不同預(yù)冷時間下鮰魚能量代謝和加工品質(zhì)的相關(guān)性分析

章 蔚，石 柳，熊光權(quán)，吳文錦，李 新，喬 宇，丁安子，廖 李，汪 蘭,*

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068）

鮰魚，原產(chǎn)于美洲，又稱美洲鯰，學(xué)名斑點叉尾鮰，屬鯰形目鮰科。鮰魚因生長迅速、產(chǎn)卵率高、飼料轉(zhuǎn)化率高，深受養(yǎng)殖者的喜愛，是目前最主要的淡水養(yǎng)殖品種之一[1]。鮰魚肉質(zhì)鮮嫩、營養(yǎng)豐富、食用價值高，含有較多的人體必需氨基酸，F(xiàn)e、Cu等礦物質(zhì)以及大量的不飽和脂肪酸，深受消費者的喜愛[2]。

由于鮰魚體內(nèi)蛋白和脂肪含量較高，在加工過程中易氧化，進(jìn)而導(dǎo)致魚體品質(zhì)變差，所以我國鮰魚仍以鮮活售賣為主，少量的加工研究主要集中在鮰魚的保鮮技術(shù)方面[3]。低溫可以一定程度地抑制魚體內(nèi)的生化反應(yīng)速率和微生物反應(yīng)速率，所以目前被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮技術(shù)，常用的低溫保鮮技術(shù)有冷藏、冰藏、微凍、凍藏[4]。目前這幾種低溫保鮮技術(shù)均有一定的缺點，魚肉在流通和加工過程中的品質(zhì)控制依然存在諸多問題。Koral通過測定理化和感官指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)鯡魚在4 ℃冷藏3 d后品質(zhì)劣化[5]。Li Kaifeng等通過研究鯽魚在宰殺后冰藏48 h內(nèi)的品質(zhì)及三磷酸腺苷（adenosine-5’-triphosphate，ATP）關(guān)聯(lián)物的變化規(guī)律，得出鯽魚較佳食用時間為宰后2～4 h[6]。Kaale等通過研究大西洋鮭魚在微凍條件下內(nèi)部冰晶形成的變化，發(fā)現(xiàn)凍結(jié)速率會對冰晶的生長產(chǎn)生影響，從而降低魚肉的持水性[7]。因此還需要進(jìn)一步的研究以期能更大程度地控制鮰魚在流通和加工過程中的品質(zhì)。

本實驗通過測定鮰魚在4 ℃下預(yù)冷48 h的能量物質(zhì)含量變化、代謝酶活力、pH值、蒸煮損失率和加壓失水率、K值、質(zhì)構(gòu)特性、色澤，對鮰魚在不同預(yù)冷時間下代謝酶活力和加工品質(zhì)的相關(guān)性進(jìn)行分析，旨在為鮰魚在流通過程中的品質(zhì)控制和加工提供相關(guān)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮鮰魚購于湖北省武漢市白沙洲水產(chǎn)品批發(fā)市場，平均質(zhì)量約為1.8～2.0 kg，身長約為46～48 cm。

ATP、二磷酸腺苷（adenosine-5’-diphosphate，ADP）、一磷酸腺苷（adenosine-5’-monophosphate，AMP）、肌苷酸（inosine-5’-monophosphate，IMP）、肌苷（inosine，HxR）、次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）標(biāo)準(zhǔn)品（均為色譜純） 美國Sigma公司；糖原、乳酸、丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）、己糖激酶（hexokinase，HK）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）測定試劑盒 南京建成試劑有限公司；其余試劑均為分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EXL800酶標(biāo)儀 美國伯騰食品有限公司；UV-1000分光光度計 上海天美科學(xué)儀器有限公司；K-15高速冷凍離心機(jī) 德國Sigma公司；CXTH-3000高效液相色譜儀 北京創(chuàng)新通恒科技有限公司；FG2-B便攜式pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-ZK2恒溫水浴鍋 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；YYW-2型應(yīng)變控制式無側(cè)限壓力儀 南京土壤儀器有限公司；TA.XT 2i/50質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；CR-400/410色彩色差 日本美能達(dá)投資有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

