羅春艷，方旭波,2，孫海燕，袁高峰，余 輝，陳小娥,2,*，江旭華

南太平洋魷魚(yú)船上蒸煮加工工藝優(yōu)化與品質(zhì)特性

羅春艷1，方旭波1,2，孫海燕1，袁高峰1，余 輝1，陳小娥1,2,*，江旭華3

（1.浙江海洋大學(xué)食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江 舟山 316022；2.浙江省水產(chǎn)品加工技術(shù)研究聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316022；3.浙江富丹旅游食品有限公司，浙江 舟山 316104）

利用自主設(shè)計(jì)的魷魚(yú)船上蒸煮設(shè)備，研究最適船上蒸煮加工工藝以及對(duì)魷魚(yú)品質(zhì)特性的影響。通過(guò)差示掃描量熱儀確定魷魚(yú)的熱變性溫度，以蒸煮損失率和可溶性蛋白含量為響應(yīng)值，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，對(duì)魷魚(yú)船上蒸煮最適工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)掃描電鏡分別從橫切面和縱切面觀察蒸煮前后魷魚(yú)肌肉組織結(jié)構(gòu)，分析其質(zhì)構(gòu)特性，利用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）分析蛋白組成變化，通過(guò)測(cè)定揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量，分析其鮮度變化情況。結(jié)果表明：二次回歸模型方程擬合度好、誤差小，能較好地反映真實(shí)實(shí)驗(yàn)值，確定最適船上蒸煮工藝為蒸煮溫度85 ℃、蒸煮時(shí)間11 min、料液比1∶2（kg/L），在此參數(shù)下得到的蒸煮損失率與可溶性蛋白含量分別為（25.53±0.25）%、（15.38±0.16）mg/g；掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)蒸煮后的魷魚(yú)肌肉組織橫切面破壞小、影響小，縱切面肌束空隙增大；SDS-PAGE圖譜顯示蒸煮后的魷魚(yú)原肌球蛋白等小分子蛋白條帶變淺消失，其他蛋白條帶沒(méi)有明顯的條帶產(chǎn)生和消失現(xiàn)象；質(zhì)構(gòu)特性無(wú)顯著變化；TVB-N值為（28.12±0.34）mg/100 g。

南太平洋魷魚(yú)；船上蒸煮加工；品質(zhì)特性；鮮度指標(biāo)

魷魚(yú)屬于海洋無(wú)脊椎軟體動(dòng)物頭足類，是目前世界上最具開(kāi)發(fā)潛力的海產(chǎn)品之一[1]，也是世界上三大未充分開(kāi)發(fā)利用并且具有很大潛力的海洋生物資源之一，廣泛分布于大西洋、印度洋和太平洋海域[2]。魷魚(yú)具有生命周期短、資源豐富、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、富含多種人體必需氨基酸和?；撬岬奶攸c(diǎn)，是一種高蛋白、低脂肪、低熱量，深受人們喜愛(ài)的水產(chǎn)品，并且其含有接近全蛋白的人體必需氨基酸[3-4]。近年來(lái)，由于北太平洋和阿根廷魷魚(yú)的產(chǎn)量下降、價(jià)格上升，因此價(jià)格低廉、資源豐富的南太平洋魷魚(yú)逐漸成為國(guó)內(nèi)水產(chǎn)企業(yè)加工魷魚(yú)制品的主要原料[5]。

