超高压对虾蛄脱壳及加工性能的影响

贾　莹，胡志和*，王秀玲，陈少华，刘蓄瑾，夏　磊

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津　300　　　 134）

超高压对虾蛄脱壳及加工性能的影响

贾莹，胡志和*，王秀玲，陈少华，刘蓄瑾，夏磊

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津300 134）

以压力、保压时间为影响因素，以得肉率、脱壳时间和持水性为指标，研究超高压处理 虾蛄脱壳的最佳条件，评价不同脱壳条件下所得虾仁的加工性能（汁液流失率、质构和色泽变化）。结果显示：在所选的压力（100～500 MPa）和时间（1～20 min）范围内，当压力为350～400 MPa，保压时间为8 min时，与传统的手工直接去壳相比，脱壳时间缩短55%、得肉率提高26.28%。在该条件下处理后虾仁的持水性为31.82%、汁液流失率为-6.56%、整体 色差变化值为12.46、硬度为214.396 g、弹性为0.891、咀嚼性为101.020、黏聚力为0.526。因此，超高压处理虾蛄，能够提高脱壳效率，改善虾肉的加工性能。

虾蛄；超高压处理；脱壳工艺

虾蛄（Mantis Shrimp），俗称“螳螂虾”、“爬虾”，又称“富贵虾”、“琵琶虾”等。隶属甲壳纲、口足目、虾蛄科。虾蛄营养丰富、汁鲜肉嫩，其蛋白质含量高达20%，脂肪含量0.7%，含有大量人体必需氨基酸［1-2］，富含磷和其他多种微量元素，是很好的含磷食物。虾蛄广泛分布于中国沿海地区，以福建、广东、浙江及海南为主要产地，日本、朝鲜、东南亚各国附近海域也广泛存在［3］。国内有研究者对虾蛄类进行区域性研究：黄梓荣等［4］分析了南海北部陆架区虾蛄类的种类组成和数量分布；梅文骧［5-6］、徐善良［7］等研究报道了浙江沿海虾蛄类的资源现状、种类组成及生活习性等，但对其营养成分研究报道较少［8-9］。

虽然虾蛄营养丰富，味道鲜美，但由于其外壳坚硬并且尾部和两侧都长着锋利的刺，去壳较难，给食用带来麻烦，特别是在其鲜活状态下去壳更是不易。传统手工脱壳及机械脱壳时间长，得肉率低，并且不易得到完整的虾仁［10］。目前，广泛使用速冻后解冻的方法对虾进行脱壳，但效率低且易破坏虾仁品质［11］。

超高压（ultra-high pressure，UHP）技术是食品加工领域的高新技术之一，对食品的色泽、天然风味和营养价值具有独特的保护效果［12-14］。陈少华等［15］研究超高压技术对南美白对虾脱壳及加工性能的影响，得出超高压处理能显著缩短南美白对虾脱壳时间、提高虾仁得肉率、持水性（water holding capacity，WHC）、降低其汁液流失率（drip loss，DL）的结论，从而说明超高压脱壳可以提高虾仁的加工性能。

本研究采用超高压技术处理虾蛄，以压力、保压时间为影响因素，以得肉率、脱壳时间和持水性为指标，确定虾蛄脱壳的最佳条件，并对不同脱壳条件下所得虾仁的汁液流失率、质构和色泽变化进行研究，为利用超高压技术进行虾蛄脱壳提供理论指导。

1　材料与方法

1.1材料

虾蛄购于天津市韩家墅水产市场。

聚乙烯塑料袋天津华安塑料有限公司。

1.2仪器与设备

L535-1型低速离心机湘仪离心机仪器有限公司；UltraScan PRO色度仪美国Hunter Lab公司；HWS24型电热恒温水浴锅上海一恒科技有限公司；TA-XT2i型质构分析仪英国Stable Micro Systems公司；HPP.L3-800/2.5超高压设备天津市华泰森淼生物工程技术有限公司；JJ-2型组织捣碎匀浆机常州国华电器有限公司；FA1104N型电子天平上海精密科学仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1压力和保压时间对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响测定

