基于pH值變化的冷藏草魚肉新鮮度預(yù)測模型研究

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

草魚又叫鯇魚，是中國淡水魚類之首。新鮮草魚色澤光亮，肉質(zhì)細膩有彈性[1]。致死后草魚機體發(fā)生一系列理化反應(yīng)，由于其營養(yǎng)物質(zhì)含量較多[2-3]，組織蛋白酶活性強，在貯藏和加工過程中容易變質(zhì)[4-5]。致死后的草魚一般經(jīng)過3個階段[6-7]：1）初期生化變化：致死貯藏一段時間，隨著魚體變硬和彈性降低，進入僵直期[8]，草魚結(jié)締組織較少，水分含量高[9]，微生物含量多[10-12]；2）僵解和自溶：整個肌體僵直后開始解僵，魚體肌肉開始變軟，膠原纖維在內(nèi)源性蛋白酶的作用下，膠原纖維變得非常脆弱，其彈性也有所下降，自溶階段，魚體顏色變暗淡，有黏液產(chǎn)生，汁液滲出率增加；3）細菌腐敗期：自溶后期，不斷增多的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物和游離氨基酸為腐敗菌營造了良好的生長環(huán)境，當這些由氨基酸及其他含氮物質(zhì)所分解出的最低級產(chǎn)物積累到一定量時，魚肉就會產(chǎn)生臭味，真正進入腐敗變質(zhì)的階段。

在對魚肉新鮮度的研究中，孟志娟等[13]建立了近紅外光譜和揮發(fā)性鹽基氮的預(yù)測模型，利用便攜式近紅外儀對帶魚進行新鮮度的快速無損檢測。陳思[14]對鰱魚新鮮度建立了貨架期預(yù)測模型，對其低溫貯藏過程中各項新鮮度指標進行綜合評價。周倩倩等[15]建立了不同溫度貯藏過程中海鱸魚貨架期預(yù)測模型，建立的以揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值和菌落總數(shù)（total viable count，TVC）為指標的貨架期模型，經(jīng)驗證對貨架期的相對誤差小，可以為冷鏈物流中實時監(jiān)測海鱸魚新鮮度提供參考。其中TVB-N值[16]、TBA值、汁液流失率、色差值、菌落總數(shù)的測定必須在實驗室操作，操作較復(fù)雜，不適合市場快速、大批量檢測草魚新鮮度。本研究通過對冷藏草魚肉在貯存過程中的pH值、汁液滲出率、硫代巴比妥酸值、色差值、菌落總數(shù)、TVB-N值的測定，分析pH值與其他指標的相關(guān)度，證明了pH值與其他指標相關(guān)性顯著，從而建立冷藏草魚肉的pH值預(yù)測模型，預(yù)測其新鮮度，為冷藏草魚肉的貯藏與銷售提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草魚：天津市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)金元寶農(nóng)貿(mào)市場；氧化鎂、硼酸、鹽酸、氫氧化鈉、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、氯仿、無水乙醇（均為分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器設(shè)備

pH計（MP522）：上海理達儀器廠；全自動凱式定氮儀（K9860）：濟南海能儀器股份有限公司；自動測色色差計（DC-P3）：北京維欣儀奧科技發(fā)展有限公司；磁力攪拌器（R-SX）：上海舍巖儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋（DK-98-1）：天津泰斯特有限公司；紫外可見分光光度計（TU-1810）：北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 原料處理方法

購買新鮮的草魚立即處理：敲暈，去鱗，內(nèi)臟、頭、尾用水清洗干凈，瀝干，切成2.0 cm×1.0 cm的魚段，每份（20±1）g，殺菌后托盤包裝，貯藏溫度為4℃，每24 h測定一次指標，每份測3次，求平均值，共測定10 d。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 汁液滲出率的測定

分別稱取托盤、樣品、樣品滲出液的總質(zhì)量（W1），樣品滲出液與托盤總質(zhì)量（W2）[17]，托盤重量（W3），按下式計算：

W/%=[（W2）-（W3）/（W1）-（W3）]×100

1.4.2 色差值的測定

CIE1976 L*a*b*色空間（CIE LAB色空間），該空間是三維直角坐標系統(tǒng)，是目前最廣泛使用的測色系統(tǒng)。測定樣品3個不同部位的a*、L*、b*值[18]。