南太平洋魷魚(yú)（Dosidicus gigas）是指在秘魯、智利、墨西哥等海域釣捕的魷魚(yú)。我國(guó)現(xiàn)有的南太平洋魷魚(yú)加工模式基本為遠(yuǎn)洋捕撈，快速冷凍，再運(yùn)回國(guó)內(nèi)進(jìn)行二次加工。由于距離遠(yuǎn)、冷庫(kù)溫度波動(dòng)大、運(yùn)輸成本高等多種原因，影響了魷魚(yú)的鮮度指標(biāo)及質(zhì)構(gòu)特性，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)利用魷魚(yú)生片加工魷魚(yú)絲制品時(shí)容易出現(xiàn)“拉絲難”的現(xiàn)象，造成南太平洋魷魚(yú)銷售難，致使魷魚(yú)庫(kù)存達(dá)到飽和，出現(xiàn)所謂“過(guò)?！爆F(xiàn)象，進(jìn)而影響了遠(yuǎn)洋捕撈企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)于魷魚(yú)的加工運(yùn)輸?shù)龋瑖?guó)內(nèi)外學(xué)者僅對(duì)魷魚(yú)保鮮方面做了一定的研究，杜文靜[6]研究發(fā)現(xiàn)一定濃度的臭氧冰對(duì)魷魚(yú)具有保鮮的效果，可以延長(zhǎng)4～5 d的貨架期；Oliva等[7]研究了在改變冰的硬度和熱行為的情況下對(duì)南太平洋魷魚(yú)儲(chǔ)存的影響；姜晴晴等[8]研究得出反復(fù)凍融能夠促進(jìn)魷魚(yú)蛋白和脂肪氧化，導(dǎo)致其肌肉品質(zhì)下降；袁鵬翔等[9]研究靜態(tài)流化冰對(duì)魷魚(yú)的保鮮效果，發(fā)現(xiàn)流化冰比碎冰、冰箱保鮮，更能有效地減緩魷魚(yú)的腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)食品的貨架期，保證水產(chǎn)品貯藏和運(yùn)輸過(guò)程的品質(zhì)質(zhì)量。但并沒(méi)有從本質(zhì)上解決遠(yuǎn)洋捕撈后冷凍的魷魚(yú)生片運(yùn)回國(guó)內(nèi)進(jìn)行二次加工“拉絲難”的現(xiàn)狀。課題組研究了遠(yuǎn)洋魷釣船上組建魷魚(yú)熟片加工場(chǎng)的方法，并自主設(shè)計(jì)研制適合魷魚(yú)船上加工的蒸煮設(shè)備，為了探索該設(shè)備的最適蒸煮工藝，本實(shí)驗(yàn)首先通過(guò)差示掃描量熱分析（differential scanning calorimeter，DSC）法確定南太平洋魷魚(yú)的熱變性溫度，以蒸煮損失率和可溶性蛋白含量為指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化船上蒸煮工藝，并對(duì)其蒸煮后的魷魚(yú)進(jìn)行掃描電鏡結(jié)構(gòu)和十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）圖譜觀察、全質(zhì)構(gòu)分析及鮮度指標(biāo)揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量的測(cè)定，以期獲得較適合的船上蒸煮工藝，旨在進(jìn)一步完善南太平洋魷魚(yú)船上蒸煮加工工藝，為我國(guó)開(kāi)發(fā)南太平洋魷魚(yú)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南太平洋魷魚(yú)（以下簡(jiǎn)稱魷魚(yú)）原料由舟山市海利遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司提供，選取魷魚(yú)胴體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；其他化學(xué)試劑均為分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FOSS K 8400型凱氏定氮儀 瑞典特卡托公司；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC公司；200 F3型DSC儀德國(guó)耐馳公司；UV-5900型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 DSC法測(cè)定魷魚(yú)熱變性溫度

按照Hu Yang等[10]的方法，略作修改。稱取樣品5～10 mg置于密閉銀質(zhì)坩堝內(nèi)，以空坩堝作為對(duì)照組，設(shè)置DSC儀的參數(shù)為：終止溫度120 ℃，升溫速率10 ℃/min，液氮作為冷卻介質(zhì)。

1.3.2 船上蒸煮設(shè)備設(shè)計(jì)

船上加工魷魚(yú)若直接按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行蒸煮加工，則設(shè)備占地面積大、人工成本高；船上加工具有對(duì)蒸煮設(shè)備要求高、占地空間小、布局緊湊、操作簡(jiǎn)便、節(jié)約人工等特點(diǎn)。因此，實(shí)驗(yàn)通過(guò)自主設(shè)計(jì)的魷魚(yú)船上蒸煮設(shè)備（圖1）進(jìn)行蒸煮加工工藝及品質(zhì)特性的研究。

圖1 魷魚(yú)船上蒸煮設(shè)備Fig. 1 Schematic illustration of the squid onboard cooking equipment

