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Technical articles近日,bv伟德体育网址與(yu) 華南農(nong) 業(ye) 大學海洋學院合作在水產(chan) 領域期刊《中國漁業(ye) 質量與(yu) 標準》發表了題為(wei) “水產(chan) 品肌肉質構的研究進展"的綜述論文。
水產(chan) 品營養(yang) 豐(feng) 富、味道鮮美,且具有低脂肪、低熱量、高蛋白等特點,備受消費者青睞[1] 。然而,隨著人們(men) 生活水平的不斷提高,人們(men) 對水產(chan) 品的需求已由數量向質量轉變。《2023 中國漁業(ye) 統計年鑒》顯示,2022 年中國水產(chan) 養(yang) 殖產(chan) 量占國內(nei) 水產(chan) 品總量的80% 以上[2] ,水產(chan) 養(yang) 殖已經成為(wei) 中國絕大多數區域水產(chan) 品的主要來源。人們(men) 對水產(chan) 品品質要求的轉變,意味著水產(chan) 養(yang) 殖未來的發展方向也將以養(yang) 殖水產(chan) 品食用品質為(wei) 目標。值得一提的是,近年來關(guan) 於(yu) 水產(chan) 養(yang) 殖的研究更傾(qing) 向於(yu) 以肌肉質構特性為(wei) 代表的質量指標[3 -4] 。肌肉質構特性是評價(jia) 水產(chan) 品品質的一個(ge) 重要指標,其評價(jia) 方法包括感官評定和儀(yi) 器分析。感官評定需要豐(feng) 富的評定經驗,費時費力,而且人的主觀差異較大,結果不穩定。相比之下,儀(yi) 器分析可以通過質構儀(yi) 來實現,其結果客觀且時效性強。質構儀(yi) 是一種能將食品、農(nong) 產(chan) 品和水產(chan) 品等做出客觀評估的物性分析儀(yi) 器。其通過模擬人的觸覺,結合力學特性,分析檢測觸覺中的物理特征,具有客觀、易操作和物性指標數據易量化等特點。目前,質構儀(yi) 在水產(chan) 養(yang) 殖研究領域也得到了越來越多的應用,但通過質構儀(yi) 來分析水產(chan) 品肌肉質構差別的應用研究尚缺乏係統歸納報道。另外,在水產(chan) 養(yang) 殖過程中,水產(chan) 品品質受到品種、飼料、養(yang) 殖模式、生長階段和地區等因素的影響,使得使用質構儀(yi) 比較肉質品質的應用進展缺乏係統梳理。因此,本研究將從(cong) 質構儀(yi) 構造、原理、應用到評估水產(chan) 品肌肉品質的質構參數展開論述。
1 質構儀(yi) 工作原理和質構參數測定
目前質構儀(yi) 品牌主要包括英國Stable MicroSystems、美國Brookfield、美國Food Technology Cor⁃poration、瑞典Perten、上海騰拔和上海保聖等。質構儀(yi) 主要由主機、力量感應元、探頭和附件等硬件以及專(zhuan) 用軟件組成。根據樣品規格、軟硬程度和測試指標可以選擇不同規格的力量感應元(5 kg、10 kg、20 kg 等)、不同類型的探頭(針型探頭、球形探頭、錐形探頭和圓柱形探頭等)。一般選用柱形探頭進行壓縮模式的測試,檢測抗壓效果;使用柱形、錐形探頭可以進行質構剖麵分析(TPA)測試;采用斜刀口探頭進行剪切力測試,檢測肉質的韌度;使用針狀、錐狀探頭進行穿刺測試等。
質構儀(yi) 工作原理:質構儀(yi) 主機上有一個(ge) 上下移動的機械臂,機械臂和測試探頭連接處有一個(ge) 力量感應元,能夠感應樣品對探頭的反作用力。力量感應元將這種力學信號傳(chuan) 輸給電腦,然後通過電腦上的專(zhuan) 用軟件將其轉換成相應的數據和圖形,快速直觀地描述樣品的受力情況[5 -6] 。
