液体冷却介质急速冻结对克氏原螯虾品质的影响

石杨 袁世锋 陆超群 刘帅 佟长青 李伟

摘要 [目的]研究液体冷却介质急速冻结对克氏原螯虾品质的影响。[方法]在-18 ℃冷冻贮藏60 d时，进行感官品质、风味物质、氨基酸组成、质构及电镜分析。[结果]使用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾在-18 ℃冷冻贮藏后30～60 d，感官品质显著高于常规冷冻克氏原螯虾组（P<0.05）。贮藏后60 d，风味物质成分具有明显差异。液体冷冻介质急冻样品中呈味氨基酸含量高于常规冷冻样品。利用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾在硬度、内聚性以及耐咀性等方面高于常规冷冻克氏原螯虾，而在弹性方面，常规冷冻样品高于利用液体冷却介质急速冻结的样品。电镜观察表明，液体冷却介质急冻克氏原螯虾肌肉组织与新鲜克氏原螯虾的肌肉组织结构类似，组织间间隙较小。[结论]将克氏原螯虾置于-43 ℃的液体冷冻冷却介质中5 min，实现了它的玻璃化转变，其品质有了较好的保存。

关键词 克氏原螯虾;液体冷却介质;急速冻结;玻璃化转变

中图分类号 S984.6文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）34-0160-04

克氏原螯虾（Procambarus clarkii）是我国主要淡水养殖品种。克氏原螯虾味道鲜美，是一种低脂肪、低胆固醇、高蛋白的健康食品。2016年我国克氏原螯虾养殖面积超过60万hm 产量达89.91万t[1]。克氏原螯虾收获季节性极强，每年4—9月是克氏原螯虾收获的旺季，其他时间是克氏原螯虾收获的淡季。因此，针对克氏原螯虾需要解决的问题是发展一种新的冷冻保鲜技术，使克氏原螯虾在市场上能突破季节的限制，克氏原螯虾产业才可能获得更高的经济效益。

水产品在冷冻冷藏过程中会出现结构破坏、营养流失以及风味物质消失等情况，主要原因是由于水产品含水量较多，在以较慢的速度冻结水产品过程中形成量少而大的冰晶体，冰晶体呈六角形结晶单元或者不规则树枝状。这样的冰晶体会对水产品的细胞结构造成破坏以及对水产品组织产生挤压磋动[2]。在以较快的速度冻结水产品过程中，水产品中的水形成球状晶体。当在液态氮极低温度下急速冻结时，水产品中的水呈细微球粒结晶，这一结晶过程称为“玻璃化”[2-3]。水产品中的水在冻结过程中的玻璃化不会对水产品的细胞结构造成破坏。因此，急速冻结技术是保证水产品营养和风味的关键。

在急速冻结过程中，冷却介质起着至关重要的作用。冷却介质作用是使水产品快速达到玻璃化转变温度，使水产品内部的酶迅速失活[4]。研究表明，液体冷却介质是实现急速冻结技术的关键。笔者利用液体冷却介质对克氏原螯虾进行急速冻结，在-18 ℃贮藏60 d后对克氏原螯虾的品质进行研究，以期为液体冷却介质急速冻结技术在水产品冷藏保鲜领域的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器 克氏原螯虾，大连长兴水产市场;壳寡糖，大连中科格莱克生物科技有限公司。隧道灌注式小龙虾冷冻机，江苏诺克诺菲智能机械有限公司;TMS-PRO质构仪，美国FTC（Food Technology Corporation）;GC（7890B），美国安捷伦;GC/Q-TOF（/7200），美国安捷伦。

1.2 方法

1.2.1 液体冷却介质的制备。液体冷却介质的制备方法参考文献[5]。菲律宾蛤仔凝集素（MCL-T）按照文献[6]方法制备。液体冷冻冷却介质由质量比为5%的NaCl、7%的乙醇、35%的甘油、2%的蔗糖、0.5%的菲律宾蛤仔凝集素以及1%的壳寡糖组成。

1.2.2 克氏原螯虾急冻过程。

将克氏原螯虾置于-43 ℃的液体冷冻冷却介质中5 min，取出置于-18 ℃的冰柜中贮藏。

1.2.3 感官评价。

参考其他水产品的感官评定标准[7]，制定克氏原螯虾的感官评定标准。由6名经过训练的感官评定人员进行，按照表1进行综合评分。在克氏原螯虾冻结后0、10、20、30、40、50、60 d进行色泽、体表、肌肉及90 ℃水煮5 min 的气味和汤汁评价。总分值在10分（最好品质）和0分（最差品质）。

1.2.4 克氏原螯虾风味成分分析。

采用样品固相微萃取（SPME）方法。取2 g克氏原螯虾样品，置于20 mL的固相微萃取样品瓶中，利用CTC三合一自动进样器，在50 ℃加热振荡器中将样品进行萃取30 min，热解析3 min。

SPME获得的样品于安捷伦GC*GC-Q-TOF（7890B/7200型）进行分析。调制周期：3 s;热喷时间：350 ms。一维色谱柱为HP-5ms，30 m×0.25 mm×0.25 μm;二维色谱柱为DB-17HT，1.8 m×0.1 mm×0.1 μm。溶剂延迟时间：3 min，不分流进样，载气为He，流速：1 mL/min。进样口温度为250 ℃。升温程序为40 ℃保持2 min，5 ℃/min升至270 ℃，保持10 min，共58 min。质谱为EI源，接口温度：280 ℃，扫描范围：40～700 m/z。

1.2.5 氨基酸组成分析。分别将鲜克氏原螯虾、常规冷冻克氏原螯虾、冷冻介质急冻克氏原螯虾样品干燥至恒重，取一定量样品在6 mol/L盐酸中110 ℃条件下消化24 h，脱酸后，用H2O定容至5 mL，在氨基酸自动分析仪上测定样品中氨基酸的组成。

