溫度波動對大黃魚冷鏈流通期間鮮度品質及水分遷移的影響

李玉梅,司徒慧媛,高加龍,2*,章超樺,2,秦小明,2,曹文紅,2,林海生,2,陳忠琴,2

1(廣東海洋大學 食品科技學院/廣東省水產品加工與安全重點實驗室/廣東省海洋生物制品工程實驗室/ 水產品深加工廣東普通高等學校重點實驗室,廣東 湛江,524088)2(大連工業大學/海洋食品精深 加工關鍵技術省部共建協同創新中心,遼寧 大連,116034)

大黃魚(Pseudosciaenacrocea)肉嫩味鮮、富含蛋白質與維生素等營養物質,受到國內外消費者的青睞。大黃魚在國內以養殖為主,北起黃海南部,經東海、臺灣海峽,南至南海雷州半島以東均有分布[1],是我國近海主要經濟魚類。《2022中國漁業統計年鑒》顯示[2],2021年我國養殖大黃魚總產量為25.42萬t,占全國海水養殖魚類總產量的13.79%。

新鮮大黃魚含有較高的蛋白質和水分,在運輸和貯藏過程中極易受到微生物和內源酶的作用而發生鮮度下降、品質劣化與腐敗變質現象,造成營養損失和商業價值下降。水產品在流通中要保持漁獲后的鮮度和品質,就需要在運輸過程中使用冷鏈運輸體系,然而由于運輸條件與成本的限制,在整個冷鏈流通過程中要保持穩定的溫度十分不易。頻繁的溫度波動常常會影響水產品的鮮度。王一帆等[3]研究發現±2 ℃溫度波動導致4 ℃冷藏的三文魚片色差產生明顯變化,對pH值、揮發性鹽基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)含量也有不良影響。LORENTZEN等[4]發現儲存溫度升高2 ℃,鱈魚魚片的貨架期會因此顯著縮短。傅麗麗等[5]的研究結果表明,溫度波動的凍藏大黃魚其理化指標和微生物數量與溫度穩定組有明顯差別,且貯藏貨架期比溫度穩定組縮短了約6 d。王倩等[6]研究發現,溫度波動加速大黃魚的品質劣變,流通時間與其感官分值、TVB-N值、微生物數正相關,冷鏈組與斷鏈組樣品分別在347與275 h時超出貨架期終點。

水分是水產品中非常重要的組分,其存在形式和各區域分布狀況對水產品品質和貯藏期間的穩定性等有著顯著的影響[7]。低場核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)技術是一種快速、無損的分析檢測技術[8],能直觀反映魚肉中各狀態水分含量和變化,結合部分品質指標的檢測能為研究水分變化與貯藏品質之間的關系提供理論基礎[9]。如王碩等[10]研究發現三文魚冷藏期間水的橫向弛豫參數T2與感官、質構、pH、TVB-N和K值等鮮度指標顯著相關,可用于評價冷鏈物流過程中魚肉品質的變化。汪春玲等[11]研究發現氣調羅非魚在低溫貯藏下水分遷移與TVB-N含量、pH值有較高相關性,可利用LF-NMR技術檢測水分來快速判定微凍氣調魚片的品質變化。SNCHEZ-ALONSO等[12]通過比較不同凍藏條件下鱈魚肌肉的橫向弛豫參數(T2)來評估魚肉的品質,發現T2對不同冷凍溫度敏感,能反映水分子的結晶情況,可用于鱈魚貨架期的預測。然而目前關于低場核磁共振技術結合理化指標監測養殖大黃魚貯藏流通過程中因溫度波動造成的水分遷移及品質變化的研究較少。

為了系統研究冷鏈流通過程中溫度波動對養殖大黃魚鮮度品質和水分遷移的影響,本試驗模擬了大黃魚冷鏈流通過程中常見的溫度波動方式,通過流通過程中大黃魚感官、色差、質構、色澤及菌落總數等理化指標的分析,并結合低場核磁共振技術綜合評價溫度波動對冷鏈流通過程中養殖大黃魚品質及水分遷移的影響,以期為大黃魚的冷鏈物流與品質保持技術開發提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冰鮮大黃魚(Pseudosciaenacrocea),2022年3月采購于廣東湛江市霞山水產品批發市場,產地福建寧德,質量為(500±50) g,體長為28～31 cm,魚鱗完整且有光澤、眼球飽滿凸出、魚鰓鮮紅無異味,層冰層魚條件下運至實驗室。