近年來質構儀(yi) 在水產(chan) 養(yang) 殖方麵應用日趨增多,且許多研究已直接采用質構參數數據來評估養(yang) 殖水產(chan) 品品質。質構剖麵分析是zui常用的一種評價(jia) 水產(chan) 品肌肉質構特性的方法,目前,已有翹嘴鮊、草魚、羅非魚、鯉、克氏原螯蝦 和泥鰍等[7 -13] 水產(chan) 品通過TPA進行肉質分析。TPA 法由Szczesniak 於(yu) 1963 年提出[14] ,又被稱為(wei) “兩(liang) 次咀嚼實驗",主要通過模擬人口腔的咀嚼運動,對固體(ti) 或半固體(ti) 樣品進行兩(liang) 次壓縮,質構儀(yi) 探頭對樣品第一次下壓完成後回到樣品的起始高度,然後間隔幾秒再對樣品進行第二次下壓;兩(liang) 次下壓相同的形變或者距離。質構儀(yi) 測試整個(ge) 過程需與(yu) 計算機連接,通過計算機內(nei) 的配套軟件輸出質構測試特征曲線,從(cong) 中可以獲得質構特征參數,如脆度、硬度、彈性、黏聚性(內(nei) 聚性或凝聚性)、咀嚼性、膠著性(膠粘性)、黏性(黏附性)和回複性(恢複性)等指標[15 -16] ,TPA 典型曲線、參數及其定義(yi) 如圖2 和表1 所示。一般彈性指標是指經過壓縮以後變形樣品在去除變形力後恢複到變形前的高度比率。需要注意的是,有些品牌如美國Brookfield、美國Food Technology Corporation 的質構儀(yi) 將彈性指標定義(yi) 為(wei) 圖2 中的長度2,從(cong) 而導致彈性從(cong) 無單位變成長度單位,咀嚼性的數值和單位也隨之發生變化。
除TPA法外,剪切力法也是質構檢測中一種常用方法。剪切力法是采用一定鈍度的刀具切斷一定粗細肉樣品的力來反映肉樣品的嫩度[18] 。如在檢測脆肉鯇、南美白對蝦肌肉嫩度上即用到此法[19 -20] 。目前,常用的刀具為(wei) Warner - Bratzler 剪切刀具[21 -22] 。
2 水產(chan) 動物肌肉質構的影響因素
諸多因素會(hui) 影響水產(chan) 品肌肉質構,如養(yang) 殖品種、飼料、養(yang) 殖模式、養(yang) 殖對象及養(yang) 殖對象生長階段等,通過質構儀(yi) 測試、量化質構參數可以分析在某一影響因素下水產(chan) 品肌肉質構的差異。
2.1 肌肉質構參數與(yu) 常規營養(yang) 成分的相關(guan) 性
當質構存在差異時,水產(chan) 品肌肉營養(yang) 成分也不盡相同。林婉玲等[8] 在研究影響脆肉鯇背肌質構特性的因素時發現,魚肉硬度與(yu) 其水分含量呈負相關(guan) 。Wu 等[23] 在對草魚的研究中也發現了類似現象。Nielsen 等[24] 的研究表明青魚的硬度與(yu) 脂肪含量成反比。最新研究報道[25] ,當鱅肌肉粗蛋白顯著降低時,運用質構儀(yi) 測試出的肌肉硬度和咀嚼性也表現出一致趨勢。由此推測,借助質構儀(yi) 檢測出的硬度、咀嚼性等質構參數與(yu) 水產(chan) 品水分、粗脂肪成反比,粗蛋白成正比。
2.2 不同品種對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響
