凌勝男,陳雪葉,王紅麗,王錫昌,施文正,劉特元*
1(勁仔食品集團(tuán)股份有限公司,湖南 長沙,410000)2(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院,上海,200000)
鳀魚(Stolephorusheterolobus),又名“海蜒”、“爛船丁”等,屬于遠(yuǎn)洋魚類鳀屬(Engraulis)魚類的統(tǒng)稱。鳀魚主要分布于南北半球的溫帶水域,我國黃海和東海海域含有豐富的鳀魚資源。鳀魚蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低、必需氨基酸種類齊全等,營養(yǎng)價(jià)值較高。大部分鳀魚捕獲后鮮活食用,但由于水產(chǎn)品高水分含量、高蛋白活性及高內(nèi)源酶活性,導(dǎo)致其死后極易發(fā)生腐敗變質(zhì)[1]。且由于捕魚季節(jié)限制,凍藏[2]、腌制[3]等鳀魚加工手段備受關(guān)注。近年來冷凍技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,其可在保證較長貨架期的同時(shí)防止微生物腐敗變質(zhì),是水產(chǎn)品加工的首選方法之一[4]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì),2018年冷凍加工占人類食用加工魚總量的62%(即不包括活魚、鮮魚或冷藏魚)[5]。
解凍是冷凍的逆過程,在食用加工之前冷凍品都要進(jìn)行解凍處理。冷凍食品的解凍方法對(duì)食品的感官、化學(xué)和微生物品質(zhì)有著重要的影響。不當(dāng)?shù)慕鈨龇绞綍?huì)導(dǎo)致脂肪氧化、蛋白質(zhì)變性、持水性下降、微生物污染等[6],引起其品質(zhì)下降。但是傳統(tǒng)的且相對(duì)常見的解凍方式是水解凍、低溫解凍及空氣解凍等,根據(jù)樣品原料學(xué)特性應(yīng)選擇適合的解凍方式。楊明遠(yuǎn)等[7]研究了4種解凍方式(流水解凍、常溫解凍、低溫解凍和微波解凍)對(duì)烏鱧品質(zhì)的影響,結(jié)果表明流水解凍較適合作為工業(yè)化解凍方式;劉宏影等[8]等通過不同解凍方式對(duì)金線魚解凍效果研究發(fā)現(xiàn)4 ℃ 冰箱解凍解凍損失最低,綜合分析0 ℃超聲波解凍(280 W)蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性較好,肌束排列緊密是較好地快速解凍方式;WEI等[9]研究發(fā)現(xiàn)相比于流水解凍(18 ℃)、冰鹽水解凍(-2 ℃)、低溫空氣解凍(4 ℃),冰水解凍(0 ℃)是最佳的解凍方法,對(duì)扇貝的生化特性和顯微結(jié)構(gòu)的影響最小。
目前,鳀魚的研究主要集中在麻辣休閑食品[10]、鳀魚蛋白粉[11]、凍藏、腌制過程中品質(zhì)變化[3-4]等方面,對(duì)鳀魚解凍方面的研究鮮有報(bào)道。因此,本研究選取常見4種解凍方式(微波解凍、超聲解凍、鹽水解凍、冷藏室解凍),比較解凍方式對(duì)鳀魚持水性、質(zhì)構(gòu)特性、揮發(fā)性鹽基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、微觀結(jié)構(gòu)、游離氨基酸等品質(zhì)的影響,明確對(duì)鳀魚品質(zhì)影響最小的解凍方式,以期為提高原料品質(zhì)及企業(yè)效益提供理論依據(jù)。
鳀魚2020年12月份捕撈于中國南海海域,捕撈后12 h內(nèi)速凍,第2天冷鏈環(huán)境下[(-20±1) ℃]運(yùn)輸?shù)缴虾:Q蟠髮W(xué)食品學(xué)院,立即置于冷庫中用電鋸進(jìn)行分裝[質(zhì)量(489.21±34.67) g;體積(753.75±4.21) cm3],然后貯藏在(-20±1) ℃環(huán)境中。
三氯乙酸、氫氧化鈉、氧化鎂(分析純),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;17種氨基酸混標(biāo)(色譜純),中國計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)計(jì)量與分析科學(xué)研究所;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、五水硫酸銅、酒石酸鉀鈉、牛血清白蛋白、濃硫酸(分析純),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro System公司;H2050R高速冷凍離心機(jī),長沙湘儀有限公司;L-8800 氨基酸自動(dòng)分析儀,日本Hitachi公司;UV-1800PC 紫外分光光度計(jì),上海美譜達(dá)儀器有限公司;FiveEasy PlusTMFE28 pH計(jì),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;RX6000C彩色無紙記錄儀,杭州美控自動(dòng)化技術(shù)有限公司;Kjeltec2300自動(dòng)凱氏定氮儀,丹麥FOSS公司。
