冷凍與新鮮羅非魚片加工過程中的品質差異性研究

衛　萍,盛金鳳,*,劉小玲,辛　明,孫　健,白　洋,米順利

(1.廣西農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007;2.廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室,廣西南寧 530007;3.廣西大學輕工與食品工程學院,廣西南寧 530004;4.百洋水產集團股份有限公司,廣西南寧 530004)

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冷凍與新鮮羅非魚片加工過程中的品質差異性研究

衛萍1,2,盛金鳳1,2,*,劉小玲3,4,辛明1,孫健1,白洋4,米順利4

(1.廣西農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007;2.廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室,廣西南寧 530007;3.廣西大學輕工與食品工程學院,廣西南寧 530004;4.百洋水產集團股份有限公司,廣西南寧 530004)

為研究羅非魚片加工過程中的品質差異,通過理化檢測結合質構儀分析等方法,考察加工中的腌制、太陽能熱泵干燥以及滅菌處理對鮮魚片和冷凍魚片理化指標以及色差、質構的影響。結果表明,腌制后兩種魚片的含水量均呈下降趨勢,氯化鈉和鹽溶蛋白含量增加。腌制期間,魚片的亮度值較對照組顯著下降(p<0.05),硬度值、咀嚼性明顯增大(p<0.05),鮮魚片的彈性值變化不顯著(p>0.05),而冷凍魚片明顯增大。干燥過程,兩種魚片的水分含量顯著下降(p<0.05)。且在初始階段,冷凍魚片干燥速率較大,含水量下降較明顯,隨著時間的延長干燥速率下降,3 h后兩者的干燥速率均趨于平緩。8 h后兩者干基含水量較接近。滅菌后,兩種魚片b值顯著增加(p<0.05),鮮魚片a值滅菌后變化不顯著(p>0.05),而冷凍魚片的a值變化明顯(p<0.05)。此外,除鮮魚片的膠著性和冷凍魚片的彈性值變化不顯著外(p>0.05),兩種魚片的硬度、內聚性與咀嚼性均明顯增大(p<0.05)。滅菌放置一周后,新鮮和冷凍魚片揮發性鹽基氮含量分別為14.13和15.11 mg/100 g,二者均未超過鮮魚片的限值,菌落總數亦不超標。

羅非魚片,凍藏,加工過程,品質差異

羅非魚(tilapia)俗稱非洲鯽魚,20世紀70年代被引入中國,現已成為我國主要的養殖水產品種之一,因其肉質鮮美、魚刺少,含優質蛋白及人體必需氨基酸,且養殖周期短,而具有廣闊的市場前景[1]。我國是羅非魚生產大國,約占全球羅非魚產量的一半[2]。2013年,我國羅非魚產量為135萬噸,其中出口35萬噸[3]。

目前,羅非魚以鮮銷為主,其他產品形態的羅非魚深加工產品在市場上還較少見。目前主要有羅非魚罐頭制品[4-7]、調味膨化羅非魚片[8]、調味烤羅非魚片干[9]、半干羅非魚制品[10]、魚糜制品[11]、魚松魚糕制品[12];還有涂料的魚制品如羅非魚魚餅、羅非魚魚排[13]、熏制即食羅非魚片[14]等。隨著人們生活水平的提高和生活節奏加快,開袋即食的方便食品現已成為水產品發展的重要趨勢[15]。