1.4.3 pH值的測定

參考姜良萍等[19]的方法，將樣品浸泡在100 mL蒸餾水中并過濾，然后用pH計測量草魚肉濾液的pH值[18]。

1.4.4 TVB-N值的測定

參考張越等[20]的方法進行揮發(fā)性鹽基氮的測定。對草魚肉分別作了半微量定氮法和全自動凱式定氮儀測定。

1.4.5 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值的測定

參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》進行TBA的測定，測其吸光度。

1.4.6 菌落總數(shù)的測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》進行菌落總數(shù)測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPASS數(shù)據(jù)分析軟件進行方差和回歸分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 草魚肉的汁液滲出率的變化

草魚肉的汁液滲出率的變化如圖1。

圖1 草魚肉的汁液滲出率的變化Fig.1 Changes of drip loss rate of grass carp

在龔婷[22]對生鮮草魚片的研究中，草魚片的汁液滲出率隨貯藏時間的延長而增長，在5 d～6 d增長速度最快，在10 d汁液滲出率達到15%。由圖1可知，草魚肉的汁液滲出率總體表現(xiàn)出上升的趨勢，在3 d～4 d時，草魚肉的汁液滲出率增長加快，增長了6.61%，在10 d時達到了30%。這可能由于蛋白質(zhì)的分解速率加快，形成較多游離狀態(tài)的氨基酸、肽、蛋白胨等，使微生物的生長繁殖加速，細胞組織破壞加劇，從而導(dǎo)致草魚肉的水分加速流失，汁液滲出率驟增[23]。

2.2 草魚肉的色澤的變化

在草魚肉的貯藏過程中，隨著腐敗程度的加深，草魚肉的顏色由鮮紅色逐漸變?yōu)榘导t色，最后變?yōu)榘岛稚?，其中L*、a*、b*值都有著不同程度的變化，但是其中L*值和b*值變化不如a*值明顯，故用a*值代表草魚肉顏色的新鮮程度。草魚肉a*值的變化如圖2所示。

圖2 草魚肉的a*值的變化Fig.2 Changes of a*value of grass carp

草魚肉的色澤與其新鮮度相關(guān)，草魚的色澤在貯藏期間發(fā)生的變化與其內(nèi)部的脂肪氧化，蛋白質(zhì)分解等有一定的關(guān)聯(lián)。胡云峰等[24]在對豬肉糜新鮮度的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時間的推移，a*值逐漸下降，最后為負，表明豬肉顏色由紅變綠。由圖2可知，a*值逐漸降低，由2.9～6.9，表明紅色逐漸消退。

2.3 草魚肉的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值的測定

草魚肉的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的值變化如圖3所示。

圖3 草魚肉的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的值變化Fig.3 Changes of TVB-N value of grass carp

在貯藏過程中，蛋白質(zhì)在微生物、酶等的作用下，產(chǎn)生氨（NH3）、胺類（R-NH2）等含氮的堿性有毒物質(zhì)[25]，它們以揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的形式存在于魚肉中。根據(jù)國標GB 2733—2005《鮮、凍動物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標準》，揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）值大于20 mg/100 g時，超出國家標準，不可食用。陳思[14]在對鰱魚TVB-N值檢測時發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏天數(shù)的延長而增長。由圖3可知，草魚肉的TVB-N值隨著貯藏時間的延長逐漸上升。草魚肉在貯藏的第10天TVB-N值超過了20 mg/100 g。

2.4 草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化

草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化如圖4所示。

圖4 草魚肉的硫代巴比妥酸（TBA）值的變化Fig.4 Changes of TBA value of grass carp

TBA值是反映魚產(chǎn)品脂肪氧化酸敗的重要指標。在于亞文[11]對高白鮭TBA值檢測中發(fā)現(xiàn)，在4℃貯藏條件下TBA值逐漸上升。從圖4可知，草魚肉的初始TBA值為0.215 mg/kg；隨著貯藏時間的延長，TBA值不斷增加。這可能由于草魚肉含有高量不飽和脂肪酸，易發(fā)生脂肪氧化酸敗所致。

