低鈉鹽干腌馬鮫魚加工過程中的品質變化研究

麥銳杰，吳思亮，楊娟,2，趙文紅,2，劉巧瑜,2，白衛東,2*

(1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣州 510225；2.現代農業工程創新研究院，廣州 510225)

馬鮫魚(Scomberomorusniphonius)，屬鱸形目鲅科，有豐富的維生素、多不飽和脂肪酸和蛋白質。與畜禽肉質相比，魚的肉質較軟，含水量高，內源酶活躍，宰后易產生腐敗變質。為避免這一現象，冷藏凍結[1]或干燥腌制[2]是當今最常用的手段。其中，腌制易操作、成本低，成品耐儲存且具有獨特的風味和口感。近年來，對干腌工藝的研究已經成為研究熱點之一[3]。干腌工藝是在魚身上涂抹一定比例的食用鹽進行腌制，然后在一定的溫度下進行風干，形成風味獨特的魚制品。干腌原理是利用細胞在高滲環境下失水和微生物發酵等使魚肉水分含量下降，內源酶和微生物的活性降低，從而延緩腐敗變質的速度[4]。過量食用食鹽會對人體健康造成危害，因此具備良好風味的低鹽食品已成為當前的研究熱點[5]。Santos等[6]通過氯化鉀替代部分鈉鹽，分別對豬肉蛋白和香腸蛋白進行研究，王夢[7]的研究表明50%氯化鉀代替鈉鹽腌制是可行的。

魚類加工過程中的品質變化指標主要有水分含量、水分活度、pH、色差、質構、蛋白質氧化性等。葉路漫[8]的研究表明，水分含量和水分活度對腌制品的品質有重要影響作用。白婷等[9]的研究表明，腌制的pH與腌制品中的微生物活動息息相關。張波[10]和吳素娟等[11]的研究表明，色差和質構是腌制品的重要感官指標。何湘麗[12]的研究表明，腌制品的風味與蛋白質變化有直接關系。

本研究以馬鮫魚為原料，以50%的氯化鉀代替鈉鹽進行腌制，系統研究整個加工過程中的水分含量、水分活度、pH、色差、質構和蛋白質氧化性質的變化規律，為低鈉鹽干腌馬鮫魚的實際生產、加工、品控和工藝優化提供了理論數據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

馬鮫魚：購于海南省海廚廚房設備有限公司，購買后全程冷鏈運輸，在接收后置于-40 ℃低溫冰箱中保存。

1.2 實驗試劑

食鹽：購于廣州家樂福超市；三羥甲基氨基甲烷(Tris)、牛血清蛋白、乙二胺四乙酸(EDTA)、尿素、甘氨酸、5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、2,4-二硝基苯肼(DNNP)、乙酸乙酯、鹽酸胍等：均為分析純，購自麥克林試劑有限公司。

1.3 儀器設備

PQX-350H人工氣候箱 中儀國科(北京)科技有限公司；BS223S電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；AW100水分活度計 冠亞技術公司；Starter 3100 pH測定儀 美國奧豪斯公司；Chroma Meter CR-400色差儀 日本Konica Minolta公司；TMS-PRO質構儀 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；RW20均質機 德國IKA有限公司；5810R多功能臺式離心機 德國艾本德公司；TU-1901雙光束紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限公司。

1.4 實驗方法

1.4.1 加工工藝

將購置的馬鮫魚在同一條件下解凍，去除其皮后，取其相同部位，然后將其切成重量為(200±1.0) g、尺寸為20 cm×10 cm×2 cm大小的馬鮫魚魚塊。

具體干腌工藝：經過清洗的馬鮫魚魚塊，濾干其表面的水分，用氯化鈉和氯化鉀(分別占馬鮫魚總重量的2.25%，總共占4.5%)腌制，用保鮮膜密封，在4 ℃下腌制5 h，然后在恒溫16 ℃的人工氣候箱中風干5 d。分析的樣品在5個階段采集：A：腌制前，B：腌制后，C：風干1 d，D：風干3 d，E：風干5 d。

