金枪鱼罐头是水产类罐头的一个重要品种,能较好保持金枪鱼的营养价值和风味[1-3]。金枪鱼罐头因其蛋白质含量丰富、营养价值高以及美味的口感,深受人们的喜爱。
金枪鱼罐头之所以具有商业流通性,是因为罐头保持“商业无菌”。为了使食品达到商业无菌的状态,除了使用密封性良好的容器外,还必须进行有效杀菌。热力杀菌是罐头加工过程中的关键工序,其主要目的是杀死微生物、致病菌,同时破坏酶的活性,从而保证产品的商业无菌以及产品的熟制[4-5]。热力杀菌是通过设置杀菌所需要的温度和时间,即制定相应的“杀菌规程”,使罐头食品达到必要的杀菌强度(F值),以保障罐头食品的安全性[6]。在我国,为了确保罐头食品的安全,罐头企业普遍存在重视杀菌强度,而忽视了杀菌强度过大会破坏食品应有的口感和营养价值的问题[7-8],具体体现为罐头食品杀菌规程的设置不科学、不合理以及各类罐头食品杀菌强度普遍过大。这导致罐头食品应有的感官和风味下降,罐头食品产生了诸如“罐头味”等不良问题,进而导致消费者们对某些罐头食品的接受度下降,也对我国罐头行业的发展产生了诸多不利的影响。因此,研究杀菌强度对罐头食品感官风味的影响,研究与制定科学合理的杀菌规程非常重要。
近年来,研究者们逐渐关注于杀菌强度与食品品质的关系研究。谭雨婷等[9]研究了在相同杀菌强度下,不同杀菌温度和时间对南极磷虾肉品质的影响。姜启兴等[10]探究了F=4.5 min时,不同杀菌温度对鮰鱼软罐头品质的影响,发现适当提高温度可以有效减轻高温对产品品质的负面影响。总体而言,目前研究主要集中在同一杀菌强度条件下罐头食品的品质变化规律,而不同杀菌强度对罐头食品品质影响的研究相对较少。
本研究以金枪鱼罐头为原料,探究不同杀菌强度对金枪鱼罐头品质的影响规律,为金枪鱼罐头杀菌规程的制定提供技术参考。通过相关性分析筛选关键指标,建立金枪鱼罐头品质评价模型,并通过感官品评的结果对模型进行验证,以期为金枪鱼罐头品质评价提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
185 g盐水金枪鱼罐头(842罐型),预煮后经过热力排气封盖,由国内某罐头企业冷链配送。
1.2 仪器与设备
Type-MF 5.0多功能实验用热力杀菌设备,珠海新程通机械设备有限公司;3nh精密色差仪,广州三恩时科技有限公司;PHS-3C型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;KDN-08C定氮仪,上海力辰邦西仪器科技有限公司;7890A型气相色谱仪,安捷伦科技有限公司;7250-ES等离子体发射光谱仪,瓦里安医疗系统公司;UV-5100紫外分光光度计,上海元析仪器有限公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,北京科伟永兴仪器有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 罐头杀菌实验
根据GB/T 39945—2021《罐藏食品热穿透测试规程》的规定,对金枪鱼罐头进行开孔。使用多功能实验用热力杀菌设备自带的有线温度探头测量杀菌过程中金枪鱼罐头中心冷点处的温度,每一个杀菌条件下放置3个测温度的罐头。在杀菌温度为116 ℃,杀菌时间为45、75、90、105、120 min时分别设置数据采集器每间隔0.5 min采集1次数据,依据温度数据计算出不同杀菌时间的F值,得到以下5个杀菌强度(表1)。
表1 不同杀菌时间下金枪鱼罐头热穿透参数
Table 1 Heat penetration parameters of canned tuna at different sterilization times
参数杀菌时间/min457590105120初温/℃2525252525升温时间/min16.679.3320.5015.0018.67恒温时间/min28.3365.67869.5090.00101.33累计F值/min4.358.9911.7913.1618.62
注:杀菌操作温度平均值与杀菌规程温度之差异在+0.5 ℃以内,合乎GB/T 39945—2021《罐藏食品热穿透测试规程》的规定,无需加以修正。
1.3.2 品质指标的测定
色泽:测定均质后鱼肉的L*、a*和b*。
脂肪:参考GB 5009.6—2016 《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》,采用索式抽提法进行测定。
