鯰魚餅冰溫貯藏過程中品質(zhì)變化與主成分分析

朱迎春，張坤生，馬儷珍，任云霞（1.山西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山西太谷00801；2.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津0057；.天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津001；.天津農(nóng)學院食品科學與生物工程學院，天津008）

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鯰魚餅冰溫貯藏過程中品質(zhì)變化與主成分分析

朱迎春1，2，張坤生3，*，馬儷珍4，任云霞3
（1.山西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山西太谷030801；2.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；3.天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津300134；4.天津農(nóng)學院食品科學與生物工程學院，天津300384）

摘要：將鯰魚肉絞碎后加入冰點調(diào)節(jié)劑和天然保鮮液制成鯰魚肉餅（Channelcatfishpatties，CCP），真空包裝之后在冰溫條件下貯藏（-1.5±0.02）℃70d考察其品質(zhì)變化。主成分分析表明，反映CCP品質(zhì)變化的主要指標依次是感官評分、微生物指標（細菌總數(shù)及嗜冷菌數(shù)）、化學指標（TBARS值、TVB-N值）、物理指標（蒸煮損失率、L*、W、彈性、黏著性）。將真空包裝技術、冰溫貯藏技術、冰點調(diào)節(jié)劑技術和天然保鮮劑技術相結合可將CCP貨架期從14d延長至42d，所建立的CCP冰溫貯藏條件下的新鮮度品質(zhì)綜合評價模型，可為全面分析CCP的品質(zhì)狀況和質(zhì)量評級提供參考。

關鍵詞：鯰魚餅；冰溫貯藏；品質(zhì)變化；主成分分析

對于魚類產(chǎn)品而言，新鮮度決定了消費者對它的可接受性和商業(yè)價值的高低，而影響新鮮度最重要的因素就是溫度[1]。目前，低溫貯藏在控制水產(chǎn)品的水分活度、酶活性、脂肪氧化和微生物腐敗方面起著很重要的作用。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量并維持其新鮮度，魚在捕殺之后應立即于低溫下貯藏。

冰溫貯藏（Controlled freezing-point storage）是將貯藏溫度控制在0℃到冰點之間的范圍之內(nèi)，是貯存水產(chǎn)品的一種有效方法[2]。其主要優(yōu)點是溫度可以在冷藏范圍之內(nèi)調(diào)控到最低并保持恒定（冰溫庫要求波動范圍小于0.2℃。與傳統(tǒng)的低溫貯藏（0℃～7℃）相比較，冰溫貯藏能較好地維持產(chǎn)品的新鮮度，并使產(chǎn)品貨架期延長數(shù)倍。冰溫貯藏水產(chǎn)品特別是魚糜制品時，常用冷凍保護劑來調(diào)節(jié)冰點以避免冰晶的產(chǎn)生，這樣可使得產(chǎn)品組織結構免受損傷，較之于冷凍貯藏，冰溫貯藏較好地維持了細胞結構的完整性[3]。

隨著生活節(jié)奏的加快，人們對調(diào)理肉制品的需求與日俱增。魚肉餅作為一種滋味鮮美、營養(yǎng)豐富而又加工方便的調(diào)理食品受到人們的喜愛，每年的需求量急劇增長。對魚肉餅而言，零售商和消費者最為關心的是它的新鮮度和貨架期如何，因此盡可能的維持魚肉餅的新鮮度并延長其貨架期成為魚肉餅生產(chǎn)中亟待解決的關鍵問題。

本研究在鯰魚肉糜中加入冰點調(diào)節(jié)劑、天然保鮮液制成鯰魚肉餅（Channel catfish patties，CCP），真空包裝之后在冰溫條件下貯存，采用感官評價、微生物評價和理化評價等方法綜合評價CCP在冰溫貯藏過程中的品質(zhì)變化，考查冰點調(diào)節(jié)劑和天然保鮮液的添加與真空包裝對延長CCP貨架期的效果，篩選評價CCP品質(zhì)變化的指標并建立CCP新鮮度綜合評價模型。

