反复冻融对深海鳕鱼鳔理化特性及品质的影响

黄达荣,冯瑞,钟碧銮,田柬昕,梁结桦,张宇 *

(广东官栈营养健康科技有限公司,广东 广州 510277)

摘 要:以新鲜鳕鱼鳔为研究对象,研究不同冻融次数对鳕鱼鳔理化特性及其品质的影响,分析不同冻融次数条件下鳕鱼鳔的保水性、色差、质构特性、胶原蛋白含量、总蛋白含量及微观结构的变化趋势。结果表明,随着冻融次数的增加,鳕鱼鳔的蒸煮涨发率、亮度值、硬度、弹性、凝聚性、胶黏性、咀嚼性、总蛋白含量均整体下降,下降幅度分别为29.65%、55.46%、57.94%、46.00%、16.88%、83.51%、69.36%和8.85%,而胶原蛋白含量小幅下降但不显著,解冻损失率和红度值整体呈上升趋势,上升幅度分别为12.61%和596.59%,鳕鱼鳔的微观结构在反复冻融过程中逐渐解构、恶化。综合冻融过程中的品质恶化速率,冻融循环不超过4次可较好地保持鳕鱼鳔的特性及品质价值。

关键词:鳕鱼鳔;冻融;胶原蛋白;微观结构;质构

鱼胶是鱼鳔的干制品,其富含胶原蛋白、鱼鳔多糖等营养成分,中医认为鱼胶具有滋养筋脉、补肾益精、散瘀消肿等功效[1],因此鱼胶被称为“海洋人参”,广受民众喜爱,尤其流行于广东、福建等沿海地区,需求量大且日渐攀升[2],同时,鱼胶作为传统海洋贵细滋补品,是国家海洋经济的重要组成部分,鱼胶产业发展迅猛,预计到2025年我国鱼胶市场规模可达54.32亿元[3]

《中药大辞典》认为传统鱼胶多数来源于石首鱼科动物(如大黄鱼、小黄鱼、鲟鱼等)[4]。目前,因过度捕捞我国近海渔业资源的衰退,导致传统石首鱼产能无法满足产业需求[5]。深海鳕鱼(Gadus morhua)、淡水查鱼(Pangasianodon hypophthalmus)、淡水鲈鱼(Lates niloticus)等非石首鱼种相继被开发应用,颇受市场欢迎;但新开发的鱼胶原料产地多在挪威、越南、坦桑尼亚等国家,与国内鱼胶高值化加工厂的时空距离较远,因此在产业应用过程中,鲜鱼胶需要进行保鲜处理,提高并延长鱼胶原料的稳定性和货架期,便于后续售卖及运输后深加工[6]

鱼鳔保鲜加工分为鲜品冷冻处理与干制处理[7],其中鲜品冷冻需要在取胶和简单清洗后直接速冻包装,相比于干制品而言,冷冻鲜品的品质更高、更新鲜,但同时新鲜鱼鳔上附着的油膜、血污和微生物会大幅度缩短其货架期[6]。其中,鳕鱼胶是一种应用范围广泛的商业鱼胶,然而由于运输冷链技术和条件缺陷,冷冻鲜品鳕鱼鳔在运输、储存、交付过程中易产生冻融循环,该过程反复出现的冰晶生成与融化会损伤食品的微观结构,同时升温阶段还会引起腐败微生物的繁殖[8],导致冷冻鲜品鳕鱼鳔的品质及价值严重降低。国内外学者对反复冻融的影响研究大多集中于水产品(如罗非鱼肉[9]、乌鱼肉[10]、磷虾肉[11]等),也有陆生动物产品(如牦牛肉[12]),但反复冻融对鳕鱼鳔胶原蛋白特性及品质的影响规律尚不明确。

因此,本研究以冷冻鲜品鳕鱼鳔为研究对象,探究反复冻融处理对鳕鱼鳔pH值、保水性、色差、质构和微观结构的影响,旨在为鳕鱼鳔的加工、保藏与品控夯实基础,并为鳕鱼鳔的扩大化、高值化应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

鳕鱼鳔鲜品:市售;蒸煮袋:广东顺德一览包装有限公司;氯胺T三水合物、柠檬酸一水合物、氢氧化钠、异丙醇、对二甲氨基苯甲醛(均为分析纯):上海易恩化学技术有限公司;羟脯氨酸标准品(色谱纯):上海源叶生物科技有限公司;盐酸、浓硫酸(均为分析纯):广州化学试剂厂。

