孙协军,赵利爽,李秀霞

(渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州 121013)

盐藻多糖对冻藏中国对虾水分分布和品质变化的影响

孙协军,赵利爽,李秀霞*

(渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州 121013)

研究了盐藻多糖处理对冻藏中国对虾水分分布和品质变化的影响。将中国对虾预煮5 min后分别浸渍于0.03%和0.06%盐藻多糖水溶液中,取出沥干包装后于-18 ℃贮藏,以水分含量、不同状态水的比例、色差和质构作为评价指标,分析0.03%和0.06%盐藻多糖处理对冻藏对虾水分分布和品质变化的影响。结果表明,随着冻藏时间的延长,对照组虾肉中水分含量逐渐降低,硬度和咀嚼性迅速增加,L*、a*和b*值降低,不易流动水和自由水比例降低,结合水比例增高;0.06%盐藻多糖处理抑制了冻藏对虾肌肉中自由水的流失,提高了虾肉的水分含量;0.03%和0.06%盐藻多糖处理对中国对虾均有一定的护色作用,且降低了对虾的硬度,但0.06%多糖的护色效果和质构改善效果好于0.03%多糖组。

盐藻多糖,中国对虾,冻藏,水分分布,品质变化

中国对虾(Fenneropenaeuschinensis),又名东方对虾,属节肢动物门,甲壳纲,十足目,对虾科,对虾属。主要分布于我国渤海、黄海和朝鲜半岛的西部海岸。2014年,我国养殖中国对虾总量达到48167 t,比2013年增长14.87%。中国对虾个体较大,壳薄肉细,是经济价值非常高的海水养殖对虾品种[1]。养殖中国对虾收获期很短,在渤海湾地区,养殖中国对虾每年9月中旬上市,10月中旬清塘,中国对虾离水后迅速死亡,在微生物和内源酶等的作用下,虾体迅速腐败变质[2],高温蒸煮可钝化对虾体内的多酚氧化酶,预防黑变,灭活微生物,起到防腐抑菌的效果。蒸煮处理后的对虾对保鲜条件要求低,预煮后冻藏对虾在春节左右上市,很受当地消费者的欢迎。熟制中国对虾在冻藏一段时间后会出现虾壳表面发白的问题,主要原因是水分流失,这种现象影响了对虾的销售。低场核磁共振技术(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)可用于肌肉水分状态及分布的检测,且已经应用于对虾水分迁移的研究中[3]。肌肉的水分含量和硬度呈反比[4],随着对虾水分变化,对虾的质构及色泽等指标会随之发生一定的变化,最终影响到对虾的品质。

盐藻(DunalselalSalina),是单细胞广盐性藻类,是我国人工养殖成功的重要海水微藻,在盐湖和盐滩等地生长良好。在极限条件(高温、高盐或营养缺乏等)下,盐藻能大量积累β-胡萝卜素[5],因此,盐藻是世界上公认的天然β-胡萝卜素来源。盐藻提取β-胡萝卜素后的残渣中含有较高含量的多糖组分,盐藻多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖等单糖组成[6],具有抗氧化、抑菌和消炎等多种生物活性[7]。多糖具有一定的成膜性和保水性[8],本实验拟将盐藻多糖应用于冻熟中国对虾的保水保质上,通过LF-NMR技术,确定盐藻多糖对中国对虾水分迁移影响的基础上,对色差和质构等品质变化的影响,探讨多糖对于熟制对虾冻藏期间品质变化的影响规律,为盐藻的精深加工提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

盐藻 购自大连丰源达饵料有限公司;新鲜中国对虾 购于锦州市林西路水产品批发市场,对虾置于大的保鲜袋中,放在泡沫箱中,箱中加碎冰运至实验室;中性蛋白酶(≥60000活力单位) 购自北京索莱宝生物科技有限公司。

