杨永安，李静静，刘建福，田继源，朱轶群

(天津商业大学制冷技术重点实验室，天津, 300134)

三文鱼口感细腻，肉质鲜美，营养丰富, 富含多不饱和脂肪酸,深得消费者的喜爱[1]。其主要产地为加拿大、挪威、美国和日本等地区[2]。随着人们生活水平的提高，近年来，中国三文鱼的进口量不断增加，2019年进口达9万t左右[3]。由于捕捞后的三文鱼易被微生物侵染而发生腐败，所以，三文鱼整个冷链物流过程中都要处于低温状态。冻藏温度直接影响三文鱼的贮藏效果，三文鱼长期贮藏时通常在-40 ℃及以下的超低温贮藏[4]。然而，超低温冻藏的冷库需要更复杂的制冷装置，温度精准控制困难，温度波动大，能源消耗大，比一般的冷冻贮存(-18 ℃)所需的投资和成本更大[5]，冻藏期间大的温度波动引起冻融循环，促进冰晶长大，破坏细胞的完整性，导致三文鱼解冻后汁液流失，营养品质显著下降[6]。韩昕苑等[7]研究了冻融循环次数对冷冻罗非鱼片质构、色泽、解冻损失等品质影响，发现第3次，第4次冻融循环时，色泽和解冻损失均呈现显著的劣变；李贺强等[8]研究不同真空度条件下对猪肉的解冻效果,发现真空解冻压力越低，真空解冻后猪肉的品质越好；栗琼琼[9]研究了-18 ℃下不同的温度波动幅度对牛肉品质的影响,温度波动越小品质越好。许多公司将生产季节捕捞的三文鱼冷冻贮藏，用来调控和保证全年市场对三文鱼的需求。因此，研究冻藏三文鱼品质具有非常重要的意义。

本文通过研究低温冻藏(-18 ℃)环境下的不同温度波动对三文鱼的硬度、咀嚼度、嫩度等质构特性和颜色的影响，再与超低温冻藏(-50 ℃)环境下三文鱼品质指标进行比较，探讨保证温度波动小，三文鱼品质好，贮藏时间短，保证相同冻结率的情况下，通过减小低温冻藏(-18 ℃)环境的温度波动可达到超低温(-50 ℃)冻藏效果的可行性，在三文鱼品质和温度波动之间找到平衡点，以达到既能减少冻藏的能耗与运行成本，又能保证食品品质的目的。

1 材料与方法

1.1 实验材料

三文鱼样品购自天津市红桥区麦德隆商场，每条三文鱼只取中段背肉，规格按照各个指标要求，在低温冷库由专业人员分割切块进行处理，装入保鲜袋，快速运回实验室，放入各个不同设置的温度波动的冰柜中进行冻藏，不同温度波动冷柜的控制是通过小型PLC自动控制系统精确实现的。冷柜里面的温度热电偶探头将温度反馈给PLC系统，PLC接受到信号后调节压缩机频率，改变制冷剂流量，进而对温度实现控制。

1.2 仪器与设备

MBT153-PT100测温仪，丹麦丹佛斯公司；Ultrascan PRO台式分光光度计(波长范围350～1 050 nm，波长间隔为5 nm)，美国 Hunterlab Associates lab Inc；全质构仪，英国Stable Micro System公司。

1.3 实验方法

1.3.1 三文鱼前处理

本实验分为温度波动组和对照组，温度波动组为(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃，对照组为(-50 ℃±0.1) ℃。将三文鱼按照规格分别放进不同的温波组和超低温对照组中的冰柜中进行冻藏，冷冻贮藏时间为6个月,以1个月为周期，取出冻藏样品，放于4 ℃冰箱中进行解冻后测定感官、色差、质构等指标。

1.3.2 三文鱼色差值ΔE的测定

称取3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm 的4 ℃冰箱解冻的三文鱼样品，打开色差仪，预热20～30 min，进行黑白板校正后开始色差检测，每组测试不少于6个，求平均值。

色差值ΔE计算如公式(1)所示[10]：

(1)

式中：ΔE，色差值；L0，三文鱼初始亮度值；a0*，三文鱼初始红绿值；b0*，三文鱼初始黄蓝值；Ln，三文鱼第n天亮度值；an*，三文鱼第n天红绿值；bn*三文鱼第n天黄蓝值。