與現(xiàn)有的魷魚(yú)蒸煮設(shè)備相比，自主設(shè)計(jì)的魷魚(yú)船上蒸煮設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：蒸煮與冷卻結(jié)合為一體化設(shè)備，布局緊湊，密封性好；蒸煮筒橫向設(shè)置，通過(guò)液壓缸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排料，工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；啟閉機(jī)構(gòu)方便開(kāi)啟密封門(mén)，自動(dòng)化程度高；蒸煮熱水經(jīng)回水管和濾器后再次進(jìn)入到蒸煮箱中重復(fù)使用，可以節(jié)約能源，降低成本。

1.3.3 蒸煮工藝單因素試驗(yàn)

在確定魷魚(yú)熱變性溫度的條件下，設(shè)定基本蒸煮工藝為蒸煮時(shí)間9 min、料液比1∶3（kg/L），以蒸煮損失率和蛋白含量為指標(biāo)，改變1 個(gè)因素水平，其他因素水平不變，考察蒸煮溫度、蒸煮時(shí)間及料液比對(duì)南太平洋魷魚(yú)片船上蒸煮工藝的影響。其中蒸煮溫度為80、85、90、95、100 ℃，蒸煮時(shí)間為7、9、11、13、15 min，料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6（kg/L），重復(fù)實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行3 次。

1.3.4 蒸煮工藝響應(yīng)面優(yōu)化

為了探究各個(gè)因素交互作用對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，以上述單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，選取蒸煮溫度（A）、蒸煮時(shí)間（B）、料液比（C）為試驗(yàn)因素，以南太平洋魷魚(yú)片的蒸煮損失率和可溶性蛋白含量為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，利用軟件Design-Expert V 8.0.6對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，獲得最適船上蒸煮工藝。試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of independent variables used in response surface methodology

1.3.5 掃描電鏡檢測(cè)分析

經(jīng)船上蒸煮設(shè)備蒸煮后的魷魚(yú)片，取0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm大小的立方體肌肉組織，于體積分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛固定液中固定2 d以上，通過(guò)掃描電鏡法[11-13]進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.3.6 SDS-PAGE檢測(cè)分析

將新鮮魷魚(yú)和船上蒸煮設(shè)備蒸煮后的魷魚(yú)研磨打碎，通過(guò)SDS-PAGE進(jìn)行檢測(cè)分析，按照Chi Changfeng等[14]的方法，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的分離膠、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的濃縮膠，考馬斯亮藍(lán)R-250染 色液染色。

1.3.7 全質(zhì)構(gòu)分析

利用質(zhì)構(gòu)儀分析魷魚(yú)的全質(zhì)構(gòu)特性，對(duì)魷魚(yú)進(jìn)行2 次壓縮，圖2為典型的質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）圖譜。實(shí)驗(yàn)按照呂帆等[15]的方法，略作修改。將南太平洋魷魚(yú)片切成2 cm×2 cm×1 cm長(zhǎng)方體的肌肉組織，采用TPA模式，選取探頭為P/5圓柱形（直徑5 mm），設(shè)定探頭測(cè)前速率為5.0 mm/s，測(cè)試速率為60 mm/min，測(cè)后速率為5.0 mm/s，壓縮比為50%，測(cè)試間隔時(shí)間為5 s，觸發(fā)力為5.0 g。每組樣品測(cè)10 次。

圖2 典型的TPA圖譜Fig. 2 Typical TPA test curve

1.3.8 鮮度指標(biāo)TVB-N含量的檢測(cè)

按照SC/T 3032—2007《水產(chǎn)品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[16]的方法進(jìn)行檢測(cè)分析，每組樣品至少檢測(cè)3 次。

1.3.9 南太平洋魷魚(yú)蒸煮損失率測(cè)定

按照Kong Fanbin等[17]的方法，南太平洋魷魚(yú)船上蒸煮前后，分別用濾紙吸干魷魚(yú)肌肉表面水分，稱其質(zhì)量。按照公式（1）計(jì)算蒸煮損失率：

