韋麗娜，李來好*，郝淑賢*，黃 卉，楊賢慶，相 歡，趙永強，岑劍偉，魏 涯

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品加工重點實驗室，國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，廣東 廣州 510300；2.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088）

羅非魚（Oreochromis mossambicus）是我國重要的淡水養(yǎng)殖品種，具有產(chǎn)量高、生長速度快的特點，因其肉質(zhì)細(xì)嫩、骨刺少，深受消費者喜愛，成為我國重要的加工魚種。羅非魚雖富含蛋白質(zhì)、多種不飽和脂肪酸及礦物質(zhì)[1-2]，但其水分含量高、易腐敗，多以鮮食和冷凍加工為主。目前，適合常溫貯藏、食用方便的水產(chǎn)加工產(chǎn)品多以罐頭的形式體現(xiàn)，但其加工形式單一，干制可有效延長水產(chǎn)品的保存期限，實現(xiàn)常溫貯藏的效果。

目前應(yīng)用于水產(chǎn)品的干制方法很多，包括熱風(fēng)干燥、冷凍干燥、真空干燥等。不同的干燥方式對產(chǎn)品的干燥速率、品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)影響存在較大差異，熱干燥方法具有干燥速率快，但對干制品收縮變形、營養(yǎng)成分、色澤、組織結(jié)構(gòu)影響大[3]。非熱干燥可有效保留產(chǎn)品固有色澤和熱敏性成分，廣泛受到人們的關(guān)注。真空冷凍干燥是利用真空條件使物料中的水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，其特點是能夠賦予產(chǎn)品疏松多孔結(jié)構(gòu)[4]，形成良好的復(fù)水性[5-6]；此外，低溫、真空條件下可有效抑制微生物生長，降低水分活度、延長貯藏期，對蛋白質(zhì)等熱敏性成分保留效果好[7]；但真空冷凍干燥存在的問題是時間長、成本高。雖然真空冷凍干燥產(chǎn)品復(fù)水性較其他熱干燥方式好，但肉制品復(fù)水時間較長，干制品復(fù)水后硬度較大，食用口感不佳。如梁鉆好等[8]研究不同干燥方式對魷魚干燥效果的影響，結(jié)果表明熱風(fēng)和熱泵干燥分別需7、13 h，真空冷凍干燥耗時長達(dá)24 h，冷凍干燥的魷魚干表面肌纖維清晰明顯，截面呈疏松多孔狀。劉書成等[9]研究表明經(jīng)真空冷凍干燥的干制羅非魚片需復(fù)水60 min達(dá)到恒質(zhì)量；吳滿剛等[10]研究發(fā)現(xiàn)雞肉丁經(jīng)真空冷凍干燥復(fù)水后的硬度是未經(jīng)干燥的10 倍。

為此，眾多學(xué)者致力于通過預(yù)處理提高干燥速率和產(chǎn)品的復(fù)水性，但研究多集中在果蔬加工領(lǐng)域[11]。如王海鷗等[12]研究熱燙、護(hù)色液、超聲波預(yù)處理對蘋果片凍干品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)超聲波和熱燙預(yù)處理可縮短凍干時間，經(jīng)熱燙處理的蘋果片細(xì)胞壁形態(tài)破壞明顯，復(fù)水率最高，復(fù)水30 min硬度顯著降低；姚娜娜等[13]發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥過程中前36 h時，經(jīng)燙漂處理的大果沙棘除去的水分含量（18.03%）明顯高于對照（去除掉8.73%的水分）；王娟等[14]研究發(fā)現(xiàn)花椰菜經(jīng)沸水燙漂和蒸汽燙漂處理后干燥時間較對照縮短18.18%，燙漂提高細(xì)胞膜的通透性從而提高干燥速率。Gamboa-Santos等[15]發(fā)現(xiàn)胡蘿卜分別經(jīng)熱水燙漂1 min和蒸汽燙漂2 min處理后，VC保留率高，9 h完成干燥。關(guān)于加熱預(yù)處理提升水產(chǎn)品干燥速率和復(fù)水性的研究報道較少，何學(xué)連[16]將白對蝦燙漂1 min再真空干燥，明顯縮短了干燥時間，復(fù)原率提高13.49%，且對蝦的組織狀態(tài)、色澤保持好。傅新鑫等[17]研究表明大菱鲆蒸制2 min時魚塊的亮度增加，剪切力變化不顯著，蒸制時間延長至4～6 min，魚肉硬度、剪切力和咀嚼性降低。本實驗以羅非魚肉為研究對象，分析加熱預(yù)處理技術(shù)對魚肉冷凍干燥速率和復(fù)水性能的影響，為開發(fā)適合復(fù)水即食的魚肉加工產(chǎn)品提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮羅非魚（400～500 g/條），購買于廣州當(dāng)?shù)爻小?/p>

