鹽藻多糖對凍藏中國對蝦水分分布和品質變化的影響

孫協軍,趙利爽,李秀霞

(渤海大學食品科學與工程學院,遼寧錦州 121013)

鹽藻多糖對凍藏中國對蝦水分分布和品質變化的影響

孫協軍,趙利爽,李秀霞*

(渤海大學食品科學與工程學院,遼寧錦州 121013)

研究了鹽藻多糖處理對凍藏中國對蝦水分分布和品質變化的影響。將中國對蝦預煮5 min后分別浸漬于0.03%和0.06%鹽藻多糖水溶液中,取出瀝干包裝后于-18 ℃貯藏,以水分含量、不同狀態水的比例、色差和質構作為評價指標,分析0.03%和0.06%鹽藻多糖處理對凍藏對蝦水分分布和品質變化的影響。結果表明,隨著凍藏時間的延長,對照組蝦肉中水分含量逐漸降低,硬度和咀嚼性迅速增加,L*、a*和b*值降低,不易流動水和自由水比例降低,結合水比例增高;0.06%鹽藻多糖處理抑制了凍藏對蝦肌肉中自由水的流失,提高了蝦肉的水分含量;0.03%和0.06%鹽藻多糖處理對中國對蝦均有一定的護色作用,且降低了對蝦的硬度,但0.06%多糖的護色效果和質構改善效果好于0.03%多糖組。

鹽藻多糖,中國對蝦,凍藏,水分分布,品質變化

中國對蝦(Fenneropenaeuschinensis),又名東方對蝦,屬節肢動物門,甲殼綱,十足目,對蝦科,對蝦屬。主要分布于我國渤海、黃海和朝鮮半島的西部海岸。2014年,我國養殖中國對蝦總量達到48167 t,比2013年增長14.87%。中國對蝦個體較大,殼薄肉細,是經濟價值非常高的海水養殖對蝦品種[1]。養殖中國對蝦收獲期很短,在渤海灣地區,養殖中國對蝦每年9月中旬上市,10月中旬清塘,中國對蝦離水后迅速死亡,在微生物和內源酶等的作用下,蝦體迅速腐敗變質[2],高溫蒸煮可鈍化對蝦體內的多酚氧化酶,預防黑變,滅活微生物,起到防腐抑菌的效果。蒸煮處理后的對蝦對保鮮條件要求低,預煮后凍藏對蝦在春節左右上市,很受當地消費者的歡迎。熟制中國對蝦在凍藏一段時間后會出現蝦殼表面發白的問題,主要原因是水分流失,這種現象影響了對蝦的銷售。低場核磁共振技術(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)可用于肌肉水分狀態及分布的檢測,且已經應用于對蝦水分遷移的研究中[3]。肌肉的水分含量和硬度呈反比[4],隨著對蝦水分變化,對蝦的質構及色澤等指標會隨之發生一定的變化,最終影響到對蝦的品質。

鹽藻(DunalselalSalina),是單細胞廣鹽性藻類,是我國人工養殖成功的重要海水微藻,在鹽湖和鹽灘等地生長良好。在極限條件(高溫、高鹽或營養缺乏等)下,鹽藻能大量積累β-胡蘿卜素[5],因此,鹽藻是世界上公認的天然β-胡蘿卜素來源。鹽藻提取β-胡蘿卜素后的殘渣中含有較高含量的多糖組分,鹽藻多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖等單糖組成[6],具有抗氧化、抑菌和消炎等多種生物活性[7]。多糖具有一定的成膜性和保水性[8],本實驗擬將鹽藻多糖應用于凍熟中國對蝦的保水保質上,通過LF-NMR技術,確定鹽藻多糖對中國對蝦水分遷移影響的基礎上,對色差和質構等品質變化的影響,探討多糖對于熟制對蝦凍藏期間品質變化的影響規律,為鹽藻的精深加工提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鹽藻 購自大連豐源達餌料有限公司;新鮮中國對蝦 購于錦州市林西路水產品批發市場,對蝦置于大的保鮮袋中,放在泡沫箱中,箱中加碎冰運至實驗室;中性蛋白酶(≥60000活力單位) 購自北京索萊寶生物科技有限公司。

