不同冻结工艺条件对蓝点马鲛品质的影响

赵峰，蒋慧珠,2，王轰，马玉洁，王珊珊，刘萌，李国栋，周德庆*

(1. 中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛海洋科学与技术试点国家实验室， 海洋药物与生物制品功能实验室，山东 青岛 266071； 2. 上海海洋大学食品学院，上海 201306； 3. 蓬莱京鲁渔业有限公司，山东 烟台264000；4. 青岛益和兴食品有限公司，山东 青岛 266000)

蓝点马鲛(Scomberomorusniphoniu)属于鲈形目鲅科(Cybiidae)，体长而侧扁，呈纺锤形，主要分布于北太平洋西部，是中国重要的经济鱼类之一，每年4～6月份为春汛，7～10月份为秋汛[1]。蓝点马鲛的营养丰富，优质蛋白含量较高，肉质细腻，味道鲜美，深受人们喜爱。目前市面上销售的蓝点马鲛主要以鲜售和冻品为主，但由于捕捞的季节性，鲜售主要集中在每年的春汛和秋汛期间，其他季节蓝点马鲛均以冻品的形式销售，尤其是在内陆市场[2]。

目前水产品常用的低温保鲜有0～4 ℃冷藏保鲜，-2～0 ℃冰温保鲜，-4～-2 ℃微冻保鲜以及-18～-40 ℃冻藏保鲜[3]，类似于蓝点马鲛这种需要长期保存的水产品主要还是选择-18～-40 ℃的冻藏保鲜，而冻结方式又是影响冻品品质的重要因素。目前，关于水产品的风味、肌肉组织形态、脂肪氧化程度等受冻结方式的影响研究较为广泛。向迎春等[4]通过对凡纳滨对虾的研究发现，液氮冻结相较于平板速冻和普通冰箱冻结，可以有效地抑制虾肉肌原纤维蛋白变性及脂肪氧化，能较好地维持肌肉组织形态和品质，延长虾肉的货架期至180 d以上。Yin等[5]探究了低温贮藏、冷冻贮藏以及冷冻-低温贮藏等方式对草鱼鱼片和鱼汤风味物质的影响，Tanaka等[6]研究了低温预冻时间、冻藏温度和冻结速率对蓝鳍金枪鱼(Thunnusthynnus)脂质氧化的影响，这两项研究同样显示了不同的冻结、冻藏工艺对水产品品质有影响。蓝点马鲛作为中国重要的捕捞经济鱼类，冻品销售占大多数，但是，关于冻结方式对蓝点马鲛综合品质影响的研究却鲜有报道，因此，对此进行研究具有重要意义。

本研究以新鲜蓝点马鲛为研究对象，采用-90 ℃液氮速冻、-50 ℃冰箱冻结、-30 ℃平板速冻、-30 ℃冰箱冻结和-18 ℃冷库冻结5种冻结方式，以解冻损失率、蒸煮损失率、持水力、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen, TVB-N)含量、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid, TBA)、巯基含量和色差值等为品质指标，探究不同冻结方式对蓝点马鲛品质的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

蓝点马鲛于2018年4月购自青岛市琅琊码头，选取质量为(650±50)g的新鲜捕捞鱼，加冰置于保温箱中盛放，直接运抵至实验室进行冷冻处理。

主要仪器：TPF720F卧式平板速冻机购自烟台中孚冷链设备有限公司，柜式液氮速冻机购自深圳市德捷力冷冻科技有限公司，DW-86L388A医用低温保存箱、DW-40L348医用低温保存箱和智能温度记忆芯片均购自青岛海尔股份有限公司，UV1102Ⅱ单光束紫外/可见分光光度计购自上海天美科学仪器有限公司，T18匀浆机购自艾卡(广州)仪器设备有限公司，HCB-1300V垂直层流洁净工作台购自青岛海尔特种电器有限公司，Ncofuge 15R高速冷冻离心机购自上海力申科学仪器有限公司，JK9830自动凯氏定氮仪购自济南精锐分析仪器有限公司，YS3010光栅分光测色仪购自深圳市三恩时科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蓝点马鲛冻结方法

将新鲜蓝点马鲛随机分成5组，分别放置于-90 ℃液氮速冻机、-50 ℃冰箱、-30 ℃平板速冻机、-30 ℃冰箱和-18 ℃冷库中进行冻结，以鱼体中心温度达到-18 ℃为冻结终点，确定冻结时间。蓝点马鲛经流水解冻30 min后,取背部肌肉进行各项指标的测定。

