基于多元统计分析茶香鱼关键加工过程中理化特性的演替规律

周宇航1,鲁 来1,卢素芳2,艾明艳2,田明威2,雷跃磊2,*,贾 丹1,*

(1.云南农业大学动物科学技术学院,云南 昆明 650201;2.武汉市农业科学院水产研究所,湖北 武汉 430207)

摘 要:为系统探究茶香鱼关键加工过程中理化特性的动态变化规律,以鲜活草鱼为原料,依次进行盐糖腌制、初次风干、绿茶茶汤超声浸泡及二次风干处理,并测定各阶段样品的水分含量、pH值、贮藏损失率、持水能力(解冻损失率、离心损失率、蒸煮损失率)、总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、色泽、游离巯基、总巯基和二硫键含量,并运用主成分分析、聚类分析和Pearson相关性分析等多元统计方法评估其变化及相互关系,重点揭示其理化特性的演替规律。结果表明:盐糖腌制对鱼肉整体特性影响较小,但使其持水能力提高。初次风干导致鱼肉水分含量显著降低(P<0.05),持水能力达到最佳,但TVB-N和游离巯基含量也升至最高。茶汤浸泡是关键的品质改善步骤,显著降低了鱼肉TVB-N含量(P<0.05),使鱼块复水,并通过促进游离巯基向二硫键转化改变了蛋白质结构,同时赋予产品独特的色泽(红度值显著下降(P<0.05)、黄度值较高)。二次风干再次降低鱼肉水分含量,稳定了持水能力,但TVB-N含量有所回升,二硫键含量维持在较高水平。多元统计分析结果表明,茶香鱼加工过程中理化特性的演替规律呈动态关联性。其中,水分含量是核心驱动因素,其在风干与茶汤浸泡阶段的动态变化对样品的持水能力具有显著影响,并与解冻损失率、离心损失率和蒸煮损失率呈显著正相关(P<0.05),影响产品的贮藏性能。进一步分析结果表明,茶汤浸泡与风干2 个加工阶段在水分调控和蛋白质氧化还原反应方面表现出相反的变化趋势;这种阶段差异共同作用于TVB-N含量的变化,并调节游离巯基与二硫键之间的相互转化,是影响产品理化稳定性的重要因素。本研究阐明了茶香鱼加工过程中主要理化指标的变化规律,明确了风干和茶汤浸泡等关键工艺对产品品质的重要影响。

关键词:茶香鱼;理化特性;演替规律;主成分分析;聚类分析;相关性分析

我国是全球淡水鱼养殖大国,其中草鱼作为“四大家鱼”之一,其产量稳居首位。2023年,草鱼产量高达594.13万 t,约占鱼类养殖总量的21%[1]。目前,淡水鱼的主要加工方式包括腌制、熏制、风干及糟制等[2]。茶作为全球广受欢迎的天然饮品,富含多种生物活性物质,在鱼类加工中展现出改善产品品质、延长货架期的潜力[3-4]。研究表明,茶叶中的茶多酚等活性物质能有效去除鱼肉的腥味[5],而绿茶因具有高含量的茶多酚而备受关注[6]。茶香鱼是以淡水鱼为主要原料,结合传统腌制、风干工艺并创新性地引入茶汤浸泡处理制备而成的新型水产品。该产品不仅保留了鱼肉的鲜美,还融合了茶叶的清香,同时有望提升产品的整体品质,使其成为一种风味独特且健康的水产食品。目前,茶香鱼已成为研究热点[7],并展现出良好的市场前景。

现有研究已对茶香鱼的加工技术进行了初步探索。张琼[8]开发了茶香淡水鱼片和淡水鱼脯,其中,茶香淡水鱼片通过向鱼片中添加茶叶浸出物和盐糖渗透剂,经烘干和高压灭菌制得,其水分质量分数约为20%,茶多酚含量约为15 mg/g(干基)。王睿等[5]研究茶多酚和表没食子儿茶素没食子酸酯对风干金鲳鱼加工过程中理化性质的改善作用,发现二者均能降低鱼肉在腌制和风干过程中的总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量和硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值,且能使鱼肉保持适度的持水率,避免过度干硬。然而,目前尚缺乏对茶香鱼整个加工链条中各项关键理化指标动态变化规律的系统性比较与综合分析。

因此,本研究以草鱼为原料、绿茶为辅料制备茶香鱼,系统追踪并测定其在原料、腌制、初次风干、茶汤浸泡及二次风干等关键加工节点的pH值、水分含量、持水性、TVB-N含量、色度、巯基含量和二硫键含量等理化指标。在此基础上,运用多元统计分析方法深入揭示各指标间的相互关系及其在加工过程中的演变规律。旨在为茶香鱼的标准化生产和品质控制提供科学依据与理论支撑,对推动其产业化发展具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活草鱼(体质量(1 648.82±41.32)g,2025年3月7日购置)、白糖 市购;精制盐 山东省鲁盐集团有限公司;恩施玉露茶 恩施蓝焙茶叶有限公司。