选取颜色、大小、质量差异较小的鲜活虾蛄，清洗干净后放入聚乙烯塑料袋（每袋约100 mL蒸馏水、1 只虾蛄），真空密封包装。分别在保压时间8 min，压力250、300、350、400、450、500 MPa条件下和压力400 MPa，保压时间4、6、8、10、12 min条件下，常温处理虾蛄后进行手工脱壳，以未经超高压处理的新鲜虾蛄作为对照组，分别计算不同压力和保压时间下虾蛄脱壳时间及得肉率，以脱壳时间和得肉率为指标评价脱壳效率。

脱壳时间测定：挑选5 名经过培训的实验员，对不同超高压条件处理后的虾蛄进行脱壳。记录每组5 只虾蛄脱壳所用的时间，每个处理组进行3 次平行实验。

得肉率测定：准确称量不同超高压条件处理后每组整虾蛄的质量以及脱壳后的虾仁质量。每组5 只虾蛄，每个处理组进行3 次平行实验。按公式（1）计算得肉率。

1.3.2超高压处理后虾仁持水性与汁液流失率的测定

持水性测定：分别称取15 g按1.3.1节不同超高压条件处理的虾仁，按1∶1（m/V）加水匀浆，40 ℃水浴20 min后放入离心管中，4 000 r/min，常温下离心10 min后去除上清液。按公式（2）计算虾仁持水性，每个处理组进行3 次平行实验。

式中：m1为离心管质量/g；m2为离心后离心管与虾仁匀浆的总质量/g；m为虾仁质量/g。

汁液流失率测定［16］：称取不同超高压条件处理的虾蛄，在称量之前统一用滤纸吸去表面水分，然后称量脱壳后的虾仁质量，最后再称量虾壳与虾头等废料的质量，按公式（3）计算虾仁的汁液流失率。

式中：m为鲜虾的质量/g；m1为高压脱壳后虾仁的质量/g；m2为虾壳与虾头等废料的质量/g。

1.3.3超高压处理对虾仁质构的影响测定

采用TA-XT2i型质构仪，对1.3.1节中各超高压条件处理后的虾仁硬度、弹性、咀嚼性、黏聚力进行测试，测定探头为P/50柱形探头，取样部位为虾仁肌肉第4腹节中央位置，测试时选取的参数值为测前速率2 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率2 mm/s；测试深度75%；触发力5 g。每个处理组取6 个平行样测定。

1.3.4超高压处理对虾仁色泽的影响测定

准确称取1.3.1节中各条件下处理的虾仁50 g，进行打浆。采用UltraScan PRO色度仪测定样品的亮度（L*）值、红度（a*）值、黄度（b*）值，按照公式（4）计算虾仁色泽的总体变化值（ΔE）［17］。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*分别为处理组的虾仁的L*、a*、b*值与对照组虾仁的L*、a*、b*值之差。

1.3.5冷冻处理对虾蛄脱壳时间、得肉率及处理后虾仁品质的影响测定

将10 只（22±3）g的虾蛄放入-18 ℃冰箱，冷冻12 h后拿出，立即进行实验，实验方法同1.3.1节，记录脱壳时间及得肉率，将所得虾仁温度升至室温，依据1.3.2～1.3.4节的实验方法对虾仁的持水性、汁液流失率、质构及色泽进行测定。将未处理、超高压处理、冷冻处理虾蛄的脱壳时间、得肉率、质构和色差等指标进行全面比较。

2　结果与分析

2.1压力和保压时间对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响

2.1.1压力对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响

脱壳时间和得肉率是评价虾蛄脱壳效率的重要指标。如果脱壳时间缩短，将很大程度提高虾蛄虾仁的生产效率，节约生产成本。得肉率则反映了虾蛄脱壳后虾仁的产出率，也间接反映了虾仁的完整程度。

图1　不同压力下处理8 min对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响Fig.1　Effect of treatment at different pressures for 8 min on shelling time and meat yield of squilla

