魔芋葡甘露聚糖改善冷凍蝦仁持水品質的條件優化

解萬翠，曾恩輝，楊錫洪*，吉宏武，周 濃，連 鑫，伍宏偉

(廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室，廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088)

凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)又稱白肢蝦或者白對蝦，外形與中國對蝦和墨吉對蝦相似，具有生長速度快、繁殖能力強等優點，是目前世界養殖蝦類產量最高的三大種類之一[1-2]。近幾年，我國凡納濱對蝦消費量逐年增加，過去以鮮活銷售為主的方式已經不能滿足社會的需求，因此，將凡納濱對蝦加工成冷凍蝦仁進行貯藏和銷售，成為了目前水產品加工企業普遍采用的方式之一。然而蝦仁在冷凍貯藏過程中由于蛋白質變性，會出現汁液流失、持水力降低等現象，影響產品品質[3]。

在冷凍水產品生產中，水產品中的水分和持水能力將直接影響水產品的組織狀態、品質，甚至風味[4]。目前國內外有使用多聚糖作為保水劑來替代多聚磷酸鹽用于水產品的研究[5-9]。魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan，KGM)是黏度很高的一種多聚糖[10]，具有良好的保水性、凝膠性、增稠性和成膜性等多種特性[11]，魔芋作為我國重要的特種經濟作物，還具有資源開發的相對優勢。魔芋葡甘露聚糖已被應用在部分食品和食品添加劑行業，但是作為保水劑應用在冷凍水產品的研究很少[12-14]。本實驗通過制備不同水解率的魔芋葡甘露聚糖，考察其對冷凍蝦仁持水性和質構的影響，確定最佳作用酶和酶解時間，充分發掘魔芋葡甘露聚糖的深層價值，以期為開發新型冷凍蝦仁保水劑提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)購于湛江市東風市場，加氧保活條件下運送至實驗室。

魔芋膠 河南金潤食品添加劑有限公司；甘露聚糖酶(酶活力≥30000U/g) 江蘇奕農生物工程有限公司；葡聚糖酶(酶活力≥7 0 0 0 0 0 U/g)、纖維素酶(酶活力≥200000U/g) 寧夏和氏璧生物技術有限公司；a-淀粉酶(酶活力≥20000U/g) 廣州市荔灣區瑞陽化玻儀器經營部；半纖維素酶(酶活力≥200000U/g) 蘇柯漢(濰坊)生物工程有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

磁力攪拌器 江蘇金壇市新航儀器廠；722型分光光度計 上海昕圣電子科技有限公司；―74℃超低溫冰箱 上海圣科儀器設備有限公司；―18℃立式冷藏柜 東莞市大昌冷凍機電工程有限公司；TMS-Pro型質構分析儀(TPA) 美國F.T.C公司。

1.3 方法

1.3.1 魔芋膠酶解液的制備

稱取一定量的魔芋膠，配制質量分數為2%的魔芋膠溶液，用高速打漿機打漿2min，然后在50℃恒溫水浴鍋中溶脹4h，靜置過夜。分別加入3%底物量的甘露聚糖酶、α-淀粉酶、葡聚糖酶、纖維素酶、半纖維素酶，酶解溫度50℃、pH7.2，通過控制5種不同酶制劑的酶解時間(分別酶解1、2、3、4h)制備不同水解率的魔芋葡甘露聚糖，90℃滅酶10min，放置于4℃冰箱中備存。

1.3.2 凡納濱對蝦的前處理

鮮活凡納濱對蝦→加冰猝死→去頭、去尾→去殼→除泥腸→清洗→蝦仁→備用

操作要點：原料蝦需采用鮮活凡納濱對蝦，除泥腸時避免蝦肉擠壓破碎，去殼前應將蝦體洗凈，去殼時注意保持蝦體的完整性，避免影響實驗結果。操作溫度保持在0～4℃。

1.3.3 浸泡質量增加率的測定

將經過前處理的蝦仁于紗網上瀝水20min后，準確稱量后放入500mL燒杯中，按質量比1：4添加不同魔芋膠酶解液。然后置于4℃冰箱中，每隔20min緩慢攪拌1次，2h后取出蝦仁于紗網上瀝水20min后準確稱質量，計算蝦仁的浸泡質量增加率，比較各組浸漬液的浸泡質量增加效果。實驗重復2次，每次2個平行，取平均值。按式(1)計算。

1.3.4 解凍損失率的測定

將浸泡稱質量后的蝦仁裝入自封袋中并編號，各蝦仁在裝袋時留有一定的空隙，排出空氣密封，平放于聚酯托盤中，于―74℃超低溫冰箱中速凍過夜，次日移至―18℃冰箱中凍藏5d后取出在室溫條件下解凍2h，測定各組的解凍損失率。按式(2)計算。

1.3.5 蒸煮損失率的測定

將測定解凍損失后的樣品，于100℃沸水中蒸煮2min[15]，于紗網上瀝水20min后，準確稱質量，計算蒸煮損失率。按式(3)計算。

1.3.6 出品率的測定

1.3.7 蝦仁質構分析

將蒸煮后的蝦仁在常溫條件下放置，待表面溫度穩定至室溫時，采用TMS-Pro物性測試儀，使用P/5(5mm直徑)平底柱形探頭，測試速率1mm/s，測試形變量60%，以蝦仁的第二腹節作為TPA測定位點[16]，模擬人的牙齒咀嚼食物，對試樣進行2次壓縮，測定蝦仁的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性。每組實驗測定4個樣品，取平均值。

1.3.8 魔芋膠水解率的測定

在質量分數為2%魔芋膠溶液中，加入一定活力單位的半纖維素酶液(加酶量為底物量的3%)，在50℃條件下酶解2h，取樣、滅酶、離心，取上清液適當稀釋后用DNS法測定還原糖(以甘露糖計)量。還原糖和總糖含量按GB/T 18104—2000《魔芋精粉》的方法測定。按式(5)計算。

2 結果與分析

2.1 不同酶解液與蝦仁浸泡質量增加率的關系

圖 1 不同酶解液對蝦仁浸泡質量增加率的影響Fig.1 Effects of different konjac hydrolysates on the weight gain rate of shrimps during soaking

由圖1可知，酶解時間1h的各組浸漬液，質量增加率和空白組沒有顯著差異(P＞0.05)。隨著酶解時間的延長，各組的質量增加率都相應地增加，而且與空白組相比都有顯著增加(P＜0.05)，其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組，蝦仁質量增加效果明顯(P＜0.05)，質量增加率達到9.28%；α-淀粉酶酶解時間4h的處理組蝦仁質量增加率達到所有組的最高，為10.96%。魔芋膠的主要成分是葡甘露聚糖，隨著酶解時間的延長，葡甘露聚糖的分子質量降低，它可能通過毛細血管作用力等滲透到肌肉中，與蛋白質相互作用，增加了肌肉纖維間的空間，使更多的水分進入到肌原纖維結構中；同時葡甘露聚糖可能在蝦仁表面形成一層包裹膜，使滲入的水分更好地保留在肌肉中[17]。

2.2 不同酶解液與蝦仁解凍損失率的關系

圖 2 不同酶解液對蝦仁解凍損失率的影響Fig.2 Effects of different konjac hydrolysates on the thawing loss of shrimps

由圖2可知，酶解時間3h的各處理組浸泡后的蝦仁，解凍損失率和空白組沒有顯著差異(P＞0.05)，解凍損失率都達到5%以上。酶解時間1、2、4h的各處理組浸泡后的蝦仁與空白組相比，都能很好地降低解凍損失率(P＜0.05)，其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組，蝦仁的解凍損失率只有1.88%，而α-淀粉酶酶解時間1h的處理組，蝦仁的解凍損失低至1.30%。解凍損失主要是因為在凍藏過程中肌肉內部的水形成冰晶，使蛋白質分子受擠壓集中，互相凝聚，同時破壞了細胞膜，導致蛋白質變性而造成水分流失[18]。

