Correlation between impedance and freshness indicators of silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) during 0 ℃ storage
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摘要:
为了更好地了解0 ℃冷藏条件下鲢(Hypophthalmichthys molitrix)鱼体的阻抗特性与鲜度的变化规律及相关性，建立鱼体鲜度快速检测方法，分别测定了鲢鱼片的品质指标[菌落总数、肌苷和次黄嘌呤浓度总和/ATP关联物浓度总和(K值)、汁液损失、感官评价]以及鲢鱼体的阻抗变化率(Q值)，分析了Q值与各品质指标的相关性。结果显示，随贮藏时间的延长，鱼片的菌落总数、K值和汁液损失率逐渐增加，感官评分和鱼体的Q值逐渐减小。第15天鱼片的菌落总数为(6.85±0.07)log cfu·g-1，K值为(63.97±1.93)%，汁液损失率为(6.26±0.01)%，感官评分为(10.0±1.4)分，Q值为(22.92±2.60)%，此时鱼片失去食用价值。Q值与菌落总数、K值、汁液损失和感官评价的相关系数R分别为0.972、0.976、0.945和0.984(P < 0.01)，表明Q值与各鲜度指标具有良好的相关性。在0 ℃贮藏条件下用Q值可快速、无损伤地评估鲢鲜度。
Abstract:We established a rapid method to measure the freshness of fish by investigating the correlation between impedance and freshness indicators of silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) and their variation rules during 0 ℃ storage. We determined the freshness indicators (total aerobic account, K value, juice loss, sensory score) and impedance change ratio (Q value) to analyze their correlation. Results reveal that the total aerobic count, K value and juice loss increased while Q value and sensory score decreased with storage time. On the 15th day, the total aerobic count, K value, juice loss, sensory score and Q value were (6.85±0.07) log cfu·g-1, (63.97±1.93)%, (6.26±0.01)%, 10.0±1.4 and (22.92±2.60)%, respectively, indicating that the fillets had lost edible value. The correlation coefficient between the Q value and total aerobic count, K value, juice loss, sensory score were 0.972, 0.976, 0.945 and 0.984, respectively (P < 0.01). Therefore, Q value is a fast and nondestructive indicator to estimate the freshness of silver carp fillets during 0 ℃ storage.
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Keywords:
- silver carp /
- chilling storage /
- freshness /
- impedance /
- correlation
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鲢(Hypophthalmichthys molitrix)属于鲤形目，鲤科，是著名的四大家鱼之一。新鲜度是评价鱼类或鱼类制品质量的重要指标，是影响其货架期的决定因素。新鲜度的传统检测方法主要有感官评价方法、微生物学方法和化学方法等。感官评价可以及时反映鱼肉鲜度，但干扰因素多，具有一定的主观性，不能单独评价鱼肉的鲜度。菌落总数、肌苷和次黄嘌呤浓度总和/ATP关联物浓度总和(K值)、挥发性盐基氮(TVB-N)、汁液流失率等常被用作衡量鱼肉品质的鲜度指标。它们的结果准确、客观，但是耗时长、操作复杂、检测费用高，且为破坏性检测，不能满足快速检测的要求。国内外检测鱼体鲜度新方法主要有图像分析技术[1]、近红外光谱测量[2]、电子鼻技术[3]、表面荧光光谱法[4]、膜电极法[5]和液相色谱法[6-7]等。但这些方法复杂且费用高，在实际检测中很难推广应用。因此，开发一种快速、准确、无损检测淡水鱼鲜度的方法对于鱼类的保鲜、贮藏有着重要的科学意义和应用价值。