1　材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1主要試劑

NaOH、HCl、甲苯、濃H2SO4、BHA、營養(yǎng)瓊脂、氧化鎂、硼酸等均為分析純。

1.1.2主要設備

WHY -2型水浴恒溫振蕩器：上海滬西儀器有限公司；GZX-9076數(shù)顯鼓風干燥箱：上海博訊實業(yè)有限公司；PB-10型pH計：瑞典Sartorius公司；CM-5色差儀：日本KONICAminOLTA公司；SW -CJ-2FD雙人單面超凈工作臺：蘇州凈化設備有限公司；UV-180紫外可見分光光度計：日本島津公司；200 F3型差示掃描量熱儀：德國耐馳公司；AW-1/1A型水分活度儀：無錫市碧波電子設備廠；QDGX-18型質(zhì)構分析儀：英國Stable Micro System公司。

1.2方法

1.2.1冰點調(diào)節(jié)劑的組成及制備

冰點調(diào)節(jié)劑的組成：通過前期試驗確定可用于鯰魚肉冰點調(diào)節(jié)劑的最優(yōu)組合為：0.8 % NaCl、1.5 %蔗糖、0.4%甘氨酸、0.09 %山梨糖醇（以肉重為基準）。利用冰點調(diào)節(jié)劑可使鯰魚冰點從-0.8℃降低至-2.1℃。

天然保鮮液的制備[4]：每100g天然保鮮液由28.57 g香料浸出物、28.57 g殼聚糖、5.71 g蜂膠、8.57 g乳酸鏈球菌肽和28.57 g茶多酚組成。所用的香辛料是丁香和桂皮。

1.2.2試驗方案設計

100條革胡子鯰魚（Clarias lazera），平均每條重（1 250±25）g，體長（30±2）cm，30min內(nèi)鮮活運至實驗室進行宰殺、去骨剖片，用無菌冰水洗滌，瀝干水分，切片，用無菌鹽水漂洗2次之后雙層紗布過濾，用絞肉機絞碎。將冰點調(diào)節(jié)劑和2 %的天然保鮮液添加到絞碎的魚肉中，用斬拌機斬拌均勻，并在冷藏室內(nèi)（0℃～4℃）手工制成鯰魚肉餅（Channel catfish patties，CCP），每個CCP重量為（105±5）g。每3個CCP放于一個尼龍/聚乙烯袋中（23℃時，每24 h透氧性90 mL/m2）；真空包裝后將CCP貯藏于冰溫庫（國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程中心，天津）中，貯藏溫度為（-1.5±0.02）℃。本試驗樣品共貯藏70 d，分別在貯藏第0、14、28、42、56、70 d取9包樣品用于檢測分析，直到出現(xiàn)表面發(fā)黏、色澤灰暗、氣味異常時為止。

1.3指標測定方法

1.3.1微生物、pH、TBARS、TVB-N的測定

按GB /T 4789.2-2010《食品衛(wèi)生微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》規(guī)定的方法進行平板計數(shù)。pH的測定按GB /T 9695.5-2008《肉與肉制品pH測定》規(guī)定的方法進行。

TVB-N的測定參照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛(wèi)生標準的分析方法》規(guī)定的方法進行。TBARS值的測定參考Liza John[5]的方法。

1.3.2色差參數(shù)的測定

表色系統(tǒng)能全面客觀的反應出樣品的色澤和色差。將不同貯藏期的CCP取樣填充于比色皿內(nèi)，壓實，保證測定表面無氣泡。用CM-5色差計測定樣品的L*、a*、b*值，L*（lightness）為亮度值，a*（redness /greenness）為紅綠值，b*（yellowness/blueness）為黃藍值，C*ab、H0ab和W計算公式為：