在4 ℃的冷庫中將鮰魚敲擊致暈，立即去除內(nèi)臟，用流動自來水清洗干凈，放置4 ℃環(huán)境中進(jìn)行預(yù)冷。分別在預(yù)冷1、4、8、24、48 h隨機(jī)選取三條魚進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.3.2 糖原、乳酸及代謝酶水平的測定

糖原、乳酸及PK、HK、LDH、CK 4 種代謝酶的活力均采用相應(yīng)試劑盒進(jìn)行測定，用酶標(biāo)儀測定吸光度。糖原測定波長為620 nm，乳酸測定波長為530 nm，代謝酶測定波長為450 nm[8]，實驗具體操作和結(jié)果計算參照各試劑盒的說明進(jìn)行。

1.3.3 ATP及其關(guān)聯(lián)物含量及K值的測定

ATP及其關(guān)聯(lián)物含量的測定采用反相高效液相色譜法，測試條件及K值計算參考Zhu Sichao等的方法[9]。高效液相色譜測試條件：色譜柱為COSMOSIL 5C18-PAQ（250 mmh4.6 mm，5 μm）；流動相為pH 6.8的磷酸鹽緩沖液；流速1 mL/min、進(jìn)樣量50 μL、檢測波長254 nm、室溫。ATP關(guān)聯(lián)物的濃度按照標(biāo)準(zhǔn)曲線來定量。

1.3.4 pH值的測定

使用便攜式pH計，將其探頭插入鮰魚魚肉中測定pH值。

1.3.5 蒸煮損失率的測定

取待測鮰魚背部魚肉10 g左右，稱質(zhì)量（m1）后裝入保鮮袋中，置于85 ℃水浴鍋中蒸煮25 min取出，冷卻至室溫后用濾紙擦去魚肉表面水分再次稱質(zhì)量（m2）。蒸煮損失率按公式（1）計算。

式中：m1為蒸煮前樣品的總質(zhì)量/g；m2為蒸煮后樣品的總質(zhì)量/g。

1.3.6 加壓失水率的測定

準(zhǔn)備大小為4 cmh4 cm的紗布，稱量紗布質(zhì)量m1，取待測鮰魚背部魚肉2 g左右置于紗布上，稱量紗布與樣品的總質(zhì)量m2，將樣品包裹好后置于上下各8 層濾紙的中心位置，然后放在YYW-2型應(yīng)變控制式無側(cè)限壓力儀的加壓板中心，手動加壓直至測力計的百分表讀數(shù)為145，開始計時并維持此數(shù)值5 min，測試結(jié)束后，取下樣品并剝?nèi)V紙，稱量加壓后紗布與樣品的總質(zhì)量m3。加壓失水率按公式（2）計算。

式中：m1為紗布質(zhì)量/g；m2為加壓前紗布與樣品的總質(zhì)量/g；m3為加壓后紗布與樣品的總質(zhì)量/g。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)特性的測定

將待測鮰魚背部魚肉切成1 cmh1 cm的塊狀后置于質(zhì)構(gòu)儀A/CKB探頭下進(jìn)行韌性（剪切力）測定，力臂25 kg、壓縮形變50%、測前速率5.0mm/s、測中速率1.0 mm/s、測后速率5.0 mm/s。

1.3.8 色澤的測定

將待測鮰魚背部魚肉切成1 cmh1 cm的塊狀，去皮，用色度測定儀測定樣品的色度。白度按公式（3）計算。

式中：L*值表示樣品的亮度；a*值為正表示樣品偏紅，為負(fù)表示表示樣品偏綠；b*值為正表示樣品偏黃，為負(fù)表示樣品偏藍(lán)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗數(shù)據(jù)使用Excel軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0軟件分別通過Duncan法和Pearson法進(jìn)行差異顯著性分析和相關(guān)性分析，用GraphPad Prism 5.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)冷時間對鮰魚能量物質(zhì)含量的影響

