水产品新鲜度传统检测方法的表征和评价方法
新鲜度是水产品的重要品质指标之一,因此,准确判断水产品新鲜度,不仅是规范水产市场的重要举措,也是满足消费者对食品质量和安全越来越高要求的必要趋势。
传统的感官评价、微生物检测、理化指标检测和电化学检测方法已被广泛用于水产品新鲜度的评估。本推文结合文献资料,为大家介绍水产品新鲜度变化机理及传统检测方法。
图1. 丰富多样的水产品(图源网络)
一、水产品新鲜度变化机理
水产品死后血液循环停止,肌肉中的贮备的糖原在无氧状态下发生酵解生成乳酸,pH下降。此外,组织细胞渗透压升高,ATP发生降解,线粒体因为缺少ATP能量丧失生理功能,使得Ca2+泄出,当Ca2+含量增加到一定浓度时肌球蛋白和肌动蛋白结合生成不可伸缩的肌动球蛋白,导致肌肉收缩变硬,水产品进入僵硬阶段;水产品营养丰富、水分含量高,为微生物提供了有利的生长环境,由于这些腐败菌的外源性蛋白酶的作用和肌肉中内源性蛋白酶的水解作用,造成肌原纤维中Z线脆弱、断裂,水产品肌肉失去固有弹性逐渐变软,水产品进入自溶阶段,导致部分组织中的蛋白质分解成氨基酸,为腐败微生物的繁殖提供了有利的条件;最后,由于水产品中腐败微生物的作用,将氨基酸解成氨和胺类等具有不良风味的腐败特征产物,导致水产品具有腐败特征的臭味,水产品进入腐败阶段。
一般而言,僵硬前期和僵硬中期的水产品具有较好的新鲜度,随着自溶阶段的进行,水产品的新鲜度逐渐降低,最终腐败。根据水产品腐败过程中产生的颜色、形态、气味等变化,相关学者运用不同的表征方法来对水产品的新鲜度进行了评价。
图2. 鱼体死亡自溶过程(图源网络)
二、水产品新鲜度表征评价方法
图3 鱼类新鲜度评价(图源:Prabhakar P K ,Food ResearchInternational, 2020)
(一)传统评价方法
1.感官评价
感官评价是检测对象通过视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉而感知到被检测对象的特征或者性质的一种科学方法,具有简单易行的特点。
消费者由于自身条件有限,通常是通过感官分析来对水产品的新鲜度进行评价,通过观其形态,嗅其气味,食其味道、触其组织等对其新鲜度进行判断,如新鲜的虾类头尾完整,色泽发亮,无异味,具有一定的弯曲度,肉质紧实有弹性,腐败的虾则头尾脱落,色泽暗沉,有腐败臭味,肉质松软,失去原有的弯曲度。
我国国家标准GB 2733-2015和行业标准NY/T 840-2012、SC/T 3108-2011等中也规定了感官评定的具体要求,通过对相关项目的评判来确定水产品的新鲜度。
该方法方便快捷,应用范围广,能够及时反馈出评价结果,然而从事感官分析的人员需要接受专业的培训,且该方法具有很强的主观性,易受环境和测评人员身心状况影响,检测结果重复性差,此外,有些检测对象散发出来的气体对测评人员有害。因此,需要更加客观准确可靠的方法来评价水产品的新鲜度。
图4 GB 2733-2015感官评价要求
(二)化学评价
1. K值
鱼类死亡后,体内的三磷酸腺苷(ATP)在内源蛋白酶的作用下会依次逐步降解为二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)、肌酐酸(IMP)、肌酐(HxR)和次黄嘌呤(Hx),随着转化的进行,HxR 和Hx所占的比例越来越多,新鲜度将逐渐下降,K值定义为ATP降解产物HxR和Hx含量之和与ATP关联化合物总量那个(ATP+ADP+AMP+IMP+HxR+Hx)的百分比,我国水产行业标准SC/T 3048-2014中可通过高效液相色谱法来测定鱼类的新鲜度指标K值。该法测定是有酶参与的ATP降解过程,一般只适用于初期水产品的新鲜度检测。
图5 SC/T 3048-2014 K值测定
2.挥发性盐基氮(TVB-N)
水产品腐败过程中,由于酶和细菌的作用,蛋白质会分解产生氨以及胺类等碱性含氮物质,这些物质统称为挥发性盐基氮,是水产品新鲜度的一项客观指标。
2733-2015中规定海水鱼虾中TVBN含量应不高于30mg/100g,海蟹中TVBN含量应不高于25mg/100g,淡水鱼虾中TVBN 含量应不高于20mg/100g,冷冻贝类中TVBN 含量应不高于15mg/100g。
水产品中TVBN的测定可按照GB 5009.228-2016完成,但该法步骤繁琐,耗时,很难用于现场快速检测,主要包括第一法半微量定氮法、第二法自动凯氏定氮仪法、第三法微量扩散法。
图6 半定量定氮蒸馏装置
3.三甲胺(TMA)
在水产品的储藏过程中,氧化三甲胺会在细菌和酶的作用下降解生成三甲胺、二甲胺和氨。三甲胺是衡量水产品新鲜程度的重要指标之一,其含量会随着新鲜度的下降而增加,水产品的三甲胺含量的测定可根据国家标准GB 5009.179-2016利用顶空气相色谱-质谱联用法或顶空气相色谱法来检测,该法测得的含量较准,但是前处理繁琐、耗时,仪器成本高。
图7 国家标准GB5009.179-2016
