模拟物流运输条件下冻半干金鲳鱼品质和风味变化

段茹碧 何燕富 邱 丹 夏光华 李永成

(海南大学食品科学与工程学院,海南 海口 570100)

半干水产品的盐含量低于传统腌干咸鱼制品,含水量一般控制在40%～55%,水分活度则一般在0.85～0.94,在此水分活度下绝大多数细菌、酵母和霉菌均可生长繁殖[1]11。因此,半干水产品需置于-20 ℃以下才能长期保存。

基于半干水产品高含水量、低盐度的特点,在贮藏、运输、销售环节须配套全程冷链设备,才能保证其在货架期内的质量安全。然而,全程冷链运输价格昂贵,会造成物流成本高。目前半干金鲳鱼的流通方式以真空包装,附带冰袋的方式进行物流运输为主。运输途中由于冰袋融化包装中温度升高,易造成半干鱼制品的品质变化及风味异变。尤其是在夏季高温及长途运输情况下,品质劣变及异味产生情况多见。

目前国内外对于半干水产品的研究仅限于产品的工艺优化以及贮藏期间品质的变化等方面,关于半干水产品在物流运输过程的品质和风味变化的研究极少。研究拟模拟物流运输解冻过程,半干金鲳鱼解冻损失、理化指标及风味的变化情况,为进一步了解冷冻半干鱼制品解冻过程中的品质和风味稳定性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜金鲳鱼:体重为(615±37) g,体长为(54±10) cm,市售;

甲醇、异丙醇、三氯甲烷、乙酸、硫代硫酸钠标准溶液、盐酸胍、乙醚、乙醇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、高氯酸、盐酸:色谱纯,上海源叶生物科技有限公司;

鸟嘌呤(GMP)、腺嘌呤(AMP)、胞嘧啶(CMP)、尿嘧啶(UMP)呈味核苷酸标准品:分析纯,上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

氨基酸分析仪:Biochrom 30+型,英国Biochrom公司;

气相色谱质谱联用仪:7890B-5975C型,安捷伦科技有限公司;

液相色谱仪:1260型,安捷伦科技有限公司;

电热鼓风干燥箱:BH-GC-42L型,上海一恒科学仪器有限公司;

全波长酶标仪:HED-SY96S型,北京凯奥科技发展有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料制备 金鲳鱼经去鳃、去内脏处理后,切成腹部相连的段。清洗后用质量分数为12%粗盐水腌制,清洗两遍后沥干,于48 ℃的热风干燥机中干至肌肉水分含量为45%左右。获得半干金鲳鱼真空包装后立即冻藏于-20 ℃冰箱中用于后续试验。

1.3.2 模拟物流运输解冻过程 模拟海南夏季35 ℃和冬季20 ℃的自然条件,将-20 ℃冻藏3 d的半干金鲳鱼作为对照,将冻半干金鲳鱼采取真空包装分别置于泡沫箱中,放置冰块,随后置于恒温20 ℃和35 ℃温度下,模拟物流运输条件,分别于48 h和96 h取样检测。

1.3.3 解冻损失率 称量物流运输前后鱼肉重量(运输后的鱼肉先用滤纸吸干表面水分再称重),根据式(1)计算解冻损失率。

(1)

式中:

T——解冻损失率,%;

m1——运输前鱼肉的重量,g;

m2——运输后鱼肉的重量,g。

1.3.4 总羰基含量 根据李学鹏等[2]的方法。

1.3.5 总巯基含量 根据袁凯[3]的方法。

1.3.6 傅里叶红外光谱分析 根据马玉婵等[4]的方法。

1.3.7 色氨酸荧光光谱 根据梁雯雯等[5]的方法,修改如下:将提取的肌原纤维蛋白样品用10 mmol/L Tris-HCl缓冲液(含0.6 mol/L NaCl pH 7.2)稀释成1 mg/mL。使用Hitachi荧光分光光度计测定,激发起始波长为280 nm,荧光发射波长300 nm,激发光的终止波长500 nm,荧光强度值为荧光谱图的峰值。

1.3.8 硫代巴比妥酸(TBA)值 根据GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》中的分光光度法测定。

