余文暉,王金鋒,3,謝 晶,3,4,*
(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2.上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評價專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺,上海 201306;3.上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心,上海 201306;4.食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué)),上海 201306)
金槍魚味道鮮美營養(yǎng)豐富,具有高蛋白、低脂肪的特點,經(jīng)濟和食用價值很高。為了保持金槍魚的新鮮度,金槍魚在捕獲之后一般在-55 ℃下低溫貯藏[1-2]。金槍魚凍藏期間處于完全凍結(jié)狀態(tài),細胞內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)基本停滯,對其新鮮度影響較小。金槍魚在加工或食用之前,必須進行解凍,解凍過程對其色澤、質(zhì)地和營養(yǎng)價值等影響巨大,因此尋找合適的解凍方式對保持金槍魚的品質(zhì)十分重要。
目前,對金槍魚解凍方式研究集中在空氣解凍、低頻解凍、微波解凍等常用的解凍方式[3-4],但空氣解凍時間長、效果差;低頻解凍對魚塊平整性要求較高,微波解凍存在局部過熱的問題[5-7]。劉燕[8]比較了空氣解凍、冷藏庫解凍、溫鹽水-冷藏庫組合解凍等解凍方式對金槍魚解凍后品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)溫鹽水-冷藏庫解凍能更好地保持金槍魚的口感和色澤,但存在解凍時間較長的缺陷。包海蓉等[9]對比研究了冰鹽水組合冷藏室解凍和傳統(tǒng)冷藏室解凍方式對金槍魚品質(zhì)的影響,通過測定解凍速率、質(zhì)構(gòu)、K值等指標,發(fā)現(xiàn)采用冰鹽水組合冷藏室解凍比傳統(tǒng)冷藏室解凍能夠縮短近一半時間,解凍后的各項品質(zhì)指標都優(yōu)于冷藏室解凍。王錫昌等[10]對溫鹽水-冷藏庫組合解凍工藝進行了優(yōu)化,通過對紅度和咀嚼性的比較,確定鹽水質(zhì)量分數(shù)和鹽水溫度是影響金槍魚解凍的主要因素,并通過正交試驗最終得出40 ℃、質(zhì)量分數(shù)3%鹽水條件下解凍效果最好。與其他解凍方式相比,經(jīng)鹽溶液解凍后的金槍魚色澤鮮亮,富有彈性,具有一定的抑菌作用,但若解凍的鹽溶液質(zhì)量分數(shù)過低,會存在解凍時間過長、可溶性物質(zhì)流失等問題[11]。因此選用合適的鹽溶液質(zhì)量分數(shù)和種類對解凍后的金槍魚品質(zhì)有著直接的影響。
鹽溶液解凍能夠提高解凍速率,但鹽溶液質(zhì)量分數(shù)和鹽溶液種類會對金槍魚的品質(zhì)和口感具有一定影響。因此,本實驗通過測定金槍魚經(jīng)不同種類和質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍后,其保水性、鹽溶性蛋白含量、色差等指標,并對微觀組織結(jié)構(gòu)進行觀察,深入研究鹽溶液質(zhì)量分數(shù)和鹽溶液種類對金槍魚品質(zhì)的影響,獲得最佳質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍工藝。本研究為金槍魚鹽溶液解凍的實際應(yīng)用提供理論參考,也為進一步的研究提供新的思路。
實驗金槍魚購自浙江豐匯遠洋漁業(yè)有限公司,其捕撈后經(jīng)超低溫速凍、真空包裝后貯藏于-50 ℃條件。
氯化鈉、無水氯化鈣、二甲苯、無水乙醇、體積分數(shù)10%的福爾馬林、切片石蠟,蘇木精染色液、伊紅染色液、改良型Bradford法蛋白濃度測定試劑盒、10×磷酸鹽緩沖液 生工生物工程(上海)股份有限公司。
