肖朝耿 諶 迪 吳江雁 唐宏剛 盧文靜 楊慧娟 孟祥河 陳黎洪

(1浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所,浙江 杭州 310021；2浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院,浙江 杭州 310014)

南美白對蝦(Penaeus vannamei),又名凡納濱對蝦、萬氏對蝦和白肢蝦[1],是單產(chǎn)量最高的養(yǎng)殖蝦種。南美白對蝦含肉率高、礦物質(zhì)豐富,屬于典型的高蛋白低脂肪食物,其蝦頭和蝦殼可用于生產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)、類胡蘿卜素和殼聚糖等,具有非常高的經(jīng)濟價值[2]。因生長快、抗病力強、耐高密度養(yǎng)殖、肉質(zhì)鮮美等特點,南美白對蝦逐漸成為我國重要養(yǎng)殖蝦種之一,其養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展極為迅速[3]。我國南美白對蝦資源豐富,且近年來對蝦產(chǎn)量大幅度提高,但對蝦出口屢次遭遇貿(mào)易壁壘,導(dǎo)致我國南美白對蝦出現(xiàn)供大于求、價格下跌的局面,迫切需要尋找產(chǎn)業(yè)發(fā)展新出路。

即食水產(chǎn)品近幾年在我國發(fā)展很快,因食用方便、包裝精美、營養(yǎng)豐富和味道鮮美等特點受到廣大消費者的喜愛。但我國對蝦類即食水產(chǎn)品的開發(fā)和研究相對較少,相關(guān)研究主要集中在養(yǎng)殖、貯藏及營養(yǎng)等方面,加熱方式對蝦肉品質(zhì)影響的研究不多,市場上對蝦類產(chǎn)品以干制(或半干制)品為主[4-6],因此,研制南美白對蝦即食產(chǎn)品尤為必要。然而,在即食蝦類產(chǎn)品加工過程中,加熱方式對即食對蝦產(chǎn)品的外觀和風(fēng)味極其重要,會顯著影響南美白對蝦即食產(chǎn)品的外觀、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味成分[7]。此外,科學(xué)合理的加熱方式可以讓對蝦即食產(chǎn)品產(chǎn)生大量的醛類、酮類和芳香類物質(zhì),增加即食對蝦產(chǎn)品的風(fēng)味[8]。Lascorz 等[9]發(fā)現(xiàn)加熱方式和加熱時間是影響對蝦產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此,本試驗系統(tǒng)分析并評價了微波等3 種加熱方式對南美白對蝦的影響,探討加熱過程中影響南美白對蝦質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味的物質(zhì)基礎(chǔ),旨在為南美白對蝦的精深加工和綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦(13.23±1.16 g),杭州蕭山躍騰水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司；磷酸氫二鉀(分析純),國藥集團化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二鈉(分析純),上海凌峰化學(xué)試劑有限公司。其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

M9B88 型微波爐,蘇州三星電子有限公司；TAXT PLUS 物性測定儀,英國Stable Micro System 公司；CR-410 型色彩色差計,日本KONICA MINOLTA 公司；Megafuge 11R 高速冷凍離心機,德國Thermo Scientific公司；PB-10 酸度計,德國賽多利斯公司；WF-4000 微波快速反應(yīng)器,上海屹堯微波化學(xué)技術(shù)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 熱處理試驗 將冷凍的南美白對蝦在室溫下進(jìn)行流水解凍后按照如下方法處理：

1)蒸汽加熱處理。將蒸籠置于裝有足夠水的鍋中,待鍋中水沸騰并產(chǎn)生穩(wěn)定蒸汽后,將對蝦放入蒸屜,立即蓋上鍋蓋并計時,分別蒸煮30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

2)沸水加熱處理。將水加熱沸騰后,按照料水比1 ∶10 加入對蝦,立即蓋上鍋蓋并計時,分別水浴30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

3)微波加熱處理[10]。將對蝦置于微波爐中,單次處理量為1.36± 0.14 g·L-1(微波爐腔體體積),功率設(shè)置為300 W,分別于加熱30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

