水煮魚微波烹飪過程中魚肉水分及組織變化對(duì)嫩度的影響

陳佳奇 - 劉天毅 - 賈逾澤 - 夏書芹 -n張曉鳴 - 王興偉 - 汪雪嬌 -

(1. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2. 廣東美的廚房電器制造有限公司，廣東 佛山 528311)

水煮魚是中國傳統(tǒng)菜肴，以其香辣的風(fēng)味和嫩滑的口感成為川菜的代表菜品之一。傳統(tǒng)水煮魚制作工藝繁瑣，需分步烹飪多種食材、嚴(yán)格控制烹飪時(shí)間和溫度。相比于傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)加熱，微波加熱具有快速高效的特點(diǎn)，通過調(diào)控微波程序可以將魚片直接置于油相中達(dá)到一步烹飪的效果，從而更好地滿足快捷生活的需要。然而，以油相為介質(zhì)進(jìn)行微波烹飪時(shí)往往會(huì)造成魚肉質(zhì)構(gòu)老化，影響消費(fèi)體驗(yàn)。嫩度是評(píng)價(jià)肉類品質(zhì)的重要指標(biāo)[1]，也是微波烹飪魚肉制品面臨的技術(shù)瓶頸。因此，明確微波一步法烹飪過程中魚肉嫩度的變化規(guī)律，對(duì)微波參數(shù)的定向調(diào)控具有重要指導(dǎo)意義。

微波烹飪過程中，魚肉特有質(zhì)構(gòu)的形成與水分狀態(tài)和蛋白質(zhì)變化有關(guān)。肌肉組織的變化會(huì)影響水分的存在狀態(tài)，進(jìn)而影響肉的嫩度[2]，而不易流動(dòng)水比例會(huì)隨溫度的升高而增加，使肉的嫩度有所提升[3]。烹飪過程中魚肉蛋白質(zhì)組織結(jié)構(gòu)的變性、收縮、凝膠化和聚集會(huì)導(dǎo)致肌肉收縮，析出水分[4]，使得魚肉質(zhì)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響嫩度。研究[5]表明，加熱溫度越高，肌肉組織密度越大，嫩度越低。目前，有關(guān)不同種類魚肉在微波環(huán)境下經(jīng)水煮、蒸制、干燥等處理后嫩度的變化及原因的研究較多[6]，而有關(guān)以油相為介質(zhì)進(jìn)行微波烹飪過程中魚肉嫩度的變化及影響因素的研究尚未見報(bào)道。試驗(yàn)擬基于微波一步法烹飪水煮魚體系，分析微波處理過程中魚肉嫩度的變化，探索水分存在狀態(tài)和蛋白質(zhì)變性程度與魚肉嫩度變化的關(guān)系，并從微觀結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)一步揭示肌肉結(jié)構(gòu)的變化及其對(duì)嫩度的影響，為后續(xù)微波烹飪魚肉制品參數(shù)的調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

黑魚：市售；

大豆油：益海嘉里金龍魚食品股份有限公司；

新鮮黃豆芽、干制紅辣椒、青花椒、大蔥、生姜、大蒜、紅薯淀粉、食鹽、料酒、綿白糖：市售；

異硫氰酸熒光素(FITC)、尼羅紅：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑(上海)有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