DC系列低溫恒溫槽 上海方瑞儀器有限公司;H-2050R型臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;F2640A型多路采集熱電偶 上海弗魯克流體機械制造有限公司;UV-2100型紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;CM1100冷凍切片機 德國徠卡測量系統(tǒng)有限公司;Eclipse E200生物顯微鏡 日本尼康儀器有限公司;PQ001臺式脈沖核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)分析儀上海紐邁公司。
1.3.1 原料解凍處理
本實驗分為7 組,將每塊質(zhì)量約400 g的金槍魚魚塊完全浸沒于去離子水(對照)和質(zhì)量分數(shù)分別為2%、3%、6%的NaCl和CaCl2溶液中,每組體積約500 mL,燒杯放置于低溫恒溫槽內(nèi),溫度保持在20 ℃,采用F2640A型多路采集熱電偶對魚塊中心溫度進行檢測,每秒記錄一次數(shù)據(jù),當(dāng)金槍魚魚塊中心溫度到達5 ℃時即為解凍結(jié)束,記錄從-50 ℃升溫至5 ℃所需要的時間,即為解凍時間。
1.3.2 指標測定
1.3.2.1 滲鹽量測定
滲鹽量表示單位質(zhì)量魚塊滲入鹽分的質(zhì)量,參考徐慧文等[12]的方法測定滲鹽量。
1.3.2.2 解凍損失率測定
參考Bedane等[13]的方法測定金槍魚魚塊的解凍損失率。
1.3.2.3 持水力測定
參照Saito等[14]的方法并稍作修改。稱取2 g左右解凍后的金槍魚魚肉,質(zhì)量記為m1/g,用濾紙包裹后4 ℃、5 000 r/min冷凍離心,去掉濾紙,稱量濾紙質(zhì)量,記為m2/g,持水力按下式計算。實驗重復(fù)3 次取平均值。
1.3.2.4 蒸煮損失率測定
參考Li Dapeng等[15]的方法測定蒸煮損失率。
1.3.2.5 質(zhì)構(gòu)測定
參考李念文等[16]的方法并稍作修改。將解凍后的魚塊切成1 cm×1 cm×2 cm的方塊,每組實驗各取6 份樣品,測定后取平均值,對樣品進行2 次壓縮測試,取彈性、硬度、咀嚼性3 個指標。
1.3.2.6 LF-NMR測定
參考Wang Shuo等[17]的方法對金槍魚進行低場核磁共振(low field-NMR,LF-NMR)分析,將金槍魚魚肉切成規(guī)格為2 cm×1 cm×2 cm大小的方塊,放入磁場中心位置的射頻線圈中心,使用CPMG序列,設(shè)置參數(shù)為:采樣寬帶SW=100 kHz、重復(fù)采樣時間為4 000 ms、回波時間TE=0.500、回波個數(shù)NECH=8 000、重復(fù)采樣次數(shù)2 次,采用分析軟件進行迭代反演。
1.3.2.7 色澤測定
將解凍后的金槍魚魚肉切塊(1 cm×1 cm×2 cm)采用色差儀測定正反兩面的紅度(a*值),每面測定2 次,重復(fù)實驗3 次取平均值。
1.3.2.8 鹽溶性蛋白含量測定
參考Niu Lihong等[18]的肌原纖維蛋白提取方法并稍作修改。稱取2 g的金槍魚肉,加入18 mL蒸餾水,均質(zhì)(14 000 r/min、1 min)后將溶液冷凍離心10 min(10 000 r/min、4 ℃),過濾獲得沉淀,再次加入18 mL質(zhì)量分數(shù)為3%的NaCl溶液,均質(zhì)(14 000 r/min、1 min),冷凍離心10 min(10 000 r/min、4 ℃),取上清液。蛋白質(zhì)含量測定均采用Bradford法蛋白濃度測定試劑盒,每組實驗均重復(fù)3 次。
1.3.2.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察
