范麗莉,李亞敏,湯海青,歐昌榮,
(1.寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院,浙江 寧波 315201;2.浙江醫(yī)藥高等??茖W(xué)校食品學(xué)院,浙江 寧波 310053)
南美白對蝦(Penaeus vannamei)肉質(zhì)鮮美、口感細膩,富含不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì),深受廣大消費者的喜愛[1-2]。南美白對蝦是當(dāng)今世界養(yǎng)殖產(chǎn)量較高的三大蝦類之一,自20世紀90年代初被我國引進養(yǎng)殖以來產(chǎn)量不斷增加,2019年我國南美白對蝦海水養(yǎng)殖產(chǎn)量達到114萬 t[3-4]。南美白對蝦自身水分和蛋白質(zhì)含量較高,肌肉組織比較松軟,常溫下易腐敗變質(zhì),貯藏時間短[5]。目前南美白對蝦除鮮食、凍藏外,通常將其加工成蝦干這一特色產(chǎn)品。傳統(tǒng)干燥方法雖然能賦予蝦干特定風(fēng)味,但存在產(chǎn)品硬度過高、復(fù)水性差、難以咀嚼、口感差、消費者接受度低的缺點,尋找能改善蝦干復(fù)水特性從而提高其食用品質(zhì)的干燥方法對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義[6-7]。
接觸脫水膜(contact dehydrating sheet,CDS)是由Numamoto等[8]發(fā)明的一種用適合于高蛋白食品的新型干燥方法,每個CDS單元由透水膜、高滲透劑和強吸水性物質(zhì)組成。在干燥過程中,CDS與食品基質(zhì)滲透壓差驅(qū)動水分向CDS遷移實現(xiàn)脫水。CDS干燥有別于傳統(tǒng)的干燥方法,它可以在低溫貯藏過程中將高蛋白物料的水分脫除,條件溫和,可以很好地維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),使產(chǎn)品有更好的復(fù)水性能,保持產(chǎn)品較好的品質(zhì)及感官特性。隨著科技的發(fā)展,各種具有選擇性透水功能的膜材料的成本越來越低[9],吸水性能較好、價格低廉的高分子吸水性物質(zhì)也不斷被開發(fā)出來,使得CDS技術(shù)成為一種有應(yīng)用前景的高蛋白食品的干燥方法[10]。有研究表明,利用CDS包裝牛肉和金槍魚,CDS包裝可以減緩肌紅蛋白和脂肪的氧化,有效保持牛肉和金槍魚的鮮味,從而延長食品的保存時間,提高食品的食用價值[11-12]。Yoshikos等[13]采用CDS技術(shù)對油炸食品進行干燥,發(fā)現(xiàn)CDS干燥既可以延緩食品的變質(zhì),又能顯著提高其口感。Arakawa等[14]研究了CDS脫水對牛肉和金槍魚品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)CDS脫水不會將礦物質(zhì)等成分除去,有利于營養(yǎng)物質(zhì)的保持。本課題組前期研究結(jié)果表明CDS脫水的對蝦復(fù)水后的感官特性等指標更加接近鮮蝦[15],但蝦干復(fù)水特性及復(fù)水后水分分布狀態(tài)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化鮮見報道。
為此,本研究采用CDS脫水至不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、復(fù)水特性及相互關(guān)系,旨在為CDS冷脫水技術(shù)應(yīng)用于南美白對蝦及其他高值水產(chǎn)品的干制提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
南美白對蝦(35 尾/500 g)購自寧波水產(chǎn)市場,4 ℃冰袋活體1 h內(nèi)運至實驗室。對蝦處于低溫昏迷狀態(tài)時置于自來水中清洗干凈,去除蝦頭及蝦殼得到蝦仁,瀝干水分備用(水分質(zhì)量分數(shù)為75%)。
玻璃紙 橫望山農(nóng)業(yè)科技有限公司;高分子吸水樹脂 海市復(fù)納新材料科技有限公司。
DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;H1850冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;MB27水分測定儀 常州奧豪斯儀器有限公司;MesoMR23-060H.I核磁共振分析及成像系統(tǒng)上海紐邁電子科技有限公司;InVia-reflex型激光共聚焦拉曼光譜儀 英國REN-ISHAW公司。
1.3.1 樣品制備