質構儀(yi) 在反映不同品種水產(chan) 品品質上可靠性強,且普遍與(yu) 魚體(ti) 其他參數結果呈現一致性關(guan) 聯。喻亞(ya) 麗(li) 等[7] 使用TPA法比較了粘性卵翹嘴鮊與(yu) 漂浮性卵翹嘴鮊肌肉質構特性差異,發現粘性卵翹嘴鮊肌肉平均硬度、彈性和咀嚼性均低於(yu) 漂浮性卵翹嘴鮊。硬度和彈性是決(jue) 定魚肉品質的主要感官指標,肌肉硬度和彈性高則口感好[8] 。提示漂浮性卵翹嘴鮊口感優(you) 於(yu) 粘性卵翹嘴鮊,這與(yu) 前者肌纖維直徑更小、係水力更強、肉質更多汁結果相一致。林婉玲等[9] 使用TPA法研究了彩鯛和普通羅非魚不同部位的質構特性,發現彩鯛背部的硬度、彈性、膠粘性、咀嚼性和回複性分別比普通羅非魚高出37. 85%、1. 73%、37. 39%、35. 97% 和9.27%;腹部肌肉的硬度、彈性、膠粘性和咀嚼性同樣比普通羅非魚高出17. 25%、6. 69%、30. 01%、33.37%;尾部肌肉則是硬度、膠粘性、咀嚼性和回複性分別比普通羅非魚高出45. 99%、45. 47%、45. 20% 和11.06%,與(yu) 此同時3 個(ge) 部位的水分比普通羅非魚低,提示質構參數更好與(yu) 水分更低的相關(guan) 性與(yu) 一致性。謝曦等[10] 使用TPA 法對脆肉尼羅羅非魚與(yu) 普通尼羅羅非魚肌肉質構特性進行了比較研究,發現脆肉尼羅羅非魚生鮮肉和熟肉在硬度、膠黏性和咀嚼性上顯著高於(yu) 普通尼羅羅非魚,同時其熟肉彈性也顯著高於(yu) 普通尼羅羅非魚,從(cong) 而說明TPA 法可以顯著區分脆肉尼羅羅非魚和普通尼羅羅非魚肌肉。呂帆等[11] 采用TPA法和剪切力法來對比福瑞鯉(Cyprinus carpio)和黃河鯉(Cyprinus carpio haematopterus)、建鯉(Cyp⁃rinus carpio var. Jian)質構特性差異,發現福瑞鯉剪切力、硬度、膠黏性和咀嚼性指標分別為(wei) (3 128. 31 ±476. 99) g、(3 738. 95 ± 570. 42) g、(1 845. 61 ±399. 76) g 和(1 212. 55 ± 352. 14) g,低於(yu) 黃河鯉的(3 932. 51 ± 382. 64) g、(4 740. 59 ± 574. 07) g、(2 411. 34 ±233. 08) g 和(1 737. 28 ± 314. 24) g 以及建鯉的(4 014.96 ±217.56) g、(4 821.08 ±270.12) g、(2 356.58 ±235.18) g 和(1 534.22 ±204.04) g,而福瑞鯉( -13.67 ±14.42) g·s 和建鯉( -9.74 ±5.99) g·s的黏附性顯著高於(yu) 黃河鯉( - 25. 44 ± 10. 43) g·s,相關(guan) 性分析發現剪切力、硬度、膠黏性、咀嚼性均與(yu) 粗蛋白、粗脂肪含量呈顯著正相關(guan) ,而黏附性與(yu) 粗脂肪含量呈負相關(guan) 。由上可知,不同品種養(yang) 殖魚質構參數存在明顯差異,且大部分研究中質構與(yu) 魚肉營養(yang) 組分存在一致性相關(guan) 。
2.3 不同飼料對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響
質構參數可以反映出不同飼料喂養(yang) 的水產(chan) 品肌肉質構差別,不少研究已直接采用質構參數來評估養(yang) 殖水產(chan) 品品質。劉永濤等[12] 研究了稻田養(yang) 蝦模式下飼喂5 種飼料(飼喂玉米粉、飼喂大豆粉、飼喂添加複方黃芪多糖的商品飼料A、飼喂商品飼料A 和飼喂商品飼料B)和不飼喂飼料自由采食的養(yang) 殖克氏原螯蝦的質構特性,結果發現飼喂大豆粉克氏原螯蝦(Procambarus clarkia)肌肉彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性和回複性分別為(wei) (0. 46 ± 0. 06) mm、(0. 52 ±0. 08)、(48. 51 ± 35. 34) g、(24. 01 ± 22. 27) g 和(0. 23 ±0. 