软包装即食小龙虾关键工艺对质地的影响

李雪红，罗小莹，付 朋，付晓燕，李述刚，石 柳，吴文锦，丁安子，熊光权，汪 兰,

（1.湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北武汉 430064；2.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北省农业科技创新中心农产品加工研究分中心，湖北武汉 430064；3.武汉设计工程学院食品与生物科技学院，湖北武汉 430064；4.合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽合肥 230601）

小龙虾，学名克氏原螯虾（Procambarus clarkii），是我国长江中下游地区重要的淡水经济虾类[1]。其虾肉蛋白质含量高，味道鲜美，且富含多种微量元素，作为一种健康、优质绿色水产品深受消费者喜爱[2]。近年来，我国小龙虾产量持续增长，2020 年小龙虾全国总产量239.37 万吨，同比增长14.55%[3]，相关产品与日俱增[4]，但小龙虾加工产业仍在发展初期。常见小龙虾产品主要以冻熟虾仁、带壳整虾、冻熟虾尾等冷冻粗加工为主[5]，鲜有深加工的工业制品，因此研究小龙虾的加工工艺对扩大小龙虾精加工产业链有重要意义。

即食虾尾是小龙虾的一种新型加工产品。其制作包括吐脏、清洗、腌制、干燥（干制/油炸）、杀菌等工序。其中，腌制、干燥（干制/油炸）和杀菌是生产过程中的三个主要工序，直接决定了加工后小龙虾的品质。食品工业中，一般使用盐等调味料进行腌制，以达到去腥和初步调味的目的，从而改善产品风味[6]。而干燥能减少虾肉中的水分，改善其质地，同时也便于储藏。杀菌则是为了减少虾肉中的微生物，延长其保质期。崔阳阳等[7]利用浸渍工艺制得的虾肉产品肉质及风味均优于传统煮制入味虾肉产品；胡梦月等[8]探究了即食虾干加工工艺，发现当水分含量为43.33%时获得的产品肉质柔韧，色泽均匀，符合感官一级品要求；郑煜飞等[9]研究发现在115 ℃下杀菌5 min 获得的即食小龙虾虾肉结构完整，感官品质较好。其中肉制品的水分含量显著影响其质地。水分的过度流失会导致食物丧失原有的风味及口感，导致质地变硬，咀嚼性差，水分含量过高会导致肉质软烂，且不易储藏。软包装食品又叫塑料包装食品，能够通过杀菌延长食品贮藏期，因其成本低、货架期长、方便贮运等特点，被广泛用于食品工业[10]。丁聪[11]通过单因素和响应面设计优化即食软包装甜玉米粒工艺及参数，延长了玉米粒保质期。金文刚等[12]以长吻鮠为原料，开发出一种可投放市场的新型即食软包装鱼加工产品。

目前对小龙虾加工工艺的研究主要集中在品质改善等方面，而对生产过程关键工序中水分与质地的关系尚不明确。本文通过腌制、干燥、包装和杀菌等工序制得软包装即食小龙虾，以产品的质构特性和水分为主要指标，探究保水剂、干燥条件及杀菌温度对产品品质的影响，同时优化小龙虾产品加工工艺，为小龙虾软包装即食产品的产业化提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜活小龙虾 重量（6±2）g 体长8～10 cm，2021年7～8 月份购于于湖北省武汉市洪山区菜市场；大豆油、食盐、花椒、辣椒、大茴香、生姜、白糖、料酒均市购；碳酸氢钠 食品级，天津渤化永利化工股份有限公司；海藻糖 食品级，合肥盛润生物制品有限公司；无磷保水剂 食品级，河南隆霄生物科技有限公司；柠檬酸 食品级，万海化工。

TA-XTPlus 食品物性测试仪 英国Stable Micro System；FB224 分析天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；BYXX-50 热风干燥箱 中国艾博；YX280高压灭菌锅 上海三申医疗器械；CR22N 高速冷冻离心机 日本日立Hitachi；Trace 1310-ISQ LT/Trace Ultra DSQⅡLT 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）美国Thermo Fisher；NMI20-025V-I 核磁共振成像分析仪 苏州纽曼分析仪器股份有限公司等。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 原料→清洗→腌制→干燥→油炸→包装→杀菌→成品

1.2.2 操作要点 原料：市售鲜活小龙虾。清洗：参照陈东清等[13]的清洗方法并稍作修改。在小龙虾质量两倍的水中添加质量分数为0.3%的食盐、1.8%的柠檬酸、1.8%的碳酸氢钠，浸泡吐脏1 h，清水漂洗1～2 次；低温腌制：腌制温度为4 ℃，时间2 h；按条件进行热风干燥后油炸，设定油温160 ℃，时间1 min；取出冷却后定量分装，真空包装；按照设定的温度和时间对包装后的即食小龙虾进行高压灭菌。

