镀冰衣对鲣鱼冷冻贮藏过程中鲜度品质的影响

刘文博，柯志刚,4，徐霞,4，邬华威，王求娟， 周绪霞,4，丁玉庭,4，刘书来,4*

1(浙江工业大学 食品科学与工程学院，浙江 杭州，310014)2(浙江省深蓝渔业资源高效开发利用 重点实验室，浙江 杭州，310014)3(国家远洋水产品加工技术研发分中心(杭州)，浙江 杭州，310014) 4(海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心，大连工业大学，辽宁 大连，116034) 5(宁波今日食品有限公司，浙江 宁波，315000)

鲣鱼(Katsuwonuspelamis)，主要分布于中西太平洋海域，价格低廉但捕获量较高，年产量约100万t，是大型远洋性渔业的主要品种[1]。鲣鱼富含必需氨基酸以及DHA、EPA等不饱和脂肪酸，经济和食用价值很高，是国际营养协会推荐的绿色无污染健康美食[2]。鲣鱼在加工、储藏过程中受到的微生物侵蚀、外部损伤(如刮伤、擦伤和挤压)以及体内酶活性的变化均会导致其营养价值降低甚至产生异味。冷冻保藏是长期贮藏鲣鱼的主要方式，但鲣鱼在冻藏过程中易发生汁液流失、脂质氧化和蛋白质降解等品质劣变。赵思敏等[3]研究的新型流化冰保鲜技术可显著减缓冻藏过程中养殖大黄鱼鱼体的腐败进程，钝化其体内生化反应，延长产品货架期。在水产品中添加抗冻保护剂能有效抑制冰晶的持续生长和重结晶现象，对脂质具有一定抗氧化作用以及抑制蛋白质的聚集强度。鲁耀彬等[4]使用小分子葡聚糖作为抗冻保护剂处理草鱼，可以较好地保持其蛋白的理化与功能指标，有效抑制蛋白二级结构变性。

镀冰衣是一种在鱼体表面冻结后，将鱼体浸没在冷却的水中，在鱼体表面迅速形成冰层的冻藏前处理方式。冰衣能使空气与鱼体隔离，可抑制空气造成的蛋白质与脂质氧化[5]。但目前传统的镀冰衣技术存在易龟裂脱落、抗氧化性差等问题。TRIGO等[6]研究发现，使用无皂基藜提取物镀冰衣处理能抑制大西洋鲭(Pneumatophorusjaponicus)鱼肉脂肪氧化，提高了其感官品质并延长产品货架期；郑炜等[7]发现ClO2镀冰衣能有效抑制凡纳滨对虾虾仁冷冻期颜色的改变，有效保持虾仁的品质。然而，采用单一冰衣液对保鲜效果的提升作用较为有限，根据栅栏技术原理，复合冰衣液具有协同效用，能够发挥不同添加剂的保鲜效果，有效改善保鲜品质。目前国内新型镀冰衣技术尚在起步阶段，HE等[8]用花椒和模拟花椒精油制备冰衣液对大西洋鲑鱼生鱼片镀冰衣处理，有效减缓了鱼片微生物繁殖和挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen，TVB-N)值增加，并且保留了较好的微观结构和感官品质，能有效保持鲑鱼鱼片的新鲜度。本文尝试在褐藻胶冰衣镀液的基础上分别添加保水剂复合磷酸盐以及抗氧化剂D-异抗坏血酸钠，研究不同添加剂的复配冰衣对鲣鱼冻品在冻藏过程中脂肪氧化、蛋白质变性、微生物生长及干耗等品质劣化问题的抑制效果，为改善鲣鱼产品的冻藏品质和延长产品货架期提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 原料与试剂

鲣鱼，规格(2.0±0.1) kg，由上海开创远洋公司金汇6号围网渔船于中西太平洋海域(东经155°～165°，北纬02°～南纬02°)捕获，通过船载冷盐水冻结至鱼体中心温度(-17±1) ℃，转至船载干仓暂存，并运至实验室；