圖 1 不同預(yù)冷時間對鮰魚糖原（A）、乳酸（B）、ATP及其關(guān)聯(lián)物（C）含量的影響Fig. 1 Effects of different prechilling duration on contents of glucose (A),lactate (B), ATP-related compounds (C) in channel catfish

如圖1所示，鮰魚預(yù)冷24 h后的糖原和乳酸含量分別從4.09 mg/g、2.56 mmol/g顯著下降至0.89 mg/g、0.80 mmol/g，然后在隨后的24 h預(yù)冷過程中分別顯著上升至2.03 mg/g、1.71 mmol/g。預(yù)冷48 h后，鮰魚中ADP、AMP、IMP的含量分別從初始的0.46、1.07、4.42 μmol/g顯著下降至0.32、0.16、2.80 μmol/g，Hx、HxR的含量分別從初始的0.25、0.13 μmol/g顯著上升至1.39、0.91 μmol/g，而在這整個過程中，ATP幾乎檢測不到。

魚體被宰殺后，血液循環(huán)停止，氧氣供應(yīng)不足，無氧糖酵解和磷酸肌酸代謝是這期間發(fā)生的主要生化反應(yīng)。糖原會通過酵解產(chǎn)生乳酸，但乳酸不能再重新轉(zhuǎn)化為糖原，因此魚體在宰殺后糖原會逐漸消耗。乳酸也不能再通過血液循環(huán)排出體外，因此會伴隨著乳酸的積累[10]。同時，這期間ATP會依次分解為ADP、AMP、IMP、HxR、Hx[11]。鮰魚在宰殺后，隨著預(yù)冷時間的延長，魚體內(nèi)糖原和乳酸的含量先下降后上升，且預(yù)冷48 h后糖原和乳酸的含量均顯著低于初始含量。曹麗通過研究牛宰后不同部位的能量代謝情況，發(fā)現(xiàn)里脊部位的糖原顯著下降后輕微上升然后趨于穩(wěn)定，這可能是由于微生物的生長所致[12]。劉曉暢等通過研究發(fā)現(xiàn)，長豐鰱在宰殺2 h后ATP含量顯著提高[13]，但在本實驗中幾乎檢測不到ATP，這可能是因為宰殺后鮰魚體內(nèi)的磷酸肌酸含量較少。魚體在宰殺后的磷酸肌酸含量會極大地影響ATP的形成，當(dāng)其含量較低時，ATP的形成主要依靠產(chǎn)能少的糖酵解途徑，且ATP分解的速率較快，因此ATP的含量較低。同時，隨著預(yù)冷時間的延長，AMP、ADP、IMP的含量顯著下降，而Hx、HxR的含量顯著提高，說明在48 h的預(yù)冷時間里，ATP、ADP、AMP、IMP快速降解為Hx、HxR。IMP對魚肉的增鮮效果明顯，其含量與降解速率決定了魚肉的整體品質(zhì)[14]。劉焱等通過研究發(fā)現(xiàn)草魚的IMP在冷藏2 d內(nèi)快速下降，這與本研究中IMP的變化基本一致[15]。吳依蒙通過研究不同魚種的ATP關(guān)聯(lián)物的含量變化，發(fā)現(xiàn)IMP的降解均經(jīng)歷了積累-快速降解這個過程，這是因為不同魚種和取樣方法下IMP的代謝速率不同[16]。

2.2 不同預(yù)冷時間對鮰魚代謝酶活力的影響

圖 2 不同預(yù)冷時間對鮰魚HK（A）、PK（B）、LDH（C）、CK（D）活力的影響Fig. 2 Effects of different prechilling durations on HK (A), PK (B),LDH (C) and CK (D) activities of channel catfish

