冻融循环对冷冻罗非鱼片品质的影响

罗非鱼(Tilapia)，属鲈形目(Perciformes)、丽鱼科(Cichlidae)，属热带性鱼类[1]。罗非鱼肉质鲜美、无肌间骨刺、蛋白质含量高、富含必需氨基酸，为我国主要的养殖、加工水产品[2]。罗非鱼常加工为冷冻罗非鱼片，通过冷链流通销往世界各地，使其贮藏、运输、销售过程中始终处于低温状态，从而保证其新鲜的品质[3]。我国冷链技术管理尚不完善，水产品在流通过程中难免发生环境的温度波动，从而产生反复冻融现象，导致其品质劣化[4]。

有研究表明，冷冻水产品通过将细胞间隙的游离水和细胞内部的游离水、结合水冻结成一个个细小的冰晶，从而保持其良好品质[5]，但温度波动会导致冷冻水产品肌肉中的冰晶发生重结晶现象，冰晶的大小和形态都会发生改变，细微的冰晶不断减少或消失，依附于大冰晶，形成更大的冰晶，大冰晶存在于细胞内外，造成肌纤维损伤，组织结构遭到破坏，这个过程同时也会加速蛋白质的变性，组织结构损伤和蛋白质变性会同时造成肌肉持水力下降，组织液流出，从而导致水产品的营养流失、品质下降[6-8]。在温度波动的过程中肌红蛋白氧化和脂肪氧化会导致肌肉的色泽发生变化[9]，而细胞失水又会使得肌肉质地变硬，弹性降低，口感变差[10]，这些都是肌肉品质最直观的变化，也是影响消费者购买力的最直接因素。因此，本研究以冷冻罗非鱼片作为原料，探究冻融循环过程中肌肉品质的变化，建立冻融循环过程中的品质变化模型。

1 材料与方法

1.1 实验材料

冷冻罗非鱼(Oreochromis niloticus)片，2019年9月购于通威(海南)水产食品有限公司，冷冻运输至实验室，罗非鱼片的规格为141.78～198.45 g(5～7 oz)，每片罗非鱼片有单独真空包装，-20 ℃贮藏备用。

1.2 仪器与设备

电子天平(AUY220)，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；均质机(ULTRA TURRAX)，广州仪科实验室技术有限公司(德国IKA广州)；质构仪(TA-XT Plus)，英国Stable Micro System 公司;色差分析仪(CR-400),日本Konicaminolta;pH计(FE20),上海梅特勒-托利多仪器有限公司;高速冷冻离心机(H1850R),美国贝克曼仪器有限公司。

1.3 分析方法

1.3.1 冻融循环处理

将冷冻的罗非鱼片样品分成8组(以不经过冻融处理，即冻藏样品作为对照组)，每组包括12片冷冻罗非鱼片，在-20 ℃下进行冷冻贮藏。样品取出后于4 ℃解冻12 h，放回-20 ℃下再次进行冷冻贮藏，作为1次冻融，7 d循环1次，重复上述步骤，进行第2次、第3次、直至第7次冻融。

每次测定指标时，如无特殊解冻要求，则采用流水解冻的解冻方式。

流水解冻：将带包装的冷冻鱼片放在容器一端，用水管向容器另一端注入固定流速的水，且注意不要使水流接触到鱼片，鱼片处于始终完全浸泡在流水之中的状态，直至解冻至鱼片中心温度为4 ℃。

如某些指标测定过程中对鱼片有特殊的解冻要求，则在该指标测定方法中详述。

1.3.3 鱼肉碎样制备

每个处理组随机取3个鱼片，立即去除包装，拭去表面水分，取背部肌肉，用绞肉机打碎，装入自封袋，备用。

根据各类感官评定方法作为参考[11-14]，本试验感官评定小组由经过专业培训的感官评定员组成，选定6男、6女，年龄在22～32岁，所有小组成员进行独立评估没有互动。

