冷藏与微冻贮藏过程中鲟鱼肉品质变化


鲟鱼(Sturgeon)隶属于硬骨鱼纲(Osteichthyes)辐鳍亚纲(Actinopterygii) 硬鳞总目(Ganoidomorpha) 鲟形目(Acipenseriformes),是现存起源最早的脊椎动物之一。成年鲟鱼可长至2~3 m,最长可达9~10 m,平均体质量200~400 kg,是世界上最大的淡水鱼类。近年中国已成为全球鲟鱼产量最大的国家, 2016 年鲟鱼养殖量为89773 吨。鲟鱼肉目前主要用于餐馆鲜销和冷冻出口,鲜销鲟鱼肉贮藏期过短,而冻藏鱼肉则面临着解冻后鱼肉品质严重劣化的问题。因此,应用一种能够延长鱼肉贮藏期并能够较好保持其品质的贮藏方式,对于鲟鱼肉的贮藏和销售有着重要意义。

微冻技术起于1920 年,即应用介于传统冻结和冰温之间的温度,但是“微冻”或者 “部分冷却”的概念在2008 年才正式被提出,定义为“产品中的5%~30%的水分被冻结”,温度定义为低于初始冻结点1~2℃。研究表明,微冻条件下水产品的感官、质构等优于冷冻样品,且相比冷藏保鲜贮藏期可以提升1.4~5倍。评估了–2℃微冻条件下草鱼的品质变化,结果表明其贮藏期可延长至21d。将气调包装与微冻结合用于梭子蟹贮藏,考察贮藏期的品质指标,结果表明可延长其贮藏期15–20 天,且CO2 的比例是关键影响因素。微冻保鲜技术目前仍处于起步阶段,消费者对微冻产品的认知度很低,但微冻能够保持新鲜度,保持质量和延长贮藏期这三个优势,使得微冻技术有着广阔的应用空间。

方法

分别用冷藏与微冻技术从冰点测定、感官评定、菌落总数测定、PH测定、TVB-N 测定、TBA 测定、质构测定、水分状态测定、挥发性风味物质测定与微观结构测定等方法判定鲟鱼肉的保鲜程度。



冰点分析

新鲜鲟鱼肉的冰点为(–2.10±0.15) ℃。微冻技术大多选取冰点或冰点以下1~2℃之间的温度进行贮藏,同时,应考虑到鲟鱼各部位及个体的差异会导致其冰点略微不同以及贮藏设备自身的温度波动。

感官评定

感官评定是衡量食品品质的重要手段。当梭子蟹的菌落总数并未达到国际微生物标准委员会(ICMSF, 1986)规定的甲壳类水产品卫生限值6 log CFU/g 时,就已严重腐败,感官亦不接受。因此感官指标比生化性质更直观。随贮藏时间的延长,鲟鱼肉感官分值呈逐渐下降趋势。贮藏第4 d 时,冷藏的鱼肉感官评分值已降至8.43±0.53,此时鱼肉具有轻微的腐败异味,同时鱼肉表面出现粘液,弹性降低;第6 d 感官评分为4.29±0.49,鱼肉异味明显,黏粘严重,感官完全不能接受。在整个贮藏期间,微冻与冷藏的感官评分值差异显著,微冻处理的感官评分项在色泽、气味上得分没有明显下降,分值持续缓慢下降主要体现在组织形态和肌肉弹性上的劣化,贮藏第18 d 时感官评分才降至7.43±0.53。同时,微冻处理延缓了鲟鱼肉的脂肪氧化,这也是微冻鲟鱼肉能在较长时间维持气味较好的原因。

菌落总数测定

《微生物检验与食品安全控制》国际食品微生物标准委员会(ICMSF, 1986)规定,淡水鱼和海水鱼的微生物可接受极限为7.00 log CFU/g。新鲜鲟鱼的TVC 为4.35±0.01 log CFU/g,随着贮藏时间的增加,冷藏鲟鱼肉的TVC 几乎呈直线上升,并在贮藏的第6 d 达到了7.35±0.01 log CFU/g,已超过限值。与冷藏鲟鱼肉相比,微冻鲟鱼肉TVC 增长速度缓慢,第6 d 的TVC 仅为4.62±0.04 log CFU/g,第18 d 时TVC 为5.06±0.08 log CFU/g,依然低于6.00 log CFU/g。微冻贮藏对松浦镜鲤中微生物的抑制效果明显优于冷藏条件。这种现象与微冻使微生物细胞中的游离水部分冻结,细胞液浓度增加,水分活度降低,抑制了微生物的繁殖有关。