脂肪酸:根据GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》,采用内标法进行测定。
丙二醛:依据GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》,采用分光光度法进行测定。
蛋白质:依据GB 5009.5—2016 《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》,采用凯式定氮法进行测定。
氨基酸:参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》测定16种常规氨基酸;色氨酸的测定参考GB 5009.294—2023《食品安全国家标准 食品中色氨酸的测定》碱水解-液相色谱法;胱氨酸的测定参考CTC-VM-005—2016《食品中含硫氨基酸的测定》。
挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值:根据GB 5009.228—2016 《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》,采用自动凯式定氮仪法进行测定。
pH值:称取10.0 g均质后的鱼肉,加入10 mL蒸馏水,振荡30 min后过滤,测定滤液的pH值。
感官评价:根据GB/T 24403—2023《金枪鱼罐头质量通则》中感官要求,制定金枪鱼罐头感官评价标准,如表2所示。由10位经过培训的品评员组成评定小组,对金枪鱼罐头打分。
表2 金枪鱼罐头感官评分标准
Table 2 Canned tuna sensory scoring criteria
项目评价参考分值/分组织形态(15分)表面结构紧密完整,外形规则11～15表面结构紧密程度一般,外形规则一般6～10表面结构疏松0～5汤汁色泽(10分)色泽均匀,呈淡黄色7～10色泽较均匀,与淡黄色差异较大3～6色泽不均匀,与淡黄色差异很大0～2气味(10分)肉香浓郁,不刺鼻7～10腥味明显,无其他异味3～6腥味重,有其他异味0～2滋味(15分)味道醇厚,滋味好11～15味道较醇厚,滋味一般6～10滋味差,鱼肉味较淡0～5总分50
1.3.3 数据处理
每组实验至少重复3次,采用SPSS 25.0对实验结果进行相关性分析和回归分析,结果以“平均值±标准差”表示,并使用Origin 2022绘制图。
2 结果与分析
2.1 不同杀菌强度下金枪鱼罐头品质指标分析
2.1.1 色泽
如表3所示,金枪鱼经杀菌后L*值有所下降,a*值和b*值有所升高。这主要是在杀菌过程中,金枪鱼脂肪、蛋白质等发生美拉德反应和脂肪氧化反应从而产生褐变[11]。金枪鱼罐头的感官品质与色泽变化密切相关。当杀菌强度过大时,会导致金枪鱼罐头感官品质受到不利影响。在生产时杀菌强度应适当,以避免对金枪鱼罐头的色泽和整体品质造成负面影响。
表3 杀菌强度对金枪鱼罐头色泽的影响
Table 3 Effect of sterilizing intensity on the color of canned tuna meat
色泽指标杀菌强度/min04.358.9911.7913.1618.62L∗55.12±0.5752.98±0.2853.36±0.5053.65±0.2754.99±0.5754.90±0.98a∗5.37±0.785.83±0.865.85±0.175.92±0.406.15±0.326.60±0.19b∗9.53±0.1711.77±0.7611.68±0.9111.42±0.6911.25±0.4111.10±0.22
注:杀菌强度为0 min表示未杀菌金枪鱼。
2.1.2 脂肪含量和脂肪酸含量
脂肪是评价肉制品营养价值的重要组成部分[12-13],脂肪酸不仅能增强水产品的风味,还能为身体提供能量和必需化合物[14-15]。由表4可知,随着杀菌强度的增大,金枪鱼罐头的脂肪含量逐渐降低,脂肪酸含量先增加后降低。这是因为持续的高温处理促进了鱼肉脂质与罐内残留氧的反应,生成了游离脂肪酸。当杀菌强度达到11.79 min后脂肪酸总量为(0.70±0.01) g/100 g,达到最高,超过11.79 min后脂肪酸含量降低。这是因为杀菌强度越大对不饱和脂肪酸造成的影响越大,多不饱和脂肪酸容易发生氧化反应而分解为醛、酮、烃类化合物等小分子物质,导致脂肪酸含量下降。
