两种杀菌方式对即食小龙虾理化性质及挥发性风味物质的影响

葛孟甜，李正荣，赖年悦，林琳，姜绍通，陆剑锋

(1 合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽 合肥 230009；2 安徽省农业科学研究院水产研究所，安徽 合肥 230001；3 合肥市畜牧水产技术推广中心，安徽 合肥 231000)

小龙虾，学名克氏原螯虾(Procambarusclarkii)，原产于美国中西部和墨西哥北部，1929年由日本引种到中国江苏省和安徽省，后沿长江流域自然扩散，经过多年的繁衍生长，已经成为中国淡水虾类中的一种重要资源，因其营养丰富、肉质鲜美受到人们的喜爱[1]。目前，国内淡水小龙虾主要是以生鲜产品、冷冻粗加工或低温熟食制品的形式销售，常温保质期短,限制了销售市场，因此研发安全美味的即食小龙虾产品，不仅可以促进小龙虾的市场消费，还能促进小龙虾产业的快速发展，为中国小龙虾的加工生产和综合利用开拓一条新的道路。

为了有效延长肉类食品货架期，已有多种工业化杀菌方式应用到肉制品中，一般常用低温巴氏杀菌法和高温高压杀菌法等[2]。低温巴氏杀菌是一种利用相对较低的温度杀死病菌的消毒法，能够最大限度地保持产品原有的理化性质和固有风味，但杀菌效果不够理想，产品只能低温贮藏[3]。高温高压杀菌虽然对微生物有较好的致死效果，但是对产品蛋白质变性，氨基酸降解及其质构和风味都有一定程度的影响，易失去固有的理化性质和风味[4]。近年来，杀菌方式对即食肉制品理化性质及风味的影响研究已成为一个研究热点，如李阳等[5]研究了辐照灭菌和高温灭菌对风干武昌鱼鱼肉的挥发性成分的影响；李新等[6]研究了高温高压杀菌和辐照杀菌对即食草鱼的感官质量、色差、物性和水解氨基酸含量的影响；Tang等[7]研究了杀菌温度(110 ℃、115 ℃、121 ℃和130 ℃)对即食糖醋鲤鱼的热渗透特性、流变特性、质地和感官特性等性能的影响。然而，关于杀菌技术对即食小龙虾等虾类食品理化性质和风味影响的研究还较少[8]。

小龙虾肉质鲜嫩，且有弹性，富含多种人体必需氨基酸，营养价值极高[9]。如果采用传统的高温高压杀菌工艺，可能在营养、口感和风味等多个方面不能满足消费者对即食小龙虾制品的需求，因此低温杀菌可能更为适宜。鉴于此，以即食小龙虾为对象，研究高温高压杀菌和巴氏杀菌两种杀菌方式对小龙虾氨基酸品质、质构特性、感官质量及挥发性风味物质的影响，比较两种杀菌方式的优劣，以期能为常温即食小龙虾的生产工艺提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　材料与试剂

鲜活小龙虾，由安徽省巢湖市大鑫食品有限公司提供。盐酸、磺基水杨酸、氯化钠等，均为分析纯(AR)。

1.2　仪器与设备

DHG—9123J精密恒温鼓风干燥箱，上海三发科学仪器有限公司；CT—15RT台式高速冷冻离心机，上海天美生化仪器设备工程有限公司；L—8900氨基酸全自动分析仪，日本 HITACHI 公司；QP—2010气相—质谱联用仪，日本岛津公司；75 μm CAR/PDMS萃取头，德国Sigma公司；LDZX—30KBS高压蒸汽杀菌锅，上海申安医疗器械厂；DZ—500/2S真空包装机，山东小康机械有限公司。

1.3　试验方法

1.3.1即食小龙虾的生产工艺流程

参照于晓慧[10]的制作方法。将生鲜小龙虾摘除头部，清洗干净，将其油炸3 min后加入调味料(2.5%盐、4%十三香、4%辣椒和4%花椒)一起翻炒2 min，然后加入50%啤酒蒸煮5 min，室温冷却后真空包装，最后杀菌20 min。杀菌分为两组，分别为80 ℃巴氏杀菌和121 ℃高温高压杀菌，杀菌后冷却至室温，成品25 ℃保藏。