1.3.2 南美白對蝦失水率的測定 將加熱前后的南美白對蝦樣品小心剪碎,參照GB 5009.3-2010[11].并略作修改。于105℃烘箱中干燥至恒重,測定每份對蝦樣品的水分含量。按照公式計算水分含量和失水率：

式中,m1：干燥前樣品質(zhì)量,g；m2：干燥后樣品質(zhì)量,g。

1.3.3 南美白對蝦質(zhì)構(gòu)分析 參考文獻(xiàn)[12-14]的方法并略作修改。采用物性測定儀對蝦腹部第二節(jié)進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis, TPA)檢測。具體檢測條件為：探頭選用P/36R,測試前探頭下降速度3 mm·s-1,測試速度1 mm·s-1,測試后探頭回退速度10 mm·s-1,壓縮比50%,觸發(fā)力5 g,間隔時間5 s。

1.3.4 南美白對蝦色差分析 采用色彩色差計對蝦肉進(jìn)行色差分析。色差儀校正后,選取蝦腹部第二節(jié),用單層保鮮膜附上,將色差儀垂直放于表面進(jìn)行測試,記錄L?值、a?值、b?值、ΔE 值。

1.3.5 南美白對蝦蛋白質(zhì)成分分析 參考Visessanguan 等[15]的方法并作適當(dāng)修改。精確稱取對蝦樣品5 g,加入20 mL 提取液A(pH 值7.5,15.6 mmol·L-1Na2HPO4+3.5 mmol·L-1KH2PO4)攪拌2 min,于冷凍離心機(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,分離得到上清液Ⅰ和沉淀Ⅰ。在上清液Ⅰ中加入5 mL 50% 三氯乙酸, 于冷凍離 心 機(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為非蛋白氮,沉淀為水溶性蛋白。在沉淀Ⅰ中加入20 mL 提取液B(pH 值7.5,0.45 mmol·L-1KCl+15.6 mmol·L-1Na2HPO4+3.5 mmol·L-1KH2PO4),于冷凍離心機(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為鹽溶性蛋白,沉淀記為沉淀Ⅱ。在沉淀Ⅱ中加入20 mL 0.1 mol·L-1NaOH,連續(xù)攪拌2 h 后,于冷凍離心機(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為堿溶性蛋白,沉淀為堿不溶性蛋白。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)通過SPSS 18.0 進(jìn)行顯著性分析,P ＜0.05 為顯著水平,P ＜0.01 為極顯著水平。應(yīng)用Microsoft Excel 2010 軟件繪制圖表,描述性統(tǒng)計值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ± SD)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱方式對南美白對蝦失水率的影響

由圖1 可知,隨著加熱時間的延長,不同處理組中南美白對蝦的失水率均呈逐漸上升趨勢。加熱期間,微波加熱組對蝦的失水率一直高于蒸汽加熱組和沸水加熱組,當(dāng)加熱時間為90 s 時,微波加熱組對蝦的失水率顯著高于其他兩組(P＜0.05),分別為蒸汽加熱組、沸水加熱組的1.55 倍、1.48 倍。沸水加熱的熱傳導(dǎo)作用強于蒸汽加熱,并伴隨著熱對流的影響,故加熱30 s 內(nèi),蒸汽加熱組對蝦的失水率無明顯變化；加熱90 s 內(nèi),沸水加熱組對蝦的失水率略高于蒸汽加熱組,繼續(xù)延長加熱時間,對蝦蛋白質(zhì)的水和能力與自由水的擴散基本平衡,其失水率升高緩慢。加熱300 s 時,蒸汽加熱組、沸水加熱組、微波加熱組對蝦的失水率分別為11.23%、10.00%、31.86%。綜上,以失水率來判斷,蒸汽和沸水加熱適宜作為即食對蝦的加熱方式。

2.2 不同加熱方式對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響

圖1 不同加熱方式對南美白對蝦失水率的影響Fig.1 Effect of different heating methods on water loss rate of Penaeus vannamei

