崔燕，林旭東，康孟利，宣曉婷，姚凌俏，凌建剛

（寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，寧波市農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程重點(diǎn)實驗室，浙江寧波 315040）

南美白對蝦（Penaeus vannamei）又稱凡納濱對蝦，是我國三大養(yǎng)殖對蝦之一，產(chǎn)量位居養(yǎng)殖對蝦首位。蝦仁是南美白對蝦收獲后加工的重要產(chǎn)品，脫殼則為其產(chǎn)后加工的重要環(huán)節(jié)。目前，蝦類主要采用傳統(tǒng)手工脫殼，存在效率低、產(chǎn)蝦仁率低、完整率低及質(zhì)量安全難以保證等問題。因此，在勞動力日益緊缺、高品質(zhì)蝦仁需求日益增長的形勢下，急需一種既能高效實現(xiàn)脫殼，又能有效保證品質(zhì)的處理方式。

超高壓（high hydrostatic pressure）技術(shù)是21世紀(jì)備受關(guān)注的一種新興食品非熱加工技術(shù)，可在常溫甚至低溫條件下實現(xiàn)殺菌、鈍酶以及改善物料結(jié)構(gòu)和特性等目的，并最大程度保持食品的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)[1,2]。近年來，水產(chǎn)品脫殼成為了超高壓技術(shù)的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域，目前已實現(xiàn)貝類的完全脫殼并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[2～4]。Hsu 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，牡蠣在 250 MPa、2 min或300 MPa不保壓條件下可實現(xiàn)完全脫殼。皺紋盤鮑則可在200～300 MPa不保壓條件下實現(xiàn)完全脫殼，脫殼效率、得肉率顯著提高，并有效減少菌落總數(shù)[6]。蝦類是超高壓脫殼另一重要研究對象，超高壓是其潛在輔助脫殼手段。王芝妍等[7]研究發(fā)現(xiàn)，超高壓有助于中華管鞭蝦脫殼，200～300 MPa下脫殼效果明顯改善，蝦仁硬度、彈性和咀嚼性顯著提高，口感增強(qiáng)。陳少華等[8]在南美白對蝦脫殼研究中發(fā)現(xiàn)，200 MPa、3 min條件下脫殼時間較手工脫殼縮短60.43%，得肉率提高6.21%，并可增加蝦仁保水性，改善其加工特性。楊徽等[9]利用100～400 MPa處理南美白對蝦，發(fā)現(xiàn)脫殼速率較未處理組明顯提升，但與冷凍輔助脫殼相比無明顯優(yōu)勢，脫殼效果非常有限，且高壓下蝦仁熟化現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，為保持蝦仁品質(zhì)并進(jìn)一步提高蝦類，尤其是南美白對蝦等軟殼蝦類的脫殼效率，聯(lián)合其他技術(shù)是一有效解決方案。冷凍后解凍是目前普遍使用的蝦脫殼預(yù)處理方法，該法雖可大幅提高脫殼速率、蝦仁完整性及得肉率，但解凍過程耗時且易造成蝦仁品質(zhì)劣變，超高壓能夠?qū)崿F(xiàn)快速解及改善品質(zhì)的優(yōu)勢[1,10]正好彌補(bǔ)冷凍輔助脫殼的這一缺點(diǎn)。

本文以南美白對蝦為原料，結(jié)合超高壓技術(shù)與冷凍預(yù)處理各自優(yōu)勢，在評價超高壓協(xié)同冷凍處理脫殼效果基礎(chǔ)上，以蝦仁的汁液流失率、持水性、色澤和質(zhì)構(gòu)參數(shù)等為指標(biāo)，分析超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦品質(zhì)的影響，為利用超高壓協(xié)同冷凍技術(shù)在南美白對蝦脫殼中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海水養(yǎng)殖鮮活南美白對蝦，購于寧波市路林水產(chǎn)交易市場，置于海鹽水、供氧條件下快速運(yùn)往實驗室；其他試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

CQC2L-600型全液相超高壓設(shè)備，北京速原中天股份有限公司；速凍庫，天津金九環(huán)機(jī)電制冷成套設(shè)備有限公司；ZLE-B300型均質(zhì)機(jī)，上海眾時機(jī)械公司；PB-10型pH計，德國Sartorius公司；CR-5色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems公司；H1850R型臺式高速冷凍離心機(jī)，湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；MS105DU電子分析天平，Mettler Toledo儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

