冷链物流中温度波动对美国红鱼品质变化的影响

黄文博，谢　晶*，罗　超，吴行印，董韩博

（上海海洋大学食品学院，上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306）

冷链物流中温度波动对美国红鱼品质变化的影响

黄文博，谢晶*，罗超，吴行印，董韩博

（上海海洋大学食品学院，上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306）

为研究温度波动对美国红鱼品质变化的影响，本实验模拟了4 个不同的冷链物流过程，包括贮藏、运输、销售和消费终端，对红鱼品质变化表征特性指标（白度、感官评价）、物理指标（汁液流失率）和生化指标（pH值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、2-硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid，TBA）值、K值、水溶性蛋白含量及菌落总数）进行分析。结果表明，在冷链物流过程中，美国红鱼的品质随着时间的延长而产生劣变，在同样的物流时间条件下，贮运过程中温度波动利于微生物的生长，加快了ATP的降解速率和蛋白质的分解速率，汁液流失率和碱性挥发性物质含量随之增加，造成红鱼的感官品质下降。在本实验中TBA值变化较小，可忽略不计。由此得出，温度波动及较大波动频率会加快蛋白质降解和微生物生长繁殖，破坏肌肉组织结构，对美国红鱼的品质造成显著的不良影响。

美国红鱼；温度波动；冷链物流；品质变化

美国红鱼，学名眼斑拟石首鱼（Sciaenops ocellatus），为鲈形目，石首鱼科，拟石首鱼属，洄游习性明显，为广温广盐性鱼类［1］。美国红鱼自1991年起在我国广泛养殖［2］，在市场上，美国红鱼除鲜活销售外常常被制成冻品或生鱼片［3］，属高蛋白低脂、低比能值鱼类，在当下注重合理营养搭配饮食观念的社会市场中具有广阔前景。

低温保鲜技术是水产品贮运技术中最常用的保鲜技术，对于变温动物，鱼体内的生理生化机制与环境温度的变化密切相关［4］。但由于水产品不断在冷库和运输工具之间转移，因此经常会发生温度波动，由此会对产品的品质造成影响。

黄鸿兵等［5］研究发现温度波动使冻藏猪肉样品中的肌间冰晶形态发生显著变化，导致猪肉组织结构发生劣变。张宁等［6］研究了冷链物流过程中温度变化对三文鱼品质的影响，结果表明无论是从生理指标还是感官特性等方面，温度的变化量和变化频率对三文鱼肉的品质造成了不同程度的损害。杨胜平等［7］以冰鲜带鱼作为研究对象，模拟冷链物流过程，通过对三甲胺氮（trimethylamine nitrogen，TMA-N）、硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid，TBA）值、细菌总数、肠杆菌数及感官检测研究，结果表明温度波动会缩短带鱼的销售货架期。

虽然国内外已经有不少学者研究了温度波动对冷冻食品品质影响，但冷链物流过程中温度变化对高蛋白低脂鱼类的品质变化研究较少。因此，本实验选用粗蛋白含量高达19.46%［8］的美国红鱼作为研究对象，模拟4 种不同的冷链物流，包括0 ℃冷库冷藏、4 ℃冷藏车运输、冰台销售和家用冰箱保鲜，通过pH值、K值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、TBA值、水溶性蛋白含量、汁液流失率、白度、感官评定、菌落总数等理化及生化指标的检测，评价在此过程中美国红鱼的品质质量变化，旨在为美国红鱼的冷链物流中温度变化对其品质影响的风险评估提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

鲜活美国红鱼购于上海市芦潮港，放置在铺满碎冰的聚苯乙烯泡沫塑料箱中，于30 min内运至实验室，保证美国红鱼样品的新鲜度。实验中，样品处理只取美国红鱼背肉，并保持取样部位一致。