1.3.1 解凍方式
將樣品從-20 ℃冰箱中取出去包裝后,將溫度傳感器的探頭插入魚體中心部位,每秒記錄1個(gè)讀數(shù),直至魚體中心溫度達(dá)到4 ℃,記為解凍終點(diǎn),監(jiān)控魚體中心溫度隨解凍時(shí)間的變化情況。鳀魚的4種解凍方式具體操作如表1所示。
表1 鯷魚的4種解凍方式Table 1 Experimental conditions of four thawing methods for anchovy
1.3.2 解凍損失的測(cè)定
根據(jù)LI等[12]的方法,稱取解凍前樣品質(zhì)量(m1),然后將樣品解凍至中心溫度4 ℃,用吸水紙擦干樣品表面水分并進(jìn)行稱重(m2)。解凍損失率計(jì)算如公式(1)所示:
(1)
1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定
參考CHEN等[13]方法,略作修改。選取解凍后的整條鳀魚,測(cè)定模式為全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA),采用P/5平底柱形探頭,測(cè)試前速率2.00 m/s,測(cè)試速率1.00 mm/s、返回速率10.00 mm/s、壓縮程度50%,2次壓縮間停留時(shí)間為5 s,觸發(fā)值10 g,數(shù)據(jù)采集速率200 pps。每組樣品測(cè)定6次。
1.3.4 TVB-N測(cè)定
使用Kjeltec2300自動(dòng)凱氏定氮儀進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果用mg N/100g表示。
1.3.5 肌原纖維蛋白提取及巰基含量的測(cè)定
主要參考ZHENG等[14]的方法,略有改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取魚肉2.00 g,加入20 mL預(yù)冷的0.1 mol/L NaCl,20 mmol/L Tris-HCl(pH=7.5)緩沖溶液。10 000 r/min均質(zhì)1 min,30 s/次。然后4 ℃環(huán)境下10 000 r/min離心10 min,棄上清液。沉淀洗滌3次,收集沉淀加入20 mL 0.6 mol/L NaCl,20 mmol/L Tris-HCl(pH=7.5)緩沖溶液低溫10 000 r/min均質(zhì)1 min,復(fù)溶靜置60 min,然后在4 ℃、10 000 r/min離心10 min,并用雙層紗布過濾,濾液即為肌原纖維蛋白。蛋白含量用雙縮脲法測(cè)定。整個(gè)提取過程均在4 ℃下進(jìn)行。
參考石徑[15]的方法并稍作修改。取0.5 mL肌原纖維蛋白溶液(4.0 mg/mL)中加入4.5 mL 0.2 mmol/L Tris-HCl,混合均勻。取上述混合液4 mL加入0.5 mL二硫代雙硝基苯甲酸,將反應(yīng)混合液在40 ℃保溫25 min,波長412 nm處測(cè)定吸光度。空白用0.6 mol/L KCl溶液代替。每組樣品測(cè)量3個(gè)平行,結(jié)果取平均值。
1.3.6 游離氨基酸含量的測(cè)定
參考王紅麗[16]的方法,整個(gè)操作均在4 ℃條件下進(jìn)行。氨基酸自動(dòng)分析儀條件:色譜柱(4.6 mm×150 mm,7 μm);柱溫50 ℃;1、2通道流速分別為0.4、0.35 mL/min。流動(dòng)相:檸檬酸鈉和檸檬酸的混合緩沖液(pH值為3.2、3.3、4.0、4.9)以及茚三酮緩沖液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%)。
1.3.7 掃描電鏡的觀察
