倪明龙，朱志伟，曾庆孝
(华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640)
直接浸渍冻结草鱼块冻藏过程中品质变化研究
倪明龙，朱志伟，曾庆孝
(华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640)
探讨直接浸渍冻结(immersion chilling and freezing，ICF)对食品冻藏品质的影响。以氯化钠、乙醇和丙二醇3种组分构成的多元载冷剂为冷冻介质(溶液温度－40℃)条件下草鱼块冻藏过程中品质的变化情况，并与空气鼓风式冻结(空气温度－40℃、风速6m/s)进行比较。结果表明：直接浸渍冻结其冻结速率是相同介质温度下空气鼓风式冻结的1.5倍；冻结后的草鱼块中NaCl、乙醇和丙二醇的吸收量及总吸收量分别为0.14%、0.17%、0.63%、0.94%；相同冻藏条件下，直接浸渍冻结后的样品和传统的鼓风冻结后的样品相比，前者盐溶性蛋白含量高于后者，并且脂肪氧化程度、汁液流失和干耗均低于后者，直接浸渍冻结更有利于草鱼块冻藏过程中质构特性的保持。综合各指标说明直接浸渍冻结后的样品冻藏品质优于空气鼓风冻结。
直接浸渍冻结；草鱼块；冻藏；品质
冷冻加工是我国水产品最重要的加工形式，占加工总量的51.4%[1]。目前加工业中常用的是传统的空气鼓风式冻结。直接浸渍冻结(immersion chilling and freezing，ICF)是将食品(包装或未包装)直接浸渍在低温不冻液中达到快速冻结的技术，早在20世纪30年代初日本等国使用盐水作为载冷剂在拖网渔船上使用[2]。
直接浸渍冻结技术在国外研究的较多，而国内研究的较少。工业上常用的载冷剂为氯化钠、乙醇、蔗糖等组分组成的二元或者三元的水溶液。其中，Fellows等[3]研究氯化钠-乙醇水溶液冻结豌豆过程中，空气温度为－40℃，流速为5m/s的条件下，冻结到所需的温度需要15～20min，而在－21.5℃氯化钠-乙醇水溶液中只需要2min就可以达到所需的温度，直接浸渍冻结速率是空气鼓风式冻结的7～10倍。Fikiin等[4]用海水做载冷剂，采用自行设计的低温冻结系统进行溪红点鲑鱼、竹夹鱼、鲱鱼的冻结，发现该冻结技术能够比较完整的保持鱼的形状，冻结品质较好。但是氯化钠水溶液冻结点较高，而且具有腐蚀性，乙醇溶液易挥发，蔗糖溶液在低温下黏度很高(如60%的蔗糖溶液在－10℃时，黏度达600mPa·s)将会使运行管理非常麻烦等缺点影响了该技术的广泛应用。
载冷剂的选择是直接浸渍冻结技术的关键问题之一，目前对多元载冷剂的研究较少，韩光赫等[5]指出以乙醇、丙二醇、氯化钠与水构成四元载冷剂和目前常用的盐水与乙醇水溶液相比，冻结点低至－50℃，而且渗透性低，比目前通用的氯化钠水溶液和乙醇水溶液更适合做载冷剂。然而关于多元载冷剂直接浸渍冻结后产品在冻藏过程中品质变化未见报道，该实验主要以不同浓度的氯化钠、乙醇、丙二醇3种物质组成的新型四元载冷剂溶液为冷冻介质(工作温度－40℃左右)，研究多元载冷剂直接浸渍冻结对草鱼块的冻藏品质影响。
1 材料与方法
1.1 材料处理
新鲜草鱼购自广州黄沙水产市场，鱼体平均体质量2kg。新鲜草鱼经过宰杀去头去净内脏后，用流动冷却水洗去表面的黏液、杂质、腹腔内血污，随后去皮、去脊骨，切成4cm×4cm×2cm(长×宽×厚)规格鱼块(冻结点－0.6℃)，平均质量50g。将鱼块用保鲜膜包好放入铝制托盘中。
1.2 试剂
氯化钠、无水乙醇、1,2-丙二醇、硫代巴比妥酸国药集团化学试剂有限公司；硝酸银 广东光华化学厂有限公司；硫酸铜 广州化学试剂厂；氢氧化钠 天津市耀华化学试剂有限公司；酚酞 天津市化学试剂一厂；三氯乙酸 天津市福辰化学试剂厂。所有试剂均为分析纯。
乙醇、丙二醇、氯化钠3种组分(质量分数分别20%、30%、4%)，根据各组分的质量分数，称量，配制2.5kg溶液，置于5.0L容器中，搅拌5～10min保证溶液混合均匀后密封，置于5℃±0.1℃左右的冷藏室。
1.3 仪器与设备
HLSY-B空气鼓风冻结机 郑州亨利制冷设备有限公司；CS-WS-2.4/60低温冷冻机 苏州昆拓冷机有限公司；Center309温度记录仪 中国台湾群特有限公司；A-XT2i型质构仪 英国SMS公司；JA100电子天平(精度±0.01g) 上海精科天平厂；721可见分光光度计 上海第三分析仪器厂；7890A GC System气相色谱仪 美国Agilent科技有限公司。
1.4 方法
1.4.1 冻结和解冻