目前生物阻抗技术的发展为肉类快速无损检测方法的开发提供了新思路。生物阻抗是生物组织的一个基本物理参数，反映了生物组织与器官的电学特性。鱼肉在贮藏过程中随贮藏时间的延长，其体液、肌肉组织、细胞等都会发生相应的变化而逐渐腐败，而这些变化可以通过电信号反映并被测定出来，所以生物阻抗模型可应用于鱼肉阻抗特性的鲜度研究。国内外学者都做过这方面的研究。国内张军等[8]采用自行设计的四电极结构传感器和扫频激励方法测定鲫(Carassius auratus)的阻抗和相位，并建立了与TVB-N的相关性模型；周冬香等[9]测定了肉浸液的电导率，并建立了电导率与TVB-N之间的预测模型。国外学者ÁRJAN等[10]、NIU和LEE[11]曾采用电化学阻抗谱(EIS)分析鱼肉鲜度与阻抗的关系，得出鱼死后肌肉的电特性有较大的变化。但是关于鲢肌肉电特性与鲜度指标关系的研究较少，特别是其阻抗特性与鲜度指标的相关性报道很少。因此，为了更好地阐明它们之间的相关性，文章通过测定0 ℃冷藏下鲢鱼片的菌落总数、K值、汁液损失、感官评价以及鱼体的阻抗变化率(Q值)，分析了Q值与菌落总数、K值、汁液损失和感官评价的相关性，探讨了用Q值快速无损评估冷藏鲢鱼片鲜度的可行性。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用鲢于2011年8月购于北京市小月河农贸市场，活运至实验室。用木棍敲击鱼体头部，将鲜鱼击毙后去鳞去内脏去头，洗净后沥干水分，取每条鱼背部的2片鱼肉，将每片鱼肉分别装入保鲜袋于0 ℃冰箱内贮藏，共计30片鱼片。取3条整条鲜鱼击毙后将体表水分擦干，装入保鲜袋于0 ℃冰箱内贮藏。菌落总数、K值、汁液损失率、感官评价4个指标均为每2 d随机取3片鱼片进行测定，结果取平均值。
1.2 主要仪器及试剂
阻抗设备为DCY-3A功率函数信号发生器(河北涿州市长城教学仪器厂出品)；TH1911数字式交流毫伏表(常州市同惠电子有限公司出品)；ZX21直流多值电阻器，BZ3直流标准电阻(10 Ω)；DT9201数字万用表(长城电工仪器厂出品)。CXTH-3000高效液相色谱(北京创新通恒科技有限公司出品)；YX-280D-I高压灭菌锅(合肥华泰医疗设备有限公司出品)；DHP-9082恒温生化培养箱(上海一恒科技有限公司出品)。所用试剂除液相色谱所用为色谱纯，其他均为分析纯。
1.3 试验方法
1.3.1 鲢鱼体阻抗相对变化率的测定
参照张丽娜等[12]的伏安法测量。取2根粗细均匀的铜丝，一根绑在鱼体胸鳍上方，另一根固定在鱼臀鳍前距第一根铜丝15 cm的位置，选用6 V和9 V电压分别测定交流电频率f为1~20 kHz时鲢鱼体的阻抗。每隔2 d取贮藏的3条整鱼重复3次测定阻抗值(整个试验过程均用此3条整鱼测定阻抗相对变化率)，鱼体阻抗值为每条鱼在2个电压下的阻抗平均值。鱼体阻抗相对变化率Q计算公式为Q=[(Zl-Zh)]/Zh×100%，式中Zl为f=1 kHz时鱼体阻抗值(Ω)；Zh为f=16 kHz时鱼体阻抗值。
1.3.2 菌落总数的测定
参照GB 4789.2-2010的方法进行菌落总数的测定。
1.3.3 K值的测定
采用万建荣[13]的K值提取法。
1.3.4 汁液损失率的测定
按照AOAC的方法测定[14]。汁液流失率%=(贮藏前鱼质量－贮藏后鱼质量)/贮藏前鱼质量×100。
1.3.5 感官评价
生鲜鱼片以色泽、气味、组织形态和肌肉弹性为检验项目，各项目分别为好、较好、一般、较差和差5个级别，分值分别为5、4、3、2和1分，满分20分。由10名品评员组成固定的感官评价小组，对鲢的感官品质进行评定。具体评分标准见表 1[15]。
表 1 鲢感官评价评定标准Table 1. Criterion of sensory assessment for silver carp分值
score生鱼片raw fillet 色泽
color气味
smell组织形态
structural morphology肌肉弹性
tonicity5 色泽正常，肌肉内切面富有光泽 固有的香味，清新 肌肉组织致密完整，纹理很清晰 坚实有弹性，手压后凹陷立即消失 4 色泽正常，肌肉内切面有光泽 固有的香味，较清新 肌肉组织紧密，纹理较清晰 坚实有弹性，手压后凹陷较快消失 3 色泽稍暗淡，肌肉切面稍有光泽 略带异味 肌肉组织不紧密，但不松散 较有弹性，手压后凹陷消失较慢 2 色泽较暗淡，肌肉切面无光泽 固有香味消失，有腥臭味或氨臭味 肌肉组织不紧密，局部松散 稍有弹性，手压后凹陷消失很慢 1 色泽暗淡，肌肉切面无光泽 有强烈的腥臭味或氨臭味 肌肉组织不紧密，松散 无弹性，手压后凹陷不消失 1.3.6 方程检验方法
