罗非鱼(tilapia，Oreochromis niloticus)，又名非洲鲫鱼，肉质细嫩，富含蛋白质、脂肪、维生素等营养物质，是我国主要的养殖经济鱼类之一，2019年年产量为1 641 662 t，同比增加1.05%，位居我国淡水养殖鱼产量第六位[1-3]。罗非鱼产量极高，在世界各国被广泛消费，是全球范围内继鲤鱼之后的第二大消费养殖鱼类[4-6]，据联合国粮农组织渔业统计数据显示，2018年世界罗非鱼产量为4 525 400 t，位居第三，仅次于草鱼和鲢鱼[7]。罗非鱼有时被描述为“水产鸡”，因为其生长速度快，对各种环境条件的适应能力强，能够在圈养条件下生长繁殖，并且易于加工鱼脯[8]，罗非鱼加工产品深受广大消费者喜爱。
鱼脯具有低水分、高营养、方便食用和保存期长等优点，已报道的对鱼脯的一些初步研究主要集中在产品配方以及加工工艺优化等方面。王璐等[9]以鱼糜和鱼肉为原料，研究了鱼糜及鲜鱼配比、干燥工艺条件等对产品品质的影响，确定出鱼脯最佳工艺条件。余汶君等[10]以草鱼为原料，优化了产品配方、去皮、脱腥、烘干等工艺。高龙飞等[11]研究了改良剂、脱水方式、调味配方等因素对罗非鱼鱼脯品质的影响，而目前关于烤制工艺对罗非鱼鱼脯品质影响的研究报道较少。
烤制作为鱼肉处理的一种常用的加工方法，可使鱼肉组织紧实，赋予金黄色泽，增进鱼肉的风味，此外，还能杀灭鱼肉中大部分的微生物。因此，烤制工艺对鱼肉的最终产品状态有一定影响。本文研究烤制对罗非鱼鱼脯质构特性、色泽、水分迁移以及微观结构变化的影响，探讨罗非鱼在烤制过程中水分与品质变化的规律，探究不同烤制条件下罗非鱼鱼脯品质的变化，为罗非鱼的烤制工艺提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
冷冻罗非鱼，大连新长兴海鲜市场；磷酸盐缓冲液，北京宝希迪科技有限公司；戊二醛、乙醇，天津市大茂化学试剂厂。
1.2 仪器与设备
SCC61G万能蒸烤箱，德国Rational公司；JJ6000电子天平，美国双杰兄弟有限公司；TA.XT.plus物性测试仪，英国SMS公司；UltraScan PRO测色仪，美国HunterLab公司；2KBTES-55型真空冷冻干燥机，美国Virtis公司；DHG-9070A电热鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司；MesoQMR23-060H核磁共振成像分析仪，苏州纽迈电子科技有限公司；JEOL JSM-7800F扫描电镜显微镜，日本Hitachi公司。
1.3 样品处理方法
将冷冻罗非鱼从冷库取出，置于4 ℃环境下进行缓化12 h，至肉表面有一层薄冰、肉质稍硬，有利于后续对罗非鱼的切片。
1.4 即食罗非鱼鱼脯的加工工艺
加工工艺流程为：
冷冻罗非鱼→切片→调味→摆盘→烘干→烤制→切片→包装→杀菌
(1)切片：用刨片机直接将冷冻罗非鱼切片，厚度4 mm。
(2)调味：将切好的罗非鱼鱼脯放入预先调制好的调味料中，鱼肉1 kg基础上，调味料比例为葱4%，姜4%，糖2%，料酒2%，盐0.4%，味精0.3%，调好之后放置1 h，隔0.5 h翻面，确保调味均匀。
(3)摆盘：将调好味的鱼脯平铺在细目铁丝网架上。
(4)烘干：把平铺后的鱼脯放入到鼓风干燥机中，55 ℃干燥约2.5 h，在干燥过程中每隔0.5 h翻动1次，避免其与网格形成粘连。
(5)烤制：预先将烤箱进行预热，温度选择120、130、140、150、160 ℃，分别在时间5、10、15、20、25 min下烤制。
(6)切片：将烤好的鱼脯, 放置于干燥且干净的工作台上冷却至室温，切片时注意切片平整、美观，便于包装。
(7)包装：将切好的鱼脯按每袋约30 g的量装入透明自封袋中并封口。