高氯酸、硼酸、五水硫酸铜、碳酸钠、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠 国药集团化学试剂有限公司;牛血清蛋白、福林酚试剂、Tris、甘氨酸、乙二胺四乙酸、尿素、β-巯基乙醇、盐酸胍、2-硫代-2-硝基苯甲酸、三氯乙酸 上海源叶生物科技有限公司;以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

QYHD-1500A冷热风干燥机 东莞企亚检测设备有限公司;CR-13色度计 柯尼卡美能达(中国)投资有限公司;KQ5200DE数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;K9840自动凯氏定氮仪 海能未来技术集团股份有限公司;H2050R冷冻离心机、L500-A离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;UV754紫外分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 茶香鱼的制备

主要参考武汉市农业科学院的发明专利[9],并进行工艺优化。

1.3.1.1 原料预处理

取鲜活草鱼宰杀,去鳞、去内脏后取其背部及腹部白肉,修整为尺寸均一(5.0 cm×8.0 cm×1.5 cm)的鱼块。随机取部分鱼块作为初始样品,记为R1。

1.3.1.2 盐糖腌制

精确称取2.0%食盐和0.5%白砂糖(以鱼块质量计),将其混合均匀后与鱼块充分拌匀。将鱼块整齐码放入腌制容器中并压实,上覆一层洁净的保鲜膜,再以1.5 倍鱼块质量的洁净重物进行加压。置于4 ℃环境中腌制48 h,在腌制24 h时上下翻动鱼肉并重新压实。腌制结束后,取出鱼块样品,记为R2。

1.3.1.3 初次风干

将腌制后的鱼块(R2)置于冷热风干燥机中进行风干(温度20 ℃、风速3 m/s)。当鱼块质量减少至腌制后质量的70%时,停止风干。取出鱼块取样,记为R3。

1.3.1.4 茶汤浸泡与超声处理

精确称取恩施玉露茶叶,与90 ℃的蒸馏水按1∶25的质量比混合,浸泡10 min后过滤,制得4.0 g/100 mL的茶汤,冷却至室温备用。将初次风干后的鱼块(R3)完全浸没于茶汤中,采用数控超声波清洗器进行超声波处理,超声频率40 kHz,超声功率200 W,超声时间6 min,之后继续静置浸泡4 h。处理结束后,捞出鱼块沥干表面水分,取样记为R4。

1.3.1.5 二次风干

将茶汤处理后的鱼块(R4)再次放入冷热风干燥机中,在与初次风干相同的条件下进行二次风干。当鱼块质量减少至茶汤浸泡后质量的80%时,停止风干,即得茶香鱼成品,记为R5。

1.3.2 pH值的测定

参考GB 5009.237—2016《食品pH值的测定》中的方法进行。

1.3.3 贮藏损失率的测定

取10 g(精确至0.01 g)样品,质量记为m1/g,将样品用铁丝串起,放入自封袋中于4 ℃悬挂,悬挂过程中应避免鱼肉样品与自封袋内表面接触,将样品分别悬挂24、48、72 h后取出称质量,分别记为mi/g(i=2、3、4)。贮藏损失率按式(1)计算:

1.3.4 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》中的直接干燥法进行测定。

1.3.5 离心损失率的测定

参考Lei Yuelei等[10]的方法,称取5 g(精确至0.01 g)鱼肉,初始质量记为m2/g,用滤纸将鱼肉包裹,装入100 mL离心管中,在4 000 r/min、4 ℃条件下离心15 min,去掉滤纸,再次称鱼肉质量,记为m3/g,离心损失率按式(2)计算:

1.3.6 蒸煮损失率的测定

参考Lei Yuelei等[10]的方法,将鱼肉表面的水用吸水纸吸干,称取5 g(精确至0.01 g)鱼肉,质量记为m4/g,将鱼肉放入蒸锅,于100 ℃下蒸制10 min后取出,冷却后称质量,记为m5/g,蒸煮损失率按式(3)计算:

1.3.7 解冻损失率的测定

称取5 g(精确至0.01 g)鱼肉,初始质量记为m6/g,采用洁净的分装袋装好后放入-18 ℃冰箱中冷冻24 h,在4 ℃条件下解冻后用吸水纸擦干表面水分,称质量,记为m7/g。解冻损失率按式(4)计算:

