基于pH值变化的冷藏草鱼肉新鲜度预测模型研究

胡云峰,潘悦,王雅迪,陈君然

(天津科技大学食品科学与工程学院,天津 300457)

摘 要:为研究冷藏草鱼肉在贮藏过程中酸度(pH值)与汁液流失率、色差值、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值、菌落总数等指标之间的关系及变化规律。以市售草鱼作为试验材料,切成鱼段杀菌包装,每24 h测定以上指标。试验结果表明,草鱼肉在4℃下存放10 d,每隔24 h测定的pH值和挥发性盐基氮值呈直线正相关(P<0.01),且更为客观准确,回归方程为Y=33.833X-220.44(P<0.01),决定系数R2=0.978 2。通过pH计测定的pH值,可以求出挥发性盐基氮值,此模型可更为快速地测定草鱼新鲜度。

关键词:草鱼;新鲜度;挥发性盐基氮;pH值;预测模型

草鱼又叫鲩鱼,是中国淡水鱼类之首。新鲜草鱼色泽光亮,肉质细腻有弹性[1]。致死后草鱼机体发生一系列理化反应,由于其营养物质含量较多[2-3],组织蛋白酶活性强,在贮藏和加工过程中容易变质[4-5]。致死后的草鱼一般经过3个阶段[6-7]:1)初期生化变化:致死贮藏一段时间,随着鱼体变硬和弹性降低,进入僵直期[8],草鱼结缔组织较少,水分含量高[9],微生物含量多[10-12];2)僵解和自溶:整个肌体僵直后开始解僵,鱼体肌肉开始变软,胶原纤维在内源性蛋白酶的作用下,胶原纤维变得非常脆弱,其弹性也有所下降,自溶阶段,鱼体颜色变暗淡,有黏液产生,汁液渗出率增加;3)细菌腐败期:自溶后期,不断增多的蛋白质降解产物和游离氨基酸为腐败菌营造了良好的生长环境,当这些由氨基酸及其他含氮物质所分解出的最低级产物积累到一定量时,鱼肉就会产生臭味,真正进入腐败变质的阶段。

在对鱼肉新鲜度的研究中,孟志娟等[13]建立了近红外光谱和挥发性盐基氮的预测模型,利用便携式近红外仪对带鱼进行新鲜度的快速无损检测。陈思[14]对鲢鱼新鲜度建立了货架期预测模型,对其低温贮藏过程中各项新鲜度指标进行综合评价。周倩倩等[15]建立了不同温度贮藏过程中海鲈鱼货架期预测模型,建立的以挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值和菌落总数(total viable count,TVC)为指标的货架期模型,经验证对货架期的相对误差小,可以为冷链物流中实时监测海鲈鱼新鲜度提供参考。其中TVB-N值[16]、TBA值、汁液流失率、色差值、菌落总数的测定必须在实验室操作,操作较复杂,不适合市场快速、大批量检测草鱼新鲜度。本研究通过对冷藏草鱼肉在贮存过程中的pH值、汁液渗出率、硫代巴比妥酸值、色差值、菌落总数、TVB-N值的测定,分析pH值与其他指标的相关度,证明了pH值与其他指标相关性显著,从而建立冷藏草鱼肉的pH值预测模型,预测其新鲜度,为冷藏草鱼肉的贮藏与销售提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼:天津市经济技术开发区金元宝农贸市场;氧化镁、硼酸、盐酸、氢氧化钠、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、氯仿、无水乙醇(均为分析纯):天津市北方天医化学试剂厂。

1.2 仪器设备

pH计(MP522):上海理达仪器厂;全自动凯式定氮仪(K9860):济南海能仪器股份有限公司;自动测色色差计(DC-P3):北京维欣仪奥科技发展有限公司;磁力搅拌器(R-SX):上海舍岩仪器有限公司;电热恒温水浴锅(DK-98-1):天津泰斯特有限公司;紫外可见分光光度计(TU-1810):北京谱析通用仪器有限责任公司。

1.3 原料处理方法

购买新鲜的草鱼立即处理:敲晕,去鳞,内脏、头、尾用水清洗干净,沥干,切成2.0 cm×1.0 cm的鱼段,每份(20±1)g,杀菌后托盘包装,贮藏温度为4℃,每24 h测定一次指标,每份测3次,求平均值,共测定10 d。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 汁液渗出率的测定

分别称取托盘、样品、样品渗出液的总质量(W1),样品渗出液与托盘总质量(W2[17],托盘重量(W3),按下式计算:

W/%=[(W2)-(W3)/(W1)-(W3)]×100

1.4.2 色差值的测定

CIE1976 L*a*b*色空间(CIE LAB色空间),该空间是三维直角坐标系统,是目前最广泛使用的测色系统。测定样品3个不同部位的a*、L*、b*[18]

1.4.3 pH值的测定

参考姜良萍等[19]的方法,将样品浸泡在100 mL蒸馏水中并过滤,然后用pH计测量草鱼肉滤液的pH值[18]

