超聲波及pH調控對解凍鮐魚水化階段品質的影響

潘偉聰，江靜，張雙其，楊慶倫，于瑾*，胡金春*

1.浙江海洋大學食品與藥學學院（舟山 316022）；2.浙江龍和水產養殖開發有限公司（衢州 324400）；3.龍游縣養殖業發展中心（衢州 324400）；4.衢州市水產技術推廣中心（衢州 324400）

鮐魚（Pneumatophorus japonicus），也名鯖魚，是我國主要捕獲和消費的魚類之一[1]。鮐魚中含有大量不飽和脂肪酸，是一種良好營養來源。鮐魚常用的空氣凍結法等傳統陸上凍結方式[2]，其凍結速度較慢，容易造成凍結過程中的冰晶體積較大，導致鮐魚肌肉損傷，造成解凍后在感官及理化品質等方面大幅劣化[3-6]。

目前對于凍融過程的研究，主要側重于凍結、儲藏、解凍三個方面，如：史詠梅等[7]發現真空包裝聯用浸漬凍結能顯著提升解凍蝦仁品質；趙思敏等[8]研究表明流化冰預冷能使大黃魚新鮮度更佳，延長儲藏期。超聲波（US）可以顯著提升體系內的傳熱及傳質作用[9]，從而提升物理、化學反應速率，強化各類反應體系。水化（hydration），是一種改善水產品解凍品質的處理方式。是指通過將原料或產品置于適宜條件的水化液體系內，從而增加蛋白質與水分子之間的結合力。水-蛋白質及溶質-蛋白質的相互作用能在很大程度上影響蛋白質的的功能性質[10]。合理的水化過程能夠提升產品品質，但不佳的水化條件也可能造成產品中有害微生物的過度繁殖[11]，因此尋找適宜的條件非常必要。

此次試驗以增重率、TVB-N、組胺、色差等為主要參考指標，探究US及水化液pH的調控在提升解凍水產品品質上的應用價值，填補解凍鮐魚水化階段的品質研究空白。

1 材料與方法

1.1 主要材料、試劑與儀器

鮐魚（每條質量250±30 g，購自舟山市長峙島菜籃子直供店）；標準水化液（焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉分別以2.4，2.4和1.2 g/L加入純水制成）；組胺快速檢測試劑盒（無錫宇翔生物有限公司）；總蛋白（TP）測定試劑盒、總巰基（—H）測定試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

KH-500DE型數控超聲清洗器（昆山禾創超聲儀器有限公司）；KDN-520型全自動凱氏定氮儀（上海邦億精密量儀有限公司）；UV-2600型紫外可見分光光度計（上海尤尼柯儀器有限公司）；彩譜CS-210型精密色差儀。

1.2 樣品前處理

新鮮鮐魚去其魚皮覆膜、魚骨及內臟，棄用頭尾，沿魚體延伸垂直方向用刀，加工為厚2.0±0.5 cm、重30±2 g的魚片，并在-18 ℃條件下冷藏24 h以上。使用前將魚片置于4 ℃條件下空氣解凍24 h以上。

魚片與標準水化液以1∶3（g/mL）的料液比配制混合液，采用冰水浴使水化過程的液溫始終≤14 ℃，此外所有水化階段均在4 ℃條件下進行。超聲波頻率40 kHz，額定功率500 W，輔助水浴處理條件：時長20 min，每次間隔3 h，每24 h進行3次超聲處理。每24 h對各組進行1次pH調控。

