不同解凍方式對鰹魚魚肉蛋白及組胺變化的影響

李天翔，包海蓉*，王錫昌，郭全友，韓秋煜，張青

1(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海，201306)2(東海水產(chǎn)研究所，上海，200090)

不同解凍方式對鰹魚魚肉蛋白及組胺變化的影響

李天翔1，包海蓉1*，王錫昌1，郭全友2，韓秋煜1，張青1

1(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海，201306)2(東海水產(chǎn)研究所，上海，200090)

以冷凍鰹魚為研究對象，探究不同解凍方式(自然空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、冷藏庫解凍)對其高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin, metMb)、可溶性肌原纖維蛋白(soluble myofibrillar proteins, SMP)、可溶性肌漿蛋白(soluble sarcoplasmic proteins, SSP)、Ca2+-ATPase活性、活性巰基(reactive sulfhydryl, A-SH)及組胺含量的影響，并結(jié)合解凍汁液流失率、色澤、質(zhì)構(gòu)評價。結(jié)果表明，解凍汁液流失率和咀嚼性與肌原纖維蛋白變化指標(biāo)(SMP含量、Ca2+-ATPase活性、A-SH含量)之間，Ca2+-ATPase活性與A-SH含量之間分別極顯著相關(guān)(P<0.01)。相比其他3種解凍方式，冷藏庫解凍顯著(P<0.05)的抑制組胺的生成及氧合肌紅蛋白的氧化，保持色澤。此外，冷藏庫解凍較好地保持了肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)和功能特性，汁液流失率最低，質(zhì)構(gòu)較好。因此，冷藏庫解凍適合作為鰹魚罐頭生產(chǎn)的解凍方式。

鰹魚；解凍方式；蛋白；組胺

鰹魚屬低值金槍魚，是加工金槍魚罐頭的主要魚種[1]。鰹魚肉富含蛋白質(zhì)(26.14%)[2]。鰹魚罐頭的加工工藝主要包括原料處理、腌制、預(yù)熱處理、裝罐殺菌。原料主要來自遠(yuǎn)洋捕撈調(diào)撥的冷凍鰹魚，冷凍鰹魚的解凍是鰹魚罐頭加工的第一環(huán)節(jié)。目前企業(yè)常用的解凍方式主要包括自然空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、冷藏庫解凍。實際生產(chǎn)中，冷藏庫可以由連接冷凍庫與車間之間的過道間實現(xiàn)，冷藏庫不安裝制冷裝置可由冷凍原料解凍吸收熱量，反復(fù)利用的冷藏庫庫溫保持不變。蛋白和組胺是鰹魚罐頭加工生產(chǎn)中對品質(zhì)影響較大的物質(zhì)，但關(guān)于鰹魚罐頭原料解凍前后蛋白和組胺變化方面的研究鮮有報道。魚體冷凍后形成的大小冰晶會對細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成破壞，并釋放出酶等內(nèi)容物，解凍時魚體逐漸回溫，會加速蛋白變性[3]。TOKUR等[4]報道虹鱒魚在解凍過程中魚肉蛋白因聚集或交聯(lián)而變性，導(dǎo)致溶解性顯著降低，且不同方式解凍后蛋白溶解性不同。魚肉蛋白的變化直接影響著魚肉的質(zhì)構(gòu)、色澤、營養(yǎng)、風(fēng)味[5]。童玲等[6]報道鰹魚肌肉中組氨酸的含量高達(dá)7.89%，有利于組胺的大量生成。加工魚柳的組胺主要在解凍階段產(chǎn)生[7]，組胺的積聚或攝入過量可導(dǎo)致過敏反應(yīng)如頭痛、血壓變化，甚至可能威脅生命[8]。我國魚類罐頭衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 14939—2005)規(guī)定，罐頭魚肉組胺含量不得超過100 mg/100 g。本實驗探究不同解凍方式(自然空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、冷藏庫解凍)對魚肉蛋白變化(高鐵肌紅蛋白含量、可溶性蛋白含量、Ca2+-ATPase活性、活性巰基含量)及組胺含量的影響，并進(jìn)行解凍汁液流失率、色澤、質(zhì)構(gòu)測定，旨在為鰹魚的加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鰹魚由浙江黃罐食品股份有限公司提供；KCl、曲拉通、順丁烯二酸、NaCl、NaH2PO4、Na2HPO4、三氯乙酸、濃H2SO4、鉬酸銨、FeSO4、CaCl2、濃HCl、尿素、十二烷基硫酸鈉、乙二胺四乙酸、2-硝基苯甲酸、高氯酸、NaHCO3、CH3COONH4、丹磺酰氯(98%)(分析純)；甲醇、乙腈(色譜純)，國藥(上海)提供。