平板計數瓊脂培養基,北京陸橋技術股份有限公司;ATP關聯物標準品,美國Sigma公司;NaCl、MgO、H3BO3(均為分析純),國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

SN800分光測色儀,深圳市三恩馳科技有限公司;TA.XT Plus C質構儀,英國SMS公司;Varioskan Flash全自動酶標儀,美國Thermo Fisher Scientific公司;VAPODEST 450全自動凱氏定氮儀,德國Gerhardt公司;E2695高效液相色譜儀,美國Waters公司;NMI20-060HH核磁共振成像分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 分組及處理

大黃魚模擬冷鏈流通各階段溫度設定如圖1所示。

貯藏初期階段(L組):新鮮大黃魚層冰層魚運至實驗室后置于2 ℃環境中至貯藏待運階段結束。

CL組:從貯藏待運階段結束至市場銷售環節結束,大黃魚樣品均處在2 ℃環境中;從市場銷售環節結束至家庭暫存階段,大黃魚樣品均處在2 ℃環境中。

BC組:從貯藏待運階段結束至市場銷售環節結束,大黃魚樣品搬運環節溫度為10 ℃,運輸環節溫度為4 ℃,銷售環節溫度為2 ℃;從市場銷售環節結束至家庭暫存階段,大黃魚樣品家庭運輸環節處在20 ℃,其他環節均處在2 ℃環境中。

整個流通過程共設有14個采樣點,L組:L-0、L-24;CL組:CL-48、CL-96、CL-120、CL-192、CL-240、CL-288;BC組:BC-48、BC-96、BC-120、BC-192、BC-240、BC-288。

新鮮大黃魚運至實驗室后用無菌紗布擦干水分后裝入封口袋,分別置于不同的流通條件下貯藏。在各采樣點取樣進行感官評定、色差、質構、TVB-N、K值、菌落總數和低場核磁共振的測定。

1.3.2 感官評定

參考SC/T 3101—2010《鮮大黃魚、凍大黃魚、鮮小黃魚、凍小黃魚》的感官要求與胡申才等[13]的大黃魚感官評定方法,由5名有經驗的本專業感官人員從大黃魚的色澤、氣味和質地3個方面進行評價。采用5分制:5分代表最佳品質,1分代表最差品質,其感官評定分值為3項分數之和(11～15分為品質較好;6～10分為感官接受;0～5分為不可接受),詳細評分標準如表1所示。

表1 大黃魚感官評定評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of Pseudosciaena crocea

1.3.3 色差測定

取大黃魚背部肌肉(長×寬×高約為2 cm×2 cm×1 cm),用分光測色儀測定魚肉的L*值和b*值。每組試驗3次重復,取平均值。

1.3.4 質構測定

取大黃魚背部肌肉(長×寬×高約為2 cm×2 cm×1 cm),使用平底柱形探頭P/10進行測定。測試前將樣品放置4 ℃下平衡30 min。測定參數設置為:測試前速率1 mm/s,測試速率1 mm/s,測試后速率1 mm/s,測試距離5 mm,形變量50%。每個樣品測1次,每組測3個樣品。

1.3.5 TVB-N值測定

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》。具體操作如下:準確稱取10.00 g魚肉,絞碎后加入75 mL蒸餾水,搖勻浸漬30 min。在浸泡好的樣品瓶中加入1 g MgO于消化管中,用全自動凱氏定氮儀進行測定,單位以mg/100 g表示。

1.3.6K值測定

參考郭紅霞等[14]的方法,使用高效液相色譜儀測定樣品中的ATP關聯物,K值的計算如公式(1)所示:

K/%=(HxR+Hx)/(ATP+ADP+AMP+IMP+HxR+Hx)×100

(1)

式中:ATP、ADP、AMP、IMP、HxR、Hx分別代表腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸、肌苷酸、次黃嘌呤核苷、次黃嘌呤的含量,μmol/g。

1.3.7 菌落總數測定

參照GB 4789.2—2022《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》。稱取10 g樣品裝入盛有90 mL生理鹽水的無菌均質袋中,用均質器拍打均勻后進行10倍系列稀釋。選擇2～3個適宜稀釋度接種且在相應條件下培養。30 ℃培養72 h后菌落總數計數,結果以lg CFU/g表示。

