魔芋葡甘露聚糖改善冷凍蝦仁持水品質(zhì)的條件優(yōu)化

解萬翠，曾恩輝，楊錫洪*，吉宏武，周 濃，連 鑫，伍宏偉

(廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點實驗室，廣東普通高等學(xué)校水產(chǎn)品深加工重點實驗室，廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088)

凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)又稱白肢蝦或者白對蝦，外形與中國對蝦和墨吉對蝦相似，具有生長速度快、繁殖能力強等優(yōu)點，是目前世界養(yǎng)殖蝦類產(chǎn)量最高的三大種類之一[1-2]。近幾年，我國凡納濱對蝦消費量逐年增加，過去以鮮活銷售為主的方式已經(jīng)不能滿足社會的需求，因此，將凡納濱對蝦加工成冷凍蝦仁進行貯藏和銷售，成為了目前水產(chǎn)品加工企業(yè)普遍采用的方式之一。然而蝦仁在冷凍貯藏過程中由于蛋白質(zhì)變性，會出現(xiàn)汁液流失、持水力降低等現(xiàn)象，影響產(chǎn)品品質(zhì)[3]。

在冷凍水產(chǎn)品生產(chǎn)中，水產(chǎn)品中的水分和持水能力將直接影響水產(chǎn)品的組織狀態(tài)、品質(zhì)，甚至風(fēng)味[4]。目前國內(nèi)外有使用多聚糖作為保水劑來替代多聚磷酸鹽用于水產(chǎn)品的研究[5-9]。魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan，KGM)是黏度很高的一種多聚糖[10]，具有良好的保水性、凝膠性、增稠性和成膜性等多種特性[11]，魔芋作為我國重要的特種經(jīng)濟作物，還具有資源開發(fā)的相對優(yōu)勢。魔芋葡甘露聚糖已被應(yīng)用在部分食品和食品添加劑行業(yè)，但是作為保水劑應(yīng)用在冷凍水產(chǎn)品的研究很少[12-14]。本實驗通過制備不同水解率的魔芋葡甘露聚糖，考察其對冷凍蝦仁持水性和質(zhì)構(gòu)的影響，確定最佳作用酶和酶解時間，充分發(fā)掘魔芋葡甘露聚糖的深層價值，以期為開發(fā)新型冷凍蝦仁保水劑提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)購于湛江市東風(fēng)市場，加氧?；顥l件下運送至實驗室。

魔芋膠 河南金潤食品添加劑有限公司；甘露聚糖酶(酶活力≥30000U/g) 江蘇奕農(nóng)生物工程有限公司；葡聚糖酶(酶活力≥7 0 0 0 0 0 U/g)、纖維素酶(酶活力≥200000U/g) 寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司；a-淀粉酶(酶活力≥20000U/g) 廣州市荔灣區(qū)瑞陽化玻儀器經(jīng)營部；半纖維素酶(酶活力≥200000U/g) 蘇柯漢(濰坊)生物工程有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

磁力攪拌器 江蘇金壇市新航儀器廠；722型分光光度計 上海昕圣電子科技有限公司；―74℃超低溫冰箱 上海圣科儀器設(shè)備有限公司；―18℃立式冷藏柜 東莞市大昌冷凍機電工程有限公司；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)分析儀(TPA) 美國F.T.C公司。

1.3 方法

1.3.1 魔芋膠酶解液的制備

稱取一定量的魔芋膠，配制質(zhì)量分數(shù)為2%的魔芋膠溶液，用高速打漿機打漿2min，然后在50℃恒溫水浴鍋中溶脹4h，靜置過夜。分別加入3%底物量的甘露聚糖酶、α-淀粉酶、葡聚糖酶、纖維素酶、半纖維素酶，酶解溫度50℃、pH7.2，通過控制5種不同酶制劑的酶解時間(分別酶解1、2、3、4h)制備不同水解率的魔芋葡甘露聚糖，90℃滅酶10min，放置于4℃冰箱中備存。

1.3.2 凡納濱對蝦的前處理

鮮活凡納濱對蝦→加冰猝死→去頭、去尾→去殼→除泥腸→清洗→蝦仁→備用

操作要點：原料蝦需采用鮮活凡納濱對蝦，除泥腸時避免蝦肉擠壓破碎，去殼前應(yīng)將蝦體洗凈，去殼時注意保持蝦體的完整性，避免影響實驗結(jié)果。操作溫度保持在0～4℃。

