微波巴氏杀菌三文鱼在贮藏期间的品质变化

栾东磊,白雪嫄,胡蕾琪,薛长湖,牟海津*

1(上海海洋大学 食品热加工工程技术中心,上海,201306)2(上海海洋大学 食品学院,上海,201306) 3(中国海洋大学 食品科学与工程学院,山东 青岛,266000)

三文鱼(Salmosalar),又被称为大西洋鲑,属硬骨鱼纲鲑形目鲑亚目鲑科,是一种冷水性的洄游鱼类,主产地是挪威、苏格兰等北半球高纬度地区。三文鱼肉质细嫩鲜美,营养物质丰富,除了富含ω-3系不饱和脂肪酸,蛋白质含量也明显高于其他鱼类[1-2],是国际上流行的名贵食用鱼类。生食三文鱼是最营养的食用方法,但是自身容易受到微生物污染[3],存在较大的安全隐患,因此三文鱼通常经烹饪后熟食,目前开展了许多关于不同烹饪方式、不同贮存温度、不同保鲜方法以及不同包装处理对三文鱼品质和货架期影响的研究[4-5]。

随着现代生活节奏的加快,高品质、长货架期的方便食品越来越受欢迎[6]。但是长货架期的方便食品必须经过杀菌处理,以保证食品的安全性。传统灭菌釜处理在提高传热速率方面存在较大的局限性,加热时间较长,无法大幅度改善产品品质,因此急需新型杀菌技术的突破。

微波杀菌是近年来唯一获得美国食品药品监管局(Food and Drug Administration,FDA)许可的可用于长货架期食品工业化生产的新型杀菌技术[7]。微波加热食品时,在交变电磁场的作用下,食品中的极性分子由原来的随机分布状态变为沿电场方向的有序排列,导致分子之间发生剧烈的摩擦、碰撞,将电磁能转化为热能,使食品内外同时加热[8],因此微波具有快速整体加热的优点,与传统的传导加热相比,微波可以大幅缩短加热时间,对固态食品实现高温短时处理,在保证产品微生物安全的同时提高产品品质。

基于自主研发的微波杀菌系统,本课题组研发了三文鱼的微波巴氏杀菌工艺,在F90=10 min的热处理程度下可以达到巴氏杀菌的效果,此时肉毒梭菌数量可以减少6个数量级,一般能够在4 ℃下保存6周[9-11]。在前期杀菌工艺研究的基础上,以菌落总数、汁液流失率、总脂含量、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸反应产物值(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)、酸价(acid value,AV)为评价指标,分析微波杀菌三文鱼在贮藏期间的品质变化,同时对比相同的热处理条件下,传统灭菌釜处理的三文鱼在贮藏期间的品质变化以及贮藏时间,为三文鱼产品的精深加工提供理论指导。

1 试验材料与设备

1.1 材料与试剂

本实验所用到的冷冻大西洋三文鱼(Salmosalar)原产国智利,美威(水产)上海有限公司;2-TBA、乙二胺四乙酸二钠盐、轻质氧化镁、酚酞、三氯乙酸(TCA)、三氯甲烷、无水乙醇、无水甲醇、无水乙醚、氯化钠、无水硫酸钠、盐酸标准滴定液、乙醇制氢氧化钾标准滴定液均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司；平板计数琼脂,上海吉至生化有限公司。

1.2 仪器与设备

PICOVACQ/1TC无线金属温度传感器,法国TMI-ORION公司；HENKELMAN JUMBO 35真空包装机,荷兰HENKELMAN公司；工业微波杀菌系统(896 MHz,75 kW),上海海洋大学热加工中心；SYSTEC HX-320反压柜式灭菌器,赛斯太克(上海)贸易有限公司；ME204E/02电子天平,梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司；HH-6数显恒温水浴锅,金坛市城西富威实验仪器厂；ROTINA 420离心机,德国海蒂诗科学仪器有限公司；SHA-B数显恒温震荡器、FJ200-SH数显高速分散均质机,常州天瑞仪器有限公司；SCIENTZ SB-800DT超声波清洗机,宁波新芝生物科技股份有限公司；HWS-24电热恒温水浴锅,上海慧泰仪器制造有限公司；FOSS 8400全自动凯氏定氮仪,上海高信化玻有限公司；EVOLUTION 220紫外、可见光分光光度计,赛默飞世尔科技(中国)有限公司；TA.XTPULS物性质构仪,北京微讯超技仪器技术有限公司；RE-501旋转蒸发仪,巩义市科华仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 前处理