1.3.8 TVB-N含量的测定

参照雷跃磊等[11]的方法,将鱼肉样品剪碎至粒径约为2 mm,称取10 g(精确至0.01 g)样品于250 mL烧杯中,样品质量记为m8/g,加入90 mL 0.6 mol/L高氯酸溶液后立即均质,随后用滤纸过滤,使用自动凯氏定氮仪对滤液进行处理,所得吸收液用0.01 mol/L盐酸标准溶液滴定至紫红色,记录消耗盐酸标准溶液的体积(V1/mL)。TVB-N含量按式(5)计算:

式中:c为盐酸标准溶液实际浓度(0.01 mol/L);14为与1.00 mL盐酸标准溶液相当的氮的质量/mg;V0为空白实验(用等质量0.6 mol/L高氯酸替代样品)所消耗的盐酸标准溶液体积/mL。

1.3.9 色泽的测定

采用自动色度计进行测定,在鱼肉样品上顺时针均匀取样,每个样品设置3 个平行,每个平行测定3 次,记录样品亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)。白度(W)按式(6)计算:

1.3.10 盐溶性蛋白结构的测定

1.3.10.1 盐溶性蛋白的制备

参考Jia Dan等[12]的方法并略作修改。取5 g(精确至0.01 g)鱼肉样品于烧杯中,加入10 倍体积的高盐磷酸缓冲液(0.5 mol/L NaCl、0.01 mol/L NaH2PO4、0.03 mol/L Na2HPO4,pH 7.0),均质1 min,4 ℃下静置1 h,在 10 000 r/min、4 ℃条件下离心10 min,上清液即为盐溶性蛋白。采用Lowry法测定蛋白质量浓度。采用Tris-甘氨酸缓冲液(0.086 mol/L Tris、0.09 mol/L甘氨酸、0.004 mol/L乙二胺四乙酸、8 mol/L尿素,pH 8.0)调整盐溶性蛋白溶液至蛋白质量浓度为1 mg/mL,备用。

1.3.10.2 游离巯基(SHF)含量的测定

取200 μL Ellman试剂(4 mg/mL,2-硫代-2-硝基苯甲酸溶解于Tris-甘氨酸缓冲液)加入4 mL盐溶性蛋白溶液中,室温下反应1 h,于412 nm波长下测定吸光度(AF)。

1.3.10.3 总巯基(SHT)和二硫键含量的测定

于1 mL盐溶性蛋白溶液中加入4 mL巯基乙醇混合液(15 mg/mL β-巯基乙醇、8 mol/L尿素和5 mol/L盐酸胍,溶解在Tris-甘氨酸缓冲液中,pH 8.0),于40 ℃条件下反应1 h,然后采用12 g/100 mL三氯乙酸溶液沉淀蛋白1 h,4 000 r/min离心10 min,收集沉淀,采用12 g/100 mL三氯乙酸溶液漂洗,充分混匀后4 000 r/min离心10 min,漂洗重复3 次。沉淀采用10 mL Tris-甘氨酸缓冲液溶解,取4 mL混合物,加入200 μL Ellman试剂,于412 nm波长下测定吸光度(AT)。SHF、SHT和二硫键含量分别按式(7)、(8)计算:

式中:ρ为蛋白质量浓度(1 mg/mL)。

1.4 数据处理

采用SPSS 27.0软件进行数据处理,应用Duncan多重比较分析法进行显著性分析,数据表示为平均值±标准差。采用Origin 2025软件进行图形绘制,其中主成分分析(principal component analysis,PCA)图由联川生物云平台制作。

2 结果与分析

2.1 茶香鱼关键加工过程中pH值的变化

由图1可知,不同处理组样品的pH值差异显著(P<0.05)。茶香鱼在加工过程中,其pH值呈阶段性的波动趋势。鲜样(R1)的初始pH值为6.72。经盐糖腌制处理后,样品R2的pH值下降至6.65。这主要是由于在腌制时,鱼肉中的糖原在内源酶的作用下发生糖酵解,产生乳酸等酸性代谢产物,导致体系pH值降低[13]。腌制后的鱼肉在初次风干与二次风干过程中,样品的pH值显著回升(P<0.05),鱼肉蛋白质在微生物或内源酶的作用下开始分解,生成氨、胺类等碱性含氮化合物,这些碱性物质的积累使鱼肉pH值上升[14]。此现象在姜皓等[15]的研究中同样出现,归因于蛋白质与脂肪发生氧化分解,产生胺类物质。经过初次风干的样品在采用恩施玉露茶汤浸泡处理后,R4的pH值再次显著下降(P<0.05)。pH值的降低可能源于茶叶中的茶多酚等生物活性物质具有一定的抑菌和抗氧化能力,从而延缓蛋白质的进一步分解,减少碱性胺类物质的产生[16]。综上所述,茶香鱼加工过程中pH值的系列波动是鱼肉自身复杂的生物化学变化、微生物活动及外源辅料特性综合作用的体现。