1.3.10 可溶性蛋白含量的測(cè)定

按照考馬斯亮藍(lán)法[18-19]進(jìn)行檢測(cè)，稱取魷魚(yú)片0.5 g，加入2 mL蒸餾水研磨，磨成勻漿后用6 mL蒸餾水沖洗研缽，洗滌液收集在同一離心管中，4 000 r/min離心10 min，棄去沉淀，上清液轉(zhuǎn)入容量瓶，以蒸餾水定容至10 mL，即為樣品提取液。吸取樣品提取液0.1 mL，放入具塞試管中（每個(gè)樣品重復(fù)3 次），加入5 mL考馬斯亮藍(lán)G-250溶液，充分混合，放置2 min后在595 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，按照式（2）計(jì)算樣品中可溶性蛋白含量：

式中：C為標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)量/μg；VT為提取液總體積/mL；mf為樣品鮮質(zhì)量/g；VS為測(cè)定時(shí)加樣量/mL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用軟件Origin 8.5進(jìn)行圖標(biāo)制作，通過(guò)軟件SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并利用Tukey法檢驗(yàn)差異顯著性，差異顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 魷魚(yú)蛋白熱變性溫度的測(cè)定結(jié)果

DSC分析主要是通過(guò)測(cè)量蛋白質(zhì)變性時(shí)的熱量，反映蛋白質(zhì)的變性過(guò)程，當(dāng)條件一定時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)在DSC圖上出現(xiàn)固定的吸熱峰[20]。熱變性曲線圖的最大遷移點(diǎn)（吸熱峰）就是樣品的熱變性溫度[21]。如圖3所示，魷魚(yú)的變性溫度為78.9 ℃，可見(jiàn)魷魚(yú)的蒸煮溫度應(yīng)大于78.9 ℃，故設(shè)定其單因素試驗(yàn)的蒸煮溫度為80、85、90、95、100 ℃。

圖3 魷魚(yú)的DSC分析Fig. 3 DSC analysis of squid

2.2 蒸煮損失率和可溶性蛋白含量隨蒸煮溫度的變化

蒸煮過(guò)程能引起肌原纖維的緊縮和變性[18]，從而導(dǎo)致可溶性成分的丟失，進(jìn)而造成質(zhì)量上的蒸煮損失[22]。由圖4可知，在蒸煮溫度為80～100 ℃的范圍內(nèi)，魷魚(yú)的蒸煮損失率呈上升趨勢(shì)，隨著溫度的升高，蒸煮損失率越大，相反，提高蒸煮溫度，可溶性蛋白含量（可溶性蛋白含量的測(cè)定選取牛血清蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.006 3x+0.009 9）隨著溫度的升高而降低。綜合考慮魷魚(yú)的蒸煮損失率和可溶性蛋白含量，選取蒸煮溫度在85 ℃左右比較合適。

圖4 蒸煮溫度對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量的影響Fig. 4 Effect of cooking temperature on cooking loss and soluble protein content

2.3 蒸煮損失率和可溶性蛋白含量隨蒸煮時(shí)間的變化

圖5 蒸煮時(shí)間對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量的影響Fig. 5 Effect of cooking time on cooking loss and soluble protein content

Sikorski等[23]研究表明，魷魚(yú)在蒸煮過(guò)程中蒸煮損失一般發(fā)生在前15 min內(nèi)，故實(shí)驗(yàn)考察了蒸煮時(shí)間7～15 min對(duì)魷魚(yú)蒸煮過(guò)程的影響。由圖5顯示，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，蒸煮損失率不斷增加，當(dāng)蒸煮時(shí)間為9 min時(shí)，蒸煮損失率增加比較明顯，而蒸煮時(shí)間從11 min開(kāi)始，蒸煮損失率逐漸不明顯。同理，可溶性蛋白含量也是在蒸煮時(shí)間9 min后降低較明顯。因此，確定蒸煮時(shí)間在9～11 min的范圍內(nèi)比較理想。

2.4 蒸煮損失率和可溶性蛋白含量隨料液比的變化

圖6 料液比對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量的影響Fig. 6 Effect of solid-to-water ratio on cooking loss and soluble protein content