蛋白定量測試盒、微量總巰基測試盒、羰基含量測定試劑盒 南京建成生物工程研究所；BeyoColorTM彩色預(yù)染蛋白、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）蛋白上樣緩沖液（5×）、考馬斯亮藍(lán)染色液 上海碧云天生物技術(shù)有限公司；NuPAGETMBis-Tris預(yù)制膠（12%）、NuPAGETMMOPS SDS電泳緩沖液（20×） 英濰捷基（上海）貿(mào)易有限公司；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、三氯乙酸（均為分析純） 廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

Alpha1-4冷凍干燥機 德國Christ 公司；電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司；TDZ5-WS低速離心機東莞布魯斯儀器有限公司；T50型均質(zhì)機 德國IKA公司；3K30型臺式高速冷凍離心機 德國Sigma公司；CR-400型全自動色差計 日本柯尼卡美能達(dá)控股公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國Brookfield公司；Sunrise-basic酶標(biāo)儀 瑞士TECAN公司；Mini Gel Tank電泳系統(tǒng)、飛納臺式場發(fā)射電子顯微鏡 美國賽默飛世爾科技有限公司；NMI20-040H-I核磁共振成像分析儀 上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理

取羅非魚背部肌肉，切成3 cm×3 cm×1 cm的小塊，質(zhì)量約為12.0 g。真空冷凍干燥：不同處理組樣品放入-40 ℃冰箱預(yù)凍12 h，真空冷凍干燥冷阱溫度為-40 ℃，真空度為20 Pa。其中對照組不做處理直接凍干；燙漂組魚塊經(jīng)100 ℃沸水燙漂1 min后凍干；汽蒸組魚塊放入蒸屜沸水蒸煮2 min后凍干。

1.3.2 干燥曲線繪制

參考崔清亮等[18]的方法，略作修改。定期測定干燥過程羅非魚塊的質(zhì)量，至含水率約5%時停止干燥，分別按式（1）、（2）計算含水率和樣品干燥速率。

式中：ω表示含水率/%；mt、mt＋4分別表示t、t＋4時刻樣品質(zhì)量/g；Δt表示4 h；m0表示最終干燥后質(zhì)量/g。

1.3.3 復(fù)水率測定

參考周明珠等[19]的方法，略做修改。將干制魚塊稱質(zhì)量后，分別在50、60、70、80、90 ℃水浴鍋復(fù)水60 min，每10 min取出一次，用濾紙吸干魚塊表面水分，稱量復(fù)水后的質(zhì)量。觀察在80 ℃水浴鍋復(fù)水不同時間（10、20、30、40、50、60 min）的魚塊復(fù)水率。按式（3）計算復(fù)水率。