智能微波爐：2450 MHz商用X7-321D型，美的廚房電器制造有限公司；

物性分析儀：XT PLUS/50型，英國SMS公司；

低場核磁共振成像分析儀：PQ 001型，上海紐邁電子科技有限公司；

倒置熒光顯微鏡：Axio Vert A1型，德國Oberkochen公司；

冰凍切片機(jī)：CM1950型，德國Leica公司；

差示掃描量熱儀：DSC3型，瑞士Mettler Toledo公司。

1.2 方法

1.2.1 原材料處理 選取大小約80 mm×80 mm×5 mm的新鮮無骨黑魚片150 g，清洗表面血污，使用腌料(食鹽2 g、綿白糖1 g、料酒5 g、大豆油5 g、生姜1 g、大蒜1 g)腌制1 h備用。稱取大豆油250 g、干紅辣椒20 g、干青花椒5 g及其他調(diào)味料若干，與腌制好的魚肉于陶瓷碗中充分混合，再與50 g黃豆芽一同放入陶瓷碗中，覆蓋有孔保鮮膜，在微波爐中按照設(shè)計(jì)的加熱程序進(jìn)行加工，加工總時(shí)長390 s，分別選取S0(0 s)、S1(150 s)、S2(300 s)和S3(390 s)為檢測(cè)點(diǎn)。加工完成后，挑選完整的肉片備用。以傳統(tǒng)水煮魚樣品作為對(duì)照組(CT)，具體操作為：300 g沸水中依次加熱豆芽和腌制好的魚肉(豆芽2 min，魚肉1.5 min)，撈出備用，采用電磁爐小火煎炸辣椒油，再將辣椒油與豆芽和魚肉混合。

1.2.2 最大剪切力的測(cè)定 選取10片厚度5 mm的魚肉片，去除表面油脂及配料，切成20 mm× 20 mm×5 mm。使用HDP/BSK刀型探頭，垂直于纖維方向切割，測(cè)前、測(cè)中速度2.00 mm/s，測(cè)后速度10.00 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，剪切深度20 mm，平行檢測(cè)8次。最大剪切力通過模擬牙齒的切斷動(dòng)作來評(píng)價(jià)魚肉的嫩度，最大剪切力越大，則魚肉嫩度越低。

1.2.3 低場核磁共振(LF-NMR)分析水分 根據(jù)文獻(xiàn)[7]的方法并進(jìn)行調(diào)整。選取完整的肉片，去除表面油脂及配料，修整至肉片質(zhì)量為6 g。利用CPMG脈沖序列測(cè)定不同烹飪時(shí)間點(diǎn)魚肉樣品的自旋—自旋弛豫時(shí)間(T2)。等待時(shí)間3 500 ms，累加次數(shù)16，回波時(shí)間0.25 ms，回波次數(shù)4 000，利用Fit軟件迭代反演擬合出T2值分布及弛豫積分面積，根據(jù)各時(shí)間下的質(zhì)子密度計(jì)算相應(yīng)水所占的比例。

1.2.4 魚肉微結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析 根據(jù)文獻(xiàn)[8]的方法并進(jìn)行調(diào)整。選取完整的肉片，去除表面油脂及配料，切成5 mm× 5 mm× 5 mm的小塊放置于樣品盤中，包裹冷凍液，-20 ℃下預(yù)凍結(jié)實(shí)后進(jìn)行冷凍切片。使用尼羅紅(激發(fā)波長543 nm，散發(fā)波長575 nm)和0.1% FITC溶液(激發(fā)波長490～495 nm，散發(fā)波長520～530 nm)分別對(duì)脂肪和蛋白質(zhì)進(jìn)行染色，倒置熒光顯微鏡下進(jìn)行觀察。

1.2.5 蛋白質(zhì)變性程度分析 精確稱取5 mg魚肉樣品于DSC坩堝中，壓蓋密封，以空坩堝作為對(duì)比，10 ℃恒溫1 min，以10 ℃/min升溫至90 ℃。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 同一樣品至少平行3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。使用Excel 2016軟件處理數(shù)據(jù)并繪制表格，Origin 9.1軟件繪圖，SPSS 19軟件分析標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)性。

