真空干燥对鲟鱼肉理化品质及微观结构的影响

蔡文强，陈跃文，*，董秀萍，白帆，刘飞建，韦剑玲，沈诗珂，张菁娜，王怡然

（1.浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江杭州310018；2.浙江工商大学，国家级食品工程与质量安全实验教学中心，浙江杭州310018；3.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；4.杭州千岛湖鲟龙科技开发有限公司，浙江杭州311700）

鲟鱼是一种最古老的亚冷水性淡水鱼类，隶属于鲟形目、硬骨鱼纲。其肉厚骨软、味道鲜美、富含蛋白质、必需氨基酸、维生素和矿物质。近年来，我国鲟鱼养殖产业的规模不断扩大，年产量已达到了数万吨[1]。鱼肉组织柔软，蛋白质丰富且pH值接近中性，肌肉组织中酶类活性强，易腐败变质[2]，鲟鱼肉中的含水量与脂肪含量高于大部分淡水鱼，目前鲟鱼产业以鱼子酱加工为主，对于鲟鱼肉的开发还较少，传统的鲟鱼肉产品有鲟鱼扒、烟熏熏鱼片等，品质不佳，技术含量不高。

干燥是水产品加工过程中的重要工艺环节，可通过降低制品中的水分含量，实现延长或假期、促进风味物质形成等作用[3]。然而传统热风干燥使鱼肉脂质氧化加剧，对鱼肉的营养与感官造成破坏。真空干燥可在低压环境下对食品进行干燥，且所需的温度较低，可较好的保持食品的品质[4]。然而目前真空干燥更多被应用于果蔬类产品[5-6]，可以有效的保留水果中的营养成分和抗氧化能力，在水产品应用较少。李真等[7]采用真空干燥显著改善了熏马肉干的色泽，提高其感官品质。Pankyamma等[8]采用真空干燥处理鱿鱼丝，发现其褐变程度显著低于热风干燥，且蛋白纤维降解程度更低，具有节能省时的优点。本试验采用真空干燥应用于鲟鱼肉，研究真空干燥和常压干燥过程中鲟鱼肉的质地、色泽、质构等食用品质，以及蛋白结构和微观结构的变化，以期为鲟鱼肉干燥工艺和产品创新开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

俄罗斯鲟鱼：衢州鲟龙水产食品科技开发有限公司，俄罗斯鲟鱼公鱼，养殖3年，体重（6±1）kg，去头、内脏，清洗干净，于-30℃存放。N，N-亚甲基双丙烯酰胺、β-巯基乙醇、过硫酸铵为电泳级：上海麦克林生化科技有限公司，其它化学分析试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

BZF-50真空干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；TA.XT Express质构仪：英国Stable Micro Systems公司；Type1500酶标仪：美国Thermo electron corporation公司；DYY-6D电泳仪：北京六一生物科技有限公司；GelDocTM XR TY4133凝胶成像系统：美国Bio-Rad公司；CR-400色差仪：日本美能达仪器有限公司；NE910生物显微镜：优适（北京）科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

冷冻鲟鱼置于冰箱冷藏室（4℃）过夜解冻，切割成 10 cm×10 cm×0.5 cm，以鱼肉 ∶腌制液 =1∶3（质量比）的比例[9]将鱼肉浸泡于6%浓度的食盐溶液中，腌制2 h。腌制结束后，随机分为两份，分别用真空干燥和60℃常压热风干燥进行干燥处理，干燥 3、5、7、9、11、13 h，其中真空干燥组设置真空度为0.08 MPa，温度为50、60、70℃。

1.3.2 色差测定

参照Wetterskog等[10]的试验方法，使用CR-400型色差仪于室温20℃下定量测定鱼片的L*、a*、b*值。其中，L*表示样品的亮度（L*=0为黑色，L*=100为白色）；+a*表示样品偏红，-a*表示样品偏绿；+b*表示样品偏黄，-b*表示样品偏蓝。测试前用校正板进行校正，之后镜头垂直于肉片上，压紧，勿漏光，按下摄像按钮，待屏幕上显示数据稳定后，记录下相应数据。每组试验平行3次。并按下式计算白度W：

1.3.3 水分测定

称取2.50 g鱼肉样品，按GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法测定。

1.3.4 质构测定

参考戴志远等[11]的方法测定。使用TA.XT Express物性仪测量鱼片的质构，选择全质构剖面分析模式（texture profile analysis，TPA），P/0.5探头。测定鱼肉的弹性变化。同一组取不同鱼片重复测量3次，取平均值。测定条件如下：测前速度2mm/s；测试速度1mm/s；测后速度1 mm/s；压缩程度为30%；停留间隔5 s；负重5 g。每组试验平行3次以上。

