康晓风1,2,黎家奇1,2,闫 寒1,崔震昆1,梁新红1,莫海珍

(1.河南科技学院食品学院,河南新乡 453003)(2.贺州学院食品与生物工程学院,广西贺州 542899)

我国的水产资源丰富,种类繁多。水产品的营养价值高,肉味鲜美,风味独特,且蛋白含量高,脂肪含量低。特别是鱼肉的肉质细腻,蛋白效价高,且易吸收,故深受广大消费者的青睐,是人类食品的重要来源之一[1]。随着时代的发展,人们生活水平的提高,还有工作和活动带来的时间压力增大,再加上水产品烹调时去鳞、去内脏等操作困难,人们对营养、便捷、安全、优质、绿色的水产即食产品的需求日益旺盛。此外,当代食用新鲜或轻度加工水产品的消费趋势也需要发展新的加工方法,既能满足这些营养健康需求,又能提供足够的食品安全保障。

传统的烹饪方法如高温蒸煮、高温炖煮、油炸、烘烤等,多以“熟”为中心,过多的追求外形和色彩,在过度加热过程中,不仅会造成水产品食用品质的下降和营养成分的损失,还可能产生杂环胺、苯并芘等有毒有害物质[2]。真空低温烹饪(sous-vide,SV)技术的出现,在一定程度上解决了这些问题,能在保证食品安全的前提下较好地保留水产食品的品质和营养、降低加工过程中有害物的产生。因此,便利、健康的SV产品立即受到工薪家庭、单身人士和老年人欢迎。经过真空低温烹饪的食品,因具有方便、营养安全、烹饪损失少和产品得率高等优点,未来将受到食品行业的关注,餐饮业、食品零售业、饭店、运输系统(航空、铁路和海运)、军队、医院、健康食品市场、学校和流动供膳公司等也将成为SV技术潜在的市场[3-4]。

本文综述了真空低温烹饪技术的概念及来源、国内外的发展过程及研究现状和使用的主要设备,并从水产品的蛋白质和脂质氧化、感官品质和微生物安全性及货架期三个方面,综述了真空低温烹饪技术在水产品加工中的应用以及在国内外现存的问题,进一步结合当前我国水产品的加工特点,提出具体的应对策略,为促进真空低温烹饪技术在水产品加工中的应用提供一定的参考依据。

1 真空低温烹饪技术简介

1.1 SV技术的概念及来源

早在1971年,美国大型包装公司W.R. Grace就获得了一项专利,包含SV过程的基本概念:生的食品原料使用能够抵抗热水温度的复合塑料包装材料真空包装后进行烹饪,然后冷却和贮藏。20世纪70年代中期,法国Briennon的厨师Pralus G将SV方法应用到食品烹饪过程中[5]。之后人们对SV技术有了更深的理解,即在原有操作的基础上,烹饪过程中需要精确的控制烹饪温度与时间。这种烹饪方法的温度比传统烹饪低(通常低于100 ℃),时间比传统烹饪长[6](Low temperature long time,简写为LT-LT)[7]。一般地,用SV方法加工的产品,在大约65～96 ℃的温度范围下较长时间地烹饪,并且在达到特定核心温度,加热特定时间后,用冰水迅速将产品温度降低,之后在低温条件下(1～4 ℃)储存[8]。以蒜泥白肉为例,82.2 ℃(或85.2 ℃)蒸煮10 h后,迅速用冰水冷却,可获得嫩度、香味、色泽和刀工成型较好的肉块[9]。