現有的加工方式中,腌制、冷凍和干燥滅菌是魚類深加工的常用手段,腌制是讓食鹽或糖滲入食品組織內,降低其水分活度,提高滲透壓,從而有選擇地控制微生物的活動,抑制腐敗菌的生長,防止食品腐敗變質,或獲得更好的感官品質[16]。冷凍貯藏一方面可降低魚肉蛋白內部的各類生理生化反應速率,同時也可以降低微生物的繁殖速率,但是冷凍處理可能會對魚片品質產生較大影響[17-18]。熱泵干燥是從低溫熱源吸收熱量,將其在較高溫度下釋放從而對物料進行加熱的干燥方法之一。通過合理調控干燥裝置的運行,可實現低溫干燥。對于熱敏性物料,低溫雖有利于保持產品品質,但同時也延長了干燥時間,從而影響產品品質。尤其是對富含蛋白質的水產品來說,干燥會導致其部分蛋白質變性和組織結構改變,從而使產品營養下降[19]。因此,通過腌制、冷凍和干燥滅菌的加工手段,不可避免會對魚肉品質如色澤、質構等特性產生影響。因此開展羅非魚片加工過程的產品質構特性研究具有重要意義。本文主要針對腌制過程兩種魚肉的水分、氯化鈉、鹽溶性蛋白質含量、色澤、質構與揮發性鹽基氮等特性進行研究,測定了太陽能熱泵干燥魚肉的干燥曲線和干燥速率曲線,并對121 ℃高溫滅菌的新鮮和冷凍羅非魚片品質差異進行分析,以期為羅非魚的加工利用提供參考依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮羅非魚購買于南寧市農貿市場,選擇大小相近,部位相同的魚肉,切成大小為20 mm×20 mm、厚度為10 mm的魚片,取一部分魚片于-18 ℃冷凍待用;食鹽、白砂糖、味精等超市購買;冰乙酸、硝酸銀、硫酸鐵銨、硫氰酸鉀、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、硝酸、95%乙醇、氯化鈉、高氯酸、氫氧化鈉、鹽酸、硼酸、酚酞、甲基紅、次甲基藍、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、溴甲酚綠均為國產分析純。

JY6002電子天平上海良平儀器儀表有限公司;LDZX-75KBS立式壓力蒸汽滅菌器上海申安醫療器械廠;PHS-25型實驗室pH計上海今邁仿儀器表公司制造;HP-200精密色差儀上海漢普光電科技有限公司;CT3質構儀BROOKFIELD;真空包裝機鄭州玉祥包裝機械有限公司

1.2實驗方法

1.2.1加工方法

1.2.1.1腌制方法將冷凍羅非魚置于12 ℃冷水中解凍。將解凍后的魚片和新鮮魚片用5%的鹽溶液于4 ℃腌制2、4、6、8 h,分別取魚肉測定魚肉的水分含量、色澤、質構、氯化鈉含量以及腌制液中蛋白質含量。

1.2.1.2太陽能熱泵干燥參考吳寶川[9]的方法進行樣品干燥特性分析,分別將新鮮和冷凍的羅非魚解凍后腌制,按固液比1∶2,5%鹽溶液4 ℃腌制4 h后,60 ℃熱泵干燥,每隔30 min測定魚肉重量,繪制不同魚肉干燥曲線和干燥速率曲線。

1.2.1.3滅菌方法滅菌處理是先采用2%食鹽,3%白砂糖,0.5%味精對羅非魚進行干法腌制2 h,然后60 ℃熱泵干燥至水分達到55%。再用鋁箔袋真空包裝,121 ℃高溫滅菌15 min,25 ℃放置1周,測定滅菌后揮發性鹽基氮(TVB-N)、菌落總數、色澤和質構。

1.2.2指標測定水分含量測定參考GB 5009.3-2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》,鹽含量測定參考GB12457-2008食品中氯化鈉測定,粗蛋白含量測定參考GB/T5009.5-2010,揮發性鹽基氮(TVB-N)的測定參考SC/T3032-2007水產品中揮發性鹽基氮的測定,菌落總數的測定方法參照國標GB4789.2-2010。

色澤測定采用色差計測定亨特色空間參數。分光測色計采用Lab表色系統表示產品的色澤,其中L表示樣品的亮度,L=0為黑色,L=100為白色,L越大,表明樣品表面越亮。a代表紅綠度,正a表示紅色,a值越大,樣品表面越紅。b值代表黃藍度,正b值表示黃色;b值越大,黃色越深,每個樣品重復測定3次。

質構測定采用CT3質構分析儀測定樣品,選擇條件為5 mm直徑平底柱形探頭,采用質地多面剖析(TPA)模式進行測量。探頭以2 mm/s的穿刺速率進行下壓,每個樣品測3次,得到質構特征數據。

魚片初始含水率的測定方法是稱取一定量的鮮魚片,放入干燥箱內,105 ℃條件下常壓烘干至恒重。初始含水率按公式(1)計算:

式(1)

式中:ω0-鮮魚片的初始含水率;m0-鮮魚片重量,g;m1-鮮魚片絕干重量,g。

含水率測定方法為每隔1 h取出干燥中的魚片稱量質量,干基含水率按以下公式(2)進行計算:

式(2)

式中:ω-魚片干品的干基含水率,g/g;ω0-鮮魚片的初始含水率,g/g;m-熱泵干燥后魚片樣品質量,g;M-樣品鮮重,g。

表1　腌制過程對新鮮和冷凍魚片色澤、氯化鈉和蛋白含量的影響

注:同一行字母不同表示有顯著性差異(p<0.05)。

干燥曲線的測定方法是以進入太陽能熱泵定為起始點,每隔1 h稱取一次魚片質量,根據魚片初始含水率,計算該時刻魚片的干基含水率,總干燥時間為10 h,繪制干基含水率對時間的曲線圖得到羅非魚片的干燥曲線。

干燥速率曲線的測定。干燥速率表示單位時間內干基含水率的平均變化大小。根據得出的羅非魚片干燥曲線,繪制干燥速率曲線。某時間段內平均干燥速率按公式(3)計算:

式(3)

式中:v-干燥速率;w1、w2-分別表示t1時刻和t2時刻的干基含水率,g/g;t1,t2-干燥時間點,h。

1.3數據統計分析

每個實驗平行3次,結果用平均值±標準差表示,采用SPSS17.0數據分析軟件對數值進行方差分析,并用顯著性水平0.05作為各項結果的差異顯著性判斷標準。

2　結果與分析

2.1腌制過程對兩種魚肉的品質的影響

新鮮和冷凍魚片腌制后,用烘干法測水分含量,測定結果見表1。結果顯示冷凍魚片初始含水率要比新鮮魚片含水率略低,分析原因可能是前處理凍藏過程魚片的水分有一定的損失。隨著腌制時間的延長,新鮮和冷凍魚片的含水量隨著腌制時間的延長下降,可能是由于食鹽的擴散滲透作用所致。在腌制過程中,魚體組織細胞膜內濃度低于膜外食鹽濃度,水分不斷向外滲出,同時食鹽通過擴散作用不斷地向細胞內擴散,腌制時間越長,脫水越多[10]。但總體而言,新鮮和冷凍魚片在腌制8 h內,水分含量變化差異不顯著,說明新鮮和冷凍處理對于后期腌制效果影響不大。

腌制過程,每隔2 h取樣測定魚肉的氯化鈉含量,結果見表1。結果顯示隨著腌制時間的延長,新鮮和冷凍魚片氯化鈉含量隨著腌制時間的延長都有所增加,這是由于腌制過程由于食鹽產生的滲透壓,使鹽分進入肉的組織中,肉內的水分則向外滲透,使肉組織部分脫水,鹽分越高,滲透壓產生得越大,則水分滲出越快。新鮮魚片在腌制2～8 h內氯化鈉含量變化不顯著,而冷凍魚片在腌制過程比新鮮魚片氯化鈉含量變化顯著,這可能是冷凍魚片初始含水率低,比新鮮魚片滲透作用更明顯。