1.1.2 仪器与设备

FA214型万分之一电子天平:梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;UV-1100型紫外分光光度计:上海美谱达仪器有限公司;HH-8型恒温水浴锅:上海析达仪器有限公司;PHS-3E型pH计:上海仪电科学仪器股份有限公司;DZG-P20Q5电蒸锅:小熊电器股份有限公司;202-0型台式干燥箱:北京市永光明医疗仪器有限公司;DS-620型分光测色仪:杭州彩谱科技有限公司;KT7520型冰箱:长虹美菱股份有限公司;EZ-SX质构仪:岛津仪器(苏州)有限公司;EVO-MA-15型扫描式电子显微镜:卡尔蔡司光学(中国)有限公司;EM-ACE600型真空镀膜仪:徕卡测量仪器(中国)有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品采集和制备

参考曹银娟等[8]的方法并稍作修改。屠宰新鲜鳕鱼后,冲洗新鲜摘取的鳕鱼鳔,去除表面的污垢,将鱼鳔分别平均装入10个聚乙烯食品保鲜袋中,每袋约500 g,即为10组,冷冻样品硬度较大、不易分开,在样品分装前提前使用小样品袋分装为50 g一袋。随后放入4 ℃冰箱中保存,2 h内送至挪威捕捞工厂实验室。在-18 ℃与室温环境下各存放12 h为1次冻融循环,各鳕鱼鳔样品同时进行冻融循环,分别在冻融0、1、2、3、4、5、6、7、8、9次后取出,去除表面附着的黑膜及可见油脂,待测。

1.2.2 鳕鱼鳔保水性的测定

1.2.2.1 解冻损失率的测定

参考赵立柱等[12]的方法并稍作修改,取冷冻完成的50 g鳕鱼鳔样品,准确称质量,记为W1(g);常温解冻后,用吸水纸擦去表面渗出水分,准确称其质量,记为W2(g),每次冻融样品测定3个平行。解冻损失率(J,%)计算公式如下。

1.2.2.2 蒸煮涨发率的测定

参考袁毅[13]的蒸煮泡发方法,取50 g解冻完成的鳕鱼鳔样品,蒸煮前称质量为W3(g);在100 ℃水浴中蒸煮10 min后,冷却至室温,用吸水纸吸干表面水分,然后再次称质量为W4(g),每次冻融样品测定3个平行。蒸煮涨发率(Z,%)计算公式如下。

1.2.3 鳕鱼鳔色差的测定

参考袁毅等[14]的色差测定方法并稍作修改。取50 g解冻完成的鳕鱼鳔样品,吸干水分,利用分光测色仪测定色差。测定前对仪器进行调零校正,剔除鳕鱼鳔样品上可见的黑膜及油脂组织,将处理好的鳕鱼鳔样品的切面放置于光线充足的实验台30 min后,垂直将分光测色仪镜头置于鳕鱼鳔表面上,同时镜口紧贴鱼鳔表面,在每个样品表面随机挑选5个不同位置,且位置均匀分布于鱼鳔表面,每个位置测定1次,记录所测的亮度(L*)值、红度(a*)值、黄度(b*)值,计算平均值。

1.2.4 鳕鱼鳔质构的测定

参考赵立柱等[12]的方法并稍作修改。取50 g解冻完成的鳕鱼鳔样品,吸干水分,用刀切割为50 mm×50 mm×8 mm的立方体状,使用质构仪将探头沿着垂直于鳕鱼鳔表面的方向进行压缩,测定其质构。探头型号为TA/50,设定参数:目标值6 mm、测试速度0.50 mm/s、测试目标为距离。每组样品平行测定3次,试验结果取其平均值。

1.2.5 鳕鱼鳔水分、胶原蛋白及总蛋白含量的测定

参考袁毅[13]的方法并进行调整。取解冻完成的鳕鱼鳔50 g,吸干水分,利用台式干燥箱使鳕鱼鳔的水分干燥至恒重,称量其前后质量变化即得鳕鱼鳔的水分含量;随后取干燥完成的鳕鱼鳔样品0.5 g置于消化管中,加入10 mL盐酸于110 ℃下消化12 h,再用蒸馏水定容消化液至50 mL,取1 mL消化液于10 mL容量瓶中,用氢氧化钠溶液调节pH值至6.5~7.5,加水稀释至刻度,即得样品液。

