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大黄鱼 (Larimichthys crocea) 作为我国沿海特有经济鱼类,2022 年全国养殖总产量达 25.7 万 t,其中福建省产量占 21.5 万 t [1]。大黄鱼色泽金黄,肉质细嫩,而且含有丰富的蛋白质、维生素和脂肪酸。目前大黄鱼加工方式多为冰鲜、冷冻贮藏、腌制等,加工产品形式单一,制约大黄鱼产业的进一步发展 [4-5]。为此,有必要开发不同的大黄鱼加工方式,将大黄鱼制备成加工产品推向国内外市场,以促进大黄鱼产业发展。蒸制是常见的大黄鱼加工手段,蒸制时间是影响大黄鱼鱼肉品质的重要因素。蒸制时间过短,鱼肉中的微生物会完全失活,危害食品安全;蒸制时间过长,不仅会使大黄鱼营养成分有所损失,还会影响鱼肉的风味和口感。Wei 等 [6] 通过感官实验对比蒸制大黄鱼与大黄鱼生肉的差异,指出蒸制处理能增加大黄鱼的脂肪气味,明显影响大黄鱼整体气味接受度。
Golgolipour 等 [7] 对草鱼 (Ctenopharyngodon idellus) 蒸制 5.5 min 后对比生鱼肉的维生素含量,发现蒸制会显著降低水溶性维生素含量,但对脂溶性维生素无显著影响。然而,目前大黄鱼在蒸制过程中其理化性质及其品质变化尚有待研究。本研究以冰鲜大黄鱼为原料,进行不同时间的蒸制,测定大黄鱼在蒸制过程中包括肌原纤维蛋白、总巯基含量、(Ca^{2+})-ATP 酶活力、蒸煮损失率、色差在内的理化性质,质构,风味和脂质氧化的动态变化,以寻求最佳的蒸制时间,以期为大黄鱼的加工工艺改良提供理论依据,并为即食蒸制大黄鱼的工业化、标准化生产提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
相同批次、规格基本一致、来源相同的冰鲜大黄鱼,购自福建福州永辉超市;总蛋白定量测试盒,南京建成生物工程研究所;总巯基测定试剂盒,伊势久 (江苏连云港) 生物科技有限责任公司;微量腺嘌呤核苷三磷酸 (ATP) 酶测试盒,南京建成生物工程研究所;2 - 硫代巴比妥酸,上海麦克林生化科技有限公司;石油醚 (30~60℃)、无水乙醇,上海泰坦科技股份有限公司;三氯甲烷、冰乙酸、碘化钾、可溶性淀粉、硫代硫酸钠,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
WSC-S 型测色色差计,上海仪电物理光学仪器有限公司;TA. XT PlusC 型质构仪,英国 STABLE MICRO SYSTEMS 有限公司;6000 型高速冷冻离心机,日本久保田有限公司;HN-30K 型手持式均质机,上海汗诺仪器有限公司;Spectra Max i3x 型酶标仪,上海美谷分子仪器有限公司;PEN3.5 型电子鼻,德国 Airsense 公司。
1.3 大黄鱼样品制备
将不同冰鲜大黄鱼去头去尾、去内脏,洗净沥干,不同鱼肉厚度无显著差异。将实验分为 5 组进行,分别蒸制 0、2、4、6、8 min,每组实验重复 3 次。将鱼肉放入制好的的调味液中,待水煮沸至 100℃,用沸水的蒸汽蒸制 2 min,蒸制结束后取出并冷却至室温 25℃,拭去大黄鱼表面水分,得到蒸制 2 min 的大黄鱼样品。蒸制 4、6、8 min 的大黄鱼样品处理方法同上,并以未蒸制过的大黄鱼样品 (蒸制 0 min) 作为对照组。指标测定所用大黄鱼均从鱼体背部取样。
1.4 实验方法
1.4.1 肌原纤维蛋白
