冷冻鱼类质地和颜色变化的动力学建模：高压处理作为预冻处理的效果

《Journal of Food Engineering》：Kinetic modelling of texture and colour changes in frozen fish: effect of high pressure processing as a pre-freezing treatment

　　高压处理联合-18℃或-30℃冷冻可有效延长欧洲鳕鱼货架期，改善质地和颜色稳定性。研究表明，150 MPa/2 min HPP预处理通过抑制酶活性及促进蛋白质交联，使冻藏12个月内质地参数（硬度、弹性）保持稳定，尤其在-10℃储存时，HPP组硬度峰值达4.37 N/mm，显著高于对照组。颜色分析显示，HPP处理使亮度（L*值）提升幅度降低40%-60%，红值（a*）和黄值（b*）变化幅度较对照组缩小30%-50%。动力学模型验证了HPP预处理与低温协同作用机制，为优化鱼类非热加工与冷冻联合工艺提供理论依据。

　　本研究聚焦于高压处理（HPP）技术对欧洲红鱼（Merluccius merluccius）在不同冷冻温度下保存期间的质地和颜色变化的影响。欧洲红鱼是一种在全球范围内广泛消费的白肉鱼类，因其质地较为柔软、味道温和而对储存条件极为敏感。随着对高质量冷冻鱼制品需求的增加，开发能够有效减缓品质劣化、延长货架期的保鲜技术变得尤为重要。HPP作为一种非热处理的保鲜方法，因其能够高效灭活微生物和酶活性，同时保留食品的感官特性，正逐渐成为海鲜行业的重要技术手段。

HPP技术通过施加高压（通常为100至1000兆帕）来改变食品成分的物理和化学特性，而无需高温或化学防腐剂。这种处理方式对蛋白质结构和感官特性具有显著影响，有助于防止酶促降解、抑制不良风味化合物和脂质氧化产物的形成，并稳定肌肉蛋白。同时，HPP还能够减少氧化酸败和水分流失，从而提高鱼肉的保质期。在本研究中，HPP被设定为150兆帕、持续2分钟，该参数的选择基于前期研究显示，此压力水平能够有效灭活蛋白酶，同时避免不必要的蛋白质变性。

研究还关注了不同冷冻温度对HPP处理后鱼肉质地和颜色的影响。鱼肉的质地变化主要受到蛋白质降解和重组过程的影响。蛋白质降解会降低鱼肉的硬度和弹性，而蛋白质重组则可能暂时性地提高硬度。这些过程在HPP处理后尤为显著，因为压力能够促使部分蛋白质变性，形成新的共价键，从而增强结构稳定性。本研究采用了一种基于两步动力学模型的数学方法，以描述质地参数的变化。该模型通过拟合实验数据，得出了HPP处理前后不同温度条件下鱼肉质地的演变趋势，显示出HPP对质地的改善效果，尤其是在较低的冷冻温度下。

对于颜色稳定性，研究发现HPP处理能够有效减少变色现象，并在长期储存过程中保持较高的亮度（L?值）。这可能是由于HPP降低了酶促褐变的可能性，同时抑制了脂质氧化对颜色的影响。通过比较不同温度下HPP处理与未处理样品的颜色变化，研究发现?30°C的冷冻条件在保持颜色方面表现更佳，但?18°C也能够提供良好的保护作用，且与?30°C相比，其对颜色的影响较小。这种颜色稳定性对于市场接受度和产品价值具有重要意义。

本研究还对HPP处理后鱼肉的化学变化进行了分析。结果显示，HPP能够有效抑制氮化合物（如三甲胺、二甲胺）和脂质衍生化合物（如游离脂肪酸）的积累，从而减少鱼肉的腐败倾向。此外，HPP处理还能减缓氧化产物的形成，特别是在?10°C的低温储存条件下，这种效果尤为明显。然而，在?18°C和?30°C的储存条件下，尽管早期氧化指标有所上升，HPP处理的样品仍能保持较高的结构完整性和颜色稳定性，这表明HPP与低温冷冻技术的结合能够在一定程度上分离早期氧化指标与质地劣化，从而延长产品的货架期。

从统计学角度看，研究采用了非线性回归分析和方差分析（ANOVA）来评估不同处理条件下鱼肉质地和颜色的变化趋势。研究发现，HPP处理的样品在储存过程中表现出更高的初始硬度和弹性，且在?10°C储存时，其质地变化更加显著。这表明HPP在提升鱼肉结构稳定性方面具有重要作用。此外，HPP处理还显著提高了鱼肉的颜色稳定性，特别是在亮度（L?）和黄度（b?）方面，显示出对颜色变化的抑制作用。

研究的局限性在于，尽管HPP在提升质地和颜色稳定性方面表现出色，但其也可能导致部分蛋白质变性，从而影响水分保持能力，并在某些情况下引起烹饪样貌的改变。因此，在实际应用中，需要根据具体鱼类种类、处理参数以及储存条件来优化HPP的应用，以确保在提升品质的同时，避免负面影响。此外，研究还指出，HPP与冷冻条件的相互作用复杂，进一步探索其在不同储存环境下的表现将有助于更全面地理解其保鲜机制。

综上所述，本研究展示了HPP处理在延长欧洲红鱼冷冻储存期方面的潜力，特别是在?18°C或?30°C条件下，HPP能够有效提升鱼肉的质地和颜色稳定性。这些发现不仅为海鲜行业的保鲜技术提供了新的思路，也为优化冷冻储存条件、提高产品质量和消费者满意度提供了科学依据。未来的研究应进一步探讨HPP对肌肉纤维和结缔组织微观结构的影响，并结合微结构分析，以更深入地理解HPP对鱼肉品质的调控机制。同时，还需关注储存过程中的温度波动、冻融循环等其他因素对鱼肉品质的影响，从而为实际应用提供更全面的指导。