1.3.8 低場核磁共振

取大黃魚背部肌肉(長×寬×高約為2.5 cm×2.5 cm×1 cm),保證每塊魚肉質量相近,使用Q-FID及標準品對機器進行校正,然后使用CPMG脈沖序列采集樣品T2(自旋-自旋弛豫時間)信號,每組樣品3個平行,每個平行樣測3次。

儀器主要參數設置為:共振頻率21 MHz,磁體強度0.55 T,磁體-探頭:NMI21-60H-I-60 mm,RF Coi3線圈直徑60 mm、RF Coil線圈直徑60 mm,磁體溫度32 ℃,90°射頻脈寬13.00 μs,180°射頻脈寬26.00 μs,采樣頻率200 kHz,重復采樣間隔時間4 500.00 ms,回波個數8 000,回波時間0.20 ms。

1.3.9 數據處理

試驗均進行3次平行,使用Origin 2021軟件進行圖像繪制,采用SPSS 26.0軟件對數據進行顯著性分析和相關性分析(P<0.05表示差異顯著),結果采用平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 感官評價

模擬流通過程中大黃魚的感官評定結果如圖2所示。

圖2 大黃魚流通過程中感官分值的變化Fig.2 Changes in sensory scores of P. crocea in the circulation注:不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)(下同)。

大黃魚初始感官分值為14.80±0.40,隨著貯藏時間的延長逐漸下降。CL組在貯藏96 h內感官品質較好,貯藏240 h之后才變為不可接受。與CL組相比,BC組在48～240 h各采樣時間節點的樣品感官評分下降幅度均顯著增大(P<0.05),在貯藏72 h后由品質良好變為感官接受,失去魚體原有光澤和彈性并逐漸散發出腥臭味,192 h后已變為不可接受。在流通過程中由于自身酶的分解和微生物的作用改變了魚肉蛋白質和脂質等特性,從而影響氣味、色澤和魚肉質地;BC組比CL組感官評分降幅更大說明頻繁的溫度波動更加加速了微生物生長,促使魚肉中的蛋白質快速分解產生了異味,極大地降低了大黃魚在流通后期的感官品質。王倩等[6]的研究中也得出溫度波動加速大黃魚樣品腐敗進程的結論。

2.2 色差分析

色澤是評價魚肉品質優劣的重要指標之一,根據魚肉的色澤可判斷其新鮮程度[15]。如圖3所示,隨著流通時間的延長,CL組和BC組樣品的亮度值(L*值)呈下降趨勢,與新鮮樣品(0 h)相比差異顯著(P<0.05)。L*值的下降說明大黃魚魚肉肉質的光澤度隨著流通時間的增加逐漸降低,這可能是由于肌肉組織中高鐵肌紅蛋白和高鐵血紅蛋白在流通期間發生氧化,在大黃魚魚肉的表面積累導致魚肉發生褐變反應[16]。當樣品流通至48和98 h時,BC組樣品的L*值均比上個采樣點顯著下降(P<0.05),且在經歷頻繁溫度波動后的BC組樣品L*值與CL組相比差異顯著(P<0.05),說明頻繁的溫度波動對大黃魚魚肉L*值影響顯著。在流通后期,CL組L*值下降幅度減小,而BC組下降幅度不變且略有增大。流通過程中大黃魚樣品的黃度值(b*值)如圖4所示,大黃魚為白肉魚,貯藏初始b*值為-3.60±0.17,隨著流通過程的延長,2組樣品的b*值呈現上升趨勢,在貯藏后期上升趨勢漸緩。BC組樣品b*值在配送運輸過程(48～120 h)表現出明顯上升趨勢,而CL組變化不顯著(P<0.05),可能是由于溫度波動加速了魚肉中脂肪氧化使肉色發黃,而穩定低溫貯藏能減緩魚肉的氧化變色[17]。