1.3.5 感官评定

评定人员由6人组成，每项满分10分。鱼片检验指标包括色泽、气味、肌肉纹理、表面肉质。评分标准参考徐慧文等[12]的方法略有改动。具体评分标准见表1。

表1 鲟鱼鱼片的感官标准Table 1 The sensory standard of russian sturgeon fillets

1.3.6 硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值的测定

TBARS值的测定参考王文娟等[13]的方法测定，并做适当修改。TBARS值采用下式进行计算：

式中：A532nm、A600nm分别为在 532、600 nm 处的吸光值；155为丙二醛的毫摩尔吸光系数（在1 L溶液中含有1 mmol丙二醛时的吸光度）；72.06为丙二酸的分子量；m为样品质量，g。

1.3.7 肌原纤维蛋白含量的测定

肌原纤维蛋白含量的测定参考姜晴晴等[14]的方法并作适当修改。称取10.00g样品，与100mL 20mmol/L磷酸盐缓冲液（含100 mmol/L NaCl，1 mmol/L EDTA，pH值7.0）混合均匀，用高速匀浆机于冰浴下匀浆60 s（转速15 000 r/min），然后于4℃下6 000 r/min离心10 min。取沉淀加入50 mL 20 mmol/L磷酸盐缓冲液，重复以上离心操作两次。然后取沉淀加入25 mmol/L磷酸盐缓冲液（含 0.6 mol/L NaCl，pH 值 7.0），匀浆后冰浴过夜溶解。于4℃下15 000 r/min离心15 min，收集上清液即为肌原纤维蛋白溶液。取20 μL上清液与200 μL考马斯亮蓝混合，用酶标仪在波长595 nm处测定。

1.3.8 SDS-PAGE凝胶电泳分析

参考陈丽艳等[15]的方法并作适当修改。取肌原纤维蛋白溶液进行SDS-PAGE凝胶电泳分析。凝胶制备时，分离胶浓度14%，浓缩胶浓度5%，样品浓度1 mg/L。电泳完成后将胶片置于凝胶成像分析仪上进行拍照分析。

1.3.9 微观结构的变化测定

参考Huang等[16]的方法并作适当修改。取样品沿肌纤维方向切成1 cm×1 cm×0.5 cm的鱼片，于10%的甲醛溶液中固定24 h，然后用苏木素伊红（haematoxylin-eosin staining，HE）染色。最后用生物显微镜观察切片，拍摄组织图像。

1.3.10 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，采用SPSS 22.0软件Duncan multiple-range test进行统计分析，差异显著性水平为P＜0.05，分析结果均以平均值±标准偏差（Mean±SD）表示。采用Origin 9.0进行作图。

2 结果与分析

2.1 真空干燥对鲟鱼肉色差的影响

鲟鱼肉的色泽是非常重要的品质指标，可以用来评定干燥方式和温度对鲟鱼肉外观的影响。鱼肉中的蛋白质和脂质结构变化会导致表面的光散射特性发生差异，从而改变其色泽[8]。W和b*分别代表鲟鱼肉的白度值和黄度值。真空干燥对鲟鱼肉色差的影响结果见图1。

图1 真空干燥对鲟鱼肉色差的影响Fig.1 Effect of vacuum drying on the colour changes of Russian sturgeon fillets

由图1可知，随着干燥时间的延长，W值和b*值均呈现先下降后上升的趋势；常压60℃干燥后的鱼肉b*值显著高于真空干燥组（P＜0.05），这可能是由于常压干燥过程中的非酶促褐变（美拉德反应）而引起[17]；不同温度下的真空干燥对鲟鱼肉的b*值未产生显著影响；与常压60℃相比，真空干燥组鲟鱼肉的白度值波动幅度较小，且真空50、60℃条件下干燥7 h后，鲟鱼肉的白度值趋于稳定，这说明真空干燥可以延缓鱼肉的色泽变化。

2.2 真空干燥对鲟鱼肉水分含量的影响

水分含量是影响鲟鱼肉贮藏时间的重要指标，适宜的水分含量可以使肉制品保持很好的质构特性与感官特性[18]。鲟鱼肉的初始水分含量占50.73%～57.93%[19]，易导致微生物的生长。真空干燥对鲟鱼肉水分的影响结果见图2。

图2 真空干燥对鲟鱼肉水分的影响Fig.2 Effect of vacuum drying on the moisture content of Russian sturgeon fillets

