不同温度对白鲢鱼肉在蒸煮过程中品质的影响

2016-02-17鞠健,乔宇,汪超,李阳,廖李,汪兰

食品工业科技 2016年24期

鞠健,乔宇,汪超,李阳,廖李,汪兰

(1.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所/湖北省农产品辐照工程技术研究中心,湖北武汉 430064)(2.湖北工业大学,轻工学部,生物工程与食品学院,湖北武汉 430068)

鞠健1,2,乔宇1,*,汪超2,李阳2,廖李1,汪兰1

为了研究蒸煮过程中温度对白鲢鱼品质的影响,在常压蒸汽加热下分别测定了温度(20、30、40、50、60、70、80、90 ℃)对白鲢鱼肉挥发性化合物、蛋白质组分、ATP酶(Ca2+-ATPase)活性、总巯基和活性巯基含量、表面疏水性、失重率、剪切力和pH的影响。结果表明:在60 ℃时挥发性化合物种类最多为29种,70 ℃时最少为15种;醇类和烃类物质的含量分别在90和80 ℃时最高,醛酮类在70 ℃时最高;水溶性、盐溶性和碱不溶性蛋白、总巯和ATP酶活性随温度的升高而显著(p<0.05)下降。碱溶性蛋白、失重率和pH则随温度的升高而显著(p<0.05)增加。活性巯基和表面疏水性则随温度的增加而先升高后下降,分别在50 ℃和60 ℃时达到最大值0.18 mol/g和410.08 SoANS。剪切力在加热初期(20～30 ℃)显著(p<0.05)降低,到60 ℃时达到最低值114.39 g。研究结果为白鲢鱼热加工品质控制提供参考。

白鲢鱼,温度,品质,变化

加热是鱼肉类制品在生产加工过程中最常用的物理手段,鱼肉在加热过程中会引发一系列的生物学和物理化学反应,如风味形成、质构变化等,同时也能够杀死大部分的病原体从而保证食品安全[1-2]。但是在加热过程中,如果加热温度控制不当就会造成产品的重量、水分含量和营养物质的损失,从而影响产品的质量,口感和出品率等,并给食品生产企业带来经济损失。

鱼肉类制品的食用品质指标一般包括风味、口感、色泽和营养等[3-4]。而在加热过程中加热温度和时间对鱼肉类制品的食用品质具有重要影响,因此造成最终产品品质参差不齐[5-6]。围绕加热对鱼肉类产品品质的影响的研究主要集中于加热过程中感官品质和离体条件下肌肉蛋白质变性的影响,例如,Yamagata等[7]研究了金枪鱼肉在罐头生产加工过程中出现变色现象的原因,指出在预煮和杀菌过程中出现绿色是加热中肌肉细胞自发生成的三甲胺氧化物和组胺中的二硫化物反应的结果,而在蒸煮过后会出现褐色的原因是热加工过程中发生的美拉德反应。Laakkonen等[8]研究发现高温或加热时间过长可使得肌浆蛋白中的酶完全失去活性,蛋白质过度聚合变性,水分含量减少25%～30%。还有相关研究发现,当温度加热到40～60 ℃时肌浆蛋白之间发生聚合现象,热变性的肌浆蛋白在肌纤维蛋白之间形成凝胶,使得纤维蛋白发生聚合,从而改变肉的嫩度;而Konagaya等[9]人指出黄鳍金枪鱼肉在加热温度为27 ℃时有50%的胶原纤维蛋白发生变性。因此,现有的研究多集中于不同的加热温度对鱼肉的感官品质和肌肉蛋白变性的研究,而对加工特性方面的研究较少,尤其是关于白鲢鱼肉在蒸煮过程中不同加热温度对鱼肉风味和品质变化的研究则鲜有报道。

本研究以白鲢鱼为原料,通过对白鲢鱼肉在蒸煮过程经不同温度加热后分析其挥发性成分、蛋白质组分、ATP酶(Ca2+-ATPase)酶活性、总巯基和活性巯基含量、表面疏水性、失重率、剪切力及pH等指标的变化,探讨不同的加热温度对鱼肉品质的影响,从而提出合理的加工工艺,为改进白鲢鱼加工工艺提供指导具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜活白鲢鱼购自武汉市武商量贩农科院店;磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钾、氯化镁、脲、乙二胺四乙酸、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、三氯乙酸(TCA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、无水乙醇均为国产分析纯,国药集团化学试剂有限公司;ATP酶试剂盒(生化试剂)南京建成生物工程研究所。

