肉樣還處于凍結狀態;以－5℃作為解凍終點溫度主要基于以下考慮:因金槍魚一般以生食為主，市場上商家銷售金槍魚時通常將解凍終溫控制為稍高于肉樣冰點的溫度，以便于金槍魚經一段時間送到消費者面前時能保持剛解凍完全的高品質狀態，故本試驗同樣設置－5℃為解凍終溫。

1.3 測定指標

1.3.1 理化指標

1.3.1.1 解凍汁液流失率

參照 Boonsumrej［6］等人方法。

1.3.1.2 色差

取黃鰭金槍魚肉切成約15 mm×15 mm×10 mm的規格，選用直徑10 mm的透鏡，在反射模式下測定紅度值(a*值)變化。

1.3.1.3 質構特性

將魚肉切成25 mm×25 mm×10 mm的規格，并按垂直于厚度的方向平放。測定條件為:探頭型號P25;測前速率1.0 mm/s;測試速率5.0 mm/s;測后速率5.0 mm/s;壓縮變形率75%;探頭2次測定間隔時間5.00 s;數據采集速率400.00 Hz;觸發強度5.0g;觸發類型:自動。分別測定硬度、黏聚性、彈性和咀嚼性。

1.3.2 電子鼻分析

參照王錫昌等［5］方法，并稍作修改。將解凍后的金槍魚肉絞碎，準確稱取2.00 g±0.01 g，立即裝入10 mL電子鼻自動進樣瓶中，封蓋后待測。各組于37℃平衡10 min后以潔凈空氣為載氣，流速150 mL/min，進樣體積為 2 000 μL，1 s進樣完畢，注射針溫度47℃，數據采集時間120 s，延滯時間10 min。

1.3.3 菌落總數

按照GB/T 4789.2－2010測定。

1.3.4 數據處理

所有值均用平均值±標準偏差表示，理化指標和菌落總數平行測定3次，結果用SPASS13.0處理。電子鼻平行測定5次，PCA數據分析由儀器自帶的AlphaSoft V11.0軟件處理，以傳感器的最大響應值作為特征值。

2 結果與分析

2.1 凍結-解凍后理化指標的變化

2.1.1 解凍汁液流失率和紅度值a*的變化

汁液流失是凍藏肉制品解凍時發生的一種不可避免的現象。凍藏時由于溫度下降至冰點以下，組織細胞內部會產生大小不一的冰晶，從而對細胞膜結構造成機械損傷;而解凍過程中由于細胞膜已被破壞，細胞液中一些營養組分(可溶性蛋白等)隨之溶出，宏觀上表現為組織的汁液流失［7］。凍結-解凍過程會伴隨溫度的降低或升高，溫度的降低或升高會引起冰晶的重結晶，解凍后導致魚肉汁液流失。由圖2(a)可見，－60℃和－18℃貯藏金槍魚肉隨著凍結-解凍次數的增加，解凍汁液流失率都呈現上升趨勢;另一方面，－60℃比－18℃貯藏下金槍魚解凍后的汁液流失更多。本實驗所采用的凍結方法在較短時間內到達貯藏溫度，凍結過程中主要有細胞間的水分和細胞內的水分參與重結晶，而快速到達穩定溫度使得肌肉快速完成重結晶;浸置于40℃溫鹽水中1 min后在4℃下解凍，且－60℃持續時間相對較長，解凍過程組織內部的小的冰晶優先溶解，又在周圍形成更大更不規則的重結晶，隨著解凍的持續，小冰晶周圍的重結晶以更快的速度生成。本實驗中解凍是導致汁液流失的主要原因，而－60℃解凍時間相對較長，溫度變化范圍較大，使得汁液流失較多。由于這些重結晶的不規則，分布無規律，導致組織結構的物理變化，引發纖維的脫水，進而引發蛋白質的變性，當解凍完全后，導致更多的汁液流失。黃鴻兵等［8］研究了凍藏過程中溫度波動對豬肉肌間冰晶的影響，生物顯微鏡拍攝組織結果顯示溫度波動越劇烈，冰晶體積增大幅度越大，組織破壞嚴重，與本實驗結果一致。

