不同复热方式对预制烤鱼品质的影响

王源渊,尚珊,2,丁若松,姜鹏飞,2,傅宝尚,2*,祁立波,2*

1(大连工业大学 食品学院,辽宁 大连,116034)2(国家海洋食品工程技术研究中心,辽宁 大连,116034)

烤鱼是我国川渝地区的传统菜品,鱼肉在高温烹制过程中,胶原蛋白的损失减少,嫩度得到提升,同时进行的脂质氧化和美拉德反应也赋予了其独特的风味[1],深受消费者的喜爱。然而快节奏的生活迫使很多上班族没有足够备餐时间,且由于“百菜百味”,菜肴的口味和操作很难得到保留和重复,因此满足消费者对方便、快捷、营养菜肴的需求的同时简化烹饪过程成为了亟待解决的问题。

近年来随着科学技术和食品加工行业的迅猛发展,以家庭自制为主的菜肴消费格局逐渐被打破,我国方便食品市场逐步扩大,中式传统菜肴方便食品达到地域美食工业化、满足厨房需求、简化烹饪程序的效果更是众望所归。因此将烤鱼开发成预制菜,不仅能够满足现代人群对食物营养、安全、美味、方便的追求,同时也可以为烤鱼市场广阔前景的开拓提供新的途径[2]。

预制菜是一种经预加工处理的便捷菜品,以农、畜、禽、水产品等为原料,通过各种辅料配置,经预加工后形成的成品或半成品。水产品预制菜基本可分为:即食食品(即食鱼干)、即热食品(蒲烧鳗鱼等熟肉制品)、即烹食品(水煮鱼、鱼香肉丝等非即食生制品、速冻品)、即配食品(冷冻虾仁、巴沙鱼片等速冻生制品)[3]。对于即热食品而言,复热是食用前的必经工序之一,复热方式的选择会对食品的色泽、质构以及风味等产生不同程度的影响[4]。因此开展对预制菜复热方式选择的研究也具有必要性和现实性[5]。目前常见的复热方式有水浴复热、蒸汽复热、微波复热和烘烤复热等,有学者对此进行了研究,张凯华等[6]研究了水浴复热条件对猪肉糜制品挥发性风味的影响;李东森等[7]研究了烘烤复热对油炸平菇产品水分分布的影响。

本研究选取烤黑鱼为研究对象,通过测定嫩度、色差值、硫代巴比妥酸反应产物(thiobarbituric acid reaction substances,TBARS)值等指标,并利用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术,比较了不同复热方式(蒸汽复热、烘烤复热、微波复热)对烤鱼的影响,探究复热方式对烤鱼风味的影响。以期为预制菜复热方式选择的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜黑鱼、葱、姜、五香粉等,市售;三氯乙酸、硫代巴比妥酸,国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇,生工生物工程(上海)有限公司;正构烷烃,天津大茂化学试剂厂;正己烷(色谱纯),德国Meker公司;GF254薄层色谱硅胶,青岛海洋化工厂;所有分离用有机溶剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

SCC-WE101万能蒸烤箱,德国Rational公司;YP6001N电子天平,上海精密科学仪器有限公司;C100真空包装机,莫迪维克包装设备(上海)有限公司;DD-8m2速冻机,沈阳大华制冷设备有限公司;TA XT Plus质构仪,英国Stable Micro System公司;Infinite M200多功能酶标仪,奥地利Tecan Austria GmbH公司;Thermo Fisher冷冻离心机,上海卡耐兹实验仪器设备有限公司;BPG-9140A精密鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;Ultra Scan Pro测色仪,美国Hunter Lab公司;NE-1753微波炉,松下电器;7890B/5977A气相色谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司;MesoQMR23-060H核磁共振成像分析仪,苏州(上海)纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 烤鱼的制作

制作烤鱼的工艺流程如下:

新鲜黑鱼宰杀[(820±5) g]→流水清洗→开背→改花刀→腌制(4 ℃、12 h)→烤制(280 ℃、15 min)→冷却→真空包装→速冻→成品→冷冻贮藏(-18 ℃)