2.5 草魚肉的菌落總數(shù)的變化

草魚肉的菌落總數(shù)的變化如圖5所示。

圖5 草魚肉的菌落總數(shù)的變化Fig.5 Changes of the total colonies of grass carp

菌落總數(shù)是判定微生物污染的指標之一，在周倩倩[15]對海鱸魚的研究中發(fā)現(xiàn)，新鮮魚肉的菌落總數(shù)為3.50 lg CFU/g，在4℃貯藏下的海鱸魚菌落總數(shù)隨著時間增長至最高點，隨后增長速率逐漸減小，最后達到7.2lg CFU/g左右。由圖5可知，在貯藏初期草魚肉的菌落總數(shù)為3.1 lg（CFU/g），隨著貯藏時間的延長，草魚肉表面的微生物不斷生長繁殖，菌落總數(shù)不斷增加。當貯藏到第10天，草魚肉的菌落總數(shù)為6.76 lg（CFU/g），符合菌落生長曲線。這與TVB-N值的變化情況相符，均顯示此時的草魚肉已不能食用。

2.6 草魚肉的pH值的變化

草魚肉的pH值的變化如圖6所示。

圖6 草魚肉的pH值的變化Fig.6 Changes of pH value of grass carp

在李越華對鯽魚的研究中發(fā)現(xiàn)，新鮮鯽魚的pH值為6.90左右。冷藏貯藏第8天時pH值降到最低值6.51，之后逐漸上升，第14天試驗結(jié)束時pH值達到7.18。由圖6可知，隨著貯藏時間的增加，草魚肉的pH值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。貯藏到第4天，草魚肉的pH值下降到最低點。之后呈現(xiàn)上升的趨勢。貯藏到第10天時pH值為7.09。

2.7 草魚肉的pH值與各品質(zhì)指標之間的相關(guān)性研究

采用1.5所述的分析方法對貯藏4 d后草魚肉的pH值和其它新鮮度指標用SPSS軟件進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表1。

表1 草魚肉的pH值與各指標之間的相關(guān)性Table 1 Correlation between pH value and indicators of grass carp

由表1可知，草魚肉的pH值與草魚肉的汁液滲出率、TVB-N值、TBA值、菌落總數(shù)都呈現(xiàn)出了極強的相關(guān)性，其中，a*值呈現(xiàn)出了較強的負相關(guān)。說明可以通過測定草魚肉的pH值變化來表征草魚肉的新鮮度變化。

2.8 草魚肉的TVB-N與pH值的相關(guān)性模型的建立

草魚的TVB-N與pH值的相關(guān)性分析如圖7所示。

從圖7可知，TVB-N值和pH值測定值之間的相關(guān)性極顯著（P＜0.01），所建立的回歸方程有意義，TVB-N值和pH值測定值之間呈線性回歸關(guān)系。所擬合的回歸方程為：

Y=33.833X-220.44，R2=0.978 2

圖7 草魚的TVB-N與pH值的相關(guān)性分析Fig.7 Correlation analysis of TVB-N and pH of grass carp

式中：X為第4天后的pH值；Y為TVB-N值。

隨著魚肉的腐敗，魚肉的pH值逐漸增加，TVB-N含量也逐漸增加。通過測定魚肉的pH值，利用此回歸數(shù)學(xué)模型，可以計算出魚肉中TVB-N的含量。

3 結(jié)論

通過研究在4℃下草魚肉各指標的變化情況，得出各指標與pH值的相關(guān)性，pH值與汁液滲出率、a*值、TVB-N值、TBA值、菌落總數(shù)相關(guān)系數(shù)分別為0.945、-0.942、0.978、0.955、0.931。研究表明，在 0.01 水平上pH值均與各個指標顯著相關(guān)，其中TVB-N值與pH值相關(guān)性極顯著，構(gòu)建冷藏草魚肉的TVB-N與其pH值的相關(guān)性模型，其擬合的回歸方程Y=33.833X-220.44。決定系數(shù)R2=0.978 2。說明測定pH值可對冷藏草魚肉貯藏期間的TVB-N值分析預(yù)測。而TVB-N值是反映淡水魚新鮮度的重要指標。由此可知，利用測定pH值檢測冷藏草魚肉新鮮度是可行的。