C*ab=（a*2+b*2）1/2；H0ab=arctan（b*/a*）；

W=100-[（100-L*）2+a*2+b*2]1/2

1.3.3Aw、失水率、蒸煮損失率的測定

Aw的測定利用水分活度儀進行。失水率和蒸煮損失率的測定參考Kocher[6]的方法。

1.3.4質(zhì)構剖面分析（Texture profile analyze，TPA）

測定參數(shù)如下：測前速度為2 mm/s；測試速度為1 mm/s；測試后速度為1 mm/s；2次下壓間隔時間：5.00 s；負載類型：auto-5g；下壓距離為樣品高度的50%；探頭類型：P/35（35 mm cylinder stainless）；數(shù)據(jù)收集率：200脈沖數(shù)/秒；環(huán)境溫度：室溫。

1.3.5感官評定

感官評定由7名專業(yè)人員組成的感官評定小組進行，具體評分標準見表1。

表1　感官評價標準Table 1 Attributes assessed during the sensory evaluation of raw or cooked channel catfish patties

評價標準分為鯰魚肉餅的外觀、氣味、質(zhì)地3大類別，每一類別又分為若干小項。每項指標分值為1～5分，1分最好，5分最差。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗均重復3次，結果用平均值±標準偏差表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SAS 9.1.3（SAS Institute Inc.，2003）和Statistix 8.1軟件包（St Paul，MN）進行方差分析、顯著性檢驗和主成分分析，用CORR來確定貯藏時間與其他指標的相關性，主成分分析中負荷因子＞0.7認為顯著。采用SigmaPlot 10.0繪圖軟件作圖。

2　結果和討論

2.1冰點的測定

鯰魚的冰點是評定其凍結狀態(tài)的一個基本熱力學參數(shù)。鯰魚溫度降至冰點時其內(nèi)部水分開始結晶，經(jīng)測定CCP的冰點是-2.1℃，其冰點值低于未處理的鯰魚肉片（-0.8℃）是由于其中添加了鹽、糖、甘氨酸和山梨糖醇組成的冰點調(diào)節(jié)劑。因此，本試驗將CCP貯藏于-1.5℃條件下不會形成冰晶而導致肌原纖維發(fā)生不可逆轉的破壞。

2.2CCP在貯藏過程中感官特性的變化

按照感官評分標準，真空包裝的CCP在不同貯藏時間的感官變化（色澤、氣味、彈性等）如圖1所示。

由圖1可知，貯藏開始（0 d），CCP的新鮮度很好，各項評價指標均達到最佳。貯藏0～42 d內(nèi)，CCP的感官品質(zhì)較好，但是隨著貯藏時間的延長，CCP新鮮度逐漸降低，第70 d時CCP色澤暗淡，彈性變差，氣味不再清新，同時出現(xiàn)腥臭味，此時已認為腐敗變質(zhì)，不再適于食用。將感官評價的各個參數(shù)與貯藏時間做相關性分析可知，CCP的每個感官屬性均表現(xiàn)出與貯藏時間呈極顯著正相關性（r = 0.69～0.97，P＜0.001），這表明感官品質(zhì)是CCP在冰溫貯藏（-1.5℃）期間是否腐敗變質(zhì)的良好指標。相關學者對澳洲鯡魚[7]和鯉魚[8]的貯藏期與感官品質(zhì)關系的研究得出和本研究一致的結論。然而，感官分析的結果需要與微生物分析結果進行驗證，尤其是水產(chǎn)品的保質(zhì)期最終是以微生物判定為標準的。

圖1　真空包裝CCP貯藏于冰溫（-1.5）℃條件下感官品質(zhì)的變化Fig.1 Sensory evaluations s in vacuum-packaged channel catfish patties during controlled freezing-point storage.

2.3CCP貯藏過程中微生物的變化

水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)主要是由微生物、酶促反應和化學變化引起的，其中微生物是導致多數(shù)水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的主要因素見圖2。

圖2　真空包裝CCP貯藏于冰溫（-1.5）℃條件下微生物的變化Fig.2 Microbiological analyses in vacuum-packaged channel catfish patties during controlled freezing-point storage.