式中：m0、m1分別表示復(fù)水前、后魚肉的質(zhì)量/g。

1.3.4 干制羅非魚肉品質(zhì)分析

1.3.4.1 質(zhì)構(gòu)特性的測定

參考吳燕燕等[20]的方法，略做修改。利用質(zhì)構(gòu)儀測熟魚塊（100 ℃蒸5 min）及復(fù)水后魚塊（80 ℃水浴鍋復(fù)水40 min）的硬度、彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性。將樣品置于質(zhì)構(gòu)儀測定臺上，測試模式為質(zhì)地多面剖析（TPA）模式，采用P/44平底圓柱形探頭，測試速率為1.0 mm/s，循環(huán)次數(shù)為2 次，觸發(fā)點負(fù)載為5.0 g，下壓距離10.0 mm。每組實驗重復(fù)6 次，去除最大值和最小值后取平均值。

1.3.4.2 色澤的測定

參考吳強等[21]的方法，室溫下采用全自動色差計測定羅非魚肉L*、a*、b*值。

1.3.4.3 pH值測定

參考Fan Hongbing等[22]的方法，稱取魚肉2.0 g于離心管中，加入18 mL蒸餾水，均質(zhì)，10 000 r/min離心10 min，過濾，pH計測定pH值。

1.3.4.4 TBA值測定

參考Faustman[23]和黃海源[24]等的方法，稱取魚肉1.0 g，分別加入4 mL蒸餾水和5 mL預(yù)冷的三氯乙酸溶液（20%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），均質(zhì)，冰浴靜置1 h，8 000 r/min、4 ℃離心10 min，過濾，上清液移至10 mL容量瓶，定容。取5 mL定容液加5 mL TBA溶液（0.02 mol/L），振蕩，置于沸水中加熱20 min，流水冷卻至室溫。空白樣為蒸餾水。用紫外分光光度計在532 nm波長處測定吸光度。

1.3.5 肌原纖維蛋白分析

1.3.5.1 肌原纖維蛋白的提取和相關(guān)性質(zhì)測定

參考楊肖杰等[25]的方法，利用Bradford法測定肌原纖維蛋白含量。

表面疏水性參考Chenh等[26]的方法，20 mmol/L pH 6.0的磷酸緩沖液將肌原纖維蛋白稀釋至2 mg/mL，取1 mL稀釋液加100 μL（1 mg/mL）溴酚藍(lán)混合均勻，并做空白對照，渦旋振蕩10 min，冷凍離心（3 000 r/min、15 min），上清液稀釋50 倍，酶標(biāo)儀測定595 nm波長處的光密度值（OD值），按式（5）計算肌原纖維蛋白的溴酚藍(lán)結(jié)合量。

總巰基、羰基含量按照總巰基含量測定試劑盒、羰基含量測定試劑盒說明書進(jìn)行測定。

1.3.5.2 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

參考劉芳芳等[27]的方法，稍作修改。將制備的肌原纖維蛋白溶液冷凍干燥，取少量蛋白凍干樣品，與100～200 倍質(zhì)量比的溴化鉀充分混合研磨，壓力器（1 400 Pa）加壓制片2 min，用紅外光譜儀進(jìn)行全波段掃描（4 000～400 cm-1），分辨率為 4 cm-1，掃描次數(shù)為32 次，使用Peakfit軟件擬合計算蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。

1.3.5.3 SDS-PAGE分析蛋白組成

將提取的肌原纖維蛋白以體積比3∶1與SDS-PAGE上樣緩沖液（5×）混合，混合液沸水浴煮5 min，取10 μg混合體系進(jìn)行上樣分析，SDS-PAGE分離膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，濃縮膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，電泳電壓120 V，電泳時間約1 h。

1.3.6 水分狀態(tài)分布

參考卞瑞姣等[28]的方法，略作修改。將干制不同時間的魚塊切成2 cm×2 cm×1 cm，采用NMI20-040H-I核磁共振成像分析儀測定，共振頻率20 MHz，磁體強度0.54 T，線圈直徑為40 mm，磁體溫度為32 ℃。T2測定參數(shù)：P1＝10 μs、P2＝20.48 μs、TW＝3 000 ms、TE＝0.2 ms、NECH＝7 000、NS＝32、SW＝200 kHz，使用核磁共振分析測量軟件及CPMG序列采集樣品信號，采用SIRT1000000進(jìn)行反演。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu)觀察