1.3.2氨基酸组成的测定和氨基酸评分

参考Chen等[11]方法，略有改动。称取0.067 g样品至 10 mL 安瓿瓶中，加入5 mL盐酸溶液(6 mol/mL)，将安瓿瓶充满氮气后迅速密封，在130 ℃下水解8 h后冷却至室温，水解液转移至100 mL容量瓶中定容，再取1 mL定容后的水解液，冷冻干燥后加入1 mL盐酸(0.02 mol/L)

溶解，用0.22 μm水相微孔滤膜过滤后进样。

根据联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)1973年发布的的氨基酸评分标准模式和鸡蛋蛋白的氨基酸模式进行营养评价。氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)和必需氨基酸指数(EAAI)的公式如下[12]：

(1)

(2)

(3)

式中：XAAS—氨基酸评分值；a—样品中氨基酸含量(%，干样)；AFAO/WHO—FAO/WHO评分标准模式中同种氨基酸含量(%，干样)；XCS—化学评分值；A全蛋白为鸡蛋蛋白质中同种氨基酸的含量(%，干样)；XEAAI—必需氨基酸指数值；n为比较的必需氨基酸的数量；t赖、t亮、t苏—样品中各类蛋白质氨基酸的含量(%，干样)；S赖、S亮、S苏—鸡蛋蛋白质中各类氨基酸的含量(%，干样)。

1.3.3质构特性的测定

取制得的即食小龙虾虾尾肉中间部分，分切成长为8 mm× 8 mm× 6 mm均匀方块试样。选用质构仪的质地剖面分析(Texture Profile Analysis，TPA)模型分析其质构，测定参数设定为：触发类型Auto(自动)、测试速率0.50 mm/s、返回速率0.50 mm/s、下压距离4.00 mm，两次压缩之间的停留时间为5 s。压缩探头为不锈钢P/36 R圆柱形。重复检测5次。

1.3.4感官评定的方法

感官评定采取评分法[13]，分别对即食小龙虾的肉质、色泽和气味三方面进行综合感官评分，最终结果取三项评分之和的平均值。即食小龙虾的综合感官评定标准见表1。

表1　即食小龙虾的综合感官评定标准

1.3.5挥发性风味物质的测定

参考杨阳等[14]方法，略有改动。采用顶空固相微萃取分离挥发性物质，称取4 g样品，加入4 mL氯化钠(0.18 g/mL)溶液，均质后置于20 mL顶空瓶中，使用75 μm的CAR/PDMS萃取头恒温80℃萃取40 min后取出，插入GC-MS注射口解析5 min。

色谱条件：DB—5MS色谱柱(60 m×0.32 mm×1 μm)。升温程序：起始温度为50 ℃，保持1 min，先以10 ℃/min升至100 ℃，再以5 ℃/min升至200 ℃，最后以8 ℃/ min升至250 ℃，保持5 min；使用氦气作为载气，流量为1.0 mL/min。

质谱条件：离子源温度230 ℃；电离能量70 eV；传输线温度280 ℃；四级杆温度150 ℃；质量扫描范围质荷比(m/z)：35～350。

1.3.6数据处理

挥发性风味物质采用NIST2008谱库中的标准物质进行定性分析，仅报道正反匹配度大于80(最大值为100)的化合物的鉴定结果。所有数据均采用Origin 8.5软件和SPSS19.0进行作图处理和显著性统计分析。

2　结果与分析

2.1　两种杀菌方式对即食小龙虾氨基酸组成和营养品质的影响

两种杀菌方式处理后的即食小龙虾氨基酸组成见表2。由于本试验采用的是酸法水解蛋白质，在此过程中色氨酸与含醛基化合物反应生成黑色物质从而被酸化破坏[15]，最终检测到17种常见氨基酸，包括7种必需氨基酸(EAA)和10种非必需氨基酸(NEAA)，且17种氨基酸中谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天冬氨酸为鲜味氨基酸。巴氏杀菌处理的即食小龙虾所含的赖氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、半胱氨酸和酪氨酸含量均显著高于(P<0.05)高温高压杀菌组，其中赖氨酸是谷类蛋白质和母乳的第一限制性氨基酸，被称为人体第一限制性氨基酸，可以弥补谷类蛋白质中赖氨酸含量的不足，为人体平衡膳食提供保障[16]。除此之外，在EAA、NEAA、总氨基酸(TAA)和鲜味氨基酸总量方面，巴氏杀菌处理的即食小龙虾也略优于高温高压杀菌组，其中NEAA、TAA存在显著差异(P<0.05)。这表明两种杀菌方式处理对即食小龙虾的氨基酸组成有一定影响，即巴氏灭菌组效果较好，而高温高压杀菌组在一定程度上会降低其氨基酸的含量。