圖3 大黃魚流通過程中L*值的變化Fig.3 Changes in L* value of P. crocea in the circulation

圖4 大黃魚流通過程中b*值的變化Fig.4 Changes in b* value of P. crocea in the circulation

2.3 質構分析

質構是衡量水產品品質的重要指標,其數值客觀反映了魚肉組織的狀態及其食用價值[18]。大黃魚流通過程中魚肉質構指標變化如表2所示,隨著流通時間的延長,2組大黃魚樣品的硬度、彈性、咀嚼性均呈現下降趨勢,這是因為水產品在貯藏過程中魚體內的蛋白質在酶和微生物的共同作用下分解成肽和氨基酸,肌纖維蛋白和肌肉結締組織遭到破壞,造成魚肉軟化[19]。隨著貯藏時間的不斷延長,大黃魚各質構指標的數值均呈現下降趨勢。其中咀嚼性是出現顯著變化最早的指標,2組大黃魚的咀嚼性分別在貯藏96和48 h后出現明顯下降。BC組大黃魚的硬度和彈性在貯藏96 h后,與貯藏初期相比顯著降低,而CL組大黃魚樣品則分別在貯藏120和240 h后才呈現明顯差別。由此可見,維持貯藏期間溫度的穩定能有效延緩大黃魚魚肉硬度、彈性等質構特性的改變。

表2 大黃魚流通過程中質構指標的變化Table 2 Changes in texture indexes of P. crocea in the circulation

2.4 TVB-N值分析

TVB-N指標是反映魚肉新鮮度的主要指標,通過測定貯藏過程中蛋白質和非蛋白氮物質被分解產生伯胺、仲胺、氨以及其他揮發性堿性含氮化合物的總量來判斷魚肉的狀態[20]。SC/T 3101—2010《鮮大黃魚、凍大黃魚、鮮小黃魚、凍小黃魚》規定,TVB-N含量<13 mg/100 g為一級品,13～30 mg/100 g為合格品,>30 mg/100 g為不合格品。由圖5可知,大黃魚在流通初期時TVB-N含量為(10.48±0.39) mg/100 g,為一級品品質。隨著流通時間的延長,TVB-N含量不斷增加。BC組樣品貯藏48 h后TVB-N值上升至(13.37±0.31) mg/100 g,品質由一級品下降至合格品,在貯藏240 h后,BC組樣品超出合格品范圍,開始初期腐敗。與BC組相比,CL組樣品TVB-N值上升緩慢,在貯藏24 h后每個采樣時間節點的TVB-N值均顯著低于BC組(P<0.05),流通120 h內品質始終控制在一級品的范圍內,且在流通末期樣品仍屬于合格品。這說明溫度波動對大黃魚TVB-N含量有顯著影響,可能是溫度頻繁波動會有利于細菌的生長繁殖和提高內源酶的活性,加速蛋白質降解產生更多伯胺、仲胺等胺類物質。

圖5 大黃魚流通過程中TVB-N值的變化Fig.5 Changes in TVB-N values of P. crocea in the circulation

2.5 K值分析

魚類死亡后其肌肉的三磷酸腺苷(ATP)會發生一系列的生化反應,肌肉中的ATP會依次降解為ADP、AMP、IMP、HxR和Hx。HxR和Hx所占比例越高,魚的腐敗程度越高即鮮度越低。一般來說,新鮮魚K值<20%,K值在20%～40%為二級鮮度,在60%～80%則處于初期腐敗[21]。由圖6可知,流通初期(0～24 h)大黃魚樣品K值為(6.85±0.02)%和(8.29±0.35)%,屬于一級鮮度。隨著流通時間的延長,大黃魚樣品K值呈先緩慢再快速增長的趨勢,BC組樣品在96 h后降為二級鮮度,192 h后開始初期腐敗;CL組樣品在流通120 h時降為二級鮮度,在288 h時K值增長為(56.61±0.23)%,但仍屬于二級鮮度,說明大黃魚在冷鏈過程中能維持良好的鮮度品質。

圖6 大黃魚流通過程中K值的變化Fig.6 Changes in K value of P. crocea in the circulation

2.6 菌落總數

根據水產行業標準SC/T 3101—2010《鮮大黃魚、凍大黃魚、鮮小黃魚、凍小黃魚》規定,當菌落總數<104時,表示一級鮮度;104～106時,表示二級鮮度;菌落總數>106時,表示腐敗變質。當菌落總數增加到107～108CFU/g時,便會感到強烈的腐敗臭味[22]。大黃魚流通過程菌落總數變化如圖7所示,初始樣品菌落總數為(3.53±0.03) lg CFU/g,表明魚肉具有良好的品質,屬于一級鮮度。隨著貯藏時間的延長,樣品的菌落總數不斷增加。CL組的菌落總數在流通至120 h時為(5.65±0.05) lg CFU/g,其品質仍屬于二級鮮度;BC組樣品貯藏至120 h時,菌落總數已達到(6.47±0.01) lg CFU/g,超出二級品的范圍,說明溫度波動有利于微生物的生長繁殖[23]。