由圖2可得，CCP在貯藏初始（0 d），細菌總數(shù)和嗜冷菌的數(shù)值分別為3.46 lg CFU/g和3.17 lg CFU/g，說明CCP品質(zhì)很好。然而，在貯藏期間，微生物數(shù)量不斷增加，到第56 d時，細菌總數(shù)已達到6.34 lg CFU/g，嗜冷菌的數(shù)值達到了6.30 lg CFU/g。

對于水產(chǎn)品而言，細菌總數(shù)和嗜冷菌是評價產(chǎn)品新鮮度的重要指標。微生物數(shù)值為6 lg CFU/g被認為是水產(chǎn)品可接受的界限值。根據(jù)這一原則，我們可以認為當CCP的微生物含量超過6 lg CFU/g時，就到達了貯藏終點。但此時CCP在感官上的腐敗情況并不明顯，直到微生物含量達到7 lg CFU/g時，CCP感官上出現(xiàn)腐敗變質(zhì)。此外，本研究對微生物的分析結果顯示，細菌總數(shù)和嗜冷菌的生長數(shù)量與貯藏時間之間有極顯著相關性（r = 0.99，r = 0.98，P＜0.001）。

2.4CCP冰溫貯藏過程中化學指標的變化

TVB-N常作為水產(chǎn)品質(zhì)量和保質(zhì)期的一個評價標準[9]。CCP冰溫貯藏過程中TVB-N值的變化情況由圖3（A）可知。CCP的TVB-N值從9.39 mg/100 g（0 d）到17.05 mg/100 g（42 d）和35.12 mg/100 g（70 d）呈持續(xù)上升的趨勢。根據(jù)國家對肉與肉制品的衛(wèi)生要求，TVB-N值在20 mg/100 g范圍之內(nèi)可以接受，本試驗中CCP在貯藏0～42d TVB-N值維持在20mg/100g之內(nèi)，但第56d時超出這一腐敗臨界值，達到22.31mg/100g。TVB-N主要是由魚肉中微生物分解產(chǎn)生的，CCP貯藏至第70 d時微生物大量繁殖（細菌總數(shù)為7.35 lg CFU/g，嗜冷菌數(shù)為7.29 lg CFU/g），導致TVB-N值達到最高值（35.12 mg/100 g）。以上結果表明，TVB-N與微生物指標緊密相關，是評價CCP新鮮度的一項重要質(zhì)量指標。

圖3　CCP冰溫（-1.5℃）條件下TVB-N和TBARS值的變化Fig.3 Change of TVB-N and TBARS of channel catfish patties during controlled freezing-point storage

在高脂肪魚類的貯藏期間，脂質(zhì)氧化是導致其腐敗變質(zhì)的主要原因之一，TBARS是脂質(zhì)氧化的二級產(chǎn)物，脂質(zhì)氧化的程度隨TBARS值的增大而加劇。由圖3（B）可知，CCP的TBARS值從0.14 mg/kg（0 d）到0.51 mg/kg（70 d）持續(xù)增長。同時經(jīng)相關性分析可知TBARS值與貯藏時間極顯著相關（r=0.95，P＜0.001）。據(jù)報道，TBARS值高于0.5 mg/kg時極易產(chǎn)生腐臭氣味。本研究中CCP貯藏至第70 d時TRARS值達到最高，但是只有0.51 mg/kg，所以本試驗中脂質(zhì)氧化并不是導致腐敗變質(zhì)的一個主要問題，TRARS值較低的原因可能與冰溫貯藏、真空包裝和肉餅中添加茶多酚、蜂膠等抗氧化物質(zhì)有關，這些因素均可以抑制脂質(zhì)的氧化。

2.5CCP冰溫貯藏過程中物理指標的變化

CCP在冰溫貯藏（-1.5℃）中pH較為穩(wěn)定，沒有顯著的變化（6.23～6.49；P＞0.05），見表2。

表2　CCP冰溫（-1.5℃）條件下物理性質(zhì)的變化Table 2 Physical parameters in channel catfish patties during controlled freezing-point storage（-1.5℃）

有研究顯示馬鮫魚（Scomber scombrus）肉餅在冰溫貯藏期間pH增加幅度較小[10]，這一結果與本研究結果一致。此外，CCP的pH低于其他研究中的鯰魚肉（6.9）[11]和鯰魚片的pH（6.6）[12]。這可能是因為CCP中添加了使殼聚糖溶解的醋酸，也可能是因為真空包裝中的厭氧微生物產(chǎn)生了酸性化合物。