D-异抗坏血酸钠、褐藻胶、三聚磷酸钠、焦磷酸钠等为食品级，连云港德邦精细化工有限公司；MgO、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、1, 1, 3, 3-四乙氧基丙烷、冰乙酸、石油醚、KI、无水Na2SO4、重铬酸钾、KCl、NaOH、NaCl、普通营养琼脂等均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。硼酸、双缩脲试剂、牛血清蛋白，美国Sigma-aldrich公司。

1.1.2 主要仪器

FA 3204B精密电子天平，上海仪天科学仪器有限公司；HR 2860高速碎肉机，荷兰飞利浦公司；UV-6100S扫描型紫外分光光度计，上海美谱达MATADA仪器有限公司；FLS980 稳态/瞬态荧光光谱仪，英国Edinburgh Instrument公司；ColorQuest XE色差仪，Hunterlab公司；TGL-16M高速台式冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；PHS-3C pH计，上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲣鱼的镀冰衣处理

将原料鱼置于-18 ℃冰箱，鱼体中心温度达到(-17±1) ℃。未镀冰衣组作为对照(CK)组，质量分数0.1%褐藻胶的冰衣镀液作为(IG-1)组，0.1%褐藻胶和1.5%D-异抗坏血酸钠的复配冰衣镀液作为(IG-2)组，0.1%褐藻胶和2%复合磷酸盐[m(三聚磷酸钠)∶m(焦磷酸钠)=1∶1]的复配冰衣镀液作为(IG-3)组。

选用表面完整无破损的冷冻鲣鱼，将其浸没于温度为(0±2) ℃的上述4种冰衣镀液中，镀冰时间为15 s，取出鲣鱼，使镀液在鱼体表面迅速凝结成冰衣，控制镀冰量为5.8%～6.8%，真空包装后置于-18 ℃冰箱冻藏，以60 d为取样周期对鲣鱼肉的品质指标进行测定，分析300 d冻藏期内鲣鱼品质的变化规律。

1.2.2 TVB-N的测定

参照GB 5009.228—2016《食品国家安全标准 食品中挥发性盐基氮的测定》。

1.2.3 pH的测定

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》。

1.2.4 过氧化值(peroxide value, POV)的测定

参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》。

1.2.5 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBA)的测定

参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》。

1.2.6 荧光强度(fluorescence intensity, FI)的测定

1.2.6.1 肌原纤维蛋白的制备

根据KONG等[9]的方法并稍做修改，制备肌原纤维蛋白(myofibrillar protein，MFP)。将2 g切碎的鱼肉与15 mL冷蒸馏水混合，在4 ℃下匀浆30 min，以14 000 r/min离心10 min。重复使用10倍体积的pH 7.0、50 mmol/L Tris-KCl缓冲液洗涤沉淀，提取更多水溶性物质。将沉淀与10倍体积pH 7.0、0.6 mol/L Tris-KCl缓冲液重新混合，均质30 s。在4 ℃下静置1 h以提取MFP，然后在10 000 r/min、4 ℃下离心10 min。收集的上清液就是MFP溶液。根据WU等[10]方法并进行一些修改，分析MFP溶液中的蛋白质浓度，并调整为0.5 mg/mL。

1.2.6.2 荧光强度的测定

参考REN等[11]方法并稍做改动。使用稳态/瞬态荧光光谱仪扫描在0.6 mol/L Tris-KCl缓冲液中稀释的MFP溶液(0.5 mg/mL)。在295 nm的激发波长下，在300～400 nm波长处获得荧光强度光谱，扫描速度为1 000 nm/ min。激发和发射狭缝宽度为10 nm。

