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普通渗透与真空渗透对龙虾尾冻融品质的影响

2024-05-29应天昊朱芸杉王陈杨国胜胡杨

中国调味品 2024年4期
关键词:抗冻

应天昊 朱芸杉 王陈 杨国胜 胡杨

摘要:文章以感官評分为指标,优化龙虾尾普通渗透与真空渗透处理时间,得到最优处理条件,并以新鲜虾尾与未处理虾尾为对照组,对最优处理条件下的普通渗透、真空渗透组虾尾理化性能进行表征。优化实验结果显示,虾尾普通渗透最优处理时间为120 min,真空渗透最优处理时间为60 min,在此条件下得到的虾尾硬度适中、弹性较好、口感较佳。实验结果表明,真空渗透处理虾尾的盐溶性蛋白含量、水分含量、离心持水率和质构最接近新鲜组,优于普通渗透处理组,且二者均优于未处理组,证明复配抗冻剂(1%复合磷酸盐、6%海藻糖、6%山梨糖醇)浸泡对熟制虾尾具有一定抗冻保水效果,且相较于常压渗透处理,真空渗透的效果更佳,该研究结果可为虾尾的常压渗透与真空渗透工艺提供理论指导。

关键词:龙虾尾;普通渗透;真空渗透;抗冻;品质变化

中图分类号:TS254.1      文献标志码:A     文章编号:1000-9973(2024)04-0018-07

Effect of Ordinary Permeation and Vacuum Permeation on

Freeze-Thaw Quality of Crayfish Tails

YING Tian-hao1, ZHU Yun-shan1, WANG Chen2, YANG Guo-sheng3, HU Yang1*

(1.College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070,

China; 2.Hubei Renshangren Food Co., Ltd., Jingmen 448000, China; 3.Wuhan

Liangzihu Aquatic Product Processing Co., Ltd., Wuhan 430200, China)

Abstract: In this paper, with sensory score as the index, the ordinary permeation treatment time and vacuum permeation treatment time of crayfish tails are optimized to determine the optimal treatment conditions. With fresh crayfish tails and untreated crayfish tails as the control groups, the physicochemical properties of crayfish tails in ordinary permeation group and vacuum permeation group under the optimal treatment conditions are characterized.The optimization experiment results show that the optimal ordinary permeation treatment time of crayfish tails is 120 min, while the optimal vacuum permeation treatment time of crayfish tails is 60 min. Under these conditions, the obtained crayfish tails have moderate hardness, good elasticity and good taste.The experiment results show that the salt-soluble protein content, moisture content, centrifugal water-holding ratio and texture of crayfish tails treated by vacuum permeation are the closest to those of the fresh group, and their indexes are superior to those of the ordinary permeation treatment group, and the indexes of them are both superior to those of the untreated group, which proves that soaking in compound cryoprotectant (1% compound phosphate, 6% alginate, 6% sorbitol) has a certain cryoprotective and water-holding effect on cooked crayfish tails. Moreover, vacuum permeation shows better results compared to ordinary permeation treatment. The research results can provide theoretical guidance for the atmospheric permeation and vacuum permeation processes of crayfish tails.

Key words: crayfish tails; ordinary penetration; vacuum permeation; anti-freezing; quality change

收稿日期:2023-10-18

基金项目:“十三五”国家重点研发计划子课题(2020YFD0900303)

作者简介:应天昊(1999—),男,硕士,研究方向:水产品加工及副产物综合利用。

*通信作者:胡杨(1987—),男,副教授,博士,研究方向:水产品加工及副产物综合利用。

小龙虾是一种十分优质的水产品,由于其具有丰富的营养价值和独特的风味,因而受到消费者的欢迎。近年来,各地小龙虾养殖规模和产业规模都在逐渐扩大。根据2021年中国小龙虾发展产业报告显示,2020 年中国小龙虾产业总产值超过 3 400 亿元,其中以加工业为主的第二产业占比最高,产业产值高达 480.08 亿元,同比 2019 年增长9.11%[1]。目前小龙虾的加工多以冻煮虾尾为主,消费者直接购买并进行二次加工,但虾尾在冻藏过程中存在品质劣变、汁液流失等问题,且品质劣变速度较快[2]。目前常用的解决方法为添加抗冻剂进行冻煮虾尾品质调控[3],通过实验室前人的工作已经研发出抗冻效果显著的复配抗冻剂组(1%复合磷酸盐+6%海藻糖+6%山梨糖醇)[4]。