1.4.4 TVB-N值的测定

参考张越等[20]的方法进行挥发性盐基氮的测定。对草鱼肉分别作了半微量定氮法和全自动凯式定氮仪测定。

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

参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》进行TBA的测定,测其吸光度。

1.4.6 菌落总数的测定

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行菌落总数测定。

1.5 数据分析

采用SPASS数据分析软件进行方差和回归分析[21]

2 结果与分析

2.1 草鱼肉的汁液渗出率的变化

草鱼肉的汁液渗出率的变化如图1。

图1 草鱼肉的汁液渗出率的变化
Fig.1 Changes of drip loss rate of grass carp

在龚婷[22]对生鲜草鱼片的研究中,草鱼片的汁液渗出率随贮藏时间的延长而增长,在5 d~6 d增长速度最快,在10 d汁液渗出率达到15%。由图1可知,草鱼肉的汁液渗出率总体表现出上升的趋势,在3 d~4 d时,草鱼肉的汁液渗出率增长加快,增长了6.61%,在10 d时达到了30%。这可能由于蛋白质的分解速率加快,形成较多游离状态的氨基酸、肽、蛋白胨等,使微生物的生长繁殖加速,细胞组织破坏加剧,从而导致草鱼肉的水分加速流失,汁液渗出率骤增[23]

2.2 草鱼肉的色泽的变化

在草鱼肉的贮藏过程中,随着腐败程度的加深,草鱼肉的颜色由鲜红色逐渐变为暗红色,最后变为暗褐色,其中L*、a*、b*值都有着不同程度的变化,但是其中L*值和b*值变化不如a*值明显,故用a*值代表草鱼肉颜色的新鲜程度。草鱼肉a*值的变化如图2所示。

图2 草鱼肉的a*值的变化
Fig.2 Changes of a*value of grass carp

草鱼肉的色泽与其新鲜度相关,草鱼的色泽在贮藏期间发生的变化与其内部的脂肪氧化,蛋白质分解等有一定的关联。胡云峰等[24]在对猪肉糜新鲜度的研究中发现,随着贮藏时间的推移,a*值逐渐下降,最后为负,表明猪肉颜色由红变绿。由图2可知,a*值逐渐降低,由2.9~6.9,表明红色逐渐消退。

2.3 草鱼肉的挥发性盐基氮(TVB-N)值的测定

草鱼肉的挥发性盐基氮(TVB-N)的值变化如图3所示。

图3 草鱼肉的挥发性盐基氮(TVB-N)的值变化
Fig.3 Changes of TVB-N value of grass carp

在贮藏过程中,蛋白质在微生物、酶等的作用下,产生氨(NH3)、胺类(R-NH2)等含氮的碱性有毒物质[25],它们以挥发性盐基氮(TVB-N)的形式存在于鱼肉中。根据国标GB 2733—2005《鲜、冻动物性水产品卫生标准》,挥发性盐基氮(TVB-N)值大于20 mg/100 g时,超出国家标准,不可食用。陈思[14]在对鲢鱼TVB-N值检测时发现,随着贮藏天数的延长而增长。由图3可知,草鱼肉的TVB-N值随着贮藏时间的延长逐渐上升。草鱼肉在贮藏的第10天TVB-N值超过了20 mg/100 g。

2.4 草鱼肉的硫代巴比妥酸(TBA)值的变化

草鱼肉的硫代巴比妥酸(TBA)值的变化如图4所示。

图4 草鱼肉的硫代巴比妥酸(TBA)值的变化
Fig.4 Changes of TBA value of grass carp

TBA值是反映鱼产品脂肪氧化酸败的重要指标。在于亚文[11]对高白鲑TBA值检测中发现,在4℃贮藏条件下TBA值逐渐上升。从图4可知,草鱼肉的初始TBA值为0.215 mg/kg;随着贮藏时间的延长,TBA值不断增加。这可能由于草鱼肉含有高量不饱和脂肪酸,易发生脂肪氧化酸败所致。

2.5 草鱼肉的菌落总数的变化

草鱼肉的菌落总数的变化如图5所示。

图5 草鱼肉的菌落总数的变化
Fig.5 Changes of the total colonies of grass carp

菌落总数是判定微生物污染的指标之一,在周倩倩[15]对海鲈鱼的研究中发现,新鲜鱼肉的菌落总数为3.50 lg CFU/g,在4℃贮藏下的海鲈鱼菌落总数随着时间增长至最高点,随后增长速率逐渐减小,最后达到7.2lg CFU/g左右。由图5可知,在贮藏初期草鱼肉的菌落总数为3.1 lg(CFU/g),随着贮藏时间的延长,草鱼肉表面的微生物不断生长繁殖,菌落总数不断增加。当贮藏到第10天,草鱼肉的菌落总数为6.76 lg(CFU/g),符合菌落生长曲线。这与TVB-N值的变化情况相符,均显示此时的草鱼肉已不能食用。