1.2.7 质构特性的测定

参考胡丽丽等[12]的方法并作一定修改。采用质地剖面分析模式测试，模拟人的2次咀嚼动作，检测质构特性参数。将鱼肉切成10 mm×15 mm×10 mm的方块，使用平底柱形探头P/36R。测试条件如下：测试前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率5 mm/s，应变程度75 %，停留间隔5 s；负重探头类型Auto-5 g；数据收集率200；环境温度12～16 ℃。样品按垂直于其厚度的方向平放，每次测3个样品，取平均值，分别测定其硬度、弹性、内聚性、黏性、咀嚼性和回复性。

1.2.8 感官分析

感官分析评估表是由6名经过实验室培训的小组成员根据从最佳到最差特征的六点量表制定的。解冻后，将鲣鱼样品用5个参数(颜色、气味、质地、形态和烹饪测试)进行评估。对于烹饪测试，感官评估基于风味、味道和肉汤浊度。制作雷达图，以可视方式表示鲣鱼样品的感官分析结果。

1.2.9 白度的测定

采用ColorQuest XE色差仪的L*，a*，b*模式测定。将鲣鱼鱼肉用一层保鲜膜包裹，在25.400 mm2孔径透光孔、包括镜面反射设置下测定鲣鱼普通肉和暗色肉的色泽，每个样品重复测定6次。白度按公式(1)计算：

(1)

1.2.10 汁液流失率的测定

采用SOARES等[13]的方法并稍作修改。取出每袋解冻的鲣鱼样品，用滤纸吸干并称重。通过公式(2)计算鲣鱼样品的汁液流失，其中m1表示鲣鱼样品镀冰衣前的初始质量;m2表示解冻后鲣鱼样品的质量。

(2)

1.2.11 镀冰衣失重率的测定

参考SUNDARARAJAN等[14]的方法，按公式(3)计算：

(3)

式中：m0，第0天镀冰衣后冷冻鲣鱼的质量，g；mX，镀冰衣后鲣鱼冷冻储存第60、120、180、240和300 d后的质量，g；X，储存时间，d。

1.3 数据处理

数据采用SPSS 26软件进行整理分析，采用Origin 2019b软件作图，实验结果表述为平均值±标准偏差(Mean±SD)，当P<0.05为显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间TVB-N的影响

TVB-N是由蛋白质分解产生的氮及胺类等碱性物质，其随腐败程度的加深而增加。如图1所示，在-18 ℃冻藏条件下，CK组的TVB-N值最高，在冻藏前期增长明显，在后期趋于平缓。3组冰衣镀液均对TVB-N值的增长有明显的抑制作用，其中IG-2组的控制效果最好(P<0.05)。结果表明，镀冰衣对鲣鱼鱼肉腐败变化有良好的控制作用，并且D-异抗坏血酸钠和褐藻胶复配冰衣的控制效果更优。冻藏300 d时，IG-1、IG-2、IG-3实验组TVB-N值分别低于对照组3.05%、7.11%、6.09%。而余文辉等[15]研究发现含有竹叶抗氧化物的复配冰衣能有效抑制金枪鱼贮藏过程中微生物的生长和TVB-N值增加。说明含有抗氧化物的复配冰衣相较于单一冰衣更能有效抑制鱼肉腐败。

图1 不同冰衣镀液对TVB-N的影响Fig.1 Effect of different ice glazing on TVB-N

2.2 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间pH值的影响

pH值是评定水产品鲜度及品质优劣的重要指标，pH值为6.0时，金枪鱼肉略有腥臭味，口感不佳；pH值为6.5时，金枪鱼类肌肉腐败变质，不能食用[16]。如图2所示，在贮藏300 d内，4组样品的pH值呈先下降后上升趋势。在贮藏前60 d内，随着鱼类死后糖酵解的进行，鱼体肌肉中大量糖原酵解产生乳酸、三磷酸腺苷降解产生磷酸，致使肌肉pH值降低，之后鱼体进入自溶阶段，由于组织中蛋白酶的作用使蛋白质逐渐分解成氨基酸、单磷酸腺脱氨，氧化三甲胺分解产生三甲胺及二甲胺等含氮碱性化合物，从而使鱼肉pH值上升。贮藏300 d后CK组、IG-1组、IG-2组、IG-3组的鱼肉pH值分别达到了6.18、6.05、5.90、5.91，腐败程度为CK组>IG-1组>IG-3组>IG-2组，说明镀冰衣处理能起到较好的保鲜效果，并且D-异抗坏血酸钠和褐藻胶的复配冰衣对微生物及酶活性的抑制作用优于单一褐藻胶冰衣。