圖2 黃鰭金槍魚反復凍結-解凍后汁液流失率和a*和的變化

顏色對魚肉自身的營養和風味并無大的影響，其作為魚肉生理學、生物學和微生物學變化的外部體現，可由感官作用直接給予消費者以好或壞的影響［9］。金槍魚魚肉中血紅蛋白和肌紅蛋白含量較高，故使其呈典型的紅色。相對血紅蛋白而言，金槍魚肉中肌紅蛋白含量更為豐富，主要有脫氧肌紅蛋白(DeoMb，deoxymyoglobin)、氧合肌紅蛋白(OxyMb，oxymyoglobin)和高鐵肌紅蛋白(MetMb，metmyoglobin)3種形式。DeoMb和OxyMb在有O2時會進一步氧化成暗褐色的MetMb——稱為魚肉的“褐變”，其氧化速率往往受到溫度、pH值、氧分壓、鹽類等因素的影響。圖2(b)可見，隨著反復凍結-解凍的次數增加，－18℃下貯藏的金槍魚腹肉a*下降趨勢更為明顯(從13.0降至10.0);而－60℃下腹肉紅度值變化較不明顯(4次循環a*變化在1以內)。表明－60℃下貯藏金槍魚肉較－18℃相比，解凍時能夠更有效的抑制高鐵肌紅蛋白的生成，減緩魚肉的褐變速度，延長金槍魚肉的品質保持時間。

2.1.2 質構的變化與分析

質構是魚類等水產品的一個非常重要的評價指標，質構特性包括硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性、回復性等。張志廣［10］在研究養殖大黃魚凍藏過程時以硬度和彈性作為評價其品質狀況的指標，而本文擬通過硬度、黏聚性、彈性、咀嚼性四項指標來評價凍結－解凍次數對黃鰭金槍魚品質的影響。

1～4次凍結-解凍循環后，黃鰭金槍魚腹肉質構特性變化見圖3。

圖3 黃鰭金槍魚肉反復凍結－解凍后質構特性的變化

硬度反映魚肉保持形狀的內部結合力，并受到魚肉的含水量、蛋白質含量、鹽、脂肪含量［11］等影響;彈性反映魚肉中的蛋白質及其水化層形成的網狀結構抵抗外力的能力;黏著性表示當食品表面和其他物體(舌、牙、口腔)附著時，剝離它們所需要的力;咀嚼性是綜合評價參數，與硬度、黏著性和彈性有關。金槍魚富含豐富蛋白質，而蛋白質變化是導致質構特性發生變化的主要原因，蛋白質作為食品的重要組成，不僅具有營養學意義，同時還決定食品的質構和風味等諸多特性。從圖3可以看出，隨著黃鰭金槍魚凍結-解凍次數的增加，－60℃和－18℃貯藏黃鰭金槍魚的硬度、彈性、咀嚼性均明顯降低。與李金平等［7］研究反復凍融對牛外脊肉品質的影響結果一致，反復凍融導致牛肉的理化品質下降和蛋白質降解。由前文已知反復凍結-解凍導致重結晶現象，進而促使魚肉組織結構的物理變化，汁液流失增加，肌纖維破壞，蛋白質降解變性，進而受到硬度、彈性和咀嚼性下降。Sriket［12］等研究黑虎蝦和白蝦經過反復凍結-解凍后的微觀結構，兩者的結果都顯示剪切力顯著減少，這是由于內部肌肉纖維遭到破壞，實驗結果表明反復凍結－解凍對蝦的質構影響顯著。由圖3(b)看出，黏聚性在整個過程中沒有顯著變化，有報道指出黏聚性與淀粉含量正相關。Tsironi［13］研究發現，在凍藏過程中，黏聚性、恢復性等指標變化不顯著。