選取大小均一、顏色相近的鮮活南美白對蝦（每只體重10.0±1.1 g），流水洗凈，控水后迅速置于托盤于速凍庫進(jìn)行冷凍處理，待蝦體中心溫度達(dá)到-18 ℃時用蒸煮袋密封包裝（每袋10只蝦）備用。選取處理壓力200（FT+200 MPa組）、300（FT+300 MPa組）、400 MPa（FT+400 MPa組），保壓時間 1、3、5 min，所有處理均在室溫條件下進(jìn)行。高壓處理過程中蝦體已完成解凍，隨后即在常溫下對各處理后的南美白對蝦進(jìn)行手工脫殼，并以未經(jīng)輔助脫殼處理的新鮮非活體南美白對蝦（空白對照，直接手工脫殼，Control組）及冷凍南美白對蝦（對照，靜水解凍后脫殼，F(xiàn)T組）作為對照。每個處理3個平行。

1.3.2 脫殼效果評價

通過測定各條件下的脫殼時間、蝦仁完整率及得肉率評價脫殼效果。

脫殼時間：首先對脫殼人員進(jìn)行培訓(xùn)，形成一致的脫殼方法和速率。手工脫殼包含三個步驟：去頭，去第一節(jié)殼，然后將蝦仁拉住尾巴后完整拉出，若拉不出，則手工去殼。然后對經(jīng)過不同條件和參數(shù)處理的對蝦進(jìn)行脫殼，記錄每組10只對蝦所用的脫殼時間（s），每個處理進(jìn)行3次平行試驗。

蝦仁完整率：蝦在脫殼過程中容易出現(xiàn)蝦仁尾部或體節(jié)中部斷裂的現(xiàn)象。分別統(tǒng)計各處理組10只對蝦脫殼后完整蝦仁個數(shù)（N），每個處理進(jìn)行3次平行試驗，完整率計算公式如下：

得肉率：準(zhǔn)確稱量不同處理組整鮮蝦重量（W0，g）和蝦仁重量（W1，g），每組10只對蝦，每個處理組進(jìn)行3 次平行試驗，按公式（2）計算各組得肉率。

1.3.3 蝦仁汁液流失率及持水性的測定

汁液流失率的測定：蝦仁的汁水流失率是反映蝦仁保水能力的一個重要參數(shù)。一般來說，汁液流失率越低，蝦仁的品質(zhì)越好。

分別準(zhǔn)確稱取各組處理前鮮蝦質(zhì)量（M0，g）、脫殼后蝦仁質(zhì)量（M1，g）及蝦殼與蝦頭等廢料的重量和（M2，g），每次稱量前均統(tǒng)一用濾紙吸干表面水分，然后通過公式（3）計算各組蝦仁的汁液流失率[10]，每個處理組進(jìn)行3次平行試驗。

蝦仁持水性的測定：本試驗中持水性用離心后的失水多少進(jìn)行衡量。在潔凈干燥的離心管底部填入棉花，再將脫殼后的蝦仁放入離心管，在4500 r/min下離心5 min后取出稱重，持水性以離心失水率WWH表示，計算公式如下：

式中，MM和MN分別為離心前、后的蝦仁質(zhì)量（g）。

1.3.4 pH值的測定

蝦仁pH值的測定方法參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》（GB/T 5009.237-2016）。每個處理組稱取蝦仁5 g，加蒸餾水至50 mL，充分均質(zhì)后靜置30 min，取濾液后用pH計測定。

1.3.5 蝦仁的色澤分析

采用CR-5色差儀對各處理組蝦仁顏色進(jìn)行分析。將脫殼后的蝦仁沿背部中線剖開，在蝦仁腹部內(nèi)部截面均勻選取兩點(diǎn)測定，記錄L*、a*，b*值，每組取5只蝦仁（5個重復(fù)），利用白度（WI）及總色差（?E）計算蝦仁色澤的變化程度。

式中：?L*-處理組與對照組 L*值之差；?a*-處理組與對照組a*值之差；?b*-處理組與對照組b*值之差。

1.3.6 蝦仁質(zhì)構(gòu)參數(shù)的測定

采用 TPA模式對蝦仁的全質(zhì)構(gòu)參數(shù)-硬度、彈性和咀嚼性進(jìn)行測定。測定參數(shù)：P/5探頭，探頭下行速度2 mm/s、下壓速度0.5 mm/s、回升速度0.5 mm/s，觸發(fā)力5 g，形變50%。每組取5個平行樣進(jìn)行測定，每個樣品重復(fù)測定3次，測定部位為蝦仁第二腹節(jié)中央。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

各組數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，應(yīng)用SPSS 18.0軟件(美國SPSS公司)以one-way ANOVA法及 Duncan檢驗對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行組間比較和差異顯著性分析。以p＜0.05為存在顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦脫殼效果的影響