1.2 SV技术在国内外的发展过程及研究现状

SV技术最早被医院应用于对包装食品的消毒,以提高食品的安全性和存储期。1974年SV技术开始被应用于制作美食,厨师Pralus G和Troisgros P发现将塑料袋中的鹅肝密封起来,并在精确的温度下进行烹制,可让其脂肪和水分损失最少,从而保持最好的口感[10]。与此同时,法国科学家Goussault B.与快餐公司和医院合作,正式提出了SV技术[10]。1986年,Goussault B.与法国著名厨师Robuchon J.合作,为法国国营铁路公司创建了第一个全国性的餐饮项目,并把SV技术带到其他大型商业食品服务机构[10]。之后,这种新式烹调技术开始传入美国、英国、加拿大,被一些世界顶级餐厅的主厨使用。到了二十世纪九十年代,SV技术传入澳大利亚和南非[11]。二十一世纪初,世界上每一家米其林星级餐厅都在其厨房中采用了一些SV技术。尽管有这些突破,但SV技术仍然只是在专业的厨师领域出现。2011年前后,SV技术才被重视起来,各个国家开始引进更便宜、更便携的沉浸式循环器(Nomiku)[10,12],此后在餐馆和家庭中使用SV技术的人大幅增加[13-14]。目前,SV技术在国外已经受到广泛关注,而且正处于快速发展中,采用SV加工的产品包括禽、畜、水产、蔬菜类等20多种[4]。

在中国,对SV技术的研究还比较有限,仍处于起步阶段[2,15]。2002年,SV概念首次在我国提出[16]。尽管当时已有企业引进SV产品生产线,但该技术在我国并未推广兴盛起来。2010年前后,我国学者开始关注SV技术,综述SV技术的技术要点及特点[17-18],其应用研究以水产品为主[19-21]。

1.3 SV技术的设备

SV技术的设备主要是真空包装封口机和Nomiku,如图1所示。核心设备是Nomiku,它是一种自动浸水循环器,其最重要的作用是为食品提供恒定的烹饪温度,目前已有三代。第一代Nomiku的主要功能是调节水温恒定。第二代Nomiku加入了WiFi功能,与第一代设计的不同之处在于:它位于容器的前面而不是后面,降低了人们被蒸汽烫伤的风险;需要的水深更少;加热器更强劲;触摸屏更大;温度稳定性更高。在前两代的基础上,第三代Nomiku添加了餐饮和扫描功能,其炊具可以读取冷冻包装食品上的射频识别(RFID)标签(包含有关购买食品需要的烹饪温度和时间),实现自动化水浴烹饪。

图1 SV技术的主要设备Fig.1 The main equipment ofsous-vide cooking technique

2 SV技术在水产品加工中的应用

2.1 SV技术对水产品蛋白质和脂质氧化的影响

水产品含有丰富的营养物质,其在SV加热过程中会发生蛋白质和脂质的氧化,进而导致水产品中的营养价值发生改变[22]。蛋白质的氧化水平可以通过羰基的形成和巯基的丧失来确定[23],Dong等[24]发现在SV处理27 h后的虾夷扇贝内收肌中羰基水平增加了近7倍,这是因为扇贝内收肌中大量的精氨酸、脯氨酸、赖氨酸等氨基酸残基转化为羰基衍生物如α-氨基己二酸和γ-谷氨酸半醛[25];同时还在SV扇贝内收肌中检测到近30%的巯基损失,使用50 ℃加热金线鱼肉[26]和95 ℃加热罗非鱼肉时也有类似的现象发生,这是由于鱼肉肌动蛋白中的巯基基团,因具有较强的还原能力,在分子间和分子内被氧化为二硫化物后其数目会下降。同时Ko等[27]发现当加热温度到达45 ℃时,罗非鱼肉中蛋白质的氧化程度随烹饪温度的升高而加深。水产品中的脂质也容易氧化,因为它们富含多不饱和脂肪酸。在低温巴氏灭菌温度为65 ℃时,SV水产品中未经氧化的不饱和脂肪酸的保留率通常比温度高达85 ℃的传统蒸煮的保留率大[28]。此外,鱼类甘油三酯和磷脂中均含有长链多不饱和酰基,由于其不饱和度高,特别容易氧化。同样,其他次要的脂质成分如胆固醇和视黄基酯也可在鲈鱼烹饪过程中发生氧化降解。这些组分的降解会引起其相应的摩尔百分比或其浓度的降低,导致衍生的氧化化合物的形成。而SV烹饪鲈鱼肉中脂质的总ω-3、亚麻油酸等摩尔百分比与生鲈鱼相比保持不变,这说明使用SV技术未对鲈鱼肉中的胆固醇、磷脂等脂质产生明显影响[29]。丙二醛是脂质氧化反应后的一种主要终产物,试验中常用硫代巴比妥酸值(TBA)表征脂质氧化次级产物中丙二醛的含量,从而说明脂质氧化的程度[30]。Espinosa[31]研究开发一种即食鲷科鱼类(60 ℃下真空烹饪,添加酸性酱和2 ℃下冷冻存储),发现其在整个储藏过程中都获得了较低的TBA值。90 ℃处理15 min的SV鲈鱼肉在贮藏的5 d内,TBA值先增加后减小,且相较于水煮处理的鲈鱼肉显著较低[32]。可见,使用SV技术可以减少水产品中的蛋白质和脂质氧化,一定程度上降低营养物质的流失。

