不同處理方式對蝦蛄脫殼效率及肌肉品質的影響

李高尚 陳燕婷 宣仕芬 楊文鴿 徐大倫 樓喬明 張進杰

(寧波大學食品與藥學學院/浙江省動物蛋白食品精深加工技術重點實驗室,浙江寧波 315211)

蝦蛄(Oratosquilla oratoria)又稱琵琶蝦,廣泛分布于我國東南沿海地區,資源豐富,近幾年我國蝦蛄的年捕獲量近300 萬t,約占海蝦捕撈總量的20%[1-2]。蝦蛄肉質鮮嫩肥美、營養豐富,深受人們的青睞[3],除鮮銷外,其主要加工成干蝦蛄肉或凍煮蝦蛄(肉),但由于其外殼堅硬,加上尾部和兩側的利刺,脫殼取肉較難,生產中常將蝦蛄蒸煮或速凍后解凍,再手工脫殼,但得肉率低、完整性差,且蒸煮或速凍易對蝦蛄肉的品質產生不良影響。隨著微波的商業化應用,許多研究者將微波加熱應用于貝類脫殼,但處理后仍需要手工脫殼,或需將微波集中輻射預先定位好的閉殼肌處,因此難以擴大生產[4]。而超高壓(ultra-high pressure,UHP)技術作為一種非熱加工技術,具有殺菌、滅酶、提高脫殼效率或消減致敏性等效果,能改善食品品質及其貯藏特性,對食品的天然風味、色澤和營養價值具有獨特的保護作用,同時對甲殼類水產品的脫殼也具有顯著效果[5-7]。目前,超高壓技術已被用于蝦類、牡蠣、泥蚶等水產品脫殼,陳少華等[8]研究了超高壓對南美白對蝦脫殼及加工性能的影響,認為超高壓處理能顯著縮短對蝦脫殼時間、提高蝦仁得肉率及持水性、降低其汁液流失;李學鵬等[9]用300 MPa 處理牡蠣1 min,發現與手工、熱燙脫殼相比,超高壓處理在提高脫殼效率的同時能改善牡蠣肉的持水性、殺滅部分微生物,使牡蠣肉達到生食水產品衛生標準;王國棟[10]認為超高壓能有效避免速凍蝦在脫殼時的斷尾現象,提高蝦仁產率6%～8%,更好地保持蝦仁的完整性,并降低勞動強度。目前,主要通過熱燙后對蝦蛄進行脫殼,有關比較超高壓、熱燙和凍藏3 種前處理方式對蝦蛄脫殼效率影響的報道尚鮮見,故本試驗在對比分析超高壓、熱燙及凍藏處理對蝦蛄脫殼效果的基礎上,進一步比較不同超高壓參數對蝦蛄肉品質及其肌原纖維蛋白含量的影響,旨在確定合適的蝦蛄脫殼工藝,為蝦蛄加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活蝦蛄(Oratosquilla oratoria),每只質量22±3 g,體長12±2 cm,購自浙江省寧波市路林水產交易市場。

1.2 主要儀器與設備

MA35M-000230V1 水分測定儀,德國Sartorius 有限公司;CQC2L-600 超高壓設備,北京速原中天股份有限公司;Spectra Max i3 酶標儀,美國Molecular Devices 公司;CR-400 色差儀,日本柯尼卡美能達公司;ST3100 實驗室pH 計,奧豪斯儀器(常州)有限公司;TA.XT Plus 質構儀,英國Stable Micro Systems 公司;XF-D 型內切式勻漿機,寧波新芝生物科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 脫殼前處理 選取長度、顏色、質量差異較小的鮮活蝦蛄90 只,清洗干凈后隨機分組,其中對照組、熱燙組、凍藏組各9 只;超高壓組共63 只。對照組：未經處理直接脫殼的蝦蛄; 超高壓組： 聚乙烯(polyethylene,PE)袋密封包裝蝦蛄,再超高壓處理后進行脫殼,每個PE 袋含3 只蝦蛄和100 mL 水,63 只蝦蛄共包裝成21 袋,隨機均分成7 份,在7 個不同的參數條件(300 MPa 下分別處理8、10 min,350 MPa 下分別處理5、8、10 min,400 MPa 下分別處理5、8 min,依次標記為300-8、300-10、350-5、350-8、350-10、400-5、400-8)下進行超高壓處理,每個超高壓參數條件下均處理3 袋蝦蛄;熱燙組：采用預試驗優化后的熱燙條件,蝦蛄在沸水中蒸煮50 s,冷卻至室溫后進行脫殼;凍藏組：經PE 袋包裝并于-20℃凍藏過夜,再于室溫自然解凍后進行脫殼。