将鱼块分别置于空气鼓风式冻结机、低温冷冻机冻结设备中进行冻结。低温冻结机内载冷剂循环达到－40℃。空气鼓风式冻结机初始温度为－40℃，风速为6m/s。当鱼块中心温度降至－18℃时，取出鱼块，样品表面用滤纸吸干残留的液体，一部分进行各组分吸收量的测定，一部分密封于聚乙烯塑料袋中，置于(－18±0.5)℃冰箱中冻藏，分别取不同时间段的鱼块在(4±0.5)℃冰箱中解冻18h进行相关指标测定。
1.4.2 温度测定及冻结速率的计算
温度的测定采用经校正的温度记录仪进行测定和记录。选择鱼块的几何中心作为测定点，每隔30s测定一次温度值。
冻结速率v按照国际制冷协会提出的计算方法进行计算[6]：v=δ/τ
式中：δ为食品表面与热中心的最短距离/cm；τ为食品表面达0℃至热中心温度达初始冻结点以下10℃所需的时间/h。计算时，取鱼块中心3个温度探头中温度下降最慢的探头点为中心温度点。
1.4.3 氯化钠、乙醇和丙二醇吸收量的测定
氯化钠吸收量的测定根据硝酸银滴定法[7]进行。
乙醇和丙二醇吸收量，冻结后的样品经过同样前处理后，过滤后取5mL滤液加入0.1mL 1g/100mL正丙醇做内标，用一次性过滤器过滤后待测。用气相色谱法中内标标准曲线法[8]，测定。气相色谱条件：色谱柱：FFAP(30m×0.25mm，0.25μm)，载气：高纯氮(≥99.999%)，进样器温度：200℃，检测器温度：200℃，柱温程序：初始温度40℃，保持2min，再以5℃/min 升温到60℃，保持2min，20℃/min升到200℃；载气流速：1.0mL/min；分流比：1:50；进样量：1μL。计算吸收量。
式中：W表示样品中吸收的乙醇(丙二醇)质量分数；m为样品吸收乙醇(丙二醇)的质量；M为样品的质量。
1.4.4 盐溶性蛋白含量测定[9]
按照GB/T 18654.10—2002《养殖鱼类种质检验第10部分：肌肉营养成分的测定》进行取样，根据MFRD的方法进行测定。
盐溶性蛋白含量=高盐溶液中蛋白质含量－低盐溶液中蛋白质含量
1.4.5 TBA(硫代巴比妥酸)值的测定
按照Pikul等[10]的方法测定：将10g绞碎的肉，加35mL 5% TCA和1mL BHA，在转速为13800r/min的均质机中均质1min。均质后将样液进行过滤用5% TCA定容到50mL。精确吸取5mL滤液与5mL 0.02mol/L TBA试剂，振荡并置于沸水中35min。5mL蒸馏水做对照，测定在538nm处的吸光度(A)。
1.4.6 干耗率和汁液流失率[11]
按照AOAC的方法进行：干耗/%=(冻结前鱼质量―冻结后鱼质量)/冻结前鱼质量×100
汁液流失率/%=(冻结后鱼质量－解冻后鱼质量)/冻结后鱼质量×100
1.4.7 质构测定
采用型质构仪进行测定，平行5次，主要测定3种质构特性参数即硬度、耐咀性和回复性。测定样本取自鱼身背部，规格2cm×2cm×2cm。测定前将样品在室温下放置0.5h，剔除低温影响。测定条件为，探头型号：P35；测前速率：1.00mm/s；测试速率：1.00 mm/s；测后速率：1.00mm/s；压缩变形率：30%；探头两次测定间隔时间：5.00s；数据采集速率：400.00s-1；触发类型：自动。将对照样置于(4±1)℃冰箱中。当贮藏时间与冻结样品的解冻时间相同时，取出进行理化指标测定。
1.4.8 数据处理
测定和分析结果采用SPSS 12.0 for Windows和Excel进行处理，结果采取“均值±标准差”形式。指标的比较采用最小显着差异法(least significant difference，LSD)，取95%置信度(P＜0.05)。
2 结果与分析
2.1 草鱼块冻结温度变化曲线
图1 草鱼块冻结曲线Fig.1 Freezing curve of grass carp blocks
表1 两种冻结方法的冻结速率比较Table 1 Comparison on freezing rates between ICF and traditional airblast freezing
Robertson等[12]报道，切分后的蔬菜在－18℃，流速0.07m/s的载冷剂中2min完成冻结，而在空气温度－35℃、流速为3.81m/s的鼓风冻结装置中需要7min，载冷剂的传热系数远远大于空气鼓风冻结，因此冻结时间短。实验中冻结草鱼块的结果来看，ICF和空气鼓风式冻结的冻结速率分别为5.71cm/h、3.75cm/h。国际制冷学会指出，当冻结速率大于0.5cm/h时视为速冻[6]。两种冻结方式都属于快速冻结方法，ICF冻结速率比传统的空气鼓风式冻结更快，前者是后者的1.5倍。