參考湯元睿等[19]的方法并稍作修改。將解凍后的金槍魚切成4 mm×4 mm×4 mm大小魚塊,置于體積分數(shù)5%福爾馬林固定液中靜置24 h,采用不同體積分數(shù)乙醇進行梯度脫水(70%→85%→90%→95%→100%);對脫水后的魚塊進行二甲苯透明處理,之后浸蠟包埋,制成切片(厚度4 μm);切片經(jīng)蘇木精-伊紅(hematoxylin and eosin,HE)法染色后,采用Nikon-E200光學(xué)顯微鏡進行觀察(10×10 倍),并拍攝典型組織圖像。
數(shù)據(jù)均采用SPSS Statistic 20.0軟件進行統(tǒng)計分析,結(jié)果采用Tukey法檢驗顯著差異性,差異顯著水平P<0.05。使用Origin 8.5軟件作圖。
圖1 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍金槍魚的溫度曲線Fig. 1 Temperature curves of tuna thawing in salt solutions at different concentrations
圖1 所示是金槍魚魚塊在20 ℃的低溫恒溫槽中解凍時魚肉中心溫度的變化情況。在-50~-10 ℃這一階段,金槍魚魚塊的解凍速率較快,肌肉中的水分主要以冰晶的形式存在,冰晶熱導(dǎo)率較高,屬于顯熱升溫階段,魚塊中心溫度上升迅速[20]。在-10~5 ℃這一階段,冰晶開始逐漸融化。當(dāng)溫度接近0 ℃時,會發(fā)生物理相變,在物理相變的過程中,吸收大量熱量,解凍速率變緩,耗時較長[21],溫度上升變慢,冰晶大量融化,相變完成后,冰晶全部融化,冷凍速率再次上升[22]。解凍過程中,冰晶的融化會對細胞的完整性造成一定破壞,縮短冰晶融化時間對于維持解凍后金槍魚的品質(zhì)十分重要[23]。與對照去離子水相比,鹽溶液解凍能夠明顯縮短解凍時間,鹽溶液質(zhì)量分數(shù)越高,解凍速率越快,同種質(zhì)量分數(shù)下的CaCl2鹽溶液導(dǎo)熱系數(shù)更高,解凍速率更快,可以有效減少解凍過程中冰晶融化對金槍魚品質(zhì)的影響。
圖2 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚滲鹽量的影響Fig. 2 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on salt infiltration in tuna
金槍魚在鹽溶液中解凍會增加魚肉中鹽分的含量,滲鹽量過高會對解凍后金槍魚魚肉的口感和風(fēng)味造成一定的影響[19,24]。由圖2可以看出,隨著鹽分質(zhì)量分數(shù)的增加,金槍魚魚肉的滲鹽量逐漸增加,說明鹽溶液質(zhì)量分數(shù)對金槍魚魚肉的滲鹽量影響較大。質(zhì)量分數(shù)為2%、3%的NaCl溶液組滲鹽量分別為0.9%、1.2%,當(dāng)鹽溶液質(zhì)量分數(shù)增加到6%時,滲鹽量增加至2.4%,說明滲鹽量與鹽溶液質(zhì)量分數(shù)呈正相關(guān)。相同質(zhì)量分數(shù)下,經(jīng)CaCl2溶液解凍后的金槍魚魚塊,滲鹽量始終低于經(jīng)NaCl溶液解凍后的金槍魚魚塊。因此,采用CaCl2解凍能夠減少鹽分的滲入,這與徐慧文等[12]的研究結(jié)果一致。
2.3.1 不同解凍方式對金槍魚蒸煮損失率、解凍損失率和持水力的影響
金槍魚魚肉中含有的大量水分是金槍魚魚肉的重要組成部分,其含量和分布狀態(tài)與蛋白質(zhì)、色澤、質(zhì)構(gòu)等方面緊密相關(guān)[25]。蒸煮損失率、解凍損失率和持水力是衡量金槍魚蛋白質(zhì)變性程度的重要指標[26]。表1所示為不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚保水性的影響。7 種解凍方式中,對照組保水性較差,解凍損失率和蒸煮損失率較高,這是因為解凍損失率和蒸煮損失率與魚肉的完整性相關(guān),可能去離子水解凍后的金槍魚魚肉所受損傷較大,汁液流失嚴重[27]。