(8)杀菌：将包装好的鱼脯放入高压蒸汽灭菌锅中，于121 ℃条件下处理20 min后取出备用。
1.5 色度测定
采用UltraScan PRO型测色仪检测不同烤制条件下罗非鱼鱼脯色度变化。测试即食罗非鱼鱼脯正反表面色度，根据不同的烤制条件，每组条件做 6 组平行，分别观察L*、a*及b*值的变化。其中，L*值代表亮度，a*值代表红绿值，b*值代表黄蓝值[12], ΔE值为色差，计算如公式(1)所示：
(1)
1.6 质构特性分析
参考DOLORES等[13]的方法对烤制后的鱼脯进行全质构分析(texture profile analysis, TPA)。鱼脯样品大小为25 mm×25 mm×4 mm，采用P/50探头，对鱼脯进行2次压缩，测试参数为：测试前速率1.0 mm/s，测试速率0.5 mm/s，测试后速率10.0 mm/s，压缩程度50%，2次压缩间隔时间为5 s。每组样品平行测定6次。 在TPA测试结果中，选择硬度、弹性和咀嚼性3个 指标进行分析。
1.7 剪切力测定
使用 TA-XT Plus 物性分析仪对鱼脯剪切力进行测试，测试时垂直于鱼脯纤维方向进行切割，测试模式：测试前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率10.0 mm/s，触发力5 g，下行距离15 mm，每组样品平行测定3次[14]。
1.8 低场核磁共振波谱测定
将样品放入线圈直径为40 mm的玻璃管内后，置于磁场中心位置(磁场强度为0.5 T，磁场温度为32 ℃)。T2测试条件为：SFO1(Hz)=262 759.90 Hz，P1=21 μs，P2=42 μs，TW=4 500 ms，TE=0.3 ms，NECH=4 500，NS=8，PRG=3。通过多拟合软件分析得到脉冲序列的弛豫信号衰减曲线，利用SIRT软件反演出横向弛豫时间的相关数据。其中，迭代次数是100 000次，弛豫时间范围是0.01～1 000 ms。
1.9 扫描电子显微镜测定
将大小为3.0 mm×3.0 mm×4.0 mm的鱼脯浸入2.5%(体积分数)戊二醛溶液，在 4 ℃条件下固定24 h，然后将样品放入真空冷冻干燥机冻干24 h，干燥后将样品固定在样品台上，表面喷金，取出之后置于50倍数扫描电子显微镜下观察并成像[15]。
1.10 感官评价
选取10名专业的感官评价员对鱼脯进行感官评价。评定设置5个指标，包括色泽、硬度、嫩度、气味、可接受性评价，统计每个样品的得分取平均值，评分标准见表1。
表1 感官评价标准表
Table 1 Sensory evaluation criteria
指标定义得分/分色泽将样品放在视野正前方,观察样品的色泽,通过对样品的色泽均匀度来判定鱼脯呈现色泽好(6～10) 鱼脯呈现色泽稍暗淡(3～6)鱼脯呈现色泽不均匀(0～3)硬度将样品放在臼齿中,评判第一口咬住样品所需的力度软硬适宜(6～10)稍硬或稍软(3～6)硬或软(0～3)嫩度指肉在食用时口感的柔软程度口感软嫩,品质良好(6～10)口感适中,可接受(3～6)口感较干,咀嚼不烂(0～3)气味将鱼脯放可嗅觉处,通过对气味的甄别及喜好,进行气味判别无腥味,保有鱼香(6～10)腥味淡,可接受(3～6)腥味中,不能接受(0～3)可接受性将鱼脯放入口腔中,评价样品咸甜和爽口适宜度及接受程度喜欢(6～10)一般(3～6)不喜欢(0～3)
1.11 数据统计分析
所有实验数据采用Microsoft Excel 2010进行统计分析，作图采用Origin 9.0软件，显著性分析采用SPSS 16.0，水平设定为P<0.05。
2 结果与分析
2.1 不同烤制工艺对色度变化的影响
