不同包装材料对烤制鱿鱼贮藏品质的影响

敖晓林,傅宝尚,祁立波,*,刘冬梅,董秀萍,*

(1.大连工业大学食品学院,国家海洋食品工程技术研究中心,辽宁大连 116034;2.辽渔集团有限公司,辽宁大连 116000)

目前我国使用的食品包装材料主要有纸(壳)类、塑料类和金属罐类[8-9]。其中塑料薄膜包装材料主要有聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚酰胺(Polyamide,PA)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene glycol terephthalate,PET)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)、聚丙烯流延薄膜(Polypropylene film,CPP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)等,因其优异的物理力学性能、良好的化学稳定性、质轻、加工成型性好等优良特性,被广泛的应用到食品包装领域[10-11]。唐志鹏等[12]以聚乙烯醇(PVC)薄膜包装大黄鱼,探究了包装贮藏过程中大黄鱼的感官品质及理化指标变化规律,发现聚乙烯醇薄膜包装能有效地延长大黄鱼的货架期4 d;姜晓娜等[13]以PE和纳米材料对黄鳍金枪鱼进行包装,探究了物流过程中包装材料对黄鳍金枪鱼品质的影响,发现PE包装材料和纳米包装材料对黄鳍金枪鱼品质的劣化均有缓冲作用,但纳米包装材料的效果比PE包装材料好;林婉玲等[14]探究了4 ℃条件下包装方式和包装材料对脆肉鲩鱼片品质的影响,发现气调包装和高阻隔性材料更有利于调理脆肉鲩鱼片冷藏过程的品质保持。

本研究选用了普通包装袋(PE+PET)、蒸煮包装袋(PA+CPP)和铝箔包装袋(Al+PE+PET)三种不同的复合薄膜包装袋对烤制鱿鱼进行包装,本文中选用37 ℃[15]对烤制鱿鱼进行贮藏,目的是让不同包装材料包装的烤制鱿鱼产品处在高于正常水平的温度环境中,让产品变质的速度加快,缩短实验周期,再通过理化检测实验对产品的变质情况进行评价来探究不同包装材料对产品贮藏品质的影响,从而筛选出能应用于产品包装的最佳包装材料。考察贮藏过程中烤制鱿鱼硫代巴比妥酸值(Thibarbituric acid reactive substances,TBARS)、挥发性盐基氮(Total volatilebasic nitrogen,TVB-N)含量、色泽、质构以及微生物菌落总数(Total Viable Count,TVC)的变化,并对其进行感官评价,探究包装材料对烤制鱿鱼贮藏品质的影响,为产业化应用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大连市本地鱿鱼 学名中国枪乌贼(Uroteuthischinensis),冷冻品,大连市仟和市场,-20 ℃贮藏待用;2,6-二叔丁基对甲酚、无水乙醇 生工生物工程(上海)有限公司产;盐酸、硼酸 天津大茂化学试剂厂;1,1,3,3-四乙氧基丙烷、溴甲酚绿 北京宝希迪;氧化镁 天津科密欧化学试剂;甲基红 天津市化学试剂一厂;平板计数琼脂 青岛海博生物;三氯乙酸、硫代巴比妥酸、氯化钠 国药集团。

TA XT Plus型质构仪 英国Stable Micro System公司;Ultra Scan Pro型测色仪 美国Hunter Lab公司;Infinite M200型多功能酶标仪 奥地利Tecan Austria GmbH公司;K9840型自动凯氏定氮仪 海能仪器;T25DS25型匀浆机 德国IKA公司;Legend Micro 17R型微量离心机 德国Thermo Fisher公司;SX-500型高压灭菌器 日本TOMY公司;HPG-280HX型人工气候箱 东联电子技术开发有限公司;BJ-2CD型超净工作台 上海博迅实业有限公司;SL-III型数控层析柜 宁波新芝科技股份有限公司;YP6001N型万分之一天平 上海精密科学仪器有限公司;BPG-9140A型精密鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;SCC-WE101型万能蒸烤箱 德国Rational公司;C100型真空包装机 莫迪维克包装设备(上海)有限公司;VAC-VB5型压差法气体渗透仪 济南兰光机电技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备及操作要点 制备方法:冷冻鱿鱼→流水解冻→去头足、内脏→去皮→烘干→烤制→冷却→分装(真空包装)→贮藏→定期测定各项指标

