不同解凍方法對凍藏羅非魚片理化性能的影響

關(guān)志強， 張　珂， 李　敏， 吳陽陽， 馬超鋒

(廣東海洋大學工程學院，廣東 湛江 524088)

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不同解凍方法對凍藏羅非魚片理化性能的影響

關(guān)志強， 張珂， 李敏， 吳陽陽， 馬超鋒

(廣東海洋大學工程學院，廣東 湛江 524088)

為獲得適合凍藏羅非魚片的解凍方式，以解凍時間、解凍損失率、TBA值、K值和pH為指標，研究冰箱冷藏箱解凍(CT)、自然空氣解凍(AT)、真空解凍(VT)和超聲波解凍(UT)四種解凍方法對羅非魚片品質(zhì)的影響，并對解凍后魚片的橫切面進行掃描電鏡觀察。結(jié)果顯示，與CT和AT相比，VT和UT的解凍時間較短(P<0.05)，解凍損失率、TBA值、K值和pH的變化均較小(P<0.05)。掃描電鏡顯示，解凍對羅非魚肉的微觀結(jié)構(gòu)均有一定的影響，但VT對魚肉微觀結(jié)構(gòu)影響最小，能夠最大程度地接近鮮魚，UT對魚肉的微觀結(jié)構(gòu)破壞較大，CT和ATD 影響較小且無明顯差別。研究表明，真空解凍方法既能縮短解凍時間，又能較好地保持羅非魚肉的理化品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，其與自然空氣解凍法相比，解凍時間減少97.7%，解凍損件率減少87.5%，TBA值下降92.3%，K值下降61.7%，微觀組織結(jié)構(gòu)保持完整，是解凍羅非魚片的最佳方式。

羅非魚片；解凍方法；理化品質(zhì)；微觀結(jié)構(gòu)

羅非魚(Tilapia)又名非洲鯽魚、福壽魚、吳郭魚等，其肉質(zhì)鮮美，蛋白質(zhì)含量豐富且含有大量多不飽和脂肪酸，是世界第二大養(yǎng)殖魚類[1]。當前中國羅非魚產(chǎn)量占全球羅非魚產(chǎn)量43%，且出口量逐年增長，其中冷凍羅非魚片占我國羅非魚出口量的75%以上[2]。冷凍是維持食物在儲存、流通和銷售過程中的品質(zhì)常用手段之一[3-4]，解凍是凍藏食品進一步食用或加工前的重要工序。解凍方法直接影響凍藏食品的品質(zhì)，如果解凍方法不適合，可能會進一步引起汁液流失、變色、風味損失、質(zhì)地改變、脂質(zhì)氧化以及蛋白質(zhì)聚集喪失結(jié)合水的能力，導致食品質(zhì)量降低[5]。因此，應(yīng)針對不同的食品原料，選擇合適的解凍方法來提高冷凍食品的品質(zhì)。

傳統(tǒng)解凍方法有空氣解凍和水解凍，解凍時間長、易污染和汁液流失量大是傳統(tǒng)方法所面臨需要迫切解決的問題[6]。尋求更好的解凍方式已經(jīng)成為中國肉制品發(fā)展的必然趨勢[7-8]。真空解凍是在真空條件下利用解凍室內(nèi)的水蒸氣在凍結(jié)食品的表面凝結(jié)釋放潛熱而使食品升溫解凍的方法[9]。研究發(fā)現(xiàn)，真空解凍適合熱敏性食品，解凍速度較快，抑制好氧性微生物的繁殖，汁液流失較少[10-11]；低頻超聲波(20～500 kHz)可與媒介產(chǎn)生熱機制、機械機制和空化機制，使其振動能量被媒介吸收[12]，從而影響食品物理、化學和生物特性，可應(yīng)用于食品解凍；超聲波解凍能較好地保持豬肉解凍后的物理、化學和微生物特性[13]。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

羅非魚，每條重約750 g，共12條，同一批次購于廣東省湛江市工農(nóng)市場。三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、腺苷酸(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黃嘌呤核苷(HxR)和次黃嘌呤(Hx)標準品(≥99%) 來自Sigma公司；優(yōu)級純K2HPO3和KH2PO3來自天津市科密歐化學試劑有限公司；色譜純甲醇來自天津四友精細化學品有限公司；色譜純乙腈、2-硫代巴比妥酸(≥98.5%)來自國藥集團化學試劑有限公司；三氯乙酸、冰醋酸、CHCl3、HClO4、KOH、EDTA二鈉等均為分析純，來自廣州化學試劑廠。