图1 茶香鱼关键加工过程中pH值的变化
Fig. 1 Changes in pH during key processing stages of tea-flavored fish

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。图3~5同。

2.2 茶香鱼关键加工过程中贮藏损失率的变化

贮藏损失率是评价食品在贮藏期间品质稳定性和预估货架期的重要指标。贮藏过程中,产品可能因水分流失、脂肪氧化、蛋白质降解及微生物活动等发生品质变化。由图2可知,在4 ℃贮藏条件下,各加工阶段样品的贮藏损失率均随贮藏时间的延长而显著增加 (P<0.05),表明贮藏损失率与贮藏时间呈正相关。在24、48、72 h贮藏期间,不同加工阶段样品的贮藏损失率变化趋势相似,呈波动趋势。盐糖腌制处理后,R2样品在24 h的贮藏损失率显著高于鲜样(P<0.05),可能与腌制初期组织内外渗透压改变,导致部分水分易流失有关。经过初次风干(R3)和二次风干(R5)的样品,在各贮藏时间点的贮藏损失率均显著低于其他处理组(P<0.05)。这主要归因于风干过程降低了鱼肉的水分含量,从而有效抑制了微生物的生长繁殖和内源酶活性,减少了可能导致质量损失的化学变化,因此表现出较好的贮藏稳定性[17]。和R3相比,经茶汤浸泡处理的样品(R4)在所有贮藏时间点的贮藏损失率均显著增加(P<0.05)。这主要是因为茶汤浸泡过程使干燥的鱼块重新吸收了水分。因此,在后续的低温贮藏过程中,R4更易发生水分蒸发和流失。尽管如鞠健[18]研究表明,茶多酚能够固定因氧化而松散的肌肉结构并保持质地,但在本研究中,该效果可能被复水效应所掩盖。因此,虽然茶汤浸泡对鱼肉风味和某些理化特性有益,但在控制以失水为主的贮藏损失率方面,其直接效果不如风干处理。

图2 茶香鱼关键加工过程中贮藏损失率的变化
Fig. 2 Changes in storage loss rate of tea-flavored fish across key processing stages

小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05);大写字母不同表示组内差异显著(P<0.05)。

2.3 茶香鱼关键加工过程中水分含量与持水能力的变化

持水能力是衡量鱼肉在加工与贮藏过程中品质变化的关键内在属性之一,与鱼肉制品的嫩度、多汁性及出品率直接相关。解冻损失率与样品中自由水的相对含量及水分结合状态的稳定性密切相关;离心损失率是评价其在外力作用下保水性能的指标;蒸煮损失率体现了热处理过程中鱼肉因蛋白质热变性、肌纤维结构改变及水分迁移而导致的水分流失程度。

如图3A所示,鲜样R1水分质量分数最高,为80%。在盐糖腌制过程中,鱼肉水分含量无显著变化。然而,随后的初次风干处理导致水分质量分数显著下降至66%(P<0.05)。茶汤浸泡过程使鱼块复水,水分质量分数显著回升至74%(P<0.05),这可能是因为经过干燥的肌纤维在茶汤中重新吸水膨胀。最终的二次风干使水分质量分数再次显著降低至69%(P<0.05),与R3水平相当。

图3 茶香鱼关键加工过程中水分含量(A)、解冻损失率(B)、离心损失率(C)和蒸煮损失率(D)的变化
Fig. 3 Changes in moisture content (A), thawing loss rate (B),centrifugal loss rate (C) and cooking loss rate (D) of tea-flavored fish across key processing stages

由图3B可知,茶香鱼加工过程中解冻损失率的变化表现为初期显著降低后趋于稳定。鲜样R1的解冻损失率最高(6.4%)。盐糖腌制和初次风干均导致解冻损失率显著降低(P<0.05),R3的解冻损失率降至最低点(0.2%)。这可能是因为腌制过程通过盐离子与蛋白质的相互作用改善了部分水分的结合状态;而风干减少了总水分含量,从而减少了冻结过程中冰晶对细胞结构和肌肉组织的机械损伤[19]。在随后的茶汤浸泡及二次风干阶段,解冻损失率虽有小幅波动,但变化不显著。

如图3C所示,茶香鱼加工过程中离心损失率的变化整体呈波动趋势。鲜样R1的离心损失率最高(22%)。盐糖腌制使离心损失率显著降低至12%(P<0.05)。这可能是由于低浓度的盐分进入肌纤维内部,增加了蛋白质表面的电荷,导致肌原纤维间的静电斥力增强而发生溶胀,从而提高了其束缚水分的能力[20]。初次风干进一步降低了离心损失率,这主要是因为水分大量减少,鱼肉组织结构更为紧密,同时表面可能形成硬壳层,从而增强了对机械外力的抵抗,减少了汁液流失[21]。茶汤浸泡的复水过程导致离心损失率显著回升(P<0.05),这是因为重新吸收的水分大多以自由水形式存在于肌纤维间隙。二次风干处理使样品再次脱水,促使离心损失率重新降低。