魚肉蛋白質一般由水溶性的肌漿蛋白、鹽溶性的肌原纖維蛋白和不溶性的基質蛋白組成,肌漿蛋白占蛋白總量的20%～30%,肌原纖維蛋白占魚肉蛋白的60%～70%,是形成凝膠的主要物質,通常鹽溶性蛋白含量影響魚肉凝膠強度[6]。腌制過程對兩種魚肉鹽溶蛋白含量的影響見表1。結果顯示,隨著腌制時間的延長腌制鮮魚片和冷凍魚片的腌制液中鹽溶蛋白含量均有所增加,但兩者在腌制2～4 h內鹽溶蛋白含量增加均不顯著,而6 h后鹽溶蛋白含量變化顯著。分析原因可能是腌制初期,氯化鈉未充分滲入魚肉組織中,鹽溶蛋白溶出不明顯,隨著魚肉組織中鹽濃度增大,鹽溶蛋白溶出量增大,導致腌制液中鹽溶蛋白含量增大。

腌制過程,每隔2 h取樣測定魚肉的色澤變化,結果見表2。結果顯示新鮮魚片和冷凍魚片的亮度值L均隨著腌制時間的延長而下降,新鮮魚片紅值a在腌制6 h內變化不顯著,冷凍魚片在腌制4 h內變化不顯著,兩種魚片的黃值b則隨著腌制時間的延長均略有增加,但是變化均不顯著。腌制過程魚肉色澤發生改變的原因可能與腌肉蛋白質在組織內源酶作用下產生的各種NPN(包括各種肽、氨基酸等)等有關[20-22]。

表2　腌制過程對新鮮和冷凍魚片色澤的影響

注:同一列字母不同表示有顯著性差異(p<0.05);表3～表5同。

硬度表示物體發生形變所需要的力,腌制過程對兩種魚肉硬度的影響見表3。結果顯示新鮮和冷凍魚片在腌制2 h內硬度值均不發生顯著改變,但隨著腌制時間的延長兩者的硬度值顯著增大,腌制8 h,新鮮和冷凍魚片的硬度值分別從390、309 g增至761.33、539 g,分析原因可能是腌制對魚肉肌動球蛋白的二級結構產生影響,使組織結構韌性增加和鹽溶蛋白質含量發生變化,進而影響形成網絡結構的蛋白質數量,減弱蛋白質的凝膠性能[11-12]。

彈性反映了受到外力作用時恢復原來形態的能力,凝聚性是指物體維持原有形態所需的內應力。腌制過程對新鮮和冷凍魚片的彈性和凝聚性影響見表3。結果顯示,隨著腌制時間的延長,水分含量降低,魚肉的凝聚性呈整體增加趨勢。但新鮮和冷凍羅非魚片腌制8 h內的彈性和內聚性值均變化不顯著,說明本實驗前期冷凍處理對后期腌制魚肉的彈性和凝聚性值影響不大。膠粘性是指將食品咀嚼呈可咽狀態所需要的能量,和食品的硬度和凝聚性有關。

表3　腌制過程對新鮮和冷凍魚片質構的影響

由表3可知,隨著腌制時間的延長,魚肉的膠粘性增大。咀嚼性是指固體食品咀嚼到能吞咽所需要的能量,它和食品的硬度、凝聚性、彈性有關,咀嚼性數值越大,表明嚼勁越強,牙齒嚼碎食物所需要的力越大。從表3看出,咀嚼性與膠粘性呈正相關關系,兩者均隨著腌制時間的延長增大,且在腌制時間為8 h時差異顯著,分析原因可能是腌制時間長,魚肉水分含量降低。

2.2干燥特性分析

新鮮和冷凍的羅非魚解凍后,按固液比1∶2,5%鹽溶液腌制4 h后,60 ℃太陽能熱泵干燥,干燥過程兩種魚片的干基含水率變化結果見圖1,結果顯示,隨著太陽能熱泵烘干時間的延長,羅非魚片水分含量下降。在干燥初期,冷凍羅非魚片的含水量下降較新鮮魚片的略明顯,但是干燥時間到8 h后,兩種魚片的干基含水量比較接近。可能因為隨著干燥時間的延長會使新鮮和冷凍魚片表面的粘度增大,并且滲透所形成的保護黏膜在干燥階段會阻止水分的有效擴散[23]。