TES-1384輸入溫度記錄器(0.1 ℃),上海中炫電子有限公司；LRH-100CL型低溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DC-30恒溫水浴鍋，賽默飛世爾科技有限公司；D-130電動勻漿機(jī)，Wiggens有限公司；VORTEX21K冷凍離心機(jī)，拓赫機(jī)電科技(上海)公司；TA.XT.Plus 質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司；CR-400型色差計，Konica Minolta；LC-20A島津液相色譜儀，島津國際貿(mào)易(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 解凍處理

實驗所用-20℃冰箱冷藏鰹魚，體長(33±2) cm、體重(0.75±0.05) kg；從冰箱取出后用PE自封袋(30 cm×42 cm)排空氣密封，采用以下4種解凍方式解凍。

自然空氣解凍：空氣溫度(15±1)℃；靜水解凍：水溫(15±1)℃；流水解凍：水溫(15±1)℃，流速80 mL/s；冷藏庫解凍：冷藏庫溫度4 ℃。

1.2.2 溫度測定

因難以用溫度計探頭測定魚體中心溫度，所以本實驗采取先解凍1h后打開PE自封袋，再將溫度計探頭插入到魚體中心進(jìn)行溫度測量，同時排出PE自封袋內(nèi)空氣，密封后繼續(xù)解凍，各種解凍方法均解凍至魚體中心0 ℃[9]，為避免去內(nèi)臟、去皮、清洗過程及取樣間的差異對指標(biāo)測定的影響，所以解凍完成后直接切取鰹魚背部肉測定各項指標(biāo)。

1.2.3 汁液流失率測定

取-20 ℃冷凍鰹魚，魚體表面用吸水紙擦拭干凈后稱重m1，后用不同解凍方式解凍完成后，去除PE自封袋用吸水紙擦拭魚體表面干凈后稱重m2。汁液流失率可由下式計算得出：

(1)

1.2.4 高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin, metMb)測定

參照福田裕[10]的方法。取5 g魚肉，加去離子水5 mL均質(zhì)，離心10 min(5 000 r/min，4 ℃)，保留上清液，調(diào)pH(1 mol/L HCl)6.0，NaOH調(diào)pH 6.8～7.0，離心棄沉淀，稀釋3倍，濾膜過濾λ540，λ503測定吸光度值。metMb含量Y(%)可由下式計算得出：

A540/A503=-5×10-7Y3+2×10-4Y2-0.037 7Y+2.856 8

(2)

1.2.5 可溶性肌原纖維蛋白(soluble myofibrillar proteins, SMP)、Ca2+-ATPase活性、活性巰基(reactive sulfhydryl, A-SH)含量的測定

SMP測定：參照繆函霖[11]的方法，采用雙縮脲法測定SMP量。Ca2+-ATPase活性測定：參照BENJAKUL等[12]方法。A-SH測定，參照YONGSAWATDIGUL等[13]方法。

1.2.6 可溶性肌漿蛋白(soluble sarcoplasmic proteins, SSP)的測定

參照NIU[14]的方法。取5 g魚肉加10倍體積25 mmol/L NaH2PO4/Na2HPO4緩沖液(pH 7.2)均質(zhì)，振蕩(250 r/min，4 ℃，12 h)，冷凍高速離心機(jī)(5 000 r/min，4 ℃，20 min),上清液即為SSP。采用雙縮脲法測定SSP量。

1.2.7 質(zhì)構(gòu)和色澤測定

參照繆函霖的文獻(xiàn)[15]。

1.2.8 組胺含量的測定

參照行標(biāo)SN/T 2209—2008的高效液相色譜法。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析，Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 解凍時間及組胺含量的測定結(jié)果與分析

