超高压处理不同水产品的感官品质变化研究

陈林昀，李汴生,2,*，阮征,2，叶安妮，钱江

(1.华南理工大学 食品科学与工程学院，广州 510640；2.广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室，广州 510640；3.珠海世通超高压技术应用研究院有限公司，广东 珠海 519180)

世界上许多国家都有生食水产品的习惯，生鲜水产品的风味和口感是吸引人们生食的主要原因，在我国广东沿海地区，“鱼生”已成为居民普遍食用的传统风味食品。但是水产品水分活度高，肉质中性，营养丰富，适合微生物繁殖，存在较大安全隐患[1]。在2015年广州市食源性致病菌相关报道中[2]，生食动物性水产品致病菌检出率高达15.12%，为了保证其食用安全性，国家制定了GB 10136等相关标准加以控制，规定即食生制水产品中菌落总数不高于5×104CFU/g，因此合适的杀菌技术在生食水产品的加工保藏中十分必要。

通过非热加工可提高生食水产品的生物安全性，与传统热处理相比更能保持生鲜的口感，超高压处理技术(high pressure processing，HPP)则是其中一种研究较多并投入水产品加工应用的非热处理技术[3-4]。研究表明，HPP对微生物的灭活效果十分可观，能够延长产品的货架期。Teixeira等[5]和Kaur等[6-7]对海鲈鱼和黑虎虾进行100～400 MPa加压处理5 min，发现压力越大杀菌效果越好，250～300 MPa处理后菌落总数能降低至4个对数级以下。Narwankar等[8]处理青口发现在500 MPa及以上进行加压处理，菌落总数能降低2个对数级以上。

HPP处理可在常温、低温下进行，避免了热对食物所带来的剧烈变化，但是当加压程度过高时，有些压力较敏感的水产品会出现感官变化。Mengden等[9]对鲶鱼进行加压处理，发现约90%感官评定员认定200 MPa处理后的鱼肉与生鲜几乎没有差别，但压力提高后差别评分加大，超过60%的消费者认定400 MPa处理后与生鲜存在一定差别，Gómez-Estaca等[10]针对三文鱼和金枪鱼的研究发现生肉特征在200～300 MPa的范围内显著降低，Kaur等发现虾肉也会受到压力的影响，但比鱼肉的变化小，这些感官品质变化主要和肉色变白、质地变硬、持水力下降有关。贝类对于压力作用较不敏感，Kingsley等[11]对牡蛎进行500 MPa的HPP处理后其外观、颜色、气味、硬度等均没有显著劣化，此外，HPP处理还有良好的脱壳效果，李学鹏等[12]发现仅300 MPa下处理1 min即能使生蚝开壳且壳肉分离。

水产品的耐压性因品种而异，杀菌强度的提高会大大降低生食的感官品质，而低强度的杀菌又限制了此类产品的保质期和销售范围，因此需要寻找一个临界压力值，既能最大程度地控制微生物数量，又能保证水产品的感官品质接近于生鲜。本文选择了10种常见的不同种类的水产品，包括鱼类、甲壳类和贝类，以热烫处理作为对照，比较不同压力处理下的感官变化，并深入细化加压梯度，旨在寻找造成感官突变的临界压力点，为生食水产品的加工提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

鲜活草鱼、脆肉鲩、罗非鱼、海鲈鱼、冰鲜三文鱼、对虾、濑尿虾、生蚝、青口、鲍鱼：均购于广州本地市场，要求同类水产品中个体保持大小相似、质量相近，购买后均置于冰上并在1 h内运回实验室。鲜活草鱼、脆肉鲩、罗非鱼、海鲈鱼、冰鲜三文鱼质量分别在(1±0.5)，(7.5±0.5)，(0.55±0.1)，(0.65±0.1)，(0.2±0.1) kg左右。