1.3.9 感官评定 根据万江丽[6]的方法,修改如下:将新鲜样品装入袋中,将冻藏的鱼肉放入100 ℃的微波炉中加热10 min,待样品降至室温再进行感官评定。对于模拟运输后的鱼肉,直接进行感官评定。感官评定小组由10位成员(5位男性和5位女性,年龄24～30岁)组成,根据国际标准方法(ISO-8586-1,2012)对小组成员进行培训。采用评分法进行,在感官评价过程中,评价员根据感官评分表对不同的样品进行判断,评价完一个样品需要用清水漱口,再进行下一个样品的评价,评价标准见表1。

表1 半干金鲳鱼感官评价评分标准

1.3.10 呈味核苷酸 参照胡齐杰等[7]的方法,取2 g左右样品,加入20 mL 5%的高氯酸,匀浆2 min,超声波处理5 min,充分溶出后,离心(14 000 r/min,10 min),过滤,取上清液,沉淀物加20 mL 5%高氯酸,重复上述步骤1次。将2次所得的上清液进行混合,调pH为6.8,用超纯水定容至50 mL。

HPLC参数:色谱柱为ODS-3/C18(5 μm,4.6 mm×250 mm),柱温35 ℃,进样量10 μL,洗脱液组成:流动相A为CH4O,流动相B为12.5 mmol/L的KH2PO4和12.5 mmol/L的K2HPO4,加入KOH调节pH至5.8。控制流速为1.0 mL/min,洗脱梯度:起始流动相为3% A,8 min;线性变化至6% A,2 min;再线性变化至30% A,13 min;最后线性变化至0% A,3 min。设置紫外检测器波长为248 nm。

1.3.11 游离氨基酸 参照黄海源[8]的方法并修改。称取2 g样品于50 mL容量瓶,充分溶解,加水定容至刻度,混匀,放置24 h,吸取上清液20 mL于100 mL离心管中,加入20 mL体积分数为5%磺基水杨酸溶液混匀,6 000×g离心10 min,吸取上清液20 mL在旋转蒸发仪中蒸干,加入1 mL柠檬酸钠缓冲液溶解后用0.45 μm膜过滤。缓冲液流速20 mL/h,反应流速10 mL/h,采用分离柱Na型阳离子树脂层析柱。

1.3.12 挥发性风味物质 参照王琦等[9]的方法,稍作调整。取5 g碎鱼肉与0.18 g/mL NaCl以质量比1∶1混合,均质。取5 g装入自动进样瓶中加盖待测,每组样品平行做3次。采用65 μm的PDMS/DVB萃取头,萃取头插入顶空瓶中,萃取头距离顶端4 mm左右,萃取温度60 ℃,平衡15 min,萃取35 min,立即在气质联用仪上进行热解吸,解吸温度250 ℃,5 min。气相色谱条件:初温40 ℃,保持2 min,以4 ℃/min升至160 ℃/min后以10 ℃/min升至240 ℃,保持10 min。进样口温度240 ℃,载气为氦气,流速1.0 mL/min,不分流进样。质谱条件:电子能量70 eV,离子源温度230 ℃,传输线温度280 ℃,质量扫描范围m/z30～450。

1.4 数据处理

采用SPSS 17.5统计软件中单因素方差分析来检验不同组别数据之间的差异显著性,多重比较采用最小显著差法,差异显著水平α=0.05,试验数据使用平均值±标准差来表示。

2 结果与分析

2.1 模拟物流运输条件下半干金鲳鱼的解冻损失率

鱼肉在冷冻和运输解冻过程中,受到冰晶形成和融化的影响,产生机械性的损伤,导致鱼肉解冻后的保水性能降低而引起大量的汁液流失。汁液流失的大小与肌肉细胞组织结构的完整性,蛋白质的变形和降解有关[10]。由图1可知,随着时间的延长和温度的升高,鱼肉的损失率显著增加(P<0.05)。由于半干金鲳鱼水分含量低,残存的自由水在冻藏过程中以冰晶形式冻结,冰晶融化形成汁液流失出来,造成了损失,温度越高,冰晶融化速度越快[11]。

小写字母不同表示同一温度不同时间的样品之间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示同一时间不同温度的样品之间差异显著(P<0.05)