7890A/5975C气质联用仪美国Agilent公司;GL-21M高速冷冻离心机湖南湘仪仪器开发有限公司;UV-3802紫外可见分光光度计尤尼柯(上海)仪器有限公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头美国Supelco公司;57330USPME萃取手柄美国Supelco公司;DF-101s恒温加热磁力搅拌器武汉科尔仪器设备有限公司;7890A/5975C气质联用仪美国Agilent仪器公司;DS-1高速组织捣碎机上海精科实业有限公司;PB-10 pH计赛多科斯科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料处理鲜活鲢鱼购于武汉市洪山区武商量贩农科院店,体重500±10 g,用保鲜盒在0.5 h内将鲜活的白鲢鱼运回实验室,碎冰猝死,取其背部鱼肉,将背部鱼肉的鱼皮及红色部分组织去除,切成4 cm×4 cm×2 cm的鱼块用无菌蒸煮袋包装,置于4 ℃下储藏。

1.2.2 样品处理将插入式数字温度计(Center 309,台湾群特公司)的探针插入鱼块几何中心后放入对应温度的常压蒸汽锅中加热,直至加热至鱼块中心温度为30、40、50、60、70、80和90 ℃。当鱼块几何中心达到相应温度时,迅速取出自然冷却至室温20 ℃再进行后续实验,并以室温20 ℃的鱼块为对照组。

1.3 风味物质的测定

1.3.1 固相微萃取称取6 g鱼肉放于50 mL 螺口样品瓶中,加入12 mL去离子水和4 g NaCl,用聚四氟乙烯隔垫密封,60 ℃置于磁力搅拌器中水浴平衡15 min。然后用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取头顶空吸附40 min后,将萃取头插入GC 进样,解析5 min。

1.3.2 色谱和质谱条件采用Agilent DB-5 ms毛细管柱(60 m×250 μm×0.25 μm);升温程序:初温40 ℃,保持2 min,以2 ℃/min的速率升温到90 ℃,保持5 min,再以8 ℃/min的速率升温到250 ℃保持1 min;进样口温度270 ℃,不分流;载气为氦气;体积流量为1.0 mL/min。

电离方式为:EI;电子能量:70 eV;电压350 V;连接口温度280 ℃;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;质量扫描范围m/z:50～450。

1.3.3 定性定量方法

1.3.3.1 定性方法利用 GC/MS 工作站软件Xcalibur 自带NIST08 标准库自动检索各组分质谱数据。

1.3.3.2 内标法计算含量参考任婧楠等人[10]的方法,内标物质:取10 mL 2-辛醇加90 mL蒸馏水充分混匀,制成内标液10-1,然后依次进行梯度稀释至10-6。取已稀释好的2-辛醇10 μL加入各试样中进行测定。各挥发性成分含量的计算公式为:各挥发性成分的含量(ng·g-1)=各组分的峰面积×内标物质量(ng)/(内标物峰面积×样品量(g))。

1.4 蛋白质组分的分离和测定

参照Visessanguan[11]的方法对蛋白质组分进行分离,采用凯式定氮法测定其蛋白含量。

1.5 Ca2+-ATPase酶活性的测定

参考万建荣等[12]方法进行测定。

1.6 总巯基和活性巯基含量的测定

参考 Yongsawatdigul 的方法[13]进行测定。

1.7 表面疏水性的测定

参考孙俪的方法[14]进行测定。

1.8 加热失重率的测定

鱼块在加热处理前先用滤纸吸干表面水分,及时称重并记录数据。鱼块加热完成后,取出后用滤纸吸干表面水分,冷却后及时称重并记录数据。失重率计算公式为:

式中:M:样品加热前的质量g;Y:样品加热后的质量g。

表1 不同加热温度下挥发性化合物的变化

续表

1.9 剪切力的测定

参考高昕等[15]方法略作修改,探头型号HDP/90,测定模式hot dog shearing,测试速度2.00 mm·s-1,测试距离30 mm,每个样品平行测定5次,质构评价参数:剪切力(g),数据收集和处理由计算机软件完成。

1.10 pH的测定

参考李颖畅等[16]方法进行测定。

1.11 数据处理与统计分析

采用SPSS 16.0(SPSS Corporation,USA)和Origin 8.5(OriginLab Corporation,USA)软件进行数据分析,结果计算平均值±标准差,采用邓肯氏均值差异显著性分析,显著水平p=0.05。