操作要点:选取大小均一的冷冻鱿鱼,在室温下进行流水解冻30 min,水流速度约为75 mL/s;解冻后的鱿鱼去除头足、内脏及鱿鱼鳍部位,撕除鱿鱼皮,将剩余的胴体部位洗净后切分为3 cm×3 cm×0.5 cm的小块;40 ℃烘制2.5 h,182 ℃烤制3 min(通过单因素实验和响应面试验获得此加工工艺;通过此工艺制作的烤制鱿鱼水分含量在57%左右);将冷却至室温的烤制鱿鱼分别装入到3种包装袋内,置于37 ℃培养箱进行加速破坏实验,贮藏7 d,每隔1 d取样测定各项指标。

1.2.2 挥发性盐基氮(TVB-N)测定 按照GB 5009.228-2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮含量的测定》[16]并进行相应调整:称取切碎的烤制鱿鱼样品10 g,放入到50 mL的离心管中,加入15 mL去离子水,使用匀浆机在10000 r/min的条件下匀浆30～50 s,匀浆后将浆液倒入到100 mL的锥形瓶中,再向锥形瓶中补充85 mL的去离子水,浸提30 min后进行过滤,过滤后的液体于50 mL的离心管中进行离心,取上清液10 mL,上机进行测定。

1.2.3 菌落总数(TVC)测定方法 取25 g烤制鱿鱼用灭菌剪刀剪碎,置于无菌拍打袋中,加入浓度为0.85%的生理盐水225 mL,拍打1 min,制作出1∶10的样品匀液。按照GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[17]标准中的步骤对样品中的菌落总数进行测定。

上海诚达物流运输公司根据上海汽车变速器各部门的生产需要，将各零部件、半成品运输到指定的目的地，同时配合各生产单位进行卸货。

1.2.4 硫代巴比妥酸值(TBARS)测定 按照GB/T 35252-2017《动植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的测定 直接法》[18]并进行相应调整:将5 g剪碎的烤制鱿鱼置于50 mL的离心管中,加入15 mL的去离子水,用匀浆机在10000 r/min的条件下匀浆15 s,使样品充分混匀;将匀浆后的浆液转移1 mL至10 mL的离心管中,加入50 μL的丁基化羟基甲苯(BHT)溶液和2 mL的硫代巴比妥酸(TBA)和三氯乙酸(TCA)的混合液;将装有浆液和试剂的试管使用漩涡振荡器进行振荡混匀,沸水浴20 min进行显色,显色后放置到冷水中冷却10 min后,使用离心机在4 ℃下离心10 min,离心后取上清液备用;取1 mL的去离子水,加入2 mL的TBA:TCA混合液,作为空白组,于532 nm处测上清液的吸光度,TBARS值由标准曲线y=0.4101x+0.0517(R2=0.9994)进行计算,结果表示为每千克样品中含有丙二醛的毫克数(mg/kg)。

1.2.5 色泽的测定 采用测色仪,对烤制鱿鱼的L*、a*、b*进行测定。

1.2.6 质构的测定 剪切力的测定:将烤制鱿鱼切分为3 cm×1 cm的条状,采用物性测试分析仪,选用HDB/DS型号的探头,设置测前速度为1 mm/s,测试速度为1 mm/s,测后速度为10 mm/s,对烤制鱿鱼的剪切力进行测定。

1.2.7 感官评价 参考丁婷等[19]的方法,设置感官评价标准表。从食品专业学生中筛选出10人(5位男性,5位女性)进行培训,组成感官评价小组,品评时不能互相交流,所有参评的样品采用3位数随机编码的方式进行编码。感官评价满分以百分计,各指标、评分标准及分数见表1。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.2.8 包装材料透氧量测定方法 按照GB/T 1038-2000《中华人民共和国国家标准 塑料薄膜和薄片气体透过性实验方法 压差法》[20]内的测试方法,采用压差法气体渗透仪对三种不同的包装材料的透氧量和透氧系数进行测定。

1.3 数据处理

所有实验设置3个平行,结果以平均值±标准差表示。数据采用Microsoft Excel 2010软件进行统计,采用SPSS 16.0对数据进行显著性分析;采用Origin 8.5对本文的图片进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中TVB-N含量的变化

