均勻交變磁場對鯽魚肉冷凍保鮮效果的影響

李佳林,梁 超,黃 青,3*

(1.安徽大學(xué) 物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院,安徽 合肥 230601;2.中國科學(xué)院 合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 智能機械研究所,安徽 合肥 230031;3.安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

淡水魚捕撈后如何進行保鮮存儲是漁業(yè)生產(chǎn)和加工企業(yè)面臨的問題[1].鯽魚是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)重點培育的淡水魚,具有肉質(zhì)細膩、味道鮮美、營養(yǎng)價值高等優(yōu)點[2].2021 年鯽魚的年產(chǎn)量約為278.37×107kg,僅比草魚、鰱魚、鳙魚和鯉魚的產(chǎn)量低[3].鯽魚離水死亡后腐爛速度快,鯽魚離水后的保鮮技術(shù)有助于提升鯽魚食品的安全,亦具有可觀的經(jīng)濟效益.食品保鮮的方法有很多種,大致可分為物理法、化學(xué)法和生物法.物理法如低溫保鮮、真空保鮮和氣調(diào)保鮮等,化學(xué)法如添加防腐劑等,生物法如添加天然抗菌劑等.低溫冷凍是延長食品保質(zhì)期的有效方法之一,相對于其他方法,具有成本低且安全環(huán)保的優(yōu)點[4].但傳統(tǒng)的低溫冷凍對肉制品質(zhì)量有很大影響,大冰晶會擠壓并破壞肌肉結(jié)構(gòu),解凍后肉中最富有營養(yǎng)的細胞質(zhì)液體隨水分一起流失[5].提高冷凍速率,減少冰晶尺寸,可以有效提高冷凍食品的品質(zhì).結(jié)合電場、磁場、液氮及等離子體的低溫技術(shù),逐漸應(yīng)用于食品保鮮[6-7].磁場對食品保鮮效果影響的研究引起了廣泛關(guān)注[8-10].文獻[11]研究了交變磁場對冷藏豬、牛肉品質(zhì)的影響,結(jié)果表明磁場能明顯減少凍肉的汁液流失.文獻[12]在低溫羅非魚的不同部位施加1～5 mT的交變磁場,發(fā)現(xiàn)能防止冷藏期間的羅非魚品質(zhì)變差.該文以鯽魚為對象,研究均勻交變磁場對鯽魚肉冷凍保鮮效果的影響.

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

從農(nóng)貿(mào)市場購買新鮮鯽魚,體長為(22.9±0.9) cm,體重為(500±6) g,表皮色澤一致,無可見傷痕和殘損處.該文的均勻交變磁場輔助冷凍的實驗裝置,由制冷系統(tǒng)、交變磁場發(fā)生系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成,如圖1所示.制冷系統(tǒng)為具有速凍功能的冰箱(合肥美的電冰箱有限公司,中國安徽),冷凍區(qū)溫度設(shè)定為-24 ℃ .交變磁場發(fā)生系統(tǒng)由亥姆霍茲線圈和交流電源組成,其中線圈半徑為64 mm、間距為64 mm、匝數(shù)為224.交流電源的輸入電壓為 220 V,頻率為50 Hz,輸出電壓可在0～90 V連續(xù)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度為 0. 1 V.磁場強度用高斯計(HT201型,上海亨通磁電科技有限公司,中國上海)測量.溫度用熱電偶采集儀(美國BK Precision 710雙K型,深圳市茂旭電子科技有限公司,中國廣東)測量.其他儀器有:電子天平(BSA124S型,廣州市深華生物技術(shù)有限公司,中國廣東)、掃描電鏡(27-160X型,復(fù)納科學(xué)儀器有限公司,中國上海)、色差計(CR-300,柯尼卡美能達,日本東京)、全自動凱氏定氮儀(K9860型,海能未來技術(shù)集團股份有限公司,中國山東)、烘箱(DHG-9070G型,上海靳瀾儀器制造有限公司,中國上海).