圖1　新鮮和冷凍羅非魚片太陽能熱泵干燥曲線Fig.1　Effect of processes of heat pump drying on drying curves of fresh and frozen tilapia fillets

干燥過程,新鮮和冷凍羅非魚片的干燥速率結果見圖2,在干燥初期,冷凍羅非魚片的干燥速率比新鮮羅非魚片的干燥速率大,隨著干燥時間的延長,冷凍魚片的干燥速率有所下降,而新鮮羅非魚片的干燥速率在干燥時間為2 h時干燥速率最大,值為0.9;干燥3 h之后新鮮和冷凍羅非魚片的干燥速率趨于平緩。分析原因可能是干燥初始階段,魚肉溫度漸漸上升,魚肉水分蒸發速度增大,而隨著干燥時間的延長,包括物料細胞壁內水分及小毛細管中的水分,這些水分與物料的結合力較強,產生不正常的低蒸汽壓,即其蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓,致使干燥過程的傳質推動力降低,所以結合水分較自由水難除去,最終新鮮和冷凍羅非魚片的干燥速率趨于平緩[24]。

表5　滅菌對新鮮和冷凍魚片質構的影響

圖2　太陽能熱泵干燥對鮮魚片和冷凍魚片干燥速率的影響Fig.2　Effect of processes of heat pump drying on drying rate curves of fresh and frozen tilapia fillets

2.3滅菌后產品品質

滅菌過程中,由于羰氨反應及干燥時間的影響,魚片的色澤和質構發生變化,直接影響到魚片的感官品質。滅菌對兩種魚肉的色澤的影響見表4。結果顯示新鮮魚片和冷凍魚片的亮度值L滅菌后均變小,但是變化不顯著。新鮮魚片紅值a滅菌后不發生顯著變化,而冷凍魚片的紅值a滅菌后發生了顯著變化。兩種魚片的黃值b經滅菌后均顯著增加,說明滅菌處理對兩種魚片的黃值b影響較大。滅菌對兩種魚肉質構的影響見表5。結果顯示新鮮羅非魚片的硬度、內聚性、彈性以及咀嚼性均增大且變化顯著,膠著性雖然增大但變化不顯著。冷凍羅非魚片的硬度、內聚性、膠著性以及咀嚼性均增大且變化顯著,而彈性值變化不顯著,說明不同前處理的魚片對于后期的加工制品品質有一定的影響。

表4　滅菌對新鮮和冷凍魚片色澤的影響

TVB-N值主要用于評價肉的敗壞程度,其主要是由于微生物分解肉而產生。羅非魚經干法腌制2 h,60 ℃熱泵干燥水分達到55%后真空包裝,121 ℃高溫滅菌15 min,于25 ℃放置1周后兩種魚肉揮發性鹽基氮含量測定結果見圖3。結果顯示滅菌放置一周后,新鮮魚片和冷凍魚片的菌落總數分別為930和1200 cfu/g。新鮮魚片揮發性鹽基氮含量為14.13 mg/100 g,冷凍魚片揮發性鹽基氮比新鮮魚片略高為15.11 mg/100 g,分析原因可能是魚片在冷凍過程中有微生物的繁殖,但二者檢測結果均未超過《鮮、凍動物性水產品衛生標準》(GB2733-2005)中規定的鮮魚片揮發性鹽基氮限量值30 mg/100 g,菌落總數亦不超過強制性國家標準《熟肉制品衛生標準》(GB2726-2005)規定的≤30000 cfu/g的標準限量值。

圖3　滅菌對新鮮和冷凍魚片TVB-N含量的影響Fig.3　Effect of sterilization on TVB-Ncontent of fresh and frozen fillets 注:不同字母代表差異顯著(p<0.05)。