魚肉樣品用體積分?jǐn)?shù)2%戊二醛溶液于4 ℃固定24 h，用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液沖洗10 min，30%、50%、70%、90%乙醇溶液梯度分別浸泡15 min，真空冷凍干燥72 h，噴金后于電子顯微鏡下觀察拍照。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

每組實驗均取3 次平行進(jìn)行測定，采用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析、差異顯著性分析，利用Duncan’s 法進(jìn)行組間多重比較，顯著性水平為P＜0.05，使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理對羅非魚肉凍干過程的影響

真空冷凍干燥過程有快速、恒速和降速階段。由圖1A可知，凍干過程中魚塊的含水率一直處于下降趨勢，20 h后含水率變化趨于平緩，在整個干燥過程中熱處理組樣品的含水率明顯低于對照組。由圖1B可明顯觀察到魚塊含水率變化的3 個階段，前10 h干燥速率快速增加，10～16 h逐漸趨于平緩，而后進(jìn)入降速階段，對照組進(jìn)入降速階段時間有所延長；且快速、恒速干燥階段熱處理組樣品的干燥速率明顯高于對照組，燙漂處理干燥速率最高。干燥前期魚塊的含水率高，自由水蒸發(fā)速度快，水分下降速率快；隨著干制時間延長，羅非魚干燥層厚度增加，凍干層厚度減少，水分子從食物內(nèi)部遷移到表面的速率減緩，含水率的下降引起表面收縮，導(dǎo)致干燥速率下降；干制后期，在氫鍵作用下，結(jié)合水難以從細(xì)胞中釋放出來，含水率下降緩慢。3 組樣品均在10～12 h干燥速度達(dá)到較高的水平，燙漂和汽蒸組干燥速率最高分別為4.72%/h和4.41%/h，對照組最高為2.62%/h，燙漂組最先進(jìn)入明顯降速階段（16 h），汽蒸和對照組分別為20 h和24 h。燙漂處理魚肉干燥速率加快，可能是魚肉直接與熱源接觸，表面肌肉組織細(xì)胞受到破壞程度高，細(xì)胞膜通透性增加，持水力下降，干制過程水分散失快，干燥效率提高，干燥時間縮短。由表1可知，熱處理組干燥耗時27 h，對照組需要36 h，時間縮短9 h，能耗大大降低。

表1 熱處理對羅非魚肉凍干時間和最終含水率的影響Table 1 Effect of heat treatment on freeze-drying time and moisture content of tilapia meat

圖1 熱處理對凍干羅非魚肉含水率（A）、干燥速率（B）的影響Fig.1 Effect of heat treatment on moisture content (A) and drying rate (B)of freeze-dried tilapia meat

2.2 熱處理對凍干羅非魚肉復(fù)水性的影響

復(fù)水率是評價干制品品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，復(fù)水率越高干制品品質(zhì)越好。由圖2A可知，對照組隨溫度升高復(fù)水率增加，80 ℃時復(fù)水率最高，與對照組相比，熱處理組樣品的復(fù)水性具有明顯優(yōu)勢，熱處理樣品50 ℃時即可擁有較高的復(fù)水性，50 ℃時復(fù)水率明顯高于對照組80 ℃時復(fù)水率，80 ℃時燙漂組復(fù)水率最高。熱處理改變了魚肉的組織結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞間間隙增大，復(fù)水時利于水分進(jìn)入，提高了復(fù)水能力。由圖2B可知，在80 ℃條件下，隨復(fù)水時間延長，3 組樣品的復(fù)水率均呈上升趨勢，但熱處理組樣品的復(fù)水效果顯著優(yōu)于對照組（P＜0.05），熱處理組10 min復(fù)水率在60%左右，40 min復(fù)水率達(dá)到最大值，燙漂組和汽蒸組最大復(fù)水率分別為69.22%和70.13%，二者差異不顯著（P＞0.05）；燙漂組在30 min以內(nèi)的復(fù)水效果略顯優(yōu)勢。對照組60 min達(dá)到的復(fù)水率熱處理組只需10 min即可達(dá)到。汽蒸組高復(fù)水率是因為短時熱處理造成魚肉凝膠結(jié)構(gòu)固化，冷凍過程冰晶對肌纖維細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成破壞，干燥時水分快速升華形成疏松多孔結(jié)構(gòu)，復(fù)水時水分進(jìn)入細(xì)胞的阻力降低[29]。燙漂處理魚肉表面直接與熱源接觸，表面蛋白質(zhì)迅速變性，細(xì)胞收縮汁液流失增加，纖維束間空隙增大，冷凍時冰晶形成對肌纖維細(xì)胞的完整性破壞更嚴(yán)重，干制水分快速蒸發(fā)，有利于提升復(fù)水速率。

圖2 熱處理對凍干羅非魚肉復(fù)水效果的影響Fig.2 Effect of heat treatment on rehydration of freeze-dried tilapia meat

2.3 熱處理對凍干羅非魚肉品質(zhì)的影響

2.3.1 熱處理對羅非魚肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度、彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性評價產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)[30]。凍干產(chǎn)品多數(shù)是復(fù)熱后再食用，因此， 本實驗將經(jīng)熱處理凍干的魚塊進(jìn)行復(fù)水，與熟制后的魚塊質(zhì)構(gòu)進(jìn)行比較，分析預(yù)熱處理對干制魚塊復(fù)水后食用口感的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 熱處理對凍干羅非魚肉復(fù)水后質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of heat treatment on texture of freeze-dried tilapia after rehydration

由表2可知，燙漂和汽蒸組各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)差異不顯著（P＞0.05），且在硬度、彈性及咀嚼性指標(biāo)方面與熟制魚塊基本相當(dāng)，說明熱處理后進(jìn)行冷凍干燥可有效保持干制魚肉復(fù)水后的食用口感，雖然熱處理組魚肉內(nèi)聚性略低于熟制魚塊，但不影響產(chǎn)品復(fù)水后的完整性。魚肉直接冷凍干燥（對照）復(fù)水后的硬度、彈性和咀嚼性均顯著熱處理組及熟制魚塊，水分含量是直接影響上述指標(biāo)的重要因素。對照組未經(jīng)熱處理，干燥過程肌肉失水，物料緊縮，導(dǎo)致物料結(jié)構(gòu)緊密，復(fù)水時不易吸收水分，魚肉內(nèi)部無法完全復(fù)水，硬度高達(dá)（767.8±25.1）g，食用口感偏硬，喪失魚肉的鮮嫩特點。內(nèi)聚性指內(nèi)部收縮力，魚肉經(jīng)干燥復(fù)水，肌肉纖維間的連接減弱，內(nèi)聚性較熟制魚塊略有下降，但完整性尚在可接受范圍。熱處理導(dǎo)致魚肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵受到破壞，組織脆弱化，細(xì)胞間的結(jié)合力降低[31]；同時干燥過程物料收縮能力減弱，肌肉間隙變大，復(fù)水時水分易于進(jìn)入細(xì)胞，使物料復(fù)水更完全，因此其質(zhì)構(gòu)特性與熟制魚塊接近。