UUPF/5 L/800 MPa型HPP处理设备：包头科发高压科技有限责任公司，最高处理压力为600 MPa，腔体容量为5 L，传压介质为水；DZ300TN型真空封口机：浙江兄弟包装机械有限公司；PL203型电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；C21-WK2102型电磁炉：美的集团有限公司；EOS 800D型单反相机：佳能(中国)有限公司。

1.2 试验设计

1.2.1 样品前处理

鲜活草鱼、脆肉鲩、罗非鱼、海鲈鱼宰杀后去除内脏、头部、鱼骨等部位，清洗干净，取鱼体中间部位的背部肌肉，切成长、宽、厚约为3 cm×2 cm×1 cm的鱼片，冰鲜三文鱼开袋清洗后也切成大小相似的鱼片，拍照，并真空热封于PE材质的密封袋中，制成受试样。

鲜活对虾、濑尿虾、生蚝、青口、鲍鱼用流水清洗后，拍照，并充水封口包装，防止尖锐甲壳在加压过程中刺破封口袋，制成受试样。

1.2.2 以100 MPa为梯度的加压处理

常见的水产品处理压力在100～600 MPa之间，由于设备能力限制，故本研究选择的最高压力为500 MPa。不同水产品在不同压力下会出现不同程度的感官变化，因此本研究为确定造成不同水产品感官突变的处理压力进行初筛，以100 MPa为梯度进行不同压力(100，200，300，400，500 MPa)的超高压处理，保压时间为10 min，处理温度为常温，并与100 ℃热烫1 min和未经加压处理(0.1 MPa)进行对照，处理后马上将处理后的水产品表面擦干、拍照，放置于4 ℃环境冷藏，当天内进行感官评定。

1.2.3 细化处理压力梯度的加压处理

根据1.2.2的压力初筛结果，针对不同水产品在其感官突变的压力区间内细化加压梯度，继续进行加压处理，同时与100 ℃热烫1 min和未经加压处理(0.1 MPa)进行对照。其中，草鱼处理压力在220，260，300，340 MPa下，海鲈鱼处理压力在220，240，280，320 MPa下，脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼处理压力在240，280，320，360 MPa下，对虾处理压力在280，320，360，400 MPa下，濑尿虾处理压力在260，300，340，380 MPa下，生蚝、青口、鲍鱼处理压力在300，360，450，500 MPa下，保压时间为10 min，处理温度为常温，处理后马上将处理后的水产品表面擦干、拍照，放置于4 ℃环境冷藏，当天内进行感官评定。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 喜好程度评定

参考Gómez-Estaca等的方法，组织大约相同数量的男性和女性共30名，主要选择接受生鱼片等生鲜水产品的食用人群，组成小组进行评估。使用5点特征量表评估不同水产品超高压处理后的质量特征，要求他们从颜色、外观、气味、弹性、硬度、接受程度等方面进行评分，7为十分喜欢，6为很喜欢，5为喜欢，4为一般喜欢，3为不喜欢，2为很不喜欢，1为非常不喜欢。每个人对每个指标的评分之和取平均值，再将所有指标平均得分加和，作为判断消费者对该产品的喜好程度。

1.3.2 定量描述分析(quantitative descriptive analysis，QDA)

按GB/T 22210-2008《肉与肉制品感官评定规范》中感官人员评价标准选出10名具有感官评价经验且会食用生鱼片的人员(22～28岁，男女均等)，参与者事先进行培训，培训内容包括使用参考标准定义样品属性和评价标准。参考魏永义等[13]的定量描述分析法，对不同超高压处理条件下水产品的外观、颜色、气味、硬度、弹性进行评价。每个样品在较低温度下(16 ℃)被随机编号，每个属性根据特性分为10个等级，使用1(较差)～10(最佳)的分数进行评估，平行评价3次，评估在个人的位置进行，不予讨论。具体的评价指标定义和等级描述见表1。