儀器設(shè)備包括：VCD-0.2型真空預冷試驗機(上海鮮綠真空保鮮設(shè)備有限公司)，KQ-500DE超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，Agilent 1200高效液相色譜儀，Waters RP18色譜柱，S-4800掃描電鏡(日本HITACHI公司)，雷磁PHS-3C型pH計(上海儀電科學儀器股份有限公司)，UV-8000A紫外分光光度計(上海元析儀器有限公司)，GTR22-1型高速冷凍離心機(北京時代北利離心機有限公司)，JK-24U多路溫度測試儀(常州市金艾聯(lián)電子科技有限公司)，125型均質(zhì)機(上海依背機械設(shè)備有限公司)，HHS型恒溫水浴鍋(上海博迅實業(yè)有限公司)，EYEL4 A-1000S抽濾機(上海愛朗儀器有限公司)，BCD-225SDCW冰箱(青島海爾股份有限公司)。

1.2試驗方法

1.2.1原料處理

將健康鮮活的羅非魚宰殺、去皮后取片，修剪為長(100±5)mm、寬(60±5)mm、厚(10±2)mm、重約70 g的魚片。將魚片置于-20 ℃冰箱凍藏室中冷凍24 h，取出后分別采用不同的解凍方法進行解凍，每組進行3次(即3個魚片)平行測量，同一指標平行測量時盡量選取魚片的相同部位。

1.2.2解凍方法

冰箱冷藏室解凍(CT)：將冷凍魚片放入4 ℃冰箱冷藏室進行解凍，直至魚片中心溫度達到4 ℃[16]即可。自然空氣解凍(AT)：將冷凍魚片放在周圍無熱源的室溫(25 ℃)環(huán)境中解凍，直至魚片中心溫度達到4 ℃即可。真空解凍(VT)：將冷凍魚片取出后放入真空解凍裝置中，真空室內(nèi)的真空壓力調(diào)節(jié)至9 kPa，直至魚片中心溫度達到4 ℃即可。超聲波解凍(UT)：冷凍魚片取出后浸沒于超聲波(40 kHz)清洗器的水中，調(diào)節(jié)超聲波功率500 W、水溫20 ℃進行解凍，直至魚片中心溫度達到4 ℃即可。

1.2.3指標測定

解凍時間測定：利用多路溫度測試儀，把3個溫度探頭分別插在魚片的不同部位，取其均值即為魚片的中心溫度，記錄魚片中心溫度從-20 ℃達到4 ℃所用的時間，即為解凍時間。

解凍損失率測定:按照美國官方分析化學家協(xié)會(AOAC)[17]方法按下式計算：

W= 100%×(m1-m2)/ m1

速凍蔬菜的品質(zhì)取決于T.T.T與P.P.P這一系統(tǒng)項目，其中任意一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題，都將無法獲得高品質(zhì)的食品。因此，唯有采用優(yōu)良的原料、先進的冷凍生產(chǎn)與貯藏及優(yōu)良的包裝材料，方可得到高品質(zhì)的速凍蔬菜。

(1)

式中：W—解凍損失率，%；m1—解凍前魚片的質(zhì)量，g；m2—解凍后魚片的質(zhì)量，g。

硫代巴比妥酸值(TBA值)測定：根據(jù)王小軍等[18]的方法，略微改動：樣品在組織搗碎機中均質(zhì)，取搗碎的肉樣10 g，加入50 mL、7.5%的三氯乙酸 (含0.1% EDTA)，振搖30 min，雙層濾紙過濾兩次，取5 mL上清液，加入5 mL、0.02 mo1/L的TBA溶液，90 ℃水浴中保溫 40 min，取出冷卻 1 h，上清液中加入5 mL氯仿振搖，靜置分層后取上清液，分別在532 nm和600 nm處比色，記錄吸光度值，按以下公式計算TBA值：

(2)

式中：與TBA反應(yīng)的物質(zhì)的量以每100 g肉中丙二醛的毫克數(shù)來表示，mg/100g；A532—樣液在532 nm處的吸光度值；A600—樣液在600 nm處的吸光度值。

