干魷魚Peleg復水模型的建立與復水品質特性

王 珊，李洪軍,2，賀稚非,2,*，謝躍杰，徐明悅，王兆明，余 力

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400716）

干魷魚Peleg復水模型的建立與復水品質特性

王 珊1，李洪軍1,2，賀稚非1,2,*，謝躍杰1，徐明悅1，王兆明1，余 力1

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400716）

為探討魷魚復水規律及堿法復水對魷魚品質特性的影響，本實驗以干魷魚為研究對象，建立了魷魚復水的Peleg吸水模型，研究了不同堿質量濃度對復水魷魚品質特性的影響。結果表明：干魷魚的吸水曲線符合經典物質吸水曲線，Peleg方程對魷魚吸水曲線具有較高的擬合性，相關系數均在0.99以上。隨堿質量濃度的增大，復水魷魚感官品質呈先變好后變壞的趨勢，在0.3 g/100 mL時感官最好；pH值呈遞增趨勢；L*、a*、b*值、硬度、咀嚼性、膠著性、剪切力和蛋白質溶解度均呈遞減趨勢，黏性和彈性變化不顯著；可溶性蛋白溶出量在堿質量濃度0～0.2、0.3～0.4、0.5～0.6 g/100 mL范圍內顯著增大，在0.2～0.3 g/100 mL和0.4～0.5 g/100 mL范圍內變化不顯著。

魷魚；堿法復水；Peleg模型；品質特性

魷魚營養價值高，其蛋白含量15%～20%，脂肪含量1%～2%，富含人體必需氨基酸，可食部分達到80%，比一般魚類高出近20%[1]。魷魚因捕撈量大、價格低廉、營養豐富、味道鮮美，從而成為中日韓等東方國家最受歡迎的海產品之一[2]。干燥因具有操作簡單、保藏時間長的特點，作為保藏海產品的常用方法[3]，新鮮魷魚不易保藏，大多需經過脫水干燥成為市場銷售制品[4]。干魷魚水分含量較低，需復水方可食用，因此魷魚干復水規律和吸水性質的研究對于人們日常生活和干魷魚的工業化生產均有重要意義。

堿法復水是魷魚、蹄筋、毛肚、魚皮等干制品常用的復水方式[5-7]，堿液不僅能增加蛋白質的水化能力，增強干物質的吸收能力，而且具有緩沖、螯合、乳化的作用，提高肉的持水性[8]。復水過程實質是一種質傳遞過程，符合菲克第二定律，但該定律因參數多和計算復雜的原因，應用價值不高。Peleg方程是Peleg在大量實驗基礎上提出的只有兩個參數的非指數經驗方程模型[9]，具有計算簡單、適用廣泛的特點；同時，Peleg方程已經在許多食品的質傳遞過程中被證實具有良好的擬合性和預測性[10-12]。因此本實驗用Peleg方程探討干魷魚在不同堿濃度中的吸水性質，以得到魷魚復水的規律。同時研究了堿法復水對魷魚品質特性的影響，對不同堿濃度下魷魚各品質指標進行相關性分析，以期探討堿法復水魷魚品質變化原因。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗魷魚干為北太平洋白魷魚，購于重慶永輝超市。

NaOH為食品級、結晶牛血清白蛋白為生化試劑，其他化學試劑均分析純。

1.2 儀器與設備

CT-3質構分析儀 美國Brookfield公司；臺式高速離心機 德國Eppendorf公司；TA.XT2i物性測定儀英國Stable Micro System公司；Ultra Scan PRO測色儀美國HunterLab公司；722型可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；UB-7 pH計 德國Sartorius AG公司；電子分析天平 賽多利斯科學儀器有限公司；ZWY-2102C恒溫培養振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司；DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海齊欣科學儀器有限公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 干魷魚復水工藝

干魷魚去尾，取魚身中下部，切成5 cm× 3 cm×0.5 cm的塊狀，魚塊質量為（6.0±0.5） g。將魷魚塊純水回軟1 h后，分別用質量濃度為0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g/100 mL的堿溶液進行復水。

通過預實驗得到魷魚堿法復水最佳工藝：魷魚干→30 ℃純水回軟1 h→25 ℃堿液浸泡8 h→純水漂洗脫堿4 h。

1.3.2 魷魚復水Peleg吸水模型的建立[13]