2.3 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间POV的影响

脂肪酸过度氧化会导致酸败味等不良风味的形成[17]。镀冰衣技术可以在鱼体表面形成防护屏障，隔绝空气，达到抑制脂肪氧化的目的。SHI等[18]研究发现添加0.2%的迷迭香酸冰衣处理冻虾在脂肪氧化方面表现出较明显的优势。如图3所示，冻藏期间鲣鱼冻品的POV值均随贮藏时间延长而增加，其中120、180和240 d之间没有显著性差异(P>0.05)，相同贮藏时间POV值为CK组>IG-3组>IG-1组>IG-2组，说明D-异抗坏血酸钠与褐藻胶的复配冰衣可以有效延缓过氧化物的生成，对脂肪氧化的抑制效果最好。复合磷酸盐与褐藻胶的复配冰衣组在对脂肪氧化控制上没有单独使用褐藻胶冰衣组效果好。

图3 不同冰衣镀液对POV的影响Fig.3 Effect of different ice glazing on TBA

2.4 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间TBA的影响

TBA值反映了脂肪次级氧化产物的多少，如图4所示，在冻藏前120 d均有上升趋势，之后则增长缓慢。这可能是因为120 d后氧化产物进一步分解成了与风味密切相关的酸类物质和醇类物质。冻藏300 d后，IG-1、IG-2、IG-3实验组TBA值分别低于对照组39.24%、57.34%、18.77%。说明经过镀冰衣处理的鲣鱼其脂肪氧化均受到抑制，其中D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣组的TBA值始终低于复合磷酸盐与褐藻胶复配冰衣组、单一的褐藻胶冰衣组和对照组。说明D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣可以更有效地抑制鲣鱼贮藏过程中的脂肪氧化。

图4 不同冰衣镀液对TBA的影响Fig.4 Effect of different ice glazing on POV

综合图3和图4中TBA值与POV的结果发现，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶的复配冰衣的抗脂肪氧化效果最好，其次为单一的褐藻胶冰衣和复合磷酸盐与褐藻胶的复配冰衣，而未镀冰衣组的脂肪氧化程度最高，这也说明了镀冰衣处理能有效抑制脂肪氧化。

2.5 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间荧光强度(FI)的影响

鱼肉的质构特性与肌原纤维蛋白、肌肉中结缔组织以及脂肪等密切相关，而蛋白质氧化会导致肌原纤维蛋白受损从而影响肌肉的弹性、硬度、胶黏性以及咀嚼性。同时高铁肌红蛋白可以分解脂质氧化产物产生氢过氧化物，从而促进脂肪氧化[19]。色氨酸(Trp)含量可表征蛋白质展开的程度。由于肌球蛋白在其杆状和头部均具有Trp残基，因此荧光强度分析被广泛用作Trp的暴露指数并监测肌原纤维蛋白的结构变化[20]。

如图5所示，在295 nm激发的肌原纤维蛋白具有最宽的谱带，在335 nm处最大，并显示出高荧光强度。CK组鲣鱼样品肌原纤维蛋白的FI在整个储存过程中急剧下降，而镀冰衣的3组样品FI主要在前60 d下降。储存300 d后，CK组、IG-1、IG-2、IG-3组的FI与初始值相比分别降低了44.16%，30.40%，22.26%和25.87%。FI的减少与Trp的吲哚侧链的变性和暴露有关[20]。这表明长时间的冷冻保存会导致埋藏的Trp残基和肌原纤维蛋白的三级结构发生变化。与镀冰衣样品相比，未镀冰衣鲣鱼的FI下降幅度更大，这表明镀冰衣处理可以保护蛋白质在冷冻保存过程中免受变性和结构变化的影响，其中D-异抗坏血酸钠与褐藻胶的复配冰衣对蛋白质氧化变性的抑制效果最好，复合磷酸盐与褐藻胶的复配冰衣次之。