1.4.2 低鈉鹽干腌馬鮫魚水分含量變化的測定

參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法進行測定[13]。

1.4.3 低鈉鹽干腌馬鮫魚水分活度變化的測定

參考GB 5009.238—2016《食品安全國家標準 食品水分活度的測定》中的水分活度儀擴散法進行測定[14]。

1.4.4 低鈉鹽干腌馬鮫魚pH變化的測定

參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》中測定肉制品pH的方法進行測定[15]。

1.4.5 色差的測定

參考張波的方法，并略作修改。按照1.4.1的工藝制備低鈉鹽干腌馬鮫魚產品，取位置和大小一致的完整魚肉，用色差儀測定魚肉的a*(紅綠值)、b*(黃藍值)和L*(亮度)。ΔE*表示色差值，由下式計算：

1.4.6 質構的測定

參考葉路漫的方法，并略作修改。按照1.4.1的工藝制備低鈉鹽干腌馬鮫魚產品，將樣品切割成3 cm3的塊狀，采用質構儀進行多面剖析模式測試。具體參數：平底柱形探頭P/5；測前速率30 mm/min；測定速率：60 mm/min；測后速率：60 mm/min；壓縮程度：50%；探頭兩次測定間隔時間5 s。每次測定之后清洗探頭，每片魚片重復平行測定2次，最終結果取其平均值。

1.4.7 蛋白質氧化性質的測定

1.4.7.1 肌漿蛋白與肌原纖維蛋白的提取

提取低鈉鹽馬鮫魚制品魚肉肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的方法參考Toldrá等[16]的方法，并略作修改。取魚肉5 g于燒杯中，加入50 mL Tris-HCl緩沖液(0.1 mol/L，pH 7.4)，用均質機均質2 min，然后以12000 r/min的速率離心8 min，上清液為肌漿蛋白提取液。上述肌漿蛋白提取的沉淀用50 mL的Tris-HCl緩沖液洗滌3次，除去緩沖液后，加入50 mL含有0.6 mL/L KCl的Tris-HCl緩沖液，抽提過夜，最后以8000 r/min的速率離心10 min，取上清液即為肌原纖維蛋白溶液，此過程均在4 ℃下進行，之后采用雙縮脲法測定蛋白濃度。

1.4.7.2 蛋白質總巰基與活性巰基的測定

測定低鈉鹽馬鮫魚制品魚肉肌漿蛋白和肌原纖維蛋白總巰基和活性巰基的方法參考Koutina等[17]的方法，并略作修改。

a.總巰基的測定方法

取1.4.7.1所制蛋白懸浮液1 mL，加入pH為8.0的Tris-Gly-8M尿素緩沖液5 mL和4 mg/mL的DTNB 40 μL，25 ℃渦旋振蕩30 min，在412 nm處測定吸光值。

b.活性巰基的測定方法

取1.4.7.1所制蛋白懸浮液1 mL，加入pH為8.0的Tris-Gly緩沖液5 mL和4 mg/mL的DTNB 40 μL，25 ℃渦旋振蕩30 min，在412 nm處測定吸光值。

1.4.7.3 蛋白質羰基含量的測定

參考Rashidnejad A等[18]測定蛋白質羰基含量的方法測定肌原纖維蛋白和肌漿蛋白的羰基含量。取1.4.7.1方法制備的肌漿蛋白與肌原纖維蛋白懸濁液各0.3 mL，分別加入300 μL 2,4-二硝基苯肼(DNNP，10 mmol/L)，置于室溫下1 h，每隔10 min振蕩1次，之后分別加入0.6 mL 20%三氯乙酸溶液，10000 r/min離心10 min，棄上清液，沉淀用2 mL乙醇∶乙酸乙酯(1∶1)的溶液洗滌3次后加入2 mL 6 mol/L的鹽酸胍溶液，振蕩后在37 ℃下靜置15 min，10000 r/min離心10 min，取上清液，在367 nm處測定吸光值。