為確定不同堿質量濃度下魷魚復水時間和復水特性的函數關系，采用Peleg方程對實驗數據進行擬合，Peleg模型可以用于描述一些S型和非S型物料的吸濕特性[14]，Peleg方程見下式。

式中：Ct為t時刻魷魚的水分含量/%；C0為魷魚回軟1 h的水分含量/%；t為時間/h；K1為Peleg方程速率常數/（h/%）；K2為Peleg方程容量常數/%－1。

對Peleg方程進行一次求導，即可獲得魷魚復水的吸水速率R，如公式（2）所示。

在Peleg方程中，K1與魷魚的初始吸水速率R0（即t=t0=0時的R）有關，如公式（3）所示。

在Peleg方程中，如果復水時間足夠長，即t趨向于∞時，可以得到平衡水分含量Ce和K2的關系，如公式（4）所示。

根據干魷魚水分含量和定時測定復水魷魚水分的變化計算不同時刻魷魚的水分含量，將Peleg方程轉變為線性形式，進行分析。

1.3.3 復水魷魚感官評價（模糊數學法）

參照姜晴晴等[15]的方法，對5 男5 女進行感官評定培訓，組成感官評定小組。基于模糊數學綜合評價法對復水魷魚從色澤、組織、口感和滋味四方面對樣品進行綜合評分，評分標準見表1。

表1 復水魷魚感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of rehydrated squid

1.3.4 pH值測定

參考GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品pH測定》[16]的方法。取1 g絞碎肉樣，加入10 mL質量分數0.75%的KCl溶液，均質處理后測其pH值，每個樣品平行3 次。

1.3.5 色澤測定

用UltraScan PRO測色儀測定復水魷魚的L*、a*、b*值。L*值表示亮度，a*正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*正值表示偏黃，負值表示偏藍。每組樣品平行3 次，每個平行重復3 次，取平均值進行計算。

1.3.6 剪切力測定

用TA.XT2i物性測定儀測定剪切力，參數設置如下：測前速率：1.50 mm/s，測中速率：1.50 mm/s，測后速率：10 mm/s；距離：30.0 mm；觸發力：40 g。測定時將復水魷魚沿肌纖維方向切取4 cm×1 cm×1 cm的肉條狀，用物性測定儀連接的V型刀頭，垂直肌纖維方向切割。

1.3.7 質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）

取2 cm×1 cm×1 cm復水的魷魚，吸除表面水分后，使用CT-3質構分析儀對魷魚的硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性進行測定。測定條件：TA44平底柱狀探頭，觸發力為5 g，目標形變為50%，測試速率1.00 mm/s，返回速率1 mm/s，循環2 次。

1.3.8 蛋白質溶解度測定

參照Li Chao等[17]的方法測定肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的溶解度。

肌漿蛋白濃度測定：準確稱取1 g絞碎肉樣于100 mL離心管中，加入10 mL冰浴磷酸鉀緩沖液（0.025 mol/L，pH 7.2），低速勻漿（6 500 r/min）2 次，每次30 s，間隔30 s。將勻漿液置于4 ℃搖床上抽提12 h后，對抽提液進行4 ℃、1 500×g離心20 min，取離心上清液，雙縮脲法測定其蛋白濃度。

總可溶性蛋白濃度測定：準確稱取0.5 g絞碎肉樣于100 mL離心管中，加入10 mL冰浴碘化鉀提取液（1.1 mol/L碘化鉀溶于0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液，pH 7.2），與肌漿蛋白步驟相同進行勻漿、抽提、離心取上清液雙縮脲法測定蛋白濃度。雙縮脲法標準曲線線性方程：y＝0.046 0x+0.007 5（R2＝0.999 1）。

1.3.9 可溶性蛋白溶出量測定

采用考馬斯亮藍G-250法測定復水液中水溶性蛋白質含量，計算每克干魷魚所損失的可溶性蛋白，3 次重復，結果取平均值。標準曲線線性方程：y=0.008 4x+0.010 7（R2=0.998 0）。

1.4 數據處理

運用SPSS 19.0對實驗數據進行單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）、最小顯著差數法（least significant difference，LSD）多重比較以及Pearson’s相關性分析，用Origin 8.1作圖。

