不同方式預煮過程中仿刺參的品質變化

侯志剛,王茂劍,井月欣,趙云蘋,孟春英,王　穎,王共明,高繼慶,張　健,*

(1. 山東省海洋資源與環境研究院,山東煙臺 264000;2. 上海海洋大學食品學院,上海 200000;3.山東省海洋生態修復重點實驗室,山東煙臺 264006)

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不同方式預煮過程中仿刺參的品質變化

侯志剛1,2,王茂劍1,3,井月欣1,趙云蘋1,孟春英1,2,王穎1,2,王共明1,高繼慶1,張健1,3,*

(1. 山東省海洋資源與環境研究院,山東煙臺 264000;2. 上海海洋大學食品學院,上海 200000;3.山東省海洋生態修復重點實驗室,山東煙臺 264006)

為了確定仿刺參最佳的預煮條件和參數,對其在蒸餾水煮制(Ⅰ)、不同濃度鹽水(1%、3%和6%)煮制(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)、不加水蒸制(Ⅴ)和加水蒸制(Ⅵ)過程中的品質變化進行了研究。結果表明:微生物殘留量和酶活性都呈下降趨勢。在殺菌和滅活的作用上,煮制(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)>Ⅴ>Ⅵ,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ間無顯著差異(p>0.05)。菌落總數下降一個數量級分別需要12、15、18 min,酶活性變化開始趨緩的時間分別是9、12、15 min。粗蛋白最終損失量上,(Ⅲ、Ⅳ)>(Ⅰ、Ⅱ)>Ⅴ>Ⅵ,其中Ⅲ和Ⅳ顯著大于Ⅰ和Ⅱ(p<0.05);粗多糖的最終損失量上,(Ⅰ、Ⅱ)>(Ⅲ、Ⅳ)>Ⅴ>Ⅵ。在組織結構的變化上,蒸制比煮制方式變化慢,特別是Ⅳ的變化延遲較明顯。Ⅰ和Ⅴ都是較好的預煮方式,熱處理時間分別為12和15 min左右為宜。

預煮,仿刺參,品質,酶活性,組織結構

海參屬于棘皮動物門海參綱,具有很高的經濟價值。在我國,海參從古到今一直被作為佐膳佳品,且具有很高的藥用價值[1]。資料[2-6]表明海參不僅含有大量的蛋白質及多種維生素和微量成分,而且所含生物活性物質具有一定的藥理活性。仿刺參是海參中最重要的一種,其體內生物活性物質豐富,在我國已成為一種具有顯著經濟效益的水產養殖品種[7]。

鮮海參對環境極其敏感,極易發生自溶,一些學者做了保鮮方面的研究[8-11]。但由于技術難以控制和高成本,在企業中難以得到推廣應用。因此目前企業中經常采用的方法通過預煮使海參脫水并使其酶失活得到暫時的保存。

近幾年,熱加工相關研究逐漸增多。薛冬梅等[12]對熱加工過程中刺參的組織結構和流變學特性進行了研究。董秀萍[13]研究了100 ℃以上的熱加工對海參體壁加工特性的影響。另外,相關學者[14]研究了不同真空條件下的溫度對海參質量損失率、物性學分析和組織結構方面的影響,發現真空蒸煮能降低損失,并能改善質構特性。但在工業化生產上,真空蒸煮技術并沒有得到廣泛應用,最常用熱處理方式依然是常壓的煮制和蒸制。然而很少有文獻針對蒸制過程中海參品質的變化進行研究。陳燕等[15]在研究煮制時間對刺參鹽漬結果的影響時采用的方式是鹽水煮制;而且孫妍等[16]發現加入食鹽比不加食鹽煮制海參需要的干燥時間更短,復水產品感官特性較好。因此,有必要對海參不同濃度的鹽水煮制過程進行研究,闡明其品質變化規律。

本實驗從品質變化角度出發,通過常規的檢測手段和組織染色法研究不同方式的預煮過程中仿刺參品質的變化規律,以期為海參的加工提供理論基礎和科學依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮仿刺參煙臺山水海產有限公司。