1.4.7.4 蛋白質表面疏水性的測定

參考Chelh等[19]測定蛋白質疏水性的方法測定肌原纖維蛋白和肌漿蛋白疏水性。取用1.4.7.1方法制備的肌漿蛋白與肌原纖維蛋白懸濁液各1 mL，分別加入0.2 mL的1 mg/mL溴酚藍溶液(BPB)，室溫下靜置10 min，4500 r/min離心15 min，分別取上清液稀釋10倍，在595 nm處測定吸光度。

1.5 數據分析

數據采用SIMCA 14.1和Origin 2018作圖，用IBM SPSS Statistics 20進行方差分析和Duncan's多重極差比較(p<0.05)。

2 結果與討論

2.1 低鈉鹽馬鮫魚加工中水分含量和水分活度的變化

圖1 腌制過程中水分含量和水分活度的變化Fig.1 Changes of water content and water activity during the curing process

水分含量是干腌制品的重要評定標準之一。由圖1可知，低鈉鹽干腌馬鮫魚制品的水分含量在加工過程中呈顯著下降的趨勢(p<0.05)。未加工的馬鮫魚魚肉水分含量達到72.86%，經過5 d的干腌制加工后，最終低鈉鹽干腌馬鮫魚水分含量為43.19%。低鈉鹽干腌馬鮫魚制品在干腌過程中水分含量減少的原因主要有以下兩點：一是在腌制時，食鹽的加入使魚肉的滲透壓產生變化，細胞液外滲，導致水分下降；二是干腌時，空氣流速加快和環境溫度升高加快了水分的流失。而且在整個干腌的過程中，水分變化最劇烈的階段是風干3～5 d，從58.17%降低至43.19%。這可能是干腌過程中，隨著水分的蒸發，干腌表面接觸的食鹽濃度越發接近飽和狀態，因而魚肉組織細胞膜內外食鹽濃度梯度變大，滲透壓變大，魚肉組織需要通過更快地失水來平衡滲透壓[20]。

水分活度是影響腌制品品質和儲存特性的重要因素之一。由圖1可知，低鈉鹽干腌馬鮫魚制品的水分活度在加工過程中呈現下降的趨勢。未加工的馬鮫魚魚肉的水分活度達到0.986，微生物的活動較為劇烈。因此，此時的物質變化可能主要與微生物的活動有關，隨著加工的進行，水分活度逐漸下降，最終水分活度下降至0.827(<0.9)，因此能抑制微生物活動，降低內源酶活性，延長馬鮫魚的保藏期。腌制過程中，在鹽的解離作用下，魚肉組織中的游離水不斷減少，這是造成Aw值下降的重要原因[21]。在活魚至腌制完成、風干1～3 d、風干3～5 d階段均呈現顯著性變化(p<0.05)，但在腌制完成至風干1 d階段不具有顯著變化(p>0.05)。水分活度影響著微生物的生長繁殖，這可能是造成低鈉鹽干腌馬鮫魚在活魚至腌制完成階段水分活度變化顯著的原因[22]。自由水的不斷減少導致蛋白質膠體結構的保水性不斷下降，可能是低鈉鹽干腌馬鮫魚在后續3個階段水分活度變化顯著的原因[23]。