渗透处理是一种行之有效的食品加工方法,在浸泡过程中,利用生物组织细胞膜的半透性,伴随着部分水分渗出以及高渗溶液中溶质渗透进组织中,进而改善产品的风味[5]。真空渗透是一种有效地增加渗透扩散速率的方法,在果蔬糖渍脱水和肉类腌制中已有相關的应用[6]。例如徐彬等 [7]以真空低温法卤制鸭腿,保证卤汁快速均匀进入鸭肉内部,同时减少卤制过程中的质量损失和水分流失。林剑军等[8]应用间歇性真空渗透对猪肉进行强化腌制处理,实验结果表明真空渗透处理能有效提高卤肉制品的生产效率,抑制栅栏作用,加速外源物质的渗透过程。

真空渗透技术在果蔬糖渍脱水、肉类腌制等领域已有报道,然而将真空渗透技术应用于小龙虾尾加工的研究还未见报道。因此,本文首先以感官评分为指标,优化龙虾尾普通渗透与真空渗透处理时间,再以新鲜虾尾与未处理虾尾为对照组,对最优处理条件下普通渗透、真空渗透组虾尾的理化性能进行表征,研究普通渗透与真空渗透对龙虾尾冻融品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜活克氏原螯虾(20~29 g):购于华中农业大学菜市场;食品级复合磷酸盐:湖北兴发化工集团股份有限公司;海藻糖(纯度98%,食品级):河南喜莱客化工产品有限公司;山梨糖醇(纯度98%,食品级):广州赛国生物科技有限公司;磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三羟甲基氨基甲烷、十二烷基磺酸钠(SDS)、正己烷、氯化钠、福林酚、5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、尿素、乙二胺四乙酸(EDTA)分析纯:国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器与设备

AUY220型分析天平、TX2202L型电子天平 日本岛津公司;TDL-5-A型离心机 上海菲恰尔分析仪器有限公司;DHG9240A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;TA-XT2i型质构仪 英国Stable Micro Systems公司;IKA2000型高速分散均质机 德国IKA公司;772S型可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;NMI20-025V-Ⅰ型低场核磁共振仪 上海纽迈电子科技有限公司;DZ-400型真空封口机 上海余特包装机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

真空渗透组:选用质量为20~29 g的鲜活小龙虾,清洗后放入沸水中蒸煮,沸腾1 min后捞出,置于冰水中冷却5 min。将小龙虾去头后浸泡于抗冻剂(1%复合磷酸盐、6%海藻糖、6%山梨糖醇)中并抽真空,浸泡料液比为1∶3,浸泡温度为4 ℃,浸泡时间分别为0,30,60,90,120 min,真空压力为0.06 MPa。浸泡后取出虾尾并用纱布擦干其表面水分,将虾尾装入聚乙烯包装袋中进行真空包装,置于-18 ℃冰箱中冷冻。

普通渗透组:选用质量为20~29 g的鲜活小龙虾,清洗后放入沸水中蒸煮,沸腾1 min后捞出,置于冰水中冷却5 min。将小龙虾去头后,取虾尾浸泡于抗冻剂(1%复合磷酸盐、6%海藻糖、6%山梨糖醇)中,浸泡料液比为1∶3,浸泡温度为4 ℃,浸泡时间分别为60,90,120,150,180 min,浸泡后取出虾尾并用纱布擦干其表面水分,将虾尾装入聚乙烯包装袋中进行真空包装,置于-18 ℃冰箱中冷冻。

