超低溫凍藏對(duì)金槍魚肉質(zhì)構(gòu)及生化特性機(jī)理研究*

楊金生 林 琳 夏松養(yǎng) 謝 超①

(1. 浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 舟山 316022;2. 浙江省海產(chǎn)品健康危害因素關(guān)鍵技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江海洋學(xué)院食品與醫(yī)藥學(xué)院 舟山 316022)

金槍魚肉質(zhì)鮮美,并具有紅色肉質(zhì),富含多種不飽和脂肪酸和微量元素,生活環(huán)境污染很少,又有“海底黃金”的美稱(楊金生,2012)。常見的7種金槍魚有鰹魚、黃鰭金槍魚、長(zhǎng)鰭金槍魚、大眼金槍魚、大西洋金槍魚、北部藍(lán)鰭金槍魚、青甘金槍魚(孫麗,2009)。由于金槍魚肉含有高的肌紅蛋白,很容易氧化褐變,因此對(duì)其保藏條件比較苛刻,在貯藏過程中,如果處理不好,常常導(dǎo)致金槍魚肉變質(zhì),品質(zhì)下降。

隨著對(duì)金槍魚品質(zhì)要求的提高,人們對(duì)金槍魚肉保鮮效果也越來越關(guān)注,Kristiansen等(2007)利用含有一氧化碳熏制金槍魚肉,熏過的金槍魚肉鹽溶性蛋白含量下降較少,研究表明一氧化碳熏制方法對(duì)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定起重要作用,而且煙熏前后金槍魚肉的質(zhì)構(gòu)和持水力均無明顯的變化(Kristiansenet al,2007)。Saito等(2009)在氮?dú)?、氧氣、二氧化碳分別占 19%、21%、60%包裝內(nèi)放入金槍魚肉,研究氣調(diào)保鮮對(duì)金槍魚肉的保鮮效果。研究表明: 在0°C存放30d,魚肉的質(zhì)構(gòu)、鮮度無明顯變化(Saitoet al,2009)。Woo等(2007)采用冰鮮法保鮮金槍魚肉,在碎冰中添加山梨醇、氯化鈉等鹽溶液,存放到3°C左右冷庫(kù)中,此種冰鮮法的保質(zhì)期為2—3d (Wooet al,2007)。國(guó)外也有研究者為了保藏金槍魚原生態(tài)結(jié)構(gòu)采用–70°C或更低溫度凍藏。目前為了長(zhǎng)期貯藏金槍魚,保證魚肉原生態(tài)結(jié)構(gòu),一般采用超低溫冷凍的方式進(jìn)行貯藏。

本研究的目的是找出不同凍藏溫度對(duì)金槍魚肉質(zhì)構(gòu)和生化特性的影響,質(zhì)構(gòu)與生化變化規(guī)律,同時(shí)摸索出既能保證金槍魚肉原生態(tài)結(jié)構(gòu),又能夠做到降低成本,降低消耗的最佳凍藏溫度。本研究的數(shù)據(jù)為水產(chǎn)品加工保鮮技術(shù)提供一定的理論基礎(chǔ),為金槍魚的冷藏保鮮和儲(chǔ)藏運(yùn)輸提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料: 黃鰭金槍魚,舟山市越洋食品有限公司(新鮮,未經(jīng)過凍結(jié))。

主要儀器: TMZ型物性分析儀,美國(guó) Food Technology Corporation公司; TU1800PC紫外可見分光光度計(jì),德國(guó)托利多儀器公司; PRO數(shù)顯高速勻質(zhì)機(jī),德國(guó)托利多儀器公司; 凱氏定氮儀,德國(guó)托利多儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

黃鰭金槍魚,去內(nèi)臟,剔除淤血碎肉。先經(jīng)過快速凍結(jié),使產(chǎn)品中心溫度在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到–18°C;再取黃鰭金槍魚肌肉,密封包裝,分別放在在不同的凍藏溫度下(–18,–25,–35,–45,–55,–65°C)凍藏 6 個(gè)月,每15d對(duì)其質(zhì)構(gòu)、生化特性、鮮度測(cè)定。每次取背部肌肉測(cè)定,為了去除超低溫對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響,每次取出魚肉放在4°C冰箱內(nèi)解凍。