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、高氯酸、轻质氧化镁、硼酸、溴甲酚绿、甲基红、盐酸、氯化钠、平板计数琼脂培养基、氢氧化钾、甲醇、乙酸、考马斯亮蓝R250（均为分析纯）、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、甲醇（均为色谱纯） 国药集团化学试剂有限公司；丙烯酰胺、N，N-亚甲叉双丙烯酰胺、过硫酸铵、Tris、甘氨酸（均为分析纯）、十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）（生化试剂）、非预染蛋白Marker、蛋白Loading buffer生工生物工程上海（股份）有限公司。

1.2仪器与设备

Color Meter ZE-2000色差计 日本尼康公司；H-2050R台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；UV-2100紫外-可见分光光度计 美国尤尼柯仪器有限公司；FA25高剪切分散乳化机 上海FLUKO弗鲁克流体机械制造有限公司；VS-1300L-U型超净台 苏州苏净安泰集团；Kjeltec 8400凯氏定氮仪 丹麦Foss公司；LDZX-50KBS蒸汽灭菌器 上海申安公司；PB-10精密数显酸度计 德国赛多利斯科学仪器有限公司；AUW320分析天平、LC-2010CHT高效液相色谱仪、InertSustain C18高效液相色谱柱 日本岛津公司；PowerPac基础电泳仪、小型Trans-Blot垂直电泳槽美国Bio-Red伯乐生命医学产品有限公司。

1.3方法

1.3.1样品处理

将美国红鱼迅速宰杀，掏去内脏和鱼鳃，自来水将血水冲洗干净后用蒸馏水润洗，沥干后分别装入保鲜袋并随机分成4 组，每组模拟不同的冷链物流过程，具体温度变化情况如图1所示。

图1　模拟美国红鱼在冷链物流中的温度变化情况Fig.1　Simulated situations of temperature changes in cold chain logistics process of red drum

根据食品冷链物流技术与规范和超市销售生鲜产品基本要求，确定贮藏冷库温度为0 ℃，冷藏运输箱体内温度为4 ℃，实验模拟销售终端冰台销售为0 ℃，模拟消费终端家用保鲜冰箱为4 ℃。按照上述模拟物流过程的温度将美国红鱼贮藏在设置相应温度的冰箱中，贮藏及运输过程中前6 d每2 d测定一次相关指标，之后每1 d测定一次相关指标。

1.3.2细菌总数的测定

参照GB 4789.2—2010《食品微生物学检验：菌落总数》［9］的方法。采用平板倾注法计数测定，结果以菌落总数的对数表示。

1.3.3理化指标的测定

1.3.3.1白度

参考刘大松［10］的方法，用手持式色差计分别对美国红鱼鱼背肉固定范围内的位置进行色差测试，选取L*值、a*值和b*值，利用式（1）计算白度：

1.3.3.2汁液流失率

称取包装袋与美国红鱼的质量，记为M1，打开包装袋后用滤纸吸干美国红鱼表面的水分并称质量，记为M2，将包装袋清洗干燥后称质量，记为M3，根据式（2）计算汁液流失率：

1.3.3.3pH值

将鱼背肉剁碎，准确称取5 g鱼糜置于烧杯，加入45 mL蒸馏水，搅拌均匀静置30 min后，用pH计进行测定得出结果，做3 组平行。

1.3.3.4TBA值

参考Ali等［11］的方法进行测定，做3组平行。

1.3.3.5TVB-N含量

参照SC/T 3032—2007《水产品中挥发性盐基氮的测定》［12］，采用半微量定氮法，做3 组平行。

1.3.3.6K值

鱼肉中三磷酸及相关联提取物参照SC/T 3048—2014《鱼类鲜度指标K值的测定：高效液相色谱法》［13］，做3 组平行。

1.3.3.7水溶性蛋白含量

参考刘大松［10］的实验方法，准确称取2 g鱼糜，加入10 mL预冷的50 mmol/L磷酸缓冲溶液（pH 7.5），均质后离心（10 000 r/min，15 min，4 ℃），收集上清液。所得沉淀重复以上操作步骤，将两次所得的上清液混合，即为水溶性蛋白，平行2 次。取上清液与蛋白Loading buffer以1∶1的比例均匀混合，100 ℃水浴3 min，冰浴冷却，离心（10 000 r/min，3 min）收集上清液。上样量为10 μL，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE）胶板浓缩胶质量分数为5%，分离胶质量分数为10%。