1.3 試驗方法

1.3.1 超聲波處理對樣品水化增重率的影響

將魚片隨機分為5組，分別對各組施用功率0，40%，60%，80%和100%的超聲波，每24 h測定1次樣品增重率。

1.3.2 pH調控及與超聲波聯用對樣品水化增重率的影響將魚片隨機分為8組，各組水化條件如表1所示，每24 h測定1次樣品增重率。

表1 各組樣品處理方式A1

1.3.3 pH調控及超聲波處理水化樣品綜合性評價

將魚片隨機分為pH處理組、US處理組、pH+US處理組和CK對照組4組，各組處理條件如表2所示。每隔24 h測定各組感官、理化及微生物指標。

表2 各組樣品處理方式A2

1.4 指標檢測

1.4.1 揮發性鹽基氮含量

參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[12]。

1.4.2 組胺含量

參照快速檢測試劑盒說明操作，并與標準比色卡比色，讀取對應數值。

1.4.3 總蛋白測定

將樣品搗碎后準確稱取1.000 g，按照試劑盒說明操作，于595 nm測定吸光度A。按式（1）計算樣品蛋白質量濃度（TP）。

式中：X為待測樣品蛋白質量濃度，g/L；A0為空白組吸光度；A測定為樣品吸光度；A標準為標準品吸光度；標準品質量濃度單位為g/L。

1.4.4 總巰基測定

將樣品搗碎后準確稱取1.000 g，按照試劑盒說明操作，于412 nm測定各組吸光度A。按式（2）計算樣品總巰基含量。

式中：X為總巰基含量，mmol/g；V0為反應總體積，mL。

1.4.5 微生物指標

參考GB 4789《食品微生物學檢驗》系列標準[13-14]，檢測樣品的菌落總數、霉菌酵母。

1.4.6 色差值

利用色差儀測定樣品L*值、a*、b*值，每組樣品平行測量5次，取均值。

1.4.7 感官評定

根據質量指數法（Quality Index Method，QIM）進行感官特性評價，感官評定小組由男女比例1∶1的10位感官評定員組成，表述評分為0，1，2，3，4和5分。綜合結果取平均值計算，滿分為5分。評定細則及標準見表3。

表3 鮐魚魚片感官評定標準

1.5 數據分析

采用IBM SPSS statistics 26進行數據顯著性分析，Excel 2010及Origin 8.5進行數據整理并制圖。

2 結果與討論

2.1 超聲波處理對魚片水合性的影響

從圖1可以看出，施加高強度（80%和100%）的超聲波會在2 d后導致增重率下降，考慮是因為高強度超聲波的破壞性較大，阻礙蛋白質分子對水分子的截留作用，同時振動也會造成機械性損傷，導致增重率下降。低強度（40%和60%）的超聲波能提升鮐魚增重率，且增重趨勢具有一致性。結果表明，樣品在水化1 d內增重速率最高，隨后增重速率下降。超聲強度40%的處理組最終增重率最高，3 d后的最高增重率達10.25%，顯著高于CK組的8.90%，說明40%的超聲強度增重效果最佳。

圖1 超聲波處理強度對魚片增重率的影響

2.2 pH調控及與超聲波聯用對魚片水合性的影響

如圖2所示，各pH調控組中，輔助US處理組的增重率均大于對應的單一處理組，表明US在pH 6.0～9.0的區間內對增重率均存在一定促進作用。2 d內，樣品的增重率上升趨勢為pH 8.0＞pH 7.0＞pH 9.0＞pH 6.0。但3 d時，pH 9.0的處理組增重率超過pH 7.0組。pH 8.0的輔助US組和單一處理組樣品最終增重率分別達到14.802%和12.917%，促進水化作用的效果最好。

圖2 不同pH及超聲波處理條件對增重率的影響

2.3 pH調控及超聲波處理水化

2.3.1 增重率

如圖3所示，7 d內單一處理及復合處理均能顯著提升樣品增重率（p＜0.05）。40% US+pH 8.0處理組在7 d內始終保持最高的增重率，而CK組的增重率始終處于最低。數據顯示，5 d內，單一US處理組的增重率高于pH處理組，但超聲波處理依然會對組織結構產生物理性損傷，從而導致US處理的鮐魚在5 d后增重率下降，但處理組的增重率仍然顯著高于CK組。

圖3 US及pH調控水化階段對增重率的影響

2.3.2 組胺

組胺是評價青皮紅肉魚類的重要鮮度標準之一。如圖4所示，水化7 d內，各組別組胺含量均呈現不斷上升趨勢，其中，處理組的組胺含量與CK組差異顯著（p＜0.05）。CK組增長最快，US處理組的組胺含量略低于CK組，pH處理組及復合處理組的組胺含量增長相對較慢，但均未超過GB 2733—2015[15]對鮐魚等高組胺含量魚類規定的40 mg/100 g的限量標準。

圖4 US及pH調控水化階段對組胺的影響

結果表明，US及pH處理都能有效抑制組胺的生成。蒙菊[16]研究發現pH對產胺菌產胺能力有顯著影響，并且在pH 5.0～7.0條件下產胺能力較強。同時楊琴[17]研究發現組氨酸脫羧酶的活性穩定范圍為pH 5.0～8.0，在pH 8.0后出現急劇下降。結合本試驗結果，推測產胺菌在pH 8.0條件下生長及產胺活力下降，同時也在一定程度上影響組氨酸脫羧酶活力。趙中輝等[18]發現超聲波處理無法消除鲅魚的組胺，但可有效抑制組胺的形成，延長貯藏時間，與此次結果相一致。