由图2可知，随着干燥时间的延长，水分含量整体呈下降趋势。干燥9 h前，鲟鱼肉中的水分含量为常压60℃组＜真空70℃组＜真空60℃组＜真空50℃组，干燥第11小时，鲟鱼肉中的水分含量为21.32%～21.91%，无显著差异（P>0.05）。说明真空干燥在延缓鱼肉氧化的同时，具有与常压热封干燥相同的干燥效率。

2.3 真空干燥对鲟鱼肉质构特性的影响

硬度是肉干类食品质构特征评价的重要指标，咀嚼性是质构特征的综合体现[7]。真空干燥对鲟鱼肉质构的影响结果见图3。

图3 真空干燥对鲟鱼肉质构的影响Fig.3 Effect of vacuum drying on the texture of russian sturgeon fillets

由图3可知，随着干燥时间的延长和干燥温度的提高，鲟鱼肉的硬度与咀嚼性均显著升高，当干燥温度达到70℃时，鲟鱼肉的硬度与咀嚼性高于常压对照组，这是由于常压热风干燥和过高的温度会降低蛋白质的水合作用，导致蛋白变性[20]。说明适宜温度的真空干燥对鲟鱼肉的质构特性有较好的保护作用。

2.4 真空干燥对鲟鱼肉感官评分的影响

鲟鱼肉真空干燥不同温度和时间的感官评定结果见图4。

图4 真空干燥对鲟鱼肉感官的影响Fig.4 Effect of vacuum drying on the sensory scores of Russian sturgeon fillets

由图4可知，感官评分随着干燥时间的延长先上升后下降；真空50℃干燥的鲟鱼肉感官评分最低，这可能是由于温度过低，导致鲟鱼肉的水分干燥过慢，且美拉德反应所产生的风味物质较少[21]；感官评分在第7小时时达到最高，且在7 h前感官评分由高到低为真空70℃>真空60℃>常压60℃，而在7 h后，真空70℃组别鲟鱼肉的感官评分下降较迅速，这是由于过高的温度导致鲟鱼肉的焦化。说明真空60℃干燥可以较好的保存鲟鱼肉的品质感官。

2.5 真空干燥对鲟鱼肉TBARS值的影响

TBARS值反应的是脂肪氧化过程中产生的丙二醛含量[22]。真空干燥对鲟鱼肉TBARS值的影响结果见图5。

图5 真空干燥对鲟鱼肉TBARS值的影响Fig.5 Effect of vacuum drying on the TBARS values of Russian sturgeon fillets

由图5可知，随着干燥时间的延长，TBARS值升高，表明鲟鱼肉的脂肪氧化程度增长。常压60℃干燥组的鲟鱼肉TBARS值显著高于真空干燥组，且在干燥过程中脂质氧化的速度也要大于真空干燥组，这说明真空干燥可以有效的延缓鲟鱼肉干燥过程中的脂质氧化。

2.6 真空干燥对鲟鱼肉肌原纤维蛋白含量的影响

肌原纤维蛋白是鱼肉中最重要的蛋白质，有较好的凝胶作用和对风味物的保留作用[23]。真空干燥对鲟鱼肉肌原纤维蛋白含量的影响结果见图6。

图6 真空干燥对鲟鱼肉肌原纤维蛋白含量的影响Fig.6 Effect of vacuum drying on the myofibrillar protein content of Russian sturgeon fillets

由图6可知，随着干燥时间的延长，鲟鱼肉中的肌原纤维蛋白含量不断下降，且在7 h后下降速度加快；真空和常压60℃干燥的鲟鱼肉中肌原纤维蛋白含量无显著区别，这表明其含量变化主要受干燥温度和时间影响；真空60℃干燥过程中，鲟鱼肉的肌原纤维蛋白含量最高，这与感官结果相一致，说明适宜的干燥温度可以较好的保留鲟鱼肉的风味和营养。

2.7 真空干燥对鲟鱼肉SDS-PAGE凝胶电泳的影响

肌球蛋白重链（MHC，200kDa）、肌球蛋白（100kDa）和肌动蛋白（45 kDa）是鱼类常见的3种主要蛋白质[24]。鲟鱼肉真空干燥不同温度和时间的SDS-PAGE凝胶电泳结果见图7。

图7 真空干燥对鲟鱼肉SDS-PAGE的影响Fig.7 Effect of vacuum drying on the SDS-PAGE of Russian sturgeon fillets

