基于NAD的分解对金枪鱼块流水解冻工艺的优化

牛余雪,董美华,王锡昌,郭全友,包海蓉,*

(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306;2.潍坊科技学院,山东寿光 262700;3.东海水产研究所,上海 200090)



基于NAD的分解对金枪鱼块流水解冻工艺的优化

牛余雪1,董美华2,王锡昌1,郭全友3,包海蓉1,*

(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306;2.潍坊科技学院,山东寿光 262700;3.东海水产研究所,上海 200090)

为对高品质金枪鱼流水解冻工艺进行优化,本实验将鱼肉从-60 ℃超低温冰箱中取出后在-12～0 ℃的低温冰箱中贮藏相应的时间后再流水解冻。结果表明:-6 ℃ 15 h和-9 ℃ 3 d冷藏贮藏后流水解冻可有效缓解鱼肉收缩现象,减少汁液流失,比直接流水解冻具有更好的咀嚼特性,与冷藏室解冻相比无显著性差异。对优化解冻过程中金枪鱼三磷酸腺苷(ATP)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)含量变化进行检测分析,结果表明当NAD分解至0.20 μmol/g,ATP降解到2.0 μmol/g时,既能缓解鱼肉收缩、降低汁液流失,又能保证K值在一级鲜度20%范围内。本研究采用的优化工艺可有效提高冻结金枪鱼流水解冻的品质。

金枪鱼,汁液流失,NAD,品质

金枪鱼(Tuna)又名吞拿鱼、鲔鱼,是一种生活在中上层水域的高度跨洋性洄游鱼类,具有很高的经济和商业价值[1-2]。金枪鱼块常用的解冻方式主要有空气解冻、冷藏库解冻、流水解冻、温盐水-冷藏库解冻等[3]。不同的解冻方法对冻结金枪鱼的理化、感官和微生物指标影响很大,对评估其品质变化、加工利用方式、消费潜在风险起着重要作用[4-5]。冻结状态的水产品进行解冻时,内部冰晶会融化成水,这些水分子若是来不及恢复到原细胞中再次被吸收,就会造成水产品汁液流失[6],汁液流失增加,咀嚼性相应降低。流水解冻具有解冻速度快、时间短、操作简单的优点,但是金枪鱼在较高的新鲜度下冻结后进行流水解冻,鱼肉收缩现象显著,汁液流失率高,品质降低[7]。

冻结金枪鱼肉解冻过程中,三磷酸腺苷(ATP)降解成磷酸等酸性物质,鱼肉通过糖酵解途径(glycolysis)产生乳酸,两者使得金枪鱼肉的pH快速下降,品质降低[8]。糖酵解途径中间产物甘油醛-3-磷酸被氧化和磷酸化即与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD),又称辅酶Ⅰ,和Pi形成甘油酸-1,3-二磷酸,随后在磷酸甘油酸变位酶的催化下,产生3-磷酸甘油酸,经过一系列反应最后形成乳酸[9-11],乳酸的形成进而使得鱼肉pH的下降,持水性降低,汁液流失升高、咀嚼性降低。

目前有关降低解冻金枪鱼肉汁液流失的研究尚需完善。基于此,金枪鱼从-60 ℃超低温冰箱中取出后在-12～0 ℃的低温冰箱中冷藏贮藏相应的时间后再流水解冻,使NAD进行一定的分解从而抑制糖酵解途径的进行,减缓pH的降低[12],降低汁液流失。因此本研究通过单因素实验确定不同冷藏贮藏温度下的最优时间,与直接流水解冻金枪鱼肉的汁液流失、咀嚼性进行对比。通过检测分析优化流水解冻过程中NAD与ATP含量变化以及新鲜度K值,确定最佳优化流水解冻工艺,促进金枪鱼在我国的食用推广。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

大目金枪鱼浙江省舟山市大洋世家股份有限公司,于印度洋海域捕获经鲜活脊髓处理后在僵直前将四分割的金枪鱼肉切割成体积约为60 mm×60 mm×20 mm(长×宽×高)的块状[13],每块重量约80 g。放入PE保鲜袋中后贮藏在-60 ℃的超低温冰箱中,使鱼块中心温度为-60 ℃[1]。