F-10制冰機 斯科茨曼制冰機系統(上海)有限公司;NMI20低場核磁共振儀 上海紐邁電子科技有限公司;KQ-400KDE超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;TA.XT-plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司;CR-400型色彩色差計 日本Minolta公司;RE-2000型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;SHZ-D(Ⅲ)型循環水真空泵 上海申光儀器有限公司;labconco free zone 2.5L型真空冷凍干燥機 上海匯分電子科技有限公司。

1.2 鹽藻多糖的制備

參考李秀霞等[9]的方法,采用水提醇沉法制備粗多糖,中性蛋白酶去除蛋白質,最后用硫酸-苯酚法測定其多糖含量為65.3%。鹽藻多糖水溶液配制的預實驗結果表明,多糖濃度低于0.06%時,鹽藻多糖在水溶液中的溶解性較好,多糖水溶液的抗菌及抗氧化活性隨著其濃度的增大而升高,因此,在本實驗中,選取0.03%和0.06%的鹽藻多糖進行以下實驗。

1.3 對蝦樣品處理

選擇質量(18±2) g的新鮮中國對蝦,流水沖洗干凈,沸水中煮5 min,撈出后立即用冷水沖洗至室溫,在鹽藻多糖水溶液中浸泡60 min,瀝干水分,隨機分成多份,厚聚乙烯食品包裝袋密封包裝,每個包裝里4只蝦,將包裝好的對蝦平鋪于網眼塑料箱中,置于-18 ℃冷庫中凍藏,每30 d取樣一次,首先將食品袋包裝的對蝦樣品在流水中解凍2 h后,以在去離子水中浸泡相同時間的對蝦為對照,分別測定整蝦的色差值和蝦肉水分含量、色差(L*、a*和b*)、質構和LF-NMR橫向弛豫時間T2的變化,每個處理重復測定4次。

1.4 指標測定方法

1.4.1 水分含量 參照GB2009.3-2010 2010所述方法測定。

1.4.2 水分狀態和分布 選取對蝦腹部前兩節,將其切成20 mm×5 mm×5 mm的長方體,置于15 cm核磁管中,然后放入磁體箱中。設定質子共振頻率為22.0 MHz,采用硬脈沖[Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)]序列測定樣品的橫向弛豫時間T2。實驗參數:溫度(32±0.01) ℃,采樣點數TD=6160,τ=120 μs,掃描次數NS=6,回波數EchoCnt=8000,掃描實驗結束后,利用反演軟件擬合出T2值。

1.4.3 色差 采用CR-400色差計分析南美白對蝦的L*(亮度),a*(紅色/綠色)和b*(黃色/藍色),樣品測定前進行白板校正。

1.4.4 質構指標 取對蝦前兩腹節(靠頭部)位置的蝦肉,測定其硬度、彈性、黏聚性及咀嚼性。測試條件:P/5柱形探頭,測試前速度1 mm/s,測試速度1 mm/s,測試后速度1 mm/s,測試形變量30%,觸發力5 g。

1.5 數據處理

實驗所得數據采用Excel 2007及SPSS 16.0數學軟件分析。

2 結果與分析

2.1 水分含量和水分狀態的測定結果

熟制中國對蝦水分含量變化見圖1所示,從圖1可以看出,熟制中國對蝦初始水分含量為71.5%,高溫加熱導致蝦肉蛋白質變性,汁液流失,導致熟蝦水分含量低于新鮮蝦。隨著貯藏時間的延長,三組對蝦的水分含量變化是一致的,均表現為水分含量逐漸降低。在180 d貯藏期結束時,對照組、0.03%和0.06%鹽藻多糖處理組中國對蝦的水分含量分別為67.6%、68.2%和69.8%,其中,對照組和0.03%多糖組對蝦水分含量的降低幅度較大。凍藏條件下,肌肉中冰晶的成長和重結晶會導致組織細胞的機械損傷,肌肉蛋白質變性,解凍后汁液流失,導致肌肉水分含量降低,本實驗中,對照組對蝦的水分含量在凍藏期間降低了3.9%,降低幅度不大,這是因為熟制對蝦肌肉蛋白質已經發生一定程度的熱變性,凍藏進一步導致的變性程度較小,水分損失較少。從圖1可見,0.06%鹽藻多糖處理有一定的保水效果,與對照組和0.03%多糖處理組相比,顯著提高了凍熟對蝦在第150 d和第180 d的水分含量(p<0.05),0.06%鹽藻多糖溶液的粘度高于0.03%鹽藻多糖溶液,且完全溶解于水,對蝦在0.06%鹽藻多糖溶液中浸泡瀝干后,多糖溶液的成膜性優于0.03%鹽藻多糖,這是0.06%鹽藻多糖組凍熟對蝦水分含量較高的主要原因。