脫殼時間、蝦仁完整率及得肉率是評價南美白對蝦脫殼效果的重要指標(biāo)。不同處理南美白對蝦的脫殼時間如表1所示，可以看出冷凍及超高壓協(xié)同冷凍處理均有助于對蝦脫殼，脫殼時間較未處理組顯著降低（p＜0.05）；超高壓協(xié)同處理可在冷凍處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高對蝦的脫殼速率，在200～400 MPa、保壓1～5 min的條件下脫殼時間均短于冷凍處理組，其中300、400 MPa處理下的改善效果明顯，300 MPa、1 min處理下脫殼時間僅為未處理組的 40.20%（p＜0.05），為冷凍處理組的 86.46%（p＜0.05），大大提高了對蝦的脫殼速率。而陳少華等[8]利用優(yōu)化條件200 MPa、3 min（20 ℃）處理南美白對蝦時，脫殼時間為96 s（6只，16 s/只），脫殼速率遠(yuǎn)小于本實驗中所有高壓協(xié)同冷凍處理的 102.33～122.33 s（10 只，10.23～12.23 s/只），表明超高壓與冷凍聯(lián)合處理對南美白對蝦脫殼具有協(xié)同增效的作用。楊徽等[9]和易俊潔等[11]在南美白對蝦超高壓脫殼研究中發(fā)現(xiàn)，100～400 MPa超高壓處理與冷凍輔助脫殼相比無明顯優(yōu)勢，脫殼低于或與冷凍輔助脫殼效果相當(dāng)，這一發(fā)現(xiàn)也從一定程度上證實了本實驗中高壓與冷凍的協(xié)同增效作用。

不同處理條件下蝦仁完整率及得肉率見表 1，從中可以看出，超高壓協(xié)同冷凍處理下蝦仁完整性及得肉率較未處理組、冷凍處理組均有所提高。其中，除200 MPa處理1 min外，其他超高壓協(xié)同處理組蝦仁完整率均顯著高于冷凍處理組（p＜0.05），并隨著壓力的上升完整率顯著提高，300 MPa、1 min處理蝦仁完整率較FT組顯著提高69.24%（p＜0.05），原因可能是隨著壓力的升高，肌肉蛋白和殼肉之間的黏連蛋白逐漸發(fā)生變性，致使肌肉纖維與殼體黏連組織松懈，殼肉較易分離，故完整性提高；這亦與蝦殼、蝦仁收縮率的不同相關(guān)[2,9]。300 MPa處理1 min，400 MPa處理 3～5 min條件下得肉率顯著高于冷凍處理組（p＜0.05），這與超高壓條件下蝦仁完整性的提高密不可分。對比陳少華等[8]僅利用超高壓（150～250 MPa）對南美白對蝦輔助脫殼條件下的得肉率（＞54%），本實驗中經(jīng)冷凍聯(lián)合處理的南美白對蝦得肉率有所下降，這是由于冷凍過程中冰晶形成，致使細(xì)胞受到破壞，肌肉保水性下降，從而導(dǎo)致汁液流失上升，最終導(dǎo)致得肉率下降，此推論將在后續(xù)南美白對蝦汁液流失率的變化中得到驗證。

表1 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦脫殼時間、蝦仁完整率及得肉率的影響Table 1 Effect of high hydrostatic pressure combining with freezing on the shucking time, integrity and meat yield ratio of Penaeus vannamei

2.2 超高壓協(xié)同處理對白對蝦品質(zhì)的影響

2.2.1 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦汁液流失率及持水性的影響

圖1 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦(a)汁液流失率和(b)持水性的影響Fig.1 Effect of high hydrostatic pressure combining with freezing on(a) the drip loss and(b)water binding capacityof Penaeus vannamei