2.3.2 熱處理對凍干羅非魚肉色澤的影響

色澤是肉類感官評價中重要指標(biāo)之一，良好的色澤增加消費者的購買欲，對提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益具有一定影響。由表3可知，對照組的L*值顯著高于熱處理組，魚塊顏色呈白色，視覺亮度高；熱處理對a*、b*值的影響則與L*值相反。這一現(xiàn)象可能與肌肉中肌紅蛋白或殘存的少量血紅蛋白的變化有關(guān)，美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化也是肉類色澤變化的重要因素；對照組未經(jīng)熱處理，真空冷凍干燥前后肌肉中肌紅蛋白/血紅蛋白結(jié)構(gòu)變化不明顯[32-33]，但熱處理后肌紅蛋白/血紅蛋白氧化變性[34]，高鐵肌紅蛋白氧化導(dǎo)致a*值增加；加熱預(yù)處理會加速脂質(zhì)氧化，脂肪酸氧化產(chǎn)生的自由基對肌紅蛋白的氧化起促進(jìn)和加速的作用，肌紅蛋白氧化后形成高鐵肌紅蛋白，造成肉制品褐變，b*值升高[35]。

表3 熱處理對凍干羅非魚肉色澤的影響Table 3 Effect of heat treatment on color parameters of freeze-dried tilapia meat

2.3.3 熱處理對凍干羅非魚肉pH值和TBA值的影響

pH值在一定程度上能反映水產(chǎn)品肌肉品質(zhì)變化情況，通常作為評價水產(chǎn)品肌肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[36]。熱處理不但造成魚肉汁液損失，影響蛋白質(zhì)及脂質(zhì)氧化水解，還可能影響魚肉蛋白質(zhì)組成從而影響魚肉pH值。由圖3A可知，與對照組相比，燙漂和汽蒸組pH值顯著升高（P＜0.05）。熊添等[37]研究發(fā)現(xiàn)魚肉受熱后水溶性蛋白和鹽溶性蛋白含量有所下降，而堿溶性蛋白和堿不溶性蛋白含量則呈上升趨勢；這是因為加熱破壞穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵（如氫鍵、疏水作用等），使肌肉蛋白質(zhì)中酸性基團減少[38]，pH值上升。

圖3 熱處理對凍干羅非魚肉pH值（A）和TBA值（B）的影響Fig.3 Effect of heat treatment on the pH (A) and thiobarbituric acid value (B) of freeze-dried tilapia meat

脂肪在熱和O2的條件下發(fā)生水解和氧化反應(yīng)產(chǎn)生丙二醛，丙二醛可以與TBA生成穩(wěn)定的復(fù)合物，因此TBA值與水產(chǎn)品脂肪氧化程度密切相關(guān)[39]。由圖3B可知，對照組TBA值最低，熱處理后TBA值顯著增大（P＜0.05）。燙漂、汽蒸加快羅非魚肉的多不飽和脂肪酸氧化，導(dǎo)致TBA值增大；李銳等[40]研究也發(fā)現(xiàn)熱處理導(dǎo)致羅非魚片脂肪氧化值上升的現(xiàn)象。

2.4 熱處理對凍干羅非魚肉肌原纖維蛋白的影響

2.4.1 肌原纖維蛋白特性

肌原纖維蛋白含量約占魚肉蛋白總含量的65%～75%，是魚肉肌肉中最具代表性的蛋白質(zhì)，肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)及功能特性的改變會影響肉品的食用品質(zhì)[41]。

由表4可知，羅非魚肉經(jīng)熱處理及凍干后肌原纖維蛋白和總巰基含量均下降，表面疏水性和羰基含量則升高，說明熱處理影響肌原纖維蛋白的變性程度。傅新鑫等[17]研究表明熱處理過程蛋白質(zhì)變性，魚塊肌肉組織發(fā)生變形，肌束膜受熱破壞，導(dǎo)致肌原纖維蛋白流失；兩種加熱處理方式對肌原纖維蛋白變性程度影響差異可能與樣品受熱程度有關(guān)，燙漂處理熱源溫度高，因此羰基含量也高，說明魚肉蛋白變性更為明顯。蛋白發(fā)生熱變性使內(nèi)部的疏水性氨基酸殘基暴露在蛋白質(zhì)與水相接觸面，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的表面疏水性增加[42]，其表面疏水性反映蛋白表面負(fù)電荷的分布情況，熱處理可影響負(fù)電荷的分布，但其改變程度并非與蛋白的變性程度呈正相關(guān)，Reed等[43]研究發(fā)現(xiàn)鮭魚肌原纖維蛋白表面疏水性在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而增加，達(dá)到一定溫度保持相對穩(wěn)定。熱變性使蛋白質(zhì)分子逐漸展開，內(nèi)部巰基暴露氧化生成二硫鍵，造成總巰基含量下降，而蛋白肽鏈斷裂造成羰基累積。胡逸茗[44]研究表明丁香魚蒸煮干燥后肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響活性疏基含量等肌原纖維蛋白指標(biāo)的變化。