如圖2所示，鮰魚預(yù)冷4 h內(nèi)的HK活力無顯著差異，在預(yù)冷8 h后HK活力顯著下降并在隨后的16 h內(nèi)保持穩(wěn)定，最終在預(yù)冷48 h后顯著下降至39.9 U/g。鮰魚的PK活力在預(yù)冷8 h后達(dá)到最高值2 345.1 U/g，然后在預(yù)冷48 h后顯著下降至915.1 U/g。鮰魚的LDH和CK在預(yù)冷48 h后分別從初始的28 901.7、37.1 U/g顯著下降至7 671.1、9.8 U/g。

糖酵解過程中生化反應(yīng)的方向和速率受多種因素影響，其中，HK、PK、LDH、CK均可以對其進(jìn)行調(diào)控。鮰魚在宰殺后，隨著預(yù)冷時間的延長，HK活力不斷下降，PK活力先上升后下降，LDH和CK活力呈波動式下降。HK是糖酵解過程中的第一限速酶，宰殺后鮰魚體內(nèi)的葡萄糖在其作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?6-磷酸并積累。當(dāng)葡萄糖-6-磷酸濃度較高時，會對HK產(chǎn)生一定的抑制作用[17]，從而使得HK活力下降。PK是糖酵解過程中重要的限速酶，能夠催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。鮰魚在宰后體內(nèi)開始發(fā)生糖代謝和ATP降解，AMP含量在該酶作用下不斷上升，使得ATP/AMP不斷降低，從而使PK被激活且活力上升至最大值。隨著糖酵解的進(jìn)行，糖原含量不斷下降，ATP不斷降解，使得PK活力開始下降。LDH和CK是與能量代謝有關(guān)的重要酶，其較高活力有助于糖酵解的順利進(jìn)行和延緩pH值的下降速率[18]，其波動變化可能與糖及乳酸的波動變化有關(guān)。

2.3 不同預(yù)冷時間對鮰魚pH值的影響

如圖3所示，鮰魚預(yù)冷8 h內(nèi)的pH值無顯著變化，預(yù)冷24 h后，鮰魚的pH值顯著下降，并在隨后的24 h內(nèi)保持穩(wěn)定。隨著預(yù)冷時間的延長，鮰魚的pH值緩慢下降，這與上述乳酸的變化情況是基本一致的。魚體在宰殺后，魚肉會通過糖酵解和磷酸肌酸途徑積累乳酸和磷酸[19]，但在本實驗中，宰殺后的魚體可能存在微生物生長，導(dǎo)致乳酸含量先下降，而在此過程中ATP分解產(chǎn)生磷酸，所以在前期pH值變化不明顯。隨后乳酸下降速率減慢并開始積累，ATP進(jìn)一步分解，同時魚體內(nèi)的脂肪分解產(chǎn)生游離脂肪酸[20]，導(dǎo)致魚體的pH值下降。另外，pH值的變化與魚體內(nèi)的蛋白質(zhì)分解也有一定的關(guān)系[21]，蛋白質(zhì)分解會產(chǎn)生一些游離氨基酸和堿性含氮物質(zhì)，當(dāng)堿性氨基酸和堿性含氮物質(zhì)的含量小于酸性氨基酸時，pH值下降，反之則會上升。

圖 3 不同預(yù)冷時間對鮰魚pH值的影響Fig. 3 Effects of different prechilling durations on pH of channel catfish

2.4 不同預(yù)冷時間對鮰魚持水性的影響

圖 4 不同預(yù)冷時間對鮰魚蒸煮損失率（A）、加壓失水率（B）的影響Fig. 4 Effects of different prechilling durations on cooking loss rate (A)and expressible moisture rate (B) of channel catfish