操作细节如下:

a)流水清洗:对新鲜宰杀后的黑鱼进行冲洗,洗掉鱼体里外的血液和黏液,清洗时间30 s,水流速度为75 mL/s;

b)开背:待黑鱼鱼体无明显黏液、血液后沿着背中线位置开口,注意保护头尾不被切掉;

c)改花刀:鱼体正面每隔3 cm划大约3 cm×4 cm的刀口,划至鱼尾;

d)腌制:将葱段姜块按1∶1比例(总量45 g)填入质量为(820±5) g的黑鱼鱼腹中,生抽、料酒、孜然粉、五香粉按一定比例均匀涂抹在鱼体表面,装入真空包装袋于4 ℃冰箱中腌制12 h;

e)烤制、冷却:万能蒸烤箱中280 ℃烤制15 min后取出冷却至室温;

f)真空包装:使用真空包装袋进行真空包装(真空包装机参数:Pressure为35,times为1.2 s);

g)速冻:在速冻机中-40 ℃速冻40 min;

h)冷冻贮藏:放置于-18 ℃冷库中进行贮藏。

1.3.2 样品制备

选取冻藏7 d的烤鱼样品[(800±5) g]进行不同复热方式处理:微波复热(微波炉功率1 360 W加热150 s)、蒸汽复热(200 ℃蒸汽加热16 min)、烘烤复热(200 ℃烘烤加热16 min),新鲜制作的烤鱼作为空白对照。

1.3.3 嫩度的测定

将烤鱼去皮后切分为3 cm×1 cm的条状,样品厚度为15 mm。采用TA-XT plus质构仪对鱼肉剪切力进行测定,测试前速率为2.0 mm/s,测试后速率为10.0 mm/s,下行距离为20 mm。每个样品测定6次,取平均值[8]。

1.3.4 色泽的测定

色度的测定参考GANASEN等[9]的方法并稍作修改。将复热后的烤鱼冷却至室温(25 ℃),采用便携式色差仪测定样品表面的L*、a*和b*值,计算如公式(1)所示:

(1)

1.3.5 水分含量的测定

烤鱼水分含量参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》直接干燥法。

1.3.6 水分分布及迁移的测定

将鱼肉切成3 cm×2 cm×2 cm的块状,用聚乙烯保鲜膜将其封装,利用低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术进行测定。选用CPMG序列,采样频率SW为100 kHz,模拟增益RG1为3,P1为20.00 μs,P2为41.00 μs,数字增益DRG1为3,TD为360 018,PRG为3,重复采样间隔时间TW为6 000 ms,累加采集次数NS为4,回波时间TE为0.80 ms,回波个数NECH为450。

1.3.7 TBARS值测定

TBARS值测定参考JOHN等[10]的方法,步骤如下:准确称取1 g样品,加入5 mL硫代巴比妥酸溶液(质量分数0.375%2-硫代巴比妥酸,质量分数15%三氯乙酸,0.25 mol/L盐酸溶液),充分混匀,沸水浴中反应20 min后用流动水冷却5 min,在4 ℃,8 000 r/min条件下离心15 min,在532 nm处测定上清液的吸光值(A532)。根据吸光值计算丙二醛含量并换算成TBARS值,如公式(2)所示:

TBARS/(mg/kg)=A532×2.77

(2)

1.3.8 挥发性风味物质的测定

挥发性风味物质测定参考CHEN等[11]的方法稍作改动。

GC-MS配备DB-5MS毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm),用于检测挥发性化合物。将2 g样品和20 μL正构烷烃混合标准品(C9、C12、C13、C16)作为内标物添加到20 mL的顶空瓶中,置于50 ℃的水浴锅中保温50 min,将萃取头手动插入顶空瓶中,顶空吸收挥发性化合物。50 min后,立即将萃取头插入气相色谱进样口,并在250 ℃下脱附。

GC条件:用He作载气,流速为1.0 mL/min。升温程序:色谱柱起始柱温35 ℃,保持3 min,再以3 ℃/min升到50 ℃,随后以6 ℃/min升到150 ℃,再以10 ℃/min升到230 ℃,并保持6 min。

MS条件:采集方式为全扫描,采集质量范围40～350m/z;电离方式为电子轰击(EI);发射能量70 eV;离子源温度200 ℃;接口温度250 ℃。

1.3.9 感官评价

分别从烤鱼的形态、气味、色泽、口感和接受程度等方面对烤鱼进行感官评价。选择10名经验较为丰富的感官人员进行评价,其中男生女生各5人。烤鱼感官评价标准如表1所示。

表1 烤鱼感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria for grilled fish

1.3.10 数据处理与分析

利用Excel 2010统计所有实验数据,显著性分析采用SPSS软件,对实验数据进行单因素方差分析(ANOVA)与Duncan检验,采用Origin软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同复热方式对烤鱼嫩度的影响