2.2 冻结后草鱼块中NaCl、乙醇和丙二醇的吸收量以及总吸收量
由于载冷剂浸渍冻结食品过程中与食品直接接触，食品不断的吸收载冷剂的溶质成分，一方面影响了食品本身的品质，另一方面导致载冷剂质量下降，是该技术的主要缺点[2]。由表2可以知道，冻结过程结束后，草鱼块中氯化钠、乙醇、丙二醇的吸收量分别为0.14%、0.17%、0.63%，总吸收量为0.94%。
表2 草鱼块中各溶质的吸收量及总吸收量Table 2 Uptake amount of each solute in grass carp during frozen storage
2.3 冻藏过程中草鱼块理化指标的变化
2.3.1 盐溶性蛋白含量的变化
图2 冻藏过程中盐溶性蛋白含量的变化Fig.2 Change in neutral salt-soluble protein in grass carp during frozen storage
图3 冻藏过程中TBA值的变化Fig.3 Change in TBA value in grass carp with both freezing treatments during frozen storage
冻结过程中会发生蛋白质冷冻变性，鱼肉中蛋白按照其溶解性可以分为水溶性的肌浆蛋白、盐溶性的肌原纤维蛋白和不溶性的基质蛋白三大部分，这3类蛋白表现出完全不同的物性特点，一般认为，盐溶性蛋白发生变性对鱼肉加工品质影响最大。通常鱼肉蛋白的冷冻变性越严重，其盐溶性蛋白的含量越低[13]。从图2可以看出，冻藏10周后，肌肉的盐溶性蛋白的溶解性分别从新鲜的8.35mg/g下降到4.91mg/g、3.98mg/g，分别下降了41.2%、52.3%。从这些结果可知，与新鲜的草鱼块相比，冻结后样品的盐溶性蛋白含量有不同程度的降低，而且直接浸渍冻结后的样品其蛋白质冷冻变性程度低于传统的空气鼓风式冻结。
2.3.2 脂肪氧化的变化
脂肪氧化是肉类制品冻藏过程经常发生的变化，脂肪氧化的程度会影响鱼肉的品质。冻藏过程中，由于肌肉的自由水结晶使得肌肉环境中溶质浓度变大，使肌肉中的脂肪与氧的接触面积变大，使氧化速度加快。由图3可以发现，冻藏过程中，草鱼块TBA值发生显着变化(P＜0.05)，且时间越长，变化程度越大，直接浸渍冷冻和空气鼓风冷冻的样品TBA值由新鲜样品的0.11mg丙二醛/g分别上升到0.51、0.65mg丙二醛/g，分别是新鲜样品的4.6倍和5.91倍。这些结果说明直接浸渍冷冻草鱼块的氧化程度低于空气鼓风冷冻。
2.3.3 干耗和汁液流失率的变化
图4 冻藏过程中干耗变化Fig.4 Moisture loss of grass carp with two freezing treatments during frozen storage
图5 冻藏过程中汁液流失率变化Fig.5 Drip loss of grass carp with two freezing treatments during frozen storage
图4为两种不同冻结方法对鱼块干耗的影响。冻藏过程中，随着时间的延长，干耗不断增加(P＜0.05)，初始冻结后，直接浸渍冻结与空气鼓风冻结的样品其干耗分别为0.9%和2.3%，10周时两种冻结方式的干耗分别为2.9%和4.9%，可以明显看出，直接浸渍冻结后样品的干耗远远小于传统的空气鼓风式冻结后的样品。原因是空气鼓风冻结过程中，由于气流不断的吹向食品表面，会加速鱼块表面水分的蒸发。干耗将导致鱼肉失水、肉质粗硬、品质变差等不良现象，因此鱼块在快速冻结过程中，必须注意干耗影响。
汁液流失率是衡量蛋白质持水性一个非常重要的指标，10周时两种冻结方式的汁液流失率达到2.3%和3.1%，从图4、5可以得到，直接浸渍冻结后的样品其干耗和汁液流失率均显着低于空气鼓风冷冻。
2.3.4 质构特性的变化
图6 冻藏过程中硬度变化Fig.6 Change in hardness of grass carp with two freezing treatments during frozen storage
图7 冻藏过程中咀嚼性变化Fig.7 Change in chewiness of grass carp with two freezing treatments during frozen storage
图8 冻藏过程中回复性变化Fig.8 Change in resilience of grass carp with two freezing treatments during frozen storage