加熱處理后南美白對蝦蝦肉的硬度、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性特征均發(fā)生了較明顯的變化。由圖2-A 可知,當(dāng)加熱時間為90 s 時,蒸汽加熱組和微波加熱組對蝦的硬度顯著高于沸水加熱組(P＜0.05)。加熱時間在180 s 內(nèi)時,蝦肉樣品內(nèi)部溫度尚未達(dá)到沸點,從而導(dǎo)致硬度變化不明顯,而加熱時間在180 s 后,微波加熱組蝦肉硬度明顯上升,硬度的劇烈變化可能與其蛋白結(jié)構(gòu)與組成的急劇變化有關(guān),此結(jié)果與郭力等[16]研究微波加熱對即食龍蝦質(zhì)構(gòu)影響的結(jié)論一致。由圖2-B 可知,隨著加熱時間的延長,蒸汽加熱組和沸水加熱組對蝦蝦肉的彈性值上升較慢,而微波組對蝦蝦肉在30 s 內(nèi)呈現(xiàn)略微下降,可能是微波導(dǎo)致結(jié)合水部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤暗鞍踪|(zhì)構(gòu)象變化等原因所致；當(dāng)加熱時間為30～90 s 時,微波加熱組對蝦肉的彈性極劇增加,至90 s 時彈性趨于穩(wěn)定,這是因為蒸汽和沸水加熱時熱傳導(dǎo)是由外至內(nèi)逐步進(jìn)行,而微波加熱使蝦肉水分迅速喪失,對蝦整體的蛋白質(zhì)開始變性,蝦肉汁液快速流失,使其彈性劇烈上升,而隨著加熱時間的增長,蛋白質(zhì)完全變性,彈性趨于穩(wěn)定。繼續(xù)加熱,蒸汽加熱組對蝦肉中的膠原蛋白溶出,使其彈性略有下降。由圖2 -C 可知,在加熱30 s 內(nèi)各處理組對蝦的咀嚼性幾乎沒有變化,這是由于起初蝦體水分含量高,其表面附著游離水的損失對樣品的質(zhì)地不會造成較大影響[17]。內(nèi)聚性反映了細(xì)胞間結(jié)合力的大小,與樣品分子內(nèi)部的蛋白基質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān),聯(lián)結(jié)的緊密程度會使得內(nèi)聚性發(fā)生改變[18]。由圖2-D 可知,3 種加熱方式處理的蝦肉內(nèi)聚性無統(tǒng)計學(xué)差異(P ＞0.05)。

2.3 不同加熱方式對南美白對蝦色澤的影響

加熱前南美白對蝦L?值a?值、b?值、ΔE 值分別為68.73±2.74、4.21±2.76、9.8±2.30、62.30±3.90。由表1 可知,隨著加熱時間的延長,3 種不同加熱方式處理的南美白對蝦色澤變化基本相同,整體呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)加熱時間為30 s 時,沸水加熱組南美白對蝦蝦肉的色差較其他兩組變化明顯。加熱處理60 s 后,不同加熱方式下對蝦的L?值、a?值、b?值、ΔE值等色差指標(biāo)均較穩(wěn)定,可能是由于此時大多數(shù)對蝦蛋白質(zhì)已完全變性,對色澤影響不明顯。加熱時間為90 s 時,微波加熱組和沸水加熱組對蝦的a?值顯著高于蒸汽加熱組。此外,其中表示紅綠偏向的a?值分別在120、240 和120 s 達(dá)到最大(數(shù)據(jù)未列出)。ΔE 值表示總色差大小,加熱時間為90 s 時,沸水加熱組、微波加熱組對蝦蝦肉的ΔE 值顯著大于蒸汽加熱組。

圖2 不同加熱方式對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of different heating methods on texture of Penaeus vannamei

表1 不同加熱方式對南美白對蝦色澤的影響Table 1 Effect of different heating methods on color of Penaeus vannamei

圖3 不同加熱方式對南美白對蝦蛋白質(zhì)成分的影響Fig.3 Effect of different heating methods on protein components of Penaeus vannamei