化学指标分析

pH 分析

pH 值的变化可以在一定的程度上反映水产品的新鲜程度。鲟鱼肉在冷藏与微冻贮藏期间,两组样品的pH 值均呈先下降后上升的趋势,原因可能是鲟鱼贮藏初期发生的生化反应主要是糖原酵解、脂肪分解和ATP 降解,这些反应会相应产生乳酸、脂肪酸、磷酸等酸性物质使肌肉整体pH 下降。贮藏后期鱼肉蛋白质会加速降解产生氨基酸、吲哚、氨、胺类物质等碱性物质使pH 值上升。冷藏条件下鲟鱼肉在第2 d 即已达到最低pH 为6.44±0.03;而微冻贮藏的样品,pH 值在第6 d 时才降至最低水平,之后开始上升,表明微冻处理能在一定程度上抑制蛋白分解和ATP 降解等生化反应过程,从而延长鲟鱼的保鲜期。

TVB-N 与TBA 分析

挥发性盐基氮(TVB-N)是用于判断食品新鲜度常用的理化指标,在微生物和内源酶的作用下蛋白质持续分解产生氨以及胺类等碱性含氮物质。0℃和4℃两种冷藏条件下,带鱼的蛋白氧化致使其新鲜度和品质都遭到破坏,散发出异味。新鲜鲟鱼肉初始TVB-N 值为12.63 mg/100g,较其他淡水鱼偏高,这可能是由于鲟鱼肉的蛋白含量较高。TVB-N 值在贮藏过程中呈逐渐上升趋势。在贮藏第4d,冷藏的TVB-N值达到 (16.94±0.07) mg/100 g,第6 d 达到(21.56±0.41) mg/100 g,根据GB 2733-2015鲜、冻动物性水产品卫生标准,淡水鱼的TVB-N 卫生限值为20 mg/100 g,已超过限值。而微冻鲟鱼肉TVB-N含量的增长速度明显缓于冷藏,第6 d TVB-N 值为(16.10±0.23) mg/100 g,第18 d 为18.26±0.37 mg/100 g,仍未超过腐败限值20 mg/100 g。这是由于微冻处理能够显著抑制微生物的繁殖代谢和内源酶活力,减缓其对鱼肉蛋白质的分解,使胺类和氨类等碱性物质的积累减小。

脂质氧化是引起水产品风味劣化的重要原因之一,硫代巴比妥酸值(TBA)是表征水产品脂肪氧化程度的常用指标。在整个贮藏期间,两种不同贮藏温度的鲟鱼肉TBA 含量呈逐渐增加的趋势。冷藏样品的TBA 值从最初的(0.35±0.06) mg/kg 增加到第6 d 的(2.59±0.10)mg/kg,脂肪氧化会产生酮、醛类等挥发性物质,当TBA 值高于2.2 时,鱼类有明显腥臭味。微冻的样品在第18 d TBA 值才达到(1.78±0.08)mg/kg,表明微冻处理可以在一定程度上延缓脂质的氧化,使鲟鱼肉能够在较长时间内保持良好的风味,这可能与微冻能更好抑制鲟鱼脂肪氧化酶的活力有关。

物理指标分析

质构分析

鱼体宰杀后其肌肉的质构特性是评价鱼肉新鲜度及品质质量的一个重要方面,在所有的质构指标中,硬度、弹性、咀嚼性是其中最重要的,消费者可根据这些指标来判定鱼肉是否新鲜。冷藏过程中鲈鱼硬度、弹性、和咀嚼性等指标均呈现减小的趋势,肌肉细胞间结合力下降,口感质量降低。4 ℃冷藏和微冻贮藏鲟鱼肉在贮藏期内的这三个质构指标变化趋势。随着贮藏时间的延长,两种贮藏条件下的鲟鱼肉硬度、弹性均呈现不同程度的降低趋势。4 ℃冷藏条件下,鱼肉的硬度和弹性在第4 d 时即已比新鲜鱼肉显著降低。微冻贮藏条件下,硬度在第9 d 时出现显著降低,而弹性则在第3 d 时已出现显著降低。咀嚼性是指把固态食品咀嚼为能够吞咽的状态所需要的能量,表中数据可以看出,随着时间延长,咀嚼性也呈现明显的降低趋势,表明鱼肉纤维的结构被一定程度地破坏,这与硬度和弹性的下降是对应的。由胶原蛋白酶引起的胶原蛋白降解与鱼肉硬度下降存在一定的关联,另冰晶形成对其肌纤维结构的破坏可能是影响其贮藏末期感官评分可能的主要因素。

