不同解冻方法对冻藏罗非鱼片理化性能的影响

关志强， 张　珂， 李　敏， 吴阳阳， 马超锋

(广东海洋大学工程学院，广东 湛江 524088)



不同解冻方法对冻藏罗非鱼片理化性能的影响

关志强， 张珂， 李敏， 吴阳阳， 马超锋

(广东海洋大学工程学院，广东 湛江 524088)

为获得适合冻藏罗非鱼片的解冻方式，以解冻时间、解冻损失率、TBA值、K值和pH为指标，研究冰箱冷藏箱解冻(CT)、自然空气解冻(AT)、真空解冻(VT)和超声波解冻(UT)四种解冻方法对罗非鱼片品质的影响，并对解冻后鱼片的横切面进行扫描电镜观察。结果显示，与CT和AT相比，VT和UT的解冻时间较短(P<0.05)，解冻损失率、TBA值、K值和pH的变化均较小(P<0.05)。扫描电镜显示，解冻对罗非鱼肉的微观结构均有一定的影响，但VT对鱼肉微观结构影响最小，能够最大程度地接近鲜鱼，UT对鱼肉的微观结构破坏较大，CT和ATD 影响较小且无明显差别。研究表明，真空解冻方法既能缩短解冻时间，又能较好地保持罗非鱼肉的理化品质和微观结构，其与自然空气解冻法相比，解冻时间减少97.7%，解冻损件率减少87.5%，TBA值下降92.3%，K值下降61.7%，微观组织结构保持完整，是解冻罗非鱼片的最佳方式。

罗非鱼片；解冻方法；理化品质；微观结构

罗非鱼(Tilapia)又名非洲鲫鱼、福寿鱼、吴郭鱼等，其肉质鲜美，蛋白质含量丰富且含有大量多不饱和脂肪酸，是世界第二大养殖鱼类[1]。当前中国罗非鱼产量占全球罗非鱼产量43%，且出口量逐年增长，其中冷冻罗非鱼片占我国罗非鱼出口量的75%以上[2]。冷冻是维持食物在储存、流通和销售过程中的品质常用手段之一[3-4]，解冻是冻藏食品进一步食用或加工前的重要工序。解冻方法直接影响冻藏食品的品质，如果解冻方法不适合，可能会进一步引起汁液流失、变色、风味损失、质地改变、脂质氧化以及蛋白质聚集丧失结合水的能力，导致食品质量降低[5]。因此，应针对不同的食品原料，选择合适的解冻方法来提高冷冻食品的品质。

传统解冻方法有空气解冻和水解冻，解冻时间长、易污染和汁液流失量大是传统方法所面临需要迫切解决的问题[6]。寻求更好的解冻方式已经成为中国肉制品发展的必然趋势[7-8]。真空解冻是在真空条件下利用解冻室内的水蒸气在冻结食品的表面凝结释放潜热而使食品升温解冻的方法[9]。研究发现，真空解冻适合热敏性食品，解冻速度较快，抑制好氧性微生物的繁殖，汁液流失较少[10-11]；低频超声波(20～500 kHz)可与媒介产生热机制、机械机制和空化机制，使其振动能量被媒介吸收[12]，从而影响食品物理、化学和生物特性，可应用于食品解冻；超声波解冻能较好地保持猪肉解冻后的物理、化学和微生物特性[13]。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

罗非鱼，每条重约750 g，共12条，同一批次购于广东省湛江市工农市场。三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、腺苷酸(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黄嘌呤核苷(HxR)和次黄嘌呤(Hx)标准品(≥99%) 来自Sigma公司；优级纯K2HPO3和KH2PO3来自天津市科密欧化学试剂有限公司；色谱纯甲醇来自天津四友精细化学品有限公司；色谱纯乙腈、2-硫代巴比妥酸(≥98.5%)来自国药集团化学试剂有限公司；三氯乙酸、冰醋酸、CHCl3、HClO4、KOH、EDTA二钠等均为分析纯，来自广州化学试剂厂。