腺苷三磷酸钠盐(ATP)、腺苷二磷酸钠盐(ADP)、腺苷一磷酸钠盐(AMP)、肌苷酸钠盐(IMP)、次黄嘌呤核苷酸钠盐(HxR)、次黄嘌呤(Hx)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)标准品由Sigma公司生产;甲醇为色谱纯;高氯酸(PCA)、KOH、K2HPO4、KH2PO4为分析纯国药上海公司购买。

LRH-100CL型低温冰箱上海一恒仪器有限公司;DW-86L288超低温冰箱海尔集团上海分公司;TES1384型热电偶OMEGA公司上海分公司;TC6K型电子天平上海高信化玻仪器有限公司;TA.XT Plus质构仪英国SMS公司;XHF-1型高速分散器上海金达生化仪器厂;GL-12B型高速冷冻离心机上海嘉鹏科技有限公司;SG2型酸度计梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;AL104-IC型分析天平梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;LC-10AT型高效液相色谱仪岛津国际贸易(上海)有限公司;SPD-10A岛津国际贸易(上海)有限公司。

1.2测定方法

1.2.1解冻方法

1.2.1.1冷藏库解冻将样品从超低温冰箱中取出,放置于4 ℃的冷藏室中解冻,以鱼块中心温度达到0 ℃为解冻终点[1]。

1.2.1.2流水直接解冻将样品从超低温冰箱中取出,放置于20 ℃左右的流水中解冻,以鱼块中心温度达到0 ℃为解冻终点[14]。

1.2.1.3不同冷藏温度贮藏-流水解冻根据预实验结果,将样品从-60 ℃超低温冰箱中取出后放置于0、-3、-6、-9、-12 ℃的低温冰箱中,以不同冷藏温度下的贮藏时间为自变量,贮藏相应的时间后置于20 ℃左右的流水中解冻,以鱼块中心温度到达0 ℃为解冻终点[15]。

1.2.1.4解冻时间的确定将热电偶探头插入鱼肉中心位置处,测定鱼肉中心温度随解冻时间的变化,直至鱼体中心温度达到0 ℃,视为解冻终点[15]。

1.2.2测定指标

1.2.2.1贮藏汁液流失计算公式如下:

L(%)=(W1-W2)/W1×100

式(1)

式中,W1是解冻前金枪鱼块的质量(g),W2是在不同解冻方式下解冻后打开PE保鲜袋取出金枪鱼块,用吸水纸吸干金枪鱼表面的汁液后称取的质量(g)。每次平行测3个样品,取其平均值[16]。

1.2.2.2质构测定参照缪函霖[17]的方法并适当修改,采用TA.XT Plus 型质构仪进行测定,平行3次,取平均值。将鱼肉按垂直于厚度的方向平放。测定条件为:探头型号P25;测前速率1.0 mm/s;测试速率5.0 mm/s;测后速率5.0 mm/s;压缩变形率75%;探头2次测定间隔时间5.00 s;数据采集速率400.00 Hz;触发强度5.0 g;触发类型:自动。咀嚼性是一项质地结构综合评价参数,与食用口感密切关联,可较好的表征金枪鱼的质构特性。计算公式如下:

咀嚼性=硬度×黏性×弹性

式(2)。

1.2.2.3感官评定参考SC/T 3117-2006《生食金枪鱼》的感官要求并结合王锡昌[3]等感官评分法对金枪鱼感官进行评价。由10名经过一定培训的感官评定员组成评定小组,分别对生鱼片的颜色、外观、气味、滋味、口感5个方面按0～4评判法进行权重打分。得到评定金枪鱼各指标的权重为:颜色权重22分、外观权重22分、气味权重17分、滋味权重17分、口感权重22分。根据表1进行评分,满分为100分,认为 80～100分是好,60～80分一般,0～60分差。感官综合得分=(颜色平均得分×22+外观平均得分×22+气味平均得分×17+滋味平均得分×17+口感平均得分×22)/100。