蛋白质是人类营养成分中最重要的基础成分，在细胞的基本构成和生理功能方面起着至关重要的作用[17]。蛋白质进入人体后会被分解为肽和氨基酸等小分子物质，从而被人体吸收利用，所以蛋白质的营养品质反映在氨基酸的营养品质上[18]。AAS、CS和EAAI是评估蛋白质营养品质的常用方法[11]，因此试验进一步评估了两种杀菌方式处理的即食小龙虾的AAS、CS和EAAI。

表2　两种杀菌方式对即食小龙虾氨基酸组成的影响

注：同行字母不同有显著性，相同则无显著性(P<0.05)；TAA为氨基酸;EAA为必需氨基酸;NEAA为非必需氨基酸

将表2中的数据换算成每克氮中含氨基酸毫克数(乘以62.50%)后，与FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式和全鸡蛋蛋白质的氨基酸模式进行比较，并计算出其AAS、CS和EAAI[1]，结果见表3。根据AAS和CS的计算结果，两种杀菌方式的小龙虾的第一限制性氨基酸均为蛋氨酸+半胱氨酸，第二限制性氨基酸均为缬氨酸，该结果与丁建英等[1]的研究结果一致，但巴氏杀菌组的计算数值均高于高温高压杀菌组；除亮氨酸外，其它氨基酸也均有此趋势。此外，巴氏杀菌处理的小龙虾的EAAI为66.52，同样明显高于高温高压杀菌组(63.40)。由此可见，巴氏杀菌处理的即食小龙虾的蛋白质营养品质优于高温高压杀菌组。

表3　两种杀菌方式处理的即食小龙虾必需氨基酸组成的评价

注：AAS为氨基酸评分；CS为化学评分；EAAI为必需氨基酸指数

2.2　两种杀菌方式对即食小龙虾质构特性的影响

质构是衡量食品品质的重要指标，注射率、产品配方和杀菌方式等都会对肉制品的质构特性有一定的影响[19-20]。两种杀菌方式对即食小龙虾质构特性的影响如表4所示。

表4　两种杀菌方式对即食小龙虾质构特性的影响

注：同行字母不同有显著性，相同则无显著性(P<0.05)

由表4可知，两种杀菌方式对即食小龙虾的硬度、弹性、胶着性和咀嚼度都有一定的影响。与巴氏杀菌的即食小龙虾相比，高温高压杀菌的即食小龙虾的硬度、弹性、胶着性和咀嚼度都在一定程度上有所降低，且具有显著性差异(P<0.05)。其中，咀嚼度代表的是将半固体的样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需的能量[21]，这主要是其肌肉硬度、肌肉弹性和细胞间凝聚力等综合作用的结果[22]，高温高压杀菌和巴氏杀菌的小龙虾咀嚼度分别为20.074 g和423.520 g，相差20倍之多。由质构特性比较可知，高温高压杀菌对小龙虾的质构特性影响非常大，在一定程度上破坏了小龙虾肌肉的质构特性，这可能是由于高温高压处理使肌肉纤维和肌肉组织内部结构发生变化[23]。

2.3　两种杀菌方式对即食小龙虾感官质量的影响

感官评价具有很强的直观性，依据表1综合感官评分表对两种杀菌方式处理的即食小龙虾进行感官评价，结果见表5。巴氏杀菌处理的即食小龙虾的肉质评分、色泽评分、气味评分和感官总分均显著高于(P<0.05)高温高压杀菌组。

表5　两种杀菌方式对即食小龙虾感官质量的影响

注：同行字母不同有显著性差异，相同则无显著性差异(P<0.05)

图1为两种杀菌方式处理的小龙虾尾及其虾尾肉，结合图1和表5可知，巴氏杀菌处理的即食小龙虾虾壳色泽鲜红，肌肉组织紧密，坚实有弹性，具有固有的龙虾肉香味；而高温高压杀菌处理的小龙虾虾壳色泽偏白，与肌肉组织分离，且肉质松散、略显黑色，气味也较巴氏杀菌组变淡。

该结果表明巴氏杀菌处理的即食小龙虾更能迎合人们的口味，高温高压杀菌处理显著降低了小龙虾的品质，对其感官造成一定程度的破坏。

图1　两种杀菌方式处理的小龙虾虾尾和虾尾肉

2.4　两种杀菌方式对即食小龙虾挥发性风味物质的影响

利用SPME-GC-MS对两种杀菌方式处理的即食小龙虾挥发性风味物质进行分析，结果见表6。本次实验共检测到57种挥发性风味物质，巴氏杀菌和高温高压杀菌的即食小龙虾分别检测出41和44种挥发性风味物质。