由图1可知，不同压力处理虾蛄的脱壳时间与未处理虾蛄脱壳时间相比均显著下降（P＜0.05），且脱壳时间随压力的增大呈现出先减小后增大的趋势。250～350 MPa条件下处理虾蛄脱壳时间比对照组缩短了36%～46%，压力较小时脱壳时间仍较长，这可能是由于较低压力下虾壳与虾仁组织之间仍有黏连。400 MPa条件下脱壳时间较对照组缩短了55%。400～500 MPa条件下随着压力增大脱壳时间反而延长，这可能是由于压力过高使虾仁的结缔组织和肉蛋白变性，从而使虾仁易破碎，延迟了脱壳时间［18］。

不同压力处理虾蛄得肉率与对照组相比显著提高（P＜0.05）。250～350 MPa条件下得肉率随压力的增加而增大，350 MPa时得肉率达到41.28%，提高了26.28%。压力超过350 MPa 时虾仁得肉率下降，这可能是由于压力过高使虾肉整体质构发生变化，从而造成脱壳时虾蛄尾部容易断裂，引起得肉率降低［19］。因此，压力为350 MPa，处理8 min，既能有效提高虾蛄的脱壳效率，又能够提高得肉率。

2.1.2保压时间对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响

图2　400 MPa条件下不同保压时间对虾蛄脱壳时间及得肉率的影响Fig.2　Effect of different holding times at 400 MPa on shelling time and meat yield of squilla

由图2可知，不同保压时间的脱壳时间均比对照组显著减少（P＜0.05）。保压时间为8 min时的脱壳时间比对照组缩短了52.03%，保压时间超过8 min时，反而会延长脱壳时间。这可能是由于保压时间过长使虾仁的结缔组织和肉蛋白变性，容易造成虾仁破碎，脱壳时间变长［18］。

虾蛄得肉率随保压时间的增大呈现出先增大后减小的趋势，保压时间8 min时，得肉率最大，为40.85%；8 min之后，虾蛄得肉率出现下降的趋势，其原因可能是虾蛄的肌原纤维蛋白在长时间压力的作用下，肌肉出现了破裂损失［20］。实验结果表明，保压时间为8 min时，能有效提高虾蛄的脱壳效率。

2.2超高压处理对虾仁持水率与汁液流失率的影响

2.2.1压力对脱壳虾仁持水率与汁液流失率的影响

图3　不同压力下处理8　min对虾仁持水率和汁液流失率的影响Fig.3　Effect of treatment at different pressures for 8 min on WHC and drip loss rate of peeled squilla

超高压处理之后，虾仁的持水率与汁液流失率会直接影响其加工性能和食用品质。由图3可知，不同压力处理虾蛄8 min时，虾仁的持水率呈现先增大后减小的趋势。实验结果显示，超高压处理虾蛄，其所得虾仁不但不会失水反而吸水，250～400 MPa处理与未处理组相比虾仁的持水率显著增加（P＜0.05）、汁液流失率显著降低（P＜0.05），其中400 MPa条件下汁液流失率达到最小为-6.56%，350 MPa条件下持水率达到最大为31.82%。

2.2.2保压时间对脱壳虾仁持水率与汁液流失率的影响

图4　400 MPa条件下不同保压时间对虾仁持水性和汁液流失率的影响Fig.4　Effect of different holding times at 400 MPa on WHC and drip loss rate of peeled squilla

由图4可知，压力在400 MPa条件下不同保压时间虾仁的持水率和汁液流失率的影响明显（P＜0.05），保压时间4～8 min，虾仁的持水率逐渐升高，汁液流失率逐渐降低；保压时间8min，其持水率达到最大，为30.47%，汁液流失率达到最低，为-6.56%；大于8 min后，持水率逐渐下降，汁液流失率逐渐升高。

随着压力的增大（ 图3）和保压时间的延长（图4），持水率和汁液流失具有相关性和规律性。持水率增大，汁液流失减少。这可能与在一定压力和保压时间范围内，引发蛋白质极性基团的暴露程度导致蛋白质水合作用的变化有关［21-22］。此外，在此范围内，随着压力的升高，导致肌纤维的结构遭到破坏，使肌纤维组织中蛋白受到的作用增大，从而导致汁液的流失变化［23］。也可能是压力使虾仁细胞结构发生变化，导致汁液的流失［24］。