TVB-N是反映原料鱼、海鲜以及畜禽肉类的鲜度的重要指标,肉品在贮藏过程中,其中的微生物及相关的酶可使肉中的蛋白质分解产生具有挥发性的碱性化合物氨、伯胺、仲氨及叔胺等[21]。如图1所示,3种不同包装材料内的烤制鱿鱼TVB-N的含量随着贮藏时间的增长呈现上升的趋势;刚烤制的鱿鱼TVB-N含量为3.56 mg·100 g-1,在整个贮藏过程中,普通包装袋内烤制鱿鱼片TVB-N含量增长速率最快,显著高于铝箔包装袋和蒸煮包装袋;在贮藏的4 d后,蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的TVB-N含量明显高于铝箔包装袋。根据GB 2733-2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》内规定,动物性水产品中挥发性盐基氮含量不得超过30 mg·100 g-1[22],普通包装袋内烤制鱿鱼的TVB-N含量在第4 d时超过标准,为31.77 mg·100 g-1;蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的TVB-N含量在第6 d时超过标准,为30.6 mg·100 g-1;而铝箔包装袋内烤制鱿鱼的TVB-N含量在整个贮藏过程中没有超过国标规定值。由此可见,铝箔包装袋可以更好的防止烤制鱿鱼挥发性盐基氮的产生,保证烤制鱿鱼具备良好的食用性状。

图1 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下TVB-N含量的变化Fig.1 Changes of TVB-N in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.2 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中菌落总数的变化

微生物是影响水产品品质的主要原因之一,当微生物达到一定数量时,可引起水产品腐烂变质[23]。由图2可知,在贮藏过程中,不同包装材料内烤制鱿鱼的菌落总数均呈现上升的趋势;烤制后的鱿鱼片的初始菌落总数为3.64lg CFU·mL-1,微生物卫生状况良好。普通包装袋、蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的菌落总数明显高于铝箔包装袋,且这2种包材内烤制鱿鱼菌落总数的增长速率也明显大于铝箔包装袋。DB11/617-2009《北京市地方标准 熟制水产品卫生要求》[24]中规定:熟制水产品中的菌落总数不得大于4.47lg CFU·mL-1,铝箔包装袋内烤制鱿鱼的菌落总数在第6 d时超过标准,为5.17lg CFU·mL-1;蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的菌落总数在第4 d时超过标准,为5.17lg CFU·mL-1;普通包装袋内烤制鱿鱼的菌落总数在第3 d时超过标准,为4.97lg CFU·mL-1。菌落总数的增长与温度、pH、湿度、水分含量、氧气等有一定的关系[25],本实验中不同包装材料包装的鱿鱼片贮藏的环境是一致的,因此可以判断普通包装袋与蒸煮包装袋、铝箔包装袋内菌落总数的差异主要来源于包装材料的不同。普通包装袋的透氧量大于铝箔、蒸煮包装袋,其中的残余氧可能会导致好氧性细菌大量生长[26],导致鱿鱼片严重变质。由此可见,铝箔包装袋可以减缓烤制鱿鱼微生物菌落总数的增长。

图2 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下菌落总数的变化Fig.2 Changes of total viable count in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.3 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中TBARS值的变化

水产品中具有多种不饱和脂肪酸,易被氧化生产丙二醛,与硫代巴比妥酸生成稳定的复合物,因此TBARS值可作为衡量水产品脂肪氧化程度的指标[27]。如图3所示,贮藏1 d后,铝箔、蒸煮、普通包装袋内烤制鱿鱼的TBARS值均显著(P<0.05)增长,由初始的0.22 mg·kg-1分别上升到0.25、0.33、0.45 mg·kg-1;贮藏2～7 d内,3种包装袋内烤制鱿鱼的TBARS值随着贮藏时间的增长均无显著性变化。所有样品的TBARS值均在0.22～0.55 mg·kg-1之间,鱿鱼为高蛋白低脂肪类生物,它的脂肪含量在1%～2%左右,这可能是烤制鱿鱼内TBARS值较低的原因之一[28];在相同的贮藏时间内,3种包装袋内烤制鱿鱼的TBARS值差异显著,铝箔包装袋内烤制鱿鱼的TBARS值最低,其次为蒸煮、普通包装袋,这与包装材料的透氧量有直接关系:烤制鱿鱼内的丙二醛主要来源鱿鱼内脂肪的氧化[29],包装材料的透氧率越大,烤制鱿鱼的脂肪与氧气接触的越多,导致脂肪氧化的情况越严重[30]。