2.3.3 總蛋白定量

各組水化期間的總蛋白含量及變化如圖5所示。結果表明，隨著貯藏時間延長總蛋白含量均呈現下降趨勢。0～5 d內，US處理組的總蛋白含量最高，水化5 d后，復合處理組最高。pH調控組與CK組的蛋白含量差異不大，但US處理和復合處理組與CK組差異顯著（p＜0.05），表明US處理能夠在一定程度抑制蛋白含量下降，有助于維持水產品在水化階段的品質。

圖5 US及pH調控水化階段對總蛋白含量的影響

2.3.4 巰基含量

由于巰基活性相對較高，暴露在空氣中極易氧化為二硫鍵而失去活性，水產品中的總巰基含量通常被認為是判定蛋白質氧化程度的重要指標之一[19]。如圖6所示，水化7 d，巰基含量總體呈下降趨勢。其中，復合處理組總巰基含量最低。顯著性檢驗結果顯示，水化7 d后，處理組總巰基含量顯著低于CK組（p＜0.05）。

圖6 US及pH調控水化階段對巰基含量的影響

相關研究表明，在食品體系中增加超聲場能有效促進蛋白質分子的溶脹、展開，增加各類活性基團暴露的概率[20]，從而在很大程度上促進蛋白質分子氧化。同時，偏離肌肉蛋白質等電點的pH也在一定程度上促進分子溶解，導致pH組的總巰基含量顯著低于CK組。

2.3.5 菌落總數

水化階段內，各組菌落總數均呈現高速增長。整個水化階段中，復合處理組的菌落總數始終處于較低水平，單一處理組的菌落總數也均低于于對照組，說明pH 8.0的水化條件及40% US處理能夠抑制嗜溫菌生長，提升產品在水化階段相關品質，延長儲藏期。

霉菌、酵母計數與菌落總數生長趨勢相似，復合處理組同樣顯示出最佳的抑菌效果。周大鵬等[21]對鱸魚采用600 W超聲波處理5～20 min發現超聲處理有助于抑制腐敗微生物的生成，減緩菌落總數增長，與此次試驗結果相符合。

圖7 US及pH調控水化階段對菌落總數的影響

圖8 US及pH調控水化階段對霉菌、酵母的影響

2.3.6 色差

圖9中A1表示L*值，A2表示a*值，A3表示b*值。水化過程對a*值的影響相對顯著，在p＜0.05水平下，除復合處理組外，水化過程中各處理組的a*值變化均在顯著范圍內。各水化組的a*值在水化階段中均略有升高，顯示水化階段對鮐魚片具有微弱的紅變效應，且復合處理對此類變化具有一定抑制作用。

圖9 US及pH調控水化階段對色差的影響

水產品凍藏過程中，肌肉組織內的氧合肌紅蛋白的氧化常導致肌肉紅色效應減弱，同時，由于肌肉的失水和氧化反應，肌肉組織的亮度下降，同時產生黃變反應[22]，因此L*值逐漸下降，b*值上升。其中pH處理組的b*值變化最大，CK組次之，復合處理組增量最小，表明超聲處理可減弱黃變反應，提升產品的色澤品質。水化過程對樣品L*值的影響最大，即能使樣品亮度大幅提升，但水化階段后，各組的L*值測定結果不存在顯著差異（p＜0.05）。

2.3.7 感官評定

從圖10可以看出，各組樣品解凍后的綜合感觀評分均在4分以上。CK組的評分變化不大。復合處理組評分下降最為顯著。顯著性檢驗（p＜0.05）顯示，CK組與處理組在水化7 d后的綜合評分具有顯著差異，即超聲及pH處理均會導致樣品感官品質下降。

圖10 US及pH調控水化階段對感官品質的影響

3 結論與展望

將超聲波物理場與pH調控相結合，研究其對樣品水化過程的相關品質的影響。試驗結果表明，超聲強度40%及pH 8.0的條件對水化增重率增效作用最明顯，同時在提升產品色澤，減少組胺生成及抑制腐敗微生物生長等方面均有積極效果，而在TVB-N含量及感觀評分上較為不利，推測是由于超聲處理造成的機械損傷。從水化增重率來看，復合處理組在提升水化效果方面具有顯著積極效益。施加pH調控及US處理能大幅度提升產品品質，縮短總體水化階段時間，減少水化階段的二次損耗。

近年來，為盡可能提升水產品凍融循環后的品質，研究者致力于通過施加物理場等方式抑制凍融過程中的不利反應。但單一處理手段在某一方面都會存在局限性，因此復合處理手段及結合凍融階段、水化階段的輔助處理是未來的重要發展方向，對消費者購買和食用品質安全、營養價值高且符合感官要求的水產品及其加工制品具有重要意義。