1.3.2 蝦蛄脫殼效率指標的測定 取9 只蝦蛄,從蝦蛄背部第四節外殼依次往下,之后對前三節和頭部進行脫殼,最后進行尾部和腹部脫殼,記錄每只蝦蛄脫殼所用時間,并測定蝦蛄仁得率和汁液流失率。用濾紙吸去蝦蛄表面水分,稱量各試驗組帶殼蝦蛄、蝦蛄仁和廢料(包括蝦殼與蝦頭等)質量,按照公式分別計算蝦蛄仁得率和汁液流失率[11]：

式中：m 為帶殼蝦蛄質量,g;m1為蝦蛄仁質量,g;m2為蝦蛄殼與蝦蛄頭等廢料質量,g。

1.3.3 蝦蛄仁質構測定 取蝦蛄第五、第六節肌肉,利用質構儀對其進行質地多面分析[12](texture profile analysis,TPA),測定其硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性。測試參數：P/36R 探頭,測前速度2 mm·s-1,測試和測后速度均為1 mm·s-1,應變為50%。

1.3.4 蝦蛄仁色澤測定 取蝦蛄第五、第六節肌肉,利用色差儀Lab 模型測定蝦蛄肉腹部和背部的L?值、a?值和b?值,每只蝦蛄仁重復測定3 次。按照公式計算色澤的總體變化值△E[13]。

式中：ΔL?值、Δa?值、Δb?值分別為各處理組L?值、a?值、b?值與對照組L?值、a?值、b?值之差。

1.3.5 蝦蛄仁水分含量及pH 值測定 稱取2 g 蝦蛄肉,采用水分測定儀測定水分含量;參照GB 5009.237-2016[14]測定蝦蛄pH 值。

1.3.6 肌原纖維蛋白提取及其含量的測定 依據林嫻萍等[15]的方法并稍作調整。取1 g 蝦蛄仁,加入10 mL 預冷Tris-maleate 緩沖液(20 mmol·L-1,pH 值7.0,含0.05 mol·L-1KCl)并勻漿,10 000 r·min-1離心10 min,再于沉淀加入10 mL 預冷Tris-maleate 緩沖液(20 mmol·L-1,pH 值7.0,含0.6 mol·L-1KCl)并勻漿,靜置1 h 后10 000 r·min-1離心10 min,所得上清液即為肌原纖維蛋白溶液,福林酚法測定肌原纖維蛋白含量。提取過程均在4℃條件下進行。

1.4 數據處理

脫殼效率試驗設9 次平行,其余試驗均設3 次平行,試驗數據以平均值±標準差表示。采用SAS 8.1 軟件對試驗數據進行分析并通過ANOVA 進行單因素方差分析,Duncan 多重比較分析數據間的顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同處理方式對蝦蛄脫殼效率的影響