由表1可知，4種解凍方式達(dá)到解凍終點的時間分別為8.90、5.00、2.75和18.40 h?？芍鈨鏊俾剩魉疄殪o水的1.82倍，自然空氣的3.24倍，冷藏庫的6.69倍。不同方式解凍速率的差別是由解凍介質(zhì)傳熱性能，流動性以及溫度差導(dǎo)致的。因為傳熱性能水比空氣好，傳熱速率快，因此解凍時間靜水比自然空氣減少約一半。流動的水可以加強(qiáng)熱量的交換，可以持續(xù)的將熱熱量傳遞給冷凍的鰹魚，流水解凍所需時間相比靜水解凍減少約一半。4 ℃冷藏庫解凍較其他3種方式相比溫度差小，因而所需解凍時間最長。

表1 解凍方式對解凍時間及組胺含量的影響

注：字母不同表示相互之間存在顯著差異(P<0.05)。下同。

組胺是產(chǎn)組胺菌使組氨酸脫羧基形成，其含量可以從微生物分解的角度反映魚肉的新鮮度。謝超等[16]報道溫度與時間、pH值、鹽度及供氧量等因素影響組胺產(chǎn)生。劉書臣等[17]報道大目金槍魚貯藏4 ℃下5 d組胺有少量增加，15 ℃下組胺迅速增加，可見溫度對組胺產(chǎn)生影響顯著，且低溫抑制組胺的產(chǎn)生，組胺隨時間延長積累。從表1可以看出4種方式對應(yīng)的組胺含量為冷藏庫(29.46)<流水(37.41)<靜水(51.23)<自然空氣(70.31)，且冷藏庫解凍組胺含量顯著(P<0.05)低于其他3組。這可能由于嗜熱產(chǎn)組胺菌4 ℃下生長抑制，15 ℃下生長迅速。

2.2 解凍汁液流失率的測定結(jié)果與分析

魚體冷凍后生成的大小冰晶會對肌原纖維產(chǎn)生一定的破壞，解凍會加速蛋白質(zhì)的變性和降解，使蛋白質(zhì)的水合作用降低，肌肉的持水性下降，造成汁液流失[9]。不同方式解凍鰹魚的汁液流失率如圖1所示。

圖1 解凍方式對解凍汁液流失率的影響Fig.1 Effect of different thawing methods on thawing loss rate注：字母不同表示有顯著差異(P<0.05)。下同。

由圖1可知，4種方式中，自然空氣和靜水解凍汁液流失率最高(1.79%和1.50%)，這可能是因為較高溫度長時間解凍加速蛋白質(zhì)的變性和降解而使蛋白質(zhì)的水合作用降低，持水性下降，汁液大量流失。冷藏庫解凍汁液流失率最低(1.10%)，且顯著(P<0.05)低于其他3組。WANG等[18]也發(fā)現(xiàn)冷藏庫解凍能夠顯著降低秋刀魚解凍汁液流失率。這可能是因為冷藏庫解凍溫度較低且解凍過程溫和，抑制了腐敗微生物的滋長和減弱了生化反應(yīng)，從而減少了蛋白質(zhì)的變性和降解，能夠很好的吸收回滲水，故汁液流失率最低。

2.3 高鐵肌紅蛋白含量、色澤的測定結(jié)果與分析

金槍魚肉含大量肌紅蛋白(Mb)。魚肉因氧合肌紅蛋白(MbO2)呈現(xiàn)鮮紅色，其氧化產(chǎn)物metMb使魚肉呈不良棕紅色[19]。HUNT等[20]報道m(xù)etMb產(chǎn)生取決于一些外界條件如溫度、時間、氧氣量等。不同方式解凍后鰹魚魚肉a*值和metMb含量如圖2所示。

由圖2可知，4種方式對應(yīng)的metMb含量為自然空氣(27.50%)>靜水(22.31%)>流水(21.20%)>冷藏庫(18.04%)，與a*值具有一定的負(fù)相關(guān)，其中冷藏庫metMb含量顯著(P<0.05)低于其他3組。實驗發(fā)現(xiàn)，冷藏庫較其他3種方式溫度低，有效的抑制肌紅蛋白的氧化，維持色澤。尚艷麗等[19]學(xué)者也得出了低溫慢時解凍能夠有效的保持黃鰭金槍魚的色澤。

圖2 解凍方式對高鐵肌紅蛋白含量及色澤的影響Fig.2 Effect of different thawing methods on metMb content and a*