表1 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚保水性的影響Table 1 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on water-holding capacity of tuna
相同質(zhì)量分數(shù)下,使用CaCl2溶液解凍的金槍魚魚肉解凍損失率更低,持水力更高,這是因為CaCl2溶液的熔點更低,解凍速率更高。余小領(lǐng)等[28]對凍結(jié)豬肉進行不同速率解凍研究后也發(fā)現(xiàn),解凍速率越大,汁液損失率越小。在所有解凍方式中,鹽溶液質(zhì)量分數(shù)為3%時,解凍后的金槍魚解凍損失率和蒸煮損失率最小。鹽溶液質(zhì)量分數(shù)過高會造成細胞失水,過低會造成金槍魚魚肉細胞內(nèi)外的壓差不均衡,使得細胞膜破裂或失水,溶質(zhì)外流,造成持水力下降、解凍損失率和蒸煮損失率增加。因此,選用3% CaCl2鹽溶液解凍金槍魚能夠有效降低金槍魚解凍損失率,減少解凍過程中的營養(yǎng)損失。
2.3.2 不同解凍方式對金槍魚含水量的影響
圖3 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍后的金槍魚橫向弛豫時間T2的分布Fig. 3 Distribution of transverse relaxation time (T2) of tuna after thawing in salt solutions at different concentrations
LF-NMR技術(shù)利用固定磁距的原子核(1H)在磁場的作用下發(fā)生能量交換的原理,對樣品組分進行分析,通過測量1H質(zhì)子的橫向弛豫時間(T2)在肉制品中的衰減規(guī)律來測定樣品中不同狀態(tài)水分的含量,水分含量以曲線所對應(yīng)的峰面積來表示[29-30]。金槍魚魚肉中的水分種類根據(jù)活動狀態(tài)可以分為結(jié)合水、不易流動水和自由水3 種形式,其中弛豫時間在0~10 ms的峰(T21)代表結(jié)合水,10~150 ms的峰(T22)代表不易流動水,150~1 245 ms的峰(T23)表示自由水[31]。如圖3所示,鹽溶液經(jīng)3% CaCl2鹽溶液解凍后的金槍魚總峰面積最大,含水量最高;NaCl溶液解凍后的金槍魚含水量隨著質(zhì)量分數(shù)的增加逐漸降低,溶液質(zhì)量分數(shù)增大會大幅降低金槍魚魚肉中的含水量。
圖4 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚橫向弛豫時間T2峰分布的影響Fig. 4 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on T2 peak distribution in tuna
圖4 顯示了金槍魚魚肉中不同狀態(tài)的水分所占比例。不易流動水主要存在于肌原纖維蛋及膜之間,占金槍魚魚肉中總水分含量的80%以上;結(jié)合水主要以結(jié)合蛋白的形式存在,含量較少,不到總水分含量的5%;自由水存在于細胞間隙,受到外力影響后易于流失,這與夏天蘭等[32]的分析結(jié)果一致。不易流動水的含量與保水性呈正相關(guān)[33],其中經(jīng)3% NaCl鹽溶液和3% CaCl2鹽溶液解凍后的金槍魚魚肉中,不易流動水所占比例較高,肌肉的保水性最好。因此,采用質(zhì)量分數(shù)3%的鹽溶液解凍可以減輕對金槍魚魚肉的纖維結(jié)構(gòu)破壞,最大限度地避免肌纖維組織中的不易流動水向自由水轉(zhuǎn)化,減少金槍魚魚肉的水分流失。