如图3D所示,蒸煮损失率呈先显著降低后回升的趋势。未经处理的鲜样R1蒸煮损失率最高(33%),盐糖腌制使样品蒸煮损失率显著降低至8.2%(P<0.05)。这可能是因为腌制过程中盐离子与蛋白质的相互作用部分改善了蛋白质的热稳定性或其水合特性,使加热过程中水分的保持能力有所增强。然而,茶汤浸泡后,样品蒸煮损失率回升至6.6%,与R2接近但仍远低于R1。R4蒸煮损失率的增加,一方面是由于复水导致可蒸发水分增多,另一方面茶汤中的某些成分也可能在加热时影响蛋白质的变性聚集方式及水分迁移[22]

茶香鱼的持水能力在不同加工阶段发生复杂变化。盐糖腌制阶段,虽然总水分含量变化不显著,但解冻损失率、离心损失率和蒸煮损失率均显著降低。这表明此阶段的处理并非简单导致细胞结构破坏和水分游离化,而是可能通过低盐效应改善了肌原纤维蛋白的持水性[23]。风干处理通过直接降低水分含量显著降低了各种形式的水分损失,是提高最终产品持水稳定性的关键步骤。茶汤浸泡虽然赋予产品风味并可能引入有益的生物活性物质,但其复水效应也导致水分含量及蒸煮损失率等指标的暂时性回升。

2.4 茶香鱼关键加工过程中TVB-N含量的变化

TVB-N含量是评价动物性食品新鲜度的重要化学指标,主要指动物性食品在微生物和内源酶的作用下,蛋白质等含氮化合物分解产生的碱性含氮物质总量。由图4可知,鲜样R1的TVB-N含量为5.4 mg/100 g;经盐糖腌制后,TVB-N含量(5.6 mg/100 g)与R1相比无显著差异;初次风干阶段,R3的TVB-N含量显著升高至13.5 mg/100 g;随后经茶汤浸泡处理,R4的TVB-N含量显著下降至6.0 mg/100 g(P<0.05),与R1、R2接近;最终在二次风干后,R5的TVB-N含量再次显著回升至10.5 mg/100 g(P<0.05)。TVB-N含量在腌制阶段变化不显著,这可能是由于所采用的低盐(糖)含量对部分腐败微生物的生长和内源酶的活性产生了一定的抑制作用,从而有效控制了挥发性盐基氮的累积[23]。在风干过程中,TVB-N含量均呈显著上升趋势(P<0.05),这可能是因为在风干过程中,尽管水分活度逐渐降低,但在一定的温度和较长的加工周期下,部分微生物仍可能生长繁殖,同时内源酶的活性也可能增强,共同促进了蛋白质的分解,导致小分子碱性物质的产生与累积[24]。TVB-N含量在茶汤浸泡阶段显著下降(P<0.05),这表明茶汤浸泡对控制TVB-N含量的增长具有积极作用,可能是由于茶叶中富含的茶多酚等生物活性物质有效抑制了腐败微生物的生长繁殖,同时也能抑制某些蛋白水解酶的活性,从而减少了挥发性盐基氮的生成[5]。在茶多酚保鲜液处理金枪鱼肉的研究[25]中,茶多酚起到了明显的延长保鲜期效果。此外,部分水溶性的挥发性盐基氮成分可能在浸泡过程中溶解并迁移到茶汤中,从而降低了鱼块本身的TVB-N含量。茶多酚的抗氧化性可能通过保护细胞结构完整性、减少氧化胁迫等方式间接减缓蛋白质的降解,从而有助于延缓TVB-N含量的升高[26]

图4 茶香鱼关键加工过程中TVB-N含量的变化
Fig. 4 Changes in TVB-N content of tea-flavored fish across key processing stages