4.吲哚
吲哚是虾产品中重要的腐败代谢物,主要在自溶阶段产生,其体内的蛋白质在内源酶的作用下分解成一系列的中间产物,这些产物在外源酶的作用下进一步被分解成腐败物质,使虾呈现腐败状态。
美国FDA规定,虾中吲哚含量≤250μg/kg为一级鲜度,≥500μg/kg为三级鲜度,我国虾中的吲哚含量的可根据进出口检验检疫标准SN/T 0944-2016利用比色法进行测量,然而该法需要蒸馏、提取、显色、分离等步骤,操作繁琐,且需要三氯甲烷等毒性较大的试剂。
5.pH
水产品鲜活时的pH 值一般为中性,水产品死后,血液循环停止,肌肉中的贮备的糖原在无氧状态下发生酵解生成乳酸,导致pH 下降,最后,由于水产品中腐败微生物的作用,将氨基酸分解成氨和胺类等碱性物质,导致pH上升。
水产品中牡蛎(蚝、海蛎子)的pH可通过标准GB5009.237-2016测定。该法方便快捷,成本低廉,但是由于水产品腐败过程中pH 先下降后上升,因此不能准确判别水产品的新鲜程度,且不同的水产品的初始pH 和pH变化速率不同,一般作为一种辅助手来结合其他方法进行水产品新鲜度的判别。
(三)微生物评价
由于水产品的水分含量高、肌肉组织脆肉、内源蛋白酶活跃,极利于微生物的生存和繁殖,因此,由于微生物的污染极易导致水产品的腐败变质而影响其产品货架期。
微生物法主要是检测生物新陈代谢过程中的菌落种数,以菌落的多少来反映生物的新鲜程度。微生物检测方法可以按照我国国家标准GB 4789-2016系列来测定样品中的菌落总数和大肠菌落总数,但是菌落总数和大肠菌落总数的微生物检测方法均需至少培养48h,且需专业人员操作,因此该方法不适用于水产品的收购、运销和加工过程。提高试验结果的准确性及特异性,方能更为广泛的应用。
图8 食品中大肠杆菌测定检验程序
(四)物理评价
1.僵硬指数R
僵硬指数主要用于鱼类新鲜度的检测。首先测得待测对象的体长中点,将鱼体放在水平板上,使鱼体长的前1 /2 放在平板上,后1 /2 自然下垂。测得鱼体刚死时水平板表面水平延长线至鱼尾根部(不包括尾鳍)的垂直距离L和死后某一时间的水平板表面水平延长线至鱼尾根部(不包括尾鳍)的垂直距离L’,僵硬指数R=L - L'L× 100%,该法方便快捷,可在现场进项检测,然而不同种类的鱼的僵硬指数变化差异较大,如脂眼鲱僵硬的产生和消失较明显,R值范围较大,鮟鳙则始终僵硬不明显,R值为0左右,此外,该法受保存温度的影响也较大,具体应用中存在一定的局限性。
图9鱼体死后的僵硬与软化
2.色差分析
水产品在贮藏过程中,随着腐败的进行,体表的色泽会随之改变,具体主要表现在色泽的明度和色度上。水产品体表色泽的改变与感官评定的结果有着很好的相关性,因此可通过利用色差仪检测水产品的色泽状况来评价水产品的新鲜程度。
王伟等利用色差仪快速测定了南美对虾虾体颜色的L*、a*、b*值,并将色差仪的检测结果和虾肉的挥发性盐基氮的结果进行了拟合,结果表明通过色差模型来判断南美对虾的新鲜度准确率为86.7%。
尽管利用色差分析能够较方便的实现水产品新鲜度的快速检测,但是由于该方法比较单一,且易受水产品储藏温度、湿度、pH等因素影响,从而引起误差。
3.质构分析
新鲜的鱼虾类通常肉质紧实有弹性,而腐败的鱼虾则肉质松软,因此,水产品在贮藏过程中的新鲜度可通过质构仪来对待测样品的硬度、弹性、恢复力和胶黏性等进行测定。
王伟等研究表明,在虾的贮藏过程中,虾的硬度和恢复性的变化规律较好,与虾的新鲜度品质有较好的相关性。张铁涛等研究表明,在25℃条件下,随着储藏时间的延长,金鲳鱼的硬度呈下降趋势,黏胶性呈上升趋势。Pornrat等研究表明,随着贮藏时间的进行,对虾的肌肉密度会降低,剪切力由第四天的18.21N/g下降到第六天的12.46N/g。目前,该法还是主要用于水产品储藏过程中的一些变化机理研究。
4.电学特性
随着水产品的腐败变质,微生物的繁殖会将水产品中的蛋白质和脂肪分解为氨基酸和有机酸,其体内电荷数量增加,导电率增加。张丽娜等通过测定草鱼背脊肌肉浸出液的电导率评价了草鱼的新鲜度,结果表明电导率与感官分析具有很好的相关性。
Metcal等通过分析虾的电容变化,发现随着虾的储藏时间延长,细菌繁殖扩增,电容也随之增加,其微生物含量和电容呈现正相关变化,可通过该法快速预算出虾中微生物的含量。
为了进一步实现人们对水产品新鲜度灵敏、快速、无损的检测要求,一些结合现代光谱技术、质谱技术和其他新兴技术的检测手段逐渐发展起来,形成了分析速度快、重复性高、定性准确的检测模式。
参考资料
[1]管彬彬, 陈彬, 程晓宏. 水产品新鲜度表征和评价方法研究综述[J]. 2019, 28(3): 15-20.
[2]马聪聪, 张九凯, 卢征,等. 水产品新鲜度检测方法研究进展[J]. 食品科学, 2020, 41(19): 334-339.
(来源:水生动物健康评估 小破同学)
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