1.3.3 浸泡質(zhì)量增加率的測定

將經(jīng)過前處理的蝦仁于紗網(wǎng)上瀝水20min后，準確稱量后放入500mL燒杯中，按質(zhì)量比1：4添加不同魔芋膠酶解液。然后置于4℃冰箱中，每隔20min緩慢攪拌1次，2h后取出蝦仁于紗網(wǎng)上瀝水20min后準確稱質(zhì)量，計算蝦仁的浸泡質(zhì)量增加率，比較各組浸漬液的浸泡質(zhì)量增加效果。實驗重復(fù)2次，每次2個平行，取平均值。按式(1)計算。

1.3.4 解凍損失率的測定

將浸泡稱質(zhì)量后的蝦仁裝入自封袋中并編號，各蝦仁在裝袋時留有一定的空隙，排出空氣密封，平放于聚酯托盤中，于―74℃超低溫冰箱中速凍過夜，次日移至―18℃冰箱中凍藏5d后取出在室溫條件下解凍2h，測定各組的解凍損失率。按式(2)計算。

1.3.5 蒸煮損失率的測定

將測定解凍損失后的樣品，于100℃沸水中蒸煮2min[15]，于紗網(wǎng)上瀝水20min后，準確稱質(zhì)量，計算蒸煮損失率。按式(3)計算。

1.3.6 出品率的測定

1.3.7 蝦仁質(zhì)構(gòu)分析

將蒸煮后的蝦仁在常溫條件下放置，待表面溫度穩(wěn)定至室溫時，采用TMS-Pro物性測試儀，使用P/5(5mm直徑)平底柱形探頭，測試速率1mm/s，測試形變量60%，以蝦仁的第二腹節(jié)作為TPA測定位點[16]，模擬人的牙齒咀嚼食物，對試樣進行2次壓縮，測定蝦仁的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性。每組實驗測定4個樣品，取平均值。

1.3.8 魔芋膠水解率的測定

在質(zhì)量分數(shù)為2%魔芋膠溶液中，加入一定活力單位的半纖維素酶液(加酶量為底物量的3%)，在50℃條件下酶解2h，取樣、滅酶、離心，取上清液適當(dāng)稀釋后用DNS法測定還原糖(以甘露糖計)量。還原糖和總糖含量按GB/T 18104—2000《魔芋精粉》的方法測定。按式(5)計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酶解液與蝦仁浸泡質(zhì)量增加率的關(guān)系

圖 1 不同酶解液對蝦仁浸泡質(zhì)量增加率的影響Fig.1 Effects of different konjac hydrolysates on the weight gain rate of shrimps during soaking

由圖1可知，酶解時間1h的各組浸漬液，質(zhì)量增加率和空白組沒有顯著差異(P＞0.05)。隨著酶解時間的延長，各組的質(zhì)量增加率都相應(yīng)地增加，而且與空白組相比都有顯著增加(P＜0.05)，其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組，蝦仁質(zhì)量增加效果明顯(P＜0.05)，質(zhì)量增加率達到9.28%；α-淀粉酶酶解時間4h的處理組蝦仁質(zhì)量增加率達到所有組的最高，為10.96%。魔芋膠的主要成分是葡甘露聚糖，隨著酶解時間的延長，葡甘露聚糖的分子質(zhì)量降低，它可能通過毛細血管作用力等滲透到肌肉中，與蛋白質(zhì)相互作用，增加了肌肉纖維間的空間，使更多的水分進入到肌原纖維結(jié)構(gòu)中；同時葡甘露聚糖可能在蝦仁表面形成一層包裹膜，使?jié)B入的水分更好地保留在肌肉中[17]。

2.2 不同酶解液與蝦仁解凍損失率的關(guān)系

圖 2 不同酶解液對蝦仁解凍損失率的影響Fig.2 Effects of different konjac hydrolysates on the thawing loss of shrimps

由圖2可知，酶解時間3h的各處理組浸泡后的蝦仁，解凍損失率和空白組沒有顯著差異(P＞0.05)，解凍損失率都達到5%以上。酶解時間1、2、4h的各處理組浸泡后的蝦仁與空白組相比，都能很好地降低解凍損失率(P＜0.05)，其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組，蝦仁的解凍損失率只有1.88%，而α-淀粉酶酶解時間1h的處理組，蝦仁的解凍損失低至1.30%。解凍損失主要是因為在凍藏過程中肌肉內(nèi)部的水形成冰晶，使蛋白質(zhì)分子受擠壓集中，互相凝聚，同時破壞了細胞膜，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性而造成水分流失[18]。