2.2 SV技术对水产品感官品质的影响

2.2.1 色泽 色泽是评价食品的最直接、最重要的感官评价指标之一。65 ℃与90 ℃烹饪15 min的三文鱼,颜色差异明显,其中90 ℃烹饪的三文鱼颜色变差,而65 ℃烹饪的三文鱼颜色保持不变[33-34]。这是因为使用较高的温度进行烹饪,会产生白色沉淀(蛋白质),覆盖在三文鱼的表面[10]。唐彬等[35]发现使用60、70和80 ℃烹饪的鲶鱼肉颜色相较于生鱼肉明显变亮,且在4 ℃冷藏24 d,期间颜色变化比较稳定。Dong等[25]发现,使用SV技术,55 ℃烹饪虾夷扇贝内收肌至32 h,亮度不受烹饪时间增加的影响,而红度和黄度随着烹饪时间的延长而降低。Llave[36]使用59 ℃烹饪39 min的金枪鱼肉,其表面呈现均匀的浅棕色;然而采用59.5 ℃烹饪13 min的金枪鱼,发现鱼肉核心呈鲜红色,表面逐渐呈现浅棕色,鱼块核心是生鱼肉原始的鲜红色,其中肌球蛋白的完全变性是导致金枪鱼肉颜色变化的主要原因。Almeida等[37]使用酱油和罗勒酱制备了两种风味的SV(65 ℃/12.5 min)大盖巨脂鲤鱼片,两种鱼片随贮藏时间的延长明显变暗。这种变化与蛋白质变性或脂质氧化有关,而蛋白质变性与脂质氧化是由改变光学性质的冷冻或结构变化促使肌肉中的色素重新分布或降解引起的[38];此外,还有一些化学基团影响鱼类肌肉的颜色,如血红素、类胡萝卜素和黑色素[37]。肌肉中存在的一些暗色素特别容易被氧化,在储存过程中导致黄变或褐色色素沉积[39]。可见SV技术对不同水产品的颜色影响存在一定差异,且对于同一水产品,使用不同的烹饪温度,烹饪时间和酱料,也会对水产品的色泽产生明显的影响。

2.2.2 口感 在烹饪学中,口感是食物在人们的口腔内,由触觉和咀嚼而产生的直接感受,是独立于味觉之外的另一种体验。65 ℃烹饪20 min的扇贝丁口感佳,外形饱满,且牛磺酸、蛋白质和维生素等营养物质含量明显高于传统蒸煮[20];70 ℃烹饪60 min的SV海参硬度适中,口感脆滑,且有一定弹性和咀嚼性[21]。Espinosa[31]发现60 ℃烹饪12～15 min后的SV鲷鱼,若提前加入绿酱(橄榄油,酒醋,大蒜,新鲜欧芹,黑胡椒,罗勒和盐),有助于提高菜肴的口感。由于水产品口感的感官描述模糊,受主观影响较大,且影响因素多而复杂,相关研究较少。目前国内外使用SV技术侧重于研究如何提高水产品的营养品质和货架期,而如何更好地开发满足消费者口感需求的SV水产品将是未来的研究热点。