水分含量和水分活度隨著加工時間的增加而降低的趨勢與葉路漫的研究結果相同。

圖2 腌制過程中pH的變化Fig.2 Changes of pH during the curing process

2.2 低鈉鹽馬鮫魚加工中pH的變化

pH影響著微生物發酵，如酵母菌產酸或降解脂肪酸，還影響成品的感官特性，如pH較低時，脂肪酸和蛋白質水解酶類的活性會降低，從而影響成品風味。由圖2可知，未加工的馬鮫魚魚肉的pH值為6.24，在加工過程中pH值緩慢下降，最終在干腌5 d后pH值為6.05。其中，未加工的馬鮫魚魚肉與腌制完成階段的pH具有顯著性差異(p<0.05)，但是腌制完成至風干1 d、風干1～3 d、風干3～5 d階段均無顯著差異(p>0.05)。主要原因可能是在活魚至腌制完成階段，一方面，魚肉組織中的糖原降解產生酸類物質[24]；另一方面，微生物作用導致魚肉中快速產酸或脂肪酸的降解，進而使pH呈現下降趨勢，在后續加工過程中，微生物的活性降低，導致pH降低趨勢變緩。pH隨著加工時間的增加而降低的趨勢與白婷等的研究結果相同。

2.3 低鈉鹽馬鮫魚加工中色差的變化

表1 腌制過程中色差的變化Table 1 Changes of color difference during the curing process

色澤一般用色值來衡量，由表1可知，在干腌過程中，L*值具有顯著性差異(p<0.05)，隨著干腌制過程的進行，L*值從未腌制的19.83不斷增大至干腌5 d的43.16，主要原因可能是水分含量的減少和蛋白的聚集會導致L*(白度)的增加，此結果與Hughes等[25]和Stien等[26]的研究結果相似。a*值的趨勢與L*值相似，也隨著加工的進行而顯著增加(p<0.05)，從未腌制的-2.21不斷增大至干腌5 d的4.42，可能原因是在干腌過程中，在肌紅蛋白還原酶的作用下，魚肉中的高鐵肌紅蛋白轉化為氧化肌紅蛋白，進而導致a*值上升，此結果與Thanonkaew[27]的研究結果相似。b*值也隨著干腌制的進行而顯著增加(p<0.05)，從未腌制的-0.64不斷增大至干腌5 d的8.84，主要原因可能與蛋白質和脂肪酸的氧化代謝有關，在干腌制加工中，蛋白質和脂肪酸的氧化降解產生發色成分，進而使b*值增加，此結構與羅青雯等[28]的研究結果相似。ΔE*(色差)值在活魚至腌制完成、腌制完成至風干1 d和風干1～3 d階段均具有顯著差異(p<0.05)，在風干3～5 d階段不具有顯著差異(p>0.05)，風干后期顏色變化不顯著與張波的研究結果相似。

2.4 低鈉鹽馬鮫魚加工中質構的變化

低鈉鹽干腌馬鮫魚的質構對其感官評價有著重大的影響作用，質構包括硬度、內聚性、彈性、膠黏性和咀嚼性等。

表2 腌制過程中質構的變化Table 2 Changes of texture during the curing process

硬度是造成食物形成一定程度形變時受到的力的大小，馬鮫魚的硬度隨著干腌制加工的進行而逐漸增加，從未腌制的0.976 N最終升至11.836 N，且均具有顯著差異(p<0.05)，硬度主要與水分含量和蛋白質相關，由于在干腌制過程中pH處于酸性環境下，蛋白質易形成酸誘導凝膠使低鈉鹽干腌馬鮫魚的硬度上升，此外，水分含量的降低也會導致硬度的上升[29]。內聚性大小與食物內部各組分的相互鍵合強度有著密切的關系，其反映的是保持食物內部組織之間連接完整性的能力和抵抗牙齒咀嚼的能力，內聚性在干腌制加工過程中總體呈現上升的趨勢，但在各個加工階段無顯著差異(p>0.05)，數值均在0.516～0.573的范圍內。彈性是樣品受力形變后恢復至形變前條件下的高度或體積比率，彈性在干腌制過程中處于動態的變化，在活魚至腌制完成階段、腌制完成至風干1 d階段呈現上升的趨勢，且具有顯著性差異(p<0.05)，可能是肌肉在酶和微生物代謝下共同作用的結果，而在風干1～3 d和風干3～5 d階段呈現下降的趨勢，這可能是因為魚肉在腌制過程中，鹽分使細胞組織中的蛋白質發生變性[30]，比如肌動球蛋白的二級結構受鹽分的影響，因而魚肉組織韌性增加，鹽溶性蛋白數量改變，從而影響了形成網絡結構的蛋白質數量，蛋白質的凝膠性降低，表現為魚肉組織彈性下降[31]。加工過程中，彈性先上升后下降的現象與吳素娟等的研究結果一致。膠黏性和咀嚼性均隨著干腌制的進行而增加，而不同階段的樣品均具有顯著差異(p<0.05)，膠黏性從0.564 N增加至7.504 N，咀嚼性從1.426 mJ增加至21.564 mJ，這兩種質構特性主要與蛋白質的氧化相關。