L*值、a*值和b*值能反映样品色度的变化，一般L*值越低，a*值和b*值越高，色度越深。烤制温度和时间对罗非鱼鱼脯色度的影响如表2所示。相同温度条件下，随着烤制时间的延长，罗非鱼鱼脯的L*值呈现逐渐降低的趋势，而a*值和b*值则呈现上升趋势，说明鱼脯的色度在不断加深，逐渐由浅黄色变为红褐色。以温度120 ℃为例，随着烤制时间的增加，L*值呈现逐渐降低的趋势，到烤制25 min结束后降为53.97，与烤制5 min(58.44)相比，降低了4.47。而a*和b*则呈现上升趋势，到烤制25 min结束后的a*和b*分别为-3.41和18.61，与烤制5 min(-5.36和6.91)相比，分别上升了1.95和11.7。这可能是因为在鱼脯烤制的过程中发生了美拉德反应，且烤制时间越长，美拉德反应的程度越大，色度越深[16]。
表2 不同烤制温度和时间对罗非鱼鱼脯色度的影响
Table 2 Influence of temperature and time on color of preserved tilapia
注：同行标注不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)；同列标注不同大写字母表示差异显著(P<0.05)，相同大写字母表示差异不显著(P>0.05)
温度/℃时间/min510152025L*值12058.44±0.91bA57.04±1.36bA54.44±1.57aA53.91±0.60aA53.97±0.62aA13055.62±0.62cB54.26±0.33cB52.22±1.43bB51.00±1.77abB49.50±0.41aB14052.87±0.47cC53.84±0.34cB49.10±0.98bC47.64±1.00abC45.98±1.46aC15052.45±0.82aC48.98±0.96bC48.08±0.43bC44.73±0.74cD44.37±0.24cD16050.28±1.36cD49.28±1.24cC48.47±1.31cC45.63±1.43bCD43.28±0.75aDa*值120-5.36±0.07aA-5.01±0.28bA-4.37±0.05cA-4.07±0.16dA-3.41±0.06eA130-4.68±0.16aB-4.19±0.05bA-3.86±0.12cA-3.22±0.09dB-2.90±0.04eAB140-4.78±0.22aB-4.11±0.61abA-3.63±0.27bA-2.65±0.90cB-2.29±0.08cB150-4.48±0.42aB-4.10±0.55aA-3.65±0.45aA-2.56±0.13bB-1.55±0.59cC160-2.67±0.41aC-1.71±0.98abB-1.29±0.98bB0.69±0.37cC0.89±0.63cDb*值1206.91±0.48aB12.79±0.94bA12.20±1.51bA15.05±1.22cA18.61±0.37dC1304.08±0.71aA7.74±0.61bB11.81±0.38cAB9.31±0.56dD11.28±0.30dA1405.72±1.02aB9.10±0.61abB10.77±1.44bAB12.73±0.26cB12.28±0.73cA1509.07±0.47aC11.62±1.83bA9.67±1.20abB10.82±0.2abCD15.50±0.82cB1606.47±0.41aB7.38±0.76aB11.34±1.44bAB11.13±1.44bBC19.20±1.42cC△E12059.09±0.93bA58.68±1.08bA55.97±1.78aA56.12±0.72aA57.19±0.57abA13055.97±0.57dB54.97±0.26cdB53.68±1.39bcB51.94±1.81abB50.86±0.46aB14053.4±0.38cC54.76±0.33cB50.42±0.89bC49.39±0.99bC47.65±1.25aC15053.42±0.82cC50.53±1.26bC49.19±0.42bC46.09±0.67aC47.03±0.51aC16050.77±1.36bD49.87±1.35bC49.82±0.95bC47.00±1.03aD47.37±1.16aC