1.2.6 质构分析。质构分析利用P/0.5柱形探头，以60 mm/min速度进行测试，变形量为35%，2次下压循环时间间隔5 s。

1.2.7 组织结构观察。对样品制作切片，进行电镜观察。

1.3 数据处理 用Excel軟件对所测定的指标进行配对t检验和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 克氏原螯虾品质变化 使用液体冷却介质急速冻结和常规冷冻克氏原螯虾并在色泽、体表、肌肉、气味以及汤汁方面对其进行评定，结果如图1所示。由图1可见，使用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾在-18 ℃冷冻贮藏30 d后，感官品质显著高于常规冷冻克氏原螯虾组（P<0.05）。

2.2 克氏原螯虾冷冻过程中风味物质成分变化

克氏原螯虾在-18 ℃冷冻贮藏60 d后，风味物质成分分析结果见表2。由表2可以看出，新鲜、常规冷冻与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品的风味物质成分具有明显差异。新鲜克氏原螯虾具有丰富的风味物质成分，相对含量较高的风味物质有乙醇、丙酮，相对含量分别为65.187%、10.364%;常规冷冻克氏原螯虾风味物质成分相对含量较高的有乙醇、正丁醇，相对含量分别为24.322%、26.914%;而液体冷冻介质急冻克氏原螯虾含量较高的风味物质为乙醇，相对含量达94.887%。正丁醇具有让人反胃的特殊气味，它是由克氏原螯虾冷冻过程中微生物代谢产生的。新鲜克氏原螯虾与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品正丁醇相对含量极少。

2.3 克氏原螯虾冷冻过程中氨基酸成分变化

克氏原螯虾冷冻过程中氨基酸成分分析结果见表3。由表3可以看出，新鲜克氏原螯虾的氨基酸总量高达10 035 mg/100 g，而常规冷冻与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品氨基酸总量较少，分别为11.14与11.11 mg/100 g。其中6种呈味氨基酸Glu、Asp、Phe、Ala、Gly和Tyr的总量在常规冷冻与液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品中分别为2.87与3.14 mg/100 g，液体冷冻介质急冻克氏原螯虾样品中呈味氨基酸含量较高。

2.4 质构分析与电镜观察

利用液体冷却介质急冻克氏原螯虾在-18 ℃冷冻贮藏60 d后，其质构与常规冷冻克氏原螯虾质构测定结果见图2。液体冷却介质急冻克氏原螯虾肌肉组织的硬度（图2A）、耐咀性（图2B）以及内聚性（图2D）高于常规冷冻克氏原螯虾，而液体冷却介质急冻克氏原螯虾肌肉组织的弹性（图2C）低于常规冷冻克氏原螯虾。张馨木的研究表明，弹性测定与感官评定的相关性较一般，硬度的仪器测定与感官评定相关性达0.965[8]。因此总体上分析，利用液体冷却介质急冻克氏原螯虾的质构指标优于常规冷冻。另一方面，水分在克氏原螯虾组织中的多少影响着它的弹性指标。液体冷却介质由于含有NaCl，造成克氏原螯虾组织失水，因而其弹性下降。

组织结构电镜观察结果如图3。新鲜克氏原螯虾的肌肉组织结构紧密，组织间间隙较小。液体冷却介质急冻克氏原螯虾肌肉组织与新鲜克氏原螯虾的肌肉组织结构类似，组织间间隙较小。这表明，在液体冷却介质急冻克氏原螯虾过程中，水在肌肉细胞组织中没有形成具有破坏性的冰晶体。而常规冷冻克氏原螯虾的肌肉组织间隙大，这是由于水在肌肉细胞组织中形成了具有破坏性的冰晶体造成的。

3 结论

感官检验表明，使用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾在-18 ℃冷冻贮藏30 d后，感官品质显著高于常规冷冻克氏原螯虾组（P<0.05）。在-18 ℃冷冻贮藏60 d后，风味物质成分具有明显差异。液体冷却介质急速冻结克氏原螯虾中含量较高的风味物质为乙醇，而常规冷冻克氏原螯虾风味物质成分相对含量较高的有乙醇、正丁醇。液体冷冻介质急冻样品中呈味氨基酸含量高于常规冷冻样品。质构分析表明，利用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾在硬度、内聚性以及耐咀性等方面高于常规冷冻的小克氏原螯虾，而在弹性方面，常规冷冻的克氏原螯虾高于利用液体冷却介质急速冻结的克氏原螯虾。电镜观察表明，液体冷却介质急冻克氏原螯虾过程中，水在肌肉细胞组织中没有形成具有破坏性的冰晶体，而常规冷冻的克氏原螯虾在肌肉细胞组织中形成了具有破坏性的冰晶体。因此，将克氏原螯虾置于-43 ℃的液体冷冻冷却介质中5 min，实现了玻璃化转变，因此其品质有了较好的保存。

参考文献

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[3]LEVINE H，SLADE L.A polymer physico-chemical approach to the study of commercial starch hydrolysis products （SHPs）[J].Carbohydrate polymers，1986，6（3）：213-244.

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[5]李伟，佟长青，陆超群，等.一种小龙虾急速玻璃化冷冻冷却介质及利用其冷冻小龙虾的方法：CN201810378481.8[P].2018-08-10.

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[7]迟海，李学英，杨宪时，等.解冻方式和条件对南极磷虾品质的影响[J].食品与机械，201 27（1）：94-97.

[8]张馨木.质构仪测定冷鲜肉新鲜度方法的研究[D].长春：吉林大学，2012.