1.2.2 蓝点马鲛冻结过程温度测定

每组随机选取3条蓝点马鲛，在鱼腹部剖开一个小口，将智能温度记忆芯片用封口袋包裹后置于鱼腹中心位置，每隔1 min自动记录一次温度。待蓝点马鲛解冻后，取出芯片，读取数据，绘制温度变化曲线图。

1.2.3 品质指标测定

1)解冻损失率的测定

新鲜蓝点马鲛用吸水纸将其表面水分吸干，称重后，进行冷冻处理。冷冻结束后称重。将冷冻样品置于自来水水浴中解冻，温度控制在(10±1)℃范围内,解冻后，用吸水纸吸干鱼体表面水分，再次称重，计算差值占初始质量的比率，即为解冻损失率。重复3次，计算平均值。

2)蒸煮损失率的测定

参考程伟伟等[7]的方法，取一定大小(约2 cm×2 cm×2 cm)的样品，称重。然后放置于85 ℃水浴锅中蒸煮20 min。蒸煮后冷却至室温，用吸水纸吸干表面水分，然后再次称重，计算差值占初始质量的比率，即为蒸煮损失率。重复3次，计算平均值。

3)持水力的测定

参考林雪等[8]的方法，称取10 g左右碎鱼肉，用脱脂棉包好放入50 mL离心管中(底部塞有脱脂棉)，4 ℃、9 000×g条件下离心10 min，取出样品，剥去脱脂棉，称量离心后的鱼肉质量，计算离心前后质量比率，重复3次，计算平均值。

4)TVB-N含量的测定

参考GB5009.228—2016《食品中挥发性盐基氮的测定》方法[9]，根据半微量凯氏定氮原理，采用自动凯氏定氮仪法进行测定。

5)TBA值的测定

参考Khan等[10]的方法，取5 g绞碎的鱼肉至50 mL离心管中，加入20 mL 10 % TCA，再加入20 mL蒸馏水，混合振荡2 min，4 000 r/min离心5 min，滤纸过滤。取8 mL滤液于试管中，加入2 mL 0.01 mol/L的TBA，沸水中水浴25 min，取出冷却至室温，于532 nm处比色测定吸光度。

6)巯基含量的测定

参考周逸等[11]的方法，略作修改。准确称取3.00 g肉样，加入5倍肉样质量的0.1 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl 缓冲液，匀浆4次，4 ℃条件下10 000×g离心10 min，弃上清液。在沉淀物中加入5倍肉样质量的0.5 mol/L KCl-20 mmol/L Tris-HCl缓冲液，4 ℃浸提1 h，离心取上清液，即为肌原纤维蛋白溶液，采用双缩脲法测定其含量。

参考Benjakul等[12]的方法，取1 mL上述肌原纤维蛋白溶液,向其中加入9 mL 0.2 mmol/L Tris-HCl (内含10 mmol/L EDTA，8 mol/L尿素，2% SDS，pH 6.8)，混合均匀。取上述混合液4 mL，加入0.4 mL0.1%的5,5′一二硫代双(2-硝基)苯甲酸(DTNB)，将反应混合液于40 ℃下保温25 min。于波长412 nm 处测定吸光度。每组样品测量3个平行，计算平均值。

1.2.4 色差值的测定

参考胡亚芹等[13]的方法，在蓝点马鲛背部肌肉(约6 cm×4 cm×2 cm)固定6个检测点，选择光栅分光测色仪的SCI测量模式，测量各点的色度值W(白度值)、L*(明度)、a*(红色度)和b*(黄色度)。

1.2.5 数据分析

采用SPSS 20.0 软件对数据进行处理，每组设3个平行组，结果以平均值±标准偏差(Mean±SD)表示，组间采用t-test进行显著性分析，P<0.05 表示差异显著,P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 蓝点马鲛冻结过程中温度的变化

通过智能温度记忆芯片记录不同冻结方式下蓝点马鲛的温度变化，绘制冻结曲线。如图1所示，冻结曲线呈经典的三段式：第一阶段(冷却)、第二阶段(最大冰晶生成带)和第三阶段(进一步降温至-18 ℃)。其中，-90 ℃液氮速冻组的最大冰晶生成带温度区间为-1.5～-2.0 ℃，用时26 min，整个冻结过程仅用时41 min，用时最短，冻结速率最快，约是-30 ℃平板速冻组的4.5倍。-30 ℃平板速冻组和-50 ℃超低温冰箱组在第一和第三阶段的冻结速率相差甚微，差异主要来源于第二阶段(-1.5～-3.0 ℃)，结果显示，-50 ℃超低温组在该阶段所用时间约是-30 ℃平板速冻度组的2.8倍。而-30 ℃冰箱冻结组和-18 ℃冷库冻结组的最大冰晶生成温度带温度区间(-0.5～-5.0 ℃)和时间均显著高于其他3组(P<0.05)。冻结速率依次为：-90 ℃液氮速冻组>-30 ℃平板速冻组>-50 ℃超低温冰箱>-30 ℃冰箱冻结组>-18 ℃冷库冻结组。