如圖4所示，鮰魚預(yù)冷24 h內(nèi)的蒸煮損失率和加壓失水率間無顯著差異，分別為18.2%、38.9%，預(yù)冷48 h后，鮰魚的蒸煮損失和加壓失水率分別顯著上升至23.2%、43.3%。蒸煮損失率和加壓失水率是衡量持水性的重要指標(biāo)，對魚肉的出品率和感官品質(zhì)均有影響。鮰魚在預(yù)冷24 h內(nèi)的持水性沒有明顯變化，而預(yù)冷48 h后，鮰魚的持水性顯著下降，說明預(yù)冷24 h后魚肉的汁液流失嚴(yán)重，魚肉品質(zhì)明顯下降。盧涵通過研究發(fā)現(xiàn)鳙魚肉在貯藏2 d后汁液流失率顯著上升[22]，這與本實驗的結(jié)果是基本一致的。魚肉的持水性與蛋白特性的變化有很大關(guān)系，在預(yù)冷過程中，蛋白質(zhì)的等電點會隨著pH值的下降而偏離[23]，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)的持水性下降。同時，隨著預(yù)冷時間的延長，蛋白質(zhì)氧化變性的程度加劇，使得蛋白形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力減弱，肌纖維溶脹受到抑制，使得魚體內(nèi)的自由水被慢慢擠出。

2.5 不同預(yù)冷時間對鮰魚剪切力的影響

圖 5 不同預(yù)冷時間對鮰魚剪切力的影響Fig. 5 Effects of different prechilling durations on shear force of channel catfish

如圖5所示，鮰魚預(yù)冷4 h的剪切力從初始的71.34 g顯著下降至47.06 g，然后在隨后的20 h內(nèi)穩(wěn)定在（46.64f0.62）g，最終在預(yù)冷48 h后顯著下降至34.30 g，較預(yù)冷1 h時下降了51.9%。剪切力是模擬魚肉被牙齒咬斷所需的作用力，其大小與肌肉組織的緊密程度呈正相關(guān)，是魚肉感官品質(zhì)的直觀表達(dá)[24]。隨著預(yù)冷時間的延長，鮰魚的剪切力顯著下降，說明肌纖維間的緊密程度降低，魚肉出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。這是因為鮰魚被宰殺后，體內(nèi)的糖原和ATP快速消耗，內(nèi)源組織蛋白酶被激活從而水解蛋白組分，使得細(xì)胞間隙增大，細(xì)胞結(jié)構(gòu)變得不規(guī)則。同時，在預(yù)冷后期，微生物開始生長，蛋白質(zhì)逐漸變性，肌肉持水性下降，魚肉汁液流失加劇，組織結(jié)構(gòu)松散，從而導(dǎo)致質(zhì)地變軟，剪切力下降[25]。

2.6 不同預(yù)冷時間對鮰魚K值的影響

圖 6 不同預(yù)冷時間對鮰魚K值的影響Fig. 6 Effects of different prechilling durations on K value of channel catfish

如圖6所示，鮰魚預(yù)冷1、4、8、24、48 h的K值分別為2.86%、7.27%、12.73%、15.16%、24.56%。K值代表了魚體內(nèi)ATP的降解程度，與魚肉的新鮮度有關(guān)[15]。隨著預(yù)冷時間的延長，鮰魚的K值顯著上升，說明魚肉的新鮮度在不斷下降。一般認(rèn)為，K值低于20%為新鮮，20%～40%為二級鮮度，高于60%為初期腐敗[26]。按此標(biāo)準(zhǔn)，鮰魚在預(yù)冷24 h內(nèi)始終保持在高新鮮度范圍內(nèi)。

2.7 不同預(yù)冷時間對鮰魚色澤的影響

圖 7 不同預(yù)冷時間對鮰魚白度的影響Fig. 7 Effects of different prechilling durations on whiteness of channel catfish