2.6 草鱼肉的pH值的变化

草鱼肉的pH值的变化如图6所示。

图6 草鱼肉的pH值的变化
Fig.6 Changes of pH value of grass carp

在李越华对鲫鱼的研究中发现,新鲜鲫鱼的pH值为6.90左右。冷藏贮藏第8天时pH值降到最低值6.51,之后逐渐上升,第14天试验结束时pH值达到7.18。由图6可知,随着贮藏时间的增加,草鱼肉的pH值呈现先下降后上升的趋势。贮藏到第4天,草鱼肉的pH值下降到最低点。之后呈现上升的趋势。贮藏到第10天时pH值为7.09。

2.7 草鱼肉的pH值与各品质指标之间的相关性研究

采用1.5所述的分析方法对贮藏4 d后草鱼肉的pH值和其它新鲜度指标用SPSS软件进行相关性分析,结果见表1。

表1 草鱼肉的pH值与各指标之间的相关性
Table 1 Correlation between pH value and indicators of grass carp

注:a*表示红度;-表示呈负相关;**表示差异极显著,P<0.01。

项目 汁液渗出率/% a*值 TVB-N值/(mg/100 g)TBA值/(mg/kg)菌落总数/[lg(CFU/g)]与pH值相关性 0.945**-0.942** 0.978** 0.955** 0.931**

由表1可知,草鱼肉的pH值与草鱼肉的汁液渗出率、TVB-N值、TBA值、菌落总数都呈现出了极强的相关性,其中,a*值呈现出了较强的负相关。说明可以通过测定草鱼肉的pH值变化来表征草鱼肉的新鲜度变化。

2.8 草鱼肉的TVB-N与pH值的相关性模型的建立

草鱼的TVB-N与pH值的相关性分析如图7所示。

从图7可知,TVB-N值和pH值测定值之间的相关性极显著(P<0.01),所建立的回归方程有意义,TVB-N值和pH值测定值之间呈线性回归关系。所拟合的回归方程为:

Y=33.833X-220.44,R2=0.978 2

图7 草鱼的TVB-N与pH值的相关性分析
Fig.7 Correlation analysis of TVB-N and pH of grass carp

式中:X为第4天后的pH值;Y为TVB-N值。

随着鱼肉的腐败,鱼肉的pH值逐渐增加,TVB-N含量也逐渐增加。通过测定鱼肉的pH值,利用此回归数学模型,可以计算出鱼肉中TVB-N的含量。

3 结论

通过研究在4℃下草鱼肉各指标的变化情况,得出各指标与pH值的相关性,pH值与汁液渗出率、a*值、TVB-N值、TBA值、菌落总数相关系数分别为0.945、-0.942、0.978、0.955、0.931。研究表明,在 0.01 水平上pH值均与各个指标显著相关,其中TVB-N值与pH值相关性极显著,构建冷藏草鱼肉的TVB-N与其pH值的相关性模型,其拟合的回归方程Y=33.833X-220.44。决定系数R2=0.978 2。说明测定pH值可对冷藏草鱼肉贮藏期间的TVB-N值分析预测。而TVB-N值是反映淡水鱼新鲜度的重要指标。由此可知,利用测定pH值检测冷藏草鱼肉新鲜度是可行的。

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Study on the Prediction Model of Freshness of Chilled Grass Carp Based on the Changes of pH Value

HU Yun-feng,PAN Yue,WANG Ya-di,CHEN Jun-ran
(College of Food Science and Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

Abstract:The change rules of pH value,juice loss rate,color difference,total volatile basic nitrogen value(TVB-N),thiobarbituric acid value(TBA),and total bacterial count during storage of refrigerated grass carp were studied,and the relationship between each index was also discussed.The grass carp was cut into segments and packed in germicidal packaging,and the above indexes were measured every 24 h.The results showed that the grass carp at 4℃ was stored for 10 days,pH value and volatile based nitrogen were presented linear variation,every 24 h measured pH value and volatile salt based nitrogen a positive correlation(P<0.01)and was more objective and accurate,its fitting regression equation:Y=33.833X-220.44 (P<0.01),the coefficient of determination was 0.978 2.The pH determination of grass carp pH value can be calculated TVB-N value,determine the freshness of grass carp on the simple and rapid objective.This model can be used to determine the freshness of grass carp more quickly.

Key words:grass carp;freshness;total volatile basic nitrogen;pH value;predictive model

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2021.02.003

基金项目:天津市林农现代农业产业技术体系项目(ITTFPRS2018010);天津市科技计划项目(10ZCKFNC02000)

作者简介:胡云峰(1966—),女(汉),教授,硕士,研究方向:农产品物流保鲜与加工。

引文格式:

胡云峰,潘悦,王雅迪,等.基于pH值变化的冷藏草鱼肉新鲜度预测模型研究[J].食品研究与开发,2021,42(2):14-17,52.

HU Yunfeng,PAN Yue,WANG Yadi,et al.Study on the Prediction Model of Freshness of Chilled Grass Carp Based on the Changes of pH Value[J].Food Research and Development,2021,42(2):14-17,52.

加工编辑:张弘

收稿日期:2020-09-08