图1 不同冻结方式的冻结曲线Fig.1 Freezing curves of different freezing methods

2.2 冻结方式对蓝点马鲛的解冻损失率、蒸煮损失率和持水力的影响

肌肉组织中的水分存在状态分为3类，第1类是稳定的结合水，不易流动，不易移除，即使经过冷冻和加热，结合水的含量也几乎不变，但其含量较低，在鱼肉中的含量不足10%；第2类水为不易流动的水，主要存在于纤丝、肌原纤维及膜之间；第3类水是自由水，存在于细胞中，能够自由流动[14]。肌肉冻结时，组织内自由水和不易流动的水冻结成冰晶，小颗粒的冰晶不断升华，数量减少，引起冻品质量减少；或者聚集吸附于大冰晶颗粒，导致冰晶不断长大，撑破细胞膜，引起鱼肉品质劣变[15]。肌肉保持原有水分和添加水分的能力，从一定程度上可以反应冻品冰晶的大小和数量。保水性能不仅直接影响肉的颜色、多汁性、嫩度等食用品质，而且具有重要的经济意义[16]。因此，本研究选取解冻损失率、蒸煮损失率和持水力3个指标来检测鲅肌肉组织的保水性能。

从表1可以看出，在解冻损失率方面，-90 ℃液氮速冻组、-50 ℃超低温冰箱组和-30 ℃平板速冻组3组值依次递增，无显著性差异(P>0.05)，但均显著低于-18 ℃冷库冻结组的值(P<0.05)。在蒸煮损失率方面，-90 ℃液氮速冻组显著低于其他4组(P<0.05)，而-30 ℃平板速冻组和-50 ℃超低温冰箱组间无显著性差异(P>0.05)，但均显著低于-30 ℃普通冰箱组和-18 ℃冷库冻结组(P<0.05)。在持水力方面，-90 ℃液氮速冻组均显著高于其他4组(P<0.05)。结果表明，-90 ℃液氮速冻组保水性最好，其次是-30 ℃平板速冻组和-50 ℃冰箱冻结组，-30 ℃冰箱冻结组和-18 ℃冷库冻结组较差。由于冻结速率不同，尤其是在冻结的第二阶段——最大冰晶生成带，冻结速率越高，生成的冰晶体积越小，分布更均匀，对细胞的损伤越小；反之，生成的冰晶体积较大，压迫细胞组织，破坏细胞膜，导致解冻损失率和蒸煮损失率增大，水分流失增大，降低了持水力，使得保水性能下降[17]。

表1 不同冻结方式对鲅解冻损失率、蒸煮损失率和持水力的影响Tab.1 Effect of different freezing methods on the thawingloss rate, boiling loss rate and water-holding capacity ofScomberomorus niphoniu

注：同列肩标不同字母之间(a-e)差异显著(P<0.05)。下同。

2.3 不同冻结方式对TVB-N含量的影响

挥发性盐基氮(TVB-N)含量是衡量水产品鲜度的主要指标，可衡量水产品腐败程度，与鱼肉品质有着很大关系。TVB-N含量越高，臭味越浓，鱼类新鲜度越低，腐败程度越高[18-19]。

由图2可知，TVB-N含量由低到高,依次是-90 ℃液氮速冻组(16.81 mg/100 g)、-50 ℃冰箱冻结组(17.94 mg/100 g)、-30 ℃平板速冻组(18.44 mg/100 g)、-30 ℃冰箱冻结组(18.94 mg/100 g)和-18 ℃冷库冻结组(19.96 mg/100 g)，且各组之间均呈现显著性差异(P<0.05)。结果表明，冻结方式对蓝点马鲛肌肉中的TVB-N含量有显著影响，冻结温度越低，冻结速率越大，TVB-N含量越低，鱼肉品质越好。