CDS脫水:如圖1所示,將混合后的高分子樹脂、長絨棉和甘油均勻分散在允許水選擇性透過的兩層玻璃紙之間。高分子樹脂具有吸收與儲存大量水分的作用,長絨棉使甘油與高分子樹脂均勻穩(wěn)定地分散于兩層玻璃紙之間[8],甘油可以作為媒介傳遞水分子。高分子吸水樹脂、長絨棉、甘油的添加量分別為200、48、40 g/m2。用CDS包裹蝦仁后在4 ℃下貯藏脫水。參考文獻[15]的方法確定脫水曲線,當(dāng)蝦仁水分質(zhì)量分數(shù)分別為60%、45%、30%時取樣(分別記為CDS-60%、CDS-45%、CDS-60%),測定表面疏水性及拉曼光譜等表征蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的指標,復(fù)水過程中測定復(fù)原率、持水力及水分狀態(tài)分布等復(fù)水指標。
圖1 CDS干燥及其橫截面示意圖Fig. 1 Schematic illustration of CDS drying and cross-sectional diagram of CDS
熱風(fēng)干燥(hot air drying,HAD)[16]:將蝦仁單層均勻平鋪于篩網(wǎng)上,放置在50 ℃的恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)進行干燥,風(fēng)速為2.1 m/s,參考脫水曲線,當(dāng)蝦仁脫水至水分質(zhì)量分數(shù)分別為60%、45%、30%時(分別記為HAD-60%、HAD-45%、HAD-30%)取樣,測定相關(guān)指標。
1.3.2 水分質(zhì)量分數(shù)測定
水分質(zhì)量分數(shù)的測定參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》干燥法,用水分測定儀測定。精確稱取2 g絞碎的蝦肉均勻分布于鋁盒中,放下儀器罩,選用自動模式,溫度設(shè)置105 ℃,測定樣品的水分質(zhì)量分數(shù)。
1.3.3 復(fù)原率測定
常溫下將蝦干放入蒸餾水中復(fù)水,分別于0、20、40、60、80、100、120、140、160、180 min取樣,用吸水紙吸去表面水分,測定其質(zhì)量。按式(1)計算復(fù)原率[17]。
式中:mg為鮮蝦的質(zhì)量/g;mr為蝦干復(fù)水后的質(zhì)量/g。
1.3.4 持水力測定
蝦干復(fù)水后持水力測定參考Kocher等[18]的方法并有所改動。將復(fù)水后的蝦干表面水分用吸水紙除去,稱質(zhì)量后,用濾紙包裹放入離心管,在4 ℃條件下12 000×g離心20 min,記錄復(fù)水蝦仁的質(zhì)量。每組樣品測定3 次。按式(2)計算樣品的持水力。
式中:mL為蝦干離心后的質(zhì)量/g;mr為蝦干復(fù)水后的質(zhì)量/g。
1.3.5 低場核磁共振測定水分狀態(tài)分布
沿肌纖維方向?qū)ξr分割成2 cm×1 cm×1 cm(質(zhì)量約為5.0 g)的肉樣,置于60 mm探頭線圈中進行檢測,采用核磁共振分析軟件中的Carr-Purcell-Meiboom-Gill脈沖序列[19]采集樣品“自旋-自旋”弛豫時間T2的信號。質(zhì)子共振頻率為23.318 MHz,磁體強度0.52 T,線圈直徑為60 mm,磁體溫度為32 ℃。T2測試參數(shù):90°脈沖寬度P1=20 μs,180°脈沖寬度P2=36 μs,接收機譜寬100 kHz,重復(fù)時間為3 000 ms,回波時間為0.4 ms,模擬增益為20,數(shù)字增益為3,循環(huán)次數(shù)為4,回波個數(shù)為2 000。每個測試3 個重復(fù)。采用迭代法將采集到的T衰減曲線代入弛豫模型中進行Bi-指數(shù)擬合并反演,反演結(jié)果做歸一化處理。
1.3.6 表面疏水性指數(shù)的測定
參考Benjakul等[20]的方法并稍作修改。肌動球蛋白溶液用10 mmol/L磷酸緩沖液(含0.6 mol/L的KC1,pH 7.0)稀釋至一定質(zhì)量濃度(0~1 mg/mL),分別取2 mL上述溶液,加入10 μL 8 mmol/L的8-苯胺基-1-萘磺酸鹽(8-anilino-1-naphthalene sulfonate,ANS),混合均勻后于暗處放置10 min,在酶標儀的熒光掃描模式上測定熒光強度(激發(fā)波長為390 nm,發(fā)射波長為468 nm)。以熒光強度對肌動球蛋白質(zhì)量濃度作曲線,曲線初始階段斜率即為樣品的表面疏水性指數(shù)。
1.3.7 拉曼光譜分析