2 結果與分析

2.1 魷魚復水過程吸水模型的建立

2.1.1 魷魚復水時水分含量的變化

圖1 干魷魚的水分吸收曲線Fig.1 Water absorption curves of dried squid

由圖1可知，同一堿質量濃度下，隨著復水時間的延長，魷魚水分含量逐漸增加，在復水的初期階段，水分含量增加速率快，在復水后期階段，吸水接近平衡狀態，速率減緩。復水初期階段，魷魚內部與外部存在較大的滲透壓，水分擴散速率較快，隨著復水時間的延長，魷魚內外滲透壓減小，水分擴散速率變慢，這與菲克第二定律相符。在同一復水時間，隨著堿質量濃度的增大，魷魚水分含量逐漸增大。堿的分解、皂化等反應破壞干魷魚表面的脂質膜，增大細胞間空隙，便于堿和水向內層細胞擴散；堿升高復水液pH值，使蛋白質中氨基、羥基、羧基、酮基、醛基等親水基團暴露出來，蛋白質表面負電荷增多，與水分子結合形成水化層，提高蛋白質的持水能力，增加蛋白質的持水量，并且水化層的形成有助于水通過細胞膜向細胞內滲透[18]。

2.1.2 魷魚復水Peleg方程K1的預測

圖2 干魷魚吸水過程中Peleg模型的應用Fig.2 Application of the Peleg model to describe water absorption of dried squid

如圖2所示，以t為橫坐標，t/（Ct－C0）為縱坐標作圖，得到魷魚堿法復水過程Peleg方程的擬合曲線，直線斜率即為K2，截距為K1，求出不同質量濃度下的K1、K2值，結果如表2所示。K1是一個與質量轉換率有關的常數[19]，代表水分擴散速率，K1越小，初始的水分吸收速率越大，K2代表平衡狀態下的最大保水能力，K2越小，保水能力越大[20]。由表2可知，K1隨著堿質量濃度的增大而減小，說明初始吸水速率隨著堿質量濃度的增大而增大；K2在堿質量濃度為0.3 g/100 mL時有最小值，說明該質量濃度下復水魷魚具有最好的保水能力。實驗范圍內R2均大于0.995，這表明Peleg模型可以用來描述實驗條件下魷魚的復水動力學。

表2 復水魷魚Peleg方程參數值Table2 Peleg equation parameters of rehydrated squid

2.2 堿對復水魷魚品質的影響

2.2.1 堿對復水魷魚感官品質的影響

感官特性是直接衡量食品的重要標準，對其進行感官評價具有重要的意義。感官品質在描述方面具有模糊性，應用模糊數學法可以對這些屬性進行定量化和數學化。本研究通過因素集的確立、評語集的確立、質量因素權重集的確立、模糊評判矩陣的建立、模糊變換及綜合評分步驟，得到不同堿質量濃度復水魷魚感官評價極好、較好、一般以及不合格的贊成比率。綜合評價結果如下：

R1=（22%，36%，22%，20%）

R2=（26%，32%，35%，7%）

R3=（61%，34%，5%，0%）

R4=（73%，24%，3%，0%）

R5=（12%，21%，48%，19%）

R6=（6%，16%，40%，38%）

R7=（3%，11%，34%，52%）

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7分別代表堿質量濃度為0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g/100 mL復水魷魚的感官評價結果。以R4為例，堿質量濃度為0.3 g/100 mL的復水魷魚有73%的感官評定員認為此條件下復水魷魚品質極好，亦即堿質量濃度為0.3 g/100 mL復水魷魚得到極好評價的贊成比率為73.0%，24.0%認為較好，3.0%認為一般，0.0%認為此復水魷魚品質不合格。

感官評定結果表明，隨著堿質量濃度的增加，復水魷魚品質呈先變好后變壞的趨勢，在堿質量濃度為0.3 g/100 mL時達到最好。在復水過程中，堿質量濃度過低，水分吸收不足；堿質量濃度過高，對蛋白質破壞較嚴重，二者都會導致感官評分的下降。

2.2.2 堿對復水魷魚基本食用品質的影響

表3 堿質量濃度對復水魷魚基本食用品質的影響Table 3 Effect of alkali concentration on eating quality characteristics of squid