F-10制冰机 斯科茨曼制冰机系统(上海)有限公司;NMI20低场核磁共振仪 上海纽迈电子科技有限公司;KQ-400KDE超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;TA.XT-plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;CR-400型色彩色差计 日本Minolta公司;RE-2000型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;SHZ-D(Ⅲ)型循环水真空泵 上海申光仪器有限公司;labconco free zone 2.5L型真空冷冻干燥机 上海汇分电子科技有限公司。

1.2 盐藻多糖的制备

参考李秀霞等[9]的方法,采用水提醇沉法制备粗多糖,中性蛋白酶去除蛋白质,最后用硫酸-苯酚法测定其多糖含量为65.3%。盐藻多糖水溶液配制的预实验结果表明,多糖浓度低于0.06%时,盐藻多糖在水溶液中的溶解性较好,多糖水溶液的抗菌及抗氧化活性随着其浓度的增大而升高,因此,在本实验中,选取0.03%和0.06%的盐藻多糖进行以下实验。

1.3 对虾样品处理

选择质量(18±2) g的新鲜中国对虾,流水冲洗干净,沸水中煮5 min,捞出后立即用冷水冲洗至室温,在盐藻多糖水溶液中浸泡60 min,沥干水分,随机分成多份,厚聚乙烯食品包装袋密封包装,每个包装里4只虾,将包装好的对虾平铺于网眼塑料箱中,置于-18 ℃冷库中冻藏,每30 d取样一次,首先将食品袋包装的对虾样品在流水中解冻2 h后,以在去离子水中浸泡相同时间的对虾为对照,分别测定整虾的色差值和虾肉水分含量、色差(L*、a*和b*)、质构和LF-NMR横向弛豫时间T2的变化,每个处理重复测定4次。

1.4 指标测定方法

1.4.1 水分含量 参照GB2009.3-2010 2010所述方法测定。

1.4.2 水分状态和分布 选取对虾腹部前两节,将其切成20 mm×5 mm×5 mm的长方体,置于15 cm核磁管中,然后放入磁体箱中。设定质子共振频率为22.0 MHz,采用硬脉冲[Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)]序列测定样品的横向弛豫时间T2。实验参数:温度(32±0.01) ℃,采样点数TD=6160,τ=120 μs,扫描次数NS=6,回波数EchoCnt=8000,扫描实验结束后,利用反演软件拟合出T2值。

1.4.3 色差 采用CR-400色差计分析南美白对虾的L*(亮度),a*(红色/绿色)和b*(黄色/蓝色),样品测定前进行白板校正。

1.4.4 质构指标 取对虾前两腹节(靠头部)位置的虾肉,测定其硬度、弹性、黏聚性及咀嚼性。测试条件:P/5柱形探头,测试前速度1 mm/s,测试速度1 mm/s,测试后速度1 mm/s,测试形变量30%,触发力5 g。

1.5 数据处理

实验所得数据采用Excel 2007及SPSS 16.0数学软件分析。

2 结果与分析

2.1 水分含量和水分状态的测定结果

熟制中国对虾水分含量变化见图1所示,从图1可以看出,熟制中国对虾初始水分含量为71.5%,高温加热导致虾肉蛋白质变性,汁液流失,导致熟虾水分含量低于新鲜虾。随着贮藏时间的延长,三组对虾的水分含量变化是一致的,均表现为水分含量逐渐降低。在180 d贮藏期结束时,对照组、0.03%和0.06%盐藻多糖处理组中国对虾的水分含量分别为67.6%、68.2%和69.8%,其中,对照组和0.03%多糖组对虾水分含量的降低幅度较大。冻藏条件下,肌肉中冰晶的成长和重结晶会导致组织细胞的机械损伤,肌肉蛋白质变性,解冻后汁液流失,导致肌肉水分含量降低,本实验中,对照组对虾的水分含量在冻藏期间降低了3.9%,降低幅度不大,这是因为熟制对虾肌肉蛋白质已经发生一定程度的热变性,冻藏进一步导致的变性程度较小,水分损失较少。从图1可见,0.06%盐藻多糖处理有一定的保水效果,与对照组和0.03%多糖处理组相比,显著提高了冻熟对虾在第150 d和第180 d的水分含量(p<0.05),0.06%盐藻多糖溶液的粘度高于0.03%盐藻多糖溶液,且完全溶解于水,对虾在0.06%盐藻多糖溶液中浸泡沥干后,多糖溶液的成膜性优于0.03%盐藻多糖,这是0.06%盐藻多糖组冻熟对虾水分含量较高的主要原因。