剪切力这一指标通常被用于分析肉制品嫩度,肉制品的嫩度在很大程度上决定了其商业价值。一般条件下,剪切力越大,肉的嫩度就越低。从图1可以看出,3种复热方式中,微波复热的鱼肉剪切力最小,与对照组相比无显著性差异(P>0.05)。这是因为微波加热使鱼肉受热均匀,加热程度深。鱼肉经高温预制后再深度加热,使鱼肉胶原蛋白在很大程度上转化为明胶,导致鱼肉肌肉组织松散,剪切力变小[12]。烘烤复热后的鱼肉剪切力增大,烘烤后肌肉纤维蛋白凝聚收缩,肌肉失水变硬,导致鱼肉嫩度下降,而烘烤使鱼肉蛋白质分子结合紧密形成更硬的网状结构,因此烘烤复热后鱼肉剪切力显著增大(P<0.05)。

2.2 不同复热方式对烤鱼色泽的影响

色泽是比较直观的肉制品品质评价标准之一。由表2可知,色差值大小依次为:微波复热<蒸汽复热<烘烤复热,微波复热后色差值显著低于其他复热组(P<0.05)。原因可能是烘烤复热过程中,加热温度的升高使得鱼肉肌红蛋白氧化速率加快、美拉德反应程度加深,从而产生褐变。KIM等[4]在研究复热对鸡肉饼品质的影响时得出烘烤复热后的鸡肉饼中美拉德反应产物含量最高,其次是微波和蒸煮样品,这与本研究结果一致。

图1 不同复热方式对烤鱼嫩度的影响Fig.1 Influence of different reheating methods on the tenderness of grilled fish注:小写字母代表不同复热方式处理数据间有 显著性差异(P<0.05)(下同)。

表2 不同复热方式对烤鱼色泽的影响Table 2 The effect of different reheating methods on the color of grilled fish

2.3 不同复热方式对烤鱼TBARS值的影响

脂肪氧化是造成肉类品质改变的主要原因之一,而TBARS值作为油脂氧化的次级产物含量指标能反映油脂的氧化程度[13]。由图2可知,复热后鱼肉发生了不同程度的脂肪氧化。其中微波复热后鱼肉的氧化程度最高,这是由于微波的介电感应加热效应,这种方式传热效率高,穿透性能强,且微波能量产生单线态氧,在引发脂质氧化时,单线态氧的反应比正常氧更快,使得鱼肉油脂氧化程度更快更高[14]。其次为烘烤复热,蒸汽复热后烤鱼的氧化程度最低,且与对照组样品无显著性差异,可能是因为蒸汽复热是一种典型的表面热传导技术,在食物中热传导效率相对较低,因此油脂氧化程度较低,这与DOMNGUEZ等[15]研究相一致。

图2 不同复热方式对烤鱼TBARS值的影响Fig.2 Effects of different reheating methods on TBARS of grilled fish

2.4 不同复热方式对烤鱼水分含量的影响

水分含量与肉制品的食用感官品质关系密切,了解复热过程中鱼肉水分含量的变化对烤鱼品质的提高有着极其重要的意义[16]。如图3所示,复热后鱼肉水分含量都有所降低,微波复热后鱼肉水分含量相对较高,且与对照组相比差异性较小。这与微波加热工作原理有关,微波通过射线对鱼肉循环加热,能使鱼肉内外同时受热,内部升温使水分由内向外迁移,水分固定在表皮,使烤鱼表皮产生浸湿感,这与苏里阳[17]的研究结果一致。烘烤复热后烤鱼水分含量最低,因为烘烤加热导致非极性氨基酸与周围的保护性半结晶水结构崩溃后形成疏水键,使肌肉的保水性大大降低,导致鱼肉水分的快速流失[18],且烘烤传热方式主要以空气对流为主,带走鱼肉表皮水分。