蝦仁的汁液流失率及離心失水率是反應(yīng)蝦仁保水能力的重要參數(shù)，影響著蝦仁品質(zhì)的優(yōu)劣。由圖1可知，冷凍輔助脫殼后的蝦仁汁液流失及離心失水嚴(yán)重，汁液流失率和離心失水率分別為未處理組的 1.66和1.86倍（p＜0.05），這是由于在冷凍過程中蝦體內(nèi)部水分形成冰晶，組織細(xì)胞遭到破壞，解凍后其內(nèi)部水分析出，導(dǎo)致汁液流失、肉質(zhì)劣變。但超高壓協(xié)同處理后，由于冷凍造成的汁液流失及離心失水現(xiàn)象明顯改善，在200～400 MPa壓力范圍內(nèi)，蝦仁的汁液流失率及離心失水率呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，這可能是在低壓力200～300 MPa區(qū)段處理下蝦肉中的蛋白酶催化部分鹽橋，使其消失，導(dǎo)致離子強(qiáng)度增加，蛋白質(zhì)水合作用增強(qiáng)，從而增加了肌肉蛋白的持水能力[12,13]；而當(dāng)壓力超過300 MPa時，隨著壓力的升高，蝦仁的肌纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，肌肉細(xì)胞持水能力下降，從而導(dǎo)致汁液的流失[14,15]。其中，F(xiàn)T+300 MPa、1 min組脫殼及離心后總汁液流失率最小（8.09%），脫殼汁液流失率及離心失水率僅為FT組的50.75%和70.14%（p＜0.05），各指標(biāo)數(shù)值接近未處理組新鮮值并無顯著差異。

2.2.2 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦 pH的影響

各處理組蝦仁pH值如圖2所示，未處理組蝦仁的pH值為6.65，經(jīng)過超高壓協(xié)同冷凍處理后蝦仁pH值均有所上升，增幅隨壓力的上升及保壓時間的增加而呈現(xiàn)出上升的趨勢，在400 MPa壓力處理超過3 min條件下，蝦仁的pH顯著高于冷凍處理組（p＜0.05），但在200 MPa（≤3 min）和300 MPa、1 min條件下pH值均與未處理新鮮蝦仁值無明顯差異。黃萬有[16]研究發(fā)現(xiàn)100～500 MPa壓力處理會使南美白對蝦肌肉pH升高，并隨壓力增加而上升明顯。Briones-Labarca等[17]用超高壓處理紅鮑也發(fā)現(xiàn)了pH顯著上升的現(xiàn)象。易俊潔等[18]對海灣扇貝超高壓研究中亦得到了類似的結(jié)果。超高壓引起組織pH的升高可能與蛋白質(zhì)變性相關(guān)，在高壓作用下，維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的非共價鍵發(fā)生破壞，誘發(fā)蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生變化，部分肽鏈展開，堿性基團(tuán)暴露，從而致使pH值上升[6,19,20]。此外，pH上升的原因亦可能是高壓促進(jìn)蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)分解成氨、胺類等堿性物質(zhì)引起的[21,22]。

圖2 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦pH的影響Fig.2 Effect of high hydrostatic pressure combining with freezing on the pH of Penaeus vannamei

2.2.3 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦色澤的影響

色澤是評價水產(chǎn)品感官特征的重要參數(shù)，是消費(fèi)者判斷水產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)。從表2中可以看出，新鮮蝦仁肌肉內(nèi)部的亮度參數(shù)L*值為41.80，超高壓協(xié)同冷凍處理組的L*值在57.17～68.89之間，顯著高于未處理組及冷凍處理組（p＜0.05），并隨處理壓力的增加及保壓時間的延長，蝦體內(nèi)部亮度 L*值顯著升高，表明超高壓處理可使蝦仁變白，并降低蝦仁的透明度，致使蝦體出現(xiàn)熟化現(xiàn)象。這與易俊潔等[6]在鮑魚超高壓研究及黃萬有等[23]在南美白對蝦超高壓研究中的發(fā)現(xiàn)一致，主要是由于壓力作用下蝦體內(nèi)蛋白發(fā)生變性，肌原纖維蛋白、肌漿蛋白等發(fā)生凝聚，從而使蝦仁亮度增加。

a*從正值到負(fù)值表示從紅色到綠色，b*從正值到負(fù)值則表示從黃色到藍(lán)色。新鮮蝦仁肌肉內(nèi)部的a*值和b*值均為負(fù)數(shù)，表明新鮮南美白對蝦蝦仁肌肉偏藍(lán)綠色，這與陳少華等[8]所得偏紅黃色的結(jié)果有所不同，這應(yīng)該是由于原料來源不同造成的。從表2中可以發(fā)現(xiàn)，蝦仁內(nèi)部的a*值隨壓力的增大呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，在壓強(qiáng)400 MPa，處理時間大于3 min時a*值顯著大于未處理組和冷凍處理組，但處理時間對其影響不大。同樣，蝦仁內(nèi)部b*值亦呈現(xiàn)出與a*值相似的變化趨勢，這種變化趨勢與鮑魚、南美白對蝦超高壓實驗中所得到的相一致[6,8]。其原因可能是超高壓改變了維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的非共價鍵，在較低壓力時（200 MPa），蝦仁中的蝦青素與蛋白質(zhì)結(jié)合較強(qiáng)，a*、b*值降低，顏色偏向于藍(lán)綠色；隨著壓力的升高及保壓時間的延長，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)展開，與蝦青素的結(jié)合減弱，紅度和黃度呈現(xiàn)上升趨勢。超高壓協(xié)同冷凍處理后蝦仁的白度（WI）和總色差（?E）較未處理組及冷凍處理組均顯著提高（p＜0.05）。隨著壓力的升高，蝦仁的白度和總色差值明顯增大，蝦仁逐漸變白，透明度逐漸降低，在≥300 MPa、保壓時間≥3 min處理條件下?E值均在20以上，說明超高壓處理后蝦仁色澤發(fā)生了明顯變化，使其呈現(xiàn)熟化外觀。

