真空干燥對鱘魚肉理化品質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的影響

蔡文強，陳躍文，*，董秀萍，白帆，劉飛建，韋劍玲，沈詩珂，張菁娜，王怡然

（1.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310018；2.浙江工商大學(xué)，國家級食品工程與質(zhì)量安全實驗教學(xué)中心，浙江杭州310018；3.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；4.杭州千島湖鱘龍科技開發(fā)有限公司，浙江杭州311700）

鱘魚是一種最古老的亞冷水性淡水魚類，隸屬于鱘形目、硬骨魚綱。其肉厚骨軟、味道鮮美、富含蛋白質(zhì)、必需氨基酸、維生素和礦物質(zhì)。近年來，我國鱘魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷擴大，年產(chǎn)量已達到了數(shù)萬噸[1]。魚肉組織柔軟，蛋白質(zhì)豐富且pH值接近中性，肌肉組織中酶類活性強，易腐敗變質(zhì)[2]，鱘魚肉中的含水量與脂肪含量高于大部分淡水魚，目前鱘魚產(chǎn)業(yè)以魚子醬加工為主，對于鱘魚肉的開發(fā)還較少，傳統(tǒng)的鱘魚肉產(chǎn)品有鱘魚扒、煙熏熏魚片等，品質(zhì)不佳，技術(shù)含量不高。

干燥是水產(chǎn)品加工過程中的重要工藝環(huán)節(jié)，可通過降低制品中的水分含量，實現(xiàn)延長或假期、促進風(fēng)味物質(zhì)形成等作用[3]。然而傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥使魚肉脂質(zhì)氧化加劇，對魚肉的營養(yǎng)與感官造成破壞。真空干燥可在低壓環(huán)境下對食品進行干燥，且所需的溫度較低，可較好的保持食品的品質(zhì)[4]。然而目前真空干燥更多被應(yīng)用于果蔬類產(chǎn)品[5-6]，可以有效的保留水果中的營養(yǎng)成分和抗氧化能力，在水產(chǎn)品應(yīng)用較少。李真等[7]采用真空干燥顯著改善了熏馬肉干的色澤，提高其感官品質(zhì)。Pankyamma等[8]采用真空干燥處理魷魚絲，發(fā)現(xiàn)其褐變程度顯著低于熱風(fēng)干燥，且蛋白纖維降解程度更低，具有節(jié)能省時的優(yōu)點。本試驗采用真空干燥應(yīng)用于鱘魚肉，研究真空干燥和常壓干燥過程中鱘魚肉的質(zhì)地、色澤、質(zhì)構(gòu)等食用品質(zhì)，以及蛋白結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的變化，以期為鱘魚肉干燥工藝和產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

俄羅斯鱘魚：衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開發(fā)有限公司，俄羅斯鱘魚公魚，養(yǎng)殖3年，體重（6±1）kg，去頭、內(nèi)臟，清洗干凈，于-30℃存放。N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、β-巰基乙醇、過硫酸銨為電泳級：上海麥克林生化科技有限公司，其它化學(xué)分析試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

BZF-50真空干燥箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；TA.XT Express質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro Systems公司；Type1500酶標儀：美國Thermo electron corporation公司；DYY-6D電泳儀：北京六一生物科技有限公司；GelDocTM XR TY4133凝膠成像系統(tǒng)：美國Bio-Rad公司；CR-400色差儀：日本美能達儀器有限公司；NE910生物顯微鏡：優(yōu)適（北京）科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

冷凍鱘魚置于冰箱冷藏室（4℃）過夜解凍，切割成 10 cm×10 cm×0.5 cm，以魚肉 ∶腌制液 =1∶3（質(zhì)量比）的比例[9]將魚肉浸泡于6%濃度的食鹽溶液中，腌制2 h。腌制結(jié)束后，隨機分為兩份，分別用真空干燥和60℃常壓熱風(fēng)干燥進行干燥處理，干燥 3、5、7、9、11、13 h，其中真空干燥組設(shè)置真空度為0.08 MPa，溫度為50、60、70℃。

1.3.2 色差測定

參照Wetterskog等[10]的試驗方法，使用CR-400型色差儀于室溫20℃下定量測定魚片的L*、a*、b*值。其中，L*表示樣品的亮度（L*=0為黑色，L*=100為白色）；+a*表示樣品偏紅，-a*表示樣品偏綠；+b*表示樣品偏黃，-b*表示樣品偏藍。測試前用校正板進行校正，之后鏡頭垂直于肉片上，壓緊，勿漏光，按下攝像按鈕，待屏幕上顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄下相應(yīng)數(shù)據(jù)。每組試驗平行3次。并按下式計算白度W：

1.3.3 水分測定

稱取2.50 g魚肉樣品，按GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法測定。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)測定

參考戴志遠等[11]的方法測定。使用TA.XT Express物性儀測量魚片的質(zhì)構(gòu)，選擇全質(zhì)構(gòu)剖面分析模式（texture profile analysis，TPA），P/0.5探頭。測定魚肉的彈性變化。同一組取不同魚片重復(fù)測量3次，取平均值。測定條件如下：測前速度2mm/s；測試速度1mm/s；測后速度1 mm/s；壓縮程度為30%；停留間隔5 s；負重5 g。每組試驗平行3次以上。

1.3.5 感官評定

評定人員由6人組成，每項滿分10分。魚片檢驗指標包括色澤、氣味、肌肉紋理、表面肉質(zhì)。評分標準參考徐慧文等[12]的方法略有改動。具體評分標準見表1。

表1 鱘魚魚片的感官標準Table 1 The sensory standard of russian sturgeon fillets

1.3.6 硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值的測定

TBARS值的測定參考王文娟等[13]的方法測定，并做適當(dāng)修改。TBARS值采用下式進行計算：

式中：A532nm、A600nm分別為在 532、600 nm 處的吸光值；155為丙二醛的毫摩爾吸光系數(shù)（在1 L溶液中含有1 mmol丙二醛時的吸光度）；72.06為丙二酸的分子量；m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.7 肌原纖維蛋白含量的測定

肌原纖維蛋白含量的測定參考姜晴晴等[14]的方法并作適當(dāng)修改。稱取10.00g樣品，與100mL 20mmol/L磷酸鹽緩沖液（含100 mmol/L NaCl，1 mmol/L EDTA，pH值7.0）混合均勻，用高速勻漿機于冰浴下勻漿60 s（轉(zhuǎn)速15 000 r/min），然后于4℃下6 000 r/min離心10 min。取沉淀加入50 mL 20 mmol/L磷酸鹽緩沖液，重復(fù)以上離心操作兩次。然后取沉淀加入25 mmol/L磷酸鹽緩沖液（含 0.6 mol/L NaCl，pH 值 7.0），勻漿后冰浴過夜溶解。于4℃下15 000 r/min離心15 min，收集上清液即為肌原纖維蛋白溶液。取20 μL上清液與200 μL考馬斯亮藍混合，用酶標儀在波長595 nm處測定。

1.3.8 SDS-PAGE凝膠電泳分析

參考陳麗艷等[15]的方法并作適當(dāng)修改。取肌原纖維蛋白溶液進行SDS-PAGE凝膠電泳分析。凝膠制備時，分離膠濃度14%，濃縮膠濃度5%，樣品濃度1 mg/L。電泳完成后將膠片置于凝膠成像分析儀上進行拍照分析。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)的變化測定

參考Huang等[16]的方法并作適當(dāng)修改。取樣品沿肌纖維方向切成1 cm×1 cm×0.5 cm的魚片，于10%的甲醛溶液中固定24 h，然后用蘇木素伊紅（haematoxylin-eosin staining，HE）染色。最后用生物顯微鏡觀察切片，拍攝組織圖像。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 22.0軟件Duncan multiple-range test進行統(tǒng)計分析，差異顯著性水平為P＜0.05，分析結(jié)果均以平均值±標準偏差（Mean±SD）表示。采用Origin 9.0進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空干燥對鱘魚肉色差的影響

鱘魚肉的色澤是非常重要的品質(zhì)指標，可以用來評定干燥方式和溫度對鱘魚肉外觀的影響。魚肉中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)構(gòu)變化會導(dǎo)致表面的光散射特性發(fā)生差異，從而改變其色澤[8]。W和b*分別代表鱘魚肉的白度值和黃度值。真空干燥對鱘魚肉色差的影響結(jié)果見圖1。

圖1 真空干燥對鱘魚肉色差的影響Fig.1 Effect of vacuum drying on the colour changes of Russian sturgeon fillets

由圖1可知，隨著干燥時間的延長，W值和b*值均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢；常壓60℃干燥后的魚肉b*值顯著高于真空干燥組（P＜0.05），這可能是由于常壓干燥過程中的非酶促褐變（美拉德反應(yīng)）而引起[17]；不同溫度下的真空干燥對鱘魚肉的b*值未產(chǎn)生顯著影響；與常壓60℃相比，真空干燥組鱘魚肉的白度值波動幅度較小，且真空50、60℃條件下干燥7 h后，鱘魚肉的白度值趨于穩(wěn)定，這說明真空干燥可以延緩魚肉的色澤變化。

2.2 真空干燥對鱘魚肉水分含量的影響

水分含量是影響鱘魚肉貯藏時間的重要指標，適宜的水分含量可以使肉制品保持很好的質(zhì)構(gòu)特性與感官特性[18]。鱘魚肉的初始水分含量占50.73%～57.93%[19]，易導(dǎo)致微生物的生長。真空干燥對鱘魚肉水分的影響結(jié)果見圖2。

圖2 真空干燥對鱘魚肉水分的影響Fig.2 Effect of vacuum drying on the moisture content of Russian sturgeon fillets

由圖2可知，隨著干燥時間的延長，水分含量整體呈下降趨勢。干燥9 h前，鱘魚肉中的水分含量為常壓60℃組＜真空70℃組＜真空60℃組＜真空50℃組，干燥第11小時，鱘魚肉中的水分含量為21.32%～21.91%，無顯著差異（P>0.05）。說明真空干燥在延緩魚肉氧化的同時，具有與常壓熱封干燥相同的干燥效率。

2.3 真空干燥對鱘魚肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度是肉干類食品質(zhì)構(gòu)特征評價的重要指標，咀嚼性是質(zhì)構(gòu)特征的綜合體現(xiàn)[7]。真空干燥對鱘魚肉質(zhì)構(gòu)的影響結(jié)果見圖3。

圖3 真空干燥對鱘魚肉質(zhì)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of vacuum drying on the texture of russian sturgeon fillets

由圖3可知，隨著干燥時間的延長和干燥溫度的提高，鱘魚肉的硬度與咀嚼性均顯著升高，當(dāng)干燥溫度達到70℃時，鱘魚肉的硬度與咀嚼性高于常壓對照組，這是由于常壓熱風(fēng)干燥和過高的溫度會降低蛋白質(zhì)的水合作用，導(dǎo)致蛋白變性[20]。說明適宜溫度的真空干燥對鱘魚肉的質(zhì)構(gòu)特性有較好的保護作用。

2.4 真空干燥對鱘魚肉感官評分的影響

鱘魚肉真空干燥不同溫度和時間的感官評定結(jié)果見圖4。

圖4 真空干燥對鱘魚肉感官的影響Fig.4 Effect of vacuum drying on the sensory scores of Russian sturgeon fillets

由圖4可知，感官評分隨著干燥時間的延長先上升后下降；真空50℃干燥的鱘魚肉感官評分最低，這可能是由于溫度過低，導(dǎo)致鱘魚肉的水分干燥過慢，且美拉德反應(yīng)所產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)較少[21]；感官評分在第7小時時達到最高，且在7 h前感官評分由高到低為真空70℃>真空60℃>常壓60℃，而在7 h后，真空70℃組別鱘魚肉的感官評分下降較迅速，這是由于過高的溫度導(dǎo)致鱘魚肉的焦化。說明真空60℃干燥可以較好的保存鱘魚肉的品質(zhì)感官。

2.5 真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響

TBARS值反應(yīng)的是脂肪氧化過程中產(chǎn)生的丙二醛含量[22]。真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響結(jié)果見圖5。

圖5 真空干燥對鱘魚肉TBARS值的影響Fig.5 Effect of vacuum drying on the TBARS values of Russian sturgeon fillets

由圖5可知，隨著干燥時間的延長，TBARS值升高，表明鱘魚肉的脂肪氧化程度增長。常壓60℃干燥組的鱘魚肉TBARS值顯著高于真空干燥組，且在干燥過程中脂質(zhì)氧化的速度也要大于真空干燥組，這說明真空干燥可以有效的延緩鱘魚肉干燥過程中的脂質(zhì)氧化。

2.6 真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響

肌原纖維蛋白是魚肉中最重要的蛋白質(zhì)，有較好的凝膠作用和對風(fēng)味物的保留作用[23]。真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響結(jié)果見圖6。

圖6 真空干燥對鱘魚肉肌原纖維蛋白含量的影響Fig.6 Effect of vacuum drying on the myofibrillar protein content of Russian sturgeon fillets

由圖6可知，隨著干燥時間的延長，鱘魚肉中的肌原纖維蛋白含量不斷下降，且在7 h后下降速度加快；真空和常壓60℃干燥的鱘魚肉中肌原纖維蛋白含量無顯著區(qū)別，這表明其含量變化主要受干燥溫度和時間影響；真空60℃干燥過程中，鱘魚肉的肌原纖維蛋白含量最高，這與感官結(jié)果相一致，說明適宜的干燥溫度可以較好的保留鱘魚肉的風(fēng)味和營養(yǎng)。

2.7 真空干燥對鱘魚肉SDS-PAGE凝膠電泳的影響

肌球蛋白重鏈（MHC，200kDa）、肌球蛋白（100kDa）和肌動蛋白（45 kDa）是魚類常見的3種主要蛋白質(zhì)[24]。鱘魚肉真空干燥不同溫度和時間的SDS-PAGE凝膠電泳結(jié)果見圖7。

圖7 真空干燥對鱘魚肉SDS-PAGE的影響Fig.7 Effect of vacuum drying on the SDS-PAGE of Russian sturgeon fillets

與常壓60℃干燥相比，真空60℃干燥后，29.0 kDa的條帶比較穩(wěn)定且明顯，這是由于熱封干燥容易導(dǎo)致肌原纖維蛋白斷裂[25]；真空50℃干燥的電泳條帶無明顯變化，這可能是由于魚肉蛋白的變性區(qū)域主要在60℃以上[26]；真空60℃和70℃干燥7 h后，44.3 kDa的條帶逐漸變粗，顏色加深，而66.4 kDa的條帶逐漸變淺，這表明干燥時間的延長會導(dǎo)致鱘魚肉肌球蛋白的降解。

2.8 真空干燥對鱘魚肉微觀結(jié)構(gòu)的影響

魚片干燥后的品質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)有緊密聯(lián)系[27]。真空干燥對鱘魚肉微觀結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果見圖8。

圖8 真空干燥對鱘魚肉微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.8 Effect of vacuum drying on the microstructure of Russian sturgeon fillets

由圖8可知，隨著干燥時間的延長，鱘魚肉橫截面的間隙變小，縱截面的紋理模糊，這是由于水分的流失和魚肉蛋白結(jié)構(gòu)被破壞[28]；真空干燥能較好的保持魚肉的結(jié)構(gòu)，而常壓熱風(fēng)干燥則使鱘魚肉的纖維受到嚴重破壞，呈現(xiàn)收縮致密的結(jié)構(gòu)特征；真空50℃干燥13 h，真空60℃干燥9 h，真空70℃干燥5 h后，由其縱截面可看出，鱘魚肉的纖維變得彎曲粗糙，這說明干燥溫度的升高使鱘魚肉的品質(zhì)容易受到破壞。

3 討論

黃度b*值與脂質(zhì)氧化有著密切的關(guān)系[29]。在鱘魚肉干燥過程中，常壓組的TBARS值較高是由于鱘魚肉在較高的溫度下接觸氧氣，且使得黃度b*值遠高于真空干燥組；同時，真空干燥的效率與常壓干燥相差不多，這是由于低壓環(huán)境降低了水的沸點，并能產(chǎn)生壓力梯度提高干燥效率。本研究結(jié)果表明，真空60℃干燥7 h，可有效減少鱘魚肉的水分含量，同時，對其色澤影響較小，這與牛麗亞等[30]對不同真空干燥溫度下所得魚面的品質(zhì)研究結(jié)果相一致。

感官主要是對魚肉的色澤、氣味和組織的綜合評價。感官評分先升后降，這與色澤的變化相一致，前期黃度下降是由于脂肪發(fā)生美拉德反應(yīng)從而產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)導(dǎo)致感官評分上升，后期魚肉焦化，從而使黃度上升，感官下降[31]。同時真空不同干燥溫度組別的感官評分與其質(zhì)構(gòu)的變化相似，這是由于干燥溫度的升高，使鱘魚肉加速脫水，咀嚼性和硬度更大，提升了感官品質(zhì)，這與范麗萍等[32]的研究相一致，表明魚肉的硬度和咀嚼性與其含水量呈負相關(guān)，同時感官評分與魚肉的質(zhì)構(gòu)特性呈正相關(guān)。

蛋白質(zhì)是魚肉的主要營養(yǎng)成分，容易受到溫度的影響發(fā)生變性、交聯(lián)導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，從而影響魚肉的質(zhì)構(gòu)和感官[33]。本研究中，肌原纖維蛋白含量隨著真空干燥溫度的升高變化明顯，干燥的溫度與時間對肌原纖維蛋白條帶的影響顯著，通過對魚肉微觀結(jié)構(gòu)的觀察，真空干燥使鱘魚肉纖維疏松，而常壓熱風(fēng)干燥使鱘魚肉的肌肉纖維變得緊密，這與蔡路昀等[34]的研究相一致，表明在較高的溫度下，蛋白質(zhì)的α-螺旋減少，β-折疊及無規(guī)則卷曲增加，多肽鏈在空間中發(fā)生重排現(xiàn)象。熱風(fēng)干燥對魚肉的肌束膜結(jié)構(gòu)破壞程度更大，增強了纖維的收縮。同時，真空干燥可有效的減少空氣對蛋白質(zhì)的氧化作用。

4 結(jié)論

不同溫度及時間的真空干燥對預(yù)腌制鱘魚肉的色澤、質(zhì)構(gòu)、脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)構(gòu)成均有一定的影響。與常壓熱風(fēng)干燥相比，真空干燥可以有效的減少鱘魚肉的脂質(zhì)氧化，延緩色澤變化，同時具有相似的干燥效率。隨著真空干燥時間的延長，鱘魚肉的肌原纖維蛋白含量和水分含量會逐漸降低，硬度和咀嚼性均不斷上升，但是對魚肉的感官和微觀結(jié)構(gòu)的破壞程度也會增大。同時真空干燥的溫度在50℃，魚肉的水分蒸發(fā)過慢，導(dǎo)致風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生不充分，從而影響感官評分，而溫度為70℃，對魚肉的蛋白質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)破壞程度過大。綜合考慮干燥效率、感官、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)的影響，真空60℃干燥7 h對預(yù)腌制鱘魚肉的品質(zhì)有較好的效果，這為預(yù)腌制鱘魚肉的干燥及產(chǎn)品開發(fā)提供了一定的理論依據(jù)。