2.4 質(zhì)構(gòu)的測定結(jié)果與分析

從表2可知，不同方式解凍對質(zhì)構(gòu)特性影響不同，整體而言，硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性變化趨勢基本一致；較彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性，硬度受解凍方式影響最為明顯。硬度表示使魚肉發(fā)生一定形變所需的力。冷藏庫硬度(125.22 g)顯著(P<0.05)高于其他3組，自然空氣解凍硬度最低(112.41 g)。郭恒等[21]學(xué)者也得出了低溫冷藏庫解凍能有效地保持鮐魚的硬度。彈性表示魚肉去除外力后，形變恢復(fù)程度。4種方式對應(yīng)的彈性無顯著差異(P>0.05)，劉歡等[9]也得到了類似的結(jié)果。內(nèi)聚性的變化與硬度基本類似。咀嚼性是綜合評價魚肉質(zhì)地的指標(biāo)，由魚肉硬度、彈性和內(nèi)聚性綜合決定。從表2可見，咀嚼性的變化與硬度、內(nèi)聚性基本類似為冷藏庫解凍最好(62.13)，自然空氣最差(54.30)。XIONG等[22]報道凍結(jié)和解凍過程的質(zhì)構(gòu)特性的下降與蛋白質(zhì)變性有關(guān)。不同方式解凍質(zhì)構(gòu)的差異，主要與由微生物的生長和生化反應(yīng)造成的解凍后魚肉蛋白理化性質(zhì)及鮮度變化有關(guān)[23]。冷藏庫低溫緩慢解凍質(zhì)構(gòu)最好，與余力等[24]的研究結(jié)果一致，可能是因為冷藏庫解凍后蛋白變性和降解少，肌肉持水性好，汁液流失少，肌原纖維間結(jié)合緊密，具有較高的鮮度。

表2 解凍方式對質(zhì)構(gòu)的影響

2.5 可溶性蛋白含量的測定結(jié)果與分析

肌原纖維蛋白(結(jié)構(gòu)蛋白)、肌漿蛋白分別占魚類肌肉蛋白的50%～70%和20%～50%。由圖3可見，不同方式解凍對SMP含量有不同影響，4種方式對應(yīng)的SMP含量為冷藏庫(54.14)>流水(52.67)>靜水(50.76)>自然空氣(47.51)，而SSP含量穩(wěn)定在43.42～43.68 mg/g之間。相比于SSP，SMP含量的變化可以從一定程度反映蛋白變性的情況。WANG等[18]研究的解凍方式對秋刀魚也有類似的報道。MEGTA等[25]報道蛋白質(zhì)溶解度下降是由于蛋白質(zhì)變性暴露出疏水基團(tuán)，凝聚沉淀。這一結(jié)果可能由于冷藏庫解凍魚肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)破壞較小，減少了SMP含量的降低，SMP含量變化與解凍汁液流失率和質(zhì)構(gòu)分析基本一致。

圖3 解凍方式對可溶性蛋白含量的影響Fig.3 Effect of different thawing methods on SMP, SSP

2.6 Ca2+-ATPase活性、A-SH含量的測定結(jié)果與分析

肌原纖維蛋白可以在Ca2+存在的條件下催化ATP降解因此又稱為Ca2+-ATPase。其活性的變化可以反映肌原纖維蛋白質(zhì)發(fā)生變性的程度從而反映魚肉的新鮮度。由圖4可知4種方式對應(yīng)的Ca2+-ATPase活性為冷藏庫(0.19)>流水(0.17)>靜水(0.14)>自然空氣(0.11)，其中冷藏庫Ca2+-ATPase活性顯著(P<0.05)高于其他3組。這一結(jié)果與XIU等[26]研究解凍方式對豬肉Ca2+-ATPase的影響得出高溫解凍較低溫解凍Ca2+-ATPase活性下降顯著一致。目前關(guān)于Ca2+-ATPase活性下降的解釋有很多如HATANO等[27]認(rèn)為Ca2+-ATPase活性下降與肌原纖維蛋白的水解有關(guān)；JIANG等[28]認(rèn)為巰基交聯(lián)，引起蛋白構(gòu)象改變，導(dǎo)致分子聚合使Ca2+-ATPase活性下降。從圖4可以看出，A-SH含量的變化