2.6 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间质构特性的影响

质构特性是评价鱼肉等水产品十分重要的感官属性之一，由表1可知，鲣鱼样品中肌肉硬度和咀嚼性在贮藏前期呈现明显的下降趋势，在冻藏120 d后逐渐趋于平缓，黏着性呈明显上升趋势。冻藏300 d后，IG-1、IG-2、IG-3实验组硬度值分别高于对照组22.85%、65.60%、26.49%；咀嚼性分别高于对照组21.70%、65.72%、52.21%；黏着性分别低于对照组8.32%、33.21%、24.68%。随着贮藏时间的延长，4组样品的弹性均呈先下降后上升的趋势，而内聚性并无明显变化。这可能是由于在贮藏前期，鱼肉细胞骨架瓦解或肌纤维与肌纤维的分离，导致硬度和咀嚼性快速下降；而贮藏后期鱼肉肌原纤维之间的胶原物质降解，肌原纤维之间的结构变得松散，在硬度和咀嚼性持续下降的同时，黏着性持续升高[21]。

a-CK；b-IG-1；c-IG-2；d-IG-3图5 冻藏期间肌原纤维蛋白荧光强度的变化Fig.5 Changes in the fluorescence intensity of myofibrillar proteins during frozen storage

表1 冻藏期间不同冰衣镀液对质构的影响Table 1 Effect of different ice glazing on plasma structure during freezing storage

与对照组样品相比，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣组样品的硬度值与咀嚼性降幅更缓，黏着性处于最低水平。同时，复合磷酸盐与褐藻胶复配冰衣组的处理效果优于单一褐藻胶冰衣组，说明镀冰衣处理能在鱼体表面形成有效的保护屏障，延缓肉质口感的劣变，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣具有良好的抑制蛋白质氧化、脂肪氧化与微生物生长的作用，能最大限度保持其良好的质构特性。

2.7 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间感官特性的影响

冷冻贮藏不同时期后，CK、IG-1、IG-2、IG-3的感官特征如图6所示。

a-60 d；b-120 d；c-180 d；d-240 d；e-300 d图6 冻藏期间不同冰衣镀液处理的感官分析图Fig.6 Sensory analysis of different ice glazing during freezing storage

在贮藏的前60 d内，所有参数(颜色、气味质地、形态和蒸煮测试)接近6，所有鲣鱼样品之间均无显著差异。180 d后所有鲣鱼样品的感官评分均出现明显下降。CADUN等[22]研究发现迷迭香冰衣的虾样品在储藏期间的感官评分下降较慢。

当感官评估的总分低于15时，该组鲣鱼样品被认为是人类无法接受的，CK组鲣鱼样品在180 d内是可接受的，IG-1组鲣鱼样品在240 d内是可接受的，而IG-2和IG-3组样品在整个储藏的300 d内都是可接受的。结果表明，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣、复合磷酸盐与褐藻胶复配的两组冰衣在冷冻贮藏期间可以使鲣鱼保持良好的感官特性，其次是单一褐藻胶冰衣。

2.8 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间白度的影响

鱼肉的色泽是消费者直观判断鱼肉新鲜度品质的参数，脂肪氧化和肌红蛋白氧化会导致鱼肉颜色的改变，由上述讨论可知，镀冰衣处理能够有效地控制脂肪氧化和蛋白质氧化。如图7所示，在300 d冻藏期间白度呈上升趋势，在相同时间白度CK组>IG-1组>IG-3组>IG-2组，但不同处理组之间的差异性不显著，结合脂肪氧化和肌原纤维蛋白氧化的情况分析，这可能是由于冻藏期间水分的散失和蛋白质的氧化导致高铁肌红蛋白含量升高，从而引起鱼肉色泽的褐变。