1.2.1 肌原纖維蛋白的提取與測(cè)定 參考萬建榮等(1993)方法進(jìn)行提取。肌原纖維蛋白的定量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定。

1.2.2K值測(cè)定 ATP降解產(chǎn)物提取及測(cè)定參考(戚曉玉等,2001)。采用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定。洗脫液,A泵緩沖液(將 0.05mol KH2PO4與 0.05mol K2HPO4混合在一起,用 H3PO4調(diào)節(jié) pH至 6.6—6.8)94%,B泵6%乙腈,采用外標(biāo)法定量(趙艷等,2009)。K值計(jì)算公式:

1.2.3 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 測(cè)定條件參考戴志遠(yuǎn)等(2008)方法。利用物性分析儀,采用兩次擠壓(TPA)模式(圖1),測(cè)試探頭型號(hào)P/25,測(cè)試前后、中速度分別為速度 1mm/s,測(cè)試速度 0.5mm/s,魚肉壓縮比60%。樣品為魚背部肉,規(guī)格2cm×3cm×3cm。測(cè)定樣品的硬度、彈性指標(biāo)。

1.2.4a*值測(cè)定 采用CR-400型色差儀,通過反射法測(cè)定a*值。通過測(cè)定a*值變化,反映樣品中肌紅蛋白含量的變化。

1.2.5 持水力(water-holding capacity,WHC)值測(cè)定采用加壓重量法。通過測(cè)定魚肉前后質(zhì)量變化,計(jì)算持水力值。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 利用SPSS 17.0對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理與分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖1 兩次擠壓模式與圖形Fig.1 Twice squeeze mode and typical graph

2 結(jié)果與討論

2.1 金槍魚質(zhì)構(gòu)特性的變化

通過測(cè)定金槍魚硬度和彈性兩個(gè)指標(biāo)來反映其質(zhì)構(gòu)變化,分別見圖2和圖3。

圖2 金槍魚肉硬度變化Fig.2 Change of the hardness of Tuna

圖3 金槍魚肉彈性的變化Fig.3 Change of the springiness of Tuna

硬度變化的大小,可以反映出魚肉在咀嚼時(shí)質(zhì)感變化程度,下降越多,質(zhì)感越差。由圖2可以看出,在不同凍藏溫度下貯藏,硬度都呈現(xiàn)下降趨勢(shì),凍藏溫度高低決定硬度下降的程度。溫度高低對(duì)硬度變化(P＜0.05)顯著。在–18°C 硬度下降最快,下降 61%;–25°C,下降 54.3%; –35°C,下降 44.9%; –45°C,下降33.2%; –55°C,下降 23.4%; –65°C,下降 22.1%。硬度的變化直接影響到魚肉的質(zhì)感,硬度下降得越快,質(zhì)感下降越明顯,保藏效果越差。魚肉在凍藏過程中硬度變化受到肌肉中鹽溶性蛋白含量的影響,蛋白質(zhì)的變性程度也會(huì)影響魚肉的硬度(Zhanget al,2009;Ruiz-Capillaset al,2002 )。硬度下降的原因,一方面主要由于在凍藏過程中,肉里面的自由水被凍成冰,體積增大膨脹,形成體積較大冰晶,導(dǎo)致肌原纖維細(xì)胞被壓縮變形,蛋白質(zhì)三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,以至于在解凍后魚肉硬度下降; 另一方面由于在凍藏過程中 ATPase活性逐漸降低,肌動(dòng)蛋白變性比較明顯所致(Chowet al,1985)。