2.5 茶香鱼关键加工过程中色泽的变化

色度是描述食品外观颜色的重要物理参数,常用于评价产品的新鲜感与色泽均一性。由表1可知,各加工阶段样品的L*和W均存在显著差异(P<0.05),且二者变化趋势高度一致。从鲜样(R1)到初次风干(R3),L*和W均呈现持续的显著下降趋势,推测是由于风干过程导致鱼肉失水、外表面收缩致密化,从而改变了光线的反射和散射特性,使样品表面更为暗淡。然而,在茶汤浸泡阶段,L*和W均显著回升(P<0.05)。这可能是因为茶汤的浸泡使鱼块复水,表面变得相对平滑,增加了光线的反射[27-28]。随后的二次风干使L*和W再次显著下降(P<0.05),这与进一步失水和表面结构变化有关。鱼肉的a*在加工过程中经历了显著的波动(P<0.05),从鲜样(-2.20)到盐糖腌制(-0.53),再到初次风干(1.00),a*持续上升,颜色从偏绿逐渐向偏红转变,这可能与蛋白状态的改变或水分含量降低后色素的相对集中有关。然而,在茶汤浸泡阶段,a*急剧下降至-3.73,鱼肉呈现明显的绿色。这极有可能是源于绿茶茶汤中天然色素在鱼肉表面的吸附或渗透,或其强还原性改变了原有色素的状态[29]。二次风干后,a*回升。鱼肉的b*变化较为复杂,盐糖腌制使样品b*显著下降(P<0.05),这可能是腌制过程中蛋白质构象变化影响了对特定波长光的吸收与反射。随后,从R2到初次风干(0.67),再到茶汤浸泡(3.43),b*持续上升,鱼肉黄色逐渐增强。可能是由于风干脱水鱼肉表面原有黄色相关色素相对富集所致;且茶汤本身通常带有黄绿色,这进一步增强了鱼肉的黄色[30]。在二次风干阶段,b*与R4相比无显著差异。综上,茶香鱼的色泽在加工过程中受腌制、风干和茶汤浸泡等工艺的显著影响。

表1 茶香鱼关键加工过程中色泽的变化Table 1 Changes in color parameters of tea-flavored fish across key processing stages

注:同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。

组别L*a*b*WR146.26±0.32a-2.20±0.26c-3.93±0.75c46.07±0.29aR244.23±0.50b-0.53±0.15b-5.26±0.81d43.98±0.43bR340.63±0.15c1.00±0.26a0.67±0.60b40.62±0.15cR447.83±2.30a-3.73±0.38d3.43±0.47a47.58±2.27aR543.46±0.66b-2.07±0.29c3.73±0.55a43.30±0.69b

2.6 茶香鱼关键加工过程中巯基与二硫键含量的变化

巯基和二硫键是蛋白质结构中重要的化学基团,是维持蛋白质高级结构稳定性的关键共价键。SHF作为蛋白质分子中活性较高的基团,在维持蛋白质结构与功能稳定性方面发挥关键作用。由图5可知,茶香鱼的SHT含量在整个加工过程中未发生显著变化,表明加工过程主要引起了鱼肉中巯基与二硫键之间的相互转化或其暴露程度的改变,而非巯基总量的净损失。在腌制与初次风干阶段,SHF含量呈现持续增加趋势。SHF的增加和二硫键的相应减少,推测是由于盐糖腌制和初次风干过程导致蛋白质分子发生一定程度的构象变化所致,使原先包埋在蛋白质内部的SHF暴露出来[31]。茶汤浸泡阶段,SHF含量显著下降,而二硫键含量则显著上升(P<0.05)。这一转变表明茶汤浸泡促进SHF向二硫键转化。其原因可能为超声波处理引起蛋白质结构的进一步展开,使更多的SHF暴露,并产生局部高温高压和自由基,为巯基氧化提供了更有利的条件[32],或茶汤中的某些活性成分促进了巯基的氧化交联[33]。鱼肉经茶汤浸泡后再进行二次风干,SHF含量再次回升,这可能意味着在二次风干过程中,鱼肉蛋白质结构的改变导致少量先前形成的二硫键发生断裂或有新的SHF重新暴露。但茶多酚与肉类蛋白质中巯基/二硫键的相互作用较为复杂,茶多酚在某些条件下可能表现出还原性,导致二硫键减少、SHF增加[34]。在郭兆斌等[35]的研究中,风干过程中肌原纤维蛋白发生结构性改变,形成多肽分子间或分子内的二硫键,使巯基含量减少。此外,茶多酚质量浓度过低或过高可能促进SHF含量的减少和二硫键的生成,而在特定中间质量浓度(如1 mg/mL)时影响不显著[36]。本研究得到茶汤浸泡促进二硫键形成的结果,提示在该实验条件下,氧化效应占据主导。茶香鱼加工过程中蛋白质的巯基/二硫键体系发生动态变化,这不仅与蛋白质构象的改变密切相关,也受到加工辅料和处理方式的显著影响。

图5 茶香鱼关键加工过程中巯基与二硫键含量的变化
Fig. 5 Changes in sulfhydryl and S-S contents of tea-flavored fish across key processing stages