2.3超高压处理对虾仁质构的影响

2.3.1压力对脱壳虾仁质构的影响

图5　不同压力下处理8 min对虾仁的硬度和弹性的影响Fig.5　Effect of treatment at different pressures for 8 min on hardness and springiness of peeled squilla

由图5可知，在不同压力下处理8 min均能显著提高虾仁硬度（P＜0.05）。这主要是由于随着压力的升高肌球蛋白分子发生变性聚合，巯基-二硫键交联使分子结构更加稳定，从而提高虾仁的硬度［25］。虾仁硬度随压力的升高而呈现先增大后减小的趋势。400 MPa时，硬度最大，为214.396 g；压力作用对虾仁的弹性影响显著（P＜0.05），350 MPa时弹性最大，弹性值为0.891，这与王志江等［26］研究压力对超高压熟制鸡肉弹性的影响得出压力作用对超高压熟制鸡肉的弹性影响显著（P＜0.05），在400 MPa 左右达到最大值的结论相似。250～350 MPa，虾仁弹性随压力的上升而增大，压力超过350 MPa时，虾仁水分损失导致肌肉结构变紧，弹性下降。

图6　不同压力下处理8 min对虾仁的咀嚼性和黏聚力的影响Fig.6　Effect of treatment at different pressures for 8 min on chewiness and cohesiveness of peeled squilla

由图6可知，保压时间8 min，咀嚼性与黏聚力均显示出先增大后减小的趋势，在400 MPa时，其咀嚼性和黏聚力分别为101.020和0.526。因此，不同压力下，咀嚼性差异显著，黏聚力差异不明显，这说明超高压对咀嚼性具有一定的破坏性。

2.3.2保压时间对脱壳虾仁质构的影响

图7　400 MPa条件下不同保压时间对虾仁硬度和弹性的影响Fig.7　Effects of different holding times at 400 MPa on hardness and springiness of peeled squilla

由图7可知，400 MPa不同保压时间处理后虾仁硬度影响显著（P＜0.05），随保压时间的增大，虾仁硬度和弹性均呈现先增大后减小的趋势。保压时间8 min时，硬度和弹性均达到最大值，分别为214.396 g和0.866。

图8　400 MPa条件下不同保压时间对虾仁的咀嚼性和黏聚力的影响Fig.8　Effect of different h olding times at 400 MPa on chewiness and cohesive ness of peeled squilla

由图8可知，在400 MPa条件下，保压时间为4～10 min时，咀嚼性变化不是很明显，10 min后咀嚼性下降。黏聚力在6～12 min内，随保压时间的增加而呈现先增大后减小的趋势，在8 min时，黏聚力最大为0.572。

2.4超高压处理对虾仁色泽的影响

2.4.1压力对脱壳虾仁色泽的影响

色泽是消费者判断肉及肉制品品质的重要指标。由表1可知，鲜虾仁L*值为60.43，在超高压处理过程中随着压力增大，虾仁L*值不断增大，变化显著（P＜0.05）；虾仁a*值不断减小，且压力大于350 MPa时虾仁颜色偏绿；虾仁b*值不断减小，b*值呈负数，说明虾仁颜色偏蓝色。其中350 MPa处理的虾仁 L*值与对照组无显著性差异（P＞0.05）。随着压力的增大虾仁的ΔE值明显增大，各处理组之间差异显著（P＜0.05），虾仁逐渐变白，透明度降低，整体颜色发生改变。这可能是由于压力升高虾仁蛋白质开始变性所致。

表1　不同压力下处理8 min对虾仁色泽的影响Table 1 Effect of treatment with different pressures for 8 min on the color of peeled squilla

2.4.2保压时间对脱壳虾仁色泽的影响

表2　400 MPa条件下不同保压时间对虾仁色泽的影响Table 2　Effect of different holding times at 400 MPa on the color of peeled squilla　lla

由表2可知，保压时间对虾仁L*值影响显著（P＜0.05），且在超高压处理过程中随着保压时间的增大呈现出先减小后增大的趋势。保压时间的延长均使a*值和b*值呈现上下起伏的变化趋势且都为负值；随保压时间增加，ΔE值上下起伏。说明保压时间对脱壳后虾仁色泽并无显著影响。