取對蝦腹部前兩節(jié)切成1 cm×1 cm×0.1 cm的長方體置于載玻片上,用20 倍長聚焦鏡頭將激光聚焦于載玻片上的樣品在室溫下測定。參數(shù)設(shè)置:785 nm的Innova 70氬離子激光器,功率為200 mW,分辨率為1 cm-1,掃描范圍為500~3 500 cm-1,每個樣品掃描30 次,獲取400~3 500 cm-1處的拉曼光譜,用Labspec軟件對光譜進行基線校正去除熒光背景,并以苯丙氨酸(1 003 cm-1)作為內(nèi)標進行歸一化處理。用高斯函數(shù)和洛倫茨函數(shù)對不同處理的譜帶進行擬合分峰。
實驗數(shù)據(jù)使用Excel軟件進行處理,采用Origin 8.5軟件進行繪圖,采用SAS 8.0軟件進行單因素方差分析,采用Duncan多重比較進行差異顯著性檢驗,其中P<0.05表示差異顯著。
復(fù)原率反映了干燥方法對食品理化性質(zhì)的影響,是評價干燥食品品質(zhì)的指標之一,復(fù)原率越大,產(chǎn)品質(zhì)量越好[17]。如圖2所示,隨著復(fù)水時間的延長,蝦干復(fù)原率都呈上升趨勢,CDS脫水的蝦干復(fù)原率、復(fù)原速率均高于相同水分質(zhì)量分數(shù)的HAD脫水組。復(fù)水180 min后,CDS脫水組水分質(zhì)量分數(shù)為30%的蝦干復(fù)原率為85.22%,明顯高于HAD脫水組(62.55%)。HAD脫水由于高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)表面的親水基團遭到破壞,組織結(jié)構(gòu)致密,復(fù)水時水分較難滲入,導(dǎo)致復(fù)原率和復(fù)原速率小于CDS脫水組[21]。CDS冷脫水條件溫和,制備的蝦干蛋白質(zhì)熱變性較小、肌纖維損壞程度較低,能夠保持蝦肉的多孔組織結(jié)構(gòu)完整,有較高的復(fù)原率。與HAD脫水相比,CDS脫水在低溫下進行,減緩了體積皺縮和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化程度,對蝦原有的結(jié)構(gòu)破壞較小,使復(fù)水后的蝦干品質(zhì)與鮮蝦較為接近。
圖2 CDS干燥和HAD對不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干復(fù)原率的影響Fig. 2 Effects of CDS drying and HAD on rehydration ratio of Penaeus vannamei dehydrated to different moisture contents
持水力是指在一定的外力作用下,樣品束縛自身或外加水分的能力,是評價水產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標之一[22]。如圖3所示,采用CDS脫水和HAD干燥至不同水分含量狀態(tài)的蝦干,其水分質(zhì)量分數(shù)越小,復(fù)水后保持水分的能力越低。水分質(zhì)量分數(shù)相同時,CDS脫水蝦干復(fù)水后持水力均高于HAD處理組,當(dāng)蝦干水分質(zhì)量分數(shù)為30%時,復(fù)水結(jié)束后CDS組的持水力為69.17%,顯著高于HAD組(65.73%)。CDS脫水條件溫和,蝦干的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞較小,肌原纖維原有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)得到保持,使得對蝦具有較好的持水能力[23]。HAD脫水的對蝦持續(xù)加熱使活性氧的含量增大,抑制了線粒體鈣泵活性,使得乳酸含量增加,導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,蝦肉結(jié)合水的能力下降[24]。
圖3 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干復(fù)水180 min后持水力的變化Fig. 3 Changes in water-holding capacity of Penaeus vannamei dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD after rehydration for 180 min
CDS脫水至不同水分質(zhì)量分數(shù)蝦干復(fù)水后的理化指標均接近鮮蝦,為進一步研究蝦干復(fù)水過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,本研究利用低場核磁共振和拉曼光譜技術(shù)分析水分質(zhì)量分數(shù)30%的蝦干復(fù)水后水的分布狀態(tài)及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。