1.2.3 保水剂对产品品质的影响 根据预实验结果，将小龙虾尾在分别添加了1%（T-1）、1.5%（T-2）无磷保水剂和1.2%碳酸氢钠+4%海藻糖（T-3）的腌制液中低温腌制1 h，研究保水剂对产品品质的影响。

1.2.4 干燥条件对产品品质的影响 将不添加品质改良剂腌制后的小龙虾尾分别在70、80、90 ℃温度下干燥0.5、1、1.5、2 h，按照工艺制成产品，研究不同干燥条件对产品品质的影响。

1.2.5 杀菌条件对产品品质的影响 将小龙虾在不添加保水剂的腌制液中腌制后，70 ℃下干燥1.5 h，按照工艺制成产品。分别在100、115、121 ℃温度下灭菌15 min，研究不同杀菌温度对产品品质的影响。

1.2.6 质构特性测定 参考Fan 等[14]法，将熟制小龙虾放置在食品物性测试仪加载平台上，采用P/5 圆柱形探针测量尾部硬度和弹性。设定参数为：测前1.0 mm/s，测中1.0 mm/s，测后1.0 mm/s，压缩距离3.0 mm，测定时间30 s，触发力5 g，每组样品测试10 个平行样，取平均值。

1.2.7 水分含量测定 水分含量测定参照GB 5009.3-2016 食品安全国家标准中水分的测定方法[15]。

1.2.8 持水性（Water-holding capacity，WHC）测定离心法测定虾肉的持水性[16]。样品用滤纸称重并包装。离心力4500 r/min,4 ℃离心10 min,WHC（%）按下式计算:

式中：m 为空离心管重量，g；m1为离心前虾肉+管总重量，g；m2为离心后虾肉+管总重量，g。该测试在室温下测定了六次。

1.2.9 低场核磁共振分析 参考Iuabc 等[17]方法测定虾尾的水分子分布并稍作修改。将小龙虾尾置于30 mm 孔径大小的LF-NMR 玻璃管内，使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列分析水分子的弛豫时间（T2i）。横向弛豫时间和面积通过使用MultiExp Inv 分析软件（Niumag Co.,Ltd.，中国上海）计算，每个样品一式三份进行测试。

1.2.10 核磁共振成像分析 通过使用多重自旋回波（Multiple Spin Echo）序列，在同一核磁共振（NMR）分析仪上获得质子密度加权图像。成像参数如下：时间重复：1000 ms，时间回波：18.2 ms，层隙：1.0 mm，层数：4，层宽：0.5 mm。

1.2.11 感官评定 根据即食小龙虾加工工艺关键点，选取6 名经过专业训练的感官评定人员对干燥阶段不同时间及不同温度虾肉的口感、色泽、形态和风味等进行感官评分（表1）。

表1 小龙虾感官评定标准[13]Table 1 Crayfish sensory evaluation standards[13]

1.2.12 挥发性物质分析 参考Huang 等[18]法并加以修改，准确称取虾肉6 g，加入20 mL 顶空瓶中，并在45 ℃水浴锅中平衡20 min，用已活化好的50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头顶空吸附40 min，进样口温度250 ℃。每组样品分别制备3 个平行样。

色谱条件参考朱萌等[19]的方法：使用DB-WAX极性毛细管柱（30 mm×0.25 mm，0.25 μm），流速为1 mL/min；程序升温：40 ℃保持4 min 后，以3 ℃/min速度升至100 ℃，保持10 min，再以6 ℃/min 升温至150 ℃，保持8 min，最后以20 ℃/min 升温至280 ℃，保持10 min。

质谱条件：接口温度为280 ℃；离子源温度为250 ℃；电子能量为70 eV；质量范围为35～350 u。

1.3 数据处理

使用SPSS 软件进行数据分析和单因素方差分析（ANOVA），数据差异的显著性使用Duncan 多重比较，显著性水平设置为P＜0.05，结果表示为“平均值±标准差”，作图采用Origin 2021 和Graphpad Prism 5 软件。每组实验测定6 个平行。

2 结果与分析

2.1 保水剂对产品品质的影响

2.1.1 保水剂对产品水分含量和质构特性的影响水分含量是影响肉制品品质的关键因素，主要影响产品的质构特性[20]。与对照组相比，添加保水剂后，产品的硬度显著减小（P＜0.05），水分含量无显著性差异（P＞0.05），虾肉的持水性显著增加（P＜0.05）（表2）。可能由于保水剂能减少干燥过程中肌肉内部水分流失，提高肉的持水性。与其余两组对比，T-3 处理组后的虾肉硬度值最低，且持水性增加。可能由于碳酸氢钠的作用使腌制液呈碱性，蛋白质变性，加热形成凝胶后，将水分束缚在蛋白质的三维立体网状结构中，提高虾肉的持水能力[21]，Kang 等[22]研究发现碳酸氢钠的添加能提高盐溶蛋白的浓度，提高猪肉的持水能力；同时海藻糖比蛋白质更易与水结合，使虾肉中蛋白质收缩，质地与持水性均升高[23]。