2.2.3 气味 腥味是水产品普遍存在的气味,是影响消费者购买食用的一个重要指标[40],并在一定程度上制约了水产品的加工和销售。鱼的腥味或异味一般是由酶促反应[41]、油脂氧化、微生物作用或者环境对鱼本身的影响等所引起的[42-43],且鱼腥味的成分复杂,不同的鱼种具有不同的鱼腥味[44]。虽然水产品中的油脂在加热后会产生游离的脂肪酸和具有挥发性的醛类、酮类等具有香味的化合物,但还会出现腥味残留的问题。目前较为适用水产制品腥味去除的方法主要有:香辛料的掩蔽脱腥、食盐的浸渍析出腥味物质脱腥、抗氧化物钝化酶及杀菌作用脱腥,以及发酵技术改变腥味物质分子结构脱腥[45]。在使用SV技术烹饪水产品时,利用合适有效的脱腥方法,去除并降低腥味的同时,做到不带入有害物质,并对水产制品风味有正向改善作用,且便于生产操作,也是关键的一步。然而目前尚未有学者专门研究SV水产品腥味去除的问题,需要后续学者进行研究。

2.3 SV水产品的微生物安全性和货架期

SV技术在保证食品品质和降低蛋白质、脂质氧化的同时,确保食品的安全性也同样重要。在这些基础上,更大程度的延长食品的货架期是水产品加工业的需要。高水分含量食品的腐败主要是由微生物的作用引起的,鱼死后机体的腐败速度与初始的微生物数量密切相关,因此可以通过降低原料鱼自身的微生物数量来延长鱼肉的保鲜期。挥发性盐基氮是水产品在细菌和酶的作用下分解产生的氨及低级胺类[46],是衡量水产品腐败程度的重要指标。Mol S等[11]发现使用SV技术烹饪的三文鱼片的挥发性盐基氮值相较于生鱼片低。唐彬等[35]发现与生鲶鱼片相比,70 ℃烹饪鲶鱼5 min后冷藏,在整个贮藏期间,可以显著延缓挥发性盐基氮含量的增加,并抑制微生物的生长与繁殖,将鲶鱼肉的货架期延长12 d。Díaz等[47]发现三文鱼经过SV(80 ℃/45 min)处理,在冷藏期间可以有效阻止好氧和厌氧嗜冷菌、乳酸菌、霉菌和酵母以及肠杆菌科细菌的生长。其次考虑到感官属性的优劣,在80 ℃下烹饪43 min的SV三文鱼保质期为18 d[48]。Espinosa等[31]探讨了SV处理对鲷鱼微生物含量的影响,发现在整个贮藏期内鱼体微生物数量始终在102.8～103.5CFU/g,且符合国家生鲜水产品的卫生标准(≤106CFU/g),其中沙门氏菌和单增李氏特菌未被检出。

对同一水产品使用不同的SV温度与时间,其微生物安全性与保质期不同。Gonzalezfandos等[33]研究使用不同的温度与时间组合(65 ℃/5 min、90 ℃/10 min和90 ℃/15 min)烹饪三文鱼,发现65 ℃烹饪5 min的三文鱼在2 ℃冷藏的保质期为21 d;90 ℃烹饪5 min的三文鱼,放在10 ℃储藏的保质期也为21 d;若SV三文鱼在90 ℃烹饪5 min或15 min,放在2 ℃冷藏的保质期长达45 d,其中烹饪15 min,可使三文鱼中的微生物含量最低,故这是目前的研究中保证三文鱼安全,延长其货架期最有效的方法。

Almeida[37],Espinosa[31],Cosansu[49]等研究发现,在使用SV方法时加入一些调味品不仅可以保持产品的品质,还可以延长货架期,这对水产品加工业来说是非常有意义的。Almeida等[37]使用酱油和罗勒酱制备了两种风味的SV(65 ℃/12.5 min)大盖巨脂鲤鱼片,使用酱油进行SV处理的鱼片的保质期为42 d,而使用罗勒酱进行SV处理的鱼片的保质期为49 d。Espinosa等[31]在使用SV技术的基础上添加具有抗菌特性的绿酱,所得冷冻即食鲷科鱼类可保持其高质量的货架期至62 d,储存期间微生物计数保持稳定,沙门氏菌和单核增生李斯特菌未检出。Cosansu等[49]发现鳕鱼在70 ℃下使用SV技术烹饪10 min,在4 ℃冷藏的保质期为35 d,而前期经过柠檬汁处理的鳕鱼用同样的技术烹饪,保质期可延长至42 d。