弛豫時間(T2)主要由分子內(nèi)部偶極-偶極相互作用引起的,它反映了蝦干制品中水分子的流動性,T2值越大,說明水分流動性越大。應(yīng)用T2擬合軟件分析可得自由水、不易流動水和結(jié)合水的相對含量[25-26]。圖4是經(jīng)兩種干燥方法脫水的蝦干復(fù)水過程中低場核磁共振的T2分析圖譜,產(chǎn)生的3 個峰代表不同的水分狀態(tài),即結(jié)合水T21(0.01~1 ms)、不易流動水T22(1~100 ms)和自由水T23(>100 ms)。同種干燥方式復(fù)水過程中對蝦干的T2弛豫圖譜向長弛豫時間方向移動,表明隨著復(fù)水時間的延長,T2逐漸右移。復(fù)水90 min時,與HAD脫水蝦干T2相比,CDS蝦干的T2更接近鮮蝦,表明CDS脫水的蝦干復(fù)水能力較強,可能是CDS脫水是在低溫下進行的,條件溫和,蝦干組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞較小,有利于水分的吸收和保持[27]。
圖4 CDS干燥(A)和HAD(B)制備水分質(zhì)量分數(shù)30%的南美白對蝦干在不同復(fù)水時間的T2弛豫圖譜Fig. 4 Transverse relaxation time (T2) spectra of Penaeus vannamei dehydrated to 30% moisture content by CDS drying (A) and HAD (B) at different rehydration times
根據(jù)圖4計算兩種干燥方法處理的蝦干復(fù)水過程中結(jié)合水、不易流動水、自由水的峰面積占總峰面積的相對比例(即A21、A22、A23),結(jié)果如圖5所示。不易流動水的峰面積顯著高于其他兩種形式的水分,不易流動水是對蝦主要水分狀態(tài)的存在形式。結(jié)合水比例逐漸降低、自由水比例基本無變化,表明水分逐漸進入對蝦體內(nèi),并與對蝦細胞組織結(jié)合存留在南美白對蝦體內(nèi)。在復(fù)水終點,CDS脫水對蝦的結(jié)合水比例為4.23%,不易流動水比例為94.49%,自由水比例為1.28%;在復(fù)水終點,HAD脫水對蝦的結(jié)合水比例為7.81%,不易流動水比例為90.56%,自由水比例為1.63%;鮮蝦的結(jié)合水比例為3.68%,不易流動水比例為95.84%,自由水比例為0.48%。由此推斷,CDS脫水對蝦復(fù)水后的蝦干比HAD處理組更接近鮮蝦,CDS脫水組蝦干的復(fù)水能力大于HAD脫水組。其主要原因是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的致密性明顯高于HAD脫水組,氨基酸殘基的暴露程度較低,使水分有較充足的結(jié)合位點[28]。另外,CDS脫水后的蝦干肌肉組織結(jié)構(gòu)仍具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使其具有保存水分的空間,從而提高保持水分的能力。
圖5 CDS干燥和HAD制備水分質(zhì)量分數(shù)為30%的南美白對蝦干在不同復(fù)水時間的水分狀態(tài)相對含量Fig. 5 Proportions of three water states in Penaeus vannamei dehydrated to moisture content of 30% by CDS drying and HAD at different rehydration times
蛋白質(zhì)表面疏水性表征蛋白質(zhì)分子內(nèi)部疏水基團的暴露程度,可用來評價蛋白質(zhì)的變性情況[29]。表面疏水性指數(shù)可以反映表面疏水性的大小。由圖6可知,CDS脫水程度越高,蝦干表面疏水性越大,說明在脫水過程中,肌動球蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,親水基團和疏水基團的相對位置發(fā)生變化,疏水性氨基酸殘基逐漸暴露于蛋白質(zhì)分子表面,使肌動球蛋白的表面疏水性增加[30]。經(jīng)HAD脫水至不同水分質(zhì)量分數(shù)的蝦干,隨脫水程度增加,表面疏水性先升高后下降。由于高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化,內(nèi)部疏水性殘基暴露,使得蛋白質(zhì)表面疏水性增大。持續(xù)高溫使蛋白質(zhì)發(fā)生聚集和側(cè)鏈間的反應(yīng),少量疏水性殘基包埋于肌動球蛋白內(nèi)部,蛋白質(zhì)進一步變性,表面疏水性變小[31]。這與CDS脫水的蝦干復(fù)原率高于HAD脫水蝦干的結(jié)果相對應(yīng)。