图1 盐藻多糖对冻藏中国对虾水分含量的影响Fig.1 Effect of D. Salina polysaccharide on moisture content of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

2.2 对虾水分状态的变化

图2 盐藻多糖对冻藏中国对虾T2弛豫时间的影响Fig.2 Effect of D. Salina polysaccharide on T2 of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

根据T2弛豫时间的长短,肌肉中水分可分为三种状态:与大分子物质紧密结合的结合水T2b0～10 ms、细胞内水分或不易流动水T2110～100 ms、自由水T22>100 ms[3,10]。T2弛豫时间最短的水分为结合水,如图2A和图2B所示,熟制中国对虾在冻藏0 d的结合水主要由两部分水分组成:T2b10.08～0.18 ms和T2b22.0～4.2 ms,占对虾总水分的8.9%,其中,T2b1被认为是与大分子物质结合最紧密的水分[11]。随着贮藏时间的延长,各处理组中对虾的结合水T2b1略有上升,T2b2有降低的趋势,说明结合水和大分子物质的结合程度发生了轻微变化;对照组自由水T22弛豫时间在冻藏期间没有明显变化(p>0.05),0.03%和0.06%盐藻多糖处理组对虾的T22比对照组有明显的降低(见图2B),盐藻多糖处理后,自由水的流动性降低,而0.06%多糖组的效果比0.03%多糖组好;中间水弛豫时间T21持续降低,说明不易流动水的流动程度降低,有向结合水转化的趋势,而其比例P21也逐渐降低(图3B),说明不易流动水在对虾冻藏过程中有一些损失,但各处理组间P21没有显著差异(p>0.05)。从图2可以看出,三种状态水分比例大小顺序为:不易流动水>结合水>自由水,其中,不易流动水的比例远高于其他2种水分,在冻藏期间,对照组不易流动水比例P21和自由水比例P22降低,而结合水比例P2b则呈现出升高的趋势。相比于对照组,0.03%多糖组和0.06%盐藻多糖处理提高了贮藏后期对虾的自由水P22比例,降低了结合水P2b比例,可以推断,盐藻多糖保水作用主要是保持了虾肉中的自由水。

2.3 质构指标的测定结果

图4 盐藻多糖对冻藏中国对虾质构指标的影响Fig.4 Effect of D. Salina polysaccharide on texture index of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

图3 盐藻多糖对冻藏中国对虾水分状态和分布的影响Fig.3 Effect of D. Salina polysaccharide on water mobility and distribution of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

冻藏期间中国对虾硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性的变化如图4所示,高温煮制导致汁液流失,熟虾的初始硬度、咀嚼性和黏聚性均高于生虾。蔡燕萍等[12]研究表明蒸煮加热导致虾肉蛋白质的三、四级网状结构被破坏,汁液流失使得肌原纤维密度增大,硬度、内聚性、咀嚼性增大。高温煮制导致虾肉蛋白质之间的作用力减弱,弹性降低(p<0.05)。随着贮藏时间的增加,各组对虾的硬度和咀嚼性均大幅增加,对虾难于咀嚼。胡芬[4]研究发现鱼肉的硬度与其水分含量呈反比关系,随着冻藏时间延长,对虾肌肉蛋白质变性程度增大,汁液流失增加导致了硬度等指标的逐渐升高。从图4A可见,盐藻多糖处理缓解了贮藏后期(120～180 d)熟制中国对虾硬度的增加(p<0.05),这与多糖具有保水性有关。结合图3C的实验结果,盐藻多糖处理可能降低了冻藏虾肉自由水的损失,提高了虾肉保水性能,改善了硬度。各组对虾之间弹性和黏聚性变化不大,0.03%和0.06%盐藻多糖处理组弹性略高于对照组,而黏聚性略低于对照组,说明盐藻多糖处理组的弹性和黏聚性略好于对照组,而三组对虾的咀嚼性逐渐升高,0.03%和0.06%盐藻多糖组对虾的咀嚼性略低于对照组,但在弹性、黏聚性和咀嚼性三项指标上,相比于对照组,0.03%和0.06%盐藻多糖处理都没有出现显著效果(p>0.05),盐藻多糖对于冻熟中国对虾质构的改善主要体现在硬度上,其中,在贮藏第150 d和180 d,0.06%盐藻多糖组硬度显著低于0.03%多糖组(p<0.05)。

