鉏曉艷，李 湃，李海藍(lán)，廖 濤，劉舒彥，白 嬋，王炬光，熊光權(quán)

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

加州鱸（Micropterus salmoides）又稱大口黑鱸，隸屬鱸形目（Perciformes）、太陽魚科（Cehtrachidae）、黑鱸屬（Micropterus），是原產(chǎn)于北美洲的一種淡水魚類[1]。其具有生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、病害少[2]、肉質(zhì)鮮美、無肌間刺等特點(diǎn)，是我國重要的淡水養(yǎng)殖品種之一。由于消費(fèi)習(xí)慣原因，我國淡水魚多以生鮮形式上市銷售，為了改良魚肉品質(zhì)和風(fēng)味，上市之前會進(jìn)行一段時(shí)間的禁食暫養(yǎng)，但此類暫養(yǎng)多限于較短時(shí)間（7～15 d）[3?6]，較長時(shí)間的暫養(yǎng)鮮少有研究提及。

水分是影響肉類品質(zhì)的重要因素之一，其含量和分布會影響肉品的多汁性和嫩度[7?8]。低場核磁共振技術(shù)（low field nuclear magnetic resonance，LFNMR）可通過對氫質(zhì)子弛豫時(shí)間的檢測，直觀反映樣品中的水分分布與存在狀態(tài)，具有快速、無損等特點(diǎn)[9?10]，該技術(shù)在肉制品領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。辜雪冬等[11]研究表明，與冷藏相比，冰溫條件下牦牛肉的結(jié)合水更加穩(wěn)定，有利于維持其生理生化品質(zhì)。朱丹實(shí)等[12]研究顯示，?2 與4 ℃貯藏條件下，鯉魚肌肉中的不易流動水與自由水含量呈顯著負(fù)相關(guān)，不易流動水明顯向自由水遷移。Sánchez-Alonso等[13]研究表明，冷凍鱈魚片不易流動水的相對豐度會隨貯藏時(shí)間的延長而降低。Fjelkner-Modig和Tornberg[14]的研究顯示，不易流動水是肌肉保水性的重要因素，自由水過高會帶來較高的貯藏?fù)p失。以上研究主要關(guān)注產(chǎn)品貯藏過程中的水分變化，關(guān)于鮮活水產(chǎn)品暫養(yǎng)期間肌肉各類水分含量和分布的變化，尚未見研究報(bào)道。

質(zhì)構(gòu)是評價(jià)肉類品質(zhì)的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的質(zhì)構(gòu)分析以剪切法為主[15]，但該方法僅能從剪切力角度對肉品質(zhì)進(jìn)行衡量。質(zhì)地剖面分析（Texture profile analysis,TPA），運(yùn)用探頭模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動，對樣品進(jìn)行兩次壓縮，通過繪制TPA特征曲線[16]，分析樣品硬度、恢復(fù)性、彈性、凝聚性、咀嚼性、膠著性等參數(shù)[17]，可以更全面、客觀地描述樣品質(zhì)構(gòu)特性[18]。TPA技術(shù)已在食品行業(yè)多類產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，相關(guān)研究集中在加工后產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)檢測、與感官評價(jià)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系及數(shù)學(xué)回歸模型的建立等方面[16,19?20]，尚未發(fā)現(xiàn)生鮮魚肉質(zhì)構(gòu)特性與其水分分布相關(guān)性的研究報(bào)道。

本文以加州鱸為研究對象，運(yùn)用LF-NMR和TPA技術(shù)對魚肉水分橫向弛豫時(shí)間（transverse relaxation time,T2）和質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行檢測，計(jì)算水分峰面積（area,A）和峰面積占比（proportion,P）；進(jìn)行主成分載荷分析，及魚肉水分和質(zhì)構(gòu)主指標(biāo)之間的相關(guān)性分析；明確不同暫養(yǎng)時(shí)間下各類水分對魚肉質(zhì)構(gòu)特性的影響，為提高暫養(yǎng)期間加州鱸魚肉品質(zhì)提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