表1 感官评价标准Table 1 The sensory evaluation criteria

1.3.3 数据处理

试验数据处理采用Excel 2016，作图采用Origin 2015，因子分析均采用SPSS 22.0，其中因子分析采用主成分分析，对数据进行降维处理。

2 结果与分析

2.1 加压梯度100 MPa条件下不同水产品的感官变化

水产品的外观是消费者判断水产品品质最直观的依据，直接影响消费者的购买决策，成为制约水产制品市场价值的重要因素之一，不同水产品的外观在加压处理后的变化程度不同，加压梯度为100 MPa条件下超高压处理不同水产品的外观变化见图1。

图1 超高压处理不同水产品的外观变化 Fig.1 The changes in appearance of different aquatic products by ultra-high pressure treatment

由图1可知，鱼类的耐压性最低，其次是甲壳类，贝类的耐压性最高。对于鱼类来说，未经处理的鱼肉呈现半透明状态，随着压力的提高，鱼肉的外观逐渐变白、不透明，其普遍颜色变化区间集中在300 MPa左右，当压力升高到500 MPa时，鱼肉肉质外观类似煮熟鱼肉制品，这与先前其他研究者的结果类似，Mengden等和Gómez-Estaca等针对鲶鱼、三文鱼和金枪鱼进行研究，发现消费者感官评分的变化也在200～400 MPa的范围内。但是，HPP相对于热处理仍然具有优越性，热烫1 min的鱼肉样品汁液流失严重，变白程度高，且出现肉质分散现象。类似研究处理方式的比较，Albertos等[14]发现热处理后汁液流失比HPP处理后高8%，Jiranuntakul等[15]发现热处理后鱼片的水分含量较HPP显著降低，颜色变化也更大，步营等[16]和陈丽丽等[17]探究了传统热加工烹饪方式对鱼类品质的影响，发现蒸制、煮制、油炸对脆肉鲩鱼肉的品质影响均较大，出现质量损失、水分含量降低，硬度和咀嚼性也发生了显著性变化。

对于甲壳类来说，未经压力处理的对虾和濑尿虾肉质晶莹剔透，但壳肉黏连较紧密，对虾剥壳后会出现断尾现象，濑尿虾肉壳难以分离。随着压力的增大，对虾和濑尿虾肉质也会出现变白现象但程度较低，其普遍颜色变化区间集中在400 MPa左右，这与Kaur等的研究结果类似。热烫1 min的对虾和濑尿虾肉质均呈现明显的红色，这可能与蛋白质热变性或者甲壳类体表的虾青素变化相关，而HPP处理后虾肉颜色仍与生鲜接近。

对于贝类来说，未经压力处理的贝类壳肉黏连紧密，由于闭壳肌难以分离，会出现肉质不完整且饱满度差的不良外观，而经超高压处理后，贝类肉壳能较好地分离，脱壳效果好。李学鹏等发现仅300 MPa下处理1 min即能使生蚝开壳且壳肉分离，Shao等[18]和Xuan等[19]深入研究发现这与闭壳肌纤维的收缩、断裂和分解有关。随着压力的增加，贝类外观变化不显著，肉质完整饱满，具有多汁性，无肉眼可见的颜色差异，Kingsley等也发现500 MPa处理牡蛎几乎不会对其产生感官变化。热烫1 min的贝类肉质收缩，汁液流失严重，且有明显的黄色熟化外观。

对超高压处理后的水产品进行喜好程度的评分，结果见图2。

图2 超高压处理不同水产品的喜好程度评分变化Fig.2 The changes in preference evaluation scores of different aquatic products by ultra-high pressure treatment