将冷冻鱼片解冻后，去除包装，轻轻拭去表面水分后，平放在自封袋上，每个处理组3个平行样品，在样品表面铺一层保鲜膜，待作感官评定。

将样品组用3个数字随机编号进行感官评定，避免主观性。感官包括色泽(包含发色面和未发色面2个面)、气味、硬度、弹性(回复性)、组织状态(纹理)和整体喜欢程度等6个方面。感官时规定新鲜样品的各项指标均为4.8分，以其作为参考标准，对其他样品进行各项指标的感官评分。具体感官评定标准见表1。

罗非鱼片采用流水解冻，解冻完全后去除包装、用厨房纸轻轻拭去表面水分、平铺在白色菜板上。使用色差分析仪测定罗非鱼片表面的L*值、a*值、b*值，其中L*值代表明暗度；a*值代表红绿色，正值表示偏红，负值表示偏绿；b*值代表黄蓝色，正值表示偏黄，负值表示偏蓝[15]。每组样品测6次，并根据以上几个值计算其白度，白度计算如公式(1)所示[16]：

将不同冻融次数的罗非鱼片在冻结状态下去除包装，用提前预冷的刀将鱼片背部肌肉切成长15 mm、宽15 mm、高10 mm的长方体，立即放入Φ35 mm的培养皿中直至解冻至中心温度4 ℃，备用。

切好的长15 mm、宽15 mm、高10 mm的鱼背部肌肉解冻完全后，在室温条件下平衡30 min后，测定质构，包括硬度、黏附性、弹性、胶黏度、咀嚼性。

参数设置：参考CHEN等[17]的方法稍作修改，测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度10 mm/s，下压距离为50%，测试时间5 s，触发力10 g，探头型号选择P5。

1.3.7.1 解冻损失

取冻结鱼肉样品，立即用预冻过的刀将背部肌肉切成15 mm×15 mm×15 mm的正方体，称重质量记为W1，在室温(20±2)℃下解冻至中心温度4 ℃，滤纸吸去表面水分，称重质量记为W2。每组样品重复6次[18]。解冻损失计算如公式(2)所示：

1.3.7.2 蒸煮损失

使用1.3.7.1中的鱼肉背部肌肉样品块，其解冻后用滤纸吸去表面水分的质量为W2，将样品块采用聚乙烯包装袋密封后，于100 ℃蒸锅中蒸制10 min，冷却至室温后，用滤纸拭去表面水分，称重质量记为W3。每组样品重复6次[19]。蒸煮损失计算如公式(3)所示：

1.3.7.3 离心损失

取冻结鱼肉样品，立即用预冻过的刀将背部肌肉切成15 mm×15 mm×15 mm的正方体，称重质量记为M1，在室温下解冻至中心温度4 ℃，用双层定量滤纸包裹鱼肉块，置于50 mL离心管中，在5 000 r/min，10 min，4 ℃条件下冷冻离心，取出后称取鱼肉块质量为M2。每组样品重复6次[20]。离心损失计算如公式(4)所示：

持水力代表肌肉组织能够束缚住水分的能力，反映肉中大分子的完好程度，其计算如公式(5)所示：

参考ADHIKARI等[21]的方法略作修改，取2.000 0 g 制备好的鱼肉碎样，于10倍体积超纯水中均质，于10 000×g，5 min，4 ℃条件下离心，离心后取上清液用pH计测定。

本实验所有数据采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，结果均以平均值±标准偏差(n=3)表示，差异显著性为P<0.05。作图使用Origin 8.6软件。

2 结果与分析

2.1 感官评分

鱼肉感官特性是直观衡量其品质的重要指标，直接决定消费者的喜欢程度和购买欲。根据WANG等[22]和SHI等[10]的感官评分方法稍作修改，本研究设定5分为很喜欢，4分为较喜欢，3分为勉强接受，2分为不可接受，1分为厌恶。

由图1可以看出，随冻融次数的增加，罗非鱼片的气味、色泽、组织、硬度、弹性等感官评分均呈降低的趋势。气味变化幅度较小，除冻融6、7次评分>3分，0～5次感官评价均为可接受，其中1次冻融与鲜样相近，2～5次评分与样品对照有显著性差异；色泽与组织形态结果显示，5～7次冻融评分均<3，为不可接受程度；硬度评分在冻融1次上升，3次冻融后开始均匀下降，5～7次冻融评分均<3，为不可接受程度；弹性评分，6～7次冻融评分均<3，为不可接受程度。由此可见，5次冻融后感官上为不可接受。