鮮活加州鱸50 條（初始體重約650 g/條）湖北嘉魚縣三湖漁業(yè)有限責(zé)任公司提供。

TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；Mini MR-Rat低場核磁共振成像系統(tǒng) 上海紐邁電子科技有限公司；YP3001N型電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 加州鱸魚肉樣品的制備 循環(huán)水500 L爆汽48 h后，放入50 條鮮活加州鱸，禁食暫養(yǎng)1～8 周（第1 周為起始周，對照組），每周換水2 次。暫養(yǎng)過程持續(xù)充氧，循環(huán)過濾，控制水溫18～20 ℃。每周取出(650±50) g范圍內(nèi)的加州鱸6 條，剖殺后沿脊椎兩側(cè)去皮取背部肌肉，兩側(cè)切出兩片約4.0 cm×10.5 cm×2.0 cm，重量為(76.3±8.5) g的魚肉，備用。

1.2.2 指標(biāo)測定方法

1.2.2.1 LF-NMR測定 沿肌肉纖維方向切下2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的魚塊，放入核磁共振專用測試管（內(nèi)徑2.7 cm，長度20 cm）中，運(yùn)用核磁共振成像分析儀檢測魚肉結(jié)合水、不易流動水及自由水分布。T2測試參數(shù)[21]：共振頻率SF=20 MHz，90 °脈寬P1=8.52 μs，180 °脈寬P2=16.48 μs，譜寬SW=100 kHz；等待時(shí)間TW=1000 ms，回波間隔TR=1 ms，回波個數(shù)NECH=700，重復(fù)掃描次數(shù)NS=4。每組樣品6 個平行，使用核磁共振分析軟件及CPMG序列采集樣品信號，采用SIRT 100000 進(jìn)行反演，導(dǎo)出各水分弛豫時(shí)間T2b、T21、T22和峰面積A2b、A21、A22，并計(jì)算各水分峰面積占比P2b、P21、P22。

1.2.2.2 TPA測定 將魚肉沿肌肉纖維方向切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的塊狀，用TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定。測定條件[22?23]：探頭P/36R，模式TPA，壓縮比50%，測前、測中和返回速率均為1 mm/s，兩次下壓的時(shí)間間隔為5 s，下壓距離6 mm，觸發(fā)力設(shè)定Auto 5 g，每組樣品6 個平行樣。選取硬度、恢復(fù)性、彈性、凝聚性、咀嚼性、膠著性6 個指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理和制圖，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 20.0 對數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)檢驗(yàn)和主成分分析，以單因素方差分析（One-way ANOVA）中的鄧肯氏（Duncan）檢驗(yàn)法進(jìn)行多組樣本間差異顯著性分析，P<0.05 和P<0.01 分別判定為差異顯著和極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 暫養(yǎng)時(shí)間對魚肉水分分布的影響

水分依據(jù)與組織結(jié)合的緊密程度可分為三種類型：結(jié)合水（與肌肉大分子緊密結(jié)合的水）、不易流動水（肌纖絲、肌原纖維及膜之間的水）、以及自由水（肌原纖維束外的水）[11?12]。T2為各類水分對應(yīng)的橫向弛豫時(shí)間，按照波峰所覆蓋區(qū)域界定的水分狀態(tài)，鱸魚肉中各類水分對應(yīng)的T2范圍主要為（圖1）：結(jié)合水T2b（0～10 ms）、不易流動水T21（10～100 ms）和自由水T22（100～2000 ms）。根據(jù)圖1，禁食暫養(yǎng)期間鱸魚肉的水分分布是動態(tài)變化的，水分弛豫時(shí)間T2在暫養(yǎng)1～2 周時(shí)可分為3 個區(qū)段（T2b、T21、T22），3～5 周為4 個區(qū)段（T2b、T2b、T21、T22），6～8 周為2 個區(qū)段（T2b、T21）；其中，鱸魚暫養(yǎng)3～5 周的水分由強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水、不易流動水及自由水組成，與其它魚類，如鯉魚[12]和鱈魚[13]的結(jié)果相似。

圖1 暫養(yǎng)期間加州鱸魚肉水分橫向弛豫時(shí)間T2 的三維瀑布圖Fig.1 A three-dimensional waterfall plot for T2 changes of waters in muscle of Micropterus salmoides during temporary cultivation