由图2可知，一定程度的HPP处理能提高水产品的感官品质。对于鱼类来说，热处理对照样评分均低于未处理对照样，而一定程度下的超高压处理样更接近未处理的生鲜状态，更受消费者欢迎。在100～300 MPa的处理压力下评分更高，更受消费者喜欢，而处理压力达到一定程度，鱼类的外观开始出现熟化现象时，喜好程度评分逐渐降低，而在不同的鱼类品种中，喜好程度评分有一定差异，草鱼、海鲈鱼在100～200 MPa下进行加压处理时评分较高，而脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼的耐压性较强，在300 MPa下评分也没有下降。因此，在合适的处理压力范围内进行超高压处理，可以应用于生食鱼肉的处理，Gómez-Estaca等的研究也提出虽然HPP处理后鱼片与生鲜具有差异，但消费者的接受程度并没有显著降低。对于甲壳类和贝类来说，热处理能够一定程度地提高虾贝的感官评分，主要是因为未处理的虾贝肉壳存在黏连，取肉过程中易造成肉质破损，完整度降低，而超高压处理后虾贝的感官评分均提高，且随着压力增大，喜好程度增加，这主要是因为超高压处理的虾贝产品，尤其是贝类，外观几乎不受压力的影响，且脱壳效果好，因此超高压处理更有利于虾贝类水产品的加工。

2.2 细化处理压力梯度条件下不同水产品的感官变化

不同水产品对压力的耐受程度不同，继续细化加压梯度，结合外观、颜色、气味、硬度、弹性的感官指标，探究造成水产品感官突变的压力临界点，细化压力条件下超高压处理不同水产品外观及QDA感官评分的变化，见图3和图4。

图3 超高压处理不同水产品的外观变化Fig.3 The changes in appearance of different aquatic products by ultra-high pressure treatment

图4 超高压处理不同水产品的QDA感官评分变化Fig.4 The changes in QDA sensory scores of different aquatic products by ultra-high pressure treatment 注：A，B，C，D，E，F，G，H，I，J分别代表草鱼、脆肉鲩、罗非鱼、海鲈鱼、三文鱼、对虾、濑尿虾、生蚝、青口、鲍鱼。

由图3可知，鱼肉在所探究的压力范围内均有外观突变的现象，不同的鱼类所对应的突变压力点不同：外观突变压力点最小的是海鲈鱼，220 MPa下鱼肉仍有透明感，但超过220 MPa之后鱼肉就会逐渐变白，透明度逐渐消失，320 MPa下的肉色已与热烫1 min的热处理对照样类似；草鱼外观的突变压力点也较低，其在220 MPa下处理仍与未处理外观差别无异，但在260 MPa出现透明感下降的现象，300 MPa以上透明度消失，肉质完全变白；相比而言，脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼的耐压程度更高，造成外观突变的压力点较高，分别在280，320，320 MPa左右。因此，过高的压力处理会使鱼肉出现纹理消失、肉色变白等现象，但与热处理相比仍具有优势，鱼肉的完整性更佳。

造成虾贝类外观变化的压力点比鱼类高。对虾和濑尿虾的外观在压力处理后变白较不明显，分别在360，340 MPa以左右出现明显的变白现象，此外，未经处理时对虾虾尾和濑尿虾肉仍与外壳有黏连，从而在剥壳过程中容易造成肉质破损，而超高压处理后的对虾和濑尿虾肉质完整，没有破损现象。贝类的耐压性更高，在500 MPa下处理外观均没有显著变化，此外，在300 MPa的较低压力处理下，超高压均有很好的脱壳效果，未处理的贝类肉壳通过闭壳肌连接，黏连紧密，而经过超高压处理后，贝肉和贝壳完全脱离，肉质完整性好，这是因为闭壳肌纤维的收缩、断裂和分解。

由图4可知，对于鱼类，热烫处理的样品与未处理相比，外观、颜色及弹性的评分更低，其中草鱼和海鲈鱼降低的程度更加明显(见图4中A，D)，脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼在热处理后外观和硬度的评分下降程度比草鱼、海鲈鱼小，但颜色评分的下降程度仍然很大(见图4中B，C，E)，这说明热处理会使鱼肉的颜色发生剧烈变化。相比而言，超高压处理之后虽然大多颜色都有不同程度的下降，但评分仍然比热处理高，而外观、气味、硬度、弹性的评分均比未处理的高，且其变化幅度随着压力的升高而增大。Gómez-Estaca等研究的QDA玫瑰图也显示随着HPP压力的提高，鱼肉的白度和硬度评分逐渐提高，这与蛋白质和纤维的变化有关系。鱼肉蛋白质中肌动蛋白耐压性低，压力大于200 MPa即会发生聚集、变性、沉淀，从而带来硬度的提高，而Hughes等[20]提出加压导致的纤维聚集收缩会促使入射光更多反射入人眼，从而显得鱼肉外观更白，也导致了硬度增大。