15),均優(you) 於(yu) 其他組,以此判斷其口感優(you) 於(yu) 其他組。戴璐怡等[13] 研究了不同脂肪源飼料(含有6%魚油、大豆油、花生油、玉米油或棕櫚油的等氮等能飼料)對中國台灣泥鰍質構的影響。研究發現不同脂肪源飼料對中國台灣泥鰍肌肉硬度、膠著性基本沒有顯著影響,棕櫚油組中國台灣泥鰍彈性和咀嚼性最高,也因此認為(wei) 棕櫚油對中國台灣泥鰍肌肉品質具有改善作用。牛樹輝等[26] 比較分析了飼喂鮮活餌料和人工配合飼料鱖(Siniperca chuatsi)肌肉質構特性,發現攝食人工飼料組鱖肌肉的硬度、咀嚼性、膠著性及回複性分別為(wei) (310.10 ±26.64) N、(147. 17 ±20. 41) mJ、(221.80 ±22. 31) N 和(0. 65 ± 0. 03),均極顯著高於(yu) 鮮活餌料組,從(cong) 而判斷人工飼料組肉質口感優(you) 於(yu) 鮮活餌料組。Peng 等[27] 用蠶豆粉替代大豆粕和菜籽粕對羅非魚肌肉品質的影響發現,50% 蠶豆粉替代組和100% 蠶豆粉替代組硬度顯著高於(yu) 對照組,同時25%、50%、100% 蠶豆替代組咀嚼性、膠著性和粘附性顯著高於(yu) 對照組,由此判斷蠶豆粉替代大豆粕和菜籽粕可改善羅非魚肌肉品質。Castro 等[28] 研究了20% 魚粉被植物蛋白分別替代0%、50%、75% 對歐洲鱸魚肌肉品質的影響發現,在冰凍儲(chu) 存0 天和2 天時,0%替代組全魚硬度最高;類似地,生魚片則在冰凍2 天時,0%和50% 替代組硬度顯著高於(yu) 75% 替代組,因此判斷飼喂含20%魚粉飼料的歐洲鱸(Dicentrarchus labrax)肌肉品質更好。Yang 等[29] 探究飼料中補充L - 亮氨酸(0、4. 0、8. 0、12. 0、16. 0 和20. 0 g/ kg)對大口黑鱸(Micropterus salmoides)背部肌肉品質影響時發現,飼喂56 天後,隨著亮氨酸補充量從(cong) 0 增加到8. 0 g/ kg,大口黑鱸肌肉剪切力、硬度和咀嚼性隨之增加。其中,飼喂補充8. 0 g/ kg 飼料的大口黑鱸具有最高的肌肉硬度、回複性、咀嚼性和剪切力,同時測定該組蒸發損失和汁液流失也zuidi(在6 h 和24 h),這說明質構參數在反映水產(chan) 品肌肉品質上與(yu) 其他參數結果相一致且可靠性高。
2.4 不同養(yang) 殖模式對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響
水產(chan) 養(yang) 殖模式是指某一特定條件下,使養(yang) 殖生產(chan) 達到一定產(chan) 量而采用的經濟與(yu) 技術相結合的規範化養(yang) 殖方式[30] 。在不同養(yang) 殖模式下,水產(chan) 品肌肉品質的質構參數也呈現出不同的變化,從(cong) 而一定程度反映養(yang) 殖模式的優(you) 劣。熊銘等[31] 研究了網箱養(yang) 殖和工廠化池塘養(yang) 殖模式下斑石鯛(Oplegnathus punctatus)肌肉質構特性的差異時發現,網箱養(yang) 殖模式下斑石鯛魚片硬度、彈性、內(nei) 聚性及回複性指標(206. 71 g、0.694、0.446 和0.371)均大於(yu) 池塘養(yang) 殖模式(151.08 g、0. 689、0. 442 和0. 306),且在硬度和回複性上存在顯著差異。另外,相比網箱養(yang) 殖,池塘養(yang) 殖斑石鯛魚片的咀嚼性更好,客觀表明網箱養(yang) 殖斑石鯛魚肉質更優(you) 。溫利等[32] 研究普通池塘養(yang) 殖和種植青草養(yang) 殖對草魚肌肉質構的影響時發現,種植青草養(yang) 殖下草魚硬度、咀嚼性和回複性分別為(wei) (2 089. 