由表1 可以看出，隨著禁食暫養(yǎng)時(shí)間的延長，鱸魚肉結(jié)合水T2b呈現(xiàn)下降趨勢，不易流動水T21比較穩(wěn)定，自由水T22波動較大，暫養(yǎng)6～8 周自由水T22信號消失。T2b主要用于表征肌肉分子與水分的結(jié)合程度[24]，T2b越小，說明肌肉大分子與水分結(jié)合越緊密。自由水為機(jī)體的生化反應(yīng)提供液體環(huán)境[25]，T22信號消失，說明參與機(jī)體細(xì)胞反應(yīng)和運(yùn)輸?shù)淖杂伤疁p少。根據(jù)表1 結(jié)果，魚肉不易流動水峰面積占比P21可達(dá)95.00%以上，為鱸魚肉水分的主要組成部分。暫養(yǎng)至第5 周時(shí)，魚肉結(jié)合水峰面積A2b與第1 周相比增加約143.36%（P<0.05），峰面積占比P2b增加約60.68%（P<0.05）；說明隨著暫養(yǎng)時(shí)間延長，魚肉自由水向不易流動水和結(jié)合水遷移，魚肉組織對水分的束縛力提高[12,26]。暫養(yǎng)6～8 周時(shí)，魚肉結(jié)合水峰面積占比P2b和不易流動水峰面積占比P21之和可達(dá)100%，自由水占比P22忽略不計(jì)。推測，鱸魚暫養(yǎng)6～8 周時(shí)，由于禁食時(shí)間較長，魚體為維持穩(wěn)態(tài)將新陳代謝降低，細(xì)胞間生物化學(xué)反應(yīng)及運(yùn)輸所需水分減少，因此自由水P22降至最低，P2b和P21總和升至最高。

2.2 暫養(yǎng)時(shí)間對魚肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度一般指用臼齒第一次咬住樣品所施加的力[17]。咀嚼性是樣品對咀嚼的抵抗能力，也就是俗稱的嚼勁[27]，肉品嫩度與硬度、咀嚼性之間有著較高的相關(guān)性[28]。根據(jù)表2 結(jié)果，暫養(yǎng)期間魚肉硬度、彈性、咀嚼性總體呈下降趨勢；與第1 周相比，暫養(yǎng)6～8 周時(shí)魚肉彈性下降26.40%～38.98%（P<0.05）；硬度下降34.34%～42.03%，咀嚼性下降18.54%～26.34%，這與鯽魚和草魚禁食暫養(yǎng)7 和15 d后，魚肉硬度和咀嚼性下降的結(jié)果相一致[5?6]。由于魚在饑餓狀態(tài)下會分解體內(nèi)蛋白質(zhì)來提供活動能量[29]，咀嚼性等會受到魚體內(nèi)蛋白質(zhì)含量的影響[5]，而肉的硬度、彈性、咀嚼性等與肉品嫩度呈負(fù)相關(guān)[27?28]，因此延長暫養(yǎng)周期至6～8 周，有利于提高加州鱸魚肉口感和嫩度。

恢復(fù)性反映樣品在壓縮狀態(tài)下快速恢復(fù)原狀的能力[27]。凝聚性反映樣品分子或各結(jié)構(gòu)要素間的結(jié)合作用的強(qiáng)弱，及抵抗受損保持自身完整的能力[18]。根據(jù)表2 結(jié)果，暫養(yǎng)期間鱸魚肉恢復(fù)性和凝聚性總體呈上升趨勢；與第1 周相比，暫養(yǎng)6～8 周時(shí)魚肉恢復(fù)性和凝聚性分別上升32.35%～49.29%（P<0.05）和50.00%～56.67%（P<0.05），這與卵形鯧鲹禁食處理15 d后魚肉凝聚性上升的結(jié)果相符[30]。由于魚肉樣品越完整，凝聚性越高，咀嚼時(shí)口感越細(xì)膩[21,30]，因此6～8 周禁食暫養(yǎng)可以對魚肉品質(zhì)產(chǎn)生有利影響。

此外，根據(jù)表1 和表2 結(jié)果，隨暫養(yǎng)時(shí)間延長，水分指標(biāo)A2b與P2b，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)硬度、彈性與咀嚼性，恢復(fù)性與凝聚性，存在較為明顯的共線性現(xiàn)象（即指標(biāo)變化趨勢相同）[31]，為了對樣品水分和質(zhì)構(gòu)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評價(jià)，進(jìn)一步進(jìn)行指標(biāo)相關(guān)性分析。

表1 暫養(yǎng)期間加州鱸魚肉水分分布情況Table 1 Moisture distribution in muscle of Micropterus salmoides during temporary cultivation

表2 暫養(yǎng)期間加州鱸魚肉TPA指標(biāo)變化Table 2 Changes of TPA indices in muscle of Micropterus salmoides during temporary cultivation

2.3 相關(guān)性分析

由表3 可得，A21與A2b，P2b與A2b，P21與T2b，P22與A22均存在極顯著正相關(guān)（P<0.01）；P2b與T2b、T22，P21與A2b、A21、P2b，P22與T21均存在極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。由表4 可知，硬度與恢復(fù)性、凝聚性存在極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），與膠著性、咀嚼性存在極顯著正相關(guān)（P<0.01）；恢復(fù)性與凝聚性，咀嚼性與彈性、膠著性存在極顯著正相關(guān)（P<0.01）。以上結(jié)果度量了指標(biāo)之間的線性相關(guān)程度，可更好地對水分和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行歸類和篩選[32]。為進(jìn)一步明確暫養(yǎng)期間影響魚肉水分和質(zhì)構(gòu)的主要因素，還需對其進(jìn)行主成分分析。

2.4 主成分分析

主成分分析可以在最大限度保留原始數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上對高維變量進(jìn)行空間降維，將原始數(shù)據(jù)中相關(guān)性很高的變量轉(zhuǎn)化成彼此相互獨(dú)立的變量[20,33]。根據(jù)表5 結(jié)果，水分指標(biāo)因子1（f1）和因子2（f2）的特征值均大于1，方差貢獻(xiàn)率分別為71.98%和22.82%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了94.80%。TPA指標(biāo)因子1（F1）和因子2（F2）的特征值均大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了82.82%。說明f1和f2、F1和F2能夠表征加州鱸魚肉水分狀態(tài)和質(zhì)構(gòu)特性的大部分情況，因此選取f1和f2、F1和F2作為反映樣品水分指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)指標(biāo)整體信息的主成分因子。進(jìn)一步采用正交旋轉(zhuǎn)法對水分指標(biāo)的主成分因子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)[34]，計(jì)算得到各指標(biāo)的特征向量系數(shù)，獲得主成分f1、f2與水分指標(biāo)之間、主成分F1、F2與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)之間，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)學(xué)方程，如下。

表5 水分和TPA的總體方差分析Table 5 Total variance analysis for moisture and TPA

方程1：f1=0.365x1+0.327x2+0.293x3?0.369x4?0.251x5?0.323x6+0.365x7?0.390x8+0.292x9；

方程2：f2=0.234x1+0.347x2?0.463x3?0.201x4+0.534x5?0.112x6+0.235x7?0.027x8?0.465x9；

方程3：F1=0.588X1?0.454X2?0.506X3+0.075X4+0.348X5+0.256X6；

方程4：F2=0.033X1+0.393X2+0.329X3+0.497X4+0.408X5+0.569X6；

其中：x1：A2b，x2：A21，x3：A22，x4：T2b，x5：T21，x6：T22，x7：P2b，x8：P21，x9：P22；X1：硬度，X2：恢復(fù)性，X3：凝聚性，X4：彈性，X5：膠著性，X6：咀嚼性。

由方程1～4 可知，不同暫養(yǎng)時(shí)間下f1載荷較高的是T2b和P21，f2載荷較高的是T21和P22，F(xiàn)1載荷較高的是硬度和凝聚性，F(xiàn)2的載荷較高的是咀嚼性和彈性。為明確與2 個主成分相關(guān)性均較高的指標(biāo)，分別以水分和TPA的主成分1 為橫坐標(biāo)、主成分2 為縱坐標(biāo)，散點(diǎn)法繪制指標(biāo)載荷圖，并進(jìn)行各指標(biāo)對坐標(biāo)原點(diǎn)的距離計(jì)算。