2 結(jié)果與討論

2.1 魚肉質(zhì)構(gòu)的變化

由圖1可知，微波加熱150 s后，魚肉的最大剪切力大幅下降，嫩度增加，與微波快速升溫至80 ℃導(dǎo)致的魚肉蛋白質(zhì)基本變性密切相關(guān)[9]；當(dāng)加熱時(shí)間為300 s時(shí)，由于該階段微波功率降低，溫度緩慢升至100 ℃，肌肉蛋白的溶解、變性以及魚肉組織的破壞使魚肉的嫩度略有提升；當(dāng)加熱時(shí)間為300～390 s時(shí)，在較高功率下，體系溫度維持在100 ℃附近，蛋白質(zhì)之間重新締合、聚集，魚肉質(zhì)地逐漸緊密，最大剪切力增加，嫩度下降[9]，與You等[10]的研究結(jié)果相似。CT的嫩度略高于微波法的，可能是傳統(tǒng)水煮魚采用的工藝是在最后階段與預(yù)制的辣椒油混合，魚肉和辣椒油接觸時(shí)間短；而微波法直接以油相作為加熱介質(zhì)對(duì)魚肉進(jìn)行處理，魚肉中的水分更易向外遷移造成損失，魚肉組織結(jié)構(gòu)收縮，水分含量降低[11]。

圖1 微波加熱過程中魚肉最大剪切力以及油相溫度的變化

Figure 1 The maximum shear force of fish meat and the temperature curve of oil phase during microwave heating

2.2 魚肉水分狀態(tài)的變化

由圖2可知，加熱初期(S1)和中期(S2)，魚肉中各狀態(tài)水分的弛豫時(shí)間不斷縮短，T21峰左移，表示不易流動(dòng)水的結(jié)合能力加強(qiáng)，魚肉嫩度提升。Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的提升和時(shí)間的延長，肉中不易流動(dòng)水含量減少，嫩度下降。

圖2 魚肉弛豫時(shí)間(T2)譜圖Figure 2 The relaxation time (T2) spectra of fish meat

由表1可知，生魚肉中結(jié)合水含量相對(duì)較高，是由于魚肉結(jié)構(gòu)完整，保持了大量的水分；微波加熱初期(S1)，結(jié)締組織被破壞，蛋白質(zhì)開始溶解，水分結(jié)合能力下降，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水，同時(shí)部分不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為自由水而流失[13]。溫度上升使得蛋白質(zhì)變性程度加劇，結(jié)合水和不易流動(dòng)水含量降低，同時(shí)伴隨著汁液流失[14]。加熱后期(S3)溫度較高，組織縫隙中的不易流動(dòng)水不斷損失，肌束膜消失，形成蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，肌肉組織收縮變硬，嫩度下降[15]。CT中的不易流動(dòng)水含量最高，且弛豫時(shí)間較短，表明其魚肉組織持水力強(qiáng)，嫩度略高。

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)；T為弛豫時(shí)間，A為峰面積，P為峰面積比。

2.3 魚肉蛋白質(zhì)變性程度分析

由圖3可知，微波加熱初期(S1)，體系溫度已快速上升至80 ℃，3種肌肉蛋白質(zhì)發(fā)生明顯變性，峰面積明顯下降，魚肉組織中蛋白質(zhì)降解，魚肉嫩度上升；微波加熱中后期(S2、S3)，魚肉中蛋白質(zhì)變性程度無明顯變化；CT的魚肉肌漿蛋白的變性程度明顯低于微波一步法。

由表2可知，微波加熱初期(S1)，油溫上升至80 ℃，達(dá)到魚肉蛋白質(zhì)的變性溫度，3種蛋白質(zhì)的ΔH分別下降64.17%，92.86%，66.67%，表明該階段絕大部分肌漿蛋白發(fā)生變性。繼續(xù)加熱至S2，肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白變性程度進(jìn)一步提升，而肌漿蛋白變化較??；加熱后期肌漿蛋白完全變性。因此，微波加熱初期蛋白質(zhì)的變性會(huì)明顯提升魚肉嫩度[16]，再繼續(xù)加熱，蛋白質(zhì)變性不再成為影響魚肉嫩度的主要內(nèi)因。

M1為肌球蛋白，M2為肌漿蛋白，M3為肌動(dòng)蛋白圖3 魚肉的DSC曲線Figure 3 DSC curves of fish meat

2.4 魚肉微觀組織結(jié)構(gòu)的變化

由圖4可知，生肉樣品具有明顯的肌肉纖維組織；經(jīng)短時(shí)間快速加熱后(S1)，結(jié)締組織迅速破裂，形成聚團(tuán)；隨著加熱的不斷進(jìn)行(S2)，細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)逐漸斷裂分散，肌原纖維不斷被破壞收縮，魚肉蛋白質(zhì)開始相互聯(lián)結(jié)；加熱后期(S3)，魚肉中蛋白質(zhì)聚團(tuán)縮小，且彼此交聯(lián)，形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，魚肉彈性增加，嫩度降低[17]。

由圖4還可知，微波一步法加熱魚肉過程中，油脂與蛋白質(zhì)的結(jié)合從局部到整體，油脂從表面逐步滲入細(xì)胞內(nèi)部，脂肪隨著加熱的進(jìn)行逐漸均勻密集地附著在蛋白質(zhì)聚團(tuán)表面，并與魚肉蛋白質(zhì)充分接觸。魚肉與油脂共同加熱過程中，油脂氧化會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)的聚合鏈反應(yīng)[18]、羰氨反應(yīng)[19-20]和分子重排[21]，降低嫩度，此外，微波還會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)的聚集[22-23]，導(dǎo)致微波一步法烹飪所得魚肉嫩度在加熱后期會(huì)略有降低(P<0.05)，而在加熱前、中期，魚肉嫩度主要受蛋白質(zhì)變性和水分狀態(tài)變化的影響。而傳統(tǒng)水煮魚魚肉纖維束間聚集程度低，聚團(tuán)較小，主要由于水浴熱傳導(dǎo)加熱速度慢，組織結(jié)構(gòu)更為完整；此外，將魚肉經(jīng)水煮后再與辣椒油混合，魚肉蛋白質(zhì)與油脂接觸時(shí)間短，結(jié)合程度低，油脂主要分布于細(xì)胞表面，其氧化產(chǎn)物對(duì)蛋白質(zhì)影響小，使得傳統(tǒng)水煮魚的嫩度略高。

表2 蛋白質(zhì)熱焓變值變化?Table 2 The enthalpy change (ΔH ) of each protein during heating (n =3)

? 同行字母不同表示差異顯著(P<0.05)； M1為肌球蛋白變性峰，M2為肌漿蛋白變性峰，M3為肌動(dòng)蛋白變性峰。

圖4 魚肉微觀結(jié)構(gòu)的變化Figure 4 The changes of fish meat microstructure

3 結(jié)論

試驗(yàn)圍繞與魚肉嫩度密切相關(guān)的最大剪切力、水分狀態(tài)、蛋白質(zhì)變性程度和微觀結(jié)構(gòu)等指標(biāo)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，以油相為介質(zhì)進(jìn)行微波烹飪的水煮魚，其嫩度關(guān)鍵的影響因素為水分和蛋白質(zhì)。加熱前期，魚肉肌肉組織被破壞，蛋白質(zhì)發(fā)生變性、降解和溶出，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水，嫩度顯著提高；加熱中期，由于蛋白質(zhì)的凝膠化作用，少量不易流動(dòng)水的弛豫時(shí)間降低，細(xì)胞組織及蛋白質(zhì)在被破壞的過程中開始出現(xiàn)新的締合，嫩度略有提高。加熱后期，由于進(jìn)入細(xì)胞中的油脂與蛋白質(zhì)結(jié)合，以及油脂氧化產(chǎn)物對(duì)蛋白質(zhì)產(chǎn)生影響，魚肉彈性上升，魚肉結(jié)構(gòu)更緊致完整，與水煮、蒸制等體系中魚肉嫩度變化機(jī)理不同。此外，該體系中，由于微波和油相環(huán)境的雙重作用，魚肉水分流失明顯大于水相體系，在相同的加熱時(shí)間和強(qiáng)度內(nèi)，微波烹飪的魚肉嫩度更低。因此，微波一步法烹飪水煮魚的方式有利于維持魚肉的組織完整性，并且賦予魚肉更高的彈性口感，但水分損失更多。后續(xù)可對(duì)油脂與蛋白質(zhì)結(jié)合機(jī)理，以及油脂氧化產(chǎn)物在微波條件下對(duì)蛋白質(zhì)的影響進(jìn)行深入研究。