圖5 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍后金槍魚魚肉的NMR圖像Fig. 5 Nuclear magnetic resonance images of tuna thawed in salt solutions at different concentrations
LF-NMR技術(shù)還可以通過樣品所反射出的信號強度來觀測水分的分布情況,魚肉中含水量越高,顏色越亮,反之,則顏色越暗[34]。由圖5可知,經(jīng)NaCl溶液解凍后的金槍魚魚肉呈現(xiàn)綠色,水分含量整體較低,說明采用NaCl溶液解凍對金槍魚魚肉的含水量影響較大;而經(jīng)CaCl2溶液解凍后的金槍魚魚肉顏色呈現(xiàn)黃紅色,分布均勻,說明CaCl2溶液解凍可以有效減少金槍魚魚肉中的水分流失,提高保水性,其中質(zhì)量分數(shù)為3%的CaCl2溶液具有最好的保水效果。
圖6 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚色澤的影響Fig. 6 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on color difference of tuna
新鮮的金槍魚魚肉呈鮮紅色,在解凍過程中,金槍魚魚肉會發(fā)生一定程度的褐變,對金槍魚魚肉的外觀造成一定的影響,從而降低金槍魚魚肉的商品價值[35]。金槍魚魚肉肉色的變化與高鐵肌紅蛋白的變化密切相關(guān),高鐵肌紅蛋白的氧化導(dǎo)致金槍魚魚肉色澤暗淡,而高鐵肌紅蛋白的含量又受到肌肉部位、脂肪氧化等多種因素的影響[36-37]。圖6所示為不同質(zhì)量分數(shù)的鹽溶液解凍金槍魚后其紅度的變化情況。隨著NaCl鹽溶液質(zhì)量分數(shù)的增加,解凍時間縮短,a*值逐漸增加。與NaCl鹽溶液相比,CaCl2鹽溶液解凍后的金槍魚色澤較差,實際解凍實驗中,CaCl2溶液解凍后的金槍魚的表面出現(xiàn)了輕微泛白的現(xiàn)象。2% CaCl2鹽溶液解凍時間較長,高鐵肌紅蛋白氧化程度較高,紅度較低。3% CaCl2鹽溶液解凍時間縮短,解凍后金槍魚肉的a*值接近10。6% CaCl2鹽溶液解凍時間最短,高鐵肌紅蛋白氧化程度最低,但隨著CaCl2溶液質(zhì)量分數(shù)的增加,魚肉表面泛白現(xiàn)象也較為嚴重,影響了金槍魚的色澤,造成紅度降低。對比所有的實驗組發(fā)現(xiàn),采用NaCl溶液解凍后的金槍魚紅度較高,其中6% NaCl溶液效果最好。采用3% CaCl2鹽溶液解凍后的金槍魚與3%、6% NaCl溶液解凍后的金槍魚相比,a*值差異不顯著(P>0.05)。
圖7 不同鹽溶液解凍對金槍魚鹽溶性蛋白含量的影響Fig. 7 Effect of thawing in salt solution at different concentrations on the content of salt-soluble protein in tuna
蛋白含量是評判肌肉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標,鹽溶性蛋白是金槍魚肌肉組織中的主要成分[38-39]。由圖7可以看出,去離子水解凍后金槍魚鹽溶性蛋白含量最低,顯著低于鹽溶液解凍組(P<0.05),這是因為去離子水解凍時間最長,微生物繁殖較多導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性嚴重。使用NaCl、CaCl2溶液解凍金槍魚魚肉,解凍時間較短,且鹽對微生物具有一定的抑制作用,因此鹽溶性蛋白的含量更高。使用CaCl2溶液解凍的效果要整體好于NaCl,其中經(jīng)3% CaCl2溶液解凍的金槍魚魚肉具有最高的鹽溶性蛋白含量,這可能是因為金槍魚生活的海水環(huán)境中,鹽分質(zhì)量分數(shù)一般為3%~4%,在此質(zhì)量分數(shù)下解凍金槍魚,可以最大程度地平衡滲透壓,減少蛋白質(zhì)的變性,保持金槍魚魚肉的品質(zhì)。