圖6 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干肌動球蛋白表面疏水性指數(shù)的變化Fig. 6 Changes in surface hydrophobicity of actomyosin in Penaeus vannamei muscle dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD
通過比對蛋白質(zhì)拉曼光譜特征峰位置、強度以及峰面積信息,可以解釋不同干燥方法對南美白對蝦干蛋白結(jié)構(gòu)變化的具體影響。參考文獻[32]對肽鍵骨架振動和氨基酸側(cè)鏈光譜條帶進行分析。
拉曼光譜在1 600~1 700 cm-1附近出現(xiàn)的譜帶為酰胺I帶,它與蛋白質(zhì)骨架構(gòu)象類型相關(guān),主要涉及C-N的伸縮振動、C=O的面內(nèi)伸縮振動及N-H的面內(nèi)彎曲振動等,常用來估算蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)相對含量[33-34]。由圖7可知,兩種干燥方式的對蝦與鮮蝦相比酰胺I帶都向高波數(shù)偏移,水分質(zhì)量分數(shù)相同時,相較于鮮蝦(1 654.15 cm-1)的偏移程度,HAD組的偏移程度大于CDS組。由圖8可知,隨脫水程度增加,兩種方法干燥的對蝦α-螺旋相對含量都呈下降趨勢。與鮮蝦相比,脫水至不同水分質(zhì)量分數(shù)蝦干的β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量都發(fā)生了相應(yīng)的變化,表明在干燥過程中多肽鏈發(fā)生了重排。在干燥過程中,CDS脫水的α-螺旋相對含量一直高于相同水分質(zhì)量分數(shù)HAD脫水組,是因為CDS脫水是在低溫下進行的,可以減弱因高溫造成的肽鏈內(nèi)的氫鍵斷裂、肽鏈解旋以及轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮⒌摩?轉(zhuǎn)角或無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)。南美白對蝦蛋白的二級結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生較大變化,其持水力也會發(fā)生相應(yīng)的改變,這與圖3中CDS脫水蝦干的持水力大于HAD脫水組的結(jié)果相吻合,與高瑞昌等[35]研究的凡納濱對蝦肌肉蛋白質(zhì)的熱變性與持水力的變化結(jié)果相似。
圖7 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干肌原纖維蛋白的拉曼光譜Fig. 7 Raman spectra of myofibrillar protein of Penaeus vannamei dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD
圖8 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干蛋白質(zhì)酰胺I帶二級結(jié)構(gòu)的相對含量Fig. 8 Relative contents of secondary structure fractions estimated from amide I band of proteins in Penaeus vannamei muscle dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD
拉曼光譜中二硫鍵的特征波數(shù)為500~550 cm-1,它與分子內(nèi)部和分子間的巰基和二硫鍵相互轉(zhuǎn)化有關(guān)[36]。如表1所示,隨著水分質(zhì)量分數(shù)的降低,I510、I525、I545呈顯著降低的趨勢(P<0.05)。水分質(zhì)量分數(shù)相同時,CDS脫水蝦干的I510、I525、I545、I936均高于HAD組,水分質(zhì)量分數(shù)為30%時,HAD脫水的蝦干在510 、525、545 cm-1處的吸收峰幾乎消失,可能是干燥過程中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)逐漸松散,導(dǎo)致支撐三級結(jié)構(gòu)的二硫鍵斷裂,進而造成二硫鍵伸縮振動的相對強度降低[37]。在干燥過程中,CDS脫水是在低溫下進行的,減弱了高溫導(dǎo)致的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變性。