以上结果与龚漱玉[23]的反复冻融三文鱼的感官评分和WATANABE等[24]对未经冻融和反复冻融后的太平洋秋刀鱼制成的鱼片感官评价的研究结果基本一致。

2.2 色泽

鱼片肌肉色泽影响消费者对鱼肉的喜欢程度，直接影响着消费者的购买欲。经过冻融循环的鱼片色泽测定结果如表2、表3所示，前者为鱼片未发色面的色泽变化，后者为鱼片发色面的色泽变化。

未发色面的肌肉基本呈白色。由表2可以看出，鱼片肌肉亮度L*呈下降趋势，但1～3冻融循环后的鱼片亮度与新鲜样品亮度差异并不显著，4～7次冻融循环后的鱼片亮度与新鲜样品亮度相比显著降低；a*和b*随冻融循环次数增加均呈上升趋势，其中b*的变化更为显著；鱼片肌肉白度值W根据前3个指标进行计算，其值随冻融循环次数的增加而呈下降的趋势，其中1、2次冻融循环后白度与新鲜样品白度无显著差异，3、4次冻融循环样品之间白度无显著差异但与新鲜样品的白度存在显著差异，5～7次冻融循环样品之间白度无显著差异，但与3、4次冻融循环样品白度有显著差异。这与姜晴晴[16]的冻融循环带鱼色泽变化的研究结果呈现一致性。

发色面加工前经过CO发色处理之后，其连接骨骼处的肌肉呈现鲜红色。由表3可以看出，鱼片肌肉的亮度值随冻融循环次数的增加呈现显著下降的趋势；随冻融循环次数增加，a*随之下降，b*随之上升，这证明肌肉的红度在降低，可能是随着冻融循环次数的增加，肌肉蛋白遭到大冰晶的破坏，肌红蛋白氧化分解造成的[9]；随着冻融循环次数的增加，鱼片肌肉白度值始终显著降低。这与黄文博等[25]研究的温度波动下美国红鱼颜色变化的研究结果相似。

综上所述，鱼片1、2次冻融循环后肌肉色泽与新鲜鱼片肌肉色泽差异不显著，3、4次冻融循环后肌肉色泽与前几组存在显著差异，5～7次冻融循环与3、4次亦存在差异，由测定的指标综合计算出的白度值很好地反映了鱼肉色泽品质，3、4次冻融循环肌肉色泽开始显著变差，5～7次冻融循环色泽与新鲜样品相差更加显著。

2.3 质构

质构结果由表4可知，罗非鱼片肌肉硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性均呈现下降趋势，而黏附性呈上升趋势。

鱼片硬度在1次冻融时有微小的不显著的上升过程，随后2次冻融时鱼片硬度下降但不显著，3～6次冻融时，随冻融循环次数的增加，鱼片硬度均呈显著下降的趋势，7次冻融循环鱼片硬度较6次冻融循环鱼片下降但不显著，第7次冻融循环后的鱼片硬度仅有新鲜鱼片样品硬度的63.87%，这与XIA等[9]的研究在第1次冻融时略有差异，但整体变化趋势是相同的，第一次冻融循环可能由于鱼的肌肉水分流失增加，这时鱼肌肉完好无损，因此鱼片硬度出现细微的上升，随后的显著下降则是因为鱼片在冻融循环过程中冰晶对细胞的破坏导致其肌肉组织松散软烂[26-27]；黏附性表示食品表面和舌头、牙齿、口腔等附着时，剥离它们所需要的力，鱼片肌肉黏附性随冻融次数的增加始终呈显著上升的趋势；弹性表示食品在外力(咬合、吞咽)作用下发生形变，当撤去外力时恢复原本形态的能力，鱼片肌肉弹性随冻融次数增加整体呈现显著下降的趋势，但在4次与3次、5次分别不显著；胶黏性指把半固态食品咀嚼至可以吞咽的状态时，所需要的能量，与食品硬度和凝聚性有关，鱼片肌肉胶黏性随冻融循环次数的增加呈显著下降的趋势，其中1次与2次不显著，4次与5次不显著，其余均显著；咀嚼性是指将固态食品咀嚼至可以吞咽的状态时，所需要的能量，与食品硬度、凝聚性、弹性有关，鱼片肌肉的咀嚼性在1次冻融循环时有轻微的不显著上升，随后开始随冻融循环次数的增加，显著下降，其中4次与5次不显著，其余均显著[28-30]。