1.3.3 三文鱼质构特性的测定

参照张宁等[11]的方法，TA-XT plus质构分析仪测定4 ℃解冻的3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm的三文鱼样品的质构特性。选取全质构分析(texture profile analysis,TPA)模式测定三文鱼的硬度、弹性、咀嚼性等指标。测试前速率3 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率1 mm/s，压缩程度18%，停留隔时间5 s，嫩度测定需要依据行业标准NY/T 1180—2006中的剪切力测定法，刀具为HDP/BS。每组测试不少于5个，并取其平均值。

1.3.3 三文鱼感官评价的测定

三文鱼感官测定参照王硕[12]的方法。由10人组成感官评定小组，对三文鱼肉样品的色泽、气味、肉质、组织弹性进行综合打分评价。最高分10分，最低分0分。综合得分在5分以下，感官评定视为不可接受。感官评分表[13]见表1。

表1 三文鱼食用感官评定表Table 1 Sensory evaluation of salmon

2 结果与分析

2.1 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼色差的影响

颜色是三文鱼重要的质量参数，其色泽与虾青素含量存在较强相关性。图1为不同温度波动幅度下，色差值ΔE随冻藏时间的变化关系。随冻藏时间的延长，各温度组三文鱼的色差均呈现增大的趋势，温度波动幅度越大，色差变化越大，这是因为温度波动引起冻融循环现象，冰晶增长破坏了细胞膜结构，加快鱼肉中虾青素和类胡萝卜素的氧化分解，导致三文鱼色泽发生改变；另一方面温度波动加快了肌红蛋白的氧化分解，使其产生褐变[14]，温度波动幅度越大，参与冻融循环的量越多，增强了冰晶的破坏程度，导致三文鱼品质损失增大。冻藏前3个月时，各组三文鱼的色差值ΔE呈缓慢增长趋势。但低温组[(-50±0.1) ℃]和温度波动组[(-18±0.5) ℃]色差值很相近，分别为1.43和1.46。所以，短期贮藏时，通过减小温度波动到±0.5 ℃，可提高三文鱼的贮藏温度，达到与超低温相当的贮存效果，实现既节能又保证品质的目的。

图1 三文鱼色差值ΔE随冻藏时间的变化Fig.1 The change of salmon color difference ΔE with frozen storage time

2.2 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼质构特性的影响

2.2.1 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼硬度的影响

硬度表现为人体的触觉柔软或坚硬，使食品达到一定变形所需要的力，样品保持形状的结合力[15]。由图2可知，随冻藏时间的延长，温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]和低温组[(-50±0.1) ℃]三文鱼样品的硬度均下降；冻藏6个月后，温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]硬度从200 g分别下降到61.54、52.49、40.26 g，而(-50±0.1) ℃组冻藏6个月后，三文鱼的硬度为100.36，则温度波动越小，硬度值下降越小，三文鱼品质越好，越接近(-50±0.1) ℃组。这是因为温度波动引起重结晶，内压作用使肌纤维变形或局部断裂，蛋白质立体结构变化,次级键断裂，从而造成肌肉硬度的下降[16],这与戴志远等[17]研究大黄鱼在-18、-50 ℃冻藏期间硬度变化相一致。冻藏前3个月时，温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]与对照组[(-50±0.1) ℃]的硬度值分别下降到129.85、131.29、153.22、165.24 g，相比(-18±2)、(-18±1)、(-18±0.5) ℃组与(-50±0.1) ℃组硬度指标更加接近。这是因为超低温度下大的温度波动与低温下小的温度波动，冻结率相同，参与冻融循环的量也是相同的，但是低温冷库的控制却比超低温冷库的控制更简单，更节能，所以，短期贮藏内，通过减小温度波动幅度到±0.5 ℃，可以将低温三文鱼冻藏温度-50 ℃提高到-18 ℃，既能保持鱼肉品质要求，又能达到节能目的。