图7 不同冰衣镀液对白度的影响Fig.7 Effect of different ice glazing on whiteness

2.9 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间汁液流失率的影响

低温贮藏会因为温度波动等问题造成水产品体内汁液的流失，汁液流失的增加不仅会导致解冻时冷冻组织的质地下降，也会导致水溶性营养物质的损失，还会改变鲣鱼的口感和风味。如图8所示，所有鲣鱼样品的汁液流失总体上随贮藏时间的延长而增加，未镀冰衣的CK组鲣鱼在整个贮藏过程汁液流失最高，其次是IG-1和IG-3组的鲣鱼样品。储藏到300 d后，CK组、IG-1组、IG-2组和IG-3组鲣鱼样品的汁液流失率分别为1.32%、1.12%、0.42%和0.72%。

图8 不同冰衣镀液对汁液流失率的影响Fig.8 Effect of different ice glazing on drip loss rate

未镀冰衣组的水分损失最严重，而镀冰衣对汁液的物理阻隔是降低汁液流失的原因之一，同时如果鱼类肌肉组织因微生物活动而分解，其持水能力也会逐渐丧失，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶的复配冰衣对微生物生长的抑制作用可以最大限度保持肌肉组织的完整性从而更好地减少汁液流失。另外，WANG等[23]的研究证明减少蛋白质的氧化也可以降低汁液流失率，这是由于蛋白分子表面存在的大量亲水羧基和羟基可与水分子形成氢键，从而降低水分流失。

2.10 不同冰衣对鲣鱼冷冻保藏期间失重率的影响

鱼体的失重归因于冷冻储存期间蛋白质的变性和冰晶的重结晶，导致鱼肉水分升华。镀冰衣处理能在鲣鱼表面形成有效防护屏障，防止鲣鱼脱水并最大限度地减少鱼肉脂肪氧化、蛋白质变性和质量损失。

如图9所示，冻藏时间越长，质量损失越大。冷冻储存120 d后，CK组样品的质量损失明显更高，复配冰衣IG-2和IG-3组的质量损失较低。在整个贮藏期间，CK组、IG-1组、IG-2组、IG-3组鲣鱼失重率分别达到1.11%、0.81%、0.53%、0.58%。结果表明，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣能更好地降低鱼肉质量损失。这可能是由于镀液中的D-异抗坏血酸钠与蛋白质相互作用，减少其变性的同时也减少了水分的升华。因此，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣的性能优于单一的褐藻胶冰衣。

图9 冻藏期间不同冰衣镀液对失重率的影响Fig.9 Effect of different ice glazing on weight loss rate

3 结论

本文比较了不同冰衣镀液对鲣鱼品质的影响，其中D-异抗坏血酸钠与褐藻胶的复配冰衣对鲣鱼品质变化有良好的控制作用，分别对鲜度品质、脂肪氧化、蛋白氧化、汁液流失、质构特性发挥了最优的效果。冻藏300 d时褐藻胶组、D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配组、复合磷酸盐与褐藻胶复配组的TVB-N值分别低于对照组3.05%、7.11%、6.09%。镀冰衣处理能延缓鲣鱼蛋白质的变性程度，其蛋白质氧化变性程度为：对照组>褐藻胶组>复合磷酸盐与褐藻胶复配组>D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配组，并且D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配组的鲣鱼其TBA值及POV值增幅皆为最低，说明D-异抗坏血酸钠作为抗氧化剂能有效降低鲣鱼蛋白氧化及脂质氧化，能更好地抑制微生物和酶引起的鱼肉腐败变质，同时还能减少鲣鱼鱼肉的汁液流失，能有效的保持其感官品质。

综上所述，D-异抗坏血酸钠与褐藻胶复配冰衣镀液对鲣鱼进行快速镀冰衣处理并储藏在低温条件下，可使鲣鱼保持较好的贮藏品质，提高其商用价值。