2.5 不同复热方式对烤鱼水分分布特性的影响

低场核磁共振技术通过测定弛豫时间,从而得出食品中水分的状态、分布及迁移规律等信息[19]。如图4所示,每个横向弛豫图谱都有3个组分峰,分别代表3种水分组成,其中峰面积代表水分的相对含量。T21反映与大分子紧密结合的水即结合水、T22反映位于高度组织化蛋白质结构内部的水即不易流动水,T23为肌原纤维蛋白外部水即自由水[20]。经复热处理后烤鱼T21向右迁移,表明结合水含量降低,向不易流动水和自由水转变。微波复热T21由强结合水(0.1～1 ms)和弱结合水(1～10 ms)两部分组成,这是因为微波复热使鱼肉温度由内而外升高,部分强结合水结合能力降低,转变为弱结合水。T22为主要峰,微波复热后T22峰面积大于蒸汽复热和烘烤复热,这与樊燕等[21]的研究结果相似,表明水的不易流动性增加可能与微波复热时形成的凝胶网络有密切关系。复热后鱼肉的T23向左迁移,说明氢质子的束缚程度增大,鱼肉肌原纤维结合变紧密,水分自由度降低。MICKLANDER等[22]研究发现T22和T23在热诱导过程中可以相互转化,因此微波复热后烤鱼中自由水转化为不易流动水,导致鱼肉水分含量较高。这与微波复热后烤鱼水分含量相对较高的结果一致。

图3 不同复热方式对烤鱼的水分含量的影响Fig.3 Effects of different reheating methods on the moisture content of grilled fish

图4 不同复热方式的烤鱼T2横向弛豫图谱Fig.4 T2transverse relaxation maps of grilled fish with different reheating methods

2.6 不同复热方式对烤鱼挥发性化合物的影响

由表3可知,不同复热处理预制烤鱼共检出56种挥发性风味物质,其中烷烃类16种,醇类9种,醛类10种,萜烯类10种,芳香类3种,酮类2种,酚类1种,醚类2种,杂环类3种。不同复热处理烤鱼挥发性风味物质种类及含量各有不同,与对照组相比,微波复热、蒸汽复热、烘烤复热后分别鉴定出30、26、20种挥发性风味物质,微波复热后挥发性风味物质含量最高,为8 928.30×10-5μg/kg,蒸汽复热和烘烤复热后含量分别为3 087.61×10-5、1 585.93×10-5μg/kg。

表3 不同复热方式烤鱼的挥发性化合物及其含量Table 3 Volatile compounds and their contents in grilled fish by different reheating methods

2.6.1 醛类物质变化分析

醛类物质主要来自鱼肉中脂肪氧化和蛋白质降解[23]。由表3可知,经复热处理后生成醛类物质的种类分别为4、6、3种,微波复热后鱼肉中检出的挥发性风味物质的含量最高,为2 422.12×10-5μg/kg,蒸汽复热后醛类物质含量最低,为115.47×10-5μg/kg。已有研究表明,鱼肉经复热后会产生通常被描述为“酸败气味”、“陈腐气味”的异味,即称之为过熟味(warmed-over flavor,WOF),己醛、庚醛等为WOF的关键风味因子[24]。己醛广泛存在于肉品中,呈青香、叶香、果香和木香香味,微波复热后产生的己醛含量高于其余复热处理方式,这与脂质氧化指标TBARS值呈显著性相关,可能是由于在加热过程中多不饱和脂肪酸氧化速率较快,产生的自由基攻击油酸等不易氧化的脂质进而形成大量己醛等挥发性醛,影响风味[25]。

2.6.2 醇类物质变化分析

醇类化合物一般是脂肪经氧化分解生成或是由羰基化合物还原生成。其对肉制品风味影响不如挥发性醛类显著,但是对肉制品的风味有关键作用[26]。由表3可知,微波复热后检出的醇类化合物含量高、种类多,烘烤复热后醇类化合物含量低且种类少。微波复热后4-异丙基苯甲醇和2-戊醇的相对含量较高,分别占总醇类化合物的30.18%、36.70%,是微波复热后鱼肉风味的主要组成成分。微波复热后不饱和醇含量高于其余复热方式,阈值较低且具有芳香味和植物香,对肉总体风味有一定的贡献,如芳樟醇(具有甜嫩新鲜的花香,似铃兰香气)、4-萜烯醇(胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息)都属于不饱和醇,主要来源于香辛料。微波复热后己醇的含量显著增加,这种物质是脂肪的氧化产物,具有油脂味[27]。