关于鱼肉质构变化原因，Badii等[14]认为其与蛋白质变性有关，Anese等[15]认为当鱼肉持水性越低时，其质地就越软。由图6～8可以看出冻藏10周后，与新鲜样品相比，直接浸渍冻结后的样品和空气鼓风冷冻后的样品其硬度分别增加了26.6%和32.2%，咀嚼性与回复性分别下降了23.9%和31.6%、 27.2%和34.4%，从上面结果可以明显的看出，直接浸渍冷冻与传统的空气鼓风冻结相比更有利于草鱼块冻藏过程中质构特性的保持。
3 结 论
四元载冷剂冻结(介质温度为－40℃)和空气鼓风式冻结(－40℃、风速6m/s)的冻结速率分别为：5.71、3.75cm/h，均属于速冻范畴，四元载冷剂直接浸渍冻结其冻结速率比空气鼓风式冻结更快，是空气鼓风式冻结的1.5倍。冻结后的草鱼块中NaCl、乙醇和丙二醇的吸收量以及总吸收量分别为0.14%、0.17%、0.63%、0.94%。
相同冻藏条件下，直接浸渍冻结后的样品和传统的鼓风冻结后的样品相比，前者盐溶性蛋白含量高于后者，并且脂肪氧化程度、汁液流失和干耗均低于后者，直接浸渍冻结更有利于草鱼块冻藏过程中质构特性的保持。
综合各理化指标盐溶性蛋白含量、TBA值、干耗、汁液流失率和质构特性的结果来看，相同冻藏条件下，直接浸渍冻结的草鱼块在冻藏过程中的品质优于传统的空气鼓风冻结。
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Quality Change in ICF-treated Grass Carp Blocks during Frozen Storage
NI Ming-long，ZHU Zhi-wei，ZENG Qing-xiao
(College of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
In order to explore the effect of immersion chilling and freezing (ICF) on the quality of frozen food, the quality change of ICF-treated grass carp in multi-element aqueous solution composed of salt sodium, ethanol and glycol propylene at － 40 ℃were investigated and also compared with traditional air-blast freezing (－ 40 ℃, 6 m/s). Results indicated that the frozen rate of ICF exhibited 1.5-fold faster than that of air-blast freezing. The uptake amounts of sodium chloride, ethanol, and propylene glycol in grass carp were 0.14%, 0.17%, 0.63% and 0.94%, respectively. Compared with traditional air-blast freezing, ICF-treated samples had higher salt-soluble protein, less lipid oxidation, reduced drip loss and low moisture loss. Therefore, ICF exhibited more beneficial for maintaining texture properties and provided a better quality for grass carp during frozen storage.
immersion chilling and freezing；grass carp；frozen storage；quality.
TS254.4
A
1002-6630(2010)20-0448-05
2010-06-17
广东省省部级海洋渔业科技推广专项(A200899103)；中央高校基本科研项目(2009ZM0301)
倪明龙(1985—)，女，硕士研究生，研究方向为水产品加工及保藏。E-mail：wodeyingzi2008@126.com