实验前将冷冻的三文鱼置于4 ℃解冻12 h,三文鱼样品切成50 mm×60 mm×16 mm的块状,分成3组(微波杀菌处理、传统灭菌釜处理、未处理),每组18个样品,切好的三文鱼块用耐高温蒸煮袋进行抽真空密封。

Materials and Techniques：Porcelain with white glaze in revolving style

微波杀菌处理：基于自主研发的微波杀菌系统,本课题组研发了微波杀菌工艺,采用的杀菌参数为微波净功率8 kW,加热3 min,保温5 min,冷却5 min[12]。传统灭菌釜处理：为了得到与微波处理相同的F值,用柜式蒸汽灭菌釜对三文鱼样品进行处理,得出杀菌参数为升温9 min,95 ℃处理10 min,冷却5 min。

将未处理组和处理好的三文鱼放在4 ℃冰箱里冷藏保存6周,并在处理后每周随机抽取3份样品,进行各项指标的检测,每项实验平行3次。

1.3.2 菌落总数的测定

参考刘欣荣等[13]的方法,取2.0 g均质的三文鱼样品,置于盛有18 mL无菌生理盐水的离心管中,用高速分散器混匀,制成体积比1∶10的样品稀释液。取适量稀释液,采用营养琼脂为培养基,在36 ℃恒温培养箱中培养(48±2)h后计数,并计算出三文鱼中的菌落总数。

1.3.3 汁液流失率的测定

参考WILKINSON等[14]的方法。称量包装好的三文鱼肉的总质量,记为m1,取出包装袋内的三文鱼肉,倒出包装袋中的汁液,用滤纸吸干包装袋表面的汁液,并称量包装袋和三文鱼肉的总质量,记为m2,取出三文鱼肉,称量包装袋的质量记为m3,平行3次。汁液流失率计算如公式(1)所示：

(1)

1.3.4 总脂含量的测定

采用改进的BLIGH等[15]的方法提取三文鱼鱼肉中的脂质,分别取9 g未处理、微波杀菌处理、传统灭菌釜处理的温度传感器周围的三文鱼鱼肉,按1∶20(g∶mL)的料液比加入氯仿-甲醇溶液(体积分数66.7%),均质后转移至锥形瓶中静置浸提24 h,过滤后在浸提液中加入适量质量分数为0.9% NaCl溶液,转移至分液漏斗中静置分层,收集下层氯仿层,用无水硫酸钠进行干燥。装入烘干的平底烧瓶中进行旋转蒸发,残留物即为总脂含量。

1.3.5 TVB-N的测定

参考FOSS法进行测定,准确称取3.0 g均质后的三文鱼肉于750 mL蒸馏管中,加入1 g轻质MgO粉末,再用全自动凯氏定氮仪进行蒸馏、计算。TVB-N值的单位为mg N/100 g。

1.3.6 TBARS的测定

参考VYNCKE等[16]的方法测定。取5.0 g均质后的三文鱼肉于烧杯中,加入25 mL 7.5% 质量分数为TCA溶液,充分搅拌均匀,摇床振荡30 min后过滤。然后移取上述滤液5 mL于试管中,加入5 mL浓度为0.02 mol/L 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)溶液,于90 ℃水浴加热40 min,冷却至室温,加入5 mL三氯甲烷摇匀,待溶液静置分层,取适量上层溶液分别在532和600 nm波长处测定吸光度。结果以丙二醛(malondialdehyde,MAD)含量计,TBARS 值的计算如公式(2)所示,单位为mg MAD/kg。

(2)

式中：TBARS,样品中MAD的含量,mg MAD/kg；A532,样品在532 nm处的吸光度；A600,样品在600 nm处的吸光度；72.6,MAD的相对分子质量；155,毫摩尔吸光系数。

1.3.7 AV的测定

取5.0 g均质好的三文鱼肉置于离心管中,分次加入50 mL中性乙醚-乙醇混合液,涡旋振荡后超声波处理15 min,4 500 r/min离心3 min,上清液移入锥形瓶中,重复几次,合并上清液,滴加2～3滴酚酞,以浓度为0.05 mol/L的KOH溶液滴定至粉红色且10 s内不褪色为滴定终点,记录消耗的KOH量,样品的酸价计算如公式(3)所示：

(3)

式中：AV,三文鱼样品的酸价,以KOH计,mg/g；V,三文鱼提取液消耗KOH标准滴定溶液的体积,mL；c,KOH标准滴定液的实际浓度,mol/L；m,称取三文鱼的质量,g；56.1为与1.00 mL 1.00 mol/L的KOH标准滴定溶液相当的KOH毫克数。