考慮到遠(yuǎn)洋魷釣船的空間及水資源問(wèn)題，因此，有必要研究蒸煮過(guò)程的最佳料液比。由圖6可知，料液比在1∶3～1∶4（kg/L）之間蒸煮損失率的增加趨于平緩，蒸煮損失率變化不大，而可溶性蛋白含量也是在1∶3～1∶4（kg/L）之間變化不明顯。因此，確定料液比為1∶3（kg/L）。

綜上所述，單因素試驗(yàn)結(jié)果為：蒸煮溫度控制在85 ℃，蒸煮時(shí)間確定在9～11 min的范圍內(nèi)，料液比為1∶3（kg/L）。

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

響應(yīng)面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表2所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 Experimental design and results for response surface methodology

在參數(shù)評(píng)估的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Design-Expert V8.0.6軟件可得出響應(yīng)值與試驗(yàn)因素之間的邏輯關(guān)系。對(duì)這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，獲得響應(yīng)值對(duì)自變量編碼值的二次回歸模型方程：

Y1=27.12+1.55A+0.82B+0.65C-0.28AB+0.085AC+0.35BC-1.07A2-1.32B2-0.47C2

Y2=13.7-1.15A-0.41B-0.56C-0.14AB-0.33AC-0.54BC+0.19A2+0.7B2+0.5C2

為檢驗(yàn)這2 個(gè)模型方程的有效性，利用數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)其結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的方差分析和顯著性檢驗(yàn)，其中蒸煮損失率和可溶性蛋白含量為響應(yīng)值的方差結(jié)果分析分別見(jiàn)表3、4。

由表3、4分析可知，2 個(gè)模型P值為0.000 1，說(shuō)明這2 個(gè)模型差異極顯著；分析這2 個(gè)模型的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)、交互項(xiàng)的P值，發(fā)現(xiàn)一次項(xiàng)中A、B、C對(duì)響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）和Y2（可溶性蛋白含量）的影響極顯著（P＜0.01）；二次項(xiàng)A2和B2對(duì)響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）的影響極顯著（P＜0.01），C2對(duì)響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）的影響不顯著（P＞0.05），B2和C2對(duì)響應(yīng)值Y2（可溶性蛋白含量）的影響極顯著（P＜0.01），A2對(duì)響應(yīng)值Y2（可溶性蛋白含量）的影響不顯著（P＞0.05）；交互項(xiàng)BC對(duì)響應(yīng)值Y2（可溶性蛋白含量）的影響極顯著（P＜0.01），AB、AC、BC對(duì)響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）的影響不顯著（P＞0.05），AC對(duì)響應(yīng)值Y2（可溶性蛋白含量）的影響顯著（P＜0.05），AB對(duì)響應(yīng)值Y2（蒸煮損失率）的影響不顯著（P＞0.05）。三因素對(duì)魷魚(yú)片Y1（蒸煮損失率）的影響順序?yàn)椋篈蒸煮溫度＞B蒸煮時(shí)間＞C料液比；對(duì)Y2（可溶性蛋白含量）的影響順序?yàn)椋篈蒸煮溫度＞C料液比＞B蒸煮時(shí)間。

表3 蒸煮損失率回歸模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of the regression mode for cooking loss

表4 可溶性蛋白含量回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variance of the regression mode for soluble protein content

由表3、4還可以發(fā)現(xiàn)回歸模型高度顯著，響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）和Y2（可溶性蛋白含量）的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.970 9和0.973 3，說(shuō)明此模型的擬合度好，表明蒸煮損失率和可溶性蛋白含量的實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值有較好的一致性；調(diào)整相關(guān)系數(shù)R2Adj分別為0.933 4和0.939 0，說(shuō)明魷魚(yú)片的蒸煮損失率和可溶性蛋白含量分別能夠在93.34%和93.9%的程度上解釋試驗(yàn)結(jié)果，僅6.66%和6.1%不能使用此回歸模型表示?；貧w模型的失擬項(xiàng)表示模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值不擬合[24]，失擬項(xiàng)P值分別為0.069 2和0.065 9，差異不顯著，進(jìn)一步說(shuō)明擬合度好。變異系數(shù)表示精確度，數(shù)值越小，說(shuō)明試驗(yàn)可靠性越好[25]，Y1（蒸煮損失率）和Y2（可溶性蛋白含量）的方程模型變異系數(shù)值分別為1.67%和1.93%。綜上所述，本回歸模型擬合度好，誤差小能夠較好地反映真實(shí)實(shí)驗(yàn)值，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析魷魚(yú)片的船上蒸煮損失率和可溶性蛋白含量。