1.3.2 感官评价

将虾尾于-18 ℃冷冻24 h,取出、清洗、融化后放入沸水中复热,沸腾1 min捞出,进行感官评价。根据产品的特点,制定感官评分标准(见表1),色泽、外观、气味、口感分别加权为 20%、20%、10%、50%。感官评价人数为9人,独立评分。

1.3.3 解冻损失率的测定

将虾尾取出后用纱布擦干其表面水分,称重记为m1。随后置于常温下解冻后用纱布擦干其表面水分,称重记为m2,每组重复3次实验,结果取平均值。解冻损失率X按式(1)计算:

X=m1-m2m1×100%。(1)

式中:X为虾尾解冻损失率,%;m1为虾尾解冻前质量,g;m2为虾尾解冻后质量,g。

1.3.4 水分含量的测定

将虾尾解冻后剥壳取虾仁,称重记为m1,于105 ℃烘箱中干燥24 h至恒重,称重记为m2。每组重复3次实验,结果取平均值。水分含量Y按式(2)计算:

Y=m1-m2m1×100%。(2)

式中:Y为虾尾水分含量,%;m1为虾尾去壳烘干前质量,g;m2为虾尾去壳烘干后质量,g。

1.3.5 离心持水率的测定

将虾尾解冻后剥壳取虾仁,称重记为m1,用脱脂棉包好后放入50 mL离心管中,于4 000 r/min下离心15 min,离心结束后剥去脱脂棉,再次称重记为m2,每组重复3次实验,结果取平均值。离心持水率Z按式(3)计算:

Z=m1-m2m1×100%。(3)

式中:Z为虾尾离心持水率,%;m1为虾尾去壳离心前质量,g;m2为虾尾去壳离心后质量,g。

1.3.6 质构的测定

使用配备有P/50探头的食品质构仪在室温下对虾仁进行全质构(TPA)测定。将虾尾解冻后剥壳取虾仁,切成5 mm×5 mm×4 mm大小,置于探头底座中心点,使其被压缩两次并恢复到原始高度的40%,测前速度为2.0 mm/s,测试速度为1.0 mm/s,测后速度为3.0 mm/s,每组重复3次实验,结果取平均值。

1.3.7 盐溶性蛋白含量的测定

将虾尾解冻后剥壳取虾仁,加入15 mL正己烷脱脂,涡旋振荡1 min,弃去有机废液并吸干残留废液,加入25 mL高盐缓冲液(0.6 mol/L NaCl,0.02 mol/L NaH2PO4,pH为7.0),混合后以9 000 r/min均质15 s,在4 ℃下静置1 h后以10 000 r/min离心10 min,取上清液,采用Lowry法中的Folin法测其蛋白质浓度,每组重复3次实验,结果取平均值。

1.3.8 总巯基含量的测定

取1 mL上文制备的虾肉蛋白质溶液,加入9 mL 0.2 mol/L Tris-HCl缓冲溶液(含8 mol/L 尿素、10 mmol/L EDTA、2% SDS,pH为6.8)和1 mol/L 0.1% DTNB 溶液,混合均匀后于40 ℃水浴锅中保温 25 min,取样液于 412 nm处测吸光值,每组重复3次实验,结果取平均值,巯基含量C按式(4)计算:

C=Aε×D。(4)

式中:C为虾仁巯基含量,μmol/g;A为溶液于412 nm处的吸光值;D为稀释倍数;ε为摩尔消光系数,13 600 L/(mol·cm)。

1.3.9 数据处理与分析

实验数据采用SPSS软件进行处理及显著性分析,显著性分析取95%置信度(P<0.05),使用Origin 2021软件作图。

2 结果与分析

2.1 虾尾最优渗透时间的确定

感官评价通常是指专业人员通过视觉、味觉、嗅觉、触觉等能力对食品的颜色、气味、口感等进行感知与评价的过程[9]。不同渗透处理时间下虾尾的感官评分见图1。

由图1可知,新鲜组虾尾各项评分均为最高值,未处理虾尾冻融后各项评分降至最低值,而普通渗透与真空渗透处理虾尾冻融后各项评分处于中间值,证明普通渗透与真空渗透处理对延缓虾尾冻融品质下降、保持虾肉口感均有一定效果。普通渗透与真空渗透处理后,复配抗冻剂均能通过虾壳与虾尾头部进入虾肉内部,起到保护虾肉肌肉组织的效果。