彈性指在外力擠壓或壓縮后恢復(fù)原來的性能。肉中含有大量水和蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)與水形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有一定的抵抗外力的作用,這種力稱為彈性。由圖3 可以看出,–18°C 與–25°C 魚肉的彈性變化很大,凍藏 6個(gè)月后分別下降 57.8%、46.5%; –35°C,下降26.9%; –45°C,下降 23.1%; –55°C,下降 17.1%;–65°C,下降15.3%。彈性的測(cè)定變化直接影響到肉的新鮮度(蔣予箭等,2002),也可衡量魚肉的加工性能的好壞,彈性下降,加工性能變差,魚肉彈性大小的測(cè)定是一項(xiàng)非常有意義的工作(Satoet al,1986;Vizcarra-Maga?aet al,1999)。凍藏溫度不同,彈性下降的速度也有明顯差異。溫度越低,彈性保持越好。彈性下降的原因,一方面是由于魚體內(nèi)從合成代謝轉(zhuǎn)化為分解代謝,蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)在酶的作用下分解產(chǎn)生氨基酸等小分子物質(zhì); 另一方面是由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞而導(dǎo)致魚肉彈性下降。

2.2 肌原纖維鹽溶性蛋白含量的變化

由圖4可知,凍藏溫度對(duì)鹽溶性蛋白含量變化影響顯著(P＜0.05); 凍藏溫度的高低決定了鹽溶性蛋白含量下降的速度和程度,也導(dǎo)致了蛋白質(zhì)變性的程度。在–18°C下凍藏90d后,肌原纖維鹽溶性蛋白含量為0; –25°C凍藏120d時(shí),鹽溶性蛋白含量接近為0; –35°C 凍藏,在 120d 后下降較快; –45°C 凍藏 135d后,下降趨勢(shì)較快; –55°C 與 –65°C 在凍藏 180d 后分別下降到 27.95 mg/g、30.85mg/g。金槍魚肌肉中水分為第一大組分,蛋白質(zhì)次之,蛋白質(zhì)是魚體內(nèi)構(gòu)成生物體,完成生理活動(dòng)的重要物質(zhì)。其中在肌肉蛋白之中,鹽溶性蛋白含量占總蛋白含量 60%以上,它的變化也是蛋白質(zhì)變性的標(biāo)志之一。鹽溶性蛋白含量下降的原因,有人認(rèn)為巰基氧化形成的二硫鍵導(dǎo)致鹽溶性蛋白含量下降(Somjitet al,2005)。筆者認(rèn)為,鹽溶性蛋白含量下降,一是由冰晶機(jī)械作用引起,導(dǎo)致肌原纖維破壞,在解凍后,鹽溶性蛋白含量流失; 另外一個(gè)原因蛋白質(zhì)冷凍變性后,形成堿溶性蛋白質(zhì)所致(楊金生,2012)。

圖4 鹽溶性蛋白含量的變化Fig.4 Change of the salt-solubility

2.3 魚肉K值含量的變化

圖5表明,K值不斷增高,相反鮮度逐漸下降。在-18°C凍藏,K值增加明顯,在90d后,其K值接近50%,達(dá)到保鮮最大限度; –25°C凍藏 90dK值接近40%,達(dá)到二級(jí)鮮度最大限度; –35°C凍藏180d,K值為39%,屬于二級(jí)鮮度; –45°C凍藏6個(gè)月后,K值為35%; –55°C 凍藏 90d,K值為 18%,–65°C 凍藏 6 個(gè)月后,K值在 17.1%,–55°C 與–65°C 凍藏后的金槍魚仍然可以做生魚片。國(guó)外很多學(xué)者以K值作為判斷魚新鮮度的一個(gè)準(zhǔn)確指標(biāo),K值在20%以下可以做生魚片,K值為50%,達(dá)到保鮮最大限度,60%—80%不能食用(王慥等,1993; 李學(xué)英等,2009; Hatfulet al,2012)。Li等(2009)研究發(fā)現(xiàn) ATP降解的產(chǎn)物不但可以使鹽溶性蛋白含量下降速度減緩,還對(duì)蛋白質(zhì)有一定的保護(hù)作用,這與 ATP降解產(chǎn)生的 ADP、AMP、IMP有關(guān)。然而 ATP降解產(chǎn)生次黃嘌呤核苷卻能促進(jìn)鹽溶性蛋白含量下降,導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性(Liet al2009)。凍藏溫度越低,ATP分解能力越弱,HxR效果越不明顯,這一結(jié)論有助于解釋為何凍藏溫度越低,魚肉鮮度越好。