向50 mL离心管中加入1 mL样品液,加入1.0 mL柠檬酸缓冲液,混匀;随后加入1.0 mL氯铵T溶液(1.41 g/100 mL),混匀后放置5 min;再加入60%浓硫酸1.0 mL,混匀后放置5 min;最后加入1.0 mL显色剂,混匀后于65 ℃台式干燥箱中保温15 min;反应结束后在冷水浴中冷却3 min停止反应,补水至15 mL,静置30 min后在560 nm测定吸光度。

羟脯氨酸的标准曲线回归方程为y=38.799x+0.110 4,R2=0.997 4[其中y为吸光度;x为羟脯氨酸质量浓度(mg/mL)]。羟脯氨酸的质量浓度乘以系数11.1换算为胶原蛋白含量,此时含量为鳕鱼鳔样品的干基胶原蛋白含量(%)。

总蛋白含量参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法进行测定。

1.2.6 鳕鱼鳔微观结构的观察

鳕鱼鳔切为8 mm×5 mm×3 mm的长方体,于-80 ℃预冻24 h,经冷冻干燥后48 h后取出,进行150 s喷金处理[15],再使用扫描式电子显微镜在5.0 kV加速电压下以1 000、2 000、5 000倍放大观察样品的微观结构。

1.3 数据处理

试验数据以平均值±标准差表示,使用SPSS 24.0软件对数据进行Tukey检验与单因素方差分析。P<0.05表示差异显著且具有统计学意义。采用GraphPad Prism 8.0进行数据图绘制。

2 结果与分析

2.1 冻融次数对鳕鱼鳔保水性的影响

鱼鳔,特别是鱼鳔干品具有明显的蒸煮后涨发的特点,因此鳕鱼鳔的保水性由解冻损失率与蒸煮涨发率进行评价,直接反映鳕鱼鳔自身对于水分的保持能力,影响食品的感官品质[16]。冻融次数对鳕鱼鳔保水性的影响如图1所示。

图1 冻融次数对鳕鱼鳔保水性的影响
Fig.1 Effect of freezing-thawing times on water retention of cod fish bladder

不同字母表示差异显著(P<0.05)。

由图1可知,随着冻融次数的增加,鳕鱼鳔的解冻损失率整体呈上升趋势,同时其蒸煮涨发率整体呈下降趋势,分别由新鲜鳕鱼鳔的0%、(27.69±1.80)%变化为(12.61±1.11)%、(19.48±1.32)%,其中蒸煮涨发率的下降幅度为29.65%;这是因为反复冻融的冰晶加速了胶原蛋白的变性,使得氢键、疏水相互作用等被破坏,减弱了鳕鱼鳔对水的束缚力,自由水无法结合到初始位置[17];在解冻过程中,首次冻融令鳕鱼鳔损失约7%的水分,在冻融4次后解冻损失率再次显著增加至12%左右,而3次冻融即可显著降低鳕鱼鳔的蒸煮涨发率至24%左右,因此考虑鳕鱼鳔的保水性因素,鳕鱼鳔的冻融次数应控制在3次及以下;鳕鱼鳔的蒸煮涨发率整体高于解冻损失率,这是因为鳕鱼鳔在蒸煮过后其胶原蛋白发生变性,胶原蛋白结构松散出现空洞并容纳更多的水分[18]

2.2 反复冻融对鳕鱼鳔色差的影响

颜色是食品原料及其产品重要的感官品质之一,使用CIE 1976公式进行色差量化,由亮度值、红度值和黄度值进行色差衡量,可以评价样品之间的颜色刺激感知差异。与肌肉类似,鱼鳔的颜色由其主要成分胶原蛋白的含量和状态决定,其中亮度值(L*值)的变化与样品中水分含量相关,红度值(a*值)和黄度值(b*值)的变化受到冻融过程中冰晶形成时细胞内氧气浓度的影响[12]。反复冻融循环对鳕鱼鳔色差的影响如图2所示。

图2 冻融次数对鳕鱼鳔色差的影响
Fig.2 Effect of freezing-thawing times on color difference of cod fish bladder