2.2 模拟物流运输条件下半干金鲳鱼的蛋白质氧化情况

2.2.1 总羰基含量的变化 如图2所示,对照组的半干金鲳鱼的总羰基含量为3.77 nmol/mg,在物流运输解冻过程中,随着时间的延长,总羰基含量显著增加(P<0.05),且温度越高,总羰基含量增加越大。20,35 ℃运输96 h的半干金鲳鱼总羰基含量分别达到4.42,4.75 nmol/mg。这与陈晓楠等[12]研究中羰基的变化趋势一致。因此,在运输过程中随着温度和时间的增加,总羰基含量越高,蛋白质氧化程度越严重。

2.2.2 总巯基含量的变化 如图3所示,不同温度组总巯基含量显著下降(P<0.05),且同一运输时间下,温度越高,总巯基含量下降越多。该结果与于小番等[13]在对虾肉进行微波和蒸制处理后蛋白质巯基的变化趋势一致,巯基含量下降的原因是运输解冻过程中冰晶的形成和消失,导致蛋白质的空间结构遭到破坏,内部的巯基暴露在空气中,进一步氧化形成二硫键,或更深一步形成磺酸类物质。

小写字母不同表示同一温度不同时间的样品之间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示同一时间不同温度的样品之间差异显著(P<0.05)

2.3 模拟物流运输条件下半干金鲳鱼蛋白质二级结构变化的差异

红外光谱用于物质定性,通过红外光谱来进一步考察蛋白质构象的变化。由图4可知,酰胺Ⅰ带(1 600～1 700 cm-1)中的C—O键和N—H键对二级结构变化高度敏感,通常用于分析蛋白质变性和聚集,由蛋白质的二级结构的重带组成,包括α-螺旋(1 645～1 662 cm-1),β-折叠(1 665～1 680 cm-1),β-转角(1 660～1 700 cm-1)和无规卷曲(1 640～1 650 cm-1)[14]。

图4 模拟运输条件下半干金鲳鱼肌肉蛋白质傅里叶变换红外光谱图

对上样测试获得的原始谱图进行二阶求导,对谱图中的酰胺Ⅰ带进行分解,通过曲线拟合的方法,可以定量分析蛋白质中各二级结构的含量,不同温度物流运输各二级结构的百分含量如表2所示,与对照组相比,同一温度组下,β-折叠和β-转角的百分含量随时间的延长均无显著变化(P>0.05);但随着温度升高β-折叠的百分含量显著下降(P<0.05),而β-转角的百分含量显著升高(P<0.05)。β-折叠的百分含量减少可能是由于蛋白质之间的相互作用和蛋白质聚集物的形成[15]23。Chanadda等[16]指出,蛋白质的氧化导致蛋白质二级结构的展开,转变为β-折叠和β-转角。说明运输温度越高,蛋白质的变性越强,进一步导致鱼肉品质变差。

表2 模拟运输条件下半干金鲳鱼肌肉蛋白质二级结构百分含量†

2.4 模拟物流运输条件下蛋白质三级结构变化的差异

如图5所示,经过运输时间的延长和温度的升高,最大发射波长(λmax)发生不同程度的蓝移是因为色氨酸被包埋于非极性环境条件下,后发生红移是因为色氨酸暴露于极性环境,蛋白质三级结构变得松散,20 ℃组随着运输时间的延长,荧光强度先上升后下降;35 ℃组荧光强度随着运输时间的延长呈上升趋势。48 h时,20 ℃组的荧光强度高于35 ℃组;而运输96 h时,35 ℃组的荧光强度高于20 ℃组。荧光强度呈上升的原因:① 暴露的疏水基团间相互作用,导致蛋白质聚集,色氨酸残基被重新包埋于非极性环境中;② 在运输解冻过程中鱼肉的脂肪氧化产物可能会与氨基酸、蛋白质、肽、核酸等发生反应,产生荧光性质的产物,从而导致荧光强度上升[15]40。荧光强度下降的原因是蛋白质在运输过程中发生变性,色氨酸所处的微环境极性增强,色氨酸荧光量子产率降低。说明运输时间的延长和温度的升高引起蛋白质聚集和变性程度的增加。