图3 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下TBARS值的变化Fig.3 Changes of TBARS in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.4 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中色泽的变化

在37 ℃贮藏条件下,3种包装袋对烤制鱿鱼色泽的影响如图4所示。由图4a可知,随着贮藏时间的增长,3种不同包装袋内的烤制鱿鱼的L*呈现显著(P<0.05)下降的趋势,原因可能是在贮藏过程中,烤制鱿鱼的持水力逐渐降低,造成鱿鱼脱水、收缩,使鱿鱼表面变暗、L*下降[31];在相同的贮藏时间内,3种包装袋内烤制鱿鱼的L*差异显著(P<0.05),铝箔包装袋内烤制鱿鱼的L*最大,其次是蒸煮、普通包装袋,这说明了与其他2种包装袋相比铝箔包装袋能较好的维持烤制鱿鱼的亮度。

图4b显示烤制鱿鱼的a*随着贮藏时间的增长而不断上升,烤制鱿鱼的a*初始值为-4.98,贮藏7 d时,铝箔、蒸煮、普通包装内烤制鱿鱼的a*分别上升至-1.43、0.42、1.52,与其他2种包装袋相比,铝箔包装袋内烤制鱿鱼的a*上升速率最小,鱿鱼的脂肪氧化可以促进高铁肌红蛋白的生成,也会在一定程度上导致鱿鱼a*的上升[32]。

图4c显示烤制鱿鱼的b*随着贮藏时间的增长而不断上升,烤制鱿鱼的b*初始值为0.88,这是因为鱿鱼片经过烤制后,其表面由白变黄被赋予焙烤的色泽所致[33];贮藏7 d时,铝箔、蒸煮、普通包装袋内烤制鱿鱼的b*分别上升到22.46、10.77、25.12,与其他2种包装袋相比,蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的b*上升速率最小,b*呈现上升趋势可能与鱿鱼中的色素细胞相关,贮藏时间越长,色素细胞被破坏的情况越严重[34];从色泽分析结果来看,铝箔包装袋能有效减缓烤制鱿鱼L*、a*的增长速率,蒸煮包装袋能减缓烤制鱿鱼b*的上升。

图4 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下 L*(a)、a*(b)、b*(c)的变化Fig.4 Changes of L*(a),a*(b),b*(c)in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.5 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中剪切力的变化

剪切力是反映食品的嫩度、人口腔咀嚼困难程度的一个重要指标[35],适当的剪切力可以赋予食品良好的咀嚼口感。如图5所示,第0 d的烤制鱿鱼具有良好的剪切力,剪切力为6039 g;随着贮藏时间的增长,3种包装袋内烤制鱿鱼的剪切力显著(P<0.05)下降。水产品的贮藏过程中,蛋白质变性和水分损失是造成其硬度、弹性、剪切力等质构特性变化的主要原因[36],贮藏过程中铝箔包装袋内的烤制鱿鱼的剪切力逐渐下降,原因是微生物的分解作用导致烤制鱿鱼蛋白质变性受到破坏,从而致使剪切力逐渐下降。普通、蒸煮包装袋内烤制鱿鱼的剪切力分别在第4、5 d下降到1794、1694 g,较初始剪切力6039 g分别下降了70.29%、71.94%,随后基本维持稳定不变,说明第4、5 d时烤制鱿鱼已经丧失咀嚼性;这可能与包材的透氧量有一定的关系,包材透氧量越大,包材内烤制鱿鱼的蛋白受到氧化越严重,烤制鱿鱼的剪切力下降越快。与蒸煮、普通包装袋内的烤制鱿鱼的剪切力相比较,铝箔包装袋内烤制鱿鱼的剪切力的下降速率最小。因此,从剪切力分析结果来看,铝箔包装袋内烤制鱿鱼的品质更好。

图5 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下剪切力的变化Fig.5 Changes of shear force in baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃

2.6 不同包装烤制鱿鱼贮藏过程中感官评分的变化

感官评价在食品品质中占有重要地位,是判断食品品质的重要方法[37]。烤制鱿鱼的评价包括组织弹性、色泽、气味、包装形态4个方面。如表2所示,3种不同包装袋内烤制鱿鱼感官评分随着贮藏时间的增长呈现下降的趋势,原因是因为贮藏时间越长,烤制鱿鱼的质构越差,导致鱿鱼的组织弹性变差,感官评分下降,而且在剪切力实验中,烤制鱿鱼的剪切力随着贮藏时间的增长呈现下降的趋势也验证了这一点;随着贮藏时间的增长,烤制鱿鱼失水皱缩,水分逐渐析出,产品包装形态评分较低,感官品质下降[19];透氧量越大,脂肪氧化的情况越严重[38],根据不同包装袋内烤制鱿鱼的TBARS值变化情况分析,包装材料的透氧量也可能是导致产品感官性状变差的重要因素;3种包装袋内烤制鱿鱼TVB-N的含量随着贮藏时间的增长而增加,TVB-N是肉类变质的一个重要指标,且具有不良气味[39],因此TVB-N含量的增加也可能是导致感官评分下降的原因;通过菌落总数的变化情况来判断,由于菌落总数的不断增长,导致烤制鱿鱼腐败变质,气味变坏,感官评分下降。在贮藏的前4 d,普通包装袋内烤制鱿鱼的感官评分显著低于铝箔、蒸煮包装袋;在贮藏的5～7 d,3种不同包装袋烤制鱿鱼的感官评分均存在显著差异,铝箔包装袋感官评分最高,其次为蒸煮、普通包装袋。

表2 不同包装烤制鱿鱼37 ℃贮藏条件下感官评分结果(分)Table 2 Sensory evaluation of baked squid during storage using different packaging materials at 37 ℃(scores)

2.7 不同包装材料透氧率测试结果

通过对3种不同包装的烤制鱿鱼的挥发性盐基氮含量、菌落总数、硫代巴比妥酸值、L*、剪切力的测定,并结合感官评价,可以看出铝箔包装袋对烤制鱿鱼具有一个良好的保护效果。不同材料包装袋的透氧率见表3,其中普通包装袋为聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合而成;蒸煮包装袋为聚酰胺(PA)和聚丙烯流延薄膜(CPP)复合而成;铝箔包装袋为聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及铝箔(Al)复合而成。三种包装材料均采购于京东商城,普通、蒸煮、铝箔包装袋的厚度分别为110、100、110 μm。如表3所示,3种不同材料包装袋的透氧率及透氧系数差异明显,通过比较普通包装袋及蒸煮包装袋的透氧率及透氧系数可以发现,包装袋的厚度差异对包装材料的透氧率及透氧系数的影响比较有限[40],因此影响包装袋透氧率及透氧系数的主要因素是材质的差异。通过计算,普通包装袋的透氧率及透氧系数最大,分别为1.037×10-3、3.199×10-11cm3·cm/m2·s·Pa,其次为蒸煮包装袋;铝箔包装袋的透氧率及透氧系数均为0,它的主要材质为PE+PET+Al,普通包装袋的主要材质为PE+PET,铝箔包装袋的透氧率及透氧系数远小于普通包装袋,说明其阻隔性非常强并起到阻氧作用。

表3 包装材料透氧率测试结果Table 3 Packaging material oxygen permeability test results

3 结论

试验通过分析37 ℃条件下不同包装材料对烤制鱿鱼贮藏品质的影响,筛选出适用于烤制鱿鱼的最佳包装材料。与普通、蒸煮包装袋相比,铝箔包装袋具备较好的阻氧能力,能有效减缓贮藏过程中烤制鱿鱼的蛋白变性及脂肪氧化速度,从而减缓烤制鱿鱼的TVB-N含量、微生物菌落总数和TBARS值的上升,较好的保持烤制鱿鱼的质构、色泽和感官性状。除了铝箔包装袋包装的烤制鱿鱼的b*变化速率要高于蒸煮包装袋,其余指标均好于其他包装材料,说明铝箔包装袋更适合烤制鱿鱼的贮藏。本实验有助于鱿鱼焙烤食品的研究与产业化转变,为海洋焙烤食品的开发与加工提供了思路。

实验未对烤制鱿鱼常温和低温贮藏的货架期进行研究,后续将开展进一步的实验,建立烤制鱿鱼产品的货架期模型,并对其货架期进行预测,从而得到烤制鱿鱼在常温或低温下的具体贮藏时间,使其能应用于实际生产的价值得到进一步完善。