表2 保水剂对小龙虾尾肉质构参数（硬度和弹性）、水分含量及持水性的影响Table 2 Effect of water retention agent on texture parameters (hardness and elasticity),moisture content and water holding capacity of crayfish tail meat

2.1.2 保水剂对产品水分分布的影响 核磁弛豫时间能体现虾肉样品中的氢原子状态，直接反映水分子的分布情况。图1 表示不同腌制液后的小龙虾尾肉横向弛豫时间T2反演图谱，共出现三个峰，即T21（0.1～10）、T22（10～100）和T23（100～1000）。研究发现，小龙虾肌肉中存在三种形式的水，其中T21表示结合水，T22表示不易流动水，T23表示自由水[24]。与对照组相比，T22峰面积所占比例最大，保水剂对结合水和不易流动水的影响无显著性差异。在T-3 组中，弛豫时间T22和T23均增加，说明碳酸氢钠和海藻糖的添加增加了虾肉中的不易流动水和自由水含量，在干燥过程中减缓了水分流失，在一定程度上改善虾肉品质。

图1 添加不同腌制液的小龙虾尾肉T2 反演图谱Fig.1 T2 inversion map of crayfish tail meat with different marinating liquids

2.2 干燥条件对产品品质的影响

2.2.1 干燥条件对产品水分含量和质构特性的影响不同干燥条件对小龙虾产品的水分含量、硬度、弹性及感官评价的测定结果如表3 所示，随着烘干时间的增加，虾肉的水分含量显著减少，表面硬度和内部硬度显著升高（P＜0.05），感官评分降低。这是由于随干燥温度的升高和干燥时间的延长，虾肉中肌原纤维蛋白发生部分变性，虾肉表面水分蒸发速度和内部水分向外扩散的速度加快导致水分含量显著下降，虾肉内部肌原纤维之间间距减小，纤维结构致密使内部阻力增加，硬度增加[25]，咀嚼性增加，口感较差。在同一时间下，干燥温度越高，虾肉内部水分减少的速度越快，结构致密程度越深，导致较高的硬度。虾肉的弹性值随干燥时间的延长呈下降趋势，这种变化在较高温度下更显著。常莉莉等[26]通过对烤制后带鱼不同水分含量与质构的关系研究证明当水分含量在70%时带鱼的肉质细嫩，具有较好的食用品质。Serra等研究表明[27]肉制品的硬度、咀嚼性等质构指标与其水分含量呈负相关，与本文的研究结果一致。

表3 不同干燥条件对小龙虾尾肉质构参数（硬度和弹性）、水分含量和感官评价影响Table 3 Effects of different drying conditions on texture parameters (hardness and elasticity),moisture content and sensory evaluation of crayfish tail meat

2.2.2 干燥条件对产品水分分布的影响 不同干燥条件下小龙虾的横向T2弛豫图谱及加权成像结果如下。随烘干时间的延长，T22不易流动水的弛豫时间向短弛豫方向移动（图2），说明小龙虾烘干过程中，水分从组织内部向外部发生迁移，水分子流动性和自由度减小，活泼氢质子信号强度减弱，导致弛豫时间减小[28]。弛豫时间T2结果发现，在任意烘干温度下，随烘干时间的增加，弛豫时间T22和T23分别对应的弛豫峰面积PT22和PT23显著下降表明随着干燥时间的增加（表4），不易移动水逐渐向结合水发生转化。而在同一时间下，随温度的升高，PT22和PT23出现明显下降趋势表明烘干温度主要影响不易移动水和自由水的变化，温度越高，自由度越小。

表4 70、80、90 ℃干燥后小龙虾尾肉核磁共振参数Table 4 NMR parameters of crayfish tail meat after drying at 70,80,90 ℃

图2 不同干燥条件下小龙虾尾肉T2 反演图谱Fig.2 T2 inversion map of crayfish tail meat under different drying conditions

不同干燥条件的核磁成像伪彩图如图3 所示。与唐英强[25]结果对比并结合虾尾纵切面图（图4）表明，宏观在同一干燥温度下，红色区域随着干燥时间的延长逐渐减小，表明氢质子信号强度减弱，虾尾体积收缩（图3）。在同一时间下，氢质子信号随着温度的增加，强度由表面向内部逐渐减小证明温度越高，水分含量减少速度越快。Adiletta 等[29]通过MRI 检测了干制过程中茄子的水分分布，结果表明干制温度越高，水分流失越快，相应的水分含量也越少，质地变差。