由表3可知，不同堿質量濃度復水的魷魚表面L*值整體呈下降趨勢，在堿質量濃度小于0.2 g/100 mL時，復水魷魚表面L*值變化不顯著（P＞0.05），在0.4～0.6 g/100 mL范圍內，L*值呈現出遞減趨勢（P＜0.05）。內部與表面L*值呈現出相似的變化趨勢。隨著堿質量濃度增大，魷魚在相同時間內水分含量增加不一，肌肉中的水分狀態和含量不同，分散在肌纖維中的水分會影響肉的顏色反射率，引起L*值的差異[21]。隨著堿質量濃度的增大，a*、b*值均呈現出遞減趨勢，Trespalacios等[22]認為，當肌紅蛋白含量恒定時，色澤會顯著受到加工過程中其他參數的影響，如脂肪和水分含量的添加或減少。在魷魚復水過程中，色澤的不同變化主要是由水分含量的不同引起的。

2.2.3 堿對復水魷魚質構特性的影響

表4 堿質量濃度對復水魷魚質構特性的影響Table 4 Effect of alkali concentration on TPA characteristics of squid

由表4可知，隨著堿質量濃度的增加，硬度、咀嚼性、膠著性降低，且不同堿質量濃度之間存在顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）差異，而彈性變化不顯著（P＞0.05）。不同堿質量濃度下內聚性顯著變化（P＜0.05）。剪切力呈現出極顯著下降趨勢（P＜0.01）。質構是人體口腔與食品接觸時產生的生理刺激在觸覺上的反映，它是源于食品結構的一組物理參數，屬于力學和流變學的范圍[23]。不同堿質量濃度下復水魷魚表現出的硬度、咀嚼性、膠著性和內聚性的差異主要是由魷魚的水分含量和復水過程中蛋白質變性引起的。在復水過程中，堿對肌肉的組織結構產生破壞，使其結構發生改變，并且堿液的緩沖、螯合和乳化作用可以提高肌肉的持水性[8]，使魷魚持水力增強，隨著堿質量濃度的增加，保持水分的能力越強。肌原纖維蛋白作為一種重要的功能性蛋白質，對魷魚質構特性起決定性作用[24]，在復水過程中，肌原纖維蛋白變性對質構特性的變化也起到重要作用。

2.2.4 堿對復水魷魚營養品質的影響

圖3 堿質量濃度對復水魷魚可溶性蛋白溶出量的影響Fig.3 Effect of alkali concentration on soluble protein dissolution

蛋白質溶出量可以反映魷魚營養物質損失的程度。由圖3可知，堿質量濃度為0.0～0.2 g/100 mL時，堿破壞干魷魚表面，加速水分進入魷魚組織，魷魚體內蛋白質和脂肪等物質溶出，且傳質速率隨堿質量濃度的增大而增大，使可溶性蛋白損失量極顯著增大（P＜0.01）；堿質量濃度為0.2～0.3 g/100 mL和0.4～0.5 g/100 mL時，物質傳遞過程趨于平衡，水分擴散速率差別不大，可溶性蛋白損失量變化不顯著（P＞0.05）；堿質量濃度為0.5～0.6 g/100 mL時，堿對魷魚蛋白質的破壞程度較大，使肌原纖維蛋白網狀結構破壞嚴重，從而使可溶性蛋白溶出量顯著增大（P＜0.01）。

2.3 堿對復水魷魚蛋白質溶解度的影響

圖4 堿質量濃度對復水魷魚肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig.4 Effect of alkali concentration on myofibrillar protein solubility of squid

由圖4、5可知，隨著堿質量濃度的增大，魷魚總可溶性蛋白（肌原纖維蛋白和肌漿蛋白）和肌原纖維蛋白溶解度均變化顯著（P＜0.05），蛋白質溶解度是評價蛋白質變性程度的常用指標，與蛋白質功能特性密切相關，它是在蛋白質-蛋白質和蛋白質-溶劑相互作用之間平衡的熱力學表現形式[25]。維系蛋白質二級及高級結構的重要作用包括氫鍵、配位鍵、疏水作用、二硫鍵等，在外界條件發生變化時，這些作用會被破壞和重組，蛋白質的結構也隨之改變[26]，引起蛋白質變性，溶解度下降。在堿復水液中，pH值較高，魷魚蛋白質分子內部氨基、羧基的可離解基團發生離解，產生強烈的分子內靜電相互作用，引起蛋白質的去折疊和變性，表現為蛋白質溶解度降低。