K值測定：根據(jù)相關(guān)文獻[19-20]，結(jié)合實際所用的Waters RP18色譜柱，稍微改動后進行高效液相色譜法測定K值。其中，流動相為：V(0.05 mol/L K2HPO3-KH2PO3緩沖液)∶V(甲醇)= 97∶3，緩沖液pH 6.5，流速0.8 mL/min，進樣量10 μL，檢測波長254 nm。精確稱取5 g魚肉樣品，加入 30 mL、6%冷高氯酸，勻漿，4℃、10 000 r/min離心10 min，取上清液，用10 mol/L的KOH溶液調(diào)節(jié)提取液pH至接近6.0，然后再用1 mol/L的KOH溶液繼續(xù)調(diào)節(jié)pH至6.5，沉淀重復提取1次，合并上清液；4 ℃、8 000 r/min離心10 min，取上清液。上機檢測前用0.22 μm的微孔濾膜過濾。

魚類肌肉中三磷酸腺苷(ATP)在死后初期發(fā)生分解，經(jīng)過二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黃嘌呤核苷(Hx)和次黃嘌呤(HxR)等，最后變成尿酸。K值為ATP最終分解產(chǎn)物(Hx和HxR)占總ATP關(guān)聯(lián)物的百分數(shù)，表示如下：

×100%

(3)

pH測定：取絞碎的魚肉10.00 g于燒杯中，加入100 mL蒸餾水，均質(zhì)1 min，靜置30 min后過濾，用pH計進行測定[21]。

掃描電鏡(SEM)觀察魚肉微觀結(jié)構(gòu)：參考Krystyna Palka等[22]的方法，略有改動。用手術(shù)刀片將魚肉切成5 mm×5 mm×2 mm的小條，將其固定在2.5%戊二醛溶液中12 h，用0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液(pH 7.3)洗滌3次，每次10 min，隨后采用不同濃度(25%、50%、70%、95%)和無水乙醇梯度脫水各2 次，每次 1 h，最后將樣品放入真空冷凍干燥機內(nèi)干燥12 h。樣品在測定前利用液氮萃斷，然后用掃描電鏡放大至不同倍數(shù)觀察魚片微觀結(jié)構(gòu)，加速電壓為10 kV。

1.2.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

試驗均為3次平行，結(jié)果以平均值±標準差表示。利用Origin 8軟件(OriginLabCorporation)進行作圖，利用JMP 7軟件(SAS Institute Inc.)對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(P<0.05為差異顯著)和圖基事后檢驗(Tukey HSD)。

2　結(jié)果與討論

2.1解凍時間的變化

不同解凍方式下羅非魚片解凍時間的變化：CT，(24.33±0.58a) h；AT，(46.67±5.78b) min；VT，(32.00±2.65b) min；UT，(7.33±0.58b) min。其中上標a、b不同字母時表示差異顯著(P<0.05)，凡有一個相同字母即為差異不顯著(P>0.05)。從中可以看出4種解凍方法的解凍時間有很大差異(P<0.05)。CT解凍溫度最低，速度最慢，需要24 h左右才能使魚片完全解凍。相比較而言，AT解凍時間顯著縮短(P<0.05)，需要46.67 min，而VT解凍時間更短，僅需32 min左右。在絕對壓力為9 kPa的真空條件下，水蒸氣在40℃左右就可以沸騰，并產(chǎn)生大量低溫水蒸氣，水蒸氣分子不斷沖擊冷凍魚體表面進行熱交換，促使魚肉快速解凍。UT方法僅需7 min，由于40 kHz的低頻超聲波與周圍的水和魚片產(chǎn)生相互作用，超聲波在魚體表面衰減而產(chǎn)生熱量，從而快速解凍羅非魚片[23]。因此，VT和UT兩種方法均可達到快速解凍的目的。

