仪淑敏，王雪琦，纪晓林，李学鹏，励建荣，* ，李钰金

(1.渤海大学食品科学研究院，渤海大学化学化工与食品安全学院，辽宁锦州121013;2.泰祥集团山东海洋食品营养研究院，山东荣成264300)

海参(Acaudina molpadioidea)为棘皮动物门(Echinodermata)海参纲(Hothuridea)循手目(Aspidochirot)的软体动物［1］。其中，刺参(Stichopus japonicus)具有极高的营养价值和药用价值，有抗肿瘤、抗疲劳、提高免疫力、抗真菌、降血脂等作用［2－5］，目前已成为我国最重要的人工养殖经济品种之一，也是目前市场最畅销、经济效益最显著的水产品之一。近几年关于刺参的生物活性物质的研究越来越深入，但对刺参的大量研究主要集中于营养成分方面的分析［6－8］，而鲜刺参由于含有大量的自溶酶而使其能在一定的条件下水解［9］，长途运输可减重80%，因运输和储存困难，内陆人很难吃到鲜活刺参，所以一般将刺参等制作成干参或盐渍参，但是大量营养物质和生物活性成分在加工过程中流失［10－11］。有研究表明在对复水干海参的水分含量、分布及状态变化研究中发现随着复水时间延长，海参体内自由水、不易流动水含量增加，水分自由度增加［12］。目前，国内外关于水分分布状态对鲜刺参等物化特性影响的研究较少。本文研究了鲜刺参自溶过程中水分变化规律，运用低场核磁测刺参含水性具有无损、快速的优点，可实时监测刺参自溶过程的水分变化，可为刺参生鲜加工和贮运提供一种新的探索思路。

1 材料与方法

1.1 实验材料

刺参 购自锦州福清海鲜空运行。

1.2 实验设备

核磁共振成像仪 NMI20，上海纽迈电子科技有限公司;电热干燥箱:DHG－9055A 上海一恒科学仪器有限公司;电子天平 MS105DV，梅特勒－托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 刺参的预处理 取刺参用刀从腹部划开，取内脏，倒出刺参体内水分，将刺参置于干净的烧杯中。将刺参切成细条状，然后切碎，用滤纸擦干刺参表面的水分备用。

1.3.2 水分含量的测定 参考国标GB5009.3－2010。

1.3.3 水分分布变化 将处理好的样品刺参放入核磁管中，每隔3h测一次，每次6组平行。核磁共振成像仪:线圈直径15mm，频率22.913MHz，温度控制在(32±0.01)℃范围。利用 Carr－Purcell－Meiboom－Gill(CPMG)脉冲序列测定刺参的自旋－自旋弛豫时间 T2，参数:TD=700156，τ(us)=350，NS=8，EchoCnt=10000。

1.3.4 数据处理 数据采用MultiExplny Analysis软件进行反演，此软件使用综合迭代法算法，结果为离散型与连续性相结合的T2谱，得到相应数据。

2 结果与分析

2.1 室温下刺参自溶48h过程中水分含量的变化

刺参具有极强的自溶能力，在受到外界物理因素、化学因素和生理因素等刺激后，会出现吐肠和体壁软化的现象［13］。由图1可以看出，刺参在自溶过程中水分含量由开始的90.60%逐渐上升至94.60%，说明刺参在自溶过程中水分含量不断增加，刺参中液体含量增大，固形物含量减少可能是由于其中的蛋白质、脂肪等被刺参中的一些自溶酶分解产生了一些水分。

图1 刺参自溶48h过程中水分含量的变化Fig.1 The change of the moisture content of stichopus japonicus in the process of autolysis

2.2 刺参水分分布变化

由图2可以知道，刺参自溶过程中H质子的弛豫时间分布可以表明在刺参组织中存在3个水分群，弛豫时间越短说明水分与底物结合越紧密，弛豫时间越长说明水分越自由［14］。T2分为 T21(0～15ms)、T22(16～160ms)、T23(300～620ms)分别对应刺参中的结合水、不易流动水、自由水，从而可以用低场核磁共振研究刺参中水分的分布和流动。

图2 刺参T2反演图谱Fig.2 The inversion map of T2in stichopus japonicus

2.2.1 弛豫时间T21峰值变化 刺参自溶48h过程中核磁共振T21(0～15ms)变化如图3所示，弛豫时间T21的水分代表的是与蛋白质等氨基、羰基以氢键相结合的单层水［15］。结合水的冰点很低，在－40℃，不易解离和蒸发［16］，并不易受蛋白质结构和电荷变化的影响，因此对水分子的迁移影响不大。这部分水由图3中可以看出一直不断减少，可能是因为刺参在自溶过程中自身的组织结构遭到了破坏，水分逐渐挣脱原有束缚向外部迁移，所以结合力减弱，含量逐渐减少［15］。前12h下降速度快，峰比例的0.12%降至0.06%，后 12h下降速度平缓，由 0.06%至0.05%，最后24h峰比例由0.05%降至0.01%。可能是因为刚开始刺参自溶反应较快，后期自溶酶逐渐失活导致反应速度减慢。