圖8 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液解凍對金槍魚質(zhì)構(gòu)的影響Fig. 8 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on texture of tuna
金槍魚魚肉的質(zhì)構(gòu)特性主要與肌肉組織的纖維狀態(tài)以及肌肉蛋白含量相關(guān),金槍魚魚肉中的蛋白質(zhì)變性和微生物的分解都會導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)下降[40-41]。如圖8所示,不同方式解凍組金槍魚魚肉硬度和咀嚼度差異顯著,彈性差異較小,說明不同質(zhì)量分數(shù)的鹽溶液解凍對金槍魚魚肉的彈性影響較小,對硬度影響較大。對于同種鹽溶液處理組,質(zhì)量分數(shù)3%鹽溶液解凍后的金槍魚魚肉彈性和咀嚼性顯著高于其他解凍組(P<0.05)。兩種不同類型的鹽溶液比較,CaCl2鹽溶液解凍后的金槍魚魚肉質(zhì)構(gòu)特性要整體好于經(jīng)NaCl鹽溶液解凍的金槍魚魚肉,這是因為NaCl鹽溶液解凍后的金槍魚魚肉蛋白質(zhì)含量較低,而蛋白含量是影響質(zhì)構(gòu)變化的主要原因之一[42]。在不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液的解凍實驗中,采用3% CaCl2溶液解凍能夠最大程度地保持金槍魚魚肉的硬度,降低解凍過程對其質(zhì)構(gòu)的影響。
圖9 不同質(zhì)量分數(shù)鹽溶液對解凍后的金槍魚微觀組織結(jié)構(gòu)的影響Fig. 9 Effect of thawing in salt solutions at different concentrations on microstructure of tuna
不同解凍方式下的金槍魚魚肉,冰晶融化速率不同會對肌肉組織結(jié)構(gòu)造成不同的影響。由圖9可以看出,去離子水解凍后的金槍魚魚肉組織無規(guī)則、破壞嚴重,這是因為去離子水解凍時間較長,肌原纖維蛋白在微生物和酶的作用下降解變性[43]。NaCl和CaCl2溶液解凍后的金槍魚肌肉組織結(jié)構(gòu)較為完整,質(zhì)量分數(shù)3%的鹽溶液相對于質(zhì)量分數(shù)2%的鹽溶液解凍時間更短,組織結(jié)構(gòu)完整性更好。當(dāng)鹽溶液質(zhì)量分數(shù)達到6%時,魚肉組織間隙增大、肉質(zhì)松散,這可能是因為鹽溶液質(zhì)量分數(shù)過高,水分流失嚴重所導(dǎo)致。郭恒等[27]通過研究解凍溫度對冷凍鮐魚的影響也得出解凍速率越快,魚肉肌束之間的間隙越大的結(jié)論。對比所有的解凍方式可以發(fā)現(xiàn),使用3% CaCl2溶液解凍后的金槍魚,肌肉組織結(jié)構(gòu)間隙均勻,邊緣清晰,保持了魚肉組織原本的致密性,解凍效果最好。
與去離子水解凍相比,鹽溶液解凍能夠明顯縮短解凍時間,同種鹽溶液解凍時,質(zhì)量分數(shù)越高,解凍時間越長,滲鹽量越高;且與相同質(zhì)量分數(shù)NaCl溶液相比,CaCl2溶液解凍速率更快、滲鹽量更低。在所有的實驗組中,質(zhì)量分數(shù)3%的鹽溶液解凍后的金槍魚解凍損失和蒸煮損失最小。3% CaCl2溶液解凍后的金槍魚魚肉其鹽溶性蛋白含量最高,硬度最大,組織結(jié)構(gòu)最為完整,紅度較高。綜合考慮,采用CaCl2溶液解凍能夠提升金槍魚的解凍品質(zhì),縮短解凍時間,其中質(zhì)量分數(shù)3% CaCl2溶液效果最好,能夠最大限度地保持金槍魚的新鮮度。