2.3 不同酶解液與蝦仁蒸煮損失率的關系

由圖3可知，不同酶解液處理的蝦仁經冷凍后都會產生較大的蒸煮損失，損失范圍為17%～33%。在浸漬處理中，空白組蒸餾水浸泡后的蝦仁蒸煮損失率達到30%以上，酶解時間2h和4h的處理組蝦仁蒸煮損失率明顯低于酶解時間1h和3h的處理組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組蝦仁蒸煮損失最低為17.04%，與空白組相比能很好地降低蒸煮損失(P＜0.05)。葡甘露聚糖降低蒸煮損失的主要原因可能是防止了蛋白質變性，并且在蝦仁表面形成了一層保護膜，固定了內部水分，降低了內部非結合水和自由水的流失[19]。

圖 3 不同酶解液對蝦仁蒸煮損失率的影響Fig.3 Effects of different konjac hydrolysates on the cooking loss of shrimps

2.4 不同酶解液與蝦仁出品率的關系

圖 4 不同酶解液對蝦仁出品率的影響Fig.4 Effects of different konjac hydrolysates on the yield of shrimps

出品率是衡量蝦仁經浸泡、凍藏、解凍和蒸煮等一系列加工過程后樣品的最終得率，出品率越高，樣品在加工過程中損失越少，因此出品率是衡量樣品處理全過程的一個重要指標。由圖4可知，經不同酶解液處理后蝦仁的出品率各不相同，空白對照組的出品率只有62%左右，其他處理組的出品率明顯高于對照組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時間2h和4h的處理組，蝦仁出品率都達到了82%左右。

2.5 不同酶解液與蝦仁質構的關系

由圖5可知，經不同酶解液處理后的熟蝦仁質構參數各不相同。與空白組相比，酶解時間1h與2h的不同處理組都能不同程度地降低蝦仁的硬度，其中α-淀粉酶酶解時間2h的效果最好，硬度僅有5.83N，而半纖維素酶酶解時間2h也有較低的硬度為6.16N，由于葡甘聚糖的高保水性，蝦仁的硬度得到改善，嫰化效果明顯。在彈性方面，酶解時間1h各處理組蝦仁的彈性在4.8mm左右，低于空白組，但差異不顯著(P＞0.05)；酶解時間2、3、4h的不同處理組，蝦仁的彈性與空白組相比差異不明顯(P＞0.05)。黏聚性反映了蝦仁細胞間結合力的大小，黏聚性越小，那么水分與肌肉蛋白結合越緊密，與空白組相比，各處理組都能降低蝦仁的黏聚性，但差異不明顯(P＞0.05)。咀嚼性表示將固體樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需的能量。隨著酶解時間的延長，各處理組蝦仁的咀嚼性依次增大，與空白組相比，酶解時間1h和2h的不同處理組都能顯著降低蝦仁的咀嚼性(P＜0.05)，說明此條件下能減少蝦仁咀嚼吞咽時所消耗的能量[20]。

圖 5 不同酶解液對蝦仁質構的影響Fig.5 Effects of different konjac hydrolysates on texture parameters of shrimps

2.6 魔芋膠總糖量和魔芋膠水解率

用DNS法測得魔芋膠的總糖含量為85.59%，魔芋膠在半纖維素酶的作用下酶解2h，測得還原糖量為41.55g/L，魔芋葡甘露聚糖的水解率為49%。

3 結 論

通過研究不同水解率的魔芋葡甘露聚糖對冷凍蝦仁持水品質的影響，最終確定最佳作用酶為半纖維素酶、酶解時間為2h。與空白組相比，在此條件下制備的葡甘露聚糖能有效降低蝦仁的硬度和咀嚼性，同時蝦仁的持水品質得到改善，浸泡質量增加率為9.28%，解凍損失率低至1.88%，蒸煮損失率為17.04%，出品率達到82%。用DNS法測得經半纖維素酶酶解2h的魔芋膠，葡甘露聚糖的水解率為49%。

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