表1　金枪鱼感官打分评定表Table 1　Scores of sensory evaluation

1.2.2.4pH的测定取5 g左右鱼肉剪碎后放入均质器中,加入10倍体积蒸馏水后,在冰浴环境中用高速分散器进行均质,静置30 min后用酸度计测定pH。每个样品进行三次平行测定,结果取平均值[18]。

1.2.2.5鱼肉中ATP、K值和NAD的测定参照缪函霖[19]的方法,并进行适当修改。取鱼肉约5 g,精确称量(精确到0.1 mg),加15 mL 10% PCA(高氯酸)溶液均质,离心约3 min(3000 r/min,4 ℃),上清液用滤纸过滤。沉淀再用10 mL 5% PCA溶液加入搅拌,离心后,上清液再次过滤,重复2次。合并滤液后,用10 mol/L KOH和1 mol/L KOH调整滤液的pH为6.35～6.4之间,然后用去离子水定容至50 mL。孔径为0.45 μm水系滤膜过滤后,用液相色谱仪测定。

图1　-12～0 ℃不同的贮藏时间对金枪鱼解冻品质的影响Fig.1　Effects of different time stored in -12～0 ℃ on the quality of tuna chunk

色谱条件:色谱柱:Stable Bond Analytical 250 mm×4.6 mm,0.03 mol/L K2HPO4/0.07 mol/L KH2PO41∶1混合组成流动相,流速1.0 mL/min,温度35 ℃,进样量为10 μL,UV检测器,检出波长254 nm。每个样品进行三次平行测定,结果取平均值。

1.3数据处理与统计分析

实验数据用Microsoft Excel 2007和SPSS18.0软件进行数据统计分析处理,实验因素采用单向变异分析(one-way analysis of variance),均值采用Least-significance difference(LSD)0.05进行检验比较。绘图采用Origin 8.0软件(Origin Lab公司)。

2　结果与分析

2.1-12～0 ℃下的贮藏时间对金枪鱼解冻品质的影响

样品按1.2.1.3解冻后测定其汁液流失和咀嚼性等品质指标,结果如图1所示。

在僵直前对金枪鱼进行冻结鱼肉能维持较高的品质,经流水解冻后收缩现象明显,汁液流失率升高。咀嚼性是一项质地结构综合评价参数,与食用口感密切相关[20]。由图1可以看出金枪鱼在-12～0 ℃下贮藏相应时间后再流水解冻,汁液流失率先下降后上升,咀嚼性先在一定时间内上升,随后开始下降;汁液流失增加,咀嚼性相应降低。综合汁液流失和咀嚼性可见0 ℃ 6 h、-3 ℃ 12 h、-6 ℃ 15 h、-9 ℃ 3 d、-12 ℃ 9 d为金枪鱼较优的冷藏贮藏温度-时间组合。

表2　不同解冻方式对金枪鱼解冻品质的影响Table 2　Effects of different thawing methods on the quality of tuna chunk

注:同列数据肩标不同表示在α=0.05的显著性水平上有统计学差异。

2.2流水解冻与冷藏室解冻对金枪鱼解冻品质的比较

通过单因素实验确定出的金枪鱼较优贮藏温度-时间组合与冷藏室解冻、直接流水解冻的鱼肉在汁液流失、咀嚼性、感官评价得分方面进行显著性差异分析。结果如表2所示。

汁液流失率显著性差异结果显示,经过单因素实验得出的优化冷藏-流水解冻工艺普遍比直接流水解冻的鱼肉汁液流失少,在α=0.05水平上有显著性差异,其中优化工艺中汁液流失最少的-3 ℃贮藏12 h后流水解冻较直接流水解冻下降了4.43%,与冷藏室解冻的金枪鱼肉在汁液流失上没有显著性差异。