與Ca2+-ATPase活性基本類似。巰基是蛋白頭部具反應(yīng)活性的功能基團(tuán)，其氧化可使蛋白分子聚合，其變化可以反映蛋白變性聚合情況。這一結(jié)果與劉會省等[29]研究解凍方式對蝦時的結(jié)果相反，這可能是由于本實驗鰹魚解凍采用排空氣密封減少了氧氣接觸的機(jī)會，同時低溫或短時解凍可以降低巰基的氧化。實驗結(jié)果表明，冷藏庫解凍肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)和性質(zhì)保持較好，與SMP含量變化分析、解凍汁液流失率和質(zhì)構(gòu)分析基本一致。

圖4 解凍方式對Ca2+-ATPase活性及A-SH含量的影響Fig.4 Effect of different thawing methods on Ca2+-ATPase and A-SH

2.7 不同指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

從表3可知，硬度與Ca2+-ATPase活性極顯著相關(guān)(P<0.01)，解凍汁液流失率和咀嚼性與SMP含量、Ca2+-ATPase活性、A-SH含量極顯著相關(guān)(P<0.01)，這些相關(guān)性與XIU等[26]在研究不同解凍方式對豬肉時的結(jié)果類似，他們發(fā)現(xiàn)剪切力(剪切法測的質(zhì)構(gòu)指標(biāo))與Ca2+-ATPase和K-ATPase活性極顯著相關(guān)。Ca2+-ATPase活性與SMP含量和A-SH含量極顯著相關(guān)(P<0.01)。解凍汁液流失率、硬度和咀嚼性之間極顯著相關(guān)(P<0.01)。不同方式解凍影響微生物的生長和生化反應(yīng)，使魚肉蛋白質(zhì)變性、氧化交聯(lián)和降解，導(dǎo)致SMP含量下降和汁液流失、產(chǎn)生有害物質(zhì)組胺，使鮮度、質(zhì)構(gòu)下降。

表3 組胺含量、解凍汁液流失率、質(zhì)構(gòu)及肌原纖維蛋白變化指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：*顯著相關(guān)(P<0.05) ；**極顯著相關(guān)(P<0.01)。

3 結(jié)論

本實驗探究自然空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、冷藏庫解凍條件下鰹魚魚肉蛋白及組胺變化，結(jié)合解凍汁液流失率、色澤、質(zhì)構(gòu)的評價。結(jié)果表明：不同解凍方式對鰹魚解凍品質(zhì)有不同影響。自然空氣和靜水解凍品質(zhì)較差，冷藏庫解凍解凍時間較長，但抑制了微生物的滋長和生化反應(yīng)減少了蛋白的變性與降解，從而解凍汁液流失率最低和較好的保持了質(zhì)構(gòu)特性，且硬度、色澤以及組胺控制顯著(P<0.05)。流水解凍較大地縮短了解凍時間，品質(zhì)稍差于冷藏庫解凍，且需要較大的投入。因此，從品質(zhì)保持角度考慮，冷藏庫解凍適合作為鰹魚罐頭生產(chǎn)的解凍方式。

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Effect of different thawing methods on muscle proteins and histamine variation of skipjack tuna

LI Tian-xiang1,BAO Hai-rong1*,WANG Xi-chang1,GUO Quan-you2, HAN Qiu-yu1,ZHANG Qing1

1(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University,Shanghai 201306, China) 2(East China Sea Fisheries Research Institute, Shanghai 200090, China)

The effect of different thawing methods(natural room temperature, static water, running water, and 4℃) on metmyoglobin (metMb), soluble myofibrillar proteins(SMP), soluble sarcoplasmic proteins(SSP), Ca2+-ATPase activity, active sulfhydryl(A-SH) and histamine content of skipjack tuna. Meanwhile, evaluations of thawing loss rate, color and texture were performed. The results indicated that thawing loss rate and chewiness with SMP content, Ca2+-ATPase activity, A-SH content; Ca2+-ATPase activity with A-SH content were highly correlation(P<0.01). 4℃ thawing method remained the best color, inhibited metMb and histamine content significantly(P<0.05), presented a better structure and functional property of myofibrillar protein, and remained a lower thawing loss rate and a better texture. Overall, the better thawing method is 4℃.

skipjack tuna; thawing methods; protein; histamine

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201703032

碩士研究生(包海蓉副教授為通訊作者,E-mail：hrbao@shou.edu.cn)。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”計劃(2012AA092302)

2016-06-30，改回日期：2016-07-27