2.4 不同冻结方式对TBA含量的影响

脂肪降解的特征产物丙二醛可以与TBA缩合形成红色物质，该物质在532 nm处有最大吸收峰，吸收强度和含量呈线性关系，能够反映肉及肉类制品中脂肪氧化变质程度。TBA值越大，说明脂肪氧化程度越高，鱼肉越不新鲜[20]。由图3可知，-90 ℃液氮速冻组和-30 ℃平板速冻组的TBA值相差无几，分别为0.37 mg/kg和0.38 mg/kg，并显著低于其他3组(P<0.05)，而-18 ℃冷库冻结组TBA值最高，为0.85 mg/kg，且显著高于其他4组(P<0.05)。结果表明，冻结方式可以显著影响蓝点马鲛肌肉的脂肪氧化程度，进而影响蓝点马鲛的腐败程度。这可能与冻结过程中最大冰晶带的生成有关[18]，-90 ℃液氮速冻组和-30 ℃平板速冻组的最大冰晶生成带温度范围窄、时间短，所形成的冰晶小且分布均匀，对细胞的损坏较小，而-18 ℃冷库冻结组的最大冰晶生成带温度范围宽、时间长，所形成的冰晶颗粒较大，且分布不均匀，破坏了细胞膜，使细胞内脂肪暴露与空气接触，加剧了脂肪氧化，降低了鱼肉新鲜度。

图2 不同冻结方式对TVB-N含量的影响不同字母(a-e)之间差异显著(P<0.05)。下同。Fig.2 Effect of different freezing methods on the TVB-N contents in Scomberomorus niphoniu samplesSignificant difference in different letters (a-e;P<0.05).The same below.

图3 不同冻结方式对TBA含量的影响Fig.3 Effect of different freezing methods on the TBA content in Scomberomorus niphoniu samples

2.5 不同冻结方式对巯基含量的影响

巯基是肌原纤维蛋白中活性和功能基团，对维持蛋白空间结构的稳定具有重要意义[21]。巯基含量的变化反映了蛋白质构象的变化程度[22]。巯基含量越低，肌肉蛋白质氧化程度越高，肌肉品质越低。由图4可以看出，-90 ℃液氮速冻组和-30 ℃平板速冻组的巯基含量没有显著性差异(P>0.05)，同时显著高于其他3组(P<0.05)，最低的是-18 ℃冷库冻结组，显著低于其他4组(P<0.05)。结果显示，冻结方式对巯基含量有显著影响，冻结速率同巯基含量呈正相关。冻结速率越低，肌原纤维蛋白构象变化越大，使得埋藏在分子内部的巯基暴露的更多，并进一步氧化形成二硫键，导致巯基含量越低。

图4 不同冻结方式对巯基含量的影响Fig.4 Effect of different freezing methods on sulfhydryl contents inScomberomorus niphoniusamples

2.6 不同冻结方式对鱼肉色差的影响

蓝点马鲛的肉色在经过不同冻结方式处理后，会发生一系列的生物化学反应而使肌肉的颜色发生变化，如蛋白质和脂肪的氧化褐变[13，23]。由表2可知，冻结方式对蓝点马鲛的色泽的L*值和白度值W有显著影响，对a*和b*值影响相对不明显。-90 ℃液氮速冻蓝点马鲛的白度值W和色泽L*值显著高于其他4组(P<0.05)；其次是-30 ℃平板速冻的W和L*值，均略高于-50 ℃冰箱冻结，两组间均无显著差异(P>0.05)；-18 ℃冷库冻结的W和L*值最低。结果表明，冻结方式可对蓝点马鲛的L*值和白度值W产生显著影响，且影响规律相同，即冻结速率越大，L*值和白度值W越大。

表2 不同冻结方式对色差的影响Tab.2 Effect of different freezing methods on whiteness inScomberomorus niphoniusamples

3 结论

-90 ℃液氮速冻各指标值最好，冻结后的蓝点马鲛的品质最优。-50 ℃冰箱冻结组和-30 ℃平板速冻组的蓝点马鲛的品质优于-30 ℃冰箱冻结组和-18℃冷库冻结。其中，在保水性能、脂肪氧化、巯基含量和鱼肉白度值W方面，-30 ℃平板速冻组优于-50 ℃冰箱冻结组；在挥发性盐基氮含量方面，-50 ℃冰箱冻结组优于-30 ℃平板速冻组。在实际生产中，基于成本和生产效率考虑，建议选择液氮速冻用于金枪鱼、三文鱼等对于价值和品质要求较高的鱼类，对于普通的经济鱼类，如鲅、带鱼等，也可选择-30 ℃平板速冻。