2.5未处理、超高压处理与冷冻处理之间的比较

表3　不同方法处理虾蛄的脱壳时间与虾仁完整性（得肉率、持水率、汁液流失率）的对比Table 3　Effect of different treatment methods on shelling time and integrality （yield， water content and drip loss） of squilla

由表3可知，经超高压处理的虾蛄脱壳时间远远小于其他两种方式，并且得肉率和持水率比其他两种方式高，汁液流失率小。冷冻处理的虾蛄汁液流失很严重。刘庆营［27］研究表明在冷冻过程中，水产品内部水分形成冰颗粒，体积膨胀，组织结构遭破坏，发生冷冻变性，解冻后其内部水分析出，从而使水产品表面干燥、肉质劣化、食感变差。但超高压处理的虾蛄不但不失水反而保水。

表4　不同方法对脱壳虾仁硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性的影响Table 4 Effect of different treatment methods on texture properties（hardness， springiness， cohesiveness and chewiness） of peeled squilla

由表4可知，超高压处理的虾仁在硬度约是冷冻处理的两倍，这可能是由于在冷冻过程中，虾仁组织结构被严重破坏，组织软化造成的；超高压处理的弹性、咀嚼性和黏聚力均高于冷冻处理，这可能是由于虾仁在进行冷冻再解冻的过程中，内部结构与组织破坏造成的。

表5　不同方法对脱壳虾仁色泽的影响Table 5　Effect of different treatment methods on the color of peeled squilla

由表5可知，超高压处理的虾仁颜色与未处理和冷冻处理的相比，L*值较未处理及冷冻处理的高；a*值与未处理的相差不大，偏红，冷冻处理的则偏绿；b*值较小，偏蓝，其他两种处理方法的偏黄，超高压处理的与其相差较大；ΔE值比冷冻处理的大，可能是未处理的虾蛄，在脱壳过程中损坏严重，与空气中的氧气接触面比较大，导致氧化造成的。

3　结 论

超高压处理可以显著提高虾蛄脱壳效率和加工性能。超高压脱壳虾蛄的最佳脱壳工艺条件为压力350～400 MPa，保压时间8 min。在此超高压条件下，脱壳虾蛄的得肉率增大，脱壳时间明显缩短，虾仁的加工性能得到提高，脱壳后的虾仁鲜嫩饱满。

处理后脱壳虾仁色泽的总体变化ΔE值随压力的增加而明显增大，但在一定压力下其随保压时间的延长变化并不明显。因此，在利用超高压进行脱壳虾蛄时，应选取适当的压力条件。

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Effect of Ultra-High Pressure Treatment on Shucking and Processing Properties of Squilla

JIA Ying， HU Zhihe*， WANG Xiuling， CHEN Shaohua， LIU Xujin， XIA Lei
（Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology， College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce， Tianjin300134， China）

The optimal shucking conditions of squilla by ultra-high pressure （UHP） treatment w ere determined by examining the effects of pressure （100-500 MPa） and holding time （1-20 min） on squilla meat yield， shucking time and water holding capacity （WHC）. The drip loss， texture and color variation of peeled squilla as a function of shucking conditions were assessed. Results showed that compared with traditional manual shelling technique， the shucking time was reduced by 55%，a nd meat yield was increased 26.28% when squilla was treated at 350-400 MPa for 8 min； meanwhile， WHC of shelled squilla was 31.82%， drip loss rate -6.56%， color variation 12.46， hardness 214.396 g， springiness 0.891， chewiness 101.020 and cohesiveness 0.526. Therefore， using ultra-high pressure treatment， both shucking effi ciency and texture properties of squilla can be improved.

squilla； ultra-high pressure； shucking technique

TS254.4

A

1002-6630（2015）23-0047-06

10.7506/spkx1002-6630-201523010

2015-06-30

国家自然科学基金面上项目（31271841）；天津市高等学校创新团队项目（TD12-5049）

贾莹（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail：18920728601@163.com

胡志和（1962—），男，教授，硕士，研究方向为专用功能食品。E-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn