恒溫蓄冷劑凍結對大黃魚品質(zhì)的影響

劉英丹，孟天宇，李勇勇，陳淑敏，龔芳芳，王 曄，張玉琦，婁永江

（寧波大學 食品與藥學學院，浙江 寧波315800）

大黃魚作為我國重要的海產(chǎn)經(jīng)濟魚類，具有高脂肪、高蛋白質(zhì)、低膽固醇等特點，深受廣大消費者的青睞[1]。但因其營養(yǎng)豐富、水分含量高，為微生物的生長繁殖創(chuàng)造有利的條件，導致大黃魚迅速腐敗變質(zhì)[2]。如何在一定時間內(nèi)最大程度地保證魚類的鮮度、防止腐敗變質(zhì)，成為人們研究的熱點[3]。

目前我國大黃魚除鮮銷外多為凍藏銷售，而凍結則是凍藏制品必不可少的工藝環(huán)節(jié)。不同的凍結方式對凍品的色澤、組織、營養(yǎng)、風味等影響顯著[4]。目前的凍結方式基本為空氣凍結，其凍結速度慢、品質(zhì)劣變大，商品價值明顯下降。少部分則以乙二醇與乙醇等混合液為冷媒進行液體凍結，但此類冷媒其函值較低，凍結時冷媒溫升較快。為此，恒溫冷媒凍結逐漸成為研究的熱點。但恒溫冷媒凍結對凍品品質(zhì)的影響至今仍為空白。因此為了獲得一種保持大黃魚新鮮品質(zhì)的方式，非常有必要研究恒溫蓄冷劑凍結對大黃魚的品質(zhì)帶來顯著影響。本研究中以養(yǎng)殖大黃魚為研究對象，分析恒溫蓄冷劑凍結方式處理對大黃魚品質(zhì)的影響，為大黃魚速凍技術提供理論支撐[5]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

大黃魚：購于浙江寧波象山某海水養(yǎng)殖場，選取質(zhì)量為（0.5±0.05）kg的大黃魚，起捕后加冰迅速運回實驗室，立即進行不同方式的速凍研究。

蓄冷劑：將25 kg NaCl和0.5 g抗凍蛋白A溶液加入100 L水中，預冷至-25℃。

包裝袋：厚度0.1 mm聚酰胺（PA）薄膜袋。

試劑：硫酸銅、磷酸二氫鈉、硼酸、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、鹽酸、酒石酸鉀鈉、三氯乙酸、三氯甲烷、乙醇、甲醇、叔丁醇、戊二醛、丙二醛、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等（均為分析純AR)，國藥化學試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 實驗儀器與設備

Bioprep-24型均質(zhì)機：杭州奧盛儀器有限公司產(chǎn)品；DZ400/2D真空包裝機：深圳市佳鑫包裝機械有限公司產(chǎn)品；A96FS70TI型變頻冰箱：德國Siemens股份有限公司產(chǎn)品；CR-400型色差儀：日本柯尼卡美能達公司產(chǎn)品；TMS-PRO質(zhì)構儀：美國FTC公司產(chǎn)品；S-3400N型掃描電子顯微鏡：日本日立公司產(chǎn)品；UV-1800APC型紫外可見分光光度計：上海美析儀器有限公司產(chǎn)品；Sigma 3k15型冷凍離心機：德國希格瑪公司產(chǎn)品。

1.3 實驗方法

1.3.1 大黃魚前處理將大黃魚樣品表面進行簡單清洗，用濾紙吸去表面的水分，分成5組（新鮮組(CK)、無包裝空氣自然循環(huán)凍結(UAF-0)、PA薄膜袋真空包裝空氣自然循環(huán)凍結(PAF-1，真空度0.01 MPa，后同)、PA薄膜袋真空包裝蓄冷劑自然循環(huán)凍結(PLF-1)、無包裝蓄冷劑自然循環(huán)凍結(ULF-0)），放入冰水中預冷30 min，后置于-25℃的空氣或蓄冷劑（溫度波動為±0.10℃）中，待大黃魚中心溫度為-15℃后取出，置0～4℃冰箱自然解凍，立即取背部魚肉進行檢測。

1.3.2 測定方法

1）中心溫度 取大黃魚若干條，將插入式溫度計放入經(jīng)前處理的大黃魚腹部中心位置后，放入預先制備的蓄冷劑中，開始凍結。每分鐘記錄一次樣品中心溫度，直到-15℃結束。

2）pH值 按GB 5009.237—236食品安全國家標準 食品pH的測定方法測定。

3）色差 取2組大黃魚(5條/組)，使用便攜式色差儀(CR-10型)對魚體進行色差測定，具體選點見圖1。

圖1 大黃魚色差采樣點Fig.1 Sampling points for chromatic aberration of large yellow croaker

4）質(zhì)構 取大黃魚背部肌肉去皮，每塊切10 mm×10 mm×5 mm。選用直徑為3 mm的圓柱形探頭，壓縮探針以1 mm/s速度進行測試，測試型變量為50%。

5）微觀結構分析 取大黃魚背部肌肉去皮，切成1 mm3的立方體。放入2 mL圓底離心管，體積分數(shù)為3%的戊二醛固定2 h以上，0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(PBS)漂洗3次，15 min/次，再用體積分數(shù)為30%、50%、70%、80%、90%的乙醇漂洗15 min，然后用無水乙醇漂洗2次，10 min/次，叔丁醇體積分數(shù)為25%的乙醇溶液漂洗10 min，叔丁醇體積分數(shù)為50%的乙醇溶液漂洗10 min，叔丁醇體積分數(shù)75%的乙醇液漂洗10 min，最后分別用比例為3∶1、1∶1、1∶3（體積比）的乙醇溶液、叔丁醇混合溶液及純叔丁醇依次漂洗10 min，吸出上層多余液體，-40℃冰箱保存24 h，再冷凍干燥48 h，噴金，電鏡觀察[6]。

6）鹽溶性蛋白含量 在Eymard[7]方法的基礎上，取2份魚肉，分別加入10 mL高離子磷酸緩沖溶液(0.5 mol/L KCl、0.03 mol/L Na2HPO4、0.01 mol/L NaH2PO4)和10 mL低離子磷酸緩沖液(0.025 mol/L Na2HPO4、0.025 mol/L NaH2PO4)，攪拌均勻；前者靜置3 h，后者靜置1 h；然后在4 000 r/min下離心10 min；在上清液中加入體積分數(shù)為15%的三氯乙酸10 mL，靜置后加入10 mL 1 mol/L NaOH溶解蛋白質(zhì)，再分別以高、低磷酸鹽緩沖液定容至50 mL，最后用雙縮脲試劑法測定蛋白質(zhì)含量[7]。

7）揮發(fā)性鹽基氮含量 按GB 5009.228水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮的測定方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

指標數(shù)據(jù)結果均以“平均值±標準差”的方式表示，使 用Origin 8、SPSS 19.0及Microsoft Office Excel 2013進行數(shù)據(jù)分析處理。

2 結果與分析

2.1 恒溫蓄冷劑凍結方式對大黃魚凍結速率的影響

凍結溫度在-1～-5℃時形成的最大冰晶是影響大黃魚凍結品質(zhì)的重要因素[8]。從圖2中可以看出，最大冰晶帶依次為：PAF-1(425 min)＞UAF-0(390 min)＞PLF-1(100 min)＞ULF-0(56 min)。凍結樣品最大冰晶的生成帶時間長短與樣品的種類、大小以及凍結溫度等因素有關[6]。史詠梅等[9]采用液體浸漬凍結南美白對蝦，通過最大冰晶生成帶的時間為0.617 min。譚明堂等[10]采用螺旋凍結魷魚，最大冰晶的生成帶時間為18 min。空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)凍結速率慢于恒溫蓄冷劑凍結組(PLF-1、ULF-0)；即恒溫蓄冷劑凍結與空氣凍結相比具有明顯優(yōu)勢，可大大縮短大黃魚的凍結速率。恒溫蓄冷劑凍結組對比可看出，無包裝蓄冷劑凍結優(yōu)于包裝條件下的凍結速率，由于兩者在同一恒溫條件下，真空包裝狀態(tài)會阻礙能量的傳遞，導致大黃魚中心溫度下降相對緩慢[11]。

圖2 不同方式凍結大黃魚的凍結曲線圖Fig.2 Freezing curve of large yellow croaker by different freezing methods

2.2 恒溫蓄冷劑凍結方式對大黃魚肌原纖維組織微觀結構的影響

以上方式都會引起魚肉的組織結構發(fā)生改變。由圖3可知，大黃魚肌肉纖維約30～50μm。其中空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)變化較大，纖維結構明顯松散，間隙大，結構整體比較混亂。可能是由于魚體表面沒有外包裝保護所致[12]。ULF-0組肌肉纖維松散情況不明顯，魚肉質(zhì)口感變化較小，說明凍結速率過快，會引起大黃魚肌肉組織撕裂[13]。PLF-1組相比其他凍結方式下的肌肉組織影響最小，因為恒溫蓄冷劑凍結速率更快，冰晶顆粒較小，對細胞的破壞程度較小[14]。

2.3 恒溫蓄冷劑凍結對大黃魚色澤的影響

造成大黃魚體色變化的主要因素是色素。由于類胡蘿卜素有多種共軛雙鍵容易被氧化，會直接導致大黃魚金黃體色褪色[15]。由表1可知，不同凍結方式下大黃魚的L*值均有不同程度的降低，恒溫蓄冷劑凍結組(PLF-1、ULF-0)表現(xiàn)下降趨勢較為緩慢，而空氣組(PAF-1、UAF-0)下降趨勢明顯，即恒溫蓄冷劑凍結組下降幅度略小于空氣組；由表2可知，與CK組相比，a*值均增加，且空氣組凍結上升幅度明顯大于恒溫蓄冷劑組；由表3可知，b*值均下降，空氣凍結組的下降幅度明顯大于恒溫蓄冷劑組；原因可能是由于恒溫液體條件下其凍結時間較快，PAF-1和UAF-0組凍結方式的凍結時間太長所導致[16]。張曉頔等[17]證明了冰溫真空包裝方式可以較好地保持羊肉的色澤。本結果與李立杰等[18]研究南美白對蝦貯藏時色差的變化結果一致。

圖3 不同凍結方式對大黃魚肌原纖維組織微結構的影響Fig.3 Effects of freezing methods on the myofibril microstructure of large yellow croaker

表1 養(yǎng)殖大黃魚各部位L*值Table 1 L*values of various parts of cultured large yellow croaker

表2 養(yǎng)殖大黃魚各部位a*值Table 2 a*values of various parts of cultured large yellow croaker

表3 養(yǎng)殖大黃魚各部位b*值Table 3 b*values of various parts of cultured large yellow croaker

2.4 恒溫蓄冷劑凍結對質(zhì)構的影響

質(zhì)構是判斷大黃魚鮮度的重要指標。其中，硬度和彈性作為檢測大黃魚品質(zhì)重要測試指標[19]。不同凍結方式下的大黃魚肉硬度不同程度的下降。PLF-1組下降6.8%，且差異性顯著(P＜0.05)，最接近對照組。空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)分別下降26%及31.1%。此結果表明恒溫蓄冷劑凍結結果優(yōu)于空氣凍結組，并且PLF-1組最接近新鮮組，這可能是由于真空包裝恒溫蓄冷劑狀態(tài)下其凍結速度較快，凍結時形成的冰晶體較小，進而在解凍過程中水分流失較小，蛋白質(zhì)冷凍變性比較小等，使得PLF-1硬度值下降最低[20-21]，見圖4。

經(jīng)過不同方式處理下的大黃魚咀嚼性均有不同程度的下降，且差異極顯著(P＜0.01)。PLF-1和PAF-1組分別下降1.2%和3.7%。UAF-0組下降幅度達到11.5%。有包裝蓄冷劑凍結組優(yōu)于單一蓄冷劑凍結組，表明真空包裝凍結方式下魚肉在抵抗硬物壓入快速恢復變形能力很強[5]。另一方面說明魚體在無包裝情況下水分散失較快，造成了低溫凍裂，使魚肉的口感在逐漸降低[22]。

彈性中空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)下降幅度最大，差異極顯著(P＜0.01)，恒溫蓄冷劑凍結組(PLF-1、ULF-0)下降幅度較小。引起這種現(xiàn)象的原因可能是由于單一空氣自然循環(huán)凍結中心溫度下降較慢，整體凍結時間較長，大黃魚體內(nèi)的ATP酶活性較低，肌動球蛋白變性多，從而導致彈性下降程度較大[23]。

PLF-1組的恢復性最接近新鮮組，下降了1.9%。可能由于凍結時間較短，魚肉的肌肉持水力較強，肌肉纖維較完整，從而恢復性下降緩慢。

綜上所述，PLF-1組更有利于減緩養(yǎng)殖大黃魚凍結質(zhì)構特性發(fā)生劣變，較好地維持了口感。史詠梅等[9]也證明了真空包裝聯(lián)用液體凍結組效果較好。

圖4 不同凍結方式對大黃魚彈性的影響Fig.4 Effects of different freezing methods on the elasticity of large yellow croaker

2.5 恒溫蓄冷劑凍結對大黃魚pH值的影響

pH可以反映大黃魚的新鮮度。由圖5可知，新鮮組的大黃魚pH值為6.72±0.01。大黃魚處在僵硬期前，其體內(nèi)糖類物質(zhì)發(fā)生糖酵解反應產(chǎn)生乳酸等酸性物質(zhì)，而使其體內(nèi)的pH下降[11]。經(jīng)不同凍結處理的大黃魚pH均有不同程度下降，分別為：PLF-1＜ULF-0＜PAF-1＜UAF-0，且差異極顯著(P＜0.01)。空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)pH下降明顯大于恒溫蓄冷劑組(ULF-0、PLF-1)，PLF-1組最接近新鮮組，這是因為-25℃液態(tài)凍結的傳冷速度快，使其快速凍結，從而抑制了ATP酶的代謝。并且經(jīng)蓄冷劑凍結處理后，大黃魚體內(nèi)中心溫度迅速下降，有效地減緩了體內(nèi)乳酸的積累，緩解了pH的下降[24]。沈秋霞等[25]的研究也證明了真空包裝可以有效減緩pH的降低。

圖5 不同凍結方式對大黃魚pH值的影響Fig.5 Effects of different freezing methods on pH of large yellow croaker

2.6 恒溫蓄冷劑凍結大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)的變化

由圖6可知，不同凍結方式下的大黃魚的鹽溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)整體下降。其中恒溫蓄冷劑凍結組(ULF-0、PLF-1)下降較小，僅為2.9%和1.4%。空氣凍結組(PAF-1、UAF-0)下降較顯著，分別為6.5%和9.4%。在恒溫蓄冷劑凍結條件下，有包裝大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)高于無包裝。以上結果表明蛋白質(zhì)與水的相互作用減弱，而蛋白質(zhì)分子內(nèi)相互作用加強，導致蛋白質(zhì)交聯(lián)發(fā)生沉淀，最終導致鹽溶性蛋白質(zhì)含量降低[26]。這與劉書來等[27]對烏鱧的研究結論相似。

圖6 不同凍結方式對大黃魚鹽溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.6 Effects of different freezing methods on saltsoluble protein content of large yellow croaker

2.7 恒溫蓄冷劑凍結方式下大黃魚TVB-N質(zhì)量分數(shù)的變化

大黃魚中的TVB-N是由蛋白質(zhì)的降解以及非蛋白氮化合物的生成而產(chǎn)生，主要由氨、次級產(chǎn)物和胺類組成[28]。不同凍結方式的大黃魚TVB-N質(zhì)量分數(shù)均增加。PAF-1組上升幅度最大，且差異極顯著(P＜0.01)，上升55.3%，保鮮效果最差。PLF-1和ULF-0組分別上升了8.9%及13.5%，PLF-1組保鮮效果最好。恒溫蓄冷劑凍結組(ULF-0、PLF-1)的TVB-N質(zhì)量分數(shù)均小于空氣凍結組(UAF-0、PAF-1)。吳迪迪等[29]研究發(fā)現(xiàn)冰藏聯(lián)用ClO2保鮮方式可以有效抑制TVB-N的上升。唐智鵬等[30]采用聚乙烯醇/納米二氧化鈦/花青素薄膜包裝處理組凍結處理大黃魚，凍藏初始階段這3種凍結方式下TVB-N值為13.97～14.17 mg/hg。PLF-1組最接近新鮮組，可能是由于將蓄冷劑提前預冷至-25℃凍結使魚體溫度迅速下降，有效減緩了微生物的生長繁殖，使蛋白質(zhì)等物質(zhì)的降解緩慢，從而抑制TVB-N的增長[31-32]，見圖7。

圖7 不同凍結方式對大黃魚TVB-N的影響Fig.7 Effects of different freezing methods on TVB-N of large yellow croaker

3 結語

不同凍結方式下，PLF-1組對大黃魚的保鮮效果最好，最有利于品質(zhì)的保持。其中凍結速率僅次于ULF-0組。pH、色差、肌肉組織的硬度、彈性、咀嚼性及恢復性效果均高于其他凍結組，鹽溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)、TVB-N及掃描電鏡觀察對魚肉組織的損傷性最小，優(yōu)于其他方式的凍結組。