2.4 色差(L*、a*、b*)测定结果

各组中国对虾在冻藏期间色差(L*、a*、b*)变化如图5所示,熟制中国对虾中的色素以色素-蛋白质复合物的形式存在,对虾呈现青色[13-14],L*、a*和b*值均较低,在煮制加工过程中蛋白质-色素复合物被破坏,对虾呈现橙红色[14]。随着贮藏时间的延长,各组熟制中国对虾L*在贮藏期间逐渐降低,虾壳表面失去光泽,由于水分含量的降低,导致后期虾壳表面发白,出现类似于干虾制品的特征,各组对虾的a*变化不大,但0.03%和0.06%盐藻多糖组a*在冻藏第90～180 d显著高于对照组(p<0.05)。而b*在冻藏期间变化较为明显,可较好反映虾体颜色变化规律[15],0.06%多糖组对虾b*在贮藏后期明显高于其他2组(p<0.05)。盐藻多糖组比熟虾对照组的亮度略有改善,显著提高了贮藏后期对虾的红度值(a*)和黄度值(b*)(p<0.05),从b*值的变化看,0.06%盐藻多糖处理对于冻熟中国对虾的护色效果好于0.03%多糖组。

图5 盐藻多糖对冻藏中国对虾色差值的影响Fig.5 Effect of D. Salina polysaccharide on color value of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis during frozen storage

3 结论

研究了0.03%和0.06%盐藻多糖处理对熟制中国对虾在-18 ℃冻藏期间水分含量和分布、质构指标(硬度、弹性、咀嚼性和黏聚性)及色差(L*、a*、b*)的变化,结果表明,冻熟中国对虾在6个月的冻藏期间水分含量逐渐降低,0.06%盐藻多糖处理对冻熟对虾有较好的保水效果,从低场核磁水分弛豫时间T2和各水分比例的测定结果看,盐藻多糖的保水性主要体现在保持了对虾肌肉中的自由水;冻熟对虾在冻藏期间亮度值(L*)和黄度值(b*)出现较大降幅,红度值(a*)略有降低,0.03%和0.06%多糖处理都显著提高了冻藏后期对虾的a*值和b*值,有较好的护色效果;对虾硬度和咀嚼性在冻藏期间明显升高,而弹性和黏聚性变化较小,盐藻多糖显著降低了贮藏后期对虾的硬度;0.06%多糖组的护色和硬度改善效果好于0.03%多糖处理组,且具有一定的保水作用。

[1]He Y Y,Du Y,Li J. Analysis of DNA methylation in different tissues ofFenneropenaeuschinensisfrom the wild population and Huanghai No. 1[J]. Acta Oceanologica Sinica,2015,34(12):

175-180.

[2]Sundararajan S,Prudente A,Bankston J D. Evaluation of green tea extract as a glazing material for shrimp frozen by cryogenic freezing[J]. Journal of Food Science,2011,76(7):E511-E518.

[3]Carneiro C D,Marsico E T,Ribeiro R D R. Studies of the effect of sodium tripolyphosphate on frozen shrimp by physicochemical analytical methods and Low Field Nuclear Magnetic Resonance(LF H-1 NMR)[J]. LWT-Food Science and Technology,2013,50(2):401-407.