2.1.1 不同處理方式對蝦蛄脫殼時間及產蝦蛄仁率的影響 脫殼時間和蝦蛄仁得率是評價蝦蛄脫殼效率的重要指標。脫殼時間反映了蝦仁脫殼的難易程度,并直接影響生產效率;蝦蛄仁得率反映了蝦蛄肉得率,關系到生產的經濟效益。由圖1 可知,與對照組相比,超高壓組、熱燙組及凍藏組蝦蛄脫殼時間均顯著縮短(P＜0.05)。當壓強分別為300 MPa 和350 MPa 時,蝦蛄脫殼時間隨保壓時間的增加而減少,350 MPa 保壓時間8 min 的脫殼時間最短;當壓強為400 MPa 時,脫殼時間隨保壓時間的增加而延長,原因在于超高壓處理使蝦蛄肌肉組織與外殼分離,有利于脫殼,但過高的壓力會導致蝦蛄肉破碎,350 MPa 處理8 min 時,蝦蛄肉組織與殼分離程度達到最大,且肌肉未出現破碎,因此脫殼時間最短。熱燙和凍藏處理也明顯縮短了脫殼時間,但其脫殼速度均低于350-8 組。

圖1 處理方式對脫殼時間及蝦蛄仁得率的影響Fig.1 Effect of treatments on shelling time and yield of O. oratoria meat

與對照組相比,蝦蛄經熱燙、凍藏及不同超高壓參數處理的蝦蛄仁得率均顯著提升(P＜0.05),而各超高壓組與熱燙組之間差異不顯著,其中350-8 組蝦蛄仁得率最高,達到43.29%;凍藏組蝦蛄仁得率顯著低于超高壓組;與350 MPa 組相比,在同樣保壓時間下300 MPa 和400 MPa 組的蝦蛄仁得率略有降低。350 MPa 處理蝦蛄可以在最短的時間內進行脫殼,同時得到更多的蝦蛄肉。

2.1.2 不同處理方式對蝦蛄脫殼后汁液流失率的影響 由圖2 可知,與對照組相比,超高壓組、熱燙組蝦蛄的汁液流失率顯著減小,而凍藏組無顯著變化。壓強在300 ～400 MPa 時,汁液流失率在某一壓強下隨保壓時間的增加而減小;在相同保壓時間下,300 MPa組和400 MPa 組蝦蛄汁液流失率均大于350 MPa 組,且當壓強為350 MPa,保壓時間為10 min 時,蝦蛄汁液流失率達最小值。

圖2 處理方式對蝦蛄仁汁液流失率的影響Fig.2 Effect of treatments on drip loss rate of O. oratoria meat

與對照組和凍藏組相比,超高壓和熱燙處理均能顯著降低蝦蛄剝殼時的汁液流失,提高蝦蛄仁得率,且脫殼時間較短。因此,后續選擇不同參數超高壓和熱燙處理,結合肌肉品質進一步優化脫殼工藝。

2.2 超高壓和熱燙處理對蝦蛄肌肉品質的影響

2.2.1 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁質構的影響 質構是評價蝦蛄肌肉品質的一個重要指標,直接影響蝦蛄肌肉的口感。由圖3、圖4 可知,與對照相比,超高壓前處理能顯著提高蝦蛄肌肉硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性,不同超高壓參數對硬度、彈性和咀嚼性的影響無顯著差異。350 MPa 保壓8 min 時,蝦蛄肌肉的硬度達到最大,保壓10 min 時,彈性、咀嚼性和黏聚性達到最大,而壓強為400 MPa 時,蝦蛄肌肉硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性有所下降;熱燙處理使蝦蛄肌肉硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性增加,但其硬度和咀嚼性小于超高壓組,彈性和黏聚性則大于超高壓組。

圖3 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁硬度和彈性的影響Fig.3 Effect of UHP and blanching treatment on hardness and springiness of O. oratoria meat

圖4 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁咀嚼性和黏聚性的影響Fig.4 Effect of UHP and blanching treatment on chewiness and cohesiveness of O. oratoria meat

2.2.2 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁色澤的影響 由表1、表2 可知,超高壓處理均使蝦蛄仁背、腹部的L?值增大,背部L?值基本上隨著壓強和保壓時間的增加而增加,而a?值和b?值均下降且為負值,即蝦蛄肌肉變白,呈現發綠和發藍趨勢,但肉眼觀察,肌肉顏色的變化均在可以接受的范圍之內。熱燙處理使蝦蛄仁背部的L?值、a?值和b?值都增大,腹部L?值和b?值均增大,a?值略有減少,呈熟化狀態,肉色發紅,總體色差ΔE 值遠大于超高壓組,并呈熟化狀態。