2 结果与分析

2.1 挥发性化合物的变化

表1为白鲢鱼肉在不同的中心温度下挥发性成分GC-MS分析结果,采用内标法对挥发性化合物的含量进行半定量分析。测得在20、30、40、50、60、70、80、90 ℃条件下白鲢鱼肉的挥发性物质的种类分别有25、27、27、28、29、15、21、22种。随着温度的升高,醇类和烷烃类物质的种类整体呈现出先增加后减少的趋势,在60 ℃时种类最多分别有11种和7种,与20 ℃相比醇类增加了5种,如松油醇、薄荷醇、桉树醇等;烷烃类则增加了3种,为十五烷、2,6,10-三甲基十二烷和4,5-二甲基壬烷。在20、30、40、50、60、70、80、90 ℃条件下萃取得到的醇类和烷烃类物质的含量分别955.66、1445.82、1738.23、1454.15、1373.23、1569.82、1558.75、2421.26和208.70、695.11、1197.33、1098.98、1448.22、946.17、2979.85、1567.71 ng/g。在醇类物质中含量较高的主要为1-辛烯-3-醇和己醇。1-辛烯-3-醇的阈值较低,具有呈类似于泥土和蘑菇的气味[17],已有报道称1-辛烯-3-醇是大多数鱼中所共有的甜香和类植物香的气味成分[18-19]。由此可见,1-辛烯-3-醇对白鲢鱼的风味贡献也起着一定的作用。己醇具有较淡的胡椒香和泥土香的气息[20],饱和醇阈值较高,一般对食品的风味贡献不大。烷烃类物质中含量较高的主要为十一烷和十七烷,烷烃类物质赋予对白鲢鱼植物清香和甜香的气味,但通常烷烃类物质阈值较高,对整体风味贡献与含量不呈正比[21]。

与烷烃和醇类相比,醛类物质的阈值较低,对风味的贡献作用较大[22],醛类物质具有果香、青香、奶酪香和坚果香的香气,它的香气类型与浓度有关[23]。由表1可知,白鲢鱼肉中醛类物质的含量较高的主要为己醛、壬醛和庚醛,其中己醛和庚醛在70 ℃时含量达到最大值分别为6054.60和653.58 ng/g,己醛和庚醛共同赋予了新鲜白鲢鱼青草和蘑菇的气味。壬醛在80 ℃时含量最高为1197.68 ng/g,具有绿色植物的清香气味。醛类物质的种类在20～60 ℃时有4种分别为己醛、庚醛、苯甲醛和壬醛,随着温度的增加到70 ℃时只剩下了己醛、庚醛和壬醛。然而,随着温度的继续增加到80 ℃时出现了癸醛,这可能是因为在高温条件下多不饱和脂肪酸受热而发生氧化降解所产生。到加热结束90 ℃时的醛类物质分别为己醛、庚醛、壬醛和癸醛。虽然在白鲢鱼肉中醛类物质的种类较少,但醛类物质的含量较高,因此也会对白鲢鱼肉的风味产生重要的作用。酮类也是新鲜水产品的重要的风味物质,由表1可知从白鲢鱼肉中检测出的酮类物质较少共有3种分别为2-庚酮、2,5-辛二酮和樟脑,虽然酮类物质的种类较少,但是酮类物质的含量却明显高于其它芳香族化合物的含量,因此对白鲢鱼肉的风味也具有一定的贡献作用。

表2 不同加热温度下蛋白质组分含量的变化

注:同一指标中小写字母不同表示差异显著(p<0.05)。

表3 不同加热温度下蛋白质理化指标的变化

注:同一指标中小写字母不同表示差异显著(p<0.05)。

在实验中还检测出了较多的烯烃类和芳香族化合物,在鱼肉中心温度为20、30、40、50、60、70、80、90 ℃温度条件下,烯烃类物质的含量分别为63.80、262.95、85.29、68.81、258.10、65.76、501.37、223.40 ng/g。虽然烯烃类物质的种类相对于酮类物质的种类较多,但是每种烯烃类物质的含量却较低。芳香族化合物具有较高的阈值[24],只有在浓度较高时才能对风味产生贡献作用,本实验中所检测到的芳香族化合物的种类相对较少,含量也较低,因此对白鲢鱼肉的风味的贡献作用不明显。

2.2 蛋白质各组分含量的变化

不同加热温度下蛋白质组分含量的变化如表2所示,当白鲢鱼肉的中心温度为20 ℃时白鲢鱼肉蛋白中盐溶性蛋白的含量最高,水溶性蛋白含量次之,碱溶性蛋白和碱不溶性蛋白含量较少,这与孙俪等人[14]的研究结果一致。随着加热过程中鱼块中心温度的不断上升,蛋白质各组分的含量发生了显著的(p<0.05)变化。其中水溶性蛋白、盐溶性蛋白与碱不溶性蛋白含量变化与温度呈负相关,而碱溶性蛋白含量变化与温度变化呈正相关。水溶性蛋白、盐溶性蛋白和碱不溶性蛋白的含量随温度的升高而显著降低显著(p<0.05)到90 ℃时分别下降了96.92%、97.86%和57.89%;碱溶性蛋白的含量在整个加热过程中不断增加,到90 ℃时增加了101.52%。这可能是由于鱼肉在加热过程中受热变性,生成不溶于水和盐溶液,但溶于碱液的凝胶所致[25],此外,还有少部分的肌浆蛋白可能会伴随着水分而排出的。碱不溶性蛋白逐渐减少的原因可能是基质蛋白的主要组成部分胶原蛋白随着加热温度的不断增加而变性生成了溶于水的明胶,随着水分一起流失到了体外。