A. L*值;B. a*值;C. b*值。不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图2A可知,随着冻融循环次数的增加,L*值呈现下降的趋势,经过3次冻融后,由75.21±3.76显著下降至65.09±2.32,9次冻融后为33.50±0.42,最终下降幅度为55.46%,此时L*值与未冻融的牦牛肉相同[12],说明鱼鳔样品经过反复冻融后其表面颜色由亮白转向暗黑。由图2B可知,随着冻融循环次数的增加,a*值呈上升趋势,经3次冻融后由0.88±0.06提高至1.85±0.15,9次冻融后为6.13±0.18,此时a*值低于牦牛肉[12],但高于文昌鸡鸡胸肉[19]与东方鲀鱼皮的胶原蛋白肽溶液[20],说明鱼鳔表面的颜色在反复冻融中稍微变红,整体偏白。由图2C可知,b*值整体呈现为“M”型波动,由首次冻融后的最高值20.85±1.33下降至10.20±0.28,此时黄度值高于东方鲀鱼皮的胶原蛋白肽溶液[20],综上,反复冻融的鱼鳔表面呈现一定程度的亮橘黄色,变色方向与鱼鳔干制化相同,本质为鱼鳔的老化。

2.3 冻融次数对鳕鱼鳔质构特性的影响

冻融次数对鳕鱼鳔质构特性的影响如表1所示。

表1 冻融次数对鳕鱼鳔质构特性的影响
Table 1 Effect of freezing-thawing times on textural characteristics of cod fish bladder

注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

冻融次数0 1 2 3 4 5 6 7 8 9硬度/N 46.60±1.92a 41.64±2.33b 34.09±0.37c 29.82±0.50d 26.52±0.97de 23.90±0.38ef 20.94±2.00f 20.05±1.19fg 19.99±0.27g 19.60±1.45g弹性0.50±0.02a 0.42±0.03b 0.38±0.01c 0.32±0.01def 0.33±0.01d 0.30±0.01ef 0.30±0.01ef 0.29±0.01ef 0.29±0.01f 0.27±0.01f凝聚性0.77±0.01a 0.76±0.01ab 0.75±0.01b 0.73±0.03c 0.71±0.05c 0.70±0.02d 0.69±0.04e 0.68±0.05e 0.66±0.02f 0.64±0.01g胶黏性/N 38.44±0.56a 33.53±0.90b 28.76±0.66c 27.03±0.61c 23.71±0.33d 18.14±1.43e 13.63±2.52f 8.50±1.00g 7.11±0.43g 6.34±0.04g咀嚼性/N 2.97±0.31a 2.37±0.05b 2.29±0.12b 2.17±0.09bc 1.87±0.07cd 1.72±0.14d 1.51±0.19de 1.15±0.08ef 1.10±0.06f 0.91±0.02f

由表1可知,随冻融次数的增加,鳕鱼鳔的硬度、弹性、凝聚性、胶黏性和咀嚼性在2次冻融后发生显著下降,各项最终下降幅度分别为57.94%、46.00%、16.88%、83.51%和69.36%,其中凝聚性降幅最小,且数值与冻融的牦牛肉[12]、鸡肉[19]相似,而弹性则不如牦牛肉与鸡肉;同时胶黏性降幅最大,其次为咀嚼性与硬度,三者均远低于冻融的金枪鱼[21]。综上,反复冻融显著改变了鳕鱼鳔的质构特性,冻融过程生成的冰晶会损伤鳕鱼鳔胶原蛋白的交联结构[19],严重降低鳕鱼鳔的食用品质。

2.4 反复冻融对鳕鱼鳔水分、胶原蛋白及总蛋白含量的影响

反复冻融对鳕鱼鳔水分、胶原蛋白及总蛋白含量的影响如图3所示。

图3 反复冻融对鳕鱼鳔水分、胶原蛋白及总蛋白含量的影响
Fig.3 Effect of repeated freezing-thawing on moisture,collagen,and total protein content of cod fish bladder

A.水分含量变化;B.胶原蛋白含量变化;C.总蛋白含量变化。不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图3可知,冻融次数可以明显地影响鳕鱼鳔的水分及蛋白含量,随着冻融次数的增加,水分、胶原蛋白和总蛋白含量整体呈现下降趋势,分别由(77.43±2.72)% 、(77.54±2.46)% 和(97.45±2.02)% 下 降 至(62.01±0.80)%、(70.47±1.17)%和(88.83±1.74)%,下降幅度分别为19.91%、9.12% 和8.85%,其中冻融次数仅对胶原蛋白含量无显著性影响(P>0.05),与其他冻融试验的结果相似[11-12,19,21]。胶原蛋白交联结构的机械损伤会削弱鳕鱼鳔的储水能力,胶原蛋白是结缔组织的主要成分,胶原蛋白含量的下降导致鳕鱼鳔质构特性改变。此外,总蛋白含量下降量大于胶原蛋白含量下降量,可能是微生物对黏蛋白、角蛋白等其他蛋白的降解作用大于胶原蛋白[22]