改变渗透处理时间对虾尾口感的影响较大。当普通渗透时间为120 min时,虾尾的口感得分为9.2,最接近新鲜组的口感得分9.5,此时综合得分也达到最大值8.63,最接近新鲜组的综合得分9.21。当真空渗透时间为60 min时,虾尾的口感得分为9.3,最接近新鲜组的口感得分9.5,此时综合得分也达到最大值8.73分,最接近新鲜组的综合得分9.21。在此条件下处理的虾尾冻融后口感较好,弹性、咀嚼性较佳,与新鲜组差异较小。

改变渗透处理时间对虾尾的外观与色泽也有一定影响。体现为加入抗冻剂渗透处理后,虾尾头部呈现轻微透明的乳白色,且由于浸泡处理,虾尾头部肌肉组织呈现轻微松散状态。

改变渗透处理时间对虾尾的气味幾乎无影响。新鲜虾尾香气浓厚醇郁,无腥味和异味。而未处理虾尾冻融后虽无腥味和异味,但香气浓厚程度显著下降,而在加入抗冻剂进行普通渗透或真空渗透处理对延缓虾尾香气丧失进程并无显著效果,普通渗透与真空渗透处理虾尾冻融后气味得分在7.8~8.1之间,未处理组虾尾冻融后气味得分为7.8,而新鲜组虾尾的气味得分为9.0。

综上所述,改变渗透处理时间对虾尾的口感影响较大,对虾尾的外观与色泽也有一定影响,对虾尾的气味几乎无影响。考虑综合得分可知,虾尾最优渗透处理时间为普通渗透处理120 min,真空渗透处理60 min。

2.2 虾尾解冻损失率测定结果分析

解冻损失率可以作为评价虾尾保水性的重要指标。在冷冻过程中,冰晶的形成与生长会对虾肉组织造成一定的机械损伤,这直接导致解冻后虾肉的汁液流失,同时冻融过程还会使一部分不易流动水变为自由水从而流失[10]。不同处理下虾尾的解冻损失率见图2。

由图2可知,相较于未处理组,经抗冻剂渗透处理后的虾尾的解冻损失率均显著下降,其中真空渗透组虾尾的解冻损失率降至最低值10.47%,普通渗透组虾尾的解冻损失率降至12.11%,均显著低于未处理组虾尾的解冻损失率16.80%。一方面,在冻融过程中,海藻糖分子能够与虾肉组织中的蛋白质结合,使其结构更加稳定,内部水分结合更加紧密,冻融后肌肉组织损伤减少[11];山梨糖醇分子链中含有大量羟基,该基团也能够与虾肉蛋白结合,使得蛋白处于饱和状态,有效减少蛋白质的聚集,降低冻藏过程中蛋白质的变性[12],且糖醇能够有效束缚小分子水,以降低冰晶生长对虾肉组织的损伤[13];磷酸盐能够直接增加肌肉与水的结合能力,使得解冻后虾尾的损失率降低[14]。另一方面,相较于普通渗透处理,真空渗透过程中由于真空度增大,虾肉细胞间的气泡和水分被不断压出,形成气孔后肌肉组织产生一定的膨胀效应[15],在细胞内外压力差和毛细管效应的共同作用下,抗冻剂更容易渗入虾肉内部[8]。因此,普通渗透组虾尾的解冻损失率高于真空渗透组,但二者差异不显著。

2.3 虾尾水分含量测定结果分析

水分含量也是评价虾尾保水性的重要指标。在冷冻过程中,冰晶的形成与生长会对虾肉组织造成一定的机械损伤,这会直接导致解冻后虾肉的汁液流失,水分含量降低。不同处理下虾尾的水分含量见图3。