表4 杀菌强度对金枪鱼罐头脂肪、脂肪酸的影响
Table 4 Effect of sterilization intensity on fat and fatty acids in canned tuna
指标杀菌强度/min04.358.9911.7913.1618.62脂肪含量/(g/100 g)1.08±0.01a0.96±0.04a0.85±0.05b0.84±0.04b0.79±0.06b0.47±0.04c脂肪酸含量/(g/100 g)0.45±0.01f0.46±0.01d0.49±0.02c0.70±0.01a0.55±0.01b0.46±0.02e
注:同行字母不同表示在P<0.05水平有统计学差异。
2.1.3 丙二醛含量
丙二醛含量是判断鱼肉脂肪氧化程度的重要指标之一[16],丙二醛含量越高,脂肪氧化程度越高。由图1可知,金枪鱼经过杀菌后,丙二醛含量显著下降;但随着杀菌强度的增大,丙二醛含量呈增大趋势。在金枪鱼预煮时,金枪鱼的脂肪已经发生了明显的氧化现象,而杀菌后,丙二醛含量降低,这是脂质次级氧化产物丙二醛进一步分解生成小分子的醛、酮、酸等造成的[17]。随着杀菌强度的增大,脂肪氧化产物逐渐累积,丙二醛含量逐渐增加。当杀菌强度达到18.62 min时,脂肪氧化加剧,对金枪鱼罐头的品质产生了不利影响。
图1 不同杀菌强度下金枪鱼罐头丙二醛含量
Fig.1 Malondialdehyde content of canned tuna under different sterilization intensities
注:不同字母代表存在显著差异(P<0.05)(下同)。
2.1.4 蛋白质、氨基酸
赖氨酸作为一种重要的营养成分,可有效补充人体所需的蛋白质,从而提升蛋白质的营养价值[18]。水产动物蛋白质的鲜度与呈味氨基酸的构成及含量有关,其中天冬氨酸、谷氨酸既有鲜味,又有甜味[19-20]。根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization,WHO)蛋白质营养评价的理想模式,优质蛋白中必需氨基酸总量(essential amino acid,EAA)与氨基酸总量(total amino acid,TAA)的比例在40%左右,EAA与非必需氨基酸总量(nonessential amino acids,NEAA)的比例在60%以上。由表5可知,随着杀菌强度的增大,蛋白质含量逐渐降低,这是因为高温会加速蛋白质分解并生成氨和胺类等挥发性物质[20]。不同杀菌强度下金枪鱼罐头均检测出18种氨基酸。随着杀菌强度的增大,赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸含量呈现先升高后降低的趋势,EAA/TAA值、EAA/NEAA值整体呈下降趋势。当杀菌强度为18.62 min时,蛋白质、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸含量均较低,且EAA/TAA值、EAA/NEAA值明显降低,故杀菌强度过大会降低金枪鱼罐头营养价值。
表5 杀菌强度对金枪鱼罐头蛋白质、氨基酸的影响 单位:g/100 g
Table 5 Effect of sterilization intensity on protein and amino acid of canned tuna
指标杀菌强度/min04.358.9911.7913.1618.62蛋白质含量19.81±0.1118.03±0.4215.93±0.4715.07±0.1014.24±0.2713.86±0.03苯丙氨酸Phe∗0.66±0.010.64±0.020.66±0.010.65±0.020.64±0.010.67±0.02蛋氨酸Met∗0.49±0.010.48±0.010.49±0.010.48±0.010.48±0.010.49±0.01赖氨酸Lys∗1.47±0.021.44±0.031.48±0.051.45±0.051.43±0.061.42±0.05亮氨酸Leu∗1.28±0.031.26±0.041.30±0.051.28±0.051.26±0.051.24±0.04苏氨酸Thr∗0.76±0.010.75±0.010.78±0.020.77±0.020.76±0.020.81±0.02缬氨酸Val∗0.85±0.020.84±0.020.87±0.010