李高尚 陳燕婷 宣仕芬 王芝妍 徐大倫 楊文鴿,*

(1寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院/浙江省動(dòng)物蛋白食品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315211；2寧波美康生物科技有限公司，浙江 寧波 315104)

中華管鞭蝦(Solenoceramelantho)，俗名紅蝦、大腳黃蜂，主要分布于我國(guó)黃海南部、東海及南海，是我國(guó)主要的海捕蝦品種，其營(yíng)養(yǎng)豐富、味甜鮮美[1]。中華管鞭蝦捕撈后即死，頭胸甲易脫落，且其肉質(zhì)細(xì)嫩、組織蛋白酶活性較強(qiáng)，運(yùn)銷期間極易腐敗變質(zhì)，因此，除少量鮮銷外，主要被加工為凍蝦仁出口[2]。

超高壓技術(shù)以液體作為壓力傳達(dá)介質(zhì)，采用100～1 000 MPa壓力處理食物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的有效殺菌、鈍酶，能最大限度地保留食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，同時(shí)還能改善食品質(zhì)構(gòu)和蛋白質(zhì)功能特性，有助于甲殼類水產(chǎn)品的脫殼，是一種備受關(guān)注的非熱食品加工技術(shù)[3-5]，在果蔬、乳制品、肉制品和水產(chǎn)品等方面應(yīng)用廣泛，且部分已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[6-9]。近年來(lái)，超高壓技術(shù)在蝦類的保鮮加工與利用領(lǐng)域的研究報(bào)道較多，如常耀光等[10]利用超高壓有效殺滅南美白對(duì)蝦中的絕大多數(shù)微生物，抑制冷藏過(guò)程中揮發(fā)性鹽基氮的積累，延長(zhǎng)了南美白對(duì)蝦的貨架期；楊徽[11]研究表明，與速凍解凍脫殼相比，超高壓脫殼有利于提高南美白對(duì)蝦蝦仁持水率；Jantakoson等[12]用200～800 MPa處理斑節(jié)對(duì)蝦20 min，蝦肌球蛋白巰基氧化形成二硫鍵，蝦肉品質(zhì)受到影響；謝丹丹等[13]發(fā)現(xiàn)高壓處理對(duì)南美白對(duì)蝦過(guò)敏原蛋白有消減作用，與單一的高壓處理相比，先高壓再酶解或高壓下直接酶解對(duì)過(guò)敏原的消減效果更顯著；王菁[14]利用超高壓提取了蝦加工副產(chǎn)物中的蝦青素。但有關(guān)超高壓前處理對(duì)蝦仁凍藏期品質(zhì)的影響研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。王芝妍等[15-16]分析了超高壓輔助中華管鞭蝦脫殼及對(duì)其肌肉品質(zhì)、風(fēng)味的影響，得出200 MPa常溫保壓處理5 min可有效提高脫殼效果，同時(shí)保持了蝦肉良好品質(zhì)。在前期研究的基礎(chǔ)上，本研究將中華管鞭蝦進(jìn)行200 MPa保壓5 min輔助脫殼，研究?jī)霾仄谖r仁色澤、質(zhì)地和肌原纖維蛋白生化特性的變化，分析超高壓前處理對(duì)蝦仁凍藏期品質(zhì)的影響，以期為利用超高壓技術(shù)輔助脫除中華管鞭蝦蝦殼提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

剛捕獲的新鮮中華管鞭蝦，每只質(zhì)量13±2 g，購(gòu)自寧波路林水產(chǎn)交易市場(chǎng)，加冰快速運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室。三羥甲基氨基甲烷(Tris)、5,5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)、ATP Na2·3H2O購(gòu)自美國(guó)Sigma公司；牛血清蛋白購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

CQC2L-600超高壓設(shè)備，北京速原中天股份有限公司；CR-400色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司；Biofuge Stratos型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，德國(guó)Thermo Scientific SORVALL公司；XF-D型內(nèi)切式勻漿機(jī)，寧波新芝生物科技有限公司；SpectraMax i3酶標(biāo)儀，美國(guó)Molecular Devices 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蝦仁制作 中華管鞭蝦用聚乙烯袋封口包裝(每包含5只蝦、100 mL水)，200 MPa常溫保壓5 min，解壓后開袋，手工去除蝦頭及蝦殼，得到超高壓組蝦仁，未經(jīng)超高壓處理直接去殼的蝦仁為對(duì)照。超高壓組和對(duì)照組(control，CK)蝦仁均以200 g /袋密封包裝，-20℃凍藏6個(gè)月，隔月取凍蝦仁樣品，并于4℃冷藏室解凍后用于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 蝦仁色澤和質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 以蝦仁第二腹節(jié)背面為準(zhǔn)，采用色差儀測(cè)定蝦肉的L*值、a*值和b*值，每只蝦仁重復(fù)測(cè)定3次。采用質(zhì)構(gòu)儀P50探頭測(cè)定蝦仁硬度、彈性及咀嚼性，測(cè)前速度2 mm·s-1，測(cè)試及測(cè)后速度均為1 mm·s-1，壓縮比為50%。