圖1 交變磁場輔助冷凍的實驗裝置

1.2 方 法

1.2.1 樣品處理

在溫度22 ℃下,用鈍器敲擊鮮活鯽魚頭部使其死亡后,除去鱗和內(nèi)臟,洗凈后取魚背肉置于干凈工作臺.從魚背取6片質(zhì)地相似肉作為樣品,樣品大小為30 mm×30 mm×5 mm,重為(5.00 ±0.21) g.將樣品放入密閉袋,盡量排盡空氣.實驗進行時,其他樣品暫時儲存于4 ℃的環(huán)境,使用的所有器皿均用酒精清潔.

提前配制濃度4%的多聚甲醛固定液、1∶1的水-丙三醇混合載冷液,載冷液的凍結(jié)溫度為(-40±2) ℃.將制作好的魚肉樣品用保鮮袋封裝后,整體浸入盛有300 mL載冷液的燒杯,分別標記為1個對照組和5個實驗組(A,B,C,D,E),然后將樣品置于冰箱-24 ℃低溫冷凍120 min,對照組不施加磁場,實驗組A,B,C,D,E分別暴露于磁感應(yīng)強度為1,2,3,4,5 mT的交變磁場進行處理.經(jīng)磁場協(xié)同冷凍處理且室溫解凍后,對樣品進行指標分析.

1.2.2 冷凍曲線繪制

在樣品冷凍過程中,將K型熱電偶經(jīng)密封袋封口插入樣品的幾何中心.數(shù)據(jù)采集儀每10 min采集1次數(shù)據(jù),通過計算機記錄其溫度變化,繪制冷凍曲線.

1.2.3 汁液損失率計算

冷凍前對樣品稱重,經(jīng)磁場協(xié)同冷凍處理后,在低溫中儲存72 h后取出,自然解凍后從密封袋中取出,用吸水紙吸去樣品表面水分,直至不再外滲多余水分后稱重.根據(jù)下式計算汁液損失率

(1)

其中:DL為汁液損失率,M0為冷凍前樣品的質(zhì)量,M1為解凍后樣品的質(zhì)量.

1.2.4 冰晶形態(tài)觀察

取出冷凍后的樣品,在4%多聚甲醛液中固定48 h.取出后用石蠟包埋,然后切成厚度為 6 μm的切片,依次經(jīng)100%,95%,75%,50%的乙醇溶液脫蠟,用阿利新藍(AB)染色30 min,去離子水沖洗后再依次經(jīng)100%,95%的乙醇溶液脫水2 min.通過二甲苯使樣品變透明,后用樹膠封片.使用掃描電鏡觀察切片放大100倍的組織結(jié)構(gòu),應(yīng)用圖像軟件SlideViewer計算肌肉間的冰晶橫截面面積,評估磁場對冰晶的影響.

1.2.5 色差分析

使用色差儀測定解凍前后樣品的色差.根據(jù)下式計算總色差

(2)

其中:ΔL*為冷凍樣品與新鮮樣品的明度差;Δa*為冷凍樣品與新鮮樣品的紅綠色度差;Δb*為冷凍樣品與新鮮樣品的黃藍色度差.

1.2.6 揮發(fā)性鹽基氮測定

根據(jù)GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品揮發(fā)性鹽基氮的測定》[13]方法測定.將經(jīng)不同磁感應(yīng)強度的磁場處理的樣品置于-18 ℃的冰箱冷凍室儲存不同天數(shù),定期取樣,在室溫下解凍20 min,然后測定揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen,簡稱TVB-N)含量.

1.2.7 感官評價

用吸水紙吸解凍樣品表面水分,直至表面不再有水分滲出,然后對其進行感官評價.邀請6名有鑒定能力的感官評定員,對解凍樣品的色澤、氣味及質(zhì)地進行綜合評價,得到樣品的整體可接受度.