21 ± 366. 01) g、(374. 13 ±62. 25) g 和(0. 17 ±0. 02),均顯著高於(yu) 普通池塘養(yang) 殖的(1 176. 11 ± 333. 00) g、(202. 30 ±65. 03) g 和(0. 14 ± 0. 01),從(cong) 而表明種植青草養(yang) 殖模式更佳,這與(yu) 種植青草養(yang) 殖下草魚運動能力增強,消耗更多的能量用以競爭(zheng) 和生存,從(cong) 而使得草魚肉的肌纖維更致密的推測相一致。周聃等[33] 分析了同一飼料喂養(yang) 的循環水養(yang) 殖和池塘養(yang) 殖下加州鱸魚肉質質構特性,發現循環水養(yang) 殖組鱸魚魚肉硬度(162.25 ±23.90) g、膠著性(106.75 ±21.46) g 和咀嚼性(2.30 ±0. 66) mJ 均顯著高於(yu) 池塘養(yang) 殖組鱸魚魚肉硬度(123. 20 ±32. 30)、膠著性(80. 00 ±14. 56)和咀嚼性(1. 70 ± 0. 29) mJ;而彈性和內(nei) 聚性之間差異不顯著,客觀說明循環水養(yang) 殖加州鱸魚肉質更好。沈敏等[34] 研究了高鹽(58%)與(yu) 低鹽(22%)水體(ti) 養(yang) 殖的凡納濱對蝦肌肉質構差異, 發現高鹽生蝦硬度(618. 50 ±57. 26) g、咀嚼性(4. 42 ± 0. 19) mJ 和內(nei) 聚性(0. 36 ± 0. 07)均顯著高於(yu) 低鹽生蝦,客觀表明高鹽養(yang) 殖模式對蝦品質更佳。Ekasari 等[35] 比較了帶有沉澱池的生物絮團養(yang) 殖係統和不帶沉澱池的生物絮團養(yang) 殖係統中紅羅非魚肌肉品質發現,不帶沉澱池的生物絮團養(yang) 殖係統中紅羅非魚肌肉硬度、膠著性和咀嚼性顯著高於(yu) 帶有沉澱池的生物絮團養(yang) 殖係統,客觀表明不帶沉澱池的生物絮團養(yang) 殖係統中紅羅非魚肌肉品質可能更好。
2.5 不同生長階段對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響
質構參數在不同生長階段呈現不同變化,已有不少研究利用這些參數來評判養(yang) 殖水產(chan) 品肌肉品質變化。崔雁娜等[36] 分析了不同生長階段采樣(30、45、60、75、90 天)羅氏沼蝦質構特性。發現羅氏沼蝦shouci采樣(生長初期)肌肉硬度最小,15 天後硬度快速增加,隨後硬度趨於(yu) 平穩。客觀說明生長初期羅氏沼蝦生長快,肉質變化大,導致硬度和彈性增加。鬱二蒙等[37] 研究了不同脆化階段草魚肌肉的質構特性變化。研究分為(wei) 對照組和蠶豆組,對照組草魚150 天均攝食人工配合飼料;蠶豆組草魚前120 天飼喂蠶豆,後30 天結合生產(chan) 實踐轉投人工配合飼料。每隔30 天采取草魚背部肌肉樣品1 次,共采樣6 次。研究發現,脆化第30 天時,蠶豆組草魚肌肉彈性、咀嚼性和內(nei) 聚性顯著高於(yu) 對照組,且硬度高於(yu) 對照組,但無顯著性差異。隨著脆化時間的延長,蠶豆組草魚肌肉硬度、彈性、內(nei) 聚性和咀嚼性顯著增加。但90 天和120 天蠶豆組草魚肌肉質構無顯著性差異,通過參數說明飼喂90 天蠶豆即可達到脆化目的。
2.6 不同地區養(yang) 殖對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響