仪器设备包括：VCD-0.2型真空预冷试验机(上海鲜绿真空保鲜设备有限公司)，KQ-500DE超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，Agilent 1200高效液相色谱仪，Waters RP18色谱柱，S-4800扫描电镜(日本HITACHI公司)，雷磁PHS-3C型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)，UV-8000A紫外分光光度计(上海元析仪器有限公司)，GTR22-1型高速冷冻离心机(北京时代北利离心机有限公司)，JK-24U多路温度测试仪(常州市金艾联电子科技有限公司)，125型均质机(上海依背机械设备有限公司)，HHS型恒温水浴锅(上海博迅实业有限公司)，EYEL4 A-1000S抽滤机(上海爱朗仪器有限公司)，BCD-225SDCW冰箱(青岛海尔股份有限公司)。

1.2试验方法

1.2.1原料处理

将健康鲜活的罗非鱼宰杀、去皮后取片，修剪为长(100±5)mm、宽(60±5)mm、厚(10±2)mm、重约70 g的鱼片。将鱼片置于-20 ℃冰箱冻藏室中冷冻24 h，取出后分别采用不同的解冻方法进行解冻，每组进行3次(即3个鱼片)平行测量，同一指标平行测量时尽量选取鱼片的相同部位。

1.2.2解冻方法

冰箱冷藏室解冻(CT)：将冷冻鱼片放入4 ℃冰箱冷藏室进行解冻，直至鱼片中心温度达到4 ℃[16]即可。自然空气解冻(AT)：将冷冻鱼片放在周围无热源的室温(25 ℃)环境中解冻，直至鱼片中心温度达到4 ℃即可。真空解冻(VT)：将冷冻鱼片取出后放入真空解冻装置中，真空室内的真空压力调节至9 kPa，直至鱼片中心温度达到4 ℃即可。超声波解冻(UT)：冷冻鱼片取出后浸没于超声波(40 kHz)清洗器的水中，调节超声波功率500 W、水温20 ℃进行解冻，直至鱼片中心温度达到4 ℃即可。

1.2.3指标测定

解冻时间测定：利用多路温度测试仪，把3个温度探头分别插在鱼片的不同部位，取其均值即为鱼片的中心温度，记录鱼片中心温度从-20 ℃达到4 ℃所用的时间，即为解冻时间。

解冻损失率测定:按照美国官方分析化学家协会(AOAC)[17]方法按下式计算：

W= 100%×(m1-m2)/ m1

速冻蔬菜的品质取决于T.T.T与P.P.P这一系统项目，其中任意一个环节产生问题，都将无法获得高品质的食品。因此，唯有采用优良的原料、先进的冷冻生产与贮藏及优良的包装材料，方可得到高品质的速冻蔬菜。

(1)

式中：W—解冻损失率，%；m1—解冻前鱼片的质量，g；m2—解冻后鱼片的质量，g。

硫代巴比妥酸值(TBA值)测定：根据王小军等[18]的方法，略微改动：样品在组织捣碎机中均质，取捣碎的肉样10 g，加入50 mL、7.5%的三氯乙酸 (含0.1% EDTA)，振摇30 min，双层滤纸过滤两次，取5 mL上清液，加入5 mL、0.02 mo1/L的TBA溶液，90 ℃水浴中保温 40 min，取出冷却 1 h，上清液中加入5 mL氯仿振摇，静置分层后取上清液，分别在532 nm和600 nm处比色，记录吸光度值，按以下公式计算TBA值：

(2)

式中：与TBA反应的物质的量以每100 g肉中丙二醛的毫克数来表示，mg/100g；A532—样液在532 nm处的吸光度值；A600—样液在600 nm处的吸光度值。

K值测定：根据相关文献[19-20]，结合实际所用的Waters RP18色谱柱，稍微改动后进行高效液相色谱法测定K值。其中，流动相为：V(0.05 mol/L K2HPO3-KH2PO3缓冲液)∶V(甲醇)= 97∶3，缓冲液pH 6.5，流速0.8 mL/min，进样量10 μL，检测波长254 nm。精确称取5 g鱼肉样品，加入 30 mL、6%冷高氯酸，匀浆，4℃、10 000 r/min离心10 min，取上清液，用10 mol/L的KOH溶液调节提取液pH至接近6.0，然后再用1 mol/L的KOH溶液继续调节pH至6.5，沉淀重复提取1次，合并上清液；4 ℃、8 000 r/min离心10 min，取上清液。上机检测前用0.22 μm的微孔滤膜过滤。

鱼类肌肉中三磷酸腺苷(ATP)在死后初期发生分解，经过二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黄嘌呤核苷(Hx)和次黄嘌呤(HxR)等，最后变成尿酸。K值为ATP最终分解产物(Hx和HxR)占总ATP关联物的百分数，表示如下：

×100%

(3)

pH测定：取绞碎的鱼肉10.00 g于烧杯中，加入100 mL蒸馏水，均质1 min，静置30 min后过滤，用pH计进行测定[21]。

扫描电镜(SEM)观察鱼肉微观结构：参考Krystyna Palka等[22]的方法，略有改动。用手术刀片将鱼肉切成5 mm×5 mm×2 mm的小条，将其固定在2.5%戊二醛溶液中12 h，用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液(pH 7.3)洗涤3次，每次10 min，随后采用不同浓度(25%、50%、70%、95%)和无水乙醇梯度脱水各2 次，每次 1 h，最后将样品放入真空冷冻干燥机内干燥12 h。样品在测定前利用液氮萃断，然后用扫描电镜放大至不同倍数观察鱼片微观结构，加速电压为10 kV。

1.2.4数据处理与统计分析

试验均为3次平行，结果以平均值±标准差表示。利用Origin 8软件(OriginLabCorporation)进行作图，利用JMP 7软件(SAS Institute Inc.)对数据进行单因素方差分析(P<0.05为差异显著)和图基事后检验(Tukey HSD)。

2　结果与讨论

2.1解冻时间的变化

不同解冻方式下罗非鱼片解冻时间的变化：CT，(24.33±0.58a) h；AT，(46.67±5.78b) min；VT，(32.00±2.65b) min；UT，(7.33±0.58b) min。其中上标a、b不同字母时表示差异显著(P<0.05)，凡有一个相同字母即为差异不显著(P>0.05)。从中可以看出4种解冻方法的解冻时间有很大差异(P<0.05)。CT解冻温度最低，速度最慢，需要24 h左右才能使鱼片完全解冻。相比较而言，AT解冻时间显著缩短(P<0.05)，需要46.67 min，而VT解冻时间更短，仅需32 min左右。在绝对压力为9 kPa的真空条件下，水蒸气在40℃左右就可以沸腾，并产生大量低温水蒸气，水蒸气分子不断冲击冷冻鱼体表面进行热交换，促使鱼肉快速解冻。UT方法仅需7 min，由于40 kHz的低频超声波与周围的水和鱼片产生相互作用，超声波在鱼体表面衰减而产生热量，从而快速解冻罗非鱼片[23]。因此，VT和UT两种方法均可达到快速解冻的目的。

2.2解冻损失率的变化

图1 是不同方法解冻后罗非鱼片解冻损失率的变化。

图1　不同解冻方式下罗非鱼片解冻损失率的变化

CT、AT和UT解冻损失率均较大，相互之间差异不显著(P>0.05)，与候晓荣等[24]得出的结果相似。CT解冻损失率达到1.31%，或许是由于解冻时间过长所致。UT解冻损失率相对较高是因为超声波在冻结的鱼肉组织中大幅度衰减，而且衰减程度会随着组织温度的升高而明显增大，即其振动能量被鱼体吸收，表面过热，内外温度不均一，导致内部汁液损失[25]。VT解冻损失率最小(P<0.05)，是由于蒸发的水蒸气在鱼片表面凝结后，鱼片解冻后溶出的水分又被鱼片慢慢吸收了，与AT解冻损失率相比减少了87.5%，使解冻后质量变化较小。