1.3.4感官评价

由10 人组成感官评定小组，对鱼肉的色泽、气味、肉质方面进行打分并作出综合评价。最高得分10 分，最低得分2 分，平均综合得分5 分以下则视为感官评定不可接受，具体评价标准见表1。

表1　冷链物流过程中美国红鱼的食用感官评分Table1　Criteria for sensory evaluation of red drum during cold chain logistics process

1.4数据统计

利用SPSS 19.0进行差异显著性分析（P＜0.05表示差异显著），数据均采用“±s”的方式，用Duncans法进行多重比较，实验数据曲线采用Origin Pro 9.0绘制。

2　结果与分析

图2　冷链物流过程中美国红鱼的菌落总数变化Fig.2　Changes in APC of red drum during cold chain logistics process

2.1菌落总数的变化

如图2所示，菌落总数均随着时间的延长而增加。菌落总数作为评价水产品安全性的常用指标，根据地方标准相关规定［14］，用于生食的水产品菌落总数不能高于4（lg（CFU/g）），在本实验中新鲜鱼肉的菌落总数约为3.46（lg（CFU/g）），第1组始终与第2、3、4组有显著性差异（P＜0.05），在冷链末期，1～4组的菌落总数分别达到5.80、6.17、6.44、6.51（lg（CFU/g）），均超出了可生食范围。与其他3 组相比，第1组的菌落总数在7d之前生长速率较为缓慢，在第6天还未超出可生食范围，但在8 d后快速增长，一方面是恒定的低温环境对微生物生长有抑制作用，另一方面则是由于在经过一段时间的调整期后到了对数期阶段。2、3、4组在贮运过程中的温度波动过有助于微生物生长繁殖，微生物基数增加导致冷链末期的生长速率加快［6］，表明温度波动对美国红鱼中微生物的繁殖有密切关联，对保持鱼肉的品质有不良影响，结果与张宁等［6］对三文鱼的相关研究结果一致。

2.2白度的变化白度可以量化色泽变化，主要与肌肉的组织结构、亚铁血红素和结合水含量有关［15］。鱼肉的白度变化会影响水产品的感官品质及鲜度，影响消费者对鱼肉的接受度。刘大松［10］在研究中发现，微冻条件下的草鱼肉在贮藏过程中逐渐从半透明白色转变为乳白色。美国红鱼的背肉为透明白色，在物流过程中，由于微生物生长繁殖、鱼肉持水力降低和脂肪氧化等影响，鱼肉的白度会发生变化。由表2可以看出，冷链物流过程中，4 组样品的白度值均有上升趋势，在初期4 组之间的白度没有显著性差异（P＞0.05），前6 d白度上升趋势缓慢，但在冷链物流末期，8～9 d美国红鱼白度快速增加，且第2、3、4

表2　冷链物流过程中美国红鱼的白度变化（n=3）Table2　Changes in whiteness value of red drum during cold chain logistics processes （n= 3）

组的白度明显高于第1组，波动幅度最大的第4组白度值波动范围为46.78～54.40，说明温度波动对美国红鱼鱼肉白度影响显著，且波动频率越高影响越显著。

2.3汁液流失率的变化

图3　冷链物流过程中美国红鱼的汁液流失率变化Fig.3　Changes in weight loss of red drum during cold chain logistics processes