相对提取率测定:参考 Wang 等 [8] 的方法,取 2 g 样品切碎,加入 20 mL 磷酸盐缓冲液 (PBS,0.05 mmol/L,pH 7.4),冰浴匀浆。随后在 4℃、8000 r/min 条件下离心 20 min,弃上清液,沉淀加入 10 倍体积的 PBS,均质混匀,冰浴静置 30 min,再以 4℃、8000 r/min 的条件离心 10 min,所得上清液即为肌原纤维蛋白,置于冰上待测。使用 BCA 试剂盒测定蛋白质浓度。
1.4.2 总巯基含量测定:按照鱼肉组织质量 (2 g) 与水体积 (20 mL) 的比例进行冰浴匀浆,在 4℃、8000 r/min 下离心 10 min,取上清液,置于冰上待测。依照试剂盒测定鱼肉总巯基含量。
1.4.3 (Ca^{2+})-ATP 酶活力测定:称取鱼肉,按照鱼肉质量 (g)∶体积 (mL)=1:9 的比例加入生理盐水 (体积分数 0.9%),冰浴匀浆,在 4℃、2500 r/min 条件下离心 10 min,取上清液,生理盐水稀释 10 倍,同时测定鱼肉的蛋白含量。依照试剂盒说明书测定(Ca^{2+})-ATP 酶活力。
1.4.4 蒸煮损失率测定:蒸制前后的鱼肉轻拭表面水分,测量其质量并记录,并按照公式 (1) 计算蒸煮损失率 (%)。其中,(m_{a})为未经蒸制的鱼肉吸干水分后的质量 (g),(m_{b})为蒸制过后的鱼肉质量 (g)。
1.4.5 色差测定:将鱼肉切成大小适宜的鱼块,将其置色差计中,检测不同蒸制时间鱼肉的色差:亮度值 (L)、红绿值 (a*) 与黄蓝值 (b*)。
1.4.6 质构测定:将鱼肉切成 2.0 cm×3.0 cm×1.5 cm 的立方体,用质构仪对样品的质构特性进行测定,质构仪探头型号为 P36R,测试前速率与测试中的速率均为 1 mm/s,测试后速率为 10 mm/s,压缩比为 60%,时间间隔为 5 s,循环 2 次。
1.4.7 电子鼻检测:取 3.5 g 研碎的鱼肉样品于 20 mL 的顶空瓶中,25℃下平衡 30 min 后上机测定。电子鼻的分析条件:样品气体进样速率为 400 mL/min,载气速率为 400 mL/min,测量时间为 140 s,清洗时间为 140 s。
1.4.8 过氧化值测定:根据《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定:GB 5009.227―2023》[9] 中的滴定法,将鱼肉用石油醚进行浸提,旋转蒸干石油醚制备样品。用三氯甲烷 - 冰乙酸混合液 (体积比为 2∶3) 对样品进行溶解,随后用 0.01 mol/L 的硫代硫酸钠对其进行滴定,并记录所消耗的硫代硫酸钠体积。
1.4.9 硫代巴比妥酸反应物值测定:参考胡锦鹏 [10] 的方法,向研碎的 10 g 大黄鱼鱼肉样品中加入 50 mL 质量分数 7.5% 三氯乙酸溶液 (含质量分数 0.1% 乙二胺四乙酸),于 70℃的振荡器中振荡 30 min,过滤,取上清液 5 mL 并加入 0.02 mol 的硫代巴比妥酸 (TBA) 溶液,90℃水浴加热 45 min,静置冷却,再加入 5 mL 氯仿,混匀后静置至溶液分层。分别在波长 532、600 nm 处测试上清液的光密度值 D。将得到的 D 值代入到式 (2) 中,计算硫代巴比妥酸反应物 (TBARS) 质量分数 (mg/kg)。(TBARS 质量分数 =726left(D_{532}-D_{600} ight) / 155)。
1.4.10 脂肪酸测定:参照《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定:GB 5009.168―2016》[11] 测定脂肪酸的含量。将不同蒸制时间的大黄鱼鱼肉匀浆,于 - 18℃以下冷冻保存,备用。匀浆水解,使用乙醚 - 石油醚混合液 (体积比 1∶1) 提取鱼肉匀浆中的脂肪,将脂肪提取物进行甲酯化,随后用气相色谱对色谱峰进行定性。