酪氨酸、酪素上海生工生物工程有限公司;甲基紅指示劑、蘇木精、酸性品紅(指示劑級別)國藥集團化學試劑有限公司;其他試劑均為國產分析純自國藥集團化學試劑有限公司。

TP102型全自動組織脫水機德國萊卡,ST5010型全自動染色機德國萊卡,LEICA ICC50HD型顯微鏡德國萊卡。

1.2實驗方法

1.2.1原料處理選取體長(11±2)cm,體重約為(60±5)g的健康仿刺參作為實驗對象,去除內臟,清洗干凈。將其隨機分組,5～6頭/組,立即進行如下處理。蒸餾水煮制(I):取6組海參,稱重和測量,蒸餾水煮沸后,然后將6組仿刺參體壁分別放入煮沸的蒸餾水中(W/V,1∶3),分別煮制3、6、9、12、15、18 min。在煮制過程中不斷攪拌。1%(Ⅱ)、3%(Ⅲ)、6%(Ⅳ)鹽水煮制:取6組海參,進行標記、稱重和測量,鹽水煮沸后,然后將6組仿刺參體壁分別放入煮沸的蒸餾水中(W/V,1∶3),分別煮制3、6、9、12、15、18 min。期間不斷攪拌。不加水蒸制(V):取6組海參,進行標記、稱重和測量,將6組仿刺參體壁分別放入有孔蒸盤中,分別處理3、6、9、12、15、18 min。加水蒸制(Ⅵ):取6組海參,進行標記、稱重和測量備用。蒸鍋開始充分產蒸汽后,放入含蒸餾水(W/V,1∶3)的無孔蒸盤,待溫度達到100 ℃后,將6組仿刺參體壁分別放入中蒸盤中,分別蒸制3、6、9、12、15、18 min。收集以上所有處理方式18 min時的加工廢液貯藏于-20 ℃下備用。

1.2.2仿刺參殘留微生物殘留總數的測定稱取25 g樣品,利用瓊脂培養基進行菌落計數,菌落計數以菌落形成單位(colony-forming units,CFU)表示。

1.2.3仿刺參粗蛋白酶活性的測定參考朱蓓薇等[17]的方法,將用去離子水沖洗干凈去內臟后仿刺參,經組織搗碎勻漿后的仿刺參25 g加入0.05 mol/L pH7.0的tris-HCl 75 mL浸提(W/V=1∶3)。4 ℃下靜置過夜后8000 r/min離心10 min,收集上清液,加入(NH4)2SO4至80%飽和度,在4 ℃放置4 h后8000 r/min離心10 min,收集沉淀并用去離子水溶解,定容至50 mL待測。以酪蛋白為底物,反應10 min,終止液用0.4 mol/L TCA,離心后275 nm處測吸光度。以酪氨酸做標準曲線。酶活力單位定義:1 mL液體酶在40 ℃條件下,1 min水解酪素產生1 μg酪氨酸為1個酶單位。

1.2.4營養物質損失量的測定

1.2.4.1粗蛋白損失量的測定取預煮18 min后蒸煮液5 mL,8000 r/min離心,收集上清液采用雙縮脲法測定其粗蛋白含量。采用標準的結晶牛血清清蛋白繪制標準曲線。

1.2.4.2粗多糖損失量的測定預煮18 min后蒸煮液,經離心后取上清液,加入乙醇至80%乙醇度后離心,沉淀復溶后采用苯酚硫酸法測定多糖含量,以葡萄糖作為標準品繪制標準曲線。

1.2.5組織結構的觀察銳利刀片制備 0.5 cm×0.5 cm大小的仿刺參體壁組織塊,Bouin氏固定液固定,石蠟包埋,6 μm切片,VG染色,中性樹膠封片,于40倍顯微鏡下觀察并拍照。