.86±0.030.85±0.010.91±0.03异亮氨酸Ile∗0.75±0.010.74±0.010.77±0.010.75±0.020.74±0.020.79±0.02色氨酸Trp∗0.22±0.010.21±0.010.22±0.010.22±0.010.21±0.010.22±0.01丙氨酸Ala∗∗0.94±0.020.92±0.020.96±0.020.94±0.020.93±0.020.99±0.02甘氨酸Gly∗∗0.75±0.010.74±0.010.77±0.020.76±0.020.73±0.010.79±0.02谷氨酸Glu∗∗2.26±0.052.22±0.062.29±0.072.24±0.052.21±0.082.19±0.05天冬氨酸Asp∗∗1.58±0.041.55±0.051.62±0.051.59±0.061.56±0.031.54±0.07精氨酸Arg0.94±0.020.92±0.030.95±0.020.93±0.020.92±0.030.98±0.02酪氨酸Tyr0.59±0.010.59±0.010.61±0.020.59±0.010.59±0.010.62±0.01脯氨酸Pro0.47±0.010.47±0.010.50±0.010.50±0.010.47±0.010.51±0.01丝氨酸Ser0.63±0.010.62±0.020.65±0.010.64±0.010.63±0.010.67±0.01组氨酸His1.19±0.021.22±0.031.27±0.051.25±0.041.20±0.051.37±0.04胱氨酸Cys0.21±0.010.22±0.010.23±0.010.22±0.010.21±0.010.21±0.01EAA6.48±0.156.36±0.166.57±0.186.46±0.156.37±0.166.55±0.19NEAA9.56±0.289.47±0.319.85±0.349.66±0.329.45±0.359.87±0.39TAA16.04±0.4215.83±0.4916.42±0.4516.12±0.4915.82±0.4816.42±0.40EAA/TAA/%40.4040.1940.0040.0140.2539.89EAA/NEAA/%67.7867.1966.6866.8567.3566.35
注:*,必需氨基酸;**,鲜味氨基酸。
2.1.5 TVB-N值
由图2可知,TVB-N值随杀菌强度的增大而增大,这是因为高温会破坏蛋白质并生成氨和胺类等挥发性物质[20]。杀菌强度越大,氨基酸受破坏的程度越大,TVB-N值越高。故TVB-N值既能反应金枪鱼新鲜度,又能反映出金枪鱼罐头是否过度加工[21]。当杀菌强度在4.35～8.99 min时,金枪鱼罐头氨基酸含量保持相对稳定;当杀菌强度达到11.79 min后,TVB-N显著升高,呈现出过度杀菌的状态,金枪鱼罐头营养价值降低。
图2 不同杀菌强度下金枪鱼罐头的TVB-N
Fig.2 TVB-N of canned tuna under different sterilization intensities
2.1.6 pH值
由图3可知,随着杀菌强度的增大,pH值先增大后降低。这是因为蛋白质受热变性,使氨基酸残基暴露,从而导致pH值升高[22]。当杀菌强度达到11.79 min后,金枪鱼罐头pH值降低,这主要是因为蛋白质分解过程中产生碱性物质的速率小于产酸速率,导致pH值降低。
图3 不同杀菌强度下金枪鱼罐头的pH
Fig.3 pH of canned tuna under different sterilization intensities
2.1.7 感官评分
感官评价是对产品品质一种直观的反映,可为金枪鱼罐头在不同杀菌强度过程中的品质变化提供参考[23]。由表6可知,杀菌强度对金枪鱼罐头的汤汁色泽和气味影响较小,而对金枪鱼罐头的组织形态和滋味影响较大。随着杀菌强度的增大,感官评分总分逐渐减小。当杀菌强度达到18.62 min时,感官评分低于30分,此时,金枪鱼组织结构紧密程度比较松散,且鱼肉味淡,失去了金枪鱼罐头应有的滋味,金枪鱼罐头品质严重下降。综上,金枪鱼罐头的感官评分与杀菌强度之间密切相关,当杀菌强度在4.35～11.79 min时,金枪鱼罐头感官评分较为理想,品质较好。当杀菌强度>11.79 min后,感官评分明显下降,表明杀菌强度过大对金枪鱼罐头品质产生不利影响。