表2 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦色澤的影響Table 2 Effect of high hydrostatic pressure combining with freezing on the colour of Penaeus vannamei

2.2.4 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響

各處理組蝦仁質(zhì)構(gòu)參數(shù)如表3所示，超高壓協(xié)同冷凍處理后蝦仁的硬度、彈性、咀嚼性均發(fā)生了不同程度的變化。與冷凍處理組相比，在低壓、短時的超高壓協(xié)同處理條件下，蝦仁的硬度、咀嚼性變化不明顯，而在較高處理條件下（200～300 MPa、5 min，400 MPa）其硬度急劇增加，這可能是隨著壓力增加及保壓時間的延長肌球蛋白逐漸發(fā)生變性聚合，巰基-二硫鍵交聯(lián)使蛋白分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而提高蝦仁的硬度和咀嚼性[13,24,25]。而對于蝦仁的彈性，除200 MPa處理1、3 min外，超高壓協(xié)同處理組的彈性均顯著低于冷凍處理組，這主要是高壓處理后蝦仁肌肉結(jié)構(gòu)變緊密，致使彈性下降[8,26]。

蝦體死后進(jìn)入僵直階段，硬度不斷升高，鮮度保持良好，隨后硬度下降并進(jìn)入自溶狀態(tài)，鮮度持續(xù)下降，腐敗變質(zhì)。蝦體組織松軟、蛋白酶活性較強(qiáng)，死后僵直期短，組織易變軟且腐敗速度加快，因此超高壓處理后硬度的增加在一定程度上延緩了蝦體肌肉組織質(zhì)構(gòu)的改變，且可提高食品的口感[7,27]。以上結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)某邏禾幚砟茉谝欢ǔ潭葍?nèi)降低冷凍處理對蝦仁質(zhì)構(gòu)造成的影響，提高蝦仁的硬度和咀嚼性，減緩蝦仁質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的下降速度，有利于保持蝦仁的鮮度[7]。

表3 超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of high hydrostatic pressure combining with freezing on the texture of Penaeus vannamei

3 結(jié)論

超高壓協(xié)同冷凍處理對南美白對蝦脫殼具有良好的輔助效果，適當(dāng)?shù)膲毫氨簳r間可在冷凍處理的基礎(chǔ)上有效縮短南美白對蝦的脫殼時間，提高蝦仁完整性及得肉率，但冷凍過程引起的汁液流失、蝦仁的持水性、pH、色澤和質(zhì)構(gòu)會隨著壓力、保壓時間的不同而發(fā)生不同程度的變化。300 MPa（≥3 min）、400 MPa協(xié)同冷凍處理后，雖然脫殼速率、蝦仁完整率和得肉率均大幅提升，但蝦仁pH、色澤明顯變化，呈現(xiàn)熟化外觀；200 MPa協(xié)同冷凍處理后，汁液流失率下降明顯，品質(zhì)得到改善，但脫殼速率及得肉率較冷凍組均無顯著性提高；300 MPa、1 min協(xié)同冷凍處理組汁液流失率、離心失水率均顯著下降，持水性提高，色澤在感官上與新鮮蝦仁無明顯差異。另外，超高壓的協(xié)同處理在一定程度上可降低冷凍處理對蝦仁質(zhì)構(gòu)造成的影響，提高蝦仁的硬度和咀嚼性，增強(qiáng)蝦仁口感。此外，超高壓處理亦可有效縮短脫殼前蝦體解凍所需時間。因此，為避免壓力引發(fā)蛋白變性導(dǎo)致的肌肉品質(zhì)劣變，結(jié)合超高壓協(xié)同冷凍處理后南美白對蝦的脫殼效果、汁液流失、持水性、色澤及質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)，建議300 MPa、1 min協(xié)同冷凍輔助南美白對蝦脫殼比較適宜。