由图4中F，G可知，甲壳类的变化与鱼类不同，未处理的对虾和濑尿虾除了弹性和颜色外，其他各项感官评分均较低，而经过热处理后外观、气味、硬度、弹性的感官评分均提高，说明热处理提高了对虾和濑尿虾的口感，但是热处理容易造成虾青素变性，造成肉壳颜色变红，与未处理的样品形成巨大的区别。超高压则能够良好地改善这一点，在加压处理后对虾和濑尿虾不仅外观、气味、硬度、弹性的感官评分出现提高，颜色的评分也与未处理的相差不大，说明超高压在甲壳类中应用的优越性。

由图4中H，I，J可知，在贝类的处理过程中，超高压显示了更强的优越性。就生蚝和青口而言，未处理的感官评分较低，特别是外观，这是因为贝类闭壳肌将壳肉相连接，而强力打开会造成闭壳肌断裂、组织破碎，从而使外观受损。这一现象在热处理后能够得到缓解，但热处理同时会使贝肉失水过多，收缩严重，所以3种贝类外观的评分也较低，此外，热处理还造成贝类颜色评分降低。超高压处理与热处理相比，更适合贝类的处理，在超高压处理之后，贝类的外观评分提高，其他感官指标包括颜色、气味、硬度、弹性均与未处理差别较小，甚至也有所提高。

接着，对这10种水产品在HPP处理后的感官品质变化进行主成分分析，分析结果见图5。

图5 超高压处理不同水产品QDA感官评分的主成分分析双重图Fig.5 The principal component analysis (PCA) biplot based on QDA sensory scores of different aquatic products by ultra-high pressure treatment 注：A，B，C，D，E，F，G，H，I，J分别代表草鱼、脆肉鲩、罗非鱼、海鲈鱼、三文鱼、对虾、濑尿虾、生蚝、青口、鲍鱼，散点右边的数字代表对应水产品的处理压力MPa值，R代表热烫处理1 min。

由图5可知，从5项指标中可提取出2个主成分，方差贡献率分别是47.96%、36.72%，可用来替代原本的5项品质指标进行评价，而由主成分载荷矩阵可得：第一主成分F1=0.25X1- 0.44X2+0.59X3+0.57X4+0.26X5；第二主成分F2=0.63X1+0.46X2-0.07X3-0.13X4+0.61X5，感官指标中气味和硬度与第1主成分呈正相关，外观和弹性与第1，2主成分均呈正相关，颜色与第2主成分呈正相关，但与第1主成分呈负相关。

不同的水产品在加压处理和热处理后的感官均有不同程度的变化，但热处理后的水产品与生鲜对照样差异显著，与代表5个感官指标的PCA点相距远，特别是外观、弹性和颜色，说明热处理对水产品的外观、弹性和颜色会造成显著变化，而相比于热处理，HPP处理后水产品的感官评分更接近于未处理的感官评分。

加压之后，大多数水产品对应的PCA点也会发生一定程度的偏移，若水产品在不同压力下的PCA点相距较远，则可认定这两个压力点下水产品发生较大的品质突变，此处理压力则是造成其感官变化的临界压力。以鱼类为例，在接近200 MPa的较低压力下，各类鱼肉的PCA点距离未处理较近，说明此时的加压条件未造成生鲜鱼肉的感官品质变化；当压力上升至200～300 MPa时，各类鱼肉的PCA点距离未处理远，距离颜色、外观、弹性PCA点近，说明此时加压条件已造成生鲜鱼肉的感官品质变化；当压力继续上升至接近300 MPa及以上时，鱼肉品质再一次发生突变，进一步远离未处理和代表颜色、外观、弹性的PCA点，向代表气味和硬度的PCA点靠近，这与较高压力造成外观变白、质地变硬的变化有联系。