醇类物质可以由脂肪酸的氢过氧化物二次分解产生，也可以通过斯特雷克尔(Strecker)氨基酸反应生成[15]。在巴氏杀菌处理的即食小龙虾中检测到19.30%醇类物质，显著高于(P<0.05)高温高压杀菌处理组(16.40%)，而其中乙醇、芳樟醇和α-苯乙醇相对含量差异较明显。乙醇、芳樟醇和α-苯乙醇在水产品中的报道较少，可能是通过香辛料经渗透融入虾体，芳樟醇具有显著类似花香、植物香和柑橘香味，α-苯乙醇具有樟脑、木香、栀子香气。醚类大多具有强烈而愉快的香气，赋予食品特殊香味[24]。在巴氏杀菌处理的即食小龙虾中检测到59.21%醚类物质，显著高于(P<0.05)高温高压杀菌处理组(53.70%)。即食小龙虾的醚类物质主要为对丙烯基茴香醚，来源于八角茴香等香辛料，具有茴香、甘草的香气[25]，是即食小龙虾中相对含量最高的挥发性风味物质，因此认为其对小龙虾整体风味的形成有十分重要的作用。酯类物质是羧酸与醇酯化后的产物，具有令人愉悦的水果香气，在虾的肉味特征具有重要风味贡献[14]。在巴氏杀菌处理的即食小龙虾中检测到7.38%酯类物质，显著高于(P<0.05)高温高压杀菌处理组(5.25%)。在即食小龙虾检测出的酯类中，乙酸橙花酯具有甜的花香、玫瑰香气和果香香气，乙酸松油酯具有药草、柑橘和辛香香气[26]。

烷烃物质主要来自于脂肪酸烷氧自由基的均裂，具有高芳香阈值，一般认为对食品整体风味的贡献较小[27]。在巴氏杀菌处理的即食小龙虾中检测到4.84%醇类物质，显著低于(P<0.05)高温高压杀菌处理组(12.77%)，且烷烃类物质在现有含量水平上对即食小龙虾风味影响有限。含N类物质主要来源于蛋白质，游离氨基酸和核酸的分解[28]。在巴氏杀菌处理的即食小龙虾中检测到1.44%含N类物质，显著低于(P<0.05)高温高压杀菌处理组(2.81%)，但由于即食小龙虾中该物质相对含量较低且阈值较高，如2,5-二甲基吡嗪阈值为1500[26]，故认为其对即食小龙虾整体风味贡献不大。酮类物质一方面可以由脂肪氧化生成，另一方面可以由氨基酸降解产生，主要贡献于虾肉的花香和果香风味[29]；醛类物质是脂肪氧化的二级或三级氧化产物，具有气味叠加效应[30]。巴氏杀菌和高温高压杀菌处理的即食小龙虾的酮类和醛类的相对含量均无显著性差异(P>0.05)，其中酮类物质相对含量分别为0.29%和0.30%，醛类物质含量分别为7.32%和7.17%。

表6　两种灭菌方式对即食小龙虾挥发性风味物质的影响

(续表)

注：同行字母不同有显著性，相同则无显著性(P<0.05)；“—”表示未检出

3　结论

研究表明，巴氏杀菌处理的即食小龙虾的EAA、NEAA，TAA、EAAI和鲜味氨基酸均优于高温高压杀菌组，前者的氨基酸营养品质较高；与巴氏杀菌组相比，高温高压杀菌的即食小龙虾的硬度、弹性、胶着性和咀嚼度都在一定程度上有所降低，且具有显著性差异(P<0.05)，破坏了产品的质构特性；巴氏杀菌处理的即食小龙虾感官评分显著高于(P<0.05)高温高压杀菌组，更能迎合消费者的口味；巴氏杀菌和高温高压杀菌的即食小龙虾分别检测出41和44种挥发性风味物质，巴氏杀菌处理的即食小龙虾的醇类、醚类和酯类物质显著高于(P<0.05)高温高压杀菌组，该差异对产品整体风味有较大影响，巴氏杀菌处理的即食小龙虾香气更为浓郁。因此，高温高压杀菌不适于今后即食小龙虾的产业化生产。

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