质构测定结果显示,对金枪鱼进行优化解冻处理的鱼肉比直接流水解冻具有更好的咀嚼性,直接流水解冻的鱼肉咀嚼性仅为49.30(g),经过优化的流水解冻工艺咀嚼性为100(g)左右,除0 ℃贮藏6 h后流水解冻外的优化工艺与冷藏室解冻的咀嚼性在0.05水平上没有显著差异。这是因为优化流水解冻金枪鱼的汁液流失率下降,鱼肉持水性升高,其咀嚼性相应变好。

感官评价结果显示,冷藏室缓慢解冻的金枪鱼肉得分为91分。直接流水解冻得分为41分,与优化的流水解冻工艺和冷藏室解冻在α=0.05水平上差异显著,-6 ℃贮藏15 h后流水解冻的金枪鱼肉为优化的流水解冻工艺中感官得分最高的,为90分,与冷藏室解冻在α=0.05水平上没有显著差异。

综合感官评价结果与质构、汁液流失等指标,确定选择-6 ℃贮藏15 h后流水解冻为最佳的流水解冻改进工艺。直接流水解冻的金枪鱼肉收缩现象明显,如图2。金枪鱼经-6 ℃贮藏15 h后流水解冻,能够缓解肌肉收缩,如图3。

图2　直接流水解冻Fig.2　Water thawing

图3　-6 ℃贮藏15 h后流水解冻Fig.3　Water thawing after stored in -6 ℃ 15 h

根据糖酵解反应的机理推测不同冷藏温度贮藏-流水解冻过程中汁液流失与咀嚼性的变化与NAD分解、ATP降解密切相关,因此测定金枪鱼不同冷藏温度贮藏-流水解冻过程NAD、ATP含量变化。

2.3金枪鱼不同冷藏温度贮藏-流水解冻过程NAD、ATP含量的变化

金枪鱼块-6 ℃冷藏流水解冻后测定其NAD、ATP含量的变化,同时测定品质相差不大的 -9 ℃贮藏的鱼肉相关指标并加以比较。结果如图4所示。

图4　-6 ℃和 -9 ℃下不同的贮藏时间 对金枪鱼NAD和ATP的影响Fig.4　Effects of different time stored in -6 ℃ and -9 ℃ on the tuna NAD and ATP

金枪鱼直接流水解冻的NAD含量为0.48 μmol/g,在-6 ℃贮藏后鱼肉中的NAD进行了一定程度的分解,从5 h的0.45 μmol/g分解到15 h的0.22 μmol/g,到30 h大部分被分解。在-9 ℃贮藏的鱼肉由于温度更低,一定程度抑制了NAD的分解,因此分解速率较-6 ℃慢,从1 d的0.43 μmol/g分解到3 d的0.21 μmol/g,到6 d时大部分被分解。在-6 ℃时,NAD全部分解需要30 h,但在-9 ℃时则需要6 d,冷藏时间长的鱼肉往往引起不好的色泽变化。

直接流水解冻的鱼肉ATP含量为2.50 μmol/g,两个冷藏贮藏温度下ATP降解,-6 ℃下贮藏ATP从5 h的2.45 μmol/g降解到15 h的2.04 μmol/g。-9 ℃贮藏从1 d的2.41 μmol/g降解到3 d的1.98 μmol/g。ATP大量降解会导致鱼肉新鲜度下降,但是ATP适当降解能缓解流水解冻过程中鱼肉的收缩,降低汁液流失,提高鱼肉咀嚼性。

3　讨论

鲜活状态下的金枪鱼肉的pH在7～7.3左右,鱼体死后通过无氧呼吸糖酵解途径产生乳酸、ATP也会降解成磷酸等酸性物质,从而使pH下降[21]。通过检测各指标可以得到:直接流水解冻的金枪鱼肉NAD含量为0.48 μmol/g,pH为5.90,汁液流失率为5.10%,-6 ℃贮藏15 h后流水解冻的鱼肉NAD含量为0.22 μmol/g,pH为6.50,汁液流失率0.86%,-9 ℃贮藏3 d后流水解冻的鱼肉NAD含量为0.21 μmol/g,pH为6.52,汁液流失率为0.79%。可以看出在-6 ℃和-9 ℃下冷藏贮藏的鱼肉NAD进行分解,而NAD的分解会遏制甘油醛-3-磷酸变成1,3-二磷酸甘油酸从而终止糖酵解过程,使得乳酸生成量下降。乳酸生成减少会一定程度的减缓解冻金枪鱼肉pH的降低,而金枪鱼肉的pH越高,其持水力越好[19]。呼吸链中脱氢酶以NAD为氢受体,接受的氢经呼吸链最终氧化成水和ATP,所以NAD含量高,ATP含量相应就高,ATP含量越高,鱼肉的新鲜度越好,所以NAD并非越少越好。