2.3TBA值的变化

虽然低温贮藏减弱了酶的活性，抑制了微生物的生长，但脂肪水解、氧化和蛋白质的氧化仍然发生。由图2可知，不同方法解冻后鱼肉的脂肪氧化程度不一，其中AT的TBA值最大，为0.13 mg/100g(P<0.05)。自然环境条件下，温度适宜，脂肪酶活性较大，且与氧气直接接触更加剧了脂肪的氧化。CT的TBA值为0.12 mg/100g，与AT相比无显著差异(P<0.05)。VT和UT的鱼肉TBA值分别为0.090 mg/100 g和0.084 mg/100 g，显著降低(P<0.05)。VT是由于真空条件下隔绝部分氧气所致，与AT相比，其TBA值下降了92.3%。UT的解冻时间较短，脂肪氧化程度非常小。

图2　不同解冻方式下罗非鱼片TBA值的变化

2.4K值的变化

K值是判断鱼体新鲜度的标准，且K值≤20%时认为鲜度优良。图3是经高效液相色谱分析得出ATP及其关联化合物的标准谱图，按照公式(3)计算得出K值。

图3　 ATP关联化合物标准图谱

几种解冻方法获得的鱼肉K值如图4所示。由于在自然环境下较长时间暴露，温度较高且与氧气长时间接触，AT解冻后K值增长到18.94%，还在一级鲜度范围内。CT解冻后鱼肉K值10.97%，与AT无显著差异(P<0.05)，尽管解冻温度为4℃，但是由于解冻时间过长，鲜度有所降低。VT和UT的鱼肉K值显著减小(P<0.05)，且以VT为最小，K值为7.25%，与AT相比，下降了61.7%。VT和UT的解冻时间均较短，而且真空解冻隔绝部分氧气，能保持鱼肉有较高的鲜度，此结果与尚艳丽等[26]针对金枪鱼的解冻研究结果相似。

图4　不同解冻方式下罗非鱼片K值的变化

2.5pH的变化

pH是评价肉质优劣的一个重要标准。一般认为，在鱼体死后到僵硬过程中，肌肉中糖原无氧酵解产生乳酸，ATP 降解产生磷酸根离子，使得肌肉中pH降低，且pH降低与ATP含量下降趋势相同。而且罗非鱼属于白肉鱼类，糖原含量较低，pH降到最低在6.0～6.4之间。根据实验测得罗非鱼鲜肉的pH在6.85左右，由图5可以看出解冻后鱼肉pH均有所下降，其中AT的pH最小为6.43(P<0.05)。

图5　不同解冻方式下罗非鱼片pH的变化

这是由于解冻温度对鱼体死后僵直有较大影响，室温条件下酶活性较大，糖酵解和ATP降解均较快，pH下降最多。CT的解冻温度较低，大大抑制了酶的活性，pH有所下降。UT的解冻仅需7 min，但或许是超声波对鱼肉结构产生影响，pH也有一定程度的下降。VT的解冻时间短，且真空室内温度较低，pH略有下降，与其他三种方法相比，最接近鲜鱼(P<0.05)。比较pH和K值的变化可知，这两个指标变化趋势一致，符合前述理论。

2.6解冻后鱼片微观结构的变化

图6是利用扫描电镜观察到的不同解冻方法处理后的罗非鱼片的横切面图像，其中a图是鲜鱼的横切面图，b、c、d和e分别代表 CT、AT、VT和UT 四种方法解冻后的鱼片切面图。可以看出VT 组鱼肉组织几乎没有裂缝和气孔，和鲜鱼结构几乎一致。AT组次之，组织有些许裂缝。CT组鱼肉肌肉内部含有大量微小气孔，肌束之间的间隙增大，结构受到一定破坏，蛋白有一定的失水现象。UT组图像很难看出鱼肉的纤维脉络，结构杂乱，有明显孔洞，鱼肉的微观结构破坏最为严重。鱼肉微观结构的变化和前面得出的理化指标变化趋势相一致，且微观结构一定程度上反映了鱼片解冻后的质构和口感。