1.4 数据分析

采用Origin 8.5软件对数据进行分析制图,采用Excel 2010和SPSS 19.0对数据进行统计处理和显著性分析,当P<0.05时认为差异显著。

2 结果与分析

2.1 菌落总数(total number of colonies,TVC)的变化

三文鱼可以生食,但是其自身容易受到微生物的污染,生食带有致病菌的三文鱼会影响消费者的健康。由表1可以看出,在相同的热处理程度下,微波杀菌处理三文鱼在贮藏前5周均没有检测到菌落,仅在第6周时检测到<10 CFU/g的菌落数,传统灭菌釜处理的三文鱼在第3周时检测到了菌落,在第6周时菌落总数比微波杀菌处理的多。2种方式处理后都有效降低了微生物数量级,保持了三文鱼较好的品质,延长了三文鱼的贮藏时间。虽然在第6周的时候处理组的三文鱼均检测到了菌落,但是都没有超过水产品可食用阈值5.0 lg CFU/g[17],三文鱼还保持可食用的品质。而未处理三文鱼在第2周时就检测到了106CFU/g的菌落数,超出了可食用阈值5.0 lg CFU/g,因此未处理三文鱼在4 ℃条件下贮藏期一般不超过2周。对比传统灭菌釜处理,微波杀菌处理后三文鱼的腐败程度相对较低,更有效地抑制了微生物的增长。

表1 贮藏期间2种杀菌处理的三文鱼菌落总数检测结果 单位：CFU/g

2.2 汁液流失率的变化

汁液流失率和鱼肉中的肌原纤维蛋白的持水力相关,初始三文鱼肌肉组织比较均匀,肌原纤维排列紧密,随贮藏时间延长,鱼肉中的腐败微生物逐渐增多,蛋白质降解,肌原纤维出现缝隙,组织结构被破坏,导致鱼肉的持水性变差,汁液流失率增加[18-20]。

在6周的贮藏期间,三文鱼的汁液流失率变化如图1所示,随着贮藏时间的延长,微波杀菌处理和传统灭菌釜处理的三文鱼汁液流失率均呈上升趋势,主要是因为在热处理过程中高温使蛋白质变性,肌原纤维蛋白收缩,导致鱼肉中可以存储水分的网格空间结构变小,三文鱼肉的持水能力降低,汁液流失率增加[21]。未处理组的三文鱼汁液流失率开始时较小,随后增长速率较快,从最初的(5.56±0.62)%到贮藏期结束的(17.22±0.44)%,处理后的三文鱼虽然在贮藏期间汁液流失率呈现上升趋势,但是相比于未处理的三文鱼,其品质要更好,说明2种处理方式都能够有效抑制三文鱼的汁液流失,使其保持更好的外观品质,延长三文鱼的贮藏时间。但是在整个贮藏期间,微波杀菌处理三文鱼的汁液流失率要略高于传统灭菌釜处理,前2周差异显著(P<0.05),这是由于微波的整体加热,使得蛋白质的变性程度要高于传统灭菌釜处理。

图1 不同热处理方式对三文鱼贮藏期间汁液流失率的影响Fig.1 Effect of different thermal treatments on juice loss rate of salmon fillets during storage

2.3 总脂含量的变化

在6周的贮藏期间,三文鱼的总脂含量变化如图2所示,随着贮藏时间的延长,微波杀菌处理和传统灭菌釜处理的三文鱼总脂含量均呈下降趋势,且微波杀菌处理三文鱼的总脂含量均显著高于传统灭菌釜处理(P<0.05),这与微波杀菌处理能够大幅缩短加热时间有很大关系。未处理的三文鱼起始脂肪含量为(14.23±0.46)%,6周期间处理组三文鱼的总脂含量均低于未处理组,这是由于高温处理加速了脂肪的氧化或者使更多的游离脂肪酸浸出到汁液中,这个结果和SIOEN等[22]的发现一致。对比传统灭菌釜处理,微波杀菌处理能够更好地保留三文鱼的总脂含量。

图2 不同热处理方式对三文鱼贮藏期间总脂含量的影响Fig.2 Effect of different thermal treatments on total extracted lipid of salmon fillets during storage

2.4 TVB-N的变化

在水产品中由于细菌和酶的作用,在腐败过程中蛋白质会分解产生氨以及胺类等具有挥发性的物质[23]。通常用TVB-N 的含量来评价水产品在贮藏期间的品质劣变程度,当水产品腐败程度加重时,其TVB-N值就会增加[24]。