生鲜水产品中部分自由水与鱼肉的结合力较弱，物流过程中极易流失。如图3所示，在9 d的冷链物流过程中，美国红鱼中的汁液流失率随着时间的延长呈上升趋势，在冷链物流末期，美国红鱼汁液流失率的变化速率随着温度变化都有不同程度的增加，第1组最大汁液流失率为2%，且在过程中始终低于其他温度波动组，第4组汁液流失率变化最大达到3%，在冷链物流过程中有两次显著性升高（P＜0.05），第1次归因于温度的频繁波动和搬运过程中对红鱼的机械损伤，第2次汁液大量流失可能是因为鱼肉的细胞外液及一部分内液流出后，细胞内肌原纤维蛋白质进一步变性，导致部分蛋白质结合水流出［16］。在第2天，第2组的汁液流失率增涨幅度最大，随着贮运温度稳定，其汁液流失率的变化速率趋于稳定。鱼肉中的汁液流失，不仅会对鱼肉的外观、组织结构产生影响，而且由于流失的汁液中富含蛋白质及水溶性营养物质，在密闭的包装中易滋生细菌而产生刺激性气味，导致生鲜水产品的商品价值降低［10］。

2.4pH值的变化

在冷链物流过程当中，生鲜水产品肌肉组织中pH值会发生变化，主要由内源酶和腐败微生物引起［10］，如图4所示，各组pH值均有显著变化（P＜0.05），在物流初期，4 组美国红鱼的pH值均有下降，据国外学者研究［17-18］，部分pH值的降低与样品中CO2的溶解有关，之后各组pH值随着时间的延长而升高，pH值的升高归因于腐败微生物基础代谢引起的碱性挥发性胺类和自溶产生的挥发性基质［19］。第2、3、4组均与第1组相比有显著性差异（P＜0.05），且2 d各组的pH值均高于第1组，说明温度波动可能会加快微生物的生长而导致基础代谢产物数量增多，同时温度波动也有可能加快蛋白质降解速率，增加胺类物质的数量，从而致使pH值的上升。在9 d，第2、3、4组的pH值分别为7.05、7.02、7.02，而大部分水产品pH值一旦超过7.00，即表明已超过可食用范围［20］。张宁等［6］研究表明，在冷链物流过程中温度波动会导致三文鱼的pH值升高，与本研究结果一致。

图4　冷链物流过程中美国红鱼的pH值变化Fig.4　Changes in pH value of red drum during cold chain logistics process

2.5TVB-N含量的变化

图5　冷链物流过程中美国红鱼的TVB-N含量变化Fig.5　Changes in TVB-N value of red drum during cold chain logistics process

在微生物活动和内源酶的作用下，美国红鱼的蛋白质会分解产生肽及氨基酸等，氨基酸还能降解成更小分子质量物质，其中氨和胺类物质呈碱性并具有挥发性，被统称为TVB-N［20］，作为测定鱼肉的鲜度指标。从图5可以看出，4 组美国红鱼在冷链物流过程中TVB-N含量均有显著升高的趋势（P＜0.05），新鲜鱼肉的TVB-N含量为7.39 mg/100 g，第8～9天，第1组与其他3 组相比较而言TVB-N含量水平较低，第3、4组在冷链末期的TVB-N含量分别为23.99 mg/100 g和24.19 mg/100 g，明显高于第1、2组，与李念文等［21］在物流过程中对温度波动与大眼金枪鱼的品质变化研究结果一致，TVB-N含量的持续上升与温度波动密切相关。常大伟等［22］研究认为，造成这一结果的原因在于温度波动破坏了肌纤维结构，造成溶酶体数量增加，导致鱼肉蛋白质分解和腐败速率加快。TVB-N含量的升高说明有大量碱性物质的产生，且上升趋势与菌落总数变化相一致，证明与微生物的繁殖有一定关系。同样表明，冷链物流过程中温度波动对美国红鱼的TVB-N含量有显著影响。

2.6TBA值的变化

图6　冷链物流过程中美国红鱼的TBA值变化Fig.6　Changes in TBA value of red drum during cold chain logistics process