圖7 蒸煮溫度和蒸煮時(shí)間對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量影響的響應(yīng)面與等高線圖Fig. 7 Response surface and contour plots showing the interactive effects of cooking temperature and time on cooking loss and soluble protein content

圖8 蒸煮溫度和料液比對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量影響的響應(yīng)面與等高線圖Fig. 8 Response surface and contour plots showing the interactive effects of cooking temperature and solid-to-water ratio on cooking loss and soluble protein content

圖9 蒸煮時(shí)間和料液比對(duì)蒸煮損失率和可溶性蛋白含量影響的響應(yīng)面與等高線圖Fig. 9 Response surface and contour plots showing the interactive effects of cooking time and solid-to-water ratio on cooking loss and soluble protein content

響應(yīng)面圖是回歸模型方程形象描述的呈現(xiàn)，通過(guò)響應(yīng)面圖能夠直觀地反映各個(gè)因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系以及因素之間的交互作用，然后進(jìn)一步優(yōu)化加工工藝[26-27]。通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)得到如圖7～9所示的回歸模型各響應(yīng)面圖和等高線圖，響應(yīng)面圖曲面的坡度越陡峭，等高線越密集、橢圓形程度越高說(shuō)明兩因素交互作用對(duì)結(jié)果的影響越大，而坡度越平緩，等高線越稀疏、圓形程度越高則說(shuō)明兩因素交互作用對(duì)結(jié)果的影響越小[28]。由圖7～9可知，交互項(xiàng)中的蒸煮溫度（A）和蒸煮時(shí)間（B）對(duì)蒸煮損失率，蒸煮時(shí)間（B）和料液比（C）對(duì)可溶性蛋白含量的響應(yīng)面圖坡度最陡，等高線最密集，且越成橢圓形，說(shuō)明蒸煮溫度和蒸煮時(shí)間對(duì)蒸煮損失率，蒸煮時(shí)間和料液比對(duì)可溶性蛋白含量的影響最大，這與二次回歸模型方程的結(jié)果一致。

由全面分析模型和響應(yīng)面圖得到魷魚(yú)船上蒸煮加工工藝的最適條件為蒸煮溫度85.25 ℃ 、蒸煮時(shí)間10.72 min、料液比1∶2（kg/L），此條件下的蒸煮損失率與可溶性蛋白含量分別為25.72%和15.16 mg/g，考慮到實(shí)際操作的可行性及方便性，設(shè)定蒸煮溫度85 ℃、蒸煮時(shí)間11 min、料液比1∶2（kg/L），在此條件下，進(jìn)行6次重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到蒸煮損失率與可溶性蛋白含量分別為（25.53±0.25）%、（15.38±0.16）mg/g，與回歸方程所得的蒸煮損失率25.18%和可溶性蛋白含量15.59 mg/g的相對(duì)誤差分別為1.4%和1.3%，以上驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)說(shuō)明通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳加工工藝條件可靠、有效，能較好地預(yù)測(cè)魷魚(yú)的蒸煮損失率和可溶性蛋白含量。

2.6 掃描電鏡結(jié)果

2.6.1 魷魚(yú)橫向切面結(jié)果

圖10 魷魚(yú)橫向切面超微結(jié)構(gòu)Fig. 10 Transverse cross-sectional ultrastructure of squid

對(duì)蒸煮前后的魷魚(yú)肌肉組織進(jìn)行橫向切面掃描電鏡觀察，由圖10可知，新鮮魷魚(yú)肌肉組織基本沒(méi)有明顯的裂縫或破斷口，但蒸煮后的魷魚(yú)，在掃描電鏡橫向切面的觀察下可以發(fā)現(xiàn)有一定的裂縫和破斷口，但裂縫和破斷口并不明顯，且較少，說(shuō)明此蒸煮工藝能造成魷魚(yú)肌肉組織一定的破壞，但破壞少、影響小。