对于建立的相关性方程，用r检验法进行显著性检验。对数据点进行分析，求得相关性系数R，将其绝对值|R|与显著性水平α为0.01时的R0.01进行比较，以确定得到的相关性方程线性效果是否显著。对相关性系数取平方得到决定系数R2，以R2值分析相关性方程参考价值的高低。
2. 结果与分析
2.1 鱼体阻抗特性及鱼片鲜度的变化
鲢鱼体在不同激发频率下其阻抗值随贮藏时间延长而降低。鲢鱼体在低频率下(1 kHz)的阻抗值大于在高频率下(16 kHz)的阻抗值，且变化速率也相对较快(图 1)。鲢鱼体Q值的初始值为50.12%，第3天为43.58%，第6天为38.96%(图 2)。随着贮藏时间的延长，Q值不断下降，并且下降速度比较均匀，到第21天时Q值下降到10.92%。鲢鱼片的菌落总数随贮藏时间的延长而增加。新鲜鱼片的菌落总数为3.65 log cfu·g-1，前9 d内菌落总数增长缓慢，之后迅速上升，到第21天菌落总数为7.58 log cfu·g-1(图 2)。
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图 1 0 ℃下鲢鱼体在不同激发频率下的阻抗值随贮藏时间的变化Figure 1. Change of impedance of silver carp with storage time under different excitation frequencies during 0 ℃ storage![]()
图 2 0 ℃贮藏过程中鲢鱼片鲜度指标及鱼体Q值的变化Figure 2. Change of freshness and Q value of silver carp fillets during 0 ℃ storage一般认为，鱼死后鱼肉中三磷酸腺苷(ATP)按ATP→二磷酸腺苷(ADP)→一磷酸腺苷(AMP)→肌苷酸(IMP)→肌苷(HxR)→次黄嘌呤(Hx)的顺序分解。K值越小表明产品越新鲜，尤其适合对鱼类的早期评定。许多学者指出，新鲜即杀海水鱼K值< 10%，K值< 20%可作为生鱼片食用，K值20%~60%可供一般食用和加工，K值介于60%~80%为鱼体初期腐败阶段[16]。新鲜鲢鱼片的K值为6.45%，0 ℃冷藏6 d K值达21.17%，之后K值迅速上升，至第21天达73.42%(图 2)。
汁液流失率是衡量鱼肉蛋白持水性的主要指标之一，其反映了水产品在贮藏过程中的汁液流失状况，渗出的汁液会降低产品的商品价值，同时也会成为微生物生长繁殖的优质培养基。0 ℃贮藏前12 d鲢鱼片的汁液流失率缓慢增长，之后迅速上升，第12天的汁液流失率为3.14%，第15天为6.26%。到第21天时汁液损失率为11.63%(图 2)。汁液流失率随着贮藏时间的延长而增加。
新鲜鲢鱼片的感官评分为20.0分。随着贮藏时间的延长，鱼片的感官评分以比较稳定的速度逐渐下降。贮藏到第15天，肌肉色泽暗淡，组织松散，有异味，失去弹性，感官评分已下降到10.0分，失去食用价值，消费者难以接受(图 2)。
2.2 鱼体Q值与鱼片鲜度指标的相关性
0 ℃冷藏过程中菌落总数、K值和汁液流失率均随Q值的增加而下降，与Q值呈现负相关，感官评分则随Q值的增加而升高，与Q值呈现正相关(图 3)。对Q值与品质指标进行相关性分析得到相关性方程为：
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图 3 0 ℃贮藏过程中鲢鱼体Q值与鱼片鲜度指标的相关性Figure 3. Correlation between Q value and freshness indicators of silver carp fillets during 0 ℃ storageQ(x)与菌落总数(y1)的相关性方程y1=－0.108x+8.896 R=－0.972
Q (x)与K值(y2)的相关性方程y2=1.886x+101.2 R=－0.976
Q(x)与汁液流失率(y3)的相关性方程y3=－0.305x+13.71 R=－0.945
Q(x)与感官评分(y4)的相关性方程y4= 0.332x+2.834 R=0.984
3. 讨论