2.4 不同加熱方式對南美白對蝦蛋白質(zhì)成分的影響

加熱處理前南美白對蝦中水溶性蛋白含量最高(41.14 mg·g-1FW),其次為堿不溶性蛋白(5.60 mg·g-1FW)、堿溶性蛋白(2.04 mg·g-1FW),鹽溶性蛋白含量最低,為0.67 mg·g-1FW,非蛋白氮含量略高于鹽溶性蛋白,為0.77 mg·g-1FW。由圖3 可知,隨著加熱時間的延長,各處理組對蝦的水溶性蛋白含量總體呈下降趨勢,且沸水加熱組對蝦的水溶性蛋白含量下降最為明顯；非蛋白氮是即食對蝦風(fēng)味的重要來源,隨著加熱時間的延長,各處理組對蝦的非蛋白氮含量總體呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,從風(fēng)味保留角度考慮,加熱90 s是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)；隨著加熱時間的延長,各處理組的鹽溶性蛋白含量逐漸減少,但微波加熱組對蝦的鹽溶性蛋白損失較其他加熱方式少；3 種不同加熱方式處理后對南美白對蝦的堿溶性蛋白含量的影響均無明顯差異。蒸汽加熱和微波加熱處理后的蝦肉堿不溶性蛋白含量變化不大,但沸水加熱后其含量總體呈先增加后減小的變化趨勢。

3 討論

南美白對蝦含水量高,富含多種營養(yǎng)成分,長時間加熱會導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的流失。因此,加熱時間和加熱方式對即食南美白對蝦制品的口感及營養(yǎng)價值均有重要影響。Lascorz 等[9]認(rèn)為加熱38 s 即能實現(xiàn)對蝦的熟制。過長的加熱時間會使南美白對蝦產(chǎn)生甲醛等有害物質(zhì),且隨著加熱時間的延長,其甲醛含量大幅增加[19]?？紤]到實際生產(chǎn)過程中的成本問題,本試驗設(shè)置的最長加熱時間為300 s。

南美白對蝦蛋白的二級結(jié)構(gòu)在加熱過程中一旦發(fā)生較大變化,其質(zhì)構(gòu)特性及失水率也會發(fā)生相應(yīng)的改變[20]。適當(dāng)失水可改善對蝦肉的韌性和彈性,但過分失水會導(dǎo)致蝦肉變硬且口感下降,外觀品質(zhì)變差[21]。本研究中,隨著加熱時間的延長,南美白對蝦的失水率急劇升高,加熱300 s 時,微波加熱組對蝦的失水率遠(yuǎn)高于蒸汽加熱組和沸水加熱組,主要是由于烘箱內(nèi)快速上升的溫度導(dǎo)致蝦體產(chǎn)生更多和更大的脫水收縮[10],這與李曉龍[22]的研究結(jié)果類似。

質(zhì)構(gòu)是分析蝦體品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,與風(fēng)味、外觀、營養(yǎng)構(gòu)成了食品四大品質(zhì)要素。蝦肉經(jīng)熱加工后,其彈性和韌性增加,口感提升,但過度加熱,則肉質(zhì)變硬,彈性下降,甚至?xí)斐扇赓|(zhì)軟爛、組織結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,而質(zhì)構(gòu)儀能夠靈敏客觀地反映出食品品質(zhì)特性,以量化指標(biāo)全面評價食品[23]。蝦體硬度增大主要是由蛋白質(zhì)受熱變性而凝固,膠原蛋白收縮引起,同時與水分含量、持水力有密切關(guān)系。本研究中,蒸汽加熱組和沸水加熱組中對蝦的硬度剛開始均減小,這可能是因為在剛開始加熱時,僅有少量蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性,蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)被破壞,細(xì)胞水分流失,肌纖維松散,導(dǎo)致硬度減小；繼續(xù)加熱后,水分流失加劇,肌纖維收縮變硬,進(jìn)而硬度增大。與蒸汽加熱組和沸水加熱組相比,微波加熱組對蝦的硬度明顯較高,這是因為蝦體內(nèi)部的溫度達(dá)到沸點后,內(nèi)部蒸汽壓使內(nèi)部氣體釋放,對蝦體積收縮,密度增大,硬度增加[24]。