由图3可知,新鲜组虾尾的水分含量处于最高值80.74%,未处理组虾尾冻融后水分含量降低至最低值77.16%,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后水分含量仍保持在较优水平,分别为78.77%与78.09%。复配抗冻剂具有较好的保水能力,能够有效降低冰晶对肌肉的破坏,并锁住虾肉内部水分。相较于普通渗透处理,真空渗透处理对保持虾尾水分含量效果更佳,但二者差异不显著,普通渗透处理对保持虾尾水分含量也有一定效果,但与未处理组虾尾差异不显著。

2.4 虾尾离心持水率测定结果分析

离心持水率也是反映冻融过程对虾尾影响程度的重要指标。冻融过程会造成虾尾肌肉组织中冰晶的生长,给肌肉纤维造成不可逆的机械损伤,导致其离心持水率下降[16]。不同处理下虾尾的离心持水率见图4。

由图4可知,新鲜组虾尾的离心持水率处于最高值78.22%,未处理组虾尾冻融后离心持水率降低至最低值70.53%,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后离心持水率仍保持在较优水平,分别为75.33%与72.06%。一方面,复合磷酸盐可以使虾肉肌原纤维膨胀,使其截留更多的水分,同时增加蛋白质与水的结合能力[17];海藻糖与山梨糖醇则通过结合冰晶的形式减少冻融过程中大冰晶的形成,降低冻融过程对虾肉组织的破坏[18],此外,糖类还以代替肌肉蛋白周围水分子的形式,进一步减少冰晶生长对虾肉组织的机械损伤[19]。另一方面,真空渗透处理的虾尾的离心持水率十分接近新鲜组虾尾,二者无明显差异,普通渗透处理对于保持虾尾离心持水率也有一定效果,但与未处理组差异不显著。此外,相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于保持虾尾离心持水率效果更佳,这同样是由于相较于普通渗透,真空渗透过程真空度增大,抗冻剂更容易渗入虾肉内部。

2.5 虾尾质构测定结果分析

质构也是反映冻融过程对虾尾影响程度的重要指标。冻融过程中由于冰晶的生长及虾肉自身品质的劣变导致其质构改变,主要表现为硬度降低、失去弹性、肉质松散变软等[20]。不同处理下虾尾的质构见图5。

硬度是描述食品形状内部结合力的指标。由图5中A可知,新鲜虾尾的硬度处于最高值1 366 g,未处理组虾尾冻融后硬度降低至最低值851 g,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后硬度仍保持在较优水平,分别为1 085 g与959 g。抗冻剂的加入能够延缓虾肉硬度的下降速度,但效果并不显著。相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉硬度下降效果更佳,且二者差异显著。

弹性指肌肉收到压缩后恢复原状的能力。由图5中B可知,新鲜虾尾的弹性处于最高值0.799,未处理组虾尾冻融后弹性降低至最低值0.671,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后弹性仍保持在较优水平,分别为0.743与0.671。复合磷酸盐能够有效保护水产品的弹性,延缓冻融过程中虾肉弹性的下降速度,而海藻糖与山梨糖醇能够与肌原纤维蛋白形成稳定的化学键,这种非共价相互作用也有助于保护虾肉的弹性[21]。抗冻剂的加入能够延缓虾肉弹性的下降速度,但效果并不显著。相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉弹性下降效果更佳,且二者差异显著。

咀嚼性主要表示在咀嚼虾肉时口腔吞咽所需的能量大小,描述了由于咀嚼肌肉时受到的持续的、弹性的阻力而产生的口腔感觉。由图5中C可知,新鲜虾尾的咀嚼性处于最高值688,未处理组虾尾冻融后咀嚼性降低至最低值395,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后咀嚼性仍保持在较优水平,分别为612与450。海藻糖、山梨糖醇与肌原纤维蛋白形成的稳定化学键同样有助于保护虾肉的咀嚼性,延缓冻融过程中虾肉咀嚼性的下降速度。抗冻剂的加入能够延缓虾肉咀嚼性的下降速度且辅以真空渗透处理效果显著。相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉咀嚼性下降效果更佳,且二者差异显著。