2.4 魚肉a＊值的變化

圖5 K值的變化Fig.5 Change on the K value

肉的顏色變化,是消費(fèi)者判斷肉質(zhì)好壞的指標(biāo)之一。金槍魚紅色肉質(zhì),魚肉中含有豐富的肌紅蛋白,肌紅蛋白含量的變化影響到魚肉的a*值變化,肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白,二價(jià)亞鐵離子被氧化成三價(jià)鐵離子成褐色,導(dǎo)致魚肉褐變。從圖6可以看出,a*值下降程度與凍藏溫度關(guān)系密切,凍藏溫度越低,a*值下降越慢,魚肉色澤變化越不明顯。–55°C與–65°C凍藏 6個(gè)月后,魚肉從色澤上仍是紅色,a*值變化不顯著。–18°C凍藏一個(gè)月后,肉質(zhì)為褐色,–35°C與–45°C凍藏 6個(gè)月后,肉分別變成褐色與暗紅色。肉的顏色變化程度與氧合肌紅蛋白生成率密切相關(guān),當(dāng)氧合肌紅蛋白生成率在 20%、30%、50%、70%時(shí),分別呈鮮紅色、暗紅色、褐紅色、褐色(路昊等,2007)。

圖6 不同凍藏溫度對(duì)金槍魚顏色的影響Fig.6 Effect of different storage temperatures on the K value of Tuna

2.5 持水力的變化

由圖7看出,持水力隨凍藏時(shí)間延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì)。持水力的變化影響到魚肉的水分含量、質(zhì)地、風(fēng)味。–18°C、–25°C、–35°C、–45°C 凍藏 6 個(gè)月后,持水力分別下降到35%、43%、57%、64%,–55°C與–65°C凍藏 6個(gè)月后,持水力下降到 69%與 71%,–55°C與–65°C持水力變化不顯著。肌肉持水力靠蛋白質(zhì)極化基團(tuán)之間的作用力吸附周圍水分子,水分子在被納入到蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。在凍藏過程中,蛋白質(zhì)周圍疏水與親水結(jié)合鍵遭到破壞,使蛋白質(zhì)親和的水分子變成游離水流出,增加蛋白質(zhì)凝聚變性的機(jī)會(huì),因此導(dǎo)致蛋白質(zhì)持水率下降(Benjakulet al,2003; 楊金生,2012)。

3 結(jié)論

本文以黃鰭金槍魚為研究對(duì)象,以金槍魚的硬度、彈性、鹽溶性蛋白含量、K值、a*為指標(biāo),研究不同凍藏溫度對(duì)金槍魚質(zhì)構(gòu)與生化特性有(P＜0.05)顯著影響。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),各指標(biāo)均呈下降趨勢(shì),而且質(zhì)地的變化與肌原纖維中鹽溶性蛋白含量的變化呈正向關(guān)系。在–18、–25、–35、–45°C凍藏 6個(gè)月后,無論在質(zhì)構(gòu)、顏色、鮮度、鹽溶性蛋白含量方面與超低溫–65°C 相比有顯著變化。–55°C 與–65°C凍藏 180d后除鹽溶性蛋白含量的變化相對(duì)較大,質(zhì)構(gòu)、顏色、鮮度均無明顯變化。通過衡量各個(gè)指標(biāo),對(duì)金槍魚采用–55°C,凍藏 180d,既可以最大限度地保持金槍魚的品質(zhì),又能節(jié)約能源。

圖7 持水力的變化Fig.7 Change of the WHC of Tuna

萬建榮,洪玉菁,奚印慈等,1993. 水產(chǎn)食品化學(xué)分析手冊(cè).上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,198—202