圖1 鹽藻多糖對凍藏中國對蝦水分含量的影響Fig.1 Effect of D. Salina polysaccharide on moisture content of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

2.2 對蝦水分狀態的變化

圖2 鹽藻多糖對凍藏中國對蝦T2弛豫時間的影響Fig.2 Effect of D. Salina polysaccharide on T2 of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

根據T2弛豫時間的長短,肌肉中水分可分為三種狀態:與大分子物質緊密結合的結合水T2b0～10 ms、細胞內水分或不易流動水T2110～100 ms、自由水T22>100 ms[3,10]。T2弛豫時間最短的水分為結合水,如圖2A和圖2B所示,熟制中國對蝦在凍藏0 d的結合水主要由兩部分水分組成:T2b10.08～0.18 ms和T2b22.0～4.2 ms,占對蝦總水分的8.9%,其中,T2b1被認為是與大分子物質結合最緊密的水分[11]。隨著貯藏時間的延長,各處理組中對蝦的結合水T2b1略有上升,T2b2有降低的趨勢,說明結合水和大分子物質的結合程度發生了輕微變化;對照組自由水T22弛豫時間在凍藏期間沒有明顯變化(p>0.05),0.03%和0.06%鹽藻多糖處理組對蝦的T22比對照組有明顯的降低(見圖2B),鹽藻多糖處理后,自由水的流動性降低,而0.06%多糖組的效果比0.03%多糖組好;中間水弛豫時間T21持續降低,說明不易流動水的流動程度降低,有向結合水轉化的趨勢,而其比例P21也逐漸降低(圖3B),說明不易流動水在對蝦凍藏過程中有一些損失,但各處理組間P21沒有顯著差異(p>0.05)。從圖2可以看出,三種狀態水分比例大小順序為:不易流動水>結合水>自由水,其中,不易流動水的比例遠高于其他2種水分,在凍藏期間,對照組不易流動水比例P21和自由水比例P22降低,而結合水比例P2b則呈現出升高的趨勢。相比于對照組,0.03%多糖組和0.06%鹽藻多糖處理提高了貯藏后期對蝦的自由水P22比例,降低了結合水P2b比例,可以推斷,鹽藻多糖保水作用主要是保持了蝦肉中的自由水。

2.3 質構指標的測定結果

圖4 鹽藻多糖對凍藏中國對蝦質構指標的影響Fig.4 Effect of D. Salina polysaccharide on texture index of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

圖3 鹽藻多糖對凍藏中國對蝦水分狀態和分布的影響Fig.3 Effect of D. Salina polysaccharide on water mobility and distribution of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

凍藏期間中國對蝦硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性的變化如圖4所示,高溫煮制導致汁液流失,熟蝦的初始硬度、咀嚼性和黏聚性均高于生蝦。蔡燕萍等[12]研究表明蒸煮加熱導致蝦肉蛋白質的三、四級網狀結構被破壞,汁液流失使得肌原纖維密度增大,硬度、內聚性、咀嚼性增大。高溫煮制導致蝦肉蛋白質之間的作用力減弱,彈性降低(p<0.05)。隨著貯藏時間的增加,各組對蝦的硬度和咀嚼性均大幅增加,對蝦難于咀嚼。胡芬[4]研究發現魚肉的硬度與其水分含量呈反比關系,隨著凍藏時間延長,對蝦肌肉蛋白質變性程度增大,汁液流失增加導致了硬度等指標的逐漸升高。從圖4A可見,鹽藻多糖處理緩解了貯藏后期(120～180 d)熟制中國對蝦硬度的增加(p<0.05),這與多糖具有保水性有關。結合圖3C的實驗結果,鹽藻多糖處理可能降低了凍藏蝦肉自由水的損失,提高了蝦肉保水性能,改善了硬度。各組對蝦之間彈性和黏聚性變化不大,0.03%和0.06%鹽藻多糖處理組彈性略高于對照組,而黏聚性略低于對照組,說明鹽藻多糖處理組的彈性和黏聚性略好于對照組,而三組對蝦的咀嚼性逐漸升高,0.03%和0.06%鹽藻多糖組對蝦的咀嚼性略低于對照組,但在彈性、黏聚性和咀嚼性三項指標上,相比于對照組,0.03%和0.06%鹽藻多糖處理都沒有出現顯著效果(p>0.05),鹽藻多糖對于凍熟中國對蝦質構的改善主要體現在硬度上,其中,在貯藏第150 d和180 d,0.06%鹽藻多糖組硬度顯著低于0.03%多糖組(p<0.05)。