2.5 低鈉鹽馬鮫魚加工中蛋白質氧化性質的變化

2.5.1 肌原纖維蛋白與肌漿蛋白總巰基和活性巰基的變化

巰基是表現反應活性的重要功能基團。巰基分為總巰基和活性巰基，總巰基指蛋白質分子內部的巰基，活性巰基指暴露在外的巰基，在加工過程中，由于蛋白質的水解，導致巰基會氧化成二硫鍵，因此，巰基含量的變化與蛋白質降解有較大的相關性。

圖3 腌制過程中巰基含量的變化Fig.3 Changes of sulfhydryl content during the curing process

低鈉鹽干腌馬鮫魚加工過程中肌原纖維蛋白和肌漿蛋白總巰基和活性巰基變化見圖3，肌原纖維蛋白和肌漿蛋白的總巰基和活性巰基含量均隨著加工的進行而下降，肌漿蛋白的總巰基和活性巰基分別從1.829，0.371 μmol/g下降至0.777，0.07 μmol/g(p<0.05)；肌原纖維蛋白的總巰基和活性巰基分別從0.71，0.62 μmol/g下降至0.32，0.22 μmol/g(p<0.05)。原因可能是在干腌制過程中，一方面在一定濃度的金屬離子下，蛋白質相互作用發生疏水聚集現象，使得能檢測到的巰基變少[32]；另一方面，蛋白質在加工過程中發生水解反應，以及由于氧化破壞了蛋白質的空間結構，使巰基轉化為分子之間、分子內二硫鍵或氧化成次磺酸、亞磺酸和磺酸[33]。肌原纖維蛋白與肌漿蛋白總巰基和活性巰基隨著加工時間的增加而減少的趨勢與葉路漫的研究結果相同。

2.5.2 肌原纖維蛋白和肌漿蛋白羰基含量的變化

圖4 腌制過程中羰基含量的變化Fig.4 Changes of carbonyl content during the curing process

由圖4可知，低鈉鹽干腌馬鮫魚肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的羰基含量均隨著加工的進行而增加，肌漿蛋白的羰基含量在活魚至腌制階段和腌制至風干1 d階段緩慢上升(從2.09 μmol/g上升至2.12 μmol/g，p>0.05)，然后其含量再迅速上升(從2.12 μmol/g上升至2.976 μmol/g，p<0.05)；而肌原纖維蛋白則呈相反的趨勢，先迅速上升(從0.67 μmol/g上升至1.25 μmol/g，p<0.05)，然后緩慢上升(從1.25 μmol/g上升至1.38 μmol/g，p>0.05)。羰基含量上升的原因可能是魚肉組織中蛋白質側鏈上一些帶有NH-或NH2的氨基酸與脂肪水解產生的氧化自由基反應形成羰基，以及在金屬催化氧化、α-酰胺化作用及其他因素作用下產生羰基衍生物[34-35]。肌原纖維蛋白羰基前期上升速度較快的原因可能是魚肉組織在內源酶和微生物的作用下，蛋白質發生劇烈的降解，且降解的速率遠遠高于羰基化合物降解的速率，導致羰基含量迅速上升；后期緩慢上升的原因可能是水分減少、pH下降等降低了內源酶和微生物的活性，蛋白質降解速率略高于羰基化合物降解速率，因此羰基含量的增長量變緩。肌原纖維蛋白和肌漿蛋白羰基含量隨著加工時間的增加而增加的趨勢與耿翠竹[36]的研究結果相同。