在6周的贮藏期间,三文鱼的TVB-N值变化如图3所示,随着贮藏时间的延长,微波杀菌处理和传统灭菌釜处理三文鱼的TVB-N值均呈上升趋势,且传统灭菌釜处理三文鱼的TVB-N值显著高于微波杀菌处理(P<0.05),在第6周时分别达到了23.15,18.89 mg/100 g。

图3 不同热处理方式对三文鱼贮藏期间TVB-N的影响Fig.3 Effect of different thermal treatments on TVB-N of salmon fillets during storage

相比于处理组,未处理组三文鱼的TVB-N值增长较快,且在第6周结束时达到了35.67 mg/100 g,超出了≤30 mg/100 g的鲜、冻动物性水产品原料的标准[25],因此处理组可以显著延长三文鱼的贮藏期。对比传统灭菌釜处理,微波杀菌处理能杀灭部分微生物的同时更好地抑制酶的活性,减缓蛋白质的降解速率。

2.5 TBARS的变化

三文鱼脂肪含量较高,尤其富含多不饱和脂肪酸,在贮藏期间极易发生氧化,导致三文鱼品质下降,不饱和脂肪酸的氧化产物醛类,可与TBARS结合生成有色化合物,通过测定有色物质的吸光度值,来衡量油脂的氧化程度[26]。

在6周的贮藏期间,三文鱼的TBARS值变化如图4所示,随着贮藏时间的延长,微波杀菌处理和传统灭菌釜处理三文鱼的TBARS值在整个贮藏期间均呈现出先上升后下降的趋势,在第4周达到最大值。与传统灭菌釜处理相比,微波杀菌处理三文鱼的TBARS值较低,差异显著(P<0.05),这是由于微波杀菌大幅缩短了加热时间,更好地保持了三文鱼的品质。贮藏后期,TBARS值下降的原因可能是生成的氧化产物MAD又进一步氧化为羧酸和有机醇等物质[27],贮藏至第6周,微波杀菌处理三文鱼的TBARS值较高,说明其氧化产物MAD还未大量进行下一步氧化,微波杀菌处理过程中脂肪氧化的速度相对缓慢,三文鱼品质劣变的程度较低。

图4 不同热处理方式对三文鱼贮藏期间TBARS的影响Fig.4 Effect of different thermal treatments on TBARS of salmon fillets during storage

2.6 AV的变化

在贮藏过程中三文鱼肉中的脂肪在水、脂肪酶、微生物等多种因素的协同作用下发生水解反应,生成大量游离脂肪酸[28],AV是一项用来衡量含油脂食物腐败程度的重要指标,可以反映脂质水解产生游离脂肪酸的净积累量[29]。

在6周的贮藏期间,三文鱼的酸价变化如图5所示,随着贮藏时间的延长,微波杀菌处理和传统灭菌釜处理三文鱼的酸价均呈上升趋势,但没有显著差异(P>0.05),前2周的增长比较迅速,随后增长较为缓慢。未处理组三文鱼的酸价始终高于处理组。

图5 不同热处理方式对三文鱼贮藏期间酸价的影响Fig.5 Effect of different thermal treatments on acid value of salmon fillets during storage

3 结论

本文在前期研发三文鱼微波巴氏杀菌工艺的基础上,进一步研究处理后的三文鱼在贮藏期间的品质变化,以菌落总数、汁液流失率、总脂含量、TVB-N、TBARS、AV为品质评价指标,同时将相同热处理条件下,传统灭菌釜处理三文鱼在贮藏期间的品质变化作为对比。结果表明：在4 ℃,6周的贮藏期间,微波杀菌处理的三文鱼在贮藏期间的菌落总数增长相对缓慢,同时保留了三文鱼更多的总脂含量,从TVB-N的变化来看,传统灭菌釜处理的三文鱼变质速率更大。此外,TBARS结果显示,在贮藏期间传统灭菌釜处理的三文鱼脂肪氧化速率更高。

综上所述,在6周的贮藏期间,与未处理组的三文鱼相比,2种处理方式都能有效抑制三文鱼中微生物的生长,减缓蛋白质降解和脂肪氧化的程度。其中微波杀菌处理后三文鱼的品质更优,在贮藏期间的品质变化也较小。研究表明,同传统灭菌釜处理相比,微波巴氏杀菌工艺在缩短加热时间的同时保留了三文鱼的营养价值,并延长了三文鱼的贮藏期。