回复性反映了虾肉受压时快速恢复的能力。由图5中D可知,新鲜虾尾的回复性处于最高值0.463,未處理组虾尾冻融后回复性降低至最低值0.394,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后回复性仍保持在较优水平,分别为0.433与0.411。抗冻剂的加入能够延缓虾肉回复性的下降速度,但效果并不显著。相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉回复性下降效果更佳,但二者差异不显著。

综上所述,抗冻剂的加入能够延缓虾肉质构的下降速度,相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉质构下降效果更佳,且二者差异显著。

2.6 虾尾盐溶性蛋白含量测定结果分析

盐溶性蛋白含量可作为评价蛋白质变性的指标之一。在虾尾冻融过程中,虾肉中盐溶性蛋白含量逐渐降低。不同处理下虾尾的盐溶性蛋白含量见图6。

由图6可知,新鲜组虾尾的盐溶性蛋白含量处于最高值30.86 mg/g,未处理组虾尾冻融后盐溶性蛋白含量降低至最低值28.29 mg/g,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后盐溶性蛋白含量仍保持在较优水平,分别为29.57 mg/g与29.03 mg/g。一方面,复合磷酸盐可使肌球蛋白从肌原纤维蛋白网络中解离出来,有效延缓冻融过程中虾肉中盐溶性蛋白含量的下降速度[22];山梨糖醇作为小分子糖类,在抑制肌原纤维冷冻变性方面能够起到一定作用[23];而海藻糖则能够促使蛋白质与水分子之间形成静电相互作用,从而稳定蛋白结构。另一方面,相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉中盐溶性蛋白含量下降效果更佳,这是由于相较于普通渗透处理,真空渗透过程中真空度增大,抗冻剂更容易渗入虾肉内部。

2.7 虾尾巯基含量测定结果分析

冻融过程中虾肉蛋白质发生变性,使肌球蛋白的分子构象发生变化,暴露了埋藏在蛋白质分子内部的活性巯基,进而被氧化成二硫键,致使肌原纤维蛋白质巯基含量下降。不同处理下虾尾的巯基含量见图7。

由图7可知,新鲜组虾尾的巯基含量处于最高值28.07 μmol/g,未处理组虾尾冻融后巯基含量降低至最低值26.01 μmol/g,而真空渗透组与普通渗透组虾尾冻融后巯基含量仍保持在较优水平,分别为27.34 μmol/g与26.56 μmol/g。一方面,复合磷酸盐的加入能够使虾肉中的蛋白质磷酸化,增强蛋白质巯基与二硫键的相互作用,有效降低冻融过程对巯基数量与蛋白质疏水的影响[24],糖类抗冻剂则以抑制冰晶形成的形式延缓巯基含量的下降速度[25]。另一方面,相较于普通渗透处理,真空渗透处理对于延缓虾肉中巯基含量下降效果更佳,这同样是由于相较于普通渗透处理,真空渗透过程中由于真空度增大,抗冻剂更容易渗入虾肉内部。

3 结论

本文首先以感官评分为指标,优化龙虾尾普通渗透与真空渗透处理时间,得到普通渗透最优处理时间为120 min,真空渗透最优处理时间为60 min,在此条件下得到的虾尾硬度适中、脆度较大、口感较好。进而对新鲜虾尾、未处理虾尾及最优处理条件下的普通渗透组、真空渗透组虾尾的理化性能进行表征,结果表明真空渗透处理的虾尾的盐溶性蛋白含量、水分含量、离心持水率和质构最接近新鲜组,优于普通渗透处理组,且二者均优于未处理组,证明复配抗冻剂(1%复合磷酸盐、6%海藻糖、6%山梨糖醇)浸泡对熟制虾尾具有一定抗冻保水效果,且相较于常压渗透处理,真空渗透的效果更佳,该研究结果可为虾尾的常压渗透与真空渗透工艺提供理论指导。

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