美国红鱼中的脂肪水解会产生游离脂肪酸，致使鱼肉加速腐败，品质劣化，脂肪氧化程度越大TBA值越高，表示美国红鱼酸败程度越严重［23］。在冷链物流过程中美国红鱼的TBA值整体呈上升趋势，初始的美国红鱼TBA值为0.012 mg/kg，在第9天，4组TBA值分别为0.052、0.064、0.070、0.064 mg/kg，从图6可以看出，在相同的阶段4 组美国红鱼的TBA值上升趋势一致且增长速率相近，4组间差异不显著（P＞0.05）且没有规律性，这与李婷婷［24］的研究结果相类似，表明温度波动对美国红鱼中脂肪氧化没有显著性影响，这可能与美国红鱼是一种低脂类鱼有关，据其推测的另一种可能是因为脂肪氧化产生的醛酮类小分子物质，醛类物质、磷脂氨基酸、蛋白质及核酸等与丙二醛（malondialdehyde，MDA）发生反应，使MDA无法累计，部分MDA无法测得［24］。美国红鱼仅有0.57%［8］的粗脂含量，因此TBA值不适合用作判定温度波动对美国红鱼品质变化的指标。

2.7K值的变化

图7　冷链物流过程中美国红鱼的K值变化Fig.7　Changes in K value of red drum during cold chain logistics process

因为水产品在宰杀后其自身的酶还具有活性，因此相较于TVB-N含量，同样作为质量指标的K值可以通过ATP的降解，反映美国红鱼的品质变化情况［19］。由图7可以看出，新鲜美国红鱼的K值为7.95%，第2天时第2组明显高于第1、3、4组（P＜0.05），这是因为第1天中第2组红鱼的贮藏温度高于其余3组，前2 d虽然第2、3、4组均经历了温度波动，但第2组在初始温度较高的环境中有助于微生物繁殖，加速ATP的降解。而随着时间的延长，第3、4组的K值逐渐超过第2组，证明在贮藏温度稳定后ATP的降解速率随之下降，而温度波动较快的第3、4组加快了K值的上升速率，K值的上升速率加快表明ATP的降解速率随着温度的频繁波动而加快，且波动幅度越大降解速率越快。K值越大说明美国红鱼鲜度越低，一般低于20%为极新鲜，达到生食的优良等级，大于60%则超出可生食范围［25］，第9天第1、2、3、4组K值分别为21.326%、24.918%、28.446%和30.376%，本实验K值结果表明温度波动和波动频率会对美国红鱼的鲜度有显著影响。

2.8水溶性蛋白含量的变化

肌肉中水溶性蛋白包含肌红蛋白和控制肌肉收缩的酶蛋白等，随着时间延长，蛋白降解对肌肉组织的形态和颜色有一定影响。图8中，在第1组美国红鱼的水溶性蛋白电泳图中可以看出，条带1和条带2的颜色明显加深，第2组中条带1、2、3的颜色显著加深，这是因为在冷链物流过程中，蛋白质大分子不断被降解成小分子，而第3、4组中条带1、2、3蛋白含量呈明显下降趋势，与第1、2组相比较说明有部分蛋白质丢失，第4组中条带4在贮藏初期有明显条带，直至冷链末期消失，表明在冷链物流过程中温度波动会加快蛋白的降解速率，根据刘大松［10］对草鱼肉在贮藏过程中流失汁液中蛋白的电泳分析得出，流失汁液中主要蛋白为肌浆蛋白，即水溶性蛋白，因此在第4组中条带3、5等小分子蛋白含量的降低，可能归因于水溶性蛋白随着汁液流失而减少。结果表明，温度波动会加快美国红鱼中水溶性蛋白的降解速率。

图8　冷链物流过程中美国红鱼的水溶性蛋白SDS-PAGE图Fig.8　SDS-PAGE patterns of water soluble proteins of red drum during cold chain logistic process