1.5 数据处理
每组实验重复 3 次,通过 Excel 2016 对数据进行录入,使用 IBM SPSS Statistics 27 对所得数据进行显著性差异分析,组间差异的显著性水平为 0.05,并用 Excel 2016 制图。
2 结果与分析
2.1 蒸制过程中大黄鱼鱼肉理化性质的变化
2.1.1 蒸制过程中鱼肉肌原纤维蛋白相对提取率的动态变化:肌原纤维蛋白是盐溶性蛋白的主要成分,是影响鱼肉品质的重要蛋白 [12-13]。肌原纤维蛋白相对提取率是反映肉制品熟化程度的参考指标,当肌原纤维蛋白的相对提取率降低至 10% 以下时,可认为该产品达到完全熟化 [8]。当蒸制时间 < 4 min 时,随蒸制时间延长,大黄鱼肌原纤维蛋白相对提取率显著下降 (P<0.05)。蒸制 4 min 大黄鱼肌原纤维蛋白相对提取率下降 93.61%,达到完全熟化状态。蒸制过程中肌原纤维蛋白的相对提取率下降,这是因为盐溶性蛋白随温度升高发生变性,生成碱溶性蛋白 [14]。与此同时,肌束膜受热破损导致肌原纤维蛋白从肌肉中挤出,肌原纤维蛋白随着鱼肉中的水分流失 [15]。当蒸制时间大于 4 min 时,大黄鱼肌原纤维蛋白相对提取率变化不显著 (P>0.05)。
2.1.2 蒸制过程中大黄鱼鱼肉总巯基的含量变化:巯基是鱼肉蛋白中较为关键的活性功能基团,用作衡量蛋白质氧化变性的指标之一 [16]。当蒸制时间小于 4 min 时,随蒸制时间延长,大黄鱼总巯基含量显著下降 (P<0.05)。蒸制 4 min,大黄鱼总巯基含量下降 87.76%,这是由于巯基受热被氧化成二硫键或其他氧化物质。有研究表明,巯基含量下降会引发蛋白质之间的交联、键合与聚合,进而改变蛋白质的空间结构和功能 [17]。当蒸制时间大于 4 min 时,大黄鱼肌原纤维蛋白相对提取率变化不显著 (P>0.05),说明大黄鱼未发生进一步氧化。
2.1.3 蒸制过程中鱼肉(Ca^{2+})-ATP 酶活力的变化:肌球蛋白是肌原纤维蛋白的主要蛋白,关系着肌肉组织的持水能力、胶凝能力等功能特性 [18]。(Ca^{2+})-ATP 酶位于肌球蛋白头部敏感部位的活性位点,其活力可以反映肌球蛋白的变性情况 [19]。蒸制 4 min,大黄鱼(Ca^{2+})-ATP 酶活力显著下降 94.12%(P<0.05)。蒸制 4 min 以后,大黄鱼(Ca^{2+})-ATP 酶活力数值近似 0,可认为大黄鱼肌球蛋白的头部位点已被破坏,肌球蛋白发生严重变性。
2.1.4 蒸制过程中鱼肉蒸煮损失率的变化:对鱼肉进行热加工时通常会造成质量的损失,研究表明损失的质量中大部分为水分,其他则为肌浆蛋白等营养成分 [20-21]。蒸制 0~8 min,随着蒸制时间的增加,大黄鱼蒸煮损失率显著上升 (P<0.05)。蒸制时间在 0~2 min 的过程中鱼肉处于热处理初期,鱼肉表层与接近表层的蛋白变性,细胞内游离的水分被蒸出。2~4 min 时,蒸煮损失率持续增加,这可能是因为随着鱼肉的中心温度逐渐升高,大部分肌球蛋白变性、肌原纤维收缩,致使肌原纤维持水力下降、肌原纤维与纤维间隙之间空隙增大,并且蛋白质变性会造成疏水基团暴露,导致水分进一步被排出,因而蒸煮损失率上升。4~8 min 时,随蒸制时间延长,蒸煮损失率持续上升,肌膜和肌筋膜破裂,孔隙增加,因加热而活跃的游离水会因为弱机械力从各种间隙中流出 [8,22],导致蒸煮损失率进一步增加。