2.7 茶香鱼关键加工过程中各指标的多元统计分析

为更全面理解茶香鱼加工过程中各理化指标的整体变化规律及其相互关系,本研究采用PCA、聚类热图分析及Pearson相关性分析对所得数据进行多元统计评估。

2.7.1 茶香鱼各理化指标的PCA

PCA是一种有效的降维统计方法,它能将众多的原始变量筛选并浓缩为少数几个能最大限度解释数据变异性的PC,样品点间距离越近,表明其综合特性越相似,反之则差异越大[37]。如图6A所示,PC1和PC2分别解释了57.72%和20.97%的变异信息,累计方差贡献率接近80%,能够较好地反映原始数据的主要信息。R1与R2高度聚集,组间距离小,表明盐糖腌制这一步骤并未导致鱼肉整体理化特性的剧烈变化。这与部分单因素指标在此阶段变化不显著相符。R3明显偏离R1和R2组,形成独立的簇群,表明初次风干是引起鱼肉理化特性发生显著改变的关键步骤。R4的位置从R3向R1和R2方向回移,但仍清晰可分。这反映了茶汤浸泡的复水效应以及对TVB-N和SHF含量的显著降低作用,使其某些特性向初始状态靠近。R5则与R3的位置较为接近,表明二次风干使鱼肉的某些特性再次趋近于初次风干后的状态。R4与R5之间也存在一定距离,反映了二次风干带来的进一步变化。

图6 茶香鱼关键加工过程中各理化指标的PCA图(A)、聚类 分析图(B)和Pearson相关性分析图(C)
Fig. 6 PCA (A), cluster analysis (B) and correlation analysis (C) plots of physicochemical indicators of tea-flavored fish across key processing stages

相对值<-1.5。*.显著相关(P<0.05)。

2.7.2 茶香鱼各指标的聚类分析

为进一步探究不同加工阶段样品的相似性,进行聚类热图分析,颜色强度代表各指标在对应样品中相对值的大小。如图6B所示,R1和R2首先聚为一类,表现出高度的相似性。这2 个样品组在水分含量、贮藏损失率及解冻、离心、蒸煮损失率等指标上均呈现较高的相对值。R3单独形成一个分支,其特性模式与其他组差异显著,水分含量和各项持水能力指标的相对值较低,表明相关损失得到控制;但其TVB-N和SHF含量相对值则明显偏高。R4和R5聚为一类,R4的特征是水分含量回升,与鲜样相比,各项损失率指标仍维持在相对较低水平,二硫键含量较高,而TVB-N和SHF含量较低。R5则表现为水分含量再次降低,各项损失率维持在较低水平,但其二硫键含量、pH值及TVB-N含量均相对较高。聚类分析结果与PCA结果相互印证,清晰地将不同加工阶段的样品根据其综合理化特性进行了有效区分。

2.7.3 茶香鱼各指标的相关性分析

通过Pearson相关性分析探讨茶香鱼加工过程中各理化指标间的内在联系。如图6C所示,水分含量与各项损失率指标之间均呈显著正相关(P<0.05)。这表明样品的水分含量越高,其在贮藏、冻融、离心或蒸煮过程中发生水分(或质量)损失的倾向也越大。pH值与TVB-N含量之间呈显著正相关(P<0.05),这符合挥发性盐基氮主要成分为碱性含氮物质的特性,其累积会导致体系pH值上升。SHF与二硫键含量之间呈显著负相关(P<0.05)。总而言之,相关性分析结果有助于揭示茶香鱼加工过程中不同品质指标间复杂的相互作用机制。

3 结 论

本研究系统考察了茶香鱼在5 个关键加工阶段的pH值、贮藏损失率、水分含量与持水能力、TVB-N含量、色泽、巯基与二硫键含量等理化特性的动态变化,并结合多元统计分析揭示了各指标间的相互关系及不同处理样品的整体特性差异。

初次风干和二次风干是引起理化特性剧烈变化的关键步骤,此阶段水分含量显著降低(P<0.05),各项持水能力相关损失率指标降至最低点;然而,TVB-N和SHF含量显著升高(P<0.05),且在初次风干后二硫键含量降至最低,二次风干后二硫键含量较风干前提高,色泽发生改变。茶汤浸泡能够有效抑制鱼肉腐败进程,并促进SHF向二硫键转化,可能增强蛋白质网络结构的稳定性。尽管复水效应会导致短期内贮藏损失率和部分持水能力指标有所反复,但其对TVB-N含量的控制和蛋白质结构的修饰作用表明,其在茶香鱼加工中具有关键价值。多元统计分析表明,R3、R5与其他各组差异最为显著,水分含量与各项损失率指标呈显著正相关(P<0.05),pH值与TVB-N含量呈显著正相关(P<0.05),SHF与二硫键在加工过程中相互转化。本研究阐明了茶香鱼加工过程中各阶段理化品质的演变规律。这些发现为茶香鱼加工工艺的优化、品质的精准控制及标准化生产提供了重要的科学依据和理论支持。基于上述理化特性的演替规律,本研究下一步将通过气相色谱-质谱联用、气相色谱-离子迁移谱、电子鼻和电子舌等风味检测技术分析茶香鱼关键加工过程中的气味与滋味变化规律,重点揭示茶香鱼关键加工过程中风味的形成和转化机制。