圖7 大黃魚流通過程中菌落總數的變化Fig.7 Changes in total number of colonies of P. crocea in the circulation

2.7 低場核磁共振分析水分及含量變化

由圖8可知,經NMR自身軟件反演后的圖譜出現了4個波峰,分別代表大黃魚樣品中存在的強結合水(T2b)、弱結合水(T21)、不易流動水(T22)和自由水(T23)。其中,大分子結構中存在的水用T2b(T2<1 ms)表示,與大分子物質結合的水用T21(1～10 ms)表示,不易流動水用T22(30～100 ms)表示,自由水用T23(T2>100 ms)表示。隨著流通時間的延長,2組大黃魚T22幅值呈下降趨勢,T2b和T21幅值先增加后減小,T23幅值無明顯變化。2組樣品T2b和T21弛豫時間有向右移動的趨勢,且BC組較CL組右移趨勢明顯,說明流通過程中結合水與大分子物質之間的作用力逐漸變弱,結合水穩定性下降。

圖8 大黃魚流通過程中弛豫時間(T2)的變化Fig.8 Changes in relaxation time (T2) of P. crocea in the circulation

由表3可知,隨著流通時間的延長,2組大黃魚樣品的結合水面積(A2b+A21)先減少后增加,不易流動水面積(A22)整體呈下降趨勢,自由水面積(A23)隨流通時間有一定的波動,整體上呈升高趨勢,可能是由于流通時間的延長,魚肉肌原蛋白纖維分子空間結構發生變化,即高級構象發生改變,導致部分不易流動水與蛋白的結合能力減弱,繼而轉化為自由水流出[24]。沈秋霞等[25]在冷藏虹鱒魚片中也發現相似結論,隨著貯藏時間延長不易流動水比例減少而自由水比例增加。貯藏至48 h和流通后期(120～192 h),CL組與BC組樣品結合水面積(A2b+A21)差異顯著(P<0.05),說明溫度波動對魚肉內結合水影響較大。

表3 大黃魚流通過程中3種狀態水分峰面積的變化Table 3 Changes in water peak areas in three states of P. crocea in the circulation

2.8 相關性分析

大黃魚流通過程中不同狀態水分峰面積和品質指標的相關性分析如表4所示,CL組與BC組大黃魚的結合水峰面積(A2b+A21)與感官評分、L*值、咀嚼性呈顯著負相關(P<0.05),與菌落總數呈顯著正相關(P<0.05),其中CL組的結合水峰面積(A2b+A21)與咀嚼性和菌落總數呈極顯著差異(P<0.01);BC組大黃魚的不易流動水峰面積(A22)和自由水峰面積(A23)均與TVB-N值和K值呈顯著相關(P<0.05)。這是由于隨著流通時間的延長,魚肉蛋白質氧化降解加劇,肌肉組織結構被破壞,不易流動水流動性增強,自由水含量增加。由相關性分析可知,魚肉內的不同水分狀態的含量變化會影響魚肉的感官品質、色澤(L*值和b*值)、咀嚼性及食用品質。因此,可以運用低場核磁共振技術測定不同狀態水分含量來表征大黃魚在低溫流通期間的品質變化。

表4 大黃魚流通過程中不同狀態水分峰面積和 品質指標的相關性分析Table 4 Correlation analysis of water peak area and quality indexes in different states of P. crocea in the circulation

續表4

3 結論

隨著貯藏時間的延長,大黃魚的感官評分、L*值呈下降趨勢,b*值、TVB-N、K值和菌落總數呈上升趨勢,其中斷鏈組樣品的各鮮度指標變化速度比同一采樣時間節點冷鏈組樣品更快。在物流過程中應嚴格控制貯藏、運輸、銷售過程的溫度,盡量避免溫度波動。采用LF-NMR技術能夠準確分辨大黃魚在冷鏈物流中不同水分的遷移情況,隨著流通時間的延長,大黃魚T22幅值呈下降趨勢,T2b和T21幅值先增加后減小。經相關性分析得出,結合水峰面積與菌落總數、感官品質、色澤(L*值和b*值)、咀嚼性的指標呈顯著相關,不易流動水峰面積和自由水峰面積均與TVB-N值和K值呈顯著相關。因此,利用低場核磁共振技術可快速判斷魚肉品質變化的程度。