图2 三文鱼硬度随冻藏时间的变化Fig.2 Variation of hardness of salmon with frozen storage time

2.2.2 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼咀嚼性的影响

图3为不同温度波动下，三文鱼咀嚼性随冻藏时间的变化关系。冻藏期间，温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]和对照组[(-50±0.1) ℃]的三文鱼的咀嚼性均随着冻藏时间的增加而降低，冻藏温度越低、冻藏的温度波动幅度越小，三文鱼的咀嚼性降低越小；冻藏6个月时，恒温组[(-50±0.1) ℃]和温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]的咀嚼性值依次降为45.37、23.27、19.34、10.31 g，差距显著，温度波动越小，咀嚼性越接近恒温组；因为温度波动引起肌间冰晶增长，蛋白质及其水化层形成的网状纤维结构被破坏，导致肌肉组织松散软烂，大量汁液外流，引起肉的咀嚼性下降[18]。而冻藏前3个月时，恒温组[(-50±0.1) ℃]和温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]的咀嚼性值从初值86.31 g依次减少到67.35、63.24、55.27、50.24 g，各组影响不大，尤其温度波动组[(-18±0.5) ℃]和恒温组[(-50±0.1) ℃]更接近。短期冻藏，减小温度波动至±0.5 ℃，将三文鱼的冻藏温度提升到-18 ℃有很大的节能和经济意义。

图3 三文鱼咀嚼性随冻藏时间的变化Fig.3 Changes of chewiness of salmon with frozen storage time

2.2.3 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼弹性的影响

弹性反映了外力作用时的变形及去力后的回复程度[19]。由图4可知，冻藏时间为3个月时，-18和-50 ℃的冻藏温度及温度波动对三文鱼样品的弹性影响不大，恒温组[(-50±0.1) ℃]和温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2)℃]的弹性值从初值0.81依次减少到0.54、0.53、0.48、0.41，-18 ℃冻藏环境的三文鱼，温度波动从±2 ℃减小为±0.5 ℃后，弹性变化显著减少，接近(-50±0.1) ℃组的弹性值；随冻藏时间的继续延长，(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃组的三文鱼样品的弹性均开始出现明显下降趋势，原因是温度波动引起重结晶使冰晶增长，细胞遭受机械损伤，引起肌纤维结构降解，大量细胞汁液外流，弹性下降[20]。所以，在3个月短期贮藏时，通过减小温度波动到±0.5 ℃，可以将三文鱼-50 ℃ 的冻藏温度提高到-18 ℃，有一定的实际意义。

图4 三文鱼弹性随冻藏时间的变化Fig.4 Variation of elasticity of salmon with frozen storage time

2.2.4 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼嫩度的影响

新鲜的三文鱼的鱼皮紧实光滑，经指尖的挤压后迅速反弹，肉质富有弹性并口感滑润，冷冻的三文鱼颜色较浅，白色条纹半透明，肉质比较松散[21]。如图5所示，随冻藏时间的延长，不同温度波动的冻藏三文鱼嫩度均呈现下降趋势，(-50±0.1) ℃组冻藏的三文鱼样品的嫩度值的下降速率远小于-18 ℃温度波动组，(-18±0.5) ℃组冻藏的三文鱼样品的嫩度值的下降趋势与(-50±0.1) ℃组最接近，原因是温度波动引起的反复冻融，导致重冰晶现象，破坏了细胞膜结构，引起肌肉间隙增大，导致剪切力降低，从而引起嫩度的下降[22]。冻藏3个月时，恒温组[(-50±0.1) ℃]和温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2) ℃]三文鱼的嫩度值从初始值88.81 N依次减小到85.65、84.64、83.64、82.63 N，(-18±0.5) ℃组嫩度值与(-50±0.1) ℃组非常接近，仅相差3.52%，所以，短期冻藏时，减小温度波动幅度范围，提高三文鱼的贮藏温度到-18 ℃也可以达到接近与低温(-50 ℃)下冻藏三文鱼品质要求。

