解凍方式對中國對蝦物理性質和化學性質的影響

侯曉榮，米紅波，茅林春*

（浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058）

解凍方式對中國對蝦物理性質和化學性質的影響

侯曉榮，米紅波，茅林春*

（浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058）

比較了冷藏解凍、靜水解凍、室溫解凍、超聲波解凍、微波解凍5種不同解凍方式對中國對蝦物理和化學特性的影響，分析了中國對蝦物理和化學特性之間的相關性。結果表明：解凍對蝦肉色澤具有顯著性變化，冷藏解凍后的對蝦肌肉解凍損失率、蒸煮損失率、硫代巴比妥酸值還原值和羰基含量最低，Ca2+-ATP酶活性最高，為最適合中國對蝦的解凍方法。中國對蝦的化學性質和物理性質之間具有顯著的相關性。

中國對蝦；解凍方式；物理性質和化學特性；品質

冷凍作為肉制品和水產品方便有效貯藏方式，已經得到廣泛的應用。但是在解凍的過程中，產品的感官及營養價值會受到嚴重的影響[1-2]。不恰當的解凍方式會造成產品的汁液流失、保水性下降、脂肪氧化、風味物質和蛋白質損傷等，從而嚴重影響產品的品質[3]。Chandirasekaran等[4]發現室溫解凍與靜水解凍很大程度上降低了牛肉的品質。采用冷藏解凍對豬肉品質的損害最低，且其物理化學性質與新鮮肉最接近，微波解凍大大增加了豬肉的解凍損失率、蒸煮損失率，同時提高了羰基含量和硫代巴比妥酸還原值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）[5]。

中國對蝦（Fenneropenaeus chinensis），又稱東方對蝦，屬節肢動物門、甲殼綱、十足目、對蝦科、對蝦屬，與墨西哥棕蝦、圭亞那白蝦齊名，并稱世界三大名蝦，是我國分布最廣的對蝦類。中國對蝦因其營養豐富，滋味鮮美，且具保健功能，是我國重要的出口水產品[6-8]。本實驗比較了冷藏解凍、靜水解凍、室溫解凍、超聲波解凍、微波解凍5種不同解凍方式對中國對蝦物理性質和化學性質的影響，以確定一種適合中國對蝦的解凍方式。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活中國對蝦購于中國杭州市農貿市場，對蝦的平均體長為11.5～12.0 cm。

2-硫代巴比妥酸、鹽酸胍 哈爾濱市萬太生物藥品公司；三氯乙酸 天津市津東精細化學試劑廠；2,4-二硝基苯肼 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

SPSIC WSC-S型測色色差計 上海精 密科學儀器有限公司；BR4i型多功能冷凍離心機 法國Thermo Jouan公司；BL310、BS210S電子天平 北京賽多利斯技術有限公司；FSH-2AFS-2可調分散器（勻漿機） 金壇市梅香儀器有限公司；KQ5200E超聲波清洗機 上海書培實驗設備有限公司； G80F23EN2P-F6型微波爐中國格蘭仕集團。

1.3 方法

1.3.1 解凍方法

將鮮活對蝦，去頭、去殼、去腸線，清洗干凈，用濾紙吸干對蝦表面的水分。去殼后蝦仁的平均質量為（7.35±0.02）g，10只一組，裝入聚乙烯自封袋（6 cm×4 cm）中，采用－35 ℃速凍，至蝦的中心溫度達到－18 ℃，然后放在在－22 ℃的冰箱中貯藏48 h。