表6 不同杀菌强度下金枪鱼罐头感官评价
Table 6 Sensory evaluation of canned tuna under different sterilization intensities
感官评分/分杀菌强度/min4.358.9911.7913.1618.62组织形态141413118汤汁色泽99877气味98877滋味141312106总分4644413528
2.2 品质评价模型的建立
2.2.1 品质指标的相关性分析
金枪鱼罐头各项指标的变化都将影响金枪鱼罐头的品质,因此,仅凭单个指标难以全面评价其品质,需要综合多项指标进行评价。为此,通过相关性分析来评估各项指标间的相关性,筛选出关键指标,将关键指标与感官评价结合分析构建金枪鱼罐头的品质评价模型。
对不同杀菌强度下的金枪鱼罐头品质指标进行相关性分析,结果见表7。感官评分与L*值、脂肪含量、TVB-N值、杀菌强度之间显著相关(P<0.05);感官评分与a*值、b*值之间极显著相关(P<0.01)。
表7 金枪鱼罐头品质指标相关性分析
Table 7 Correlation analysis of quality indicators of canned tuna
指标L∗值a∗值b∗值脂肪含量蛋白质含量脂肪酸总量氨基酸总量pHTVB-N值丙二醛含量杀菌强度感官评分L∗值 1.000a∗值 0.986∗∗ 1.000b∗值-0.945∗-0.932∗ 1.000脂肪含量-0.753-0.837 0.857 1.000蛋白质含量-0.828-0.809 0.930∗ 0.780 1.000脂肪酸含量-0.130-0.199-0.121 0.240 -0.260 1.000氨基酸总量 0.017 0.100-0.207-0.580-0.360-0.160 1.000pH 0.136 0.030-0.302 0.070-0.540 0.888∗-0.011 1.000TVB-N值 0.807 0.810-0.964∗∗-0.790-0.967∗∗ 0.340 0.283 0.512 1.000丙二醛含量 0.633 0.731-0.734-0.977∗∗-0.680 -0.350 0.709-0.173 0.667 1.000杀菌强度 0.830 0.865-0.960∗∗-0.932∗-0.946∗ 0.070 0.472 0.283 0.953∗ 0.858 1.000感官评分-0.922∗-0.965∗∗ 0.966∗∗ 0.940∗ 0.860 0.130-0.301-0.065-0.881∗-0.853-0.953∗1.000
注:*在0.05级别(双尾)相关性显著;**在0.01级别(双尾)相关性极显著。
2.2.2 金枪鱼罐头感官评分回归方程的建立
根据表7相关性分析结果,以金枪鱼罐头L*值、a*值、b*值、脂肪含量、TVB-N值、杀菌强度作为自变量,感官评分作为因变量,采用SPSS 25.0软件进行多元回归分析,构建回归方程如公式(1)所示。方程的R2=0.996,拟合度较高。
y=0.925x1-0.084x2+39.334x3+2.200x4+1.453x5-0.718x6-487.936
(1)
式中:y,感官评分预测得分;x1,L*值;x2,a*值;x3,b*值;x4,脂肪含量;x5,TVB-N值;x6,杀菌强度。
采用2.1.7节感官评分结果,对方程进行验证。当用此回归方程对金枪鱼罐头感官评分进行预测时,R2=0.997(图4)。感官评价得分结果与模型计算结果拟合度很高,表明利用L*值、a*值、b*值、脂肪含量、TVB-N值、杀菌强度建立的模型适用于金枪鱼罐头的品质评价。
图4 回归方程预测结果比较
Fig.4 Comparison of predicted results of regression equations
3 结论与讨论
本研究探究了杀菌强度对金枪鱼罐头品质的影响规律。不同杀菌强度对金枪鱼罐头的各品质指标有显著性影响,过度杀菌对金枪鱼罐头品质产生不利影响。金枪鱼罐头的品质在4.35～11.79 min的杀菌强度范围内能较大程度地保持,当杀菌强度大于11.79 min后,金枪鱼罐头品质明显下降。研究构建了基于品质指标的金枪鱼罐头品质评价模型,模型拟合度较高,可进行不同杀菌强度金枪鱼罐头品质快速、准确的评价。
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