鲟鱼肉在冷藏过程中质构变化


鲟鱼肉在微冻贮藏过程中质构变化



水分状态分析

通过分析T2 弛豫时间的长短可以判断食品中自由水、结合水、不易流动水的状态。海参干燥过程中水分分布与弛豫时间和信号幅值均有很好相关性。弛豫时间越短表明水分子与大分子结构结合越紧密, 弛豫时间越长表明水分子越自由。T21峰(0.01~10 ms)为结合水峰, T22 峰(10~150 ms)为不易流动水峰,T23 峰(大于150 ms)为自由水与加热溢出的部分油脂。贮藏末期相比于储存初期,不易流动水的弛豫时间T22 和自由水的弛豫时间T23 逐渐向右移动,且弛豫时间变长,说明水分的流动性随着储藏时间的延长而增加。而微冻条件下,贮藏末期的自由水含量明显高于冷藏末期,结合水含量明显低于冷藏末期, 这表明微冻条件会增加鱼肉的汁液流失率,这与前文鱼肉质构指标的下降是对应的。

挥发性物质分析

电子鼻具有10个高灵敏度传感器,对应不同类型的挥发性化合物。本文通过电子鼻传感器测定4 ℃和微冻贮藏条件下不同时期的样品中挥发性物质组成。本实验提取十个传感器稳定后第65 s 的响应值,鲟鱼肉在不同贮藏条件下,随着时间的推移,电子鼻信号特征均会发显著变化。其中,2 号可能是由于蛋白质的氧化或降解产生的物质,6 号和8 号响应值迅速增大,感官上出现较为明显的鱼腥味和轻微的酸败气味。4 ℃条件下,10号响应值在贮藏末期也显著增大。相较于4℃冷藏条件,微冻鲟鱼肉在贮藏后期,几种挥发性物质的响应值较低,在6号和10号上表现尤为明显。这与感官评价中微冻贮藏后期气味指标评分没有显著降低也是相对应的。贮藏后期6–10 号响应值相对较大,共同构成了秋刀鱼强烈的鱼腥味和酸败气味。

微观结构分析

组织学特征是研究水产品肌肉结构的基础,也是评价肌肉品质的重要因素。不论冻结速度如何,微冻处理中冰晶的形成都是影响肌肉组织形态的关键因素。图8 为鲟鱼肌肉纵切面的扫描电镜照片。其中图8-1 为4 ℃贮藏过程中鱼肉的微观结构变化,可以看出新鲜鲟鱼的肌肉纤维非常清晰,排列整齐有序,并且能够清晰观察到肌节单位和肌原纤维的网状结构。随着贮藏时间的延长,鱼肉在自身蛋白酶和微生物的作用下,结缔组织被降解,导致网状结构消失,肌原纤维发生粘黏。微冻贮藏图8-2 中B 的鲟鱼肉肌肉纤维微观结构要比冷藏(8-1C)更清晰,说明微冻在贮藏前期对肌原纤维降解、微观组织结构的劣变与蛋白酶活性有一定的抑制作用,能更好地保持肌肉纤维结构完整性,但在微冻贮藏中后期,肌肉纤维则呈现较为明显的劣化,肌节逐渐消失,这也是造成感官评分中微冻组鱼肉组织结构和肌肉弹性指标得分明显降低的原因。

冷藏与微冻鲟鱼肌肉微观结构扫描电镜图



左为8-1,右为8-2
8-1 A:新鲜鲟鱼样,B:冷藏2 d,C:冷藏4 d,D:冷藏6 d
8-2 A:新鲜鲟鱼样,B:微冻6 d,C:微冻12 d,D:微冻18 d

结论

4℃冷藏条件下,鲟鱼肉TVB-N、TBA 与菌落总数等指标劣化较快,导致感官评分也随之迅速下降,其贮藏期为6 d。–3 ℃微冻条件,鲟鱼肉的pH值呈先下降后上升的趋势,贮藏后期硬度和弹性等质构指标值持续降低,感官评分也因此呈降低趋势;微冻鲟鱼肉的自由水与结合水比例呈上升趋势,表明鲟鱼肉在贮藏后期持水性逐渐下降;TVB-N、TBA 与菌落总数均呈现上升趋势,但在贮藏末期也并未超过鲜冻水产品卫生限值。观察其微观结构,随着贮藏时间的延长,肌纤维之间出现黏粘,肌节逐渐由清晰变为模糊。综合各指标的变化规律,确定了–3 ℃微冻条件下其贮藏期为18 d,相比4 ℃冷藏鲟鱼肉的贮藏期6 d 延长了2 倍,表明微冻可明显延缓品质劣化趋势。本研究探明了冷藏与微冻贮藏条件下鲟鱼肉的贮藏期,并初步探明微生物并不是微冻鲟鱼肉品质劣化的主要因素,而冰晶形成和蛋白酶对其肌纤维的破坏可能是更为重要的原因,为鲟鱼肉的冷鲜贮藏与多元化销售提供了理论基础。本文仍有不足之处,对其品质劣化的机理探究不够深入,在后期研究中将继续从冰晶形成和蛋白酶角度深入探究微冻鲟鱼肉的品质变化机理。

作者:陈依萍,崔文萱,高瑞昌,李渐鹏,曾名湧,唐淑玮,冯秋凤,赵元晖