还有一些学者将SV技术与苏打水冷冻[50]或辐照[51]等技术相结合,来控制水产品中的病原微生物,进一步达到延长货架期的目的。Bongiorno等[50]发现,使用SV和苏打水冷冻处理贻贝能够保持产品质量,并且在延长货架期和提高产品安全性方面是有利的。传统烹调(90 ℃/10 min)的贻贝货架期为14 d,而使用苏打水冷冻(85 ℃/10 min)处理贻贝,货架期延长至21 d,当再加入盐水时保质期延长至约30 d。Dogruyol等[52]发现70 ℃烹饪10 min鲭鱼鱼片冷藏至第六周,其感官质量仍可令人接受,但此时鱼片的嗜中性和嗜冷细菌数已超过安全范围(106CFU/g),经人类食用后可能导致细菌性食物中毒;然而,使用辐照剂量2.5 kGy和5 kGy处理SV鲭鱼鱼片,可以延缓微生物的生长,达到延长鱼类货架期的目的[51]。Lerfall等[53]发现相较于传统的SV(62 ℃/12 min)三文鱼,使用微波加热经过真空包装的三文鱼肉仅需要2 min。同时,使用微波加热的鱼肉更嫩,颜色更亮。由此可见,使用恰当的技术与真空低温技术相结合,对保证食品品质和安全,促进水产品工业的发展具有重要意义。

3 存在的问题及展望

当前我国的水产品加工虽取得了长足发展,但依然存在着技术落后、精深加工少和市场需求适应性低等问题;再加上人们在快节奏的生活环境下,对方便、美味、健康又营养的即食食品的需求日益增加,这些都需要我国快速地转变水产品加工方式。在此形势下,SV技术作为一种温和的烹饪方法,相较于传统的水产品加工方式,可最大程度地保留水产品的营养品质和延长水产品的货架期;此外,SV技术对烹饪温度和时间的精确控制,可以保证每次烹饪的结果一致,重现性近乎完美,这是传统烹饪方法不可企及的;同时SV技术操作简单,不需要聘用专业的人员,可降低人力成本,这些都为SV水产品的工业化生产提供了便利。因此SV水产品作为一种绿色、便捷、营养、健康的新产品,未来将会受到人们的广泛关注,并拥有广阔的市场前景。

目前国内外的学者使用SV技术,主要用来研究水产品的营养品质、微生物安全和货架期等,虽取得了不错的研究成果,但仍存在一些问题:在国内,SV技术起步较晚,研究水平低,相关设备的生产水平低,且大多数的设备依赖于进口;SV技术的使用范围较小,仅出现在发达城市的高档餐厅;在加工过程中,由于热处理而从肉类中流出的汁液被困在包装内,会影响产品的外观,降低产品利润;SV技术的烹饪时间长,整个过程效率很低;对SV水产品的口感及气味的研究较少,而且市场上相关产品开发少。在国外,SV技术已经受到广泛关注,除了有学者研究SV水产品的营养品质、微生物安全和货架期等方面之外,还有相关技术人员不断的对SV设备进行改良,但没有对外报道详细的技术细节;学者对SV水产品的口感和气味研究较少,市场上相关产品开发少。

针对以上问题,并结合当前我国水产品加工的特点,今后在研究SV技术在水产品加工中的应用过程中,应侧重于以下方面:一是国内学者需要积极开展SV技术相关方面的研究,切实掌握SV的技术要点,加快实现SV相关配套设备的国产化、智能化和平民化,最终将其更好地应用到水产品加工中;二是在SV技术的基础上,融入红外、微波和辐射等新技术,研发出适合水产品加工的专用设备,以解决烹饪时间较长的问题;三是重视对SV水产品气味的研究,针对不同的水产品原料,利用合适有效的脱腥方法,去除并降低腥味的同时,改善水产品的风味;四是重视对SV水产品口感的研究,结合各类水产品原料的特点,对水产品进行精加工,以开发出满足消费者需求的SV即食水产品(如头足类:鱿鱼丝和章鱼足片等;甲壳类:蟹粉和虾仁等;鱼类:鱼干、鱼片、鱼糕、鱼丸和鱼罐头等;贝类:牡蛎丁和扇贝丁等;海藻类:海带丝等);五是加大对SV水产品的研发力度,实现对SV水产品的工业化生产将是未来的发展趋势。