2.2解凍損失率的變化

圖1 是不同方法解凍后羅非魚片解凍損失率的變化。

圖1　不同解凍方式下羅非魚片解凍損失率的變化

CT、AT和UT解凍損失率均較大，相互之間差異不顯著(P>0.05)，與候曉榮等[24]得出的結(jié)果相似。CT解凍損失率達到1.31%，或許是由于解凍時間過長所致。UT解凍損失率相對較高是因為超聲波在凍結(jié)的魚肉組織中大幅度衰減，而且衰減程度會隨著組織溫度的升高而明顯增大，即其振動能量被魚體吸收，表面過熱，內(nèi)外溫度不均一，導致內(nèi)部汁液損失[25]。VT解凍損失率最小(P<0.05)，是由于蒸發(fā)的水蒸氣在魚片表面凝結(jié)后，魚片解凍后溶出的水分又被魚片慢慢吸收了，與AT解凍損失率相比減少了87.5%，使解凍后質(zhì)量變化較小。

2.3TBA值的變化

雖然低溫貯藏減弱了酶的活性，抑制了微生物的生長，但脂肪水解、氧化和蛋白質(zhì)的氧化仍然發(fā)生。由圖2可知，不同方法解凍后魚肉的脂肪氧化程度不一，其中AT的TBA值最大，為0.13 mg/100g(P<0.05)。自然環(huán)境條件下，溫度適宜，脂肪酶活性較大，且與氧氣直接接觸更加劇了脂肪的氧化。CT的TBA值為0.12 mg/100g，與AT相比無顯著差異(P<0.05)。VT和UT的魚肉TBA值分別為0.090 mg/100 g和0.084 mg/100 g，顯著降低(P<0.05)。VT是由于真空條件下隔絕部分氧氣所致，與AT相比，其TBA值下降了92.3%。UT的解凍時間較短，脂肪氧化程度非常小。

圖2　不同解凍方式下羅非魚片TBA值的變化

2.4K值的變化

K值是判斷魚體新鮮度的標準，且K值≤20%時認為鮮度優(yōu)良。圖3是經(jīng)高效液相色譜分析得出ATP及其關(guān)聯(lián)化合物的標準譜圖，按照公式(3)計算得出K值。

圖3　 ATP關(guān)聯(lián)化合物標準圖譜

幾種解凍方法獲得的魚肉K值如圖4所示。由于在自然環(huán)境下較長時間暴露，溫度較高且與氧氣長時間接觸，AT解凍后K值增長到18.94%，還在一級鮮度范圍內(nèi)。CT解凍后魚肉K值10.97%，與AT無顯著差異(P<0.05)，盡管解凍溫度為4℃，但是由于解凍時間過長，鮮度有所降低。VT和UT的魚肉K值顯著減小(P<0.05)，且以VT為最小，K值為7.25%，與AT相比，下降了61.7%。VT和UT的解凍時間均較短，而且真空解凍隔絕部分氧氣，能保持魚肉有較高的鮮度，此結(jié)果與尚艷麗等[26]針對金槍魚的解凍研究結(jié)果相似。

圖4　不同解凍方式下羅非魚片K值的變化

2.5pH的變化

pH是評價肉質(zhì)優(yōu)劣的一個重要標準。一般認為，在魚體死后到僵硬過程中，肌肉中糖原無氧酵解產(chǎn)生乳酸，ATP 降解產(chǎn)生磷酸根離子，使得肌肉中pH降低，且pH降低與ATP含量下降趨勢相同。而且羅非魚屬于白肉魚類，糖原含量較低，pH降到最低在6.0～6.4之間。根據(jù)實驗測得羅非魚鮮肉的pH在6.85左右，由圖5可以看出解凍后魚肉pH均有所下降，其中AT的pH最小為6.43(P<0.05)。

圖5　不同解凍方式下羅非魚片pH的變化

這是由于解凍溫度對魚體死后僵直有較大影響，室溫條件下酶活性較大，糖酵解和ATP降解均較快，pH下降最多。CT的解凍溫度較低，大大抑制了酶的活性，pH有所下降。UT的解凍僅需7 min，但或許是超聲波對魚肉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，pH也有一定程度的下降。VT的解凍時間短，且真空室內(nèi)溫度較低，pH略有下降，與其他三種方法相比，最接近鮮魚(P<0.05)。比較pH和K值的變化可知，這兩個指標變化趨勢一致，符合前述理論。

