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上海海洋大学王锡昌教授等:水产品肌肉组织微观结构变化及其检测方法研究进展
2023-07-25作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
我国是世界上最大的水产品生产国和消费国。水产品因营养丰富、味道鲜美,深受消费者喜爱,其肌肉品质一直备受关注。肌肉品质可以通过肌肉组织微观结构进行判断,微观结构也常作为评价水产品肌肉品质的关键指标。一般从理化、感官及功能特性等方面对水产品品质进行评价,其中对于理化特性的评价除宏观上测定相关的理化指标外,了解水产品内部组分、组织结构的变化情况也十分必要,这就需要研究其肌肉组织微观结构的状态。
01 水产品在各生产加工环节中肌肉组织微观结构的变化
原料环节
表1列举了不同生长环境下水产品原料的肌肉组织微观结构变化及其原因,可以看出,不同生长环境下水产品肌肉组织微观结构不同,水体的流速、温度、盐度及离子浓度等因素均会影响其肌肉品质,肌纤维密度越大、肌纤维直径和间隙越小,肉质越好,可通过环境调控来改善养殖水产品的肌肉品质。
贮藏环节
水产品捕捞后,在内源性组织酶和污染微生物的作用下极易变质腐败,尤其在贮藏、运输、销售等较长时间的流通环节中品质劣变最严重,而目前常用的贮藏方 式主要以冷藏和冻藏为主。
冷藏是借助冰或水将水产品温度降低至接近冰点且不会冻结的一种保鲜方法,可最大程度地保持水产品原有特性,但微生物和组织酶的作用未能完全受到抑制,仍可能会影响肌肉组织的微观结构,从而导致水产品品质劣变。
加工环节
水产品的加工方式种类繁多,主要包括干制、腌制、热加工、超声波辅助及超高压处理等。图2举例说明不同加工方式对水产品肌肉组织微观结构的影响。干制加工通过降低水产品中的水分含量降低水分活度以抑制微生物的生长繁殖、控制内源酶的活性,有利于更好地进行贮藏。但不同干燥方式对水产品肌肉组织结构的影响不同,选择有效的干燥方式能更好地保持水产品的肌肉品质。盐渍是一种传统的水产品腌制加工方法,可赋予其独特的口感和风味,延长其货架期。盐渍时随着盐分的进入,导致肌肉细胞与外界产生渗透压差,水产品内部肌肉组织结构容易发生改变。加热是水产品加工中的常用手段,加热过程中肌肉组织容易受热发生收缩,影响水产品的肌肉品质。超声波辅助和超高压处理是用于水产品加工的新型技术手段,它们能有效抑制微生物的生长、灭活酶, 从而延长贮藏期,也可通过改变水产品肌肉组织结构来改善肉质。但将不同加工方式进行组合优化的技术仍处于初级阶段,仍需今后深入研究,以形成系统的理论加工体系。
流通环节
冷冻是水产品最为普遍的加工方式,冷冻水产品需要实施冷藏链物流,但贮运流通过程中容易受环境的影响而出现温度波动现象,严重时会造成冷冻水产品的冻融循环。温度升高,肌肉组织中的冰晶逐渐融化消失,当温度再次降低时,形成较大且呈块状的冰晶,破坏肌肉组织的完整性,微观结构开始崩塌,肌纤维中出现大 孔洞,导致汁液流失,水产品品质降低。近几年,许多研究通过添加抗冻蛋白、糖类等物质来改善温度波动对水产品的肌肉品质的影响,这些添加物可有效减少肌纤维聚集、结缔组织降解、间隙增大等微观结构损伤现象。
02 水产品肌肉组织微观结构的检测方法
光学显微镜
利用光学显微镜能够可视化水产品肌肉组织的微观结构,了解其组织结构的存在形式,更好地分析和评价水产品肌肉品质。光学显微镜通过染色技术能较好地保留完整的彩色信息,使样品中各组分更容易被区分。一般在常温下利用光学显微镜对水产品的肌肉组织样品进行观察。评价冷冻水产品的肌肉组织时,一般是对其肌肉组织进行解冻,或是采用冷冻干燥或冷冻替代法除去水分,观察冰晶留下的空隙以更好地对其肌肉品质进行评价。
激光共聚焦扫描显微镜结合显微技术、激光扫描和计算机处理技术为一体,具有高分辨率、三维重建、动态分析等特点,可探测样品内部的结构,弥补了光学 显微镜和电子显微镜的不足。激光共聚焦扫描显微镜是一种相对较新的光学工具,越来越多地用于分析水产品肌肉组织的微观结构,通过对水产品组织进行分层扫描获得组织的表观形态和二维、三维量化指标等。
扫描电子显微镜广泛应用于水产品肌肉组织微观结构的研究。如表2所示,与光学显微镜相比,扫描电子显微镜应用更多,因为其分辨率、放大倍数较大,景深是光学显微镜的500倍。但扫描电子显微镜主要利用二次电子成像而不是光成像,因此需要对待测样品进行前处理,制样繁琐且容易破坏组织结构。扫描电子显微镜也可检测到冰晶留下的孔隙,但无法区分其与肌肉组织本身存在的孔洞。
核磁共振成像法
X射线计算机断层成像法
X射线计算机断层成像法是研究食品内部微观结构的一种新型检测方法,可避免样品制备过程中的损伤,测量精确度较高。X射线计算机断层成像法主要根据X射线辐射穿透样品时衰减的程度形成图像,对不同层面获取的图像进行叠加,可以获得样品轴向和横向分辨率高达几微米的三维虚拟结构,从而提供内部结构的定性和定量信息。X射线计算机断层成像比核磁共振成像法成本低、操作更简单,比传统的显微镜法检测速度更快。
03 水产品肌肉组织微观结构与品质理化指标的关系
04 结论
本文《水产品肌肉组织微观结构变化 及其检测方法研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷第9期278-286页,作者:李桢桢, 尹明雨, 王红丽,王锡昌。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220528-344。