試驗考查了CCP貯藏期間水分活度Aw、失水率和蒸煮損失率的變化，發(fā)現(xiàn)與保水性相關的這3個指標在貯藏期間數(shù)值基本穩(wěn)定，無顯著變化（P＞0.05）。通過相關性分析可知Aw、失水率和蒸煮損失率與貯藏時間呈負相關（r = -0.20；r = -0.30；r = -0.01），但無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），由此也可說明，冰溫貯藏并不會對CCP的保水性帶來太大改變。

鯰魚肉的質(zhì)構特性取決于其本身的一些生物性因素，如肌纖維密度、脂肪含量、膠原蛋白含量等[13]。魚的死亡可引起自溶過程，從而降低肌纖維的致密度，使肌肉松弛，彈性降低。由表2可知，隨著貯藏時間的延長，鯰魚的硬度（Hardness）、凝聚性（cohesiveness）、咀嚼性（chewiness）和彈性（Springiness）都發(fā)生著不同程度的變化。CCP的凝聚性（cohesiveness）、咀嚼性（chewiness）在0 d～28 d顯著降低（P＜0.05），之后在28 d～42d顯著上升（P＜0.05），從42 d開始到貯藏結束又呈下降趨勢（P＜0.05），而硬度和彈性并不隨著時間的延長而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化（P＞0.05）。

本研究發(fā)現(xiàn)所測定的質(zhì)構特性指標中只有咀嚼性（Chewiness）與貯藏時間呈顯著負相關（r = -0.38，P＞0.05）。雖然質(zhì)構特性并不是魚類產(chǎn)品腐敗變質(zhì)的一個重要指標，但是它可以對理化指標、微生物指標以及感官品質(zhì)的分析起到輔助作用。

2.6CCP冰溫貯藏過程中色差參數(shù)的變化

CCP冰溫貯藏過程中的色差值（L*、a*、b*、C*ab、H0ab、W）的變化如表3所示。

表3　CCP貯藏于冰溫條件下（-1.5℃）色差值的變化Table 3 Color measurements of CCP during controlled freezingpoint storage（-1.5℃）

由表3可知，CCP的L*在整個貯藏期間顯著降低，從最高值L* = 63.0（第0 d）降低至最低值L* = 52.6（第70 d）。W也有類似的變化，從52.70（第0 d）下降到44.45（第70 d）。L*和W的下降是因為在貯藏過程中蛋白和脂肪氧化所導致的非酶褐變的發(fā)生，氧化的初級和次級產(chǎn)物都有可能導致還原肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白含量的下降和高鐵肌紅蛋白含量的增加。經(jīng)過相關性分析可知，L*、W與貯藏時間呈極顯著負相關（r = -0.90，r = -0.80，P＜0.001）。Mantilla等[14]研究顯示，魚體顏色的變化與L*的變化有關，卻沒有發(fā)現(xiàn)其與紅度值a*和黃度b*的變化有關。本研究得出與Mantilla一致的結論，除了L*和W，其他顏色參數(shù)并沒有顯著變化且與貯藏時間無顯著相關性（P＞0.05）。

2.7主成分分析

釆用SAS 9.1.3對冰溫貯藏CCP的原始數(shù)據(jù)進行了主成分分析，結果如表4所示。

表4　數(shù)據(jù)的旋轉因子負荷矩陣及因子方差分析Table 4 Rotated factor loading matrix（VARIMAX）for the communality attributes and values and factor statistics

由表4可知，從CCP所有評價指標中提煉出2個主成分，其中第一個主成分的特征值為17.79，對總方差的貢獻率為53.05 %，主要代表了貯藏時間、TBARS、TVB-N、L*、W、微生物指標和所有的感官評價指標，說明這些指標是CCP冰溫貯藏過程中影響其新鮮度的主要因素。第二主成分的特征值為6.09，對總方差的貢獻率達18.79 %，主要代表了蒸煮損失、b*、C*ab等指標。2個主成分累計貢獻率達到71.84 %，即可解釋感官指標、微生物指標和理化指標與CCP品質(zhì)變化總變異的71.84 %。