2　結果與討論

2.1仿刺參微生物殘留總數的變化

海參作為一種海洋生物,其具有豐富的共附生微生物[18]。資料[19-20]顯示海參體表不僅存在不同種類的細菌、酵母菌和真菌,而且一些菌屬為水產品中的特定腐敗微生物[21]。在熱加工過程中,共附生微生物會被殺死,但難以將其全部殺死,因此微生物的殘留量是影響水產品加工后貯藏的一個重要因素[22]。從圖1中可以看到,隨著熱處理時間的延長,6種熱處理方式仿刺參菌落總數曲線呈下降趨勢。由于傳熱速度的差異,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ平均下降幅度大于Ⅴ和Ⅵ,且在整個過程中的大部分時間中I、II、III和IV與V和VI之間的差異顯著(p<0.05),這說明煮制比蒸制的殺菌效果好。這種結果同相關研究結果類似[23]。由煮制和蒸制方式之間的顯著性分析可知,除個別外,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅴ之間在3～9 min差異顯著(p<0.05),主要是由于煮制和蒸制方式的傳熱效率的差異。但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅵ之間在3～6 min差異不顯著(p>0.05),推測原因可能是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ中仿刺參都是直接與同樣溫度的水接觸,在加熱開始階段,不斷攪拌對體壁上的部分微生物起到了洗刷作用。在12～15 min之間,除個別外,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅵ差異顯著(p<0.05),而Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅴ卻差異不顯著(p>0.05)。這可能是由于VI中加入的水使蒸汽對仿刺參的傳熱效率下降所致。除此之外,在18 min時,6種方式都有一定量的微生物殘留。有研究發現蒸煮后的軟烤扇貝和蝦仁上殘留的菌種主要為耐熱的芽孢桿菌屬[24-25]。資料顯示海參體表存在芽孢桿菌屬[26]。18 min時,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅴ和Ⅵ之間的差異顯著(p<0.05),推測仿刺參在蒸煮后有可能會有芽孢桿菌存在,煮制對耐熱菌的殺滅較強。陳忘名等[27]對出口即食凍煮淡水龍蝦肉總結發現菌落總數為103cfu/g。從圖1中可以看到,當6種預煮方式下降一個數量級后接近于103cfu/g,即下降一個數量級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ需要12 min,而Ⅴ需要15 min,Ⅵ需要18 min,這說明6種預煮方式在18 min內就可以達到很好的殺菌效果。從圖中還可以看到,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ之間在整個熱加工過程中沒有明顯的差異(p>0.05),變化規律相似,這說明低濃度的鹽水對微生物沒有明顯的輔助殺滅作用。而Ⅴ和Ⅵ之間的差異在整個過程中也不顯著(p>0.05)。

圖1　熱處理過程中微生物殘留總數的變化Fig.1　The total number of Residual microorganisms in the process of heat treatment

2.2仿刺參粗蛋白酶活性的變化

蒸煮后仿刺參酶活性的高低對其貯藏有很大的影響。現已發現海參的自溶與海參體內的組織蛋白酶B和L有關[28-29],而且發現磷酸酶也會參與海參的自溶過程[30-32]。啟航等[33]發現粗蛋白酶的活性范圍在pH1～7之間,且pH5～6處活性最高。此最高值為組織蛋白酶的活性最高pH[34],同時酸性磷酸酶的活性最適pH也處于這個范圍內[35]。對比分析粗蛋白酶和酸性磷酸酶的提取方法[33,36]，發現酸性磷酸酶是粗蛋白酶液中分離出來的。在本研究中,測定的就是蒸煮后粗蛋白酶的活性。如圖2所示,隨著熱處理時間的延長,6種熱加工方式仿刺參粗蛋白酶活性都呈下降趨勢。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ在0～3 min區間相對于Ⅴ和Ⅵ下降幅度較大,且差異顯著(p<0.05),而3～18 min下降幅度相對較小,這說明煮制相對于蒸制對仿刺參的酶活性的影響較大。而且單因素方差分析可知,在9 min時Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶活性變化開始趨于平緩,而Ⅴ在12 min,Ⅵ在15 min。這同蔡艷萍[23]的對南美白對蝦的蒸煮過程研究結果的規律一致。眾所周知,蛋白酶的活性受溫度、pH和金屬離子等影響,研究發現一定濃度的Na+對新鮮海參的粗蛋白酶活性有一定的抑制作用[37]。在圖2中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ之間在整個過程中差異不顯著(p>0.05),這說明在熱加工過程中,特別是高溫作用下,溫度對仿刺參粗酶活性的影響占主導地位。除此之外,Ⅴ酶失活速率要大于Ⅳ,且Ⅴ與Ⅵ酶活性的變化之間有明顯的差異,特別是在3～12 min區間內(p<0.05),這表明要用蒸制方式快速滅活,Ⅴ為優于Ⅵ。

圖2　熱處理過程中粗蛋白酶活性的變化Fig.2　The changes of crude protease activity in the process of heat treatment