參考JIANG等[17]的方法對(duì)鳀魚肌肉微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,并略作修改。將解凍后的樣品放在體積分?jǐn)?shù)為2.5%戊二醛溶液中4 ℃下固定24 h,用磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH=7.4)洗脫3次,然后將樣品脫水、凍干、鍍金。噴金后用掃描電鏡觀察魚肉橫切面和縱切面的微觀結(jié)構(gòu),放大倍數(shù)為400倍。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以至少3個(gè)平行樣品的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和Duncan法進(jìn)行多重比較,采用Origin 2018(OriginLab Corp,Hampton,USA)軟件繪圖。
不同解凍方式下鳀魚的中心溫度變化如圖1所示。4種解凍方式的解凍時(shí)間差異顯著,微波解凍、超聲輔助解凍、鹽水解凍和冷藏室解凍所需解凍時(shí)間分別為22.4、51.5、232.8、1 270.9 min。其中冷藏室解凍所需時(shí)間較長(約22 h),熱量散出較慢。而微波解凍極大地縮短了解凍時(shí)間,通過最大冰晶生成帶的時(shí)間較短,這是由于解凍過程中微波直接作用于魚肉內(nèi)部分子,使其相互摩擦碰撞達(dá)到快速解凍的目的[18]。但微波解凍后魚肉表面會(huì)出現(xiàn)部分熟化現(xiàn)象。
從鳀魚解凍溫度曲線可以看出,解凍過程可以分為2個(gè)階段:第1階段(-20~-5 ℃)解凍較快,此過程大部分水以冰晶的形式存在的,樣品與解凍介質(zhì)溫差大且冰的熱傳導(dǎo)大于水,因此傳熱效率高解凍速率較快。第2階段(-5~-1 ℃)解凍曲線趨于平緩,解凍速率較低,此過程被稱為最大冰晶生成帶,大部分冰晶融化,魚肉導(dǎo)熱率下降,解凍時(shí)間較長。
圖1 鯷魚解凍過程溫度曲線Fig.1 Thawing temperature curve of anchovy
解凍損失是影響冷凍魚產(chǎn)品質(zhì)量和造成經(jīng)濟(jì)損失的重要因素之一[12]。由圖2可知,4種解凍方式解凍損失存在差異,其中微波解凍的解凍損失率最大(35.02%),鹽水解凍損失率最小(12.69%)。這是因?yàn)槲⒉〞?huì)使具有極性的水分子振動(dòng),而極性分子在魚肉內(nèi)的分布是不均勻的,使得微波解凍過程中不同部位吸收能量差異較大,導(dǎo)致微波解凍不均勻,一些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞甚至熟化[19],導(dǎo)致汁液損失率較大。王雪松等[20]發(fā)現(xiàn)5種解凍方式(冷藏解凍、流水解凍、超聲波流水解凍、超聲波靜水解凍、微波解凍)中微波解凍對(duì)竹莢魚保水性最差,與本研究結(jié)果相似。冷藏室解凍雖然溫度較低,但時(shí)間較長,冷凍形成的形狀不規(guī)則的冰晶溶解緩慢,會(huì)對(duì)細(xì)胞造成物理損傷,導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)改變,蛋白質(zhì)會(huì)出現(xiàn)降解使得結(jié)構(gòu)松散,導(dǎo)致汁液損失增多。超聲輔助解凍的解凍損失僅次于鹽水解凍,這是因?yàn)槌暡ㄅc水共同作用下,換熱效率得以增強(qiáng),較快通過最大冰晶融解帶(-5~0 ℃),從而減少魚肉蛋白的降解,蛋白質(zhì)的水合作用降低,并且降低了對(duì)肌原纖維結(jié)構(gòu)的破壞,能夠較好維持魚肉的保水率。鹽水熔點(diǎn)低,能夠大大縮短鳀魚解凍的時(shí)間,因此有效阻止了解凍損失率的降低,這與朱文慧等[19]對(duì)秘魯魷魚肌肉保水性研究結(jié)果類似。
圖2 解凍方式對(duì)鳀魚解凍損失的影響Fig.2 Effect of thawing methods onthawing loss of anchovy 注:不同字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)
質(zhì)地是影響魚的感官和功能特性的重要品質(zhì)指標(biāo)之一[12]。不同解凍方式對(duì)鳀魚質(zhì)構(gòu)特性的影響如表2所示。微波解凍組鳀魚硬度[(252.59±7.01) g]和膠黏性(92.68±4.13)高于其他3種解凍方式,這可能由于微波解凍速度快、升溫快,魚肉的肌原纖維蛋白在受熱后產(chǎn)生收縮聚集,密度變大,導(dǎo)致膠原纖維的剪切力增加,咀嚼和咬斷肌纖維所需力度和吞咽魚肉過程所需的能量增多[21]。而冷藏室解凍和鹽水解凍硬度較低,且冷藏室解凍組彈性、咀嚼性和回復(fù)性顯著低于其他3組。有研究表明在凍結(jié)和解凍過程中,質(zhì)構(gòu)特性的下降與蛋白質(zhì)變性有關(guān)[12]??赡苡捎诶洳厥医鈨鼋鈨鏊俾瘦^慢,蛋白質(zhì)的變質(zhì)程度較大,因此也表現(xiàn)出相對(duì)較差的質(zhì)構(gòu)特性。除了低溫解凍,其他3組咀嚼性和回復(fù)性無顯著性差異。姜晴晴等[22]比較了低溫解凍、微波解凍、流水解凍和自然解凍對(duì)帶魚質(zhì)構(gòu)特性的影響,發(fā)現(xiàn)微波解凍組帶魚硬度及黏附性明顯高于其他組,與本研究結(jié)果相同。在烏鱧[7]、脆肉鯇魚肉[21]也得到了類似的結(jié)論。