以X1～X30分別代表與品質(zhì)相關的變量，以各因子的方差貢獻率占總方差貢獻率的比重作為權重進行加權匯總，得出真空包裝CCP冰溫貯藏時新鮮度品質(zhì)的綜合評價模型如下：

Z = 0.5305 F1+ 0.1879 F2= 0.5305 x（0.931X1+ 0.971X3+ 0.887X6- 0.858X9- 0.858X14+ 0.916X19+ 0.965X20+ 0.957X21+ 0.984X22+ 0.945X23+ 0.944X24+ 0.951 X25+ 0.961 X26+ 0.979X27- 0.976X28+ 0.946X29+ 0.944X30）+ 0.1879（0.915X4+ 0.988X11+ 0.986X12）

感官評價、理化指標評價、微生物評價等方法常被用于評價新鮮度，目前沒有一種指標或方法能夠單一判定產(chǎn)品的新鮮度等級。本研究建立的真空包裝CCP冰溫貯藏過程的新鮮度綜合評價模型，涵蓋了上述3類評價方法，不僅為全面分析CCP的品質(zhì)狀況提供依據(jù)，也為其它水產(chǎn)品的質(zhì)量評級提供了參考。

3　結論

本文主要分析真空包裝CCP在冰溫貯藏過程中微生物、理化及感官品質(zhì)的變化，得出以下結論：

1）在冰溫貯藏（-1.5℃）過程中反映真空包裝CCP品質(zhì)變化的主要指標依次是感官評分、微生物指標（細菌總數(shù)及嗜冷菌數(shù)）、化學指標（TBARS值、TVB-N值）及物理指標（蒸煮損失率、L*、W、彈性、黏著性）。

2）建立了真空包裝CCP冰溫貯藏條件下新鮮度的綜合評價模型，該模型的建立為全面分析CCP的品質(zhì)狀況提供了參考。

3）將真空包裝、冰溫貯藏和添加冰點調(diào)節(jié)劑、天然保鮮劑相結合可將CCP貨架期延長至42d。

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The Quality Change and Principal Component Analysis of Channel Catfish Patties during Controlled Freezing-point Storage

ZHU Ying-chun1，2，ZHANG Kun-sheng3，*，MA Li-zhen4，Ren Yun-xia3
（1.College of Food Science and Engineering，Shanxi Agriculture University，Taigu 030801，Shanxi，China；2.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；3.College of Biotechnology and Food Engineering，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China；4.College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin Agriculture College，Tianjin 300384，China）

Abstract：Channel catfish patties（CCP）were prepared by adding cryoprotective agents and natural preservatives to theminced catfish fillet.The vacuumed packaged surimi were stored for 70 days under CFPS（-1.5±0.02）℃.Principal component analysis showed that the main indices that can well reflect the CCP quality changes were sensory marks，microbiological indicators including TVC and psychrophilic count，chemical indicators including TBARS value and TVB -N value，physical indicators including cooking loss，L*，W，springiness，cohesiveness in sequence.The shelf life of CCP supplemented with cryoprotective agents and natural preservatives can be prolonged from 14 days to 42 days under CFPS.The established comprehensive freshness evaluation model provided the references for the CCP quality grading.

Key words：channelcatfishpatties（CCP）；controlledfreezing-pointstorage；oualitychange；principalcomponent analysis

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.035

基金項目：天津市科委科技支撐重點項目“淡水魚魚糜安全及品質(zhì)控制和副產(chǎn)物高值化利用關鍵技術研究與工程示范”（13ZCZDNC01600）；山西省科技攻關項目（20130311034-1，20140311025-6）

作者簡介：朱迎春（1970—），女（漢），副教授，博士生，研究方向：畜產(chǎn)品貯藏與加工。

*通信作者：張坤生（1957—）男，教授。

收稿日期：2015-07-19