2.3營養物質的最終損失量

海參體壁的主要結構為真皮結締組織。真皮結締組織的細胞間隙充填著膠原纖維成分,膠原纖維上連接有海參多糖或與蛋白組成的蛋白聚糖[38]以及糖蛋白[39]。在熱加工過程中,膠原纖維的原有結構會被破壞,導致持水率下降、結締組織收縮失水。而且海參中多糖、非膠原蛋白等組分也遭到變性、降解,同膠原纖維隨水分流失。在本實驗中,主要對廢棄液中多糖和蛋白進行了檢測。圖3為18 min時不同預煮方式中仿刺參粗蛋白和粗多糖的損失率。如圖所示,在兩種物質的損失上,蒸制方式相對于煮制方式損失較小,且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ明顯大于Ⅴ和Ⅵ(p<0.05)。這種差異同樣的出現在本實驗進行的預實驗中,發現煮制的失重率和失水率明顯快于蒸制。而且資料[23]顯示在開始階段煮制比蒸制使對蝦的含水量下降更為明顯。這主要是煮制傳熱速率快于蒸制造成的。有報道稱煮制與蒸制對中華絨螯蟹不同部位的滋味成分的影響有一定的區別[40]。從提高海參風味的角度出發,后續需要進行關于不同熱加工方式對風味成分影響的研究,以便更好的進行加工方式的選擇。根據圖3和數據分析可知Ⅲ和Ⅳ的粗蛋白損失顯著高于Ⅰ和Ⅱ(p<0.05),這可能是食鹽對蛋白的增溶作用導致的。然而Ⅲ和Ⅳ的粗多糖損失低于Ⅰ和Ⅱ,但Ⅲ和Ⅳ與Ⅰ和Ⅱ之間差異不顯著(p>0.05),這表明低濃度的食鹽溶液對仿刺參多糖在高溫下的保護作用不明顯。Kobayashi等[41]指出較高分子量透明質酸(Mw>1.7×106)的溶液在有鹽存在的情況下會發生分子纏結現象,而較低分子量透明質酸的溶液則沒有。雖然海參中的硫酸軟骨素與透明質酸同為酸性粘多糖的一種,但海參多糖的分子量小于1.7×106[42],且高溫作用不容忽視。所以食鹽的進入并沒有對多糖的保留起到明顯的作用,這與相關研究[43]結果存在差異。從圖中還可以看到Ⅴ與Ⅵ在粗蛋白和粗多糖的損失之間差異不顯著(p>0.05)。

圖3　粗蛋白和粗多糖在6種方式中的最終損失量Fig.3　The final loss of crude protein and crude polysaccharide in six ways

2.4組織結構的變化

鮮活仿刺參體壁中含有大量的膠原蛋白,在蒸煮過程中膠原蛋白的天然結構會遭到破壞。有研究表明在溫度超過的50 ℃后,膠原纖維結構將被破壞,纖維會變得疏松;超過70 ℃后,膠原蛋白會出現熱收縮現象;如果繼續加熱膠原蛋白之間會出現聚集現象[44]。

海參體壁中的主要成分為膠原纖維,其在加工中的特性直接影響海參制品的品質。圖4～圖7分別為仿刺參Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ預煮過程中膠原纖維在40倍光學顯微鏡下的觀察結果。從圖4中可以看到,鮮活仿刺參的膠原纖維排列具有很好的方向性,而且膠原纖維束較粗以及整體結構較緊密。與鮮活刺參相比,四種方式在6～18 min內出現了相似的結果,圖4～圖7四個圖無明顯的區別,說明鹽分濃度對膠原纖維變性和聚集的影響不明顯,這與鹽分濃度對蛋白酶活性和微生物等的影響作用結果類似。6 min時膠原纖維分布較亂,纖維之間出現交聯,而且膠原纖維距離變大;12 min時圖中已經出現大部分膠原纖維凝聚塊;18 min時基本上全部的膠原纖維發生嚴重凝聚,而且纖維凝聚塊之間的間距很小。

圖4?、襁^程中組織結構的變化Fig.4　The changes of texture in Ⅰ process

圖5?、蜻^程中組織結構的變化Fig.5　The changes of texture in Ⅱ process

圖6　Ⅲ過程中組織結構的變化Fig.6　The changes of texture in Ⅲ process

圖7?、暨^程中組織結構的變化Fig.7　The changes of structure in Ⅳ process

從圖8看到與鮮活刺參相比,Ⅴ過程中膠原纖維在6 min時雜亂、間隙較大且較細長,與煮制過程相比,交聯現象較不明顯;12 min時出現較明顯的交聯現象,且出現了部分凝聚現象;18 min時出現大量凝聚現象,但與煮制過程相比,凝聚并不嚴重。

圖8?、踹^程中組織結構的變化Fig.8　The changes of texture in Ⅴ process

圖9顯示Ⅵ過程中膠原纖維在6 min時出現較多斷裂,纖維較細且間隙較大,與鮮活刺參相比,纖維之間排列較無序,但較煮制過程整齊。12 min時出現不同程度的交聯,可以看出較煮制過程有一定的延遲。18 min時膠原纖維之間發生不同程度的凝聚,膠原纖維變得較粗大。