表1 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干蛋白拉曼光譜的相對強度變化Table1 Changes in normalized intensity of Raman spectra of Penaeus vannamei muscle dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD
拉曼光譜中760 cm-1附近的譜帶表征色氨酸殘基的微環(huán)境,I760下降反映了色氨酸殘基從包埋的疏水環(huán)境暴露在極性環(huán)境中[38]。如圖9A所示,干燥能引起I760下降,與水分質(zhì)量分數(shù)為75%的新鮮南美白對蝦(1.11)相比,CDS-30%組I760降低至0.45,HAD-30%組則降低至0.14。水分質(zhì)量分數(shù)相同時,CDS脫水組I760均高于HAD脫水組。說明兩種干燥方式均會導(dǎo)致色氨酸殘基由包埋于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部逐漸“暴露”到極性環(huán)境中;水分質(zhì)量分數(shù)越低對蝦蛋白質(zhì)暴露的程度越高;CDS脫水組的色氨酸殘基在極性環(huán)境中暴露程度低于HAD脫水組。
830、850 cm-1附近的費米共振雙峰反映了酪氨酸殘基對位取代苯的振動[39]。I850/I830反映酪氨酸殘基的暴露與包埋情況,是監(jiān)測酪氨酸殘基微環(huán)境的有效探針。如圖9B所示,新鮮對蝦的I850/I830為0.97,表明其肌動球蛋白中維持原先穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氫鍵斷裂,酪氨酸部分包埋在疏水環(huán)境中或作為中度弱氫鍵的受體和供體與溶劑水分子相互作用。隨著水分質(zhì)量分數(shù)的降低,兩種干燥方法的I850/I830呈上升趨勢,表明酪氨酸殘基逐漸暴露于極性環(huán)境中,蛋白質(zhì)的表面疏水性增加。水分質(zhì)量分數(shù)相同時,HAD脫水組蝦干的I850/I830高于CDS脫水組,表明CDS脫水的樣品酪氨酸殘基暴露程度較低,與水分結(jié)合的能力較高,持水力較好。
圖9 CDS干燥和HAD制備的不同水分質(zhì)量分數(shù)南美白對蝦干蛋白質(zhì)拉曼光譜相對強度的變化Fig. 9 Changes in relative Raman spectral intensity of proteins in Penaeus vannamei dehydrated to different moisture contents by CDS drying and HAD
936 cm-1附近的譜帶強度主要來自于C-C骨架振動,也是α-螺旋結(jié)構(gòu)的特征譜帶。譜帶的減弱或消失說明α-螺旋轉(zhuǎn)化成β-折疊或者無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)[40]。由表1可知,兩種干燥方法的蝦干水分質(zhì)量分數(shù)越低,I936越小。在干燥過程中,CDS脫水組的I936均高于HAD組。表明與HAD脫水相比,CDS脫水的對蝦α-螺旋結(jié)構(gòu)能得到保持,HAD組的α-螺旋結(jié)構(gòu)被破壞并轉(zhuǎn)化為β-折疊或者無規(guī)卷曲的程度更大。高溫會觸發(fā)肽段發(fā)生構(gòu)象重排運動,新的分子構(gòu)象以“錯誤”的方式折疊,使蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生根本改變,導(dǎo)致其功能特性減弱。
與熱風(fēng)干燥法相比,CDS脫水避免了加熱導(dǎo)致的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變性,使蝦干有更好的復(fù)原率和持水力。雖然CDS脫水所需時間比熱風(fēng)干燥長,但它利用滲透壓的作用,在低溫貯藏過程中完成對水產(chǎn)品的脫水,處理條件溫和,在干燥過程中對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能損傷較小,因而得到的產(chǎn)品具有更好的復(fù)水能力,從而避免了傳統(tǒng)蝦干復(fù)水性能差,復(fù)水后產(chǎn)品過硬,難以咀嚼的缺點,更易被消費者接受。因此,CDS是一種理想的新型冷脫水技術(shù),在高值水產(chǎn)干制品的制備方面具有良好的應(yīng)用前景。