2.6.2 魷魚(yú)縱向切面結(jié)果

圖11 魷魚(yú)縱向切面超微結(jié)構(gòu)Fig. 11 Longitudinal cross-sectional ultrastructure of squid

對(duì)蒸煮前后的魷魚(yú)肌肉組織的縱向切面進(jìn)行了掃描電鏡超微結(jié)構(gòu)觀察，如圖11可知，通過(guò)對(duì)比觀察發(fā)現(xiàn)新鮮魷魚(yú)（圖11A）肌肉組織完整，肌纖維排列緊密、無(wú)縫隙，蒸煮后的魷魚(yú)（圖11B）肌原纖維束出現(xiàn)部分空隙和收縮現(xiàn)象，但沒(méi)有出現(xiàn)肌原纖維小片化斷裂現(xiàn)象，說(shuō)明蒸煮工藝可使魷魚(yú)縱向切面肌肉組織收縮出現(xiàn)空隙，但影響較小，未達(dá)到斷裂的程度。

因此，蒸煮工藝對(duì)魷魚(yú)肌肉組織的橫切面破壞小、影響小，對(duì)縱切面有一定的影響，增大了肌束空隙，但影響較小，在可接受范圍內(nèi)。

2.7 SDS-PAGE分析結(jié)果

由圖12可見(jiàn)，魷魚(yú)原料和蒸煮后的魷魚(yú)肌肉蛋白在分子質(zhì)量為180、135、75、48、35 kD之間均出現(xiàn)蛋白條帶，且沒(méi)有出現(xiàn)明顯的條帶產(chǎn)生或條帶消失現(xiàn)象，保留大部分肌原纖維蛋白。但是在原肌球蛋白和肌球蛋白輕鏈等小分子蛋白間，條帶出現(xiàn)明顯的變暗、變淺、消失現(xiàn)象，可知蒸煮后的魷魚(yú)與新鮮魷魚(yú)相比，小分子蛋白消失，說(shuō)明此蒸煮工藝會(huì)破壞魷魚(yú)的小分子蛋白，通過(guò)蒸煮，魷魚(yú)損失了部分小分子蛋白。

圖12 魷魚(yú)肌肉電泳圖譜Fig. 12 Electrophoretic patterns of squid muscle proteins

2.8 質(zhì)構(gòu)分析與TVB-N含量

表5 樣品的質(zhì)構(gòu)分析和TVB-N含量Table 5 Textural properties and TVB-N contents of raw and cooked samples

質(zhì)構(gòu)特性是人體口腔與食物接觸過(guò)程產(chǎn)生的生理刺激在觸覺(jué)上的反映結(jié)果，它是源自食品結(jié)構(gòu)的一組物理參數(shù)，屬力學(xué)和流變學(xué)范圍[29-30]。表5為魷魚(yú)船上蒸煮前后的質(zhì)構(gòu)分析和鮮度指標(biāo)TVB-N含量，由表5可以發(fā)現(xiàn)，蒸煮后的魷魚(yú)在硬度、彈性、咀嚼性、膠黏性、內(nèi)聚性等質(zhì)構(gòu)方面均有一定程度的上升，且差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明此船上蒸煮工藝能增加魷魚(yú)的彈性、咀嚼性、膠黏性，使其口感更佳；并且鮮度指標(biāo)TVB-N含量為（28.12±0.34） mg/100 g，較新鮮魷魚(yú)顯著降低（P＜0.05）。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)利用自主設(shè)計(jì)的魷魚(yú)船上蒸煮設(shè)備進(jìn)行蒸煮工藝的研究，首先通過(guò)DSC儀確定魷魚(yú)的熱變性溫度為78.9 ℃，然后通過(guò)單因素試驗(yàn)確定魷魚(yú)的船上加工蒸煮工藝，并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面優(yōu)化法對(duì)其船上蒸煮工藝進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，獲得的二次回歸模型方程擬合度好、誤差小，能夠較好地反映真實(shí)實(shí)驗(yàn)值，通過(guò)6 次重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到較適合的船上蒸煮工藝參數(shù)為蒸煮溫度85 ℃ 、蒸煮時(shí)間11 min、料液比1∶2（kg/L），此時(shí)魷魚(yú)的蒸煮損失率與可溶性蛋白含量分別為（25.53±0.25）%、（15.38±0.16）mg/g，與二次回歸模型方程得到蒸煮損失率與可溶性蛋白含量相對(duì)誤差分別為1.4%和1.3%。通過(guò)掃描電鏡微觀法發(fā)現(xiàn)蒸煮工藝對(duì)魷魚(yú)肌肉組織的橫縱切面破壞小、影響小，因此，船上蒸煮加工保持了魷魚(yú)原有的肌肉組織特性，利于后續(xù)進(jìn)行魷魚(yú)絲產(chǎn)品生產(chǎn)，使壓延和拉絲后產(chǎn)品呈現(xiàn)良好的絲狀；SDS-PAGE圖譜顯示蒸煮工藝損失了肌原纖維蛋白中的小分子蛋白，可保留大部分肌原纖維蛋白；且TPA分析發(fā)現(xiàn)蒸煮后的魷魚(yú)在彈性、內(nèi)聚性兩方面均有一定的上升，鮮度指標(biāo)TVB-N含量為（28.12±0.34）mg/100 g。