表4 熱處理對凍干羅非魚肉肌原纖維蛋白特性的影響Table 4 Effect of heat treatment on myofibrillar protein characteristics of freeze-dried tilapia meat

2.4.2 肌原纖維蛋白二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)特性決定了功能特性。由圖4 可知，熱處理對蛋白質(zhì)分子二級結(jié)構(gòu)影響顯著（P＜0.05），與對照組相比，經(jīng)過熱處理的樣品α-螺旋結(jié)構(gòu)相對含量下降顯著（P＜0.05），β-折疊和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的相對含量顯著增多，其中燙漂組α-螺旋結(jié)構(gòu)相對含量最低，與對照組比，燙漂組、汽蒸組肌原纖維蛋白α-螺旋相對含量分別下降9.97%、4.58%。熱處理加劇分子間相互運動，蛋白分子發(fā)生碰撞，蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使有序結(jié)構(gòu)向不穩(wěn)定的無序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；這與張洪超等[45]發(fā)現(xiàn)烏賊肌原纖維蛋白中α-螺旋含量隨著氧化程度增加而減少的結(jié)果相一致。熱處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，破壞羰基和氨基間的氫鍵，肌原纖維蛋白中有序的α-螺旋結(jié)構(gòu)向β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)變，蛋白的結(jié)構(gòu)緊密程度和構(gòu)象穩(wěn)定性降低。

圖4 熱處理對凍干羅非魚肉肌原纖維蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of heat treatment on secondary structure of myofibrillar protein in freeze-dried tilapia meat

2.4.3 SDS-PAGE結(jié)果

對照及熱處理凍干魚肉肌原纖維蛋白分子質(zhì)量范圍為16～270 kDa（圖5）,肌球蛋白重鏈、肌動蛋白、原肌球蛋白和肌球蛋白輕鏈條帶相對清晰。與對照組相比，熱處理魚肉的肌球蛋白重鏈、肌動蛋白和原肌球蛋白條帶變淺，16～37 kDa之間的肌球蛋白輕鏈和其他部分小分子蛋白條帶基本消失，燙漂組魚肉蛋白條帶與對照組蛋白條帶差異最明顯。燙漂組魚肉直接受熱，變性程度更大，造成部分小分子蛋白分解，肌球蛋白熱穩(wěn)定性低[46]，蛋白條帶變化最明顯，Lee等[47]研究發(fā)現(xiàn)牛肉肌原纖維蛋白在45 ℃以上時肌球蛋白變性；也有研究表明隨加熱溫度的升高，肌球蛋白逐漸變性降解[48]。熱處理對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致肌肉中的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的降解。

圖5 熱處理對凍干羅非魚肉肌原纖維蛋白的 SDS-PAGE 圖譜Fig.5 Effect of heat treatment on sodium dodecyl sulphatepolyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) pattern of myofibrillar proteins in freeze-dried tilapia meat