综上所述，3次冻融循环后鱼片质构开始显著变差，5次冻融循环为一个拐点，由此拐点开始，肌肉的质构参数较新鲜样品相比相差更为显著。

2.4 汁液损失

图2所示的是冻融循环对罗非鱼片汁液流失的影响。由图2-a所示，鱼肉解冻损失随冻融循环次数的增加，呈显著上升的趋势，其中4次冻融循环与5次冻融循环差异不显著，其余冻融循环次数两两之间均差异显著，这与ADHIKARI等[21]的研究结果一致；由图2-b所示，解冻前称重作为原始质量计算出的蒸煮损失呈上升趋势，而解冻后擦拭水分称重作为原始质量计算出的蒸煮损失呈先上升后下降的趋势，后期的下降是由于损失的水分大多数以解冻损失流失掉而出现的蒸煮损失降低的假象，这与张崟等[31]的研究结果一致；由图2-c所示，解冻前称重作为原始质量计算出的离心损失呈上升趋势，而解冻后擦拭水分称重作为原始质量计算出的离心损失呈先上升后下降的趋势，后期的下降是由于损失的水分大多数以解冻损失流失掉而出现的离心损失降低的假象，这结果与蒸煮损失一致，但组间显著性略有不同；图2-d与图2-c是存在关联的一组图，因为持水力是通过测量离心损失的数值计算得出，同理也是由于后期大部分汁液以解冻损失的形式流掉，从而导致持水力在冻融循环后期出现上升的假象，若以解冻前称重作为原始质量，则持水力呈下降趋势。

2.5 pH

图3所示为冻融循环对鱼片肌肉pH值的影响，可以看出1、2次冻融循环后鱼肌肉pH值呈微小的不显著的上升趋势，3次冻融循环后pH值显著上升至峰值，随后呈现显著下降趋势，其中第4次冻融循环后pH值与第3次相比具有显著性差异，但与新鲜样品和1、2次冻融循环后的样品pH值无显著差异，7次冻融循环与6次冻融循环相比继续下降但差异不显著。呈现这种趋势的原因可能是酸性水溶物质(水溶性维生素或氨基酸等)随流失的汁液流失掉，肌肉的pH值会呈现轻微的上升，3次冻融循环之后，ATP关联物降解严重，游离H+暴露出来使肌肉pH值持续显著降低，也可能与样品中用于发色的CO和CO2溶解有关[32-34]。也有研究表明，pH值的变化与脂肪氧化程度有关，当脂肪氧化程度大时，其pH值会降低[35]。

综上所述，3次冻融循环后鱼片肌肉pH值在峰值处，且显著高于前3组鱼片肌肉pH值，此时鱼片肌肉酸碱度与新鲜样品差异显著，而从5次冻融循环开始pH值显著低于新鲜样品，样品发生氧化酸败，品质显著下降。

3 结论

根据实验结果可以得出以下结论，随着冻融循环次数的增加，冷冻罗非鱼片肌肉的质构、色泽、pH值以及汁液损失均与感官品质出现相同趋势的劣变，其中1次冻融循环样品与新鲜样品的品质较为接近，2次冻融循环样品的变化也不显著，从3次冻融循环开始样品的品质发生显著性的劣变，从5次冻融循环开始样品品质劣变更加显著，感官品质也变得无法接受。综上所述，冻融循环后的鱼片样品与新鲜样品相比，可分为无显著变化(1、2次冻融)、劣变显著(3、4次冻融)、劣变严重(≥5次冻融)，该结论可为制定冷冻罗非鱼片在贮藏、运输和销售期间的品质控制规程提供参考意义，可进一步为水产品冷链保鲜的研究提供参考意义。

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