2.2.3 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁水分含量及pH值的影響 pH 值是水產品新鮮度的一個重要指標,水分含量對產品的質地和口感有重要影響。由圖5 可知,超高壓組蝦蛄肉的pH 值在7.0～7.6 之間,顯著高于對照組,超高壓組和對照組水分含量保持在80%～83%之間,350-8 組達到最大,與350-5、350-8 組相比,400-5 組蝦蛄肉水分含量略下降,且400-8 組蝦蛄肉的水分含量顯著低于對照組。熱燙組pH 值大于對照組和超高壓組,水分含量低于對照組,但大于400-8組。與熱燙處理相比,超高壓處理能夠更好地維持蝦蛄肉的保水性及其pH 值的穩定性。

2.2.4 超高壓和熱燙處理對蝦蛄肌原纖維蛋白含量的影響 蝦蛄肉富含肌原纖維蛋白,超高壓或加熱處理均會影響蝦蛄肌肉蛋白的結構及其性質,影響其肌原纖維蛋白的溶解度。由圖6 可知,與對照組相比,超高壓組蝦蛄肌原纖維蛋白含量都有所降低,且隨著壓力和保壓時間的增加,肌原纖維蛋白含量逐漸減少;300 MPa 組、350 MPa 組間肌原纖維蛋白含量無顯著性差異,但與300 MPa 相比,400 MPa 組肌原纖維蛋白含量顯著下降;熱燙組蝦蛄肌原纖維蛋白含量則低于10%。超高壓處理降低了肌原纖維蛋白的溶解度,熱燙處理破壞了蛋白結構,從而使蛋白含量下降,但相較于熱燙處理,超高壓處理能夠減少蝦蛄肌原纖維蛋白的損失。

3 討論

3.1 不同處理方式對蝦蛄脫殼效率的影響

本研究中,超高壓處理使蝦蛄肌肉表面蛋白結構發生變化,疏水性增加,粘連性降低,從而導致蝦蛄脫殼時間顯著下降,這與王芝妍等[16]研究超高壓輔助中華管鞭蝦脫殼時的結果一致;但是壓力大于350 MPa時,蝦蛄脫殼時間反而增加,這可能是由于過高壓力下保壓時間過長,導致蝦蛄肉結締組織及其蛋白發生變性,蝦蛄肉容易破碎、斷裂,使脫殼時間延長,蝦蛄仁得率降低[17-18]。熱燙和凍藏處理對蝦蛄脫殼時間的降低效果不如超高壓處理,這與汪蘭等[19]研究小龍蝦脫殼時的結果一致。凍藏處理對蝦蛄產蝦蛄仁率的提升效果不如超高壓和熱燙處理,原因在于凍藏不能較好的破壞蝦蛄肉與殼之間的粘連,導致剝離蝦蛄肉時造成部分損失。

表1 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁背部色澤的影響Table 1 Effect of UHP and blanching treatment on back color of O. oratoria meat

表2 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁腹部色澤的影響Table 2 Effect of UHP and blanching treatment on belly color of O. oratoria meat

圖5 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁pH 值和水分含量的影響Fig.5 Effect of UHP and blanching treatment on pH value and water content of O. oratoria meat

圖6 超高壓和熱燙處理對蝦蛄肌原纖維蛋白相對含量的影響Fig.6 Effect of UHP and blanching treatment on relative content of myofibrillar protein from O. oratoria meat

超高壓處理蝦蛄是以水為介質,隨著保壓時間的延長,部分水會進入蝦蛄肌肉組織內,同時蛋白質結構發生改變,形成網狀結構,使汁液流失率下降。熱燙處理使蝦蛄汁液流失率下降,是由于蝦蛄肌肉蛋白通過熱誘導形成凝膠,進而形成堅定穩固的三維網狀結構[20],從而阻止水分外流,在剝殼時減少汁液的流失。凍藏處理的蝦蛄解凍時表層肌肉容易失水,加上凍結時形成的冰晶體會破壞其組織結構,導致解凍時蝦蛄汁液流失[21-22]。