1.3.1.1 冷藏解凍

取出5袋對蝦放入4 ℃冰箱中解凍至蝦肉中心溫度為4 ℃。

1.3.1.2 靜水解凍

取出5袋對蝦浸沒在800 mL的水中，初始水溫為10 ℃， 控制水溫（10±0.5） ℃，當蝦肉中心溫度為4 ℃時為解凍終點。

1.3.1.3 室溫解凍

取出5袋對蝦放在塑料托盤上，置于周圍無熱源的試驗臺上進行解凍，室內空氣溫度為14～18 ℃，蝦肉中心溫度達到4 ℃時，解凍結束。

1.3.1.4 超聲波解凍

取出5袋對蝦置于超聲波清洗器中，浸沒于600 mL的水中，水的溫度10～12 ℃，電功率200 W，工作頻率40 kHz，當蝦肉中心溫度達到4 ℃時，解凍結束。

1.3.1.5 微波解凍

取出5袋對蝦置于微波爐中，功率為800 W，工作頻率為2 450 MHz，蝦肉中心溫度達到4 ℃時即為解凍終點。

1.3.2 檢測方法

1.3.2.1 解凍損失率

精確稱量凍結前及解凍后蝦肉的質量，按式（1）計算解凍損失率。

式中：m1為凍結前樣品質量/g；m2為解凍后樣品質量/g。

1.3.2.2 蒸煮損失率

精確稱量5 g樣品置于50 mL離心管中，放入沸水中蒸煮10 min后取出，室溫冷卻后吸干表面水分，稱質量。按式（2）計算蒸煮損失率。

式中：m1為蒸煮前樣品質量/g；m2為蒸煮后質量/g。

1.3.2.3 色澤

采用色差計室溫條件下測定對蝦的L*（明度）、a*（紅色度）、b*（黃色度）值。每個處理測定3個樣品，每個樣品按一個方向旋轉3次，測定3次。

1.3.2.4 TBARS的測定

蝦肉TBARS的測定參照Sinnhuber等[9]方法，并作適當修改。準確稱取0.3 g樣品放入試管中，加入3 mL 0.67%硫代巴比妥酸溶液、17 mL 10%三氯乙酸溶液，混勻后沸水浴反應30 min，冷卻。取5 mL冷卻后樣品加入等體積的氯仿，3 000 r/min離心10 min，取上清液4 mL加入等體積的石油醚，3 000 r/min離心10 min，取下層清液在532 nm波長處讀取吸光度。TBARS值以每千克脂質氧化樣品溶液中丙二醛的質量（mg）表示。

1.3.2.5 羰基含量

羰基含量的測定參照Oliver等[10]的方法并略加改動，方法如下：取1 mL 2 mg/mL的蛋白溶液放入50 mL離心管，每管中加入1 mL 10 mmol/L 2,4-二硝基苯肼，室溫條件下靜止1 h，每15 min旋渦振蕩一次，加入1 mL 20%三氯乙酸后10 000 r/min離心5 min，棄清液，用1 mL乙酸乙酯-乙醇（體積比1∶1）洗沉淀3次除去沒反應的試劑，加3 mL 6 mol/L鹽酸胍溶液在37 ℃條件下保溫15 min溶解沉淀，10 000 r/min離心3 min除去不溶物質，最后溶液在370 nm波長處測定吸光度。使用摩爾吸光系數22 000 L/（mol·mg）計算羰基含量，羰基含量表示為nmol/mg pro。蛋白質含量的測定采用雙縮脲方法[11]。

1.3.3 Ca2+-ATP酶活性

Ca2+-ATP酶活性的測定采用南京建成生物工程提供的試劑盒進行測定。

1.4 統計分析

2 結果與分析

2.1 解凍損失率和蒸煮損失率

表1 不同解凍方式對蝦肉解凍損失率和蒸煮損失率的影響Table 1 Influence of thawing methods on the thawing loss and cooking loss of Chinese shrimp

解凍損失率和蒸煮損失率是衡量蝦肉蛋白保水性的重要指標[12]，不同的解凍方式對蝦肉的解凍損失率與蒸煮損失率的影響見表1。冷藏解凍的解凍損失率和蒸煮損失率最低，分別是1.86%和17.40%。室溫解凍、冷藏解凍與超聲波解凍在解凍損失率上沒有顯著性的差異（P＞0.05）。微波解凍后蝦肉的解凍損失率和蒸煮損失率最高，分別達到了5.07%和22.85%。與新鮮樣品相比，對蝦經過靜水解凍、室溫解凍、冷藏解凍、超聲波解凍和微波解凍后蒸煮損失率顯著增加（P＜0.05），分別增加了32.87%、27.42%、26.55%、50.55%、66.18%。

蝦肉在冷凍過程中形成冰晶，肌肉組織受到不同程度的擠壓而發生變形，肌原纖維失水收縮，保持原有水分的能力下降[13]。凍結產品解凍時，內部冰晶融化成水，如果不能回復到原細胞中去，這些水分就變成汁液流出來，其中還含有氨基酸、鹽類、維生素類等水溶性成分，汁液滲透導致產品的商品價值下降，同時滲出的汁液也將成為細菌優質的培養基。解凍過程肌肉蛋白發生變性，這些變性蛋白在蒸煮過程中更易發生聚集和熱變性，使其保持水分的能力降低，蒸煮損失的增加[3]。微波解凍產生較高的解凍損失率和蒸煮損失率，可能是由于微波解凍時的溫度較高，加劇了蛋白聚集和變形的程度，這種結果與之前的研究報道[4-5]一致。

2.2 色澤

表2 不同解凍方式對蝦肉色澤的影響Table 2 Influence of thawing methods on the color of Chinese shrimp

如表2所示，對蝦經過解凍后L*值和b*值顯著增加，a*值顯著降低（P＜0.05）。實驗過程中發現中國對蝦在解凍過程中出現成熟情況，這可能是由于水的熱傳導率為0.56 W/（m·K），而冰的熱傳導率為2.24 W/（m·K），熱傳導率的差異，使得冰的傳熱能力大大低于水，從而導致了解凍速率的不同，另一方面，在一般凍結食品中，并非所有的水都形成冰，仍約有5%～10%的水以液體狀態存在，食品解凍時的溶質重新分布，使得這部分水以較高的濃度存在，對微波的吸收能力也較強，從而導致了解凍不均一和局部過熱的問題[14]。

蝦肉顏色是衡量對蝦物理品質的重要指標，也是影響消費者購買力的最重要因素。在冷凍貯藏過程中，蝦肉顏色會隨著一系列的化學反應而發生變化，例如脂肪氧化和色素降解等[15]。研究發現蛋白變性和脂肪氧化引起凍藏的黑鱸魚的L*值和b*值增加[16]。Tironi等[17]認為氧化反應程度和a*值的變化密切相關，隨著凍藏時間的延長，大馬哈魚的a*值逐漸降低，而迷迭香的添加降低的肌肉氧化程度，使a*值變化緩慢。烏賊肉糜中脂肪氧化加速黃色 物質的形成[18]。在貯藏過程中肌肉發生的色素降解反應以及褐變反應而導致顏色快速變化是因為高鐵肌紅蛋白在肉的表面積累的結果[19]。

2.3 蛋白質和脂肪氧化

圖1 不同解凍方式對蝦肉羰基含量和TBARS值的影響Fig.1 Influence of different thawing methods on TBARS and carbonyl content in Chinese shrimp

羰基含量和TBARS值是蛋白質和脂肪氧化的重要評價指標[5]。由圖1可以看出，對蝦經過解凍后TBARS值顯著性增加（P＜0.05）。其中，冷藏解凍與 靜水解凍后TBARS值增加較少，與新鮮樣品相比分別增加了14.04%和16.72%，超聲波解凍與微波解凍后的TBARS值增加較多，分別為1.12 mg/kg和1.22 mg/kg，與新鮮樣品相比分別增加了82.5%和98.3%。對蝦經過冷藏解凍后，羰基含量沒有顯著變化（P＞0.05），而經過其他4種方式解凍后羰基含量顯著性的增加（P＜0.05），其中羰基含量增加最多的是微波解凍，其次是超聲波解凍、室溫解凍和靜水解凍。超聲波解凍和微波解凍后蝦肉的TBARS值和羰基含量較高，主要的原因是由于解凍過程中溫度較高[5]。

蛋白質和脂肪的氧化會導致蛋白質的功能下降，如蛋白質的保水性和凝膠強度。在凍藏中脂肪氧化和蛋白氧化密不可分，脂肪氧化的初級產物過氧化氫和次級產物丙二醛都能與肌肉中的蛋白反應，形成復合物，所以蛋白質氧化隨著脂肪氧化的發生而發生[20-21]。此外，冷凍-解凍過程也會使抑制脂肪氧化的抗氧化酶類發生變性，活性喪失，進而發生脂肪的氧化。凍藏過程中形成的冰晶破壞了細胞，釋放出脂肪氧化的前體物質特別是自由鐵離子，它能參與分子氧的電子傳遞反應，產生一個過氧化物陰離子[22]。

2.4 Ca2+-ATP酶活性

Ca2+-ATP酶活性來源于肌球蛋白，表征其頭部S-1的性質[23]。解凍后蝦肉的Ca2+-ATP酶活性損失越大，說明解凍過程中肌球蛋白變性越嚴重。由圖2可以看出，蝦肉經過解凍后，Ca2+-ATP酶的活性顯著下降（P＜0.05）。經過靜水解凍、室溫解凍、冷藏解凍、超聲波解凍、微波解凍后Ca2+-ATP酶的活性分別降低了47.15%、82.28%、28.76%、48.5%、51.13%。 室溫解凍后Ca2+-ATP酶的活性最低，其次是微波解凍，冷藏解凍后Ca2+-ATP酶的活性最高。造成這一現象的原因可能是室溫解凍時溫度較高，蝦肉蛋白變性嚴重，Ca2+-ATP酶的活性損失較大。Xia Xiufang等[24]報道了豬肉經過5次反復冷凍-解凍后Ca2+-ATP酶活性降低了44%。黑老虎蝦（Penaeus monodon）和白老虎蝦經過5次解凍后（Penaeus vannamei）Ca2+-ATP酶活性分別降低了16.4%和22.0%[25]。

圖2 不同解凍方式對酶活性的影響Fig.2 Influence of different thawing methods on Ca2+-ATPase activity in Chinese shrimp

2.5 物理和化學特性之間的相關性分析

表3 蝦肉物理和化學指標之間的相關系數（Table 3 Correlation coefficients ( ）between physical and chemical properties of Chinese shrimp

表3是不同指標之間的關系，以期來說明采用不同解凍方式后，蝦肉物理特性變化的機制。通過相關性分析，不同指標之間建 立相關關系。TBARS值與解凍損失率（r=0.656，P＜0.01）、蒸煮損失率（r=0.821，P＜0.01）和L*值（r=0.847，P＜0.01）呈顯著正相關性，與a*值（r=－0.484，P＜0.05）呈顯著負相關性。羰基含量與解凍損失率（r=0.820，P＜0.0 1）、蒸煮損失率（r=0.863，P＜0.01）和L*值（r=0.787，P＜0.01）呈顯著地正相關性。這說明蛋白質氧化和脂質氧化對蝦肉的保水性、色澤有很大負作用。與其他解凍方式相比，微波解凍后蝦肉的解凍損失率、蒸煮損失率、L*值最高，部分原因就微波解凍后蝦肉的TBARS和羰基含量最高。

Ca2+-ATP酶活與解凍損失率（r=－0.532，P＜0.05）、蒸煮損失率（r=－0.521，P＜0.01）、L*值（r=－0.615，P＜0.01）和b*值（b*=－0.699，P＜0.01）呈顯著地負相關性。與a*值（r=0.756，P＜0.01）呈正相關。蝦肉經過室溫解凍和微波解凍后Ca2+-ATP酶活性較低，可能與其較高的解凍損失和蒸煮損失有一定的聯系。

3 結 論

解凍方式對蝦肉的物理化學特性具有顯著的影響。不同的解凍條件下，對蝦肌肉保水性、色澤、蛋白質和脂肪氧化、Ca2+-ATP酶的活性與對照組相比都具有顯著差異（P＜0.05）。冷藏解凍對蝦肉品質的破壞作用最小，說明最適合中國對蝦的解凍方法。而微波解凍對蝦肉的物理化學性質影響最大，不適合用來解凍中國對蝦。超聲波解凍是近幾年來新型的解凍方式，但是從本實驗來看，超聲波解凍對蝦肉品質的影響也比較大，因此研究利用超聲波解凍如何減少對蝦肉的品質破壞是今后的研究方向。

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Influence of Thawing Methods on Physico-chemical Changes of Chinese Shrimp (Fenneropenaeus chinensis)

HOU Xiao-rong, MI Hong-bo, MAO Lin-chun*
(School of Biosystems Engineering and Food Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

The objective of the present study was to elucidate the physico-chemical changes of Chinese shrimp treated with five different thawing methods including cold-storage thawing, water immersion thawing, ambient temperature thawing, ultrasonic thawing, and microwave thawing. Different thawing methods exerted significant effects on shrimp quality and among five thawing methods, cold-storage thawing caused the least thawing loss, cooking loss, carbonyl content, and thiobarbitric acid-reactive substances (TBARS) value and the highest Ca2+-ATPase activity. There were significant correlations between physical properties and chemical properties for Chinese shrimp.

Chinese shrimp; thawing methods; physicochemical properties; quality

S984.9

A

1002-6630（2014）04-0243-05

10.7506/spkx1002-6630-201404049

2013-05-28

侯曉榮（1988—），女，碩士研究生，研究方向為海產品加工。E-mail：houxiaorong.good@163.com

*通信作者：茅林春（1962—），男，教授，博士，研究方向為農產品保鮮與加工。E-mail：linchun@zju.edu.cn