2.3 白鲢鱼肉蛋白质理化指标的变化

不同加热温度下蛋白质品质变化如表3所示,总巯基的含量和Ca2+-ATPase酶的活性随着加热温度的不断增加而显著(p<0.05)下降,从最初的20 ℃到90 ℃分别下降了71.57%和99.34%。总巯基的含量下降的原因可能是在加热过程中巯基不断氧化导致总巯基含量逐渐降低。Ca2+-ATPase酶活的下降表示该酶对热十分敏感,说明加热初期肌球蛋白迅速变性。变性原因可能是加热导致肌球蛋白头部区域分子的聚集,也可能是由蛋白与蛋白之间的相互作用引发的分子重排所造成。由于肌球蛋白的ATP结合区在其头部,故其头部的结构变化直接影响Ca2+-ATPase酶活。

活性巯基的含量和表面疏水性在整个加热区间内呈现先升高后下降的趋势。活性巯基的含量在加热区间20～50 ℃时随温度的升高而显著(p<0.05)增加,这可能是因为在加热初期,鱼肉肌球蛋白分子逐步展开,分子内部的巯基暴露出来。随着温度的不断升高当温度高于50 ℃时,活性巯基的含量开始下降,这可能是由于暴露后的巯基开始氧化所致,这也说明了蛋白分子完全展开,肌球蛋白失活。表面疏水性在加热区间20～60 ℃时随温度的升高而显著(p<0.05)增加。随着温度的继续升高,表面疏水性显著(p<0.05)下降。这可能是由于在加热过程中,蛋白质变性导致肽链的展开,使先前位于分子内部的一些疏水性氨基酸残基暴露在蛋白质与水相接触面,因此导致蛋白质的表面疏水性增加。加热后期温度不断升高,变性后的肌球蛋白进一步发生聚合,将一部分疏水性氨基酸残基包裹,减少了蛋白质与水相界面的疏水性氨基酸残基数目,降低了蛋白质的表面疏水性。

2.4 失重率和pH的变化

白鲢鱼肉在不同的加热温度下失重率和pH的变化如图1所示,白鲢鱼肉失重率变化与加热温度呈正相关。在加热区间20～60 ℃时白鲢鱼肉失重率的上升速率显著高于(p<0.05)加热后期,失重率迅速上升的原因可能是由于加热初期鱼肉表面直接遇热,导致表面和靠近表面部分的蛋白质迅速变性,这一部分的肌肉细胞汁液流失程度大。随着加热温度的继续升高失重率上升趋于缓和,到加热结束90 ℃时失重率下降到了21.07%。这可能是由于在该温度下,鱼肉蛋白质趋于变性完全状态,结合水和自由水之间的转化程度减小,同时高温导致蛋白质进一步的凝集,使得水分转移受阻,减缓了鱼肉失重率进一步增加。鱼块在加热过程中最明显的变化就是质量的下降,质量的下降体现在鱼块自身的汁液流失,这种现象发生的原因可能是由于温度升高,肌原纤维肽链中的氢键和疏水键的断裂,肽链展开导致大量的结合水转变为自由水。肌肉细胞中汁液的积累使细胞内压力不断升高,累积到一定程度后排除肌肉组织外[26]。

图1 不同加热温度对鱼肉失重率和pH的影响Fig.1 Effects of different heating temperature on weight loss rate and pH in muscles

不同加热温度对白鲢鱼肉pH的变化具有显著(p<0.05)的影响,随着白鲢鱼肉中心温度的不断上升,白鲢鱼肉的pH总体呈逐渐增加的趋势。这可能是因为在加热过程中,蛋白质分解成有机碱,致使肉的pH上升。在20 ℃时鱼肉的pH为6.76,随着加热温度的不断升高到鱼肉中心温度为80 ℃时pH增加到了6.95。在此温度区间内鱼肉的pH上升了0.19;当温度继续升高到80～90 ℃温度区间时,鱼肉的pH保持恒定为6.95。鱼肉pH升高的原因除了由于蛋白质分解成有机碱外,还有可能是蛋白质受热变性后,导致鱼体内的酸性基团减少。