图6　不同解冻方式下罗非鱼肉的横切面电镜扫描图

3　结论

通过分析4种不同的解冻方法对罗非鱼片品质的影响得知，不同的解冻方法对鱼肉理化品质和微观结构的影响存在较大差异。自然空气解冻(AT)虽然操作起来方便，但解冻时间长，解冻后鱼肉理化品质均较低，不适宜用来解冻罗非鱼。冰箱冷藏箱解冻(CT)对鱼肉组织结构有一定损害，且理化品质较低，解冻时间过相对较长，不适宜工业化生产需要。超声波解冻(UT)有解冻时间快、脂肪氧化程度低、鲜度高等优点，但是鱼肉微观结构破坏较严重，一定程度上会影响解冻食品的质构和口感，不是解冻罗非鱼的最佳工艺。真空解冻(VT)后鱼的汁液损失较少，理化品质较高，肌肉内部结构较完整，能够最大程度上保持罗非鱼的综合品质，且以9 kPa真空室压时效果最好。与AT相比，VT的解冻时间、解冻损失率、K值均有大幅下降，且pH提升，对微观结构保护较好，是用于解冻罗非鱼片的最佳方法。

[1]郝淑贤,李来好,杨贤庆,等.5种罗非鱼营养分析及评价[J].营养学报,2007,29(6):614-618.

[2]包特力根白乙.中国罗非鱼养殖产业发展及市场前景[J].安徽农业科学,2014,42(33):11956-11958.

[3]HANENIAN R, MITTAL G S. Effect of freezing and thawing on meat quality[J]. Journal of Food Agriculture and Environment, 2004,2(3-4):74-80.

[4]关志强,康彦,李敏,等.响应面法优化罗非鱼冻藏抗冻剂配方[J].渔业现代化,2014,41(3):53-49.

[5]SRIKET P, BENJAKUL S, VISESSANGUAN W,etal. Comparative studies on the effect of the freeze-thawing process on the physicochemical properties and microstructures of black tiger shrimp (Penaeusmonodon) and white shrimp (Penaeusvannamei) muscle[J]. Food Chemistry, 2007,104(1):113-121.

[6]张珂,关志强,李敏,等.解冻方法对冻藏肉类食品品质影响的研究进展[J].肉类研究,2014,28(8):24-29.

[7]廖彩虎,芮汉明,张立彦,等.超高压解冻对不同方式冻结的鸡肉品质的影响[J].农业工程学报,2010, 26(2): 331-337.

[8]ALIREZA M G, NASSER H, NAFISEH S. Thawing of frozen tuna fish (Thunnusalbacares) using still air method combined with a high voltage electrostatic field[J]. Journal of Food Engineering, 2016,169:149-154.

[9]关志强.食品冷藏与制冷技术[M].郑州:郑州大学出版社,2011:133-141.

[10]文静,梁显菊.食品的冻结及解冻技术研究进展[J].肉类研究,2008(7):76-80.

[11]李念文,谢晶,周然,等.真空解冻工艺对金枪鱼品质的影响[J].食品工业科技,2013,34(23):84-87.

[12]宋国胜,胡松青,李琳.超声波技术在食品科学中的应用与研究[J].现代食品科技,2008, 24 (6):609-612.

[13]GAMBUTEANU C , ALEXE P. Effects of Ultrasound Assisted Thawing on Microbiological, Chemical and Technological Properties of Unpackaged Pork Longissimus Dorsi[J]. Food Technology,2013,37(1):98-107.

[14]彭登峰,柴春祥,张坤生,等.不同解冻方式对冷冻荞面碗托品质的影响[J].浙江农业学报,2014,26( 3) : 592-597.