图3 刺参自溶48h过程中核磁共振T21变化Fig.3 The change of the proportion of T21 in stichopus japonicus in the process of autolysis

2.2.2 弛豫时间T22峰值变化 刺参自溶48h过程中核磁共振T22(16～160ms)变化如图4所示，T22是位于高度组织化蛋白质结构内部的水(含肌原纤维蛋白的F－肌动蛋白/肌球蛋白与肌动球蛋白之间)即不易流动的水［16］，范围为16～160ms。在刺参自溶过程中保持在0.29%～0.94%之间，能溶解盐类及其他物质，在0℃或稍低温度下结冰，通常情况下水分子的分布状态与迁移性质主要由这部分水决定。T22整体呈下降的趋势，且分别在 6、24、30、36、45h 时由上升趋势变为下降趋势，在15、27、33、42h时由下降趋势变为上升趋势，表明随着放置时间的延长，在自溶酶的作用下，疏松多孔结构被破坏，使得束缚水存在的微观结构遭到破坏，造成空隙体积的缩小，引起水分的迁移，使得不易流动的水向自由水移动［17］，使T22值减少。李伟妮在冷藏山羊肉品质变化中发现，T22与总水分相对含量随着冷藏时间的变化呈下降趋势，并且T2值与羊肉的品质变化有显著的相关性，结果表明NMR技术能够很好地表征山羊肉冷藏期间有关水分及品质变化情况［18］。

图4 刺参自溶48h过程中核磁共振T22变化Fig.4 The change of the proportion of T22 in stichopus japonicus in the process of autolysis

2.2.3 弛豫时间T23峰值变化 刺参自溶48h过程中核磁共振T23(300～620ms)变化如图5所示，T23是刺参结构内部的自由水，范围是300～620ms，自由水是存在于细胞外间隙中的水分。由图5可知，刺参在室温条件下，随自溶时间的增加自由水含量不断增加，当至21h时达到最高点，峰比例由开始时的92.60%增至 99.14%，然后逐渐减少，峰比例由99.14%降至95.38%。可能是因为刺参自溶使自身的组织结构遭到破坏，使空隙体积减少，使不易流动的水向自由水移动，造成 T23的值增加［17］。另一方面，由于水分的蒸发作用，使测量的自由水含量在达到最高点后逐渐减少。Bertram［19］对猪肉和牛肉在贮藏过程中水分的迁移情况进行了研究，结果发现而随着冻藏时间延长，肉中的自由水的含量也明显增多。

图5 刺参自溶48h过程中核磁共振T23变化Fig.5 The change of the proportion of T23 in sea cucumber in the process of autolysis

2.2.4 弛豫时间T2变化 图6为刺参弛豫时间T21(0～15ms)，T22(16～160ms)，T23(300～620ms)随着自溶时间的变化，结果表明随着刺参的自溶，T21，T22，T23为波浪式变化，但整体上仍呈上升趋势，也就是说，刺参自溶的过程中，结合水和不易流动的水的弛豫时间均延长，二者逐渐向自由水转变，使得自由水的弛豫时间呈上升的趋势。原因可能是刺参在自溶酶的作用下，刺参自身的结果遭到破坏，引起水分迁移，结合水和不易流动的水存在的微观结构遭到破坏，使得这两部分水向自由水转变。海参自溶过程中会有总糖的溶出，但是刺参自溶过程中的总糖的溶出基本不受温度变化的影响，且自溶酶的最高活性在50℃左右［20］。本文虽然在32℃下进行实验，而室温25℃左右，但由于内脏已去除，可能对刺参体壁中的自溶酶活性的影响不大。鲜刺参由于含有大量的自溶酶而使其能在一定的条件下水解，因此导致运输和储存困难，内陆人很难吃到鲜活刺参，如若将刺参等制作成干参或盐渍参，使得大量营养物质和生物活性成分流失，本文通过NMR对刺参自溶过程中的水分变化的研究，获得更详尽的水分信息，以便在贮藏和运输中，更快速、准确的进行水分动态的监测，并根据水分的变化来鉴定刺参的自溶程度，从而更好的防止由于刺参的自溶所带来的的经济损失。

图6 刺参自溶48h过程中核磁共振弛豫时间T2变化Fig.6 The change of T2of stichopus japonicus in the process of autolysis

3 结论

运用低场核磁测刺参含水性具有无损、快速的优点，可实时监测刺参自溶过程的水分变化，为刺参生鲜加工和贮运提供一种新的探索思路。

刺参在自溶过程中的水分可分为结合水(T21)、不易流动水(T22)、自由水(T23)3种流动性不同的水。随着时间的延长，刺参在自溶过程中自由水(T23)含量先增加，然后由于水分的蒸发后缓慢下降，结合水(T21)含量不断下降，由开始时的峰比例0.12%降至0.01%，不易流动的水(T22)呈波浪形，无明显变化规律，刺参中的水分的横向弛豫时间(T21、T22和T23)呈波浪式变化，但整体呈上升趋势，同时刺参中的水分含量则从90.60%增加到94.60%。

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