2.5 熱處理對羅非魚凍干過程中水分狀態(tài)分布的影響

LF-NMR是一種無損分析技術(shù)，LF-NMRT2弛豫時間可有效表征干燥過程中樣品的水分分布和遷移行為[49]，食品中的水分呈現(xiàn)3 種狀態(tài)，T21（1～10 ms）表征為結(jié)合水，與肌肉蛋白質(zhì)緊密結(jié)合不易流失；T22（10～100 ms）為弛豫峰的主峰，約占總信號強度的90%以上，該峰表征的是肌原纖維內(nèi)截留的不易流動水，是肌肉中水分的主要存在形式；T23（100～1 000 ms）代表肌細(xì)胞間或肌原纖纖晶格間的自由水，最易流失。橫向弛豫時間T2比縱向弛豫時間T1對不同狀態(tài)水的區(qū)分更加敏感，因此通常選擇T2弛豫時間作為評估樣品水分含量、分布情況以及水與大分子之間相互作用的重要手段[50]。

由圖6可知，羅非魚肉經(jīng)熱處理后，T23峰面積明顯升高，說明熱處理使魚肉的水分分布狀態(tài)發(fā)生改變。3 組各峰面積變化趨勢相似，隨著干燥時間的延長，峰面積均呈下降趨勢，凍干4～8 h期間峰面積下降最明顯，此時物料處于快速干燥階段，自由水流動性強，干燥過程中易于流失，這與干燥速率曲線結(jié)果相一致。熱處理組峰面積下降幅度明顯高于對照組，說明熱處理使原料水分含量下降趨勢明顯加快。隨干燥時間的延長，T22的信號峰向左偏移，其中對照組在12 h即觀察到信號峰的偏移，而熱處理組信號峰偏移時間要明顯遲于對照組，說明熱處理在一定程度上延緩了干燥期間水分向低自由度方向的遷移，從而加速干燥過程[51]。

圖6 羅非魚肉凍干過程中橫向弛豫時間T2波譜圖Fig.6 Transverse relaxation time spectra of tilapia meat during freeze drying

2.6 熱處理對凍干羅非魚微觀結(jié)構(gòu)的影響

干制品的微觀結(jié)構(gòu)與復(fù)水能力密切相關(guān)。由圖7可知，熱處理組與對照組魚塊肌肉微觀結(jié)構(gòu)具有明顯的差異。對照組魚塊肌肉組織排列規(guī)整、纖維束光滑，肌肉纖維結(jié)構(gòu)保持比較完整；熱處理組肌肉組織收縮、纖維束表面出現(xiàn)局部破損、粗糙程度大，纖維束間空隙明顯增大?？赡苁且驗闊崽幚斫M蛋白質(zhì)熱變性，肌原纖維蛋白聚集和汁液流失造成肌肉收縮，細(xì)胞外空間顯著增加[52]。其中汽蒸組魚塊的肌纖維孔隙最為明顯。相比汽蒸處理，燙漂樣品受熱更直接，受熱程度更高，肌肉蛋白變性快。冷凍過程水分形成冰晶對肌纖維細(xì)胞的完整性破壞更嚴(yán)重，干制水分快速蒸發(fā)，內(nèi)部水分由內(nèi)向外迅速擴散，形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)[53]。

圖7 熱處理對凍干羅非魚肉微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.7 Effect of heat treatment on the microstructure of freeze-dried tilapia meat

3 結(jié) 論

熱處理有助于提升魚肉的凍干速率，縮短干燥所需時間，增強干制魚肉的復(fù)水性能和復(fù)水魚肉可食性。熱處理導(dǎo)致凍干魚肉肌原纖維蛋白變性較為明顯，表面疏水性和羰基含量均上升，肌球蛋白重鏈、肌動蛋白和原肌球蛋白條帶變淺，16～37 kDa之間的肌球蛋白輕鏈和其他部分小分子蛋白條帶基本消失。肌肉蛋白變性改變了魚肉水分狀態(tài)分布和肌肉組織結(jié)構(gòu)的伸縮性能，致使表征自由水分布的T23峰面積升高，促進(jìn)了真空冷凍干燥過程中的水分流失。