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Optimization of Onboard Cooking and Quality Characteristics of Dosidicus gigas

LUO Chunyan1, FANG Xubo1,2, SUN Haiyan1, YUAN Gaofeng1, YU Hui1, CHEN Xiao’e1,2,*, JIANG Xuhua3
(1. School of Food and Pharmacy, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China;2. Joint Key Laboratory of Zhejiang Province for the Research of Fishery Processing Technology, Zhoushan 316022, China;3. Zhejiang Fudan Tourism Food Co. Ltd., Zhoushan 316104, China)

The aim of the present study was to establish the optimum onboard cooking process for jumbo squid (Dosidicus gigas) by using an independently designed onboard cooking device. The thermal denaturation temperature for squid protein was determined by using a differential scanning calorimeter (DSC). Box-Behnken design coupled with response surface methodology (RSM) was used to optimize the cooking parameters employing cooking loss and soluble protein content as response values. The longitudinal and transverse cross-sectional microstructure of cooked and raw squid muscle tissue was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and texture properties were measured. The changes in squid protein composition were analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). In addition, the total volatile basic nitrogen (TVB-N) content was determined to analyze the freshness of squid. The results showed that the fitting degrees of the two regression models developed were excellent and there was a good agreement between the actual experimental and the model-predicted values with small relative errors. The optimum cooking temperature, cooking time, and material-to-water ratio were determined to be 85 ℃, 11 min, and 1∶2 (kg/L), respectively. The cooking loss was(25.53 ± 0.25)% and soluble protein content was (15.38 ± 0.16) mg/g under these optimized conditions. The transverse cross-sectional microstructure of squid muscle w as less damaged by the cooking process, while the space among muscle bundles in the longitudinal cross-section was increased. SDS-PAGE showed that the small protein bands of cooked squid,such as squid tropomyosin, were d iminished and even disappeared whereas the other ones were not changed signifi cantly.The texture characteristics of squid were not signifi cantly affected by cooking and the TVB-N value of onboard processed squid was (28.12 ± 0.34) mg/100 g.

Dosidicus gigas; onboard cooking; quality characteristics; freshness index

TS254.4

A

1002-6630（2017）20-0176-09

2016-09-22

浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015C31106）；舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016C41022）

羅春艷（1993—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc安全。E-mail：992351360@qq.com

*通信作者：陳小娥（1968—），女，教授，博士，研究方向?yàn)楹Ｑ笊镔Y源綜合利用。E-mail：xiaoechen@163.com

羅春艷, 方旭波, 孫海燕, 等. 南太平洋魷魚(yú)船上蒸煮加工工藝優(yōu)化與品質(zhì)特性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(20)∶ 176-184.DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720025. http∶//www.spkx.net.cn

LUO Chunyan, FANG Xubo, SUN Haiyan, et al. Optimization of onboard cooking and quality characteristics of Dosidicus gigas[J]. Food Science, 2017, 38(20)∶ 176-184. (in Chinese with English abstract) DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720025.http∶//www.spkx.net.cn

DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720025