2.5.3 肌原纖維蛋白和肌漿蛋白表面疏水性的變化

蛋白質表面疏水性對蛋白質構象和結構的穩定有重要的影響，可以說明蛋白質的水解程度，表面疏水性含量增加則代表蛋白質發生了水解變性，因此表面疏水性是研究蛋白質氧化水解程度的重要指標之一。表面疏水性的變化見圖5。

圖5 腌制過程中的疏水性變化Fig.5 Changes of hydrophobicity during the curing process

由圖5可知，肌漿蛋白和肌原纖維蛋白疏水性含量均隨著加工的進行而上升，其中，肌漿蛋白疏水性含量上升幅度較為劇烈(從20.08 μg上升至101.51 μg，p<0.05)；肌原纖維蛋白疏水性含量上升幅度較小(從72.33 μg上升至85.13 μg，p<0.05)。該結果證明在干腌過程中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白均發生水解變性，導致表面疏水性含量下降。其中，肌漿蛋白的水解變性程度大于肌原纖維蛋白的水解變性程度，與巰基含量和羰基含量的結果相一致，也與耿翠竹的研究相一致。

3 結論

經過腌制和風干，氯化鉀部分代替鈉鹽腌制馬鮫魚的品質變化顯著，說明50%氯化鉀代替鈉鹽腌制馬鮫魚是可行的。

未加工的馬鮫魚魚肉水分含量達到72.86%，而最終成品的低鈉鹽干腌馬鮫魚水分含量為43.19%。而在其腌制過程中，水分變化最劇烈的階段是風干3～5 d，從58.17%降低至43.19%。水分活度在活魚至腌制完成期間變化顯著，可能與微生物活度有關，隨著加工進行，最終水分活度下降至0.827(<0.9)，因此能夠很好地抑制微生物的活動，延長馬鮫魚的保藏期。未加工的馬鮫魚魚肉的pH為6.24，隨著加工的進行不斷下降，最終為6.05。未加工魚肉與腌制完成階段的魚肉pH具有顯著性差異(p<0.05)，可能是由于乳酸菌的作用導致魚肉中快速產酸或脂肪酸的降解，進而使pH下降顯著，之后微生物活動減緩，所以其他階段變化不顯著。L*值、a*值和 b*值在整個腌制過程中變化顯著，但ΔE*值在腌制完成和風干前期變化顯著，但風干后期(從第3天開始)變化不顯著。馬鮫魚的硬度隨著干腌制加工的進行而逐漸增加，從未腌制的0.976 N最終升至11.836 N，且均具有顯著差異(p<0.05)；內聚性在干腌制加工過程中總體呈現上升的趨勢，但在各個加工階段無顯著差異(p>0.05)，數值均在0.516～0.573的范圍內；彈性在干腌制過程中處于動態的變化，先升后降，在各階段都有顯著差異(p<0.05)；膠黏性和咀嚼性均隨著干腌制的進行而增加，而不同階段的樣品均具有顯著差異(p<0.05)，膠黏性從0.564 N增加至7.504 N，咀嚼性從1.426 mJ增加至21.564 mJ。肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的總巰基和活性巰基下降，羰基上升，疏水性上升，說明蛋白質在腌制過程中已經出現部分氧化，風干過程中更加明顯。

因此，本研究為低鈉鹽干腌馬鮫魚加工工藝提供了一定的技術支持和理論參考。