K值是以肌苷和次黄嘌呤量之和与ATP关联化合物总量的比值,表征鱼肉新鲜度,与水产原料的风味和新鲜度紧密相关,当K值在20%以下时,金枪鱼肉的品质为一级鲜度。测得直接流水解冻的金枪鱼肉ATP含量为2.50 μmol/g,K值为7.38%,咀嚼性为49.30 g,-6 ℃贮藏15 h后流水解冻的鱼肉ATP含量为2.04 μmol/g,K值10.07%,咀嚼性为129.15 g,-9 ℃贮藏3 d后流水解冻的鱼肉ATP含量为1.98 μmol/g,K值12.43%,咀嚼性为116.79 g。在-6 ℃和-9 ℃下冷藏贮藏使得鱼肉中ATP进行了一定程度的降解,有效减缓肌肉收缩,提高咀嚼性且鲜度K值在仍一级鲜度范围内。

4　结论

本实验采用的金枪鱼在僵直前进行了冻结处理,ATP残存量高,直接流水解冻过程中收缩现象明显,综合各指标可以得到在-6 ℃低温冰箱中冷藏贮藏至NAD分解至0.20 μmol/g左右,ATP降解到2.0 μmol/g左右时,既能保证鲜度K值在一级鲜度范围内,又能缓解解冻过程中鱼肉的收缩、减缓pH的降低、降低汁液流失。本实验采用的优化工艺可有效提高冻结金枪鱼的流水解冻品质,可以为生食料理店金枪鱼肉的贮藏和销售提供一定的参考。

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Optimization of water thawing process for tuna chunk based on the decomposition of NAD

NIU Yu-xue1,DONG Mei-hua2,WANG Xi-chang1,GUO Quan-you3,BAO Hai-rong1,*

(1.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;2.Weifang University of Science and Technology,Shouguang 262700,China;3. East China Sea Fisheries Research Institute,Shanghai 200090,China)

To optimize the techniques of water thawing for high-quality tuna,tuna was taken from-60 ℃ ultra-low temperature refrigerator and then kept it in -12 ℃ to 0 ℃ low temperature refrigerator for the corresponding time then proceeded water thawing. Results showed that after being stored in-6 ℃ for 15 hours and-9 ℃ for 3 days,water thawing effectively relieved shrinkage of tuna and reduced drip loss,comparing with direct water thawing,also the chewing characteristics was improved and there was no significant difference between the refrigerated thawing and the method used in this study was improved.Additionally,changes of contents of adenosine-triphosphate(ATP)and nicotinamide adenine dinucleotide(NAD)in tuna during the process of water thawing optimization were tested and analyzed. The results showed that when the decomposition of NAD to 0.20 μmol/g and the degradation of ATP to 2.0 μmol/g,the shrinkage of tuna was relieved and the drip loss was reduced,also the K value was less than 20%. In conclusion,the optimization for water thawing can effectively improve the quality of frozen tuna.

tuna;drip loss;NAD;quality

2016-02-01

牛余雪(1990-)，女，硕士研究生，主要从事食品加工工艺及品质评价的研究，E-mail:niuyuxue@foxmail.com。

包海蓉(1969-)，女，博士，副教授，主要从事食品加工工艺和水产品保鲜方面的研究，E-mail:hrbao@shou.edu.cn。

国家高技术研究发展计划“863”计划(2012AA092302)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)15-0334-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.057