表2 解凍方式對(duì)鳀魚質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of thawing methods on texture properties of anchovy
TVB-N被廣泛用于水產(chǎn)品降解及新鮮度的指標(biāo)[23]。不同解凍方式對(duì)鳀魚TVB-N的影響如圖3所示,4種解凍方式下TVB-N值差異顯著(P<0.05),其中微波解凍后TVB-N值最大(18.69 mg N/100g),這是因?yàn)槲⒉ń鈨鲭m然時(shí)間較短,解凍過程中受熱不均勻?qū)е虏煌课坏鞍踪|(zhì)分解情況也不同。其次是冷藏室解凍和鹽水解凍,超聲輔助解凍后TVB-N值最小(9.94 mg N/100g),微波解凍和冷藏解凍后樣品的TVB-N值顯著高于其他組,這與翁梅芬等[24]研究的碎蝦仁結(jié)果一致。而BOONSOMREJ等[23]發(fā)現(xiàn)冷凍斑節(jié)對(duì)蝦微波解凍后TVB-N值最小,可能不同樣品間存在差距。超聲輔助解凍和鹽水解凍后的樣品TVB-N值仍處于一級(jí)鮮度范圍(TVB-N≤13 mg N/100g)[16],解凍速度較快且均勻穩(wěn)定,對(duì)蛋白質(zhì)的破壞性相對(duì)較小,微生物繁殖較慢。
圖3 解凍方式對(duì)鳀魚TVB-N的影響Fig.3 Effect of thawing methods onthawing loss TVB-N of anchovy
水產(chǎn)蛋白中最具反應(yīng)活性的功能性基團(tuán)巰基對(duì)蛋白質(zhì)功能特性有很大的作用。解凍過程中由于冰晶融化重新被蛋白質(zhì)吸收使其構(gòu)象發(fā)生了變化,巰基暴露被氧化成二硫鍵,使得巰基含量降低[25]。從圖4可以看出,超聲輔助解凍和鹽水解凍巰基無顯著性差異(P>0.05),且?guī)€基含量較高,巰基氧化為二硫鍵數(shù)量較少,顯著高于微波解凍樣品。鹽水解凍后魚肉巰基含量最高(21.90 mmol/105g蛋白質(zhì)),說明鹽水解凍對(duì)肌原纖維蛋白影響較小,蛋白變性程度較低。而微波解凍后巰基含量最低(7.47 mmol/105g蛋白質(zhì)),徐志善等[26]研究發(fā)現(xiàn)微波解凍后蟹肉肌原纖維巰基含量最低,與本研究結(jié)果相符。
圖4 解凍方式對(duì)鳀魚巰基含量的影響Fig.4 Effect of thawing methods ontotal sulfydryl content of anchovy
水產(chǎn)品中的氨基酸大部分是以蛋白質(zhì)的形式存在的,蛋白質(zhì)降解后生成游離氨基酸,其種類和含量對(duì)滋味貢獻(xiàn)起關(guān)鍵作用[27]。從表3可以看出,除超聲輔助解凍后魚肉檢測(cè)到16種游離氨基酸(半胱氨酸未檢測(cè)到),其他3種解凍方法樣品均檢測(cè)到17種游離氨基酸。微波解凍組幾乎所有的游離氨基酸含量與其他3組解凍方式呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)。呈鮮甜味的天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸的含量顯著高于其他3組,而呈苦味的游離氨基酸如組氨酸微波解凍后含量為16.91 mg/100g,顯著低于其他3組解凍方式。呈鮮味的天冬氨酸和谷氨酸經(jīng)過4種解凍方式后,含量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其閾值,說明這2種氨基酸在鳀魚滋味物質(zhì)發(fā)揮著重要的作用。
表3 解凍方式對(duì)游離氨基酸含量的影響 單位:mg/100g