1.3.3 肌原纖維蛋白溶液的制備及其蛋白含量測(cè)定 參考林嫻萍等[17]的方法提取蝦肉中的肌原纖維蛋白。蝦肉中加入預(yù)冷的Tris-馬來(lái)酸緩沖液(含0.05 mol·L-1KCl)，勻漿后冷凍離心(10 000 r·min-1,10 min)，沉淀加入Tris-馬來(lái)酸緩沖液(含0.60 mol·L-1KCl)，勻漿后提取1 h，10 000 r·min-1冷凍離心10 min，上清液即為肌原纖維蛋白溶液。應(yīng)用雙縮脲法測(cè)定其肌原纖維蛋白含量。

1.3.4 肌原纖維蛋白表面疏水性的測(cè)定 參照Chelh等[18]的方法。在肌原纖維蛋白溶液中加入溴酚藍(lán)，室溫?cái)嚢韬罄鋬鲭x心(10 000 r·min-1, 10 min)，取上清液，測(cè)定其在595 nm波長(zhǎng)處的吸光度值。以肌原纖維蛋白所結(jié)合的溴酚藍(lán)含量表示其表面疏水性大小。

1.3.5 肌原纖維蛋白總巰基含量的測(cè)定 參考文獻(xiàn)[17]的DTNB法。在肌原纖維蛋白溶液中加入Tirs-HCl 緩沖液(含尿素、十二烷基硫酸鈉和乙二胺四乙酸)，混勻后加入含DTNB的Tris-HCl 溶液，40℃反應(yīng) 25 min，測(cè)定其在412 nm波長(zhǎng)處的吸光度值。

1.3.6 肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的測(cè)定 參考文獻(xiàn)[19]的方法。在肌原纖維蛋白溶液中依次加入Tris-HCl 緩沖液、CaCl2和ATPNa2溶液，搖勻，25℃反應(yīng) 8 min，加三氯醋酸溶液終止反應(yīng)，10 000 r·min-1冷凍離心10 min取上清液，以每分鐘每毫克肌原纖維蛋白分解ATP所釋放磷的微克數(shù)計(jì)算，應(yīng)用鉬酸銨法測(cè)定無(wú)機(jī)磷含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均重復(fù)3～5次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)采用SAS 8.1軟件進(jìn)行分析，并通過(guò)Duncan分析數(shù)據(jù)間的差異顯著性，P< 0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓處理對(duì)蝦仁色澤的影響

由表1可知，CK和超高壓組蝦仁樣品的L*值在凍藏期的前2個(gè)月變化均不顯著，至凍藏3個(gè)月時(shí)L*值顯著增加，直至6個(gè)月保持較平穩(wěn)狀態(tài)；凍藏期間兩組樣品之間的L*值差異均不顯著。a*值代表紅度值，凍藏期間蝦仁紅度值均呈上升趨勢(shì)，但在凍藏2個(gè)月后超高壓組a*值顯著小于CK。b*值代表黃度值，在凍藏期的前2個(gè)月，超高壓組蝦仁的黃度值顯著低于CK，而在凍藏期的后4個(gè)月兩組蝦肉黃度值差異不顯著。

2.2 超高壓處理對(duì)蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響

由表2可知，CK和超高壓組蝦仁在凍藏期間的硬度、咀嚼性和彈性均有所變化，其中硬度和咀嚼性在6個(gè)月內(nèi)下降較顯著，而彈性變化不顯著。在相同凍藏時(shí)間段，兩組樣品之間咀嚼性和彈性的差異均不顯著；凍藏前5個(gè)月超高壓組蝦肉硬度顯著高于CK，凍藏6個(gè)月時(shí)超高壓組蝦肉硬度略高于CK，但差異不顯著。

2.3 超高壓處理對(duì)蝦仁肌原纖維蛋白生化特性的影響

蝦肉蛋白中含量最高的肌原纖維蛋白對(duì)蝦仁品質(zhì)的影響重大。超高壓處理和凍藏均會(huì)引起蛋白變性，從而影響肌原纖維蛋白的生化特性。提取CK和超高壓組蝦仁的肌原纖維蛋白，分別測(cè)定肌原纖維蛋白含量、表面疏水性、總巰基含量及其Ca+-ATPase活性，并與CK蝦仁的起始值相比，各指標(biāo)在凍藏期的相對(duì)值變化見(jiàn)圖1～圖4。

表1 凍藏期蝦仁色澤的變化Table 1 Changes of the color of shrimp meat during frozen storage

注：不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示不同凍藏時(shí)間下差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 level between groups. Different capital letters mean significant difference at 0.05 level under different frozen storage time. The same as following.