而针对不同水产品，造成感官品质突变的临界压力值并不相同。在鱼类中，造成海鲈鱼感官变化的临界压力值最小，当压力大于220 MPa时海鲈鱼肉的感官即有显著差异；其次是草鱼，当压力大于260 MPa时草鱼的感官即有显著差异；相比之下，脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼的感官突变压力值最大，为280 MPa，这说明处理这一类水产品应该在它们对应的临界压力值以下才能保证最佳感官品质。在甲壳类中，代表对虾和濑尿虾的PCA点分别在360，340 MPa的压力处理条件下移动至第一象限，此前PCA点均在第二、三象限，说明对虾和濑尿虾的感官突变压力点在360，340 MPa，其值比鱼类的突变点高，说明超高压处理在一定程度上有利于甲壳类制品的加工。在贝类中，生蚝和青口在未处理时评分距离外观PCA点较远，因为闭壳肌提高了开壳难度，强力开壳造成贝肉破碎，导致外观评分低，而经过HPP处理后，PCA点分布聚集于颜色、外观和弹性周围，说明加压后的品质与颜色、外观和弹性评分更相关。当压力提高到最高500 MPa时，感官评分代表的PCA点距离没有发生显著变化，说明HPP不会造成贝类感官品质的较大影响，这在鲍鱼中更能得到体现，代表鲍鱼的PCA点的HPP处理后均与未处理距离近，因此，造成贝类感官变化的压力突变点可看作在500 MPa以上。

3 结论

HPP处理与热处理相比更适合水产品的加工处理，热烫1 min的水产品汁液流失严重，鱼类出现变白、肉质分散现象，虾类呈现明显红色，贝类肉质收缩，带明显黄色熟化外观，而HPP处理后水产品更接近未处理的外观，肉质完整饱满，贝类脱壳效果好，喜好评分更高。

不同水产品感官品质对压力的敏感程度不同，鱼类最敏感，其次是甲壳类，贝类的耐压性最高。鱼类外观随着压力的提高由半透明逐渐变白、不透明，感官变化区间在300 MPa左右，当压力升高到500 MPa时，鱼肉肉质外观类似煮熟鱼肉制品，喜好程度评分逐渐降低。甲壳类和贝类受压力影响小，加压后喜好程度评分提高，且脱壳效果好，解决了生鲜虾贝去壳时断尾、碎肉的现象。其中，对虾和濑尿虾加压后也会出现变白现象但程度较低，感官变化区间在400 MPa左右，而贝类几乎不受影响。

继续细化加压梯度和感官评分指标，并提取出2个主成分(方差贡献率分别是47.96%、36.72%)，替代原本指标进行评价，也显示HPP处理比热处理后的感官评分更接近于未处理。鱼类在较低的压力下外观有透明感，强度提升后弹性、气味、硬度提高，并出现纹理消失、肉色变白等现象，造成各类鱼感官变化的临界压力值分别为：海鲈鱼220 MPa，草鱼260 MPa，脆肉鲩、罗非鱼、三文鱼280 MPa，造成虾贝类外观变化的压力点比鱼类高，加压处理后对虾和濑尿虾外观、气味、硬度、弹性评分提高，分别在360，340 MPa以上才出现明显的变白现象，贝类的耐压性更高，在500 MPa下处理外观等各感官指标均与未处理差别较小，可认定感官变化的临界压力在500 MPa之上。该结果说明HPP处理更适用于生食甲壳类和贝类水产品，而对于生食鱼肉，在临界压力以下进行HPP处理能够保证其感官品质变化较小。