3.2 超高壓和熱燙處理對蝦蛄仁肌肉品質的影響

超高壓處理使肌球蛋白分子變性發生聚合,巰基形成二硫鍵并相互交聯,使分子結構更加穩定,肌肉結構更加緊密[23],同時超高壓處理減少了蝦蛄肉的汁液流失率,使肌肉中的汁液增多,從而增加了蝦蛄肌肉硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性。本試驗結果表明,350 MPa 保壓8 min 時,蝦蛄肌肉的硬度達到最大,保壓10 min 時,彈性、咀嚼性和黏聚性達到最大,這與王志江等[24]研究壓力對熟制雞肉的彈性、硬度等影響的結果一致。而當壓強為400 MPa 時,對蝦蛄肌肉質構的提升效果又略有減弱,估計與壓力過大導致的肌肉蛋白結構變性加劇和汁液流失有關。熱燙處理使蝦蛄肌原纖維蛋白發生變性,巰基氧化為二硫鍵增強分子間網狀結構,使蛋白質形成空間結構復雜的凝膠,因此對蝦蛄肉彈性和黏聚性的提升效果大于超高壓組,但溫度過高時會使凝膠出現劣化,導致蝦蛄硬度和咀嚼性有所降低[25]。

本試驗結果表明,超高壓處理造成蝦蛄a?值和b?值的下降,原因可能與超高壓促進蝦青素的游離,使蝦蛄肉中蝦青素含量及其存在狀態發生變化有關[26]。熱燙處理使大部分色素分解,未被分解的蝦紅素使蝦蛄肉色發紅。此外,超高壓處理使肌肉蛋白發生水解、變性,蛋白質被分解為小分子的胺類物質,從而造成蝦蛄肌肉pH 值輕微增大[10]。超高壓使蛋白分子中的部分鹽橋消失,離子強度增大,蛋白質與水的結合能力增強,加上超高壓促使部分水分進入蝦蛄肌肉組織,肌肉蛋白持水性增加而使水分含量相應增大,這與易俊潔等[27]、Cruz-Romero 等[13]的研究結果類似。同時,肌肉蛋白大量疏水基團暴露在分子表面而減小了肌原纖維蛋白的鹽溶性,從而使肌原纖維蛋白含量略有降低[28],然而過大壓力下長時間的保壓又會破壞肌肉組織,加劇蛋白變性,降低蛋白質結合水分子的能力,進而造成蝦蛄水分流失和水分含量的下降,蛋白變性加劇,使肌原纖維蛋白含量顯著減少。熱燙處理可能是由于熱燙使蛋白質變性,導致肌原纖維蛋白含量降到10%以下,這與魏榮男等[29]研究熱處理對南極磷蝦品質影響的結論一致,且肽鏈中的酸性基團被包埋而導致pH 值增加,肌肉組織結構發生改變,導致水分流失[10,18]。

4 結論

不同超高壓參數、熱燙、凍藏處理后均能縮減蝦蛄脫殼時間,提高蝦蛄仁得率,降低汁液流失率,其中超高壓處理對蝦蛄脫殼效率的影響總體上優于熱燙和凍藏處理,當壓強為350 MPa、保壓時間為8 min 時,對降低蝦蛄脫殼時間和汁液流失率、提高蝦蛄仁得率的效果最好,獲得的蝦蛄仁硬度最高,同時具有較好的咀嚼性、彈性和黏聚性。此外,超高壓對蝦蛄仁的色澤具有一定的保護作用。綜合考慮,350 MPa 壓強、8 min 保壓時間處理蝦蛄,能達到較好的脫殼效果,并保持其良好的肌肉品質。本研究為蝦蛄脫殼提供了技術支持,有利于蝦蛄產品開發及超高壓技術在水產品加工中的應用。