图3 不同干燥条件下小龙虾尾肉的核磁成像图Fig.3 MRI images of crayfish tail meat under different drying conditions

图4 不同干燥条件下小龙虾尾肉的纵切面Fig.4 Longitudinal section of crayfish tail meat under different drying conditions

2.3 不同杀菌温度对产品品质的影响

2.3.1 不同杀菌温度对产品质构特性的影响 由表5可知，随着杀菌温度的升高，小龙虾的硬度值和弹性值整体呈下降趋势（P＜0.05），而水分含量则无显著变化（P＞0.05）。弹性值在115 ℃组最大，而表面硬度值在115 ℃组最小。随着杀菌温度的升高，虾肉中结构蛋白降解，肌肉组织松散，硬度下降，弹性增加。当杀菌温度进一步升高，肌肉的纤维结构被破坏，结缔组织变为无序，虾肉中汁液流失加速，质地松软，这与李肖婵等[1]研究结果一致。

表5 不同杀菌温度对小龙虾尾肉质构参数（硬度和弹性）、水分含量的影响Table 5 Effects of different sterilization temperatures on texture parameters (hardness and elasticity) and moisture content of crayfish tail meat

2.3.2 不同杀菌温度对产品水分分布的影响 图5显示了不同杀菌温度后虾肉样品的T2弛豫时间分布情况。结果表明，随杀菌温度的升高，代表自由水的弛豫时间T23逐渐减小，不易流动水T22逐渐增加。在115 ℃杀菌条件下的T22弛豫时间下降，说明高温杀菌能够增加肌肉中肌原纤维对不宜流动水的束缚力，但三组杀菌条件的弛豫时间变化均无显著性，表明杀菌温度对水的束缚力影响较小[30]。

图5 不同杀菌温度后小龙虾尾肉T2 反演图谱Fig.5 T2 inversion map of crayfish tail meat after different sterilization temperatures

2.4 软包装即食小龙虾风味分析

综上结果，选择复合加工工艺参数为：腌制液：T-3：1.2%碳酸氢钠+4%海藻糖，干燥条件：70 ℃，1 h，杀菌条件：115 ℃，15 min，制得小龙虾产品，同时与不添加保水剂的产品对比进行质构、感官评价及风味分析。与对照组相比，添加保水剂后复合工艺获得的产品硬度较低，且感官评分较高（表6）。与虾肉风味的形成主要涉及加工过程中氨基酸、蛋白质等相互作用形成的风味化合物，脂肪氧化、水解反应产生的醛、酮、酯类化合物等方面。经工艺制得的小龙虾肉中共检测出43 种挥发性化合物，如表7 所示。

表6 不同处理对小龙虾尾肉质构参数（硬度和弹性）及感官评分的影响Table 6 Effects of different treatments on texture parameters (hardness and elasticity) and sensory scores of crayfish tail meat

表7 不同处理小龙虾肉中风味物质变化情况Table 7 Changes of flavor substances in crayfish meat in different treatments

研究表明，醛类物质对油炸虾肉风味有较大影响[31]。两种处理后虾肉中存在与腥味有关的壬醛等醛类物质[32]，显著影响产品整体风味。芳樟醇等醇类物质是海鲜香气的重要成分[33]。酚类化合物阈值较高，对风味影响较弱。虾肉油炸后会发生美拉德反应，产生较多的吡嗪类化合物，对虾风味的形成有较大影响[34]。如上结果中，吡嗪类化合物相对含量较高，而醛类及酚类物质含量相对较少，与对照组相比，保水剂的添加增加了吡嗪类化合物含量，表明碳酸氢钠和海藻糖对油炸后虾肉风味的形成有促进作用。

3 结论

通过研究保水剂、干燥条件和杀菌温度对软包装即食小龙虾品质的影响，探究了虾肉中水分与质地的关系，优化小龙虾加工产品工艺。结果表明当添加1.2%碳酸氢钠＋4%海藻糖时获得的产品硬度最低，且持水性较好。分析不同干燥条件后结果发现，随干燥时间和干燥温度的增加，水分含量显著减少，虾肉萎缩，硬度增加，最终选择最佳干燥条件为70 ℃下热风干燥1 h；研究了杀菌温度对小龙虾成品质构特性和水分分布的影响，确定在115 ℃条件下杀菌15 min 获得的小龙虾品质最好。综上结果对软包装即食小龙虾进行风味分析，添加保水剂的产品感官评分较高，美拉德反应产生的吡嗪类化合物增加，具有炸虾特有的风味。研究证明虾肉中的水分含量及分布能显著影响其质构特性，同时开发出小龙虾最佳加工工艺，为生产更具附加值的小龙虾产品提供了理论参考。