從圖5可以看出,魚肉經(jīng)微波解凍、超聲輔助解凍、鹽水解凍及冷藏室解凍后游離氨基酸總量分別為2 136.06、1 805.86、1 455.39和1 636.00 mg/100g,微波解凍后游離氨基酸總量與其他3種解凍方式呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05),這可能由于微波解凍組解凍過程中分子基團(tuán)高速振蕩產(chǎn)生熱量,氨基酸與還原糖發(fā)生復(fù)雜的美拉德反應(yīng),有利于游離氨基酸的釋放[28]。4種解凍方式下必需氨基酸占比分別為47.91%、38.08%、33.21%和36.11%。陳春光[29]比較了4種解凍方式(流水解凍、空氣解凍、冰箱解凍和微波解凍)對(duì)湘西臘腸中游離氨基酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)微波解凍組總游離氨基酸含量最高,與本研究結(jié)果一致。氨基酸通常呈現(xiàn)鮮甜味、苦味、鮮味等滋味特征,由于各種游離氨基酸都具有閾值且不同游離氨基酸之間有交互作用,其呈味機(jī)理較為復(fù)雜。
圖5 解凍方式對(duì)總游離氨基酸和必需氨基酸含量的影響Fig.5 Effects of different thawing methods on total free amino acid contents and essential amino acid contents of anchovy
從圖6可以看出,魚肉經(jīng)微波解凍、超聲輔助解凍、鹽水解凍及冷藏室解凍后鮮味氨基酸(ASP、Glu)總量分別占游離氨基酸氨基酸總量的11.69%、10.51%、9.47%、9.62%,甜味氨基酸(Thr、Ser、Gly、Ala、Arg、Pho)總量分別為764.51、518.39、402.25、463.74 mg/100g,而苦味氨基酸總量(Val、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His)分別占游離氨基酸氨基酸總量的52.28%、60.79%、62.65%、61.84%。魚肉經(jīng)微波解凍后鮮甜味氨基酸含量最高,苦味氨基酸含量最低,且與其他3種解凍方式呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)。超聲輔助解凍、鹽水解凍及冷藏室解凍后魚肉各種呈味氨基酸差異不顯著。結(jié)果表明鳀魚經(jīng)微波解凍后能較好地保留滋味物質(zhì),是較優(yōu)的解凍方式。
圖6 解凍方式對(duì)鮮味、甜味和苦味氨基酸含量的影響Fig.6 Effects of different thawing methods onumami, sweet and bitter amino acidscontents of anchovy
不同解凍方式對(duì)鳀魚肌肉微觀結(jié)構(gòu)(橫切面和縱切面)的影響如圖7所示。冷凍魚肉解凍后的肌肉組織微觀結(jié)構(gòu)與其纖維、韌性和持水性有關(guān)[17]。解凍過程中,由于持水性及蛋白質(zhì)變性等將導(dǎo)致肌原纖維結(jié)構(gòu)斷裂,可直接影響肌肉的微觀結(jié)構(gòu)[21]。無論是橫切面還是縱切面,4種解凍方式下微波解凍組魚肉的肌肉出現(xiàn)卷曲、斷裂和變性,有序性遭到破壞、纖維之間的空隙增大,其對(duì)肌肉纖維的破壞程度較大。鄭捷等[30]研究發(fā)現(xiàn)冷凍泥鰍經(jīng)微波解凍后蛋白質(zhì)變性程度最高,對(duì)肌肉纖維破化程度最高,與本研究結(jié)果一致。超聲輔助解凍和鹽水解凍后魚肉的組織間隙較小,肌纖維間隙均勻且排列致密、整齊,對(duì)肌肉微觀組織破壞性最小,其次為冷藏室解凍,肌纖維間也出現(xiàn)不同的空隙。這與解凍損失變化規(guī)律相一致。
圖7 解凍方式對(duì)鳀魚微觀結(jié)構(gòu)的影響(×400)Fig.7 Effect of thawing methods onmicrostructures of anchovy(×400)
解凍方式對(duì)冷凍鳀魚理化特性和微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響。超聲輔助解凍后樣品TVB-N值最小,鮮度較高,且解凍后肌原纖維完整性較好,與鹽水解凍差異不顯著。從游離氨基酸結(jié)果來看超聲輔助解凍后樣品總游離氨基酸、鮮甜味氨基酸和必須氨基酸總量高于鹽水解凍,苦味氨基酸總量低于鹽水解凍。鹽水解凍后鳀魚的解凍損失最小、巰基含量最高,說明鹽水解凍持水性最大且延緩了蛋白質(zhì)變性程度,其次是超聲輔助解凍。微波解凍雖然解凍時(shí)間較短且能較好地保留滋味物質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性,但持水性較差、蛋白質(zhì)變形程度較高、肌肉纖維的間隙較大。冷藏室解凍后解凍損失較高、蛋巰基含量較小、TVB-N值較大,且對(duì)質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)具有破壞作用??傮w而言,超聲輔助解凍對(duì)鳀魚肌肉理化特性和微觀結(jié)構(gòu)破壞性較小,是比較合適的解凍方式。