2.5 剪切力的变化

剪切力的变化如图2所示,当在加热区间20～30 ℃时鱼肉剪切力显著(p<0.05)下降,由最初的635.00 g下降到了204.61 g。随后,随着白鲢鱼肉中心温度的不断升高,剪切力的变化幅度变小,在加热区间30～60 ℃时剪切力下降较为缓慢,当温度继续上升到60～80 ℃时剪切力开始缓慢增加,这可能是因为在该温度区间内鱼肉蛋白发生变性,致使鱼肉的硬度和咀嚼性增加所致。然而,到加热结束90 ℃时剪切力下降到了199.6 g。这可能是因为鱼肉在加热过程中受某些微生物和酶的作用致使肌原纤维被降解从而降低了肌肉的持水性,使鱼肉剪切力下降。嫩度决定了肉制品食用品质的优劣,它主要是由结缔组织含量的变化及肌原纤维的降解而引起[27],其中结缔组织含量主要取决于年龄和肉的部位[28],但是也会受到一些外加因素如温度、盐离子浓度等的影响。嫩度一般是由剪切力来衡量,两者成反比关系,剪切力在数值上的减少也就意味着嫩度的增加[29]。

图2 不同温加热温度对鱼肉剪切力的影响Fig.2 Effect of different heating temperatures on the shearing force of fish

3 结论

热加工技术是鱼肉制品在生产过程中最常用的一种加工技术,在加热过程中原料肉随着加热中心温度的升高其品质发生了明显变化。当白鲢鱼肉在20、30、40、50、60、70、80、90 ℃时分别检测出25、27、27、28、29、15、21和22种挥发性化合物。其中在20 ℃时对风味影响较大的主要有己醇、1-辛烯-3-醇、己醛、庚醛和2,5-辛二酮等;在90 ℃时对风味影响较大的主要为己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和十七烷。在整个加热期间水溶性蛋白,盐溶性蛋白,碱不溶性蛋白和总巯基的含量及ATP酶(Ca2+-ATPase)活性与加热温度成反比;碱溶性蛋白,失重率和pH与加热温度成正比;活性巯基和表面疏水性则随温度的增加而先升高后下降,分别在50 ℃和60 ℃时达到最大值0.18 mol/g和410.08 SoANS。剪切力在加热初期(20～30 ℃)显著(p<0.05)降低,到60 ℃时达到最低值114.39 g。

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Effect of different temperatures on quality changes of silver carp during steam cooking processes

JU Jian1,2,QIAO Yu1,*,WANG Chao2,LI Yang2,LIAO Li1,WANG Lan1

(1.Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Hubei Engineering Research Center for Farm Products Irradiation,Wuhan 430064,China) (2.College of Bioengineering and Food,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)

In order to study the influence of different temperatures on the quality of silver carp dialogue in the process of cooking,the change of volatile compounds,protein components content and Ca2+-ATPase activity,total sulfhydryl and active sulphur content,surface hydrophobicity,weightlessness rate,shear force and pH value were measured under the normal pressure steam heating. The results showed that the temperature had a great influence(p<0.05)on the types and content of volatile constituents in silver carp fish. The species were the most at 60 ℃ that were 29 and the species were the lest at 70 ℃ that were 15. The content of alcohols and hydrocarbons materials were the highest at 90 and 80 ℃,respectively,and the aldehydes and ketones materials all had the highest contents at 70 ℃. The content of water-soluble protein,salt-soluble protein,alkali insoluble protein,total sulphur and the activity of Ca2+-ATPase significantly dropped along with the rise of temperature. Alkali soluble protein content,weight loss rate and the pH value significantly increased with the rise of heating temperature. However,active sulphur content and surface hydrophobicity showed increased and then decreased trend,at 50 ℃ and 60 ℃ researched maximum 0.18 mol/g and 410.08 SoANS,respectively. The shear force droped quickly at 20～30 ℃ and reached to minimum 114.39 g at 60 ℃. The research results can provide the reliable reference for the hot working of the silver carp.

silver carp;temperature;quality;change

2016-05-20

鞠健(1989-)，男，硕士研究生，主要从事食品加工与保鲜,E-mail:986881156@qq.com。

*通讯作者:乔宇(1981-)，女，副研究员，主要从事农产品加工研究,E-mail:180840093@qq-com。

国家自然科学基金青年科学基金(31201317);湖北省重大科技创新计划(2015ABA038)“名优水产品调理食品工厂化加工关键技术研发”。

TS254.4

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000