2.1.5 蒸制过程中鱼肉色差的变化:肉制品的颜色可较为直观反映产品状态,会影响消费者对产品的感官评分。蒸制 0~8 min 范围内大黄鱼色差变化。L值越高,产品越接近白色。蒸制 0~4 min 时,L值显著上升,这是由于蛋白变性过程中水分流失,肌肉纤维打开并散射光线,导致 L值上升 [23]。在蒸制过程中,肌红蛋白及其他呈色蛋白因加热氧化变性,生成其他衍生物,造成鱼肉色差的改变 [24]。大黄鱼蒸制 4 min 达到熟化后,继续增加蒸制时间 (4~8min),L值趋于稳定,受蒸制时间影响较小。a值在蒸制过程中 (0~8 min) 未发生显著变化 (P>0.05)。b值越高,产品的肉色越偏向黄色。蒸制过程中,b * 值呈上升趋势,主要原因是脂质氧化程度加深和蒸制高温下发生的美拉德反应。
2.2 蒸制过程中大黄鱼鱼肉质构的变化质构特性 (包括硬度、弹性、咀嚼性等) 被广泛用于表征食品的口感及组织状态,这些特性可以用于客观判断食品品质 [26-27]。硬度的变化主要受到肌原纤维蛋白与胶原蛋白的共同影响,在整个蒸制过程中 (0~8 min),随蒸制时间增加,大黄鱼硬度随之减少。蒸制 2 min 时,硬度开始降低,这是由于肌原纤维蛋白开始变性,鱼肉组织中氢键、疏水键等维持内部结构的共价键、非共价键断裂。蒸制 4 min 时,蒸汽高温从鱼肉表层向中心传热,中心温度升高,对肌肉纤维造成破坏,在此期间结缔组织中的胶原蛋白降解为明胶 [28-29],使硬度大幅度下降,此时硬度仅有 0 min 硬度的 3.93%。蒸制 4~8 min,硬度持续下降,但是差异不显著 (P>0.05)。在 0~8 min 蒸制时间范围内,弹性随着蒸制时间的增加而持续下降,这是由于肌原纤维蛋白变性收缩,肌肉纤维被破坏后受力无法复原,此外,弹性下降与蒸制过程中水的流失密切相关 [30],胶原蛋白溶出也会造成弹性下降 [12]。咀嚼性的变化趋势与硬度的变化趋势相同,在 0~8 min 蒸制时间范围内,咀嚼性随蒸制时间增加而下降。
2.3 蒸制过程中大黄鱼鱼肉风味的变化
2.3.1 电子鼻的特征雷达分析:大黄鱼蒸制过程中,在电子鼻的 10 个传感器上对应的响应值。蒸制前后的大黄鱼均对 W5S (对氮氧化合物灵敏)、W1S ((对甲基类灵敏)、W1W (对无机硫化物灵敏)、W2S (对醇类灵敏)、W2W (对芳香类有机硫化物灵敏) 这 5 个传感器响应值较高,可认为这 5 个传感器对应灵敏的化合物为大黄鱼鱼肉 0~8 min 蒸制过程中的主要挥发性气味成分。相比于 0 min 时大黄鱼鱼肉,蒸制 2~8 min 时,大黄鱼鱼肉电子鼻的响应值在 W5S、W1S、W1W、W2S、W2W 传感器上均有明显上升;W1W 和 W2W 在 4 min 时达到最高值;W1S 和 W2S 在 6 min 时达到最高值。可见,蒸制处理能够丰富大黄鱼的风味,且在 4~6 min 时风味物质含量较高1。
2.3.2 主成分分析:蒸制过程中大黄鱼电子鼻主成分分析 (Principal component analysis,PCA) 显示,第一主成分和第二主成分的贡献率之和为 98.6%,说明 PCA 分析已经包含大部分原始信息,并能有效反应大黄鱼肉的整体风味信息。未蒸制大黄鱼气味的轮廓位于第二、三象限之间,蒸制过后的鱼肉气味轮廓位于第一、四象限之间,且距离较远,说明蒸制后的大黄鱼鱼肉与未蒸制大黄鱼鱼肉之间的整体气味与构成上存在较大差异。经过 2、6、8 min 蒸制后的大黄鱼鱼肉气味轮廓均位于第一象限内,距离较近,说明蒸制 2、6、8 min 的大鱼肉气味轮廓较为相似。
经过 4 min 蒸制的大黄鱼鱼肉气味轮廓位于第四象限内,说明蒸制 4 min 对大黄鱼鱼肉气味影响较大。