不同地區由於(yu) 地理環境或水質差異也會(hui) 對水產(chan) 品質構參數產(chan) 生影響。徐晨等[38] 比較研究了南京浦口、蘇州太湖和宿遷泗洪地區小龍蝦肌肉的質構特性。將3 個(ge) 地區的小龍蝦經過沸水熱燙5 min 後冷卻,剝殼取尾部肌肉,取用尾部第3 節肌肉進行質構測定。結果表明,相比南京浦口和蘇州太湖地區小龍蝦,宿遷泗洪小龍蝦尾肉硬度和咀嚼性較高。在剪切力指標上,宿遷泗洪小龍蝦尾部肌肉的剪切力均高於(yu) 南京浦口和蘇州太湖小龍蝦,且蘇州太湖小龍蝦尾部肌肉剪切力最小,說明小龍蝦質構品質受不同地區因素影響。張素珍等[39] 探究了青海省龍羊峽、拉西瓦和公伯峽3 個(ge) 水域地區網箱養(yang) 殖虹鱒的肌肉品質。結果表明龍羊峽地區網箱養(yang) 殖三倍體(ti) 虹鱒的硬度、咀嚼性和彈性高於(yu) 其他兩(liang) 個(ge) 地區,且在彈性和咀嚼性上與(yu) 其他兩(liang) 個(ge) 地區呈顯著性差異,通過參數說明網箱養(yang) 殖三倍體(ti) 虹鱒肌肉品質也受地區影響。謝嫿等[40] 在研究浙江省慈溪市、江蘇省鹽城市、山東(dong) 省東(dong) 營市3 個(ge) 不同地理居群泥螺肌肉質構時發現,慈溪居群泥螺肌肉的硬度、內(nei) 聚性、膠粘性、咀嚼性和回複性均顯著高於(yu) 鹽城居群泥螺和東(dong) 營居群泥螺,但鹽城居群泥螺和東(dong) 營居群泥螺之間差異很小。
3 結語
質構儀(yi) 可以量化水產(chan) 品質構指標,提供客觀數據,為(wei) 水產(chan) 品品質評價(jia) 提供了一種有力工具。本研究從(cong) 質構儀(yi) 的構造及原理入手,通過質構參數分析水產(chan) 品肌肉質構差異並進行歸納整理,對利用質構分析儀(yi) 分析五種因素對水產(chan) 品肌肉品質的進展進行係統梳理,同時還探討了質構參數的可信度及其與(yu) 其他參數的關(guan) 聯性,旨在為(wei) 養(yang) 殖水產(chan) 品品質研究提供參考借鑒。當前,質構儀(yi) 在水產(chan) 養(yang) 殖中的應用已經越來越普及,相關(guan) 研究也已不斷深入。不過,仍然存在一些不足,如:(1)水產(chan) 品的質構指標除了受到品種、養(yang) 殖模式、飼料、生長階段和地區因素的影響,還受到質構儀(yi) 精密度、質構儀(yi) 探頭、測試條件、樣品製備方法等的影響,因此,在研究不同品種、養(yang) 殖模式、飼料、生長階段和地區對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響時,我們(men) 需要考慮消除其他因素對水產(chan) 品肌肉質構特性的影響;(2)質構儀(yi) 探頭和測試條件(例如測試速度、形變量)對不同水產(chan) 品肌肉質構特性的影響研究較少,需在今後進行深入研究來確定不同水產(chan) 品肌肉質構特性所需探頭和zuiyou測試條件;(3)質構儀(yi) 用於(yu) 水產(chan) 品的相關(guan) 國家標準和行業(ye) 標準較少,目前隻有冷凍魚糜國家標準GB/ T 36187—2018 和冷凍魚糜中國水產(chan) 行業(ye) 標準SC/ T 3702—2014,未來需要更多高校、科研院所、企業(ye) 和質構儀(yi) 廠家多方合作共同製定更多相關(guan) 標準,從(cong) 而推動水產(chan) 品質構測試的標準化,促進水產(chan) 品質量的等級分級和水產(chan) 養(yang) 殖的發展。補足諸方麵不足,不僅(jin) 為(wei) 水產(chan) 品品質評價(jia) 提供更精確的依據,也為(wei) 質構儀(yi) 在水產(chan) 養(yang) 殖及其相關(guan) 研究領域提供更廣闊的應用空間。
參考文獻:楊佳雯,遊水平,寧麗(li) 軍(jun) . 水產(chan) 品肌肉質構的研究進展. 《中國漁業(ye) 質量與(yu) 標準》,2024年