如图1所示，感官观察可知，低温烤制鱼脯时颜色较浅，当温度超过150 ℃，鱼脯边缘开始收缩卷曲，外观影响感官评分，当达到160 ℃高温时易使鱼脯表面形成膜，阻碍水分蒸发，使鱼脯颜色过深，质量明显下降。当烤制时间一定时，鱼肉的色度与烤制温度也基本呈现正相关，这可能是因为在鱼脯的烤制过程中发生了非酶褐变和焦糖化反应[17]。与其他条件相比，在160 ℃、20 min与25 min条件时，a*值达到0.69和0.89，呈现正值，说明温度过高，鱼脯颜色加深，甚至鱼脯呈现变焦变脆，对鱼脯在感官上有不利影响，因此烤制时间在15 min时达到最佳。ΔE值随着烤制时间的延长，整体呈现下降趋势，与L*值趋势基本保持一致。综上所述，温度过高和过低都会对色泽产生不好的影响，因此在烤制过程中应控制适当的温度及时间，温度控制在130～140 ℃、15 min 为宜。
图1 不同烤制条件下的罗非鱼鱼脯
Fig.1 Tilapia preserved under different conditions
2.2 不同烤制工艺对质构特性变化的影响
罗非鱼鱼脯在不同烤制温度和时间下的质构特性变化如图2所示。在不同烤制温度下，随着烤制时间的延长，罗非鱼鱼脯的质构发生显著的变化，整体而言，硬度、咀嚼性呈现逐渐增加趋势，弹性趋势与之相反，这与蔡路昀等[18]研究结果一致。硬度和咀嚼性反映出食品在人的口腔中咀嚼的困难程度，这些指标的数值越大，说明鱼脯在食用过程中咀嚼越费力[19]。由图2可知，以烤制温度120 ℃为例，鱼脯的硬度从烤制5 min的4 514.93 g增加到25 min的5 880.87 g； 咀嚼性从烤制5 min的3 947.71增加到烤制25 min的5 210.89。在相同烤制温度下，罗非鱼鱼脯的硬度、咀嚼性随着烤制时间的增加趋势逐渐上升，这是因为随着烤制时间的延长，罗非鱼鱼脯中水分慢慢变少，鱼肉中的肌原纤维蛋白开始变性，三维空间逐渐开始收缩，分子渐渐伸展，并形成了有规律的排列，使蛋白质分子之间结合紧密，形成一种较硬的稳定的结构，导致样品硬度增加，质地变硬；温度达到160 ℃时，硬度和咀嚼性在15 min时达到最大值，分别是6 508.96 g和5 376.70，随后呈现下降趋势，在25 min时达到最低值6 191.294 g和5 132.57，降低了2.5%和4.8%。这可能是因为烤制温度较高时，结缔组织会降解成明胶，导致肌肉组织松散，使得硬度，咀嚼性下降[20]。在相同的烤制时间下，鱼肉硬度和咀嚼性与烤制温度也呈正相关。以烤制5 min为例，5种温度120、130、140、150、160 ℃下的硬度分别是4 514.93、 4 997.8、5 016.88、5 190.88、5 681.45 g。而在20～25 min时，高温160 ℃的硬度，咀嚼性下降，这可能因为水分含量的变化逐步趋于平缓，加热时间过长，鱼脯变焦变脆，导致硬度下降。咀嚼性的变化趋势与硬度相似。因此烤制时间控制在15 min时较好。此外随着烤制时间的延长，鱼脯的弹性呈现下降趋势，出现这种结果可能是由于随着烘烤时间的延长，水分大量散失，鱼肉坚硬，脆性增加，导致弹性下降。通过感官观察可得烤制温度在130 ℃以下时，鱼脯的口感较差，较粘牙，组织不紧致，而当温度到达160 ℃时，鱼脯有焦糊的味道。综上所述，烤制条件在140～150 ℃，15 min时鱼脯的可接受度较好。
a-硬度;b-弹性;c-咀嚼性
图2 不同烤制温度和时间对罗非鱼鱼脯硬度、弹性、咀嚼性的影响
Fig.2 Effects of different temperature and time on hardness, elasticity and masticability of preserved tilapia
注：小写字母不同表示同一种温度不同时间之间差异显著(P<0.05)；大写字母不同表示同一时间下，不同温度之间差异显著(P<0.05)(下同)
2.3 不同烤制工艺对剪切力特性变化的影响
肉的嫩度是指肉的老嫩程度，代表人食用时对肉的撕裂、咬断和咀嚼时的难易程度、食用时口感的柔软程度和总体的感觉，肉的嫩度可用剪切力来评价，通常剪切力越大嫩度越低[21]。由图3可知，在烤制温度一定时，随着时间的升高，鱼脯剪切力呈上升趋势，以120 ℃为例，鱼脯的剪切力从烤制5 min的2 143.12 g 到烤制25 min的3 744.43 g，在160 ℃，15 min 时达到最大值为4 002.81 g，之后剪切力略有下降，这可能是因为在烤制时随着温度上升导致凝胶网络结构的增强，同时带走了部分水分，使肌肉组织结构变紧凑，肉质较为Q弹。而当烤制时间继续延长，剪切力值减小，可能是由于过高的烤制温度使鱼肉组织结构严重破坏，肉质变脆，导致剪切力下降，口感变差。同理，在烤制时间一定时，随着烤制温度的延长，罗非鱼鱼脯剪切力值呈现上升趋势，烤制时间为 20～25 min时，高温160 ℃的剪切力略有下降，分别为3 883.11、3 779.76 g，这可能是因为在烤制过程中蛋白质热变性，鱼脯水分流失较多，罗非鱼鱼脯表面形成硬壳，鱼肉变硬导致剪切力变大。而当烤制时间继续延长时，鱼脯的剪切力值降低，可能是罗非鱼鱼脯处于高温状态时烤制时间过久使肌肉组织遭到严重破坏，导致肌肉组织松软，弹性口感降低，剪切力值下降，所以烤制时间尽量控制在15 min为好。
图3 不同烤制温度和时间对罗非鱼鱼脯剪切力的影响
Fig.3 Effect of different temperature and time on shear force of preserved tilapia
2.4 不同烤制工艺对水分分布变化的影响
根据核磁共振原理，质子所处的化学环境不同，其弛豫时间T2的长短便不相同，水分的自由度也不同[18]。不同烤制温度与烤制时间条件下罗非鱼鱼脯驰豫时间的水分分布图见图4。多数样品为3个峰，少数样品出现4个峰，每个弛豫图谱都有3个可见峰，分别代表3种水组分，依次是T21、T22和T23。其中，T21的弛豫时间最短，表征为结合水状态；T22在整个组分中的占比最大，表征为不易流动水；T23所占比例为第二，表征为自由水状态。由图4可以看出，T22峰面积变化最明显。在温度相同条件下，从烤制时间为5 min开始，依次递增到25 min时，T22峰面积不断减小，不易流动水含量呈现下降趋势。LI等[22]研究发现，随着温度的提升和时间的延长，肉中不易流动水含量减少，嫩度下降。表明烤制过程使得罗非鱼组织内不易流动水流失的同时可能使其部分转移成其他相态的水。MICKLANDER等[23]研究发现热诱导过程的T22和T23之间的水分可以转化，观察整个水分分布图，可以得出在烤制时间延长的同时，T22峰伴随着峰图左移现象,这在孙瑜嵘等[24]的研究中也有发现。可能是因为在烤制时间时罗非鱼鱼脯水分含量逐步减少、肌肉逐渐紧缩。此外，烤制温度160 ℃ 时，有呈现4个峰的现象，表明烤制过程伴随油脂的溢出，因此罗非鱼鱼脯产品的加工工艺中要重点控制油脂的过多溢出而造成的营养流失。
a-120 ℃;b-130 ℃;c-140 ℃;d-150 ℃;e-160 ℃