2.4 蒸制过程中大黄鱼鱼肉脂质氧化的变化过氧化值 (Peroxide value,POV) 反映脂质氧化的主要初级产物过氧化氢的含量,由于过氧化氢性质不稳定,易分解成醛、酮等小分子,因此,POV 值可作为脂质早期氧化的指标 [31]。脂质的初级氧化产物进一步被分解后,会生成以二丙醛为代表的次级氧化产物,二丙醛与硫代巴比妥酸反应得到的 TBARS 质量分数是衡量脂质氧化程度的重要指标之一 [32]。蒸制 0~8 min 时,POV 值和 TBARS 质量分数呈上升趋势,在 8 min 达到最高值,比 POV 初始值分别上升 302.16% 和 681.79%,说明蒸制时间越长,脂质氧化程度越深。脂质氧化对肉制品风味的提升有着关键作用 。此外,摄入过多脂质氧化的初级产物和次级产物都会对身体健康产生负面影响。综合风味与脂肪酸含量的变化可知,蒸制 4 min 时,蒸制大黄鱼的脂质氧化程度较为合适,在此蒸制时间下,蒸制大黄鱼具有丰富的风味物质,所含不饱和脂肪酸 (Unsaturated fatty acid,UFA) 含量较高,并且蒸制时间较短,可减少脂质氧化对身体造成潜在负面影响。
2.5 蒸制前后大黄鱼鱼肉脂肪酸的变化
2.4 节得出,蒸制 4 min 是大黄鱼的最佳蒸制时间,对大黄鱼在蒸制前后 (0 和 4 min) 脂肪酸组成变化进行比较。大黄鱼鱼肉中共检出 24 种脂肪酸,其中饱和脂肪酸 (Saturated fatty acid,SFA) 8 种,单不饱和脂肪酸 (Monounsaturated fatty acid,MUFA) 7 种,多不饱和脂肪酸 (Polyunsaturated fatty acid,PUFA) 9 种。大黄鱼鱼肉的饱和脂肪酸蒸制 4 min 的含量低于 0 min 的含量,蒸制后 SFA 含量上升是因为蒸制使饱和脂肪酸发生水解反应和氧化反应。蒸制前后大黄鱼鱼肉 SFA 含量前三的物质一致,均为棕榈酸、硬脂酸和肉豆蔻酸。
包括 MUFA 和 PUFA 在内的不饱和脂肪酸 (UFA) 的含量是衡量脂肪酸营养价值的重要标准。大黄鱼鱼肉蒸制 4 min 的 UFA 含量高于 0 min 的含量,这是因为磷脂降解 [35],饱和脂肪酸经氧化脱氢反应转化为 UFA [36]。蒸制前后大黄鱼鱼肉 MUFA 和 PUFA 含量前三的物质一致,MUFA 中含量最高的依次为油酸、棕榈油酸和二十烯酸,PUFA 中含量最高的依次为亚油酸、二十二碳六烯酸 (DHA)、二十碳五烯酸 (EPA)。研究表明,UFA 的摄入对人体健康有积极作用,尤其是以 DHA 和 EPA 为代表的 n3PUFA 与以亚油酸为代表的 n-6PUFA 是人体无法合成的必需脂肪酸 [37],因此,适当时间蒸制可以增加大黄鱼营养价值。
3 结论
本研究对蒸制过程中对大黄鱼鱼肉理化性质及品质的变化进行分析,得到以下结论:
(1) 当蒸制时间低于 4 min 时,大黄鱼鱼肉的肌原纤维蛋白相对提取率、总巯基含量和(Ca^{2+})-ATP 酶活力显著下降,蒸制 4 min 后大黄鱼达到熟化;在 4~8 min 的过程中,肌原纤维蛋白相对提取率、总巯基含量和(Ca^{2+})-ATP 酶活无显著变化;
(2) 大黄鱼鱼肉在 0~8 min 蒸制过程中,蒸煮损失率显著增加,L 值和 b值上升,a值未发生显著性变化;质构硬度、弹性、咀嚼性均下降;
(3) 在蒸制过程中,电子鼻响应值在主成分分析中轮廓互不重叠,可有效被区分,在 4、6 min 时响应值较大,此时间段风味物质含量较高;
(4) 蒸制 4 min 时,蒸制大黄鱼鱼肉的脂质氧化程度较为合适;
(5) 对比蒸制前后大黄鱼鱼肉脂肪酸的变化,显示适当时间的蒸制可以增加大黄鱼的营养价值。本研究可为大黄鱼的加工工艺改良提供理论依据,并为即食蒸制大黄鱼的工业化、标准化生产提供技术支持。
张展琪;刘梦遥;余欣芮;姚闽娜;石菲菲;梁 鹏,福建农林大学食品科学学院;闽台特色海洋食品加工及营养健康教育部工程研究中心;福建农林大学海洋研究院;泉州海洋生物产业研究院,202404