表2 凍藏期蝦仁質(zhì)構(gòu)的變化Table 2 Changes of the texture of shrimp meat during frozen storage

2.3.1 蝦仁肌原纖維蛋白相對(duì)含量的變化 由圖1可知，凍藏過(guò)程中CK和超高壓組肌原纖維蛋白含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，兩組蝦仁肌原纖維蛋白含量無(wú)顯著差異。凍藏1、2個(gè)月時(shí)兩組蝦仁肌原纖維蛋白含量均高于起始值，但在凍藏3個(gè)月時(shí)均顯著下降，隨后變化不顯著。

圖1 凍藏期間蝦仁肌原纖維蛋白的相對(duì)含量Fig.1 The relative content of myofibrillar protein of shrimp meat during frozen storage

2.3.2 蝦仁肌原纖維蛋白表面疏水性的變化 由圖2可知，凍藏期間CK和超高壓組蝦仁的表面疏水性均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，凍藏期前2個(gè)月超高壓組蝦仁肌原纖維蛋白表面疏水性顯著高于CK，但在凍藏3個(gè)月后兩組之間差異不顯著。

圖2 凍藏期蝦仁肌原纖維蛋白的表面疏水性Fig.2 The surface hydrophobicity of myofibrillar protein from shrimp meat during frozen storage

2.3.3 蝦仁肌原纖維蛋白總巰基相對(duì)含量的變化 由圖3可知，凍藏期間CK和超高壓組蝦仁的總巰基相對(duì)含量均呈下降趨勢(shì)，但兩組之間的差異不顯著，說(shuō)明200 Mpa超高壓處理對(duì)蝦仁肌原纖維蛋白的總巰基相對(duì)含量無(wú)顯著影響。凍藏6個(gè)月后，CK和超高壓組蝦仁肌原纖維蛋白總巰基相對(duì)含量分別為起始值的55.31%和57.04%。

圖3 凍藏期蝦仁肌原纖維蛋白的總巰基相對(duì)含量Fig.3 Relative content of total sulfhydry of myofibrillar protein from shrimp meat during frozen storage

圖4 凍藏期蝦仁肌原纖維蛋白的Ca2+-ATPase相對(duì)活性Fig.4 Relative activity of Ca2+-ATPase of myofibrillar protein from shrimp meat during frozen storage

2.3.4 蝦仁肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的變化 由圖4可知，與蝦仁肌原纖維蛋白的總巰基相對(duì)含量的變化一致，凍藏期間CK和超高壓組蝦仁肌原纖維蛋白的Ca2+-ATPase活性均呈下降趨勢(shì)，尤其在凍藏前期，Ca2+-ATPase活性下降顯著，但兩組之間的差異不顯著，說(shuō)明超高壓處理對(duì)蝦仁肌原纖維蛋白的Ca2+-ATPase活性無(wú)顯著影響。

3 討論

L*值的增加與蝦肉肌原纖維蛋白和肌漿蛋白變性有關(guān)[20]，L*值越大，蝦肉白度越高，透明度越低，長(zhǎng)時(shí)間凍藏會(huì)引起蝦肉顏色發(fā)白，出現(xiàn)類似熟化的現(xiàn)象；a*值的增加可能與蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致蝦青素被分離、游離的蝦青素氧化成蝦紅素有關(guān)[21]。本研究結(jié)果表明，凍藏6個(gè)月后CK和超高壓組蝦仁的L*值和a*值均增大，但兩組間L*值差異不顯著，凍藏2個(gè)月后超高壓組蝦仁的a*值顯著小于CK，可見(jiàn)L*值的增大主要是由低溫導(dǎo)致肌肉蛋白變性引起的；超高壓組a*值變化緩慢，可能是由于超高壓有助于延緩蝦青素的氧化，說(shuō)明超高壓處理對(duì)蝦仁的色澤具一定的保護(hù)作用。