[4]胡芬,李小定,熊善柏,等. 5种淡水鱼肉的质构特性及与营养成分的相关性分析[J]. 食品科学,2011,32(11):69-73.

[5]Ben-Amotz A,Avron M. On the factors which determine massiveβ-carotent accummulation in halo-tolerant algae Dunaliella bardawil[J]. Plant Physiology,1983,72:593-597.

[6]戴军,朱松,汤坚,等. PMP柱前衍生高效液相色谱法分析盐藻多糖的单糖组成[J]. 分析测试学报,2007,26(2):206-210.

[7]尹鸿萍,盛玉青. 盐藻多糖体内抑菌及抗炎作用的研究[J]. 中国生化药物杂志,2006,27(6):361-363.

[8]侯萍,马军,李铭,等. 海藻多糖用于食品涂膜保鲜的研究现状[J]. 热带农业科学,2016,36(4):82-85.

[9]李秀霞,孙协军,王珍,等. 盐藻多糖提取及初步纯化[J]. 渤海大学学报(自然科学版),2012,33(4):334-340,349.

[10]Aursand I G,Gallart-Jornet L,Erikson U,et al. Water distribution in brine salted cod(Gadus morhua)and Salmon(Salmo salar):A low-field 1H NMR study[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(15):6252-6260.

[11]Li W M,Wang P,Xu X L. Use of low-field nuclear magnetic resonance to characterize water properties in frozen chicken breasts thawed under high pressure[J]. European Food Research and Technology,2014,239(2):183-188.

[12]蔡燕萍. 南美白对虾即食虾仁的加工及品质变化研究[D]. 杭州:浙江工业大学,2012.

[13]Weesie R J,Askin D,Jansen F J H M,et al. Protein-chromophore interactions in crustacyanin,the major blue carotenoprotein from the carapace of the lobster,Homarus gammarus A study by13C magic angle spinning NMR[J]. FEBS Letter,1995,362:34-38.

[14]Sila A,Nasri M,Bougatef A. Isolation and characterization of carotenoproteins from deep-water pink shrimp processing waste[J]. International Journal of Biology Macromology,2012,51(5):953-959.

[15]王伟,柴春祥,鲁晓翔,等. 色差和质构评定南美白对虾的新鲜度[J]. 浙江农业学报,2015,27(2):271-277.

Effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality changes of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensisduring frozen storage

SUN Xie-jun,ZHAO Li-shuang,LI Xiu-xia*

(College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China)

The effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality changes of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensisduring frozen storage were studied. Shrimps were immersed in preservative of 0.03% and 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide solution after cooked in boiling water for 5 min,removed,drained and stored at -18 ℃. Moisture contrent,the proportion of different status of water,color and texture were periodically assessed to investigate the effect ofDunaliellasalinapolysaccharide on water distribution and quality of Chinese shrimpFenneropenaeuschinensis. The results showed that the moisture content of pre-cooked shrimps decreased with the storage time increasing,the hardness and chewiness increased quickly,L*,a*andb*decreased,the proportion of immobilized water P21and free water P22decreased,and the proprotiong of bound water P2bincreased for all control samples. The loss of free water in shrimp muscle was retarded by 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide treatment,and the mosture content increased. It was also observed that 0.03% and 0.06% polysaccharide solution treatment all had color protection effect on pre-cooked shrimps,and decreased the hardness of samples,the effect of 0.06%Dunaliellasalinapolysaccharide solution treatment was better than that of 0.03% polysaccharide treatment.

Dunaliellasalinapolysaccharide;Chinese shrimpFenneropenaeuschinensis;frozen storage;water distribution;quality changes

2016-10-24

孙协军(1969-)，男，本科，实验师，主要从事食品资源开发利用方面的研究，E-mail:sunxiejun111@163.com。

*通讯作者:李秀霞(1973-)，女，博士，副教授，主要从事水产品贮藏加工方面的研究，E-mail:lixiuxiaxxx@163.com。

“十二五”国家科技支撑计划项目(2015BAD17B03)。

TS254.1

A

1002-0306(2017)07-0315-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.053