載荷圖表明指標(biāo)距離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，其與兩個主成分的關(guān)聯(lián)度越高[32]。根據(jù)圖2A結(jié)果，水分指標(biāo)距原點(diǎn)的距離（di）由大到小順序依次為：A22（d1=0.999）、P22（d2=0.999）、T21（d3=0.996），P21（d4=0.994）、P2b（d5=0.989）、A2b（d6=0.988）、T2b（d7=0.982）、A21（d8=0.969）、T22（d9=0.838）；其 中 A22、P22、T21和P21與f1、f1的關(guān)聯(lián)程度最高，故將A22、P22、T21和P21作為評價(jià)加州鱸魚肉水分的主指標(biāo)。根據(jù)圖2B結(jié)果，TPA各指標(biāo)距原點(diǎn)的距離（Di）由大到小順序依次為：咀嚼性（D1=0.971）、凝聚性（D2=0.958）、恢復(fù)性（D3=0.948）、硬度（D4=0.944）、膠著性（D5=0.842）、彈性（D6=0.778）；其中咀嚼性、凝聚性、恢復(fù)性和硬度與F1和F2的關(guān)聯(lián)程度最高，因此可以將這4 個指標(biāo)作為評價(jià)魚肉質(zhì)構(gòu)特性的主指標(biāo)。

圖2 水分（A）和TPA（B）指標(biāo)主成分載荷圖Fig.2 Principal component load chart on moisture (A) and TPA (B) indices

2.5 魚肉水分與TPA指標(biāo)之間的相關(guān)性

根據(jù)表6 結(jié)果，暫養(yǎng)期間，魚肉樣品咀嚼性和硬度均與其自由水峰面積A22存在顯著正相關(guān)（P<0.05），凝聚性與A22存在顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），凝聚性和恢復(fù)性均與樣品不易流動水弛豫時(shí)間T21存在顯著正相關(guān)（P<0.05）。表明暫養(yǎng)期間魚肉自由水和不易流動水的分布是影響其質(zhì)構(gòu)變化的主要原因。結(jié)合表1和表2 結(jié)果，禁食暫養(yǎng)6～8 周時(shí)，鱸魚肉自由水消失，不易流動水出峰時(shí)間總體穩(wěn)定，結(jié)合水出峰時(shí)間降低、峰面積占比上升；表明，魚肉自由水向不易流動水和結(jié)合水遷移，魚肉對水分的束縛力提高。同時(shí)，魚肉硬度和咀嚼性下降、凝聚性和恢復(fù)性上升，即魚肉嫩度上升[8,27]，口感細(xì)膩度上升[21,30]。

表6 水分指標(biāo)和TPA指標(biāo)之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)Table 6 Pearson correlation coefficients among moisture and TPA indices

3 結(jié)論

加州鱸魚肉水分中不易流動水占比可達(dá)95.00%以上。暫養(yǎng)6～8 周時(shí)，魚肉自由水消失，結(jié)合水占比上升。暫養(yǎng)期間，魚肉硬度、彈性、咀嚼性總體呈下降趨勢，魚肉恢復(fù)性和凝聚性總體呈上升趨勢。根據(jù)主成分分析結(jié)果，受暫養(yǎng)時(shí)間影響較大的水分主指標(biāo)為A22、P22、T21和P21，質(zhì)構(gòu)主指標(biāo)為咀嚼性、凝聚性、恢復(fù)性和硬度。根據(jù)主指標(biāo)的相關(guān)性分析，鱸魚肉咀嚼性和硬度均與自由水峰面積A22存在顯著正相關(guān)（P<0.05），凝聚性和恢復(fù)性均與不易流動水橫向弛豫時(shí)間T21存在顯著正相關(guān)（P<0.05）。綜上，暫養(yǎng)期間魚肉中的自由水和不易流動水是影響其質(zhì)構(gòu)特性的主要因素。禁食暫養(yǎng)加州鱸6～8 周，魚肉與水分的結(jié)合力提高，魚肉硬度和咀嚼性降低，凝聚性和恢復(fù)性提高。