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Multivariate Statistical Analysis of the Evolution Patterns of Physicochemical Properties ofTea-Flavored Fish during Key Processing Stages

ZHOU Yuhang1, LU Lai1, LU Sufang2, AI Mingyan2, TIAN Mingwei2, LEI Yuelei2,*, JIA Dan1,*

(1. Faculty of Animal Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China;2. Fisheries Research Institute, Wuhan Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430207, China)

Abstract: This study systematically investigated the dynamic changes in physicochemical properties during key processingstages of tea-flavored fish. Tea-flavored fish was processed from fresh grass carp through four key steps: salt-sugar curing,initial air drying, ultrasonic-assisted immersion in green tea infusion, and secondary air drying. Various quality parameterswere analyzed at each stage, including moisture content, pH, storage loss rate, water-holding capacity (thawing loss,centrifugal loss, and cooking loss rates), total volatile basic nitrogen (TVB-N) content, color attributes, free sulfhydryl (SHF),total sulfhydryl (SHT) and disulfide bond (S-S) contents. Multivariate statistical methods including principal componentanalysis (PCA), cluster analysis, and correlation analysis were employed to evaluate the changes in quality attributes andtheir interrelationships, with a focus on the evolution patterns of physicochemical properties. The results demonstratedthat salt-sugar curing had minimal impact on the overall physicochemical properties of tea-flavored fish but increased thewater-holding capacity. Primary air drying significantly decreased the moisture content (P < 0.05) and resulted in the bestwater-holding capacity, though it concurrently increased the TVB-N and SHF contents to their highest levels. Tea infusionimmersion was critical for improving product quality, significantly reducing TVB-N content (P < 0.05), rehydratingthe fish pieces, and markedly altering protein structure by promoting SHF to S-S conversion. This step also imparteddistinctive color (significantly decreased redness value (P < 0.05), increased yellowness value) to the product. Secondaryair drying further reduced the moisture content and stabilized the water-holding capacity, although it resulted in a slightrebound in TVB-N content while maintaining the S-S content at high levels. Multivariate statistical analysis revealeddynamic intercorrelations among the evolution patterns of physicochemical properties during the processing of tea-flavorfish. The moisture content was identified as the core driver, and its dynamic changes during air drying and tea immersionprofoundly influenced the water-holding capacity, showing significant positive correlations with the thawing loss, centrifugalloss, and cooking loss rates (P < 0.05), thereby affecting product storability. Further analysis demonstrated opposingtrends between the tea immersion and air drying stages regarding moisture regulation and protein redox reactions; thesestage-specific differences collectively impacted variations in TVB-N content and modulated interconversion between SHFand S-S, crucially influencing the physicochemical stability of the product. This study elucidates the evolution patterns ofkey physicochemical indices during tea-flavored fish processing and identifies the crucial impacts of key processing stepsincluding air drying and tea immersion on product quality.

Keywords: tea-flavored fish; physicochemical properties; evolution pattern; principal component analysis; cluster analysis;correlation analysis

收稿日期:2025-07-07

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(31701632);“兴滇英才支持计划”青年人才专项(YNQR-QNRC-2018-124);武汉市农业科学院创新项目(XKCX202403-4)

第一作者简介:周宇航(1999—)(ORCID: 0009-0005-8177-5557),女,硕士研究生,研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail: 1416248021@qq.com

*通信作者简介:雷跃磊(1985—)(ORCID: 0009-0006-2933-9536),男,工程师,硕士,研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail: leiyuelei2012@126.com
贾丹(1985—)(ORCID: 0009-0005-7326-3906),女,副教授,博士,研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail: jiadan@ynau.edu.cn

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20250707-221

中图分类号:TS254.4

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2026)06-0001-09

引文格式:周宇航, 鲁来, 卢素芳, 等. 基于多元统计分析茶香鱼关键加工过程中理化特性的演替规律[J]. 肉类研究, 2026, 40(6):1-9. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250707-221. http://www.rlyj.net.cn

ZHOU Yuhang, LU Lai, LU Sufang, et al. Multivariate statistical analysis of the evolution patterns of physicochemicalproperties of tea-flavored fish during key processing stages[J]. Meat Research, 2026, 40(6): 1-9. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250707-221. http://www.rlyj.net.cn