速冻温度对罗非鱼片品质的影响

郭学骞,冯爱国,熊 铭,林向东

(海南大学食品学院,海南海口570228)

水产品加工

速冻温度对罗非鱼片品质的影响

郭学骞,冯爱国,熊 铭,林向东

(海南大学食品学院,海南海口570228)

通过测定不同冷冻方式冻罗非鱼片的理化指标,试图找到最优处理方式,并为冻罗非鱼片工厂化生产提供参考。通过设置双螺旋冷冻机不同的冷冻温度(-35℃、-38℃、-41℃、)冻结新鲜罗非鱼片,将冻结后的鱼片置于-18℃的冷库贮藏,每隔7 d对鱼片样品的pH、水分活度(Aw)、质构参数、挥发性盐基氮(TVB-N)等物理及化学指标进行检测并分析结果。数据表明,冷冻温度对鱼片色差值、失水率、硬度有较大影响,且冷冻温度越低,鱼片品质越好,对咀嚼性、弹性、TVB-N影响不大,对pH则无明显影响。综上,在现有加工工艺的冷冻温度波动范围内,选择较低冷冻温度,提高冻结速率可延缓冻罗非鱼片品质劣变速度,故建议企业加工时,将冷冻温度控制在-40℃,冷冻时间控制在40 min以尽可能保持鱼片品质。

冻罗非鱼片;速冻条件;冷库贮藏;品质

2016年我国罗非鱼产量达170万t,占世界总量的30%[1-3]。罗非鱼加工业已成为海南水产行业的支柱,近年来加工出口量已居全国第一,其中冻罗非鱼片是最主要的产品形式,而冷冻是最重要的工序之一[4-5]。由于不同冷冻条件使鱼片冻结的中心温度及时间存在差异,且贮运过程中鱼片品质的变化难以评价与控制,致使品质参差不齐。因此,开展速冻条件对鱼片贮运期间品质的影响以及工艺的优化研究十分必要。本研究拟通过分析冷冻条件对鱼片冻结及贮藏期间品质变化的关联,优化冷冻工艺,并预测冻藏过程中鱼片品质的变化规律。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本研究以生产企业调研数据为基础进行试验设计。在海南某食品有限公司取样,因450～750 g的原料鱼占比最大,故将由其制得的鱼片作为研究对象,鱼片规格分为3～5级,重约85～141g。

试剂:硼酸、盐酸(广州化学试剂厂),甲基红(国药集团化学试剂有限公司),氧化镁(国药集团化学试剂有限公司),均为分析纯。指示剂为溴甲酚绿(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 仪器与设备

仪器设备:Hygro Palm便携式水分活度仪(瑞士Rotronic公司),Brookfield-CT3型质构仪(美国Brookfield公司),TDR100时域反射计(美国Campbell公司),BCD-356WJ型电冰箱(青岛海尔股份有限公司),K9840凯氏定氮仪(济南海能仪器有限公司),CR-10型色差仪(日本柯尼卡美能达公司),pHS-3C型pH计(上海伟业仪器厂),JJ-2型高速组织捣碎机(上海标本模型厂), FA2004B型电子天平(上海佑科仪器仪表有限公司),HJ-4四联磁力加热搅拌器(江苏省金坛市环宇科学仪器厂),202-2型电热恒温干燥箱(常州市华普达教学仪器有限公司),DL-YI-15台式封闭电炉(天津市泰斯特仪器有限公司)。

1.3 试验方法

样品处理:将冷冻机温度设定为-35℃、-38℃和-41℃3个梯度,误差±0.3℃;将鱼片排盘,由传送带送入冷冻机内,经70 min、55 min和40 min冻结至中心温度-18℃后,贮藏于-18℃冰箱;每隔7 d对pH、色差、失水率、水分活度、质构参数、挥发性盐基氮(TVB-N)等指标进行检测。

pH测定:参考相关文献[6],将pH计打开,预热5～10 min,用校准液校准。将待测样品用高速组织捣碎机捣碎,称取10.0 g并加入去离子水100 mL,用磁力搅拌器搅拌30 min,静置30 min,过滤后取滤液30 mL,用pH计重复测定3次,取平均值记为最终数据。