2.9感官评价的变化

死亡后的鱼体经由自身酶的分解和微生物作用，因发酵而挥发出腐败气味，造成鱼肉组织弹性的降低，因此感官是评价鱼类新鲜度的最重要参数之一［26］。从图9可以看出，在冷链物流过程中，各组美国红鱼的感官品质不断下降，在冷链末期第1组还未超过消费者平均可接受水平，稍有黏液但肌肉紧实尚可辨其纹理，第3组在销售期内已超出消费者平均可接受水平，有土腥味产生，第4组在第7天已有腥臭味产生，在第9天产生色泽暗淡、肌肉松散的现象，证明频繁的温度波动极大地降低了美国红鱼在冷链物流末期的商品价值。

图9　冷链物流过程中美国红鱼的感官评价结果Fig.9　Sensory evaluation scores of red drum during cold chain logistics process

3　结 论

在模拟冷链物流过程实验中，以美国红鱼作为研究对象，通过表征特性指标、物理指标和生化指标对物流过程中美国红鱼的品质变化进行了分析，从冷链物流中美国红鱼的菌落总数变化可以看出温度波动有利于微生物的生长，致使ATP降解速率及蛋白质分解速率加快，造成碱性挥发性物质的增多，同时肌肉组织遭到破坏，与水的结合力降低，造成鱼肉表面发生白浊现象和大量的汁液流失，富含营养的流失汁液又易滋生细菌。由此可以表明，温度的波动及波动频率会对美国红鱼的白度、汁液流失、pH值、TVB-N含量、K值、水溶性蛋白含量、感官品质及菌落总数均有显著不良影响。而美国红鱼含脂量较少，因此TBA值不适合用作判定温度波动对美国红鱼品质变化的指标。

根据结果分析得出，在美国红鱼的冷链物流过程中应尽量避免温度波动，缩短贮运时间。另一方面，对于低脂类的美国红鱼，通过TBA值不能对美国红鱼的品质做出有效判断，因此，可以着重考察有关蛋白含量变化的指标，对美国红鱼的品质变化控制更加准确。

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Effect of Temperature Fluctuation on Quality Changes of Red Drum （Sciaenops ocellatus） in Cold Chain Logistics

HUANG Wenbo， XIE Jing*， LUO Chao， WU Xingyin， DONG Hanbo
（Shanghai Engineering Research Center of Aquatic Product Processing and Preservation， College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China）

To study the effect of temperature fluctuation on the quality change of red drum， the process of cold chain logistics including storage， transportation， selling and consumption was simulated for analyzing changes in some quality attributes（whiteness and sensory evaluation）， physical index （weight loss） and biochemical indicators （pH value， total volatile basic nitrogen （TVB-N） value， 2-thiobarbituric acid （TBA） value， K value， soluble protein content and aerobic plate count （APC））. It was shown that the quality of red drum was deteriorated in the cold chain logistics. The temperature fluctuation during storage favored microbial growth， accelerated the decomposition rate of protein and the degradation rate of ATP， increased weight loss and TVB-N value， and decreased the sensory quality of red drum. The changes in TBA value in this experiment was negligibly small. Thus， temperature fluctuations especially at larger frequency can accelerate protein degradation，microbial growth and multiplication， destroyed muscle tissue structure， and caused significantly adverse impact on the quality of red drum.

red drum； temperature fluctuation； cold chain logistics； quality changes

10.7506/spkx1002-6630-201618043

TS201.1

A

1002-6630（2016）18-0268-07

黄文博， 谢晶， 罗超， 等. 冷链物流中温度波动对美国红鱼品质变化的影响［J］. 食品科学， 2016， 37（18）: 268-274. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618043. http://www.spkx.net.cn

HUANG Wenbo， XIE Jing， LUO Chao， et al. Effect of temperature fluctuation on quality changes of red drum （Sciaenops ocellatus） in cold chain logistics［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 268-274. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201618043. http://www.spkx.net.cn

2016-03-07

2014年国家农业成果转化基金项目（2014GB2C000081）；上海市科委项目（14dz1205101）

黄文博（1993—），女，硕士研究生，研究方向为水产品贮运保鲜。E-mail：wenbohuang1@163.com

谢晶（1968—），女，教授，博士，研究方向为食品工程。E-mail：jxie@shou.edu.cn