如圖7所示，鮰魚預(yù)冷24 h內(nèi)的白度無顯著差異，為51.7f1.7，預(yù)冷48 h后，鮰魚的白度顯著上升至55。色澤是用于評判魚肉品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，不同處理條件下魚肉中發(fā)生的生物和化學(xué)變化都能導(dǎo)致色澤的改變[27]。鮰魚在預(yù)冷24 h內(nèi)的白度沒有明顯變化，而預(yù)冷48 h后，鮰魚的白度顯著提高，這與上述持水性以及鮮度的結(jié)果是一致的。隨著時間的延長，魚體內(nèi)的脂肪和蛋白開始氧化，新鮮度和持水性開始下降，魚體內(nèi)水分滲出導(dǎo)致光的折射以及反射增強(qiáng)，使得鮰魚白度有了一定的提高。

2.8 不同預(yù)冷時間對鮰魚各指標(biāo)的相關(guān)性影響

表 1 宰后鮰魚在預(yù)冷過程中各指標(biāo)的相關(guān)性Table 1 Correlation coefficients between various indicators of postmortem channel catfish during prechilling

如表1所示，糖原含量和乳酸含量呈顯著正相關(guān)（R2＝0.950）；K值與HK活力呈顯著負(fù)相關(guān)（R2＝-0.921），K值與白度呈極顯著正相關(guān)（R2＝0.965）；LDH活力與CK活力呈顯著正相關(guān)（R2＝0.881），LDH活力與剪切力呈顯著正相關(guān)（R2＝0.939），LDH活力與白度呈顯著負(fù)相關(guān)（R2＝-0.916）；加壓失水率與蒸煮損失率呈顯著正相關(guān)（R2＝0.880）。

無氧糖酵解是宰后鮰魚的主要代謝途徑。糖原含量與乳酸含量顯著正相關(guān)，說明它們在能量代謝過程中關(guān)系密切，糖原和乳酸的含量反映了宰后鮰魚的能量代謝水平。LDH是一種重要的氧化還原酶，其活力與CK活力相關(guān)性顯著，說明這兩種酶在調(diào)控糖酵解過程中關(guān)系密切，與剪切力和白度的顯著相關(guān)性說明肌纖維結(jié)構(gòu)的緊密性與體內(nèi)的生化反應(yīng)有一定的關(guān)系。加壓失水率和蒸煮損失率的顯著相關(guān)性說明它們在肌肉的持水性方面關(guān)系緊密。K值與白度的極顯著相關(guān)性說明魚肉的色澤與新鮮度間聯(lián)系密切。通過分析各指標(biāo)間的相關(guān)性，可以為進(jìn)一步研究其機(jī)理提供相關(guān)理論參考。

3 結(jié) 論

宰后鮰魚在4 ℃下預(yù)冷48 h，隨著預(yù)冷時間的延長，鮰魚中糖原和乳酸含量先下降后上升，且糖原含量和乳酸含量顯著正相關(guān)；ADP、IMP、AMP含量逐漸降低，Hx、HxR含量逐漸升高，ATP幾乎檢測不到；HK、LDH、CK活力總體呈下降趨勢，PK活力在預(yù)冷8 h上升至最大值，隨后下降，其中LDH活力與CK活力顯著正相關(guān)；pH值和剪切力逐漸下降，且剪切力與LDH活力顯著正相關(guān)；加壓失水率、蒸煮損失以及色澤在24 h內(nèi)保持穩(wěn)定，在48 h后顯著上升，魚肉的持水性下降，且加壓失水率與蒸煮損失率顯著正相關(guān)；K值不斷上升，魚肉的鮮度不斷下降，但在24 h內(nèi)保持在20%的高鮮度范圍內(nèi)，且K值與白度顯著正相關(guān)。宰后鮰魚在預(yù)冷24 h內(nèi)品質(zhì)比較穩(wěn)定，應(yīng)盡量在這段時間內(nèi)對鮰魚進(jìn)行加工處理。