色差值测定:参考相关文献[7]并做改动。打开色差仪并调至L,a∗,b∗系统,取出低温贮藏的样品,室温(约25℃)解冻30 min。将解冻后的鱼片样品放置在平整操作台上,把探头完整地置于发色鱼片颜色变化最明显的脊柱处测定色差值,避免漏光影响数据误差,重复测定6次,取平均值为最终结果。

失水率测定:取出样品称重并记录,解冻后每隔30 min称重1次,直至鱼片汁液不再流失为止。根据与解冻前质量差值计算鱼片失水率:

式中:D—失水率,%;m1—解冻前样品重量,g; m2—解冻后样品重量,g。

水分活度测定:在水分活度仪测量舱内,试样中的水分扩散平衡,传感器或数字化探头显示出的响应值(相对湿度对应的数值)即为样品的水分活度(Aw)。

质构参数测定:使用TPA测试模式,测定指标包括硬度、弹性、内聚性和咀嚼性。参数设定[8]:探头选取直径6 mm的圆柱形TA41探头,测试速率 2 mm/s,触发点负载7 g,压缩距离2 mm。选取贴近脊柱鱼肉最厚处测量3个点,结果取平均值。

挥发性盐基氮测定:按《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》[9]中第二法并参考海南省出入境检验检疫总局操作方法稍作改动。①样本处理,鱼肉组织捣碎后精确称取10.00 g,放入100 mL烧杯中,加75 mL蒸馏水磁力搅拌30 min,静置浸渍30 min,使试样在样液中分散均匀。②自动凯式定氮仪参数,蒸馏水0 mL,20 g/ L硼酸溶液30 mL,350 g/L氢氧化钠溶液0 mL,蒸馏时间300 s,淋洗水量10 mL。③样本蒸馏,将样品直接滤入定氮仪蒸馏管内,加入1 g氧化镁,滴入10滴甲基红—溴甲酚绿混合指示剂,用标定后的0.01 mol/L盐酸标准液滴定。④结果计算,样品挥发性盐基氮含量按下式计算[10]:

式中:X—试样中挥发性盐基氮的含量,mg/100 g;V1—试液消耗盐酸或硫酸标准滴定溶液的体积,mL;V2—试剂空白消耗盐酸或硫酸标准滴定溶液的体积,mL;c—盐酸或硫酸标准滴定溶液的浓度,mol/L;14—滴定1.0 mL盐酸,c(HCl)= 1 mol/L标准滴定溶液相当的氮的质量,g/mol; m—试样质量,g;100—计算结果换算系数。

2 结果与讨论

2.1 不同冷冻条件对鱼片pH的影响

鱼体宰后,由于肌糖原的无氧酵解产生乳酸和ATP分解产生的磷酸根离子等,导致pH降低[10]。实验表明,3种处理条件下罗非鱼片的pH均呈下降趋势(图1),3者间差异不显著(P> 0.05),其中,-35℃处理组与-41℃处理组的变化情况几乎相同,而-38℃处理组虽出现略微波动但依旧呈下降趋势。原因可能为鱼片酵解速率有个体差异,导致数值发生波动。3组差异最大时为第7天,pH分别为6.82、6.78和6.80。表明冷冻速率与pH无明显关联。此结果和余小领[11]对猪肉品质的研究结果相似。

2.2 不同冷冻条件对鱼片色差值的影响

图1 不同处理组鱼片pH变化趋势Fig.1 pH value changes of fillets in different treatment groups

色差仪通过L,a∗,b∗系统显示样品色泽。L和a∗主要由肉内肌红蛋白存在形式及含量决定,因此可用色差值反映鱼片的不同状态差异。与传统肉色评定方法相比,该方法数据精确度高、客观性强,更具有参考价值。鲜活罗非鱼被宰杀时,由于体内主要为紫红色的还原态肌红蛋白(Mb)和鲜红色的氧合肌红蛋白(MbO2),而大部分MbO2随放血过程流失,鱼片整体呈紫红色或浅红色。随着Mb与充足氧气氧合生成MbO2,肉色呈鲜亮的红色。同时,Mb或MbO2亦可与少量氧气结合生成氧化态高铁肌红蛋白(Met-Mb),肉色发暗褐变[12-14]。鱼片颜色劣化的主要表现为肉色变白、红色消褪,因此认为黄蓝色变化对鱼片色泽影响较小,故本文未对b∗值进行讨论。