圖4 電子鼻分析黃鰭金槍魚反復凍結-解凍后氣味的結果

2.2 揮發性氣味物質的變化

表1 黃鰭金槍魚樣品電子鼻分析結果評價指標

由表1可以看出，－18℃單獨、－60℃單獨、－18℃和－60℃疊加的3張PCA分析圖上，其第一主成分(PC1)+第二主成分(PC2)之和均在90%以上，表明在PC1與PC2構建的平面上，樣品信息均能較完整體現。電子鼻數據區分指數(discrimination index，DI值)，最高值為100，一般≥75表示此PCA圖上不同組樣品區分度較好，負值表示組間樣品結果有重疊。由表1可知，－60℃下DI值為78，表明此溫度下黃鰭金槍魚腹肉經1、2、3、4次凍結-解凍后，其揮發性氣味差異較顯著，能夠明顯區分;－18℃下DI值為49，表明金槍魚肉分別經過1～4次凍結-解凍后，氣味雖勉強能夠區分，但差異性較小;－18℃和－60℃綜合分析的情況下DI值為－40，表明在此2種溫度下，肉樣分別凍結-解凍1～4次后，各組樣品氣味間有重疊。進一步觀察圖4(c)可發現，造成此時DI值為負的原因，主要是由于－18℃下的后3次凍結-解凍循環，樣品氣味有重疊造成的(雖然－18℃單獨分析時其能勉強分開，但在綜合分析時由于引入了－60℃樣品導致其PC1、PC2坐標軸已重新計算)。此外，圖4(c)中各組樣品，隨著凍結-解凍次數的增加其PC1軸數值依次遞增，且－60℃較－18℃相比，此溫度下凍結-解凍1～4次的樣品揮發性氣味變化更大(PC1數值躍變程度更大)。目前，金槍魚貯藏溫度一般要求保持在－60℃下，由以上試驗可以看出，若此溫度下發生反復凍結-解凍等劇烈變溫的情況，對金槍魚肉的品質將造成更大的損害。國內顧賽麒等學者［14］采用電子鼻研究了冷卻豬肉在5種溫度( －18、0、4、10、20℃)下新鮮度變化規律，表明電子鼻可檢測肉樣在不同溫度下貯藏期間的氣味變化，來判斷肉品品質變化狀況。

2.3 菌落總數

食用安全性是對水產品類進行品質評價前所需滿足的最基本要求，菌落總數則是判定水產品所受污染程度的最重要指標。對于金槍魚這一主要以生食為主的高價值魚類，在保持其原有品質的同時，保證其食用安全性更顯得至關重要，此將直接關系到消費者的人身健康安全。我國行業標準要求生食金槍魚肉中菌落總數含量在1×104CFU/g以下［4］。由圖5可見，黃鰭金槍魚經4次反復凍結-解凍后，其腹肉中微生物指標遠遠低于此限值，故可充分保證其食用安全性。但值得注意的是，采用不同的金槍魚解凍方法，其所需的解凍時間各不相同，若魚肉暴露空氣中時間過長、環境溫度過高等都會造成菌落總數的超標。本文所采用的金槍魚塊原料初次解凍前均貯藏在－60℃溫度下，初始菌數較低;其次整個解凍方法用時約2.5 h，且解凍時魚塊包裹后均置于4℃冷藏庫內，因此期間微生物生長繁殖量能夠始終在安全范圍內。

圖5 黃鰭金槍魚肉反復凍結-解凍后菌落總數變化

3 結論

將黃鰭金槍魚腹肉(分別－18℃，－60℃貯藏)分別經過4次凍結-解凍后，測定理化、揮發性氣味物質、菌落總數等相關指標，得到以下結論:(1)隨著凍結-解凍次數的增加，解凍汁液流失增加，且－60℃貯藏汁液流失更多;(2)隨著凍結-解凍次數的增加，－18℃貯藏a*下降顯著，－60℃貯藏變化不明顯;(3)隨著凍結-解凍次數的增加，硬度、彈性、咀嚼性均顯著降低;(4)PCA結果表明，－60℃相對－18℃貯藏下反復凍結-解凍后揮發性氣味差異較顯著;(5)隨著凍結-解凍的次數增加，微生物變化不顯著，且在安全范圍內。

本試驗結果說明反復凍結-解凍導致金槍魚品質下降，要求我們要在金槍魚加工、運輸和貯藏過程中，嚴格控制溫度穩定，并選擇－60℃作為維持品質的較佳貯藏溫度。

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