与常压60℃干燥相比，真空60℃干燥后，29.0 kDa的条带比较稳定且明显，这是由于热封干燥容易导致肌原纤维蛋白断裂[25]；真空50℃干燥的电泳条带无明显变化，这可能是由于鱼肉蛋白的变性区域主要在60℃以上[26]；真空60℃和70℃干燥7 h后，44.3 kDa的条带逐渐变粗，颜色加深，而66.4 kDa的条带逐渐变浅，这表明干燥时间的延长会导致鲟鱼肉肌球蛋白的降解。

2.8 真空干燥对鲟鱼肉微观结构的影响

鱼片干燥后的品质与微观结构有紧密联系[27]。真空干燥对鲟鱼肉微观结构的影响结果见图8。

图8 真空干燥对鲟鱼肉微观结构的影响Fig.8 Effect of vacuum drying on the microstructure of Russian sturgeon fillets

由图8可知，随着干燥时间的延长，鲟鱼肉横截面的间隙变小，纵截面的纹理模糊，这是由于水分的流失和鱼肉蛋白结构被破坏[28]；真空干燥能较好的保持鱼肉的结构，而常压热风干燥则使鲟鱼肉的纤维受到严重破坏，呈现收缩致密的结构特征；真空50℃干燥13 h，真空60℃干燥9 h，真空70℃干燥5 h后，由其纵截面可看出，鲟鱼肉的纤维变得弯曲粗糙，这说明干燥温度的升高使鲟鱼肉的品质容易受到破坏。

3 讨论

黄度b*值与脂质氧化有着密切的关系[29]。在鲟鱼肉干燥过程中，常压组的TBARS值较高是由于鲟鱼肉在较高的温度下接触氧气，且使得黄度b*值远高于真空干燥组；同时，真空干燥的效率与常压干燥相差不多，这是由于低压环境降低了水的沸点，并能产生压力梯度提高干燥效率。本研究结果表明，真空60℃干燥7 h，可有效减少鲟鱼肉的水分含量，同时，对其色泽影响较小，这与牛丽亚等[30]对不同真空干燥温度下所得鱼面的品质研究结果相一致。

感官主要是对鱼肉的色泽、气味和组织的综合评价。感官评分先升后降，这与色泽的变化相一致，前期黄度下降是由于脂肪发生美拉德反应从而产生风味物质导致感官评分上升，后期鱼肉焦化，从而使黄度上升，感官下降[31]。同时真空不同干燥温度组别的感官评分与其质构的变化相似，这是由于干燥温度的升高，使鲟鱼肉加速脱水，咀嚼性和硬度更大，提升了感官品质，这与范丽萍等[32]的研究相一致，表明鱼肉的硬度和咀嚼性与其含水量呈负相关，同时感官评分与鱼肉的质构特性呈正相关。

蛋白质是鱼肉的主要营养成分，容易受到温度的影响发生变性、交联导致蛋白结构的破坏，从而影响鱼肉的质构和感官[33]。本研究中，肌原纤维蛋白含量随着真空干燥温度的升高变化明显，干燥的温度与时间对肌原纤维蛋白条带的影响显著，通过对鱼肉微观结构的观察，真空干燥使鲟鱼肉纤维疏松，而常压热风干燥使鲟鱼肉的肌肉纤维变得紧密，这与蔡路昀等[34]的研究相一致，表明在较高的温度下，蛋白质的α-螺旋减少，β-折叠及无规则卷曲增加，多肽链在空间中发生重排现象。热风干燥对鱼肉的肌束膜结构破坏程度更大，增强了纤维的收缩。同时，真空干燥可有效的减少空气对蛋白质的氧化作用。

4 结论

不同温度及时间的真空干燥对预腌制鲟鱼肉的色泽、质构、脂质氧化及蛋白质构成均有一定的影响。与常压热风干燥相比，真空干燥可以有效的减少鲟鱼肉的脂质氧化，延缓色泽变化，同时具有相似的干燥效率。随着真空干燥时间的延长，鲟鱼肉的肌原纤维蛋白含量和水分含量会逐渐降低，硬度和咀嚼性均不断上升，但是对鱼肉的感官和微观结构的破坏程度也会增大。同时真空干燥的温度在50℃，鱼肉的水分蒸发过慢，导致风味物质的产生不充分，从而影响感官评分，而温度为70℃，对鱼肉的蛋白质和微观结构破坏程度过大。综合考虑干燥效率、感官、蛋白质结构及微观结构的影响，真空60℃干燥7 h对预腌制鲟鱼肉的品质有较好的效果，这为预腌制鲟鱼肉的干燥及产品开发提供了一定的理论依据。