2.6.3 酮类化合物和杂环类化合物变化分析

酮类化合物一般源于氨基酸的降解、醇类的氧化及不饱和脂肪酸的降解[28]。经过复热处理后,微波和蒸汽复热后分别增加了一种酮类物质,为2-庚酮和香芹酮,2-庚酮是亚油酸的一种氧化产物,提供了“蓝莓味”[29],主要来自于烟熏和美拉德反应。烤鱼复热后酮类化合物种类少且含量较低,对烤鱼风味的形成主要起协同作用。由表3可知,在杂环类化合物中,2-戊基呋喃在对照组、烘烤复热组中未检出,微波复热和蒸汽复热后含量分别为379.50×10-5、22.72×10-5μg/kg,2-戊基呋喃是亚油酸的一种氧化产物,其阈值较低且具有蔬菜芳香,通常被认为是肉制品脂质氧化指示物,对肉制品风味形成较重要。

2.6.4 烃类物质和其他化合物变化分析

烃类物质主要来自脂肪酸烷氧自由基的断裂[30],烃类阈值较高,单独烃类对风味贡献不大,但烷烃及烯烃的协同作用有助于提高肉制品的整体风味。十五烷是一种存在于鱼肉天然气味中的化合物,微波复热后样品中十五烷的含量为129.12×10-5μg/kg,远高于其他两种复热方式,这可能是因为微波热传递速率较快,脂肪氧化降解速率增大,造成十五烷含量显著升高,对烤鱼风味有一定的贡献。对照组与蒸汽复热处理后均含有对二甲苯,微波复热处理后检出了邻二甲苯,烘烤复热后的鱼肉中检出乙苯,这些芳香类化合物可能来源于鱼所生存的环境,由鱼体摄入导致,使鱼肉产生令人不愉快的气味[31]。茴香脑和4-烯丙基苯甲醚可能来源于八角茴香、小茴香等香辛料中[32]。

2.7 不同复热方式对烤鱼感官评定的影响

由图5可知,微波复热后烤鱼的感官得分高于蒸汽和烘烤复热后烤鱼的感官得分。从气味、口感上来看,微波复热后的烤鱼得分较高,而蒸汽复热后感官评分较低。微波复热后的鱼肉口感细腻均匀,咀嚼性良好,而蒸汽复热使烤鱼表面覆盖一层水蒸气,大大降低了烤鱼的口感,且无法保持烤鱼特有的香味。从形态和色泽来看,烘烤复热得到的烤鱼平均分值为18.75分和17.58分,优于蒸汽复热和微波复热,微波复热后烤鱼缩水且部分具有黑色焦糊斑点,而烘烤复热烤鱼表面比较有光泽,原因可能是微波热传导由内而外进行,从而带走水分,导致鱼肉严重缩水甚至出现焦糊斑点,且鱼肉表面的油脂沸点高于水的沸点[33],在相同加热时间下烤箱烘烤不易出现焦糊现象。从整体接受度来看,通过蒸汽复热、烘烤复热、微波复热3种方式得到的烤鱼平均分值分别是13.75、15.50、17.63分,微波复热得分更高。因此,微波复热后的烤鱼感官性状最好。

图5 不同复热方式对烤鱼感官评定的影响Fig.5 Effects of different reheating methods on sensory evaluation of grilled fish

3 结论

不同复热方式对烤鱼预制菜品质有着不同程度的影响。在色泽方面,微波复热后烤鱼与未经复热处理的烤鱼差异不显著;在嫩度方面,微波复热后烤鱼的剪切力最小,嫩度最大,且更接近于对照组烤鱼,烘烤复热后的剪切力最大,约为微波复热后剪切力的3.16倍。经复热处理后水分含量均有所降低,但微波复热时鱼肉内外同时受热,内部升温使水分由内向外迁移,水分固定在表皮,因此含量高于其他复热处理方式,约为烘烤复热后水分含量的1.04倍,并且鱼肉在微波复热时热诱导形成的凝胶网络增加了水的不易流动性,使得鱼肉中自由水转化为不易流动水。烤鱼经过复热后会发生脂肪氧化,其中蒸汽复热后TBARS值最低,其次为烘烤复热,微波复热后TBARS值最高,约为蒸汽复热的1.52倍;与此同时,复热还进一步丰富了预制烤鱼风味物质的种类,微波复热相较于蒸汽复热和烘烤复热化合物种类多,醛类化合物含量高,其中己醛含量最高,表明微波复热能使鱼肉本身风味有所增强;在感官方面,微波复热感官评分最高。综合各项指标,微波复热是烤鱼预制菜较为合适的复热方式。