2 結(jié)果與分析

2.1 最大冰晶形成時間

在食品保鮮領(lǐng)域,-1～-5 ℃被認為是最大冰晶形成的溫度范圍[14].實驗結(jié)果表明, 5種(1,2,3,4,5 mT)磁場中,2 mT磁場樣品的最大冰晶形成時間最短,其值為36 min,而無磁場(對照組)的最大冰晶形成時間為57 min,可見合適的磁場(2 mT)能使最大冰晶形成更快.

2.2 汁液損失率

汁液損失率是評價解凍后肉類品質(zhì)的一個重要指標.圖2為不同磁感應(yīng)強度的磁場對樣品汁液損失率的影響.由圖2可知, 5種(1,2,3,4,5 mT)磁場及無磁場(對照組)情況下,2 mT磁場樣品的汁液損失率最低.因此,合適的磁場(2 mT)能保持肌肉的更多水分,提升保鮮效果.

不同字母(a,b,c,d)表示不同樣品間存在顯著性差異(p<0.05).圖2 不同磁感應(yīng)強度的磁場對樣品汁液損失率的影響

2.3 冰晶的尺寸及數(shù)量

冰晶的尺寸及數(shù)量直接影響冷凍鯽魚肉的組織結(jié)構(gòu).圖3,4分別為不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品橫、縱斷面的微觀組織結(jié)構(gòu).新鮮鯽魚肉肌肉飽滿、輪廓清晰、肌纖維排列緊密.由圖3,4可知, 5種(1,2,3,4,5 mT)磁場及無磁場(對照組)情況下,2 mT磁場樣品的冰晶尺寸最小、數(shù)量最少.因此,合適的磁場(2 mT)能減少冰晶的尺寸及數(shù)量.

圖3 不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品橫斷面的微觀組織結(jié)構(gòu)

圖4 不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品縱斷面的微觀組織結(jié)構(gòu)

2.4 總色差

冷凍樣品的ΔE越小,冷凍后樣品的外觀就越無明顯色差變化,保鮮效果就越好[15]. 表1為不同磁感應(yīng)強度的磁場下鯽魚肉樣品解凍前后的總色差.由表1可知, 5種(1,2,3,4,5 mT)磁場及無磁場(對照組)情況下,2 mT磁場樣品的ΔE最小.因此,合適的磁場(2 mT)能使冷凍樣品的總色差明顯降低.

表1 不同磁感應(yīng)強度的磁場下鯽魚肉樣品解凍前后的總色差

2.5 揮發(fā)性鹽基氮含量

TVB-N是評價肉類食品新鮮度的重要指標,TVB-N含量越低,冷凍后鯽魚肉的新鮮度就越高.圖5為不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品的TVB-N與冷凍時間的關(guān)系曲線.由圖5可知,5種(1,2,3,4,5 mT)磁場及無磁場(對照組)情況下,2 mT磁場樣品的TVB-N最低.因此,合適的磁場(2 mT)能使冷凍樣品的TVB-N變低.

圖5 不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品的TVB-N與冷凍時間的關(guān)系曲線

2.6 整體可接受度

表2為不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品的整體可接受度.由表2可知: 5種(1,2,3,4,5 mT)磁場及無磁場(對照組)情況下,2 mT磁場樣品的整體可接受度最高.因此,在冷凍過程中施加合適的磁場(2 mT),能更好地保持鯽魚肉的色澤、氣味及質(zhì)地,提高消費者整體可接受度.

表2 不同磁感應(yīng)強度的磁場下冷凍鯽魚肉樣品的整體可接受度

3 結(jié)束語

該文以鯽魚為對象,采用均勻交變磁場對鯽魚肉進行冷凍處理,研究均勻交變磁場對鯽魚肉冷凍保鮮效果的影響.實驗結(jié)果表明:相對于無磁場(對照組),合適的磁場(2 mT)能顯著提升鯽魚肉的保鮮效果.均勻交變輔助冷凍保鮮效果較好,且磁場能耗較低,故未來可在家用冰箱增加磁場輔助冷凍.可預(yù)期該磁場輔助冷凍技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景.