在0 ℃冷藏条件下，随贮藏时间的延长，鲢鱼片的鲜度下降，各鲜度指标发生相应变化。鲢鱼体的Q值不断下降，与沈慧星等[17]报道的冰鲜鲢的Q值变化相近，冰鲜鲢第1天的Q值为52.40%，该研究中新鲜鲢的Q值为50.12%，随后缓慢下降。可能是由于随着贮藏时间的延长，鱼体的新鲜度下降，引起肌原纤维细胞内液和外液浓度的改变，细胞内外水分发生转移，使得鱼体的阻抗发生变化。生物学研究表明，当低频电流通过组织时，电流主要是绕过细胞外液和细胞流过，随着频率的增加，电流则通过细胞内的液体流过细胞膜。因此，低频电流的生物组织阻抗比高频电流大[18]。低频下鱼体的阻抗呈明显下降趋势，而在较高激发频率下阻抗变化不大，所以鱼体的低频阻抗和高频阻抗差异减小，Q值也随之降低。鲢鱼片的菌落总数随贮藏时间延长不断升高，前9 d菌落总数缓慢增长，之后迅速上升。这与张丽娜等[19]报道草鱼(Ctenopharyngodon idellus)鱼片在4 ℃下菌落总数的变化相似。这可能是由于鱼片的菌落总数与鱼肉的僵直期有着密切的关系，在解僵之前细菌变化不明显，随着解僵的进行pH值逐渐升高，鱼肉中蛋白质分解产生的肽和氨基酸为细菌的生长提供了条件，故在贮藏后期细菌迅速地生长。随着贮藏时间延长，鲢鱼片的K值逐渐升高。这与许多学者的研究[20-23]相似，但是K值上升的速率不尽相同。这可能是由于贮藏温度和鱼种的差异，也有可能是鱼致死的方式不同造成的。因此，统一的K值标准难以准确地反映实际情况。鲢的汁液流失率也随着贮藏时间的延长而增加，这可能是由于随着贮藏时间的延长，鱼肉蛋白的变性越来越严重，导致其保水性变差，汁液损失率增大[24]。感官评分随贮藏时间延长而减小，这与洪惠等[22]研究的鳙(Aristichthys nobilis)在4 ℃冷藏条件下的感官品质变化趋势一致。但是由于贮藏温度不同，所达到腐败变质的贮藏期限也不同。
从Q值和品质指标的相关性方程及R值来看，它们具有较好的相关性。张爱萍等[25]利用阻抗法检测食品中的菌落总数，表明阻抗与菌落总数有很好的相关性。据报道，以Q值为界限可以快速区分冰鲜鱼和解冻鱼[18, 26]。ZHANG等[27]研究表明草鱼的阻抗特性与其品质指标(菌落总数、K值、TVB-N和感官评价)有极显著的相关性。该研究中Q值与各鲜度指标的相关性方程在α=0.01的显著性水平下线性效果显著。在建立的Q值与菌落总数、K值、汁液流失率和感官评分的相关性方程中，R2分别为0.945，0.952，0.893和0.968，表明线性方程具有较高的参考价值。故用鲢鱼体Q值来预测0 ℃贮藏条件下鲢鱼片鲜度(菌落总数、K值、汁液流失率和感官评价)的变化是可行的。
4. 结论
1) 根据感官评价的结果，0 ℃贮藏条件下鲢鱼片贮藏到第15天失去食用价值。鲢鱼片的菌落总数、K值、汁液流失率均随贮藏时间的延长而增加，感官评分、Q值随贮藏时间的延长而下降。
2) 0 ℃贮藏条件下Q值与菌落总数、K值、汁液流失率呈现负相关，与感官评分呈现正相关，并且存在着极显著的相关性(P < 0.01)，因此在0 ℃贮藏条件下用Q值快速、无损伤地评估鲢鱼体鲜度是可行的。
3) 为了全面了解通过阻抗相对变化率Q值预测其他淡水鱼种在多个温度贮藏下鱼肉鲜度的变化是否可行，还需要分析这些鱼在多个温度下阻抗相对变化率与鲜度指标的相关性及变化速率，建立更完善的预测模型，才能得出进一步结论。
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图 1 0 ℃下鲢鱼体在不同激发频率下的阻抗值随贮藏时间的变化
Figure 1. Change of impedance of silver carp with storage time under different excitation frequencies during 0 ℃ storage
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图 2 0 ℃贮藏过程中鲢鱼片鲜度指标及鱼体Q值的变化
Figure 2. Change of freshness and Q value of silver carp fillets during 0 ℃ storage
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图 3 0 ℃贮藏过程中鲢鱼体Q值与鱼片鲜度指标的相关性
Figure 3. Correlation between Q value and freshness indicators of silver carp fillets during 0 ℃ storage
表 1 鲢感官评价评定标准
Table 1 Criterion of sensory assessment for silver carp
分值
score生鱼片raw fillet 色泽
color气味
smell组织形态
structural morphology肌肉弹性
tonicity5 色泽正常，肌肉内切面富有光泽 固有的香味，清新 肌肉组织致密完整，纹理很清晰 坚实有弹性，手压后凹陷立即消失 4 色泽正常，肌肉内切面有光泽 固有的香味，较清新 肌肉组织紧密，纹理较清晰 坚实有弹性，手压后凹陷较快消失 3 色泽稍暗淡，肌肉切面稍有光泽 略带异味 肌肉组织不紧密，但不松散 较有弹性，手压后凹陷消失较慢 2 色泽较暗淡，肌肉切面无光泽 固有香味消失，有腥臭味或氨臭味 肌肉组织不紧密，局部松散 稍有弹性，手压后凹陷消失很慢 1 色泽暗淡，肌肉切面无光泽 有强烈的腥臭味或氨臭味 肌肉组织不紧密，松散 无弹性，手压后凹陷不消失 
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