图5 模拟不同运输条件下半干金鲳鱼的蛋白质荧光光谱

2.5 不同模拟物流运输条件下的硫代巴比妥酸值

由图6可知,模拟20,35 ℃条件下运输,TBA值均随着时间的延长呈先下降后上升的趋势(P<0.05),TBA值下降是因为在运输过程中半干金鲳鱼发生脂质氧化,由于丙二醛和其他短链化合物不稳定,转化为不能与TBA反应的有机酸或醇类,从而导致TBA值下降[1]28-29,运输时间继续延长不饱和脂肪酸继续氧化导致TBA值再次升高,且温度越高,脂质氧化程度越大。然而,在不同的物流运输条件下,TBA值均未超过1 mg/kg,说明鱼肉产品未发生严重劣变[1]29。

小写字母不同表示同一温度不同时间的样品之间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示同一时间不同温度的样品之间差异显著(P<0.05)

2.6 不同物流运输条件下半干金鲳鱼制品的感官品质

如图7所示,同一温度下,随着运输时间的延长,在咸味和异味的感官特性上鱼肉的差异性不大,差异较大的是咀嚼性和鲜味。咀嚼性、色泽、鲜味、腊香味得分随时间的延长逐渐降低。在运输96 h时,腊香味较淡,鲜味不足,色泽较深无光泽,咀嚼性一般,总体感官评分低,但鱼肉没有任何的异味,咸味没有显著的变化。结合上述理化指标和空间结构的研究结果,推测是由于鱼肉在物流运输过程中发生了汁液流失、蛋白质和脂质氧化以及蛋白质变性,导致咀嚼性、风味和口感变差。

图7 不同物流运输条件下半干金鲳鱼制品的感官品质

2.7 模拟不同物流运输条件下呈味核苷酸含量的变化

如表3所示,与对照组相比,20 ℃组CMP和AMP含量呈显著下降趋势(P<0.05),而UMP含量呈先上升后下降趋势(P<0.05);而35 ℃组CMP、UMP和AMP含量均随着时间的延长显著降低(P<0.05);且温度越高,核苷酸含量下降越快。推测下降的原因是冰晶对肌肉组织造成的损伤,以及随着运输时间的延长和温度的升高,核苷酸发生热降解,且温度越高,热降解速度越快,核苷酸含量下降得越快[17]。

表3 模拟不同物流运输过程中各呈味核苷酸的含量†

2.8 半干金鲳鱼在不同模拟物流运输条件下游离氨基酸的变化

由表4可知,从半干金鲳鱼中共检测出氨基酸17种,总氨基酸含量为11.86～27.68 mg/g。与对照组相比,随着运输时间的延长鲜甜味氨基酸,苦味氨基酸和总氨基酸含量显著下降(P<0.05),但不同温度组间无显著差异(P>0.05),游离氨基酸含量下降可能是由于解冻引起的汁液流失造成游离氨基酸的损失,这也可能是造成物流运输解冻后感官品质下降的原因[18]。而35 ℃物流运输96 h大部分的游离氨基酸含量高于20 ℃物流运输96 h的,可能由于较高的物流运输温度,使半干金鲳鱼肌肉中的蛋白质发生热降解。这与陈桂平[19]24的结果不一致,可能是后者的试验中,鱼肉受到加热变性,导致汁液流失带走了更多的物质。

表4 半干金鲳鱼在不同模拟物流运输条件下游离氨基酸的变化†

谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸是重要的鲜味氨基酸,其对半干金鲳鱼的鲜甜滋味成分贡献很大,甘氨酸作用不仅可提供鲜甜味,还可减少苦味,去除食品中不愉快的滋味[20]。随着运输时间的延长,不同温度组的谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量均显著下降(P<0.05),而温度越高,3种氨基酸含量越高。亮氨基酸是含量最高的苦味氨基酸,在模拟运输过程中均呈显著下降趋势(P<0.05),且温度越高,含量越高。游离氨基酸的增减取决于其形成和降解量的比率。在模拟物流运输过程中,一方面,随着温度和时间的增加,蛋白质发生降解导致游离氨基酸的增加,另一方面,一些水溶性的氨基酸会随着汁液流失。同时氨基酸也参与了美拉德反应和Strecker反应,导致其含量减少[19]22-23。上述结果说明,低水分含量的半干金鲳鱼在运输条件下能很好地保留营养成分。

2.9 半干金鲳鱼在不同模拟物流运输条件下挥发性风味成分的变化

采用 HS-SPME-GC-MS 技术在3组样品中共鉴定出 33 种挥发性化合物,对照组、20 ℃运输96 h组和35 ℃运输96 h组分别检测出30,24,24种(表5),表明长时间的物流运输解冻过程,半干金鲳鱼的挥发性化合物种类显著下降(P<0.05)。20种挥发性化合物在3组样品中均有检出,占定性化合物总量的64%。说明不同物流运输条件下解冻的半干金鲳鱼中挥发性化合物的组成存在相似性,但也存在一定的差异。其中环辛醇、4-乙基苯甲醛、D-柠檬烯、1-(1,5-二甲基-4-己烯)-4-甲苯、氢-4,7-二甲基-1-(1-甲基乙基)萘、癸酸甲酯、3,5-辛二烯-2-酮仅在对照组中检测到,这些物质可能成为区分不同物流运输条件及风味差异的关键挥发性化合物。

表5 半干金鲳鱼在不同模拟物流运输条件下挥发性风味成分的变化†

样品中挥发性化合物主要是烃类(11种)、醛类(8种)、醇类(5种)、酯类(3种)、芳烃类和其他化合物(3种),其中相对含量最高的是醛类,其次为烃类和醇类。醛类物质对挥发性风味物质的贡献较大,据报道[21-22],在多种鱼干制品中检出的己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛5种饱和线性醛,被证实是重要的挥发性风味成分,通常具有柑橘和脂肪味,它们对鱼干制品整体风味起着重要作用。己醛是活鱼中的一种香气活性化合物,提供清新气味,是半干金鲳鱼肌肉中的主要挥发性成分,经过物流运输解冻后其相对含量显著减少(P<0.05),甚至在35 ℃下已检测不到。

烃类化合物是通过长链脂肪酸的自动氧化或脂质的热降解中产生的。烃类化合物虽然大量存在于所研究的鱼肉中,但由于气味阈值高和具有令人不愉快的金属气味,因此对整体香气的影响很小。但是,在样品中检测到烯烃类(β-石竹烯和D-柠檬烯)可作为风味物质醛、酮和醇类的风味前体,对半干金鲳鱼风味具有一定的潜在贡献,这两种烯烃类的含量在物流运输解冻过程中发生了显著下降(P<0.05),而其余的烃类经过物流运输解冻后,其含量显著上升(P<0.05),如3-甲基十一烷、正十二烷、3-甲基十三烷、十四烷、十五烷、正十六烷、正十七烷、2,6,10,14-四甲基十五烷,这也可能是物流运输解冻后半干金鲳鱼感官风味品质下降的原因。

醇类化合物主要来源于糖、氨基酸和醛类化合物的还原以及脂质氧化等,由于不饱和醇阈值较小,不饱和醇对整体风味贡献较大,饱和醇对整体风味影响较小[23]。试验中,不饱和醇2,7-辛二烯-1-醇、1-辛烯-3-醇环、辛醇、5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己醇经过物流运输解冻后,其含量均显著下降(P<0.05)。

结合以上感官评价结果,推测醛类含量的降低和烃类含量的增加是半干金鲳鱼解冻过程品质风味下降的重要原因。

3 结论

在模拟物流运输条件下,由于鱼肉体内汁液的流失,不仅造成鱼肉的重量损失,也导致蛋白质和脂质的氧化,以及蛋白质的聚集变性,鱼肉品质下降。且在温度上升和时间的延长条件下,半干金鲳鱼的解冻损失率、蛋白质和脂质氧化程度均会增加,运输过程中蛋白质的空间结构发生聚集和变性越严重,品质下降程度越厉害。此外,在物流运输过程中鱼肉发生热降解和鱼体内汁液的流失,导致风味物质有所下降,且温度越高,热降解越快,风味物质下降越严重。在蛋白质和脂质氧化以及微生物和自身的代谢作用下,使一些具有不良风味的物质含量升高,这也是鱼肉感官品质下降的重要原因,但是在96 h的物流运输过程中,半干金鲳鱼的品质仍在可食用范围内,较一般新鲜鱼的货架期长,可能是由于半干金鲳鱼水分含量较一般新鲜鱼低,且存在一定的盐含量,因此各生化反应在物流运输过程不是太剧烈。

在较低温度的物流环境下运输半干金鲳鱼制品能够减缓其解冻损失率、蛋白质和脂质氧化程度以及蛋白质的结构损失,且具有更多良好风味的物质。后续将通过不同温度运输过程中鱼肉的菌落总数测定对鱼肉品质影响进行深入研究。