楊徽[11]用100～400 Mpa 處理南美白對(duì)蝦3 min進(jìn)行脫殼，發(fā)現(xiàn)超高壓處理后蝦仁硬度有所增加，彈性、咀嚼性稍有下降；王國(guó)棟[22]用100～300 Mpa處理凡納濱對(duì)蝦5 min，蝦仁硬度、彈性、咀嚼性均上升，不同的壓力和處理時(shí)間對(duì)蝦仁質(zhì)構(gòu)各個(gè)指標(biāo)的影響程度不一樣。本試驗(yàn)超高壓前處理對(duì)凍藏期蝦肉咀嚼性和彈性的影響不明顯，但會(huì)增加蝦仁硬度，原因在于超高壓會(huì)誘導(dǎo)肌肉蛋白發(fā)生交聯(lián)、凝膠化等，使分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而提高蝦仁肌肉組織的硬度，延緩蝦仁自溶所引起的肉質(zhì)軟化。

本研究中，凍藏1～2個(gè)月時(shí)蝦仁肌原纖維蛋白含量高于起始值，這與林洪等[23]在研究冷藏對(duì)蝦肌肉蛋白生化特性的結(jié)果類似，可能是因?yàn)闇y(cè)定起始值時(shí)蝦肉尚處于僵硬前期，ATP的作用減弱了肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白的結(jié)合，使提取的肌原纖維蛋白含量偏低，造成凍藏初期肌原纖維蛋白相對(duì)含量增加。但隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性，引起蝦仁肌原纖維蛋白含量降低。在球狀蛋白質(zhì)分子中，一些具有親水側(cè)鏈基團(tuán)的氨基酸大都位于分子表面，但一些疏水性氨基酸基團(tuán)聚集在分子內(nèi)部形成疏水區(qū)域，蛋白質(zhì)變性后其構(gòu)象發(fā)生變化，多肽鏈的展開使蛋白質(zhì)的表面疏水性發(fā)生改變，肌原纖維蛋白表面疏水性的增加也是源于其構(gòu)象變化[24-25]。本試驗(yàn)中，凍藏開始時(shí)，超高壓組蝦仁肌原纖維蛋白表面疏水性顯著高于CK，凍藏3個(gè)月后兩組之間差異不顯著，可見(jiàn)超高壓處理對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響較為明顯，這與Hsu等[26]研究超高壓處理對(duì)牡蠣蛋白的影響結(jié)果類似。隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，凍藏所引起的蛋白質(zhì)特性變化效應(yīng)增大，相對(duì)弱化了超高壓前處理所產(chǎn)生的影響。

本研究結(jié)果表明，凍藏期蝦仁肌原纖維蛋白巰基含量下降，這與許多學(xué)者的研究結(jié)果[27-29]相似，這是因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致蝦肉蛋白冷凍變性，分子中的巰基氧化。Ca2+-ATPase活性的下降主要由于肌原纖維蛋白的變性，尤其是肌球蛋白頭部構(gòu)象的變化及聚合。郭寶顏等[30]研究發(fā)現(xiàn)超高壓作用下羅非魚肌動(dòng)球蛋白的Ca2+-ATPase活性消失，表明肌球蛋白發(fā)生了變性。綜上，蝦肌原纖維蛋白Ca2+-ATPase活性的下降是由于破壞了肌球蛋白的完整性，蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，這種作用是低溫而并非超高壓所致。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)利用200 MPa 超高壓輔助脫除中華管鞭蝦蝦殼，與CK相比，超高壓前處理對(duì)蝦仁L*值的影響不顯著，超高壓組凍藏后期a*值低于CK，說(shuō)明超高壓處理有利于保持蝦肉色澤的穩(wěn)定；超高壓前處理能增加凍藏前期蝦仁的硬度，延緩肉質(zhì)軟化速度，但對(duì)蝦仁的咀嚼性和彈性影響不顯著；超高壓前處理使凍藏初期蛋白的表面疏水性增加，而對(duì)肌原纖維蛋白溶解性、巰基含量及其Ca2+-ATPase活性的影響不顯著。綜合來(lái)看，凍藏6個(gè)月內(nèi)CK和超高壓組蝦仁品質(zhì)均發(fā)生了變化，超高壓前處理總體上對(duì)蝦仁冷藏品質(zhì)的影響不大，但在一定程度上有利于蝦肉色澤的穩(wěn)定，延緩肉質(zhì)軟化，這對(duì)利用超高壓輔助中華管鞭蝦脫殼，生產(chǎn)凍藏蝦仁具有一定理論指導(dǎo)。