王 慥,郭大鈞,馮 媛等,1993. 鳙在不同保藏溫度下的鮮度變化. 水產(chǎn)學(xué)報(bào),17(2): 113—119

邊 濤,趙 艷,張 虹等,2009. 凡納濱對(duì)蝦在不同冷藏條件下的品質(zhì)變化研究. 水產(chǎn)科學(xué),28(9): 493—497

孫 麗,2009. 金槍魚肉在蒸煮過程中品質(zhì)特性變化的研究.無錫: 江南大學(xué)碩士學(xué)位論文,1—2

李學(xué)英,許 鐘,郭全友等,2009. 大黃魚冷藏過程中的鮮度變化. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),16(3): 442—450

楊金生,2012. 金槍魚肌肉冷藏工藝的研究. 舟山: 浙江海洋學(xué)院碩士學(xué)位論文,1—3

戚曉玉,李 燕,周培根,2001. 日本沼蝦冰藏期間ATP降解產(chǎn)物變化及鮮度評(píng)價(jià). 水產(chǎn)學(xué)報(bào),25(5): 482—484

蔣予箭,周 雁,2002. 肉類彈性測(cè)定方法的研究. 食品科學(xué),23(4): 99—102

路 昊,包建強(qiáng),2007. 黃鰭金槍魚肉在不同凍藏溫度下品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)研究. 現(xiàn)代食品科技,23(2): 5—7

戴志遠(yuǎn),崔雁娜,王宏海,2008. 不同凍藏條件下養(yǎng)殖大黃魚魚肉質(zhì)構(gòu)變化的研究. 食品發(fā)酵工業(yè),34(8): 188—191

Benjakul S,Visessanguan W,Thongkaew Cet al,2003.Comparative study on physicochemical changes of muscle proteins from some tropical fish during frozen storage. Food Research International,36(8): 787—795

Chow C J,Ochiai Y,Hashimoto K,1985. Effect of freezing and thawing on authorization of blue fin tuna myoglobin. Nippon Suisan Gakkaishi,(5): 2073—2078

Hatful T,Kiesvaara M,2012. Patterns of adenosine triphosphate catabolism as freshness indicator in fish species from the Baltic Sea. Journal of Science Food and Agriculture,58(4):485—488

Kristiansen H G,Alabama M O,2007. Muscle quality of yellow fin tuna (Thinness albacores) steaks after treatment with carbon monoxide gases and filtered wood smoke. Food Chemistry,78: 347—354

Li J R,Lu H X,Zhu J Let al,2009. Aquatic products processing industry in China: Challenges and outlook. Trends in Food Science & Technology,20(2): 73—77

Ruiz-Capillas C,Moral A,Morales Jet al,2002. The effect of frozen storage on the functional properties of the muscle of volador (Illex coindetii). Food Chemistry,78(2): 149—156

Saito K,Ahhmed M A,Kawahara Set al,2009. Effects of humidity-stabilizing sheets on the quality of bigeye tuna meat (Thinness obsess) during refrigerated storage. Food Science and Technology Research,15(3): 283—292

Sato K,Mandy S Y,1986. Collage on the protein muscle of fishes in association with their swimming movement and meat texture. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries,52: 1595—1600

Somjit K,Ruttanapornwareesakul Y,Hara Ket al,2005. The cryoprotectant effect of shrimp chitin and shrimp chitin hydrolysate on denaturation and unfrozen water of lizardfi shsurimi during frozen storage. Food Research International,38(4): 345—355

Vizcarra-Maga?a L A,Avila E,Sotelo A,1999. Silage preparation from tuna fish wastes and its nutritional evaluation in broilers. Journal of the Science of Food and Agriculture,79(3): 1915—1922

Woo J-W,Yu S-J,Cho S-Met al,2007. Extraction optimization and properties of collagen from yellow fin tuna(Thinness albacores) dorsal skin. Food Hydrocolloids,(22):879—887

Zhang J J,Yan Q P,Ji R Xet al,2009. Isolation and characterization of a hepcidin peptide from the head kidney of large yellow croaker,Pseedosciaena croce. Fish &Shellfish Immunology,26(6): 864—870