圖5 堿質量濃度對復水魷魚總蛋白溶解度的影響Fig.5 Effect of alkali concentration on total protein solubility of squid

2.4 各品質指標相關性分析

表5反映了經不同質量濃度堿復水處理后，魷魚各品質指標之間的相關性。魷魚體脂量增加率對魷魚基本食用品質和全質構特性有顯著或極顯著影響，說明魷魚色澤、質構特性、剪切力的變化都與水分含量的變化有關。不同堿質量濃度條件下得到魷魚具有不同的pH值，引起蛋白質不同程度的變性，蛋白質溶解度變化反映堿對蛋白質破壞程度，蛋白質溶解度對基本食用品質、質構特性和剪切力有顯著或極顯著影響，說明蛋白質變性也對魷魚的品質特性具有重要影響。

表5 復水魷魚各品質指標相關性分析Table 5 Correlation analysis of various squid quality parameters

3 結 論

干魷魚的吸水曲線符合經典物質吸水曲線，Peleg方程對魷魚吸水曲線具有較高的擬合性，其相關系數均在0.99以上。

不同堿質量濃度對復水魷魚的感官品質、基本食用品質和全質構特性具有重要影響。感官品質方面，隨著堿質量濃度的增大，魷魚感官品質呈現出先變好后變差的趨勢，在0.3 g/100 mL時感官最好；基本食用品質方面，pH值呈遞增趨勢，L*、a*、b*值均呈遞減趨勢；質構特性方面，硬度、咀嚼性、膠著性和剪切力呈遞減趨勢，而黏性和彈性變化不顯著；營養成分損失方面，可溶性蛋白溶出量在堿質量濃度0～0.2 g/100 mL和0.5～0.6 g/100 mL范圍內顯著增大，在0.2～0.5 g/100 mL范圍內變化不顯著；蛋白質溶解度方面，總蛋白溶解度和肌原纖維蛋白溶解度均呈遞減趨勢。

不同質量濃度堿條件下復水液pH值不同，使得復水魷魚水分含量和蛋白質變性程度不一，二者共同導致不同堿質量濃度下復水魷魚品質特性的不同。

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Establishment of Peleg Model and Quality Characteristics of Rehydrated Squid

WANG Shan1, LI Hongjun1,2, HE Zhifei1,2,*, XIE Yuejie1, XU Mingyue1, WANG Zhaoming1, YU Li1
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2. Chongqing Engineering Research Center of Regional Food, Chongqing 400716, China)

The Peleg model was used for the modeling of water absorption in dehydrated squid during rehydration and the effects of alkali concentration on quality characteristics of rehydrated squid were investigated. The results indicated that squid water absorption curves were fitted to the Peleg equation very well, with correlation coefficients higher than 0.99. With increased concentration of dietary alkali, the sensory quality of rehydrated squid increased initially followed by a decrease, and the best sensory quality was obtained at 0.3 g/100 mL dietary alkali concentration. pH showed an increasing trend, and L*, a*, b*, hardness, chewiness, gumminess, shear forces and protein solubility showed a decreasing trend, while there was no significant difference in viscosity and elasticity. The amount of dissolved soluble protein significantly increased in the range of dietary alkali concentration of 0-0.2, 0.3-0.4 and 0.5-0.6 g/100 mL, while in the range of 0.2-0.3 and 0.4-0.5 g/100 mL, no significant change was observed.

squid; rehydration with alkali; Peleg model; quality characteristics

TS254.1

A

1002-6630（2015）21-0056-06

10.7506/spkx1002-6630-201521012

2015-01-13

公益性行業（農業）科研專項（200903012）；三峽庫區優質肉牛安全生產關鍵技術集成與示范項目（2011BAD36B01）

王珊（1990—），女，碩士研究生，研究方向為微生物發酵。E-mail：957386482@qq.com

*通信作者：賀稚非（1960—），女，教授，博士，研究方向為微生物。E-mail：2628576386@qq.com