2.4 色差(L*、a*、b*)測定結果

各組中國對蝦在凍藏期間色差(L*、a*、b*)變化如圖5所示,熟制中國對蝦中的色素以色素-蛋白質復合物的形式存在,對蝦呈現青色[13-14],L*、a*和b*值均較低,在煮制加工過程中蛋白質-色素復合物被破壞,對蝦呈現橙紅色[14]。隨著貯藏時間的延長,各組熟制中國對蝦L*在貯藏期間逐漸降低,蝦殼表面失去光澤,由于水分含量的降低,導致后期蝦殼表面發白,出現類似于干蝦制品的特征,各組對蝦的a*變化不大,但0.03%和0.06%鹽藻多糖組a*在凍藏第90～180 d顯著高于對照組(p<0.05)。而b*在凍藏期間變化較為明顯,可較好反映蝦體顏色變化規律[15],0.06%多糖組對蝦b*在貯藏后期明顯高于其他2組(p<0.05)。鹽藻多糖組比熟蝦對照組的亮度略有改善,顯著提高了貯藏后期對蝦的紅度值(a*)和黃度值(b*)(p<0.05),從b*值的變化看,0.06%鹽藻多糖處理對于凍熟中國對蝦的護色效果好于0.03%多糖組。

圖5 鹽藻多糖對凍藏中國對蝦色差值的影響Fig.5 Effect of D. Salina polysaccharide on color value of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

3 結論

研究了0.03%和0.06%鹽藻多糖處理對熟制中國對蝦在-18 ℃凍藏期間水分含量和分布、質構指標(硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性)及色差(L*、a*、b*)的變化,結果表明,凍熟中國對蝦在6個月的凍藏期間水分含量逐漸降低,0.06%鹽藻多糖處理對凍熟對蝦有較好的保水效果,從低場核磁水分弛豫時間T2和各水分比例的測定結果看,鹽藻多糖的保水性主要體現在保持了對蝦肌肉中的自由水;凍熟對蝦在凍藏期間亮度值(L*)和黃度值(b*)出現較大降幅,紅度值(a*)略有降低,0.03%和0.06%多糖處理都顯著提高了凍藏后期對蝦的a*值和b*值,有較好的護色效果;對蝦硬度和咀嚼性在凍藏期間明顯升高,而彈性和黏聚性變化較小,鹽藻多糖顯著降低了貯藏后期對蝦的硬度;0.06%多糖組的護色和硬度改善效果好于0.03%多糖處理組,且具有一定的保水作用。

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Effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality changes of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensisduring frozen storage

SUN Xie-jun,ZHAO Li-shuang,LI Xiu-xia*

(College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China)

The effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality changes of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensisduring frozen storage were studied. Shrimps were immersed in preservative of 0.03% and 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide solution after cooked in boiling water for 5 min,removed,drained and stored at -18 ℃. Moisture contrent,the proportion of different status of water,color and texture were periodically assessed to investigate the effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensis. The results showed that the moisture content of pre-cooked shrimps decreased with the storage time increasing,the hardness and chewiness increased quickly,L*,a*andb*decreased,the proportion of immobilized water P21and free water P22decreased,and the proprotiong of bound water P2bincreased for all control samples. The loss of free water in shrimp muscle was retarded by 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide treatment,and the mosture content increased. It was also observed that 0.03% and 0.06% polysaccharide solution treatment all had color protection effect on pre-cooked shrimps,and decreased the hardness of samples,the effect of 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide solution treatment was better than that of 0.03% polysaccharide treatment.

Dunaliellasalinapolysaccharide;Chinese shrimpFenneropenaeuschinensis;frozen storage;water distribution;quality changes

2016-10-24

孫協軍(1969-)，男，本科，實驗師，主要從事食品資源開發利用方面的研究，E-mail:sunxiejun111@163.com。

*通訊作者:李秀霞(1973-)，女，博士，副教授，主要從事水產品貯藏加工方面的研究，E-mail:lixiuxiaxxx@163.com。

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2015BAD17B03)。

TS254.1

A

1002-0306(2017)07-0315-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.053