图5 三文鱼嫩度随冻藏时间的变化Fig.5 Variation of tenderness of salmon with frozen storage time

2.2.5 不同温度波动幅度对冻藏三文鱼感官评价的影响

图6为不同温度波动随冻藏时间延长对冻藏三文鱼感官评价的影响。根据感官评价人员的描述，新鲜的三文鱼口感圆润，色泽鲜亮自然，滑而不腻，肉质富有弹性，初始感官评分为高达8.8分，随冻藏时间的延长，引起三文鱼肉组织质地不断软化，肌红蛋白氧化导致褐变，并产生不愉快的腥味，感官品质逐渐变差[23]。(-50±0.1) ℃低温组的三文鱼样品经过6个月的冻藏解冻后色泽鲜亮，纹理清晰，肌肉有弹性且紧实，而3组温度波动组冻藏6个月解冻后，颜色暗沉，纹理模糊，稍有腥臭味，弹性显著下降[24]。3组温度波动组有显著的差别，冻藏6个月后，3组温度波动组[(-18±0.5)、(-18±1)、(-18±2)℃]评分从最初值8.8依次降为5.06、4.99、4.83，(-18±0.5) ℃组的三文鱼样品感官评价的评分高于(-18±1) ℃组与(-18±2) ℃组。结果表明，温度波动引起冻融循环，对三文鱼的色泽和气味等产生不利影响，导致三文鱼肉的品质降低，且温度波动越大，三文鱼各项指标下降越严重。

图6 三文鱼感官评价变化Fig.6 Changes in sensory evaluation of salmon

2.3 多元线性拟合方程及指标的相关性分析

2.3.1 三文鱼质构特性的多元线性回归拟合方程

通过对三文鱼的质构特性进行二因素分析，得到三文鱼质构特性随冻藏时间的延长差异显著(P<0.05)，分别以冻藏时间和温度波动幅度为自变量，以弹性、咀嚼度、嫩度为因变量，用MATLAB进行多元线性回归拟合得到方程,如公式(2)、公式(3)、公式(4)所示：

y1=3 564.23-99.37ΔT-156.42t

(2)

y2=2 356.89-74.56ΔT-76.43t

(3)

y3=101.47-2.3ΔT-1.23t

(4)

式中：y1，三文鱼的弹性值；y2，三文鱼的咀嚼度；y3，三文鱼的嫩度；T，冷冻贮藏过程中不同温度波动幅度；t，冻藏时间；3个公式的模型拟合优度分别为R12=0.789，R22=0.776，R32=0.813。

2.3.2 相关性指标分析

三文鱼的色差与质构的各项指标相关性都较强，原因是温度波动引起冻融循环导致冰晶破坏细胞结构，在硬度、弹性下降的同时，引起细胞汁液的流失，进而引起色泽改变，从而影响食品品质和人们的购买欲。三文鱼的各项品质指标并不是独立存在的，因此可以从多角度对食品的品质进行控制。从相关性的强弱程度可以得出一个指标变化最有可能影响的指标，品质变差最有可能受哪些指标影响，从而得出食品品质恶化的原因。三文鱼的质构参数之间也互相影响，硬度、弹性、咀嚼性之间的相关系数均大于0.82，呈较强正相关，质构参数之间的强相关性是因为数据均采用质构仪进行模拟牙齿咀嚼或测定剪切力得到，采用的样本相同、处理方法相似等。

表2 三文鱼品质指标相关性分析表Table 2 Correlation Analysis of salmon quality indexes

3 结论

6个月的冻藏期内，三文鱼的色差随冻藏时间的增加呈现增大的趋势，三文鱼的硬度、弹性、咀嚼度、质构特性随冻藏时间延长而显著降低；冻藏温度的高低和温度波动幅度的大小显著影响三文鱼色差和质构变化；三文鱼低温冻藏[(-50±0.1) ℃]下的冻藏效果好于低温冻藏(-18 ℃)，-18 ℃冻藏条件下温度波动幅度对三文鱼的色差、质构(弹性、咀嚼性、嫩度、新鲜度)影响的差异显著(P<0.05)，减小低温冻藏(-18 ℃)的温度波动幅度能够提升三文鱼的冻藏效果；与(-18±2)、(-18±1) ℃组相比，(-18±0.5) ℃组可将贮藏时间延长1～2个月；减小-18 ℃低温库温度波动到±0.5 ℃时，在短期贮藏2～3个月时，三文鱼可以达到超低温(-50 ℃)冻藏三文鱼的效果，也为小温度波动或者恒温冷库的发展提供理论支持。