2.6解凍后魚片微觀結(jié)構(gòu)的變化

圖6是利用掃描電鏡觀察到的不同解凍方法處理后的羅非魚片的橫切面圖像，其中a圖是鮮魚的橫切面圖，b、c、d和e分別代表 CT、AT、VT和UT 四種方法解凍后的魚片切面圖?？梢钥闯鯲T 組魚肉組織幾乎沒有裂縫和氣孔，和鮮魚結(jié)構(gòu)幾乎一致。AT組次之，組織有些許裂縫。CT組魚肉肌肉內(nèi)部含有大量微小氣孔，肌束之間的間隙增大，結(jié)構(gòu)受到一定破壞，蛋白有一定的失水現(xiàn)象。UT組圖像很難看出魚肉的纖維脈絡(luò)，結(jié)構(gòu)雜亂，有明顯孔洞，魚肉的微觀結(jié)構(gòu)破壞最為嚴重。魚肉微觀結(jié)構(gòu)的變化和前面得出的理化指標變化趨勢相一致，且微觀結(jié)構(gòu)一定程度上反映了魚片解凍后的質(zhì)構(gòu)和口感。

圖6　不同解凍方式下羅非魚肉的橫切面電鏡掃描圖

3　結(jié)論

通過分析4種不同的解凍方法對羅非魚片品質(zhì)的影響得知，不同的解凍方法對魚肉理化品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響存在較大差異。自然空氣解凍(AT)雖然操作起來方便，但解凍時間長，解凍后魚肉理化品質(zhì)均較低，不適宜用來解凍羅非魚。冰箱冷藏箱解凍(CT)對魚肉組織結(jié)構(gòu)有一定損害，且理化品質(zhì)較低，解凍時間過相對較長，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)需要。超聲波解凍(UT)有解凍時間快、脂肪氧化程度低、鮮度高等優(yōu)點，但是魚肉微觀結(jié)構(gòu)破壞較嚴重，一定程度上會影響解凍食品的質(zhì)構(gòu)和口感，不是解凍羅非魚的最佳工藝。真空解凍(VT)后魚的汁液損失較少，理化品質(zhì)較高，肌肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)較完整，能夠最大程度上保持羅非魚的綜合品質(zhì)，且以9 kPa真空室壓時效果最好。與AT相比，VT的解凍時間、解凍損失率、K值均有大幅下降，且pH提升，對微觀結(jié)構(gòu)保護較好，是用于解凍羅非魚片的最佳方法。

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Effects of various thawing methods on the physicochemical characteristics of frozen tilapia fillets

GUAN Zhiqiang, ZHANG Ke，LI Min，WU Yangyang，MA Chaofeng

(CollegeofEngineering,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang524088,China)

To obtain the best thawing method for frozen tilapia fillets, this paper studied the effects of four thaw thawing methods, namely, chiller thawing in 4 °C refrigerator (CT), air thawing in ambient temperature (AT), vacuum-steam thawing (VT) and ultrasonic thawing (UT) on tilapia quality, by measuring the thawing time, thawing loss, 2-thiobarbituric acid (TBA), K value, and pH value, and observing the transverse section of thawed fillets using scanning electron microscope (SEM). Results indicated that, compared with CT and AT, the thawing time was significantly shorter (P<0.05) by VT and UT, and the thawing loss, TBA, K value and pH of thawed fillets varied slightly (P<0.05). SEM showed that thawing had an impact on the microstructure of muscles; the impact was minimal with VT method, ensuring the thawed tilapia similar to fresh fish to the largest extent; the fillet microstructure was rather severely damaged with UT, but was only slightly damaged with CT and AT. The study showed that VT method could shorten the thawing time and better maintain the physiochemical quality and microstructure of tilapia meat, and compared with AT method, thawing time decreased by 97.7%, thawing loss rate decreased by 87.5%, TBA value decreased by 92.3%, K value decreased by 61.7% and the microstructure was relatively intact. Therefore, VT is a more appropriate way to defrost tilapia fillets.

tilapia fillets; thawing methods; physicochemical characteristics; microstructure

10.3969/j.issn.1007-9580.2016.04.008

2016-05-27

2016-07-21

廣東省科技計劃項目(2014A020208115)；廣東省海洋與漁業(yè)局項目(A201508C10)；廣東省教育廳創(chuàng)新強校工程項目(2014KTSCX076)

關(guān)志強(1956—)，男，教授，碩士，研究方向：食品冷凍冷藏工程。E-mail：mmcgzq@163.com

TS254.4

A

1007-9580(2016)04-038-06