2.5 冻融次数对鳕鱼鳔微观结构的影响

冻融次数对鳕鱼鳔微观结构的影响如图4所示。

图4 不同冻融次数的鳕鱼鳔的微观结构
Fig.4 Microstructure of cod fish bladder treated with different freezing-thawing times

D0~D9 分别表示冻融次数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

由图4可知,新鲜鳕鱼鳔的胶原蛋白纤维排列整齐致密,随着冻融次数的增加,鳕鱼鳔的微观结构逐渐劣化,在第4次冻融循环结束后,鳕鱼鳔表面开始出现间隙以及胶原蛋白纤维破损断裂的碎片;在经历第6次冻融循环后,鳕鱼鳔表面纤维束间变大,同时呈现更多的结缔组织碎片;在完成第7次冻融循环后,鳕鱼鳔胶原蛋白纤维的分离及断裂更加明显,同时出现排列混乱、结构松散,这与冰晶造成的机械性损伤有关,此时鳕鱼鳔的保水能力较弱;最终9次冻融循环过后,鳕鱼鳔表面横向、纵向纤维均断裂,边缘模糊,纤维束间致密性大大降低,孔隙极大,结缔组织失去了原有的结构特性,此时胶原蛋白变性严重,持水性弱。结果表明,多次冻融循环会引起鳕鱼鳔胶原蛋白纤维的降解、损失、聚集以及冰晶体的机械破坏作用,多方面导致鳕鱼鳔保水性、色差、质构特性等品质的恶化,与曹银娟等[8]、赵立柱等[12]的研究结果相似。

3 结论

本文探究反复冻融对鳕鱼鳔理化特性及品质的影响,研究结果表明,随着冻融次数的增加,鳕鱼的蒸煮涨发率、亮度值和总蛋白含量整体下降,红度值、质构特性劣化度和微观结构劣化度整体上升,黄度值以及胶原蛋白含量略有下降。反复冻融次数越多,对鳕鱼鳔品质的影响越大,综合理化与感官品质的劣化程度和鳕鱼鳔的商业价值,将冻融次数控制在4次以内较佳,这为鳕鱼鳔产业的基础研究与高值化利用提供理论支撑。

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Effects of Repeated Freezing-Thawing on Physicochemical Properties and Quality of Deep-Sea Cod Fish Bladder

HUANG Darong,FENG Rui,ZHONG Biluan,TIAN Jianxin,LIANG Jiehua,ZHANG Yu *
(Guangdong Guanzhan Nutrition and Health Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510277,Guangdong,China)

Abstract:With fresh cod fish bladder as the subject of investigation,this study explored the effects of different freezing-thawing times on the physicochemical properties and quality of the cod fish bladder and analyzed the trends in changes of water retention capacity,color difference,textural characteristics,collagen content,total protein content,and microstructures of the cod fish bladder at different freezing-thawing times. The results showed that with the increase in the freezing-thawing times,the cooking swelling rate,brightness,hardness,elasticity,cohesion,adhesion,chewiness,and total protein content of the cod fish bladder decreased,with the amplitude of 29.65%,55.46%,57.94%,46.00%,16.88%,83.51%,69.36%,and 8.85%,respectively. Additionally,the collagen content decreased slightly,and the thawing loss rate and color redness value showed an upward trend by 12.61% and 596.59%,respectively. The microstructure of the cod fish bladder was gradually deconstructed and deteriorated during repeated freezing-thawing. Based on the rate of quality deterioration during freezing-thawing,the characteristics and quality value of the cod fish bladder could be effectively maintained in the case of no more than four freezing-thawing cycles.

Key words:cod fish bladder;freezing-thawing;collagen;microstructure;texture

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2025.16.016

作者简介:黄达荣(1997—),男(汉),硕士,研究方向:功能食品开发与研究。

*通信作者:张宇(1981—),男(汉),本科,研究方向:功能食品开发与研究。

引文格式:

黄达荣,冯瑞,钟碧銮,等. 反复冻融对深海鳕鱼鳔理化特性及品质的影响[J]. 食品研究与开发,2025,46(16):117-124.

HUANG Darong,FENG Rui,ZHONG Biluan,et al. Effects of Repeated Freezing-Thawing on Physicochemical Properties and Quality of Deep-Sea Cod Fish Bladder[J]. Food Research and Development,2025,46(16):117-124.

加工编辑:孟琬星

收稿日期:2024-04-28