色澤是蝦肉的重要品質(zhì)之一,直接影響其外觀品質(zhì)。加熱處理前南美白對蝦蝦體成暗灰色,加熱后呈現(xiàn)橙紅色,變色機理涉及蝦殼中色素結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)雜的變化[25]。采用LAB 表色系統(tǒng),其中L?值表示亮度,L?值越大表示亮度越大；a?值的正值越大表示顏色越紅,負(fù)值越大則顏色越綠；b?值表示黃藍(lán)偏向,正值越大表示顏色越黃,負(fù)值越大表示顏色越藍(lán)；ΔE 值表示總色差。加熱處理后,南美白對蝦色澤特征值a?值的變化可能是由于亞鐵肌紅蛋白氧化成高鐵肌紅蛋白,同時也與肌紅蛋白含量及其溶解度密切相關(guān)[26]。研究表明,蝦肉色澤變化還與游離蝦青素含量有關(guān),蝦青素在煮熟或是氧化條件下會轉(zhuǎn)化為紅色的蝦紅素[27]。此外,脂肪的氧化也能夠引起蝦青素的降解,進(jìn)而影響蝦體色澤的變化[24]。本研究結(jié)果表明,3 種不同加熱方式處理后南美白對蝦的色澤變化基本一致,說明3種加熱方式對蝦肉中呈色物質(zhì)的影響相似。

蛋白熱變性與蛋白可溶性相關(guān)分析的動力學(xué)研究表明,疏水作用和氫鍵在蛋白質(zhì)熱變性過程中均發(fā)生了改變,其中疏水作用在51℃時發(fā)生顯著改變,在85℃剛開始加熱時,疏水作用顯著上升,但隨著加熱時間的增加,疏水作用并沒有繼續(xù)出現(xiàn)顯著性的變化[28]。南美白對蝦具有較高的熱失活常數(shù)和更低的轉(zhuǎn)變溫度,故其蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性較斑節(jié)對蝦低[29]。本研究中,微波加熱組南美白對蝦的水溶性蛋白損失較其他2 種處理組小,沸水加熱組中因?qū)ξr與水直接接觸,蝦肉中的水溶性蛋白直接溶于沸水中,損失最為嚴(yán)重。非蛋白氮中含有一些游離氨基酸,核苷酸和小分子多肽,是肉類的主要組成成分[30]。本研究表明,加熱90 s 時,3 種加熱方式下南美白對蝦的非蛋白氮均維持在較高水平,隨著加熱時間的延長,除微波加熱外,其他2 種加熱方式下南美白對蝦中非蛋白氮含量開始急劇下降,表明蒸汽和沸水加熱方式在加熱后30～90 s 之間蝦肉的風(fēng)味可能較佳,繼續(xù)延長加熱時間可能會導(dǎo)致風(fēng)味變差。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,微波加熱組南美白對蝦的失水率明顯高于其他兩組,從產(chǎn)品得率來看,微波加熱不適合作為制備即食南美白對蝦的加熱方式,然而該加熱方式制備的即食對蝦鹽溶性蛋白和堿溶性蛋白含量較高。蒸汽和沸水加熱方式在各項指標(biāo)上比較接近,且蒸汽加熱條件比較復(fù)雜,會造成許多繁瑣的生產(chǎn)工序。為了避免加熱時間過長而導(dǎo)致對蝦水分、蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)的嚴(yán)重流失,保證其彈性、硬度、咀嚼性、色澤維持在最佳狀態(tài),最適合實際生產(chǎn)加工的南美白對蝦熟制方式為沸水加熱90 s,此時南美白對蝦的失水率較低,質(zhì)構(gòu)、色澤較好,風(fēng)味蛋白含量較為豐富。