图4 罗非鱼在120、130、140、150和160 ℃不同烤制时间的横向弛豫反演曲线变化规律
Fig.4 Changes of lateral relaxation inversion curves of tilapia at 120, 130, 140, 150 and 160 ℃ for different cooking times
2.5 不同烤制工艺对微观结构变化的影响
烤制罗非鱼鱼脯的微观结构如图5所示。不同的烤制温度和时间对罗非鱼鱼脯肌肉纤维产生了一定影响。在相同的烤制温度下，烤制5 min时，组织整体形态仍较为完整，肌纤维间隙先缩小再扩大。烤制10 min和15 min时，结缔组织膜与肌原纤维开始分离，肌肉纤维间隙则进一步增加。烤制20 min时，肌肉纤维沿着鱼脯纵轴撕裂，间隙逐渐扩大，导致肌肉纤维层渐渐断裂。烤制25 min时，鱼脯失水过多，使得组织整体结构被破坏，肌肉纤维结构受损，失去了鱼肉本身该有的口感与弹性，不适合食用。所以烤制时间尽量控制在15 min以下。整个烤制过程肌肉结构的变化主要是由于烤制时间过长肌内膜和结缔组织膜被逐渐的破坏，导致蛋白溶出，结构粗糙、组织间空隙较大，肌肉纤维产生变形等现象[25]。这可能是因为烘烤中鱼块表面形成了渗透率低的外壳，阻碍了后续水分向外继续扩散，鱼块中心水分含量和水分活度相对较高，水分吸收更多热量促进了蛋白质的水解。
a-120 ℃;b-130 ℃;c-140 ℃;d-150 ℃;e-160 ℃
图5 罗非鱼在120、130、140、150和160 ℃不同烤制时间的微观结构
Fig.5 Microstructure of tilapia at 120, 130, 140, 150 and 160 ℃ for different cooking times
注：倍数=×50倍;bar=100 μm
2.6 不同烤制工艺对感官变化的影响
不同温度烤制15 min时对鱼脯感官评定的影响如图6所示。由图6可以看出，温度140 ℃时鱼脯的接受程度最高。而在120、130、160 ℃时整体感官评价较低，这是因为温度在130 ℃以下时口感较软，肉不易撕裂，失去了鱼脯食品的咀嚼感，而当达到160 ℃时，鱼脯较硬，鱼脯中水分较少，表皮干且不易咀嚼，导致食用感不佳，接受度较低。如图6所示，嫩度、色泽和气味方面，温度为140、150 ℃时感官评分变化不明显，但在硬度和可接受性方面140 ℃时评分最高，可能是由于鱼脯在烤制过程中发生了脂肪氧化反应，生成一系列具有挥发性的醛类、酮类等物质，并与氨基酸发生反应，有助于鱼脯色泽和香味的形成，但是烤制温度过高，烤制时间过长会使鱼肉美拉德反应过度，质地变硬，风味和口感变差。结果表明，在140 ℃烤制15 min的条件下，感官得分最高。
图6 不同烤制工艺对感官变化的影响
Fig.6 Influence of different baking processes on sensory changes
3 结论
不同烤制工艺对罗非鱼鱼脯品质有显著影响。随着烤制温度的升高和烤制时间的延长，罗非鱼鱼脯的L*值和ΔE逐渐下降，a*值和 b*值逐渐增加，烤制条件为140～150 ℃、15 min时较好；鱼脯的硬度、咀嚼性和剪切力逐渐增加，弹性呈下降趋势，烤制温度控制在130～140 ℃、时间为15 min时较好；水分分布显示不易流动水变化明显，且含量逐渐降低，在烤制温度为160 ℃时伴随油脂溢出，影响口感；在微观结构中烤制15 min后肌肉纤维逐渐断裂，间隙增加。综合考虑，并结合色泽、硬度、嫩度、气味、可接受性感官评价等方面确定罗非鱼鱼脯的最适烤制工艺为烤制温度140 ℃、时间15 min，此时制作的鱼脯口感最佳，形态最好，可接受度最高。
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