[15]陈宏运,伍志权,何鑫平,等.不同解冻方法对液浸速冻荔枝品质的影响[J].食品研究与开发,2016,37(5):77-81.

[16]刘雪梅,孟宪军,李斌,等.不同解冻方法对速冻草莓品质的影响[J].食品科学,2014(22):276-281.

[17]AOAC. Official method of analysis[M].16th ed. Washington, DC: Association of the Official Analytical Chemists,1995.

[18]王小军,袁文鹏,孟秀梅,等.板鸭贮藏过程中微生物及理化性质变化研究[J].食品工业科技,2008(10):240-243.

[19]刘亚,章超桦,陆子锋.高效液相色谱法检测水产品中的ATP关联化合物[J].食品与发酵工业,2010,36(6):137-141.

[20]汤水粉,钱卓真,罗方方,等.高效液相色谱法测定水产品中ATP 关联化合物[J].渔业科学进展,2014,35(2):110-116.

[21]厦玉宇.食品卫生质量检验与监查[M].北京:北京工业出版社, 1993:370-372.

[22]KRYSTYNA PALKA A, HENRYK DAUN. Changes in texture, cooking losses, and myofibrillar structure of bovine M. semitendinosus during heating[J]. Meat Science, 1999,51(3):237-243.

[23]ALIREZA M G, NASSER H, NAFISEH S. Impact of high voltage electric field thawing on the quality of frozen tuna fish (Thunnusalbacares)[J]. Journal of Food Engineering, 2015,156:39-44.

[24]候晓荣,米红波,茅林春.解冻方式对中国对虾物理性质和化学性质的影响[J].食品科学,2014,35(4):342-347.

[25]谢晶,韩志,孙大文.超声波技术在食品冻结过程中的应用[J].渔业现代化, 2006 (5): 41-44.

[26]尚艳丽,杨金生,霍健聪,等.不同解冻方式对金枪鱼新鲜度的影响研究[J].浙江海洋学院学报,2011,30(5):405-409.

Effects of various thawing methods on the physicochemical characteristics of frozen tilapia fillets

GUAN Zhiqiang, ZHANG Ke，LI Min，WU Yangyang，MA Chaofeng

(CollegeofEngineering,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang524088,China)

To obtain the best thawing method for frozen tilapia fillets, this paper studied the effects of four thaw thawing methods, namely, chiller thawing in 4 °C refrigerator (CT), air thawing in ambient temperature (AT), vacuum-steam thawing (VT) and ultrasonic thawing (UT) on tilapia quality, by measuring the thawing time, thawing loss, 2-thiobarbituric acid (TBA), K value, and pH value, and observing the transverse section of thawed fillets using scanning electron microscope (SEM). Results indicated that, compared with CT and AT, the thawing time was significantly shorter (P<0.05) by VT and UT, and the thawing loss, TBA, K value and pH of thawed fillets varied slightly (P<0.05). SEM showed that thawing had an impact on the microstructure of muscles; the impact was minimal with VT method, ensuring the thawed tilapia similar to fresh fish to the largest extent; the fillet microstructure was rather severely damaged with UT, but was only slightly damaged with CT and AT. The study showed that VT method could shorten the thawing time and better maintain the physiochemical quality and microstructure of tilapia meat, and compared with AT method, thawing time decreased by 97.7%, thawing loss rate decreased by 87.5%, TBA value decreased by 92.3%, K value decreased by 61.7% and the microstructure was relatively intact. Therefore, VT is a more appropriate way to defrost tilapia fillets.

tilapia fillets; thawing methods; physicochemical characteristics; microstructure

10.3969/j.issn.1007-9580.2016.04.008

2016-05-27

2016-07-21

广东省科技计划项目(2014A020208115)；广东省海洋与渔业局项目(A201508C10)；广东省教育厅创新强校工程项目(2014KTSCX076)

关志强(1956—)，男，教授，硕士，研究方向：食品冷冻冷藏工程。E-mail：mmcgzq@163.com

TS254.4

A

1007-9580(2016)04-038-06