圖9?、鲞^程中組織結構的變化Fig.9　The changes of structure in Ⅵ process

綜上所述,仿刺參在預煮過程中,隨著時間的延長,膠原纖維先變性、收縮和降解后,變得無序,空隙變大;然后,逐漸凝聚成明膠,空隙隨之變小;最后,膠原纖維交聯成片狀的致密結構。資料顯示海參在100 ℃下加工0.5 h后,明膠開始逐漸溶出[13]。因此,在實際生產上,仿刺參的預煮時間不應太長。對比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ與Ⅴ和Ⅵ的組織結構,可以發現仿刺參在煮制中結構變化更快。蒸煮之間這種差異與微生物殘留量和酶活性變化中的結果一致。

3　結論

在仿刺參的熱處理過程中,煮制比蒸制方式對其組織結構的破壞作用更強。組織結構中膠原纖維隨時間變性、降解,逐漸交聯凝聚,煮制出現凝聚的時間比Ⅴ和Ⅵ早。而且,煮制比蒸制方式對微生物和酶活性的殺滅更強。煮制方式殺滅酶活性和使微生物殘留數下降一個數量級需要的時間分別為9和12 min,而Ⅴ分別需要12和15 min。此外,煮制方式營養物質的損失量要明顯大于蒸制;在四種煮制方式之間,Ⅲ和Ⅳ粗蛋白的最終損失量明顯高于Ⅰ和Ⅱ,其余觀測指標差異不顯著。Ⅴ的滅活要強于Ⅵ,其余差異不明顯。從營養損失、酶活性、菌落殘留數和經濟方便方面綜合考慮,蒸餾水煮制和不加水蒸制可作為合適的熱加工方式,預煮時間分別為12和15 min左右。

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Quality changes ofApostichopusjaponicusunder different pre-cooking processes

HOU Zhi-gang1,2,WANG Mao-jian1,3,JING Yue-xin1,ZHAO Yun-ping1,MENG Chun-ying1,2,WANG Ying1,2,WANG Gong-ming1,GAO Ji-qing1,ZHANG Jian1,3,*

(1.Shandong Institute of Marine Resources and Environment,Yantai 264000,China;2.Institute of Food Science and Engineering,Shanghai Ocean University,Shanghai 200000,China;3.Shandong Provincial Key Laboratory of Restoration for Marine Ecology,Yantai 264006,China)

In order to obtain the optimal pre-cooking conditions and parameters ofApostichopusjaponicus,its quality changes were studied in the process of boiling with distilled water(I)or saline solution with different concentration(1%,3%,6%)(Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)and steaming with no water(Ⅴ)or water(Ⅵ). The results were as follows:mcrobial residues and crude protease activity declined with time. The sequence of the ability of lowering bacteria and protease activity was(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ and Ⅳ),Ⅴ,Ⅵ,but there were no significant differences among Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ and Ⅳ(p>0.05). The time for decreasing one order of magnitude of bacterial count by three treatments needed 12 min,15 min and 18 min respectively. The time for the change of enzyme activity began to slow down was 9 min,12 min and 15 min respectively. The sequence of the final losses of crude protein was(Ⅲ,Ⅳ),(Ⅰ,Ⅱ),Ⅴ,Ⅵ,but there were significant difference between(Ⅲ,Ⅳ)and(Ⅰ,Ⅱ)(p<0.05). The sequence of the final losses of crude polysaccharide was(Ⅰ,Ⅱ),(Ⅲ,Ⅳ),Ⅴ,Ⅵ. On texture changes,the boiling treatments were slower than the steamed ways,especially the texture changes of Ⅵ was slowest. Ⅰ and Ⅴ were appropriate pre-cooking ways and the optimum time of thermal processing were 12 min and 15 min respectively

pre-cooking;Apostichopusjaponicus;quality;enzymatic activity;organization structure

2015-06-25

侯志剛(1989-),男,在讀碩士,研究方向:水產品加工與貯藏,E-mail:houzhigang507@163.com。

張健(1980-),男,博士,助理研究員,研究方向:海洋食品科學,E-mail:zjsd408@163.com。

國家海洋局海洋公益性行業科研專項(201205027;201105029);山東省現代農業產業技術體系刺參產業創新團隊建設項目(SDAIT-08);山東省農業重大應用技術創新項目;煙臺市科技發展計劃項目(2014ZH081);水生動物營養與飼料泰山學者崗位經費資助項目(TS 200651036)。

TS254.1

B

1002-0306(2016)03-0328-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.060