3　結論

腌制過程新鮮和冷凍魚片的水分含量均下降,魚肉中的氯化鈉和腌制液中的鹽溶蛋白含量均增加。兩種魚片的L值較對照組顯著下降,a值在腌制6 h和4 h內不發生顯著變化,b值變化不顯著。腌制8 h內兩種魚片的硬度值、咀嚼性顯著增大,凝聚性、彈性變化不顯著,膠粘性腌制6 h內亦不發生顯著變化。

在太陽能熱泵干燥初期,新鮮和冷凍魚片水分含量均下降,其中冷凍魚片的含水量下降較明顯,但8 h后兩種魚片的干基含水量接近。干燥初期,冷凍魚片的干燥速率較大,干燥后期干燥速率有所下降,其中鮮魚片干燥速率在2 h時達最大值0.9,但干燥3 h后新鮮和冷凍魚片的干燥速率均趨于平緩。

滅菌處理新鮮和冷凍魚片的L值均變化不顯著,b值顯著增加,新鮮魚片a值變化不顯著,而冷凍魚片的a值變化顯著。此外,滅菌后鮮魚片和冷凍魚片的質構都發生了不同程度的改變,兩者的硬度、內聚性和咀嚼性均顯著增大,而鮮魚片的膠著性和冷凍魚片的彈性則變化不顯著。滅菌后25 ℃放置1周新鮮和冷凍魚片揮發性鹽基氮含量分別為14.13和15.11 mg/100 g,二者均未超過鮮魚片揮發性鹽基氮限量值30 mg/100 g,菌落總數亦在安全范圍內。

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Effect of processing on the quality of frozen and fresh tilapia fillet

WEI Ping1,2,SHENG Jin-feng1,2,*,LIU Xiao-ling3,4,XIN Ming1,SUN Jian1,BAI Yang4,MI Shun-li4

(1.Agro-food Science and Technology Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China;2.Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Laboratory,Nanning 530007,China;3.College of Light Industry and Food Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China;4.Baiyang Aquatic Group,Incorporated ,Nanning 530004,China)

In order to obtain the quality difference of tilapia fillets by processing,the sensory evaluation and texture analyzer were combined to study the processing of curing,solar energy heat pump drying(SEHPD)and sterilization. The results showed that the moisture contents of samples were falling after curing,while the contents of sodium chloride and salt soluble protein increased. L value of two fillets decreased significantly compared with the control group(p<0.05). In the curing process,hardness and chewiness of two fillets increased significantly(p<0.05). As for springiness,texture analysis indicated no significant difference in fresh fish fillets(p>0.05)and a significant difference in frozen fish fillets(p<0.05).The results also showed that two kinds of fish fillet exhibited a decrease in water content during drying process.The drying rate of frozen fish fillet was much faster and also the water content of frozen fish fillet decreased obviously in the initial stage,with a slowly decreased of drying rate in the later stage.The drying rate of both fish fillet decreased after drying for three hours and the dry basis moisture content of both fish fillets were nearly the same in 8 h. In addition,color analysis indicated thebvalue of two fillets increased significantly(p<0.05)andavalue of fresh fish fillet increased not significantly(p>0.05),whileavalue of frozen fish fillet changed significantly after sterilization(p<0.05). Except for the conglutination of fresh fish fillets and springiness of frozen fish fillets which were not changed significantly(p>0.05),the hardness,cohesiveness and chewiness of two fillets were all increased significantly(p<0.05). Total volatile base nitrogen content of fresh and frozen fish fillet were 14.13 and 15.11 mg/100 g respectively placed for one week after sterilization,and volatile base nitrogen content were both in the fresh fish limited value of 30 mg/100 g. The total bacteria also was not exceeded.

tilapia filapia;frozen storage;processing;product quality

2015-10-22

衛萍(1986-)，女，碩士，助理研究員，研究方向：農產品加工，E-mail:weiping@gxaas.net。

盛金鳳(1987-)，女，助理研究員，研究方向：農產品加工，E-mail:shengjinfeng@gxaas.net。

廣西科學研究與技術開發計劃(重大專項)(2014AB07005)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)12-0098-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.011