试验表明,3种处理条件下,罗非鱼片的L值整体呈下降趋势,且冷冻速率越低,L值下降越明显(图 2)。第 49天时,3组的 L值分别降至40.78、41.66、42.60,表明较高的冷冻速率对L值降低有一定抑制作用。鱼片红度值变化规律与L值相同亦呈逐渐下降趋势(图3),且14 d前差异不显著,最低值为-35℃组的5.4,最高值为-41℃组的5.72,差异仅为0.32。14 d后差异显著,28d时-35℃组最低为1.78,-41℃组最高为3.47,差异达到1.69。

图2 不同处理组鱼片L值变化趋势Fig.2 L value changes of fillets in different treatment groups

图3 不同处理组鱼片a∗值变化趋势Fig.3 a∗value changes of fillets in different treatment groups

其原因可能为冷冻速率会影响肌红蛋白内部及肌间冰晶结构,从而影响蛋白质变性速度。由于水分含量会对微生物生长造成很大影响,而绝大多数微生物仅可利用自由水,因此,随贮藏时间延长,经不同温度冷冻后鱼片内的不同自由水含量使鱼片内部微生物数量差异渐趋明显,而微生物繁殖快的鱼片品质劣变相对较快,从而导致贮藏一段时间后色泽出现差异。

2.3 不同冷冻条件对鱼片失水率的影响

失水率即为肌肉的系水力,系水力越大,失水率越低[15]。由于肌肉蛋白质是高度带电荷的化合物,因而能吸附大量水分。实验表明,随着贮藏时间的延长,失水率呈整体上升的趋势(图4)。由于失水率与pH关系密切,pH下降会影响肌肉内原有正负电荷的平衡,降低肌肉系水力,故在35d前失水率上升,且各处理组间差异不显著(P>0.05)。由于冷冻温度越低,冷冻速率越大,鱼片内冰晶越均匀,对肌纤维的损伤越小,从而可降低解冻时鱼片汁液流失,从而降低失水率。故从35d起,受pH及样品内冰晶差异的影响,各组间差异逐渐增大,42 d时差别最显著,-35℃组达到11.99%,而-41℃组最低为10.32%,差异显著(P<0.05)。

图4 不同处理组鱼片失水率变化趋势Fig.4 Driage changes of fillets in different treatment groups

2.4 不同冷冻条件对鱼片水分活度的影响

水分活度(Aw)是食品中水的蒸气压与同温下纯水蒸气压的比值,是食品质量控制中的一个重要指标,其对水产品品质的影响主要体现在对微生物生长的影响[16]。实验表明,不同处理的水分活度均呈下降趋势(图5),且冷冻速率越大者相对水分活度下降越快,49 d时-35℃组降至0.946,而-41℃组降至0.922。低水分活度将在一定程度上抑制微生物生长,起到延缓鱼片腐败变质的作用。因此,-41℃组可在一定程度上保持鱼片品质。

图5 不同处理组鱼片水分活度变化趋势Fig.5 Aw changes of fillets in different treatment groups

2.5 不同冷冻条件对鱼片质构参数的影响

(1)硬度。硬度为使鱼片发生形变所需要的外力,鱼体肌肉纤维,冰晶含量等均会对其造成一定影响。TPA检测分为两次重复压缩,故有两个硬度参数(硬度1和硬度2),由于硬度2是第一次压缩样品发生略微形变后测定的,故本试验硬度值取硬度1作比较。实验表明,3种处理硬度值均呈下降趋势(图6),7d时相差最大,3组处理由254g分别降至143 g、164g和186g。表明冷冻后经过不同处理的鱼片,由于冻结过程中产生的冰晶大小不同,故对肌纤维的破坏程度亦不同,冷冻温度高的鱼片经过最大冰晶生成带的时间相对较长,冰晶体积大,对肌细胞的破坏较大,导致硬度下降较快。

图6 不同处理组鱼片硬度变化趋势Fig.6 Hardness changes of fillets in different treatment groups

(2)弹性。质构仪中弹性测试原理为样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率,用第2次压缩与第1次压缩的高度比值表示[17]。实验表明,冷冻导致各组弹性明显下降(图7),7 d时尤为明显,3组均由初始值0.71 mm降至0.65 mm或0.66 mm,随后亦呈现冷冻速率越大弹性越高的现象。表明冷冻可显著降低鱼片弹性,冷冻速率对弹性亦有一定影响。本结果与 El-Magoli等[18]的结论基本一致:在一定范围内产品本身的含水率越高,弹性越大。

图7 不同处理组鱼片弹性变化趋势Fig.7 Elasticity changes of fillets in different treatment groups

(3)咀嚼性。咀嚼性是质构仪中品质特征的一项综合评价指标[19]。实验表明,7 d时各组咀嚼性较新鲜值均大幅下降(图8),分别由2.42 m J降至1.54 mJ、1.57 mJ、1.62 mJ,降幅分别为36.36%、35.12%、33.06%。故冷冻对鱼片咀嚼性有较大影响。而21 d起3组处理鱼片咀嚼性无明显规律,故推测冷冻速率不会对鱼片咀嚼性造成较大差异。

图8 不同处理组鱼片咀嚼性变化趋势Fig.8 Chewiness changes of fillets in different treatment groups

2.6 不同冷冻条件对鱼片TVB-N的影响

挥发性盐基氮(TVB-N)是动物性食品由于酶和细菌的作用而使蛋白质分解所产生胺类等可挥发的碱性含氮物质,其随肉品腐败程度加剧而增加,是判定肉类、水产品和腌制蛋制品新鲜度的理想指标之一[20]。实验表明,各组处理的TVB-N在贮藏期间均显著增加(图9),且随贮藏时间延长,增幅逐渐变大;比较显示,冷冻温度越低, TVB-N增速越缓。28 d时-41℃组由初始值7.2 mg/100 g增长到10.9 mg/100 g,而49 d则增长到27.2 mg/100 g,从图中亦可看出其数值呈指数函数状增长。分析其原因,应为不同冷冻速率导致鱼片中不同的水分含量及水分活度,-41℃组中失水率低,鱼片冻结后水分活度亦低于其他两个处理组,因而抑制微生物生长的效果也优于其余两个处理组,由此减缓了蛋白质的腐败速度,抑制了TVB-N的增长。

图9 不同处理组鱼片TVB-N变化趋势Fig.9 TVB-N changes of fillets in different treatment groups

3 结论

通过分析不同冻结条件下冻罗非鱼片的各项指标后发现,速冻条件对鱼片色差值、水分活度、硬度、TVB-N值有显著影响,对弹性及咀嚼性有略微影响。冷冻温度越低,鱼片品质越好。对失水率的影响主要体现在28 d后,冷冻温度越低,失水率相对越低,对pH则无明显影响。综上,在一定范围内,降低冷冻温度、提高冷冻速率可延缓冻罗非鱼片品质劣变速度。建议企业加工时将冷冻温度控制在-40℃,冷冻时间控制在40 min。

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Effect of the frozen temperature on the quality of tilapia fillets

GUO Xueqian,FENG Aiguo,XIONG Ming,LIN Xiangdong
(College of Food Science and Technology,Hainan University,Haikou 570228,China)

This study aims to find the optimal treatment method and provide reference for the industrialized production of frozen tilapia fillets by measuring physical and chemical indicators of frozen tilapia fillets with different freezing methods.Fresh tilapia fillets were frozen by setting different freezing temperatures (-35℃, -38℃,-41℃)of the double-screw chiller.The frozen fillets were stored at-18℃refrigerator.The pH value,water activity (Aw),texture parameters,volatile base nitrogen (TVB-N)and other physical and chemical indicators of the fillets were measured and analyzed every 7 d.The results showed that the freezing temperature had a great effect on the color difference,driage and hardness of the fillets,and the lower the freezing temperature,the better the quality of the fillets.The freezing temperature had little effect on chewiness,elasticity and TVB-N while no significant effect on pH value.In conclusion,in the range of freezing temperature fluctuation of the existing processing technology,choosing lower freezing temperature and improving the freezing rate can delay the deterioration speed of frozen tilapia fillets.It is recommended that the freezing temperature be controlled at-40℃and the freezing time within 40min during processing to keep the quality of the fillets asmuch as possible.

frozen tilapia fillets;freezing conditions;refrigeratory storage;quality

TS254.4

A

1007-9580(2017)03-059-06

10.3969/j.issn.1007-9580.2017.03.010

2017-04-26

国家自然科学基金(31460420);海南自然科学基金(20163043)

郭学骞(1993—),男,硕士研究生,研究方向:水产品贮藏与加工技术。E-mail:guoxueqian2013@163.com

林向东(1957—),男,教授,研究方向:水产品贮藏与加工技术。E-mail:lxdzqlh@sina.com