2.3 不同酶解液與蝦仁蒸煮損失率的關(guān)系

由圖3可知，不同酶解液處理的蝦仁經(jīng)冷凍后都會產(chǎn)生較大的蒸煮損失，損失范圍為17%～33%。在浸漬處理中，空白組蒸餾水浸泡后的蝦仁蒸煮損失率達到30%以上，酶解時間2h和4h的處理組蝦仁蒸煮損失率明顯低于酶解時間1h和3h的處理組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時間2h的處理組蝦仁蒸煮損失最低為17.04%，與空白組相比能很好地降低蒸煮損失(P＜0.05)。葡甘露聚糖降低蒸煮損失的主要原因可能是防止了蛋白質(zhì)變性，并且在蝦仁表面形成了一層保護膜，固定了內(nèi)部水分，降低了內(nèi)部非結(jié)合水和自由水的流失[19]。

圖 3 不同酶解液對蝦仁蒸煮損失率的影響Fig.3 Effects of different konjac hydrolysates on the cooking loss of shrimps

2.4 不同酶解液與蝦仁出品率的關(guān)系

圖 4 不同酶解液對蝦仁出品率的影響Fig.4 Effects of different konjac hydrolysates on the yield of shrimps

出品率是衡量蝦仁經(jīng)浸泡、凍藏、解凍和蒸煮等一系列加工過程后樣品的最終得率，出品率越高，樣品在加工過程中損失越少，因此出品率是衡量樣品處理全過程的一個重要指標。由圖4可知，經(jīng)不同酶解液處理后蝦仁的出品率各不相同，空白對照組的出品率只有62%左右，其他處理組的出品率明顯高于對照組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時間2h和4h的處理組，蝦仁出品率都達到了82%左右。

2.5 不同酶解液與蝦仁質(zhì)構(gòu)的關(guān)系

由圖5可知，經(jīng)不同酶解液處理后的熟蝦仁質(zhì)構(gòu)參數(shù)各不相同。與空白組相比，酶解時間1h與2h的不同處理組都能不同程度地降低蝦仁的硬度，其中α-淀粉酶酶解時間2h的效果最好，硬度僅有5.83N，而半纖維素酶酶解時間2h也有較低的硬度為6.16N，由于葡甘聚糖的高保水性，蝦仁的硬度得到改善，嫰化效果明顯。在彈性方面，酶解時間1h各處理組蝦仁的彈性在4.8mm左右，低于空白組，但差異不顯著(P＞0.05)；酶解時間2、3、4h的不同處理組，蝦仁的彈性與空白組相比差異不明顯(P＞0.05)。黏聚性反映了蝦仁細胞間結(jié)合力的大小，黏聚性越小，那么水分與肌肉蛋白結(jié)合越緊密，與空白組相比，各處理組都能降低蝦仁的黏聚性，但差異不明顯(P＞0.05)。咀嚼性表示將固體樣品咀嚼成吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量。隨著酶解時間的延長，各處理組蝦仁的咀嚼性依次增大，與空白組相比，酶解時間1h和2h的不同處理組都能顯著降低蝦仁的咀嚼性(P＜0.05)，說明此條件下能減少蝦仁咀嚼吞咽時所消耗的能量[20]。

圖 5 不同酶解液對蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effects of different konjac hydrolysates on texture parameters of shrimps

2.6 魔芋膠總糖量和魔芋膠水解率

用DNS法測得魔芋膠的總糖含量為85.59%，魔芋膠在半纖維素酶的作用下酶解2h，測得還原糖量為41.55g/L，魔芋葡甘露聚糖的水解率為49%。

3 結(jié) 論

通過研究不同水解率的魔芋葡甘露聚糖對冷凍蝦仁持水品質(zhì)的影響，最終確定最佳作用酶為半纖維素酶、酶解時間為2h。與空白組相比，在此條件下制備的葡甘露聚糖能有效降低蝦仁的硬度和咀嚼性，同時蝦仁的持水品質(zhì)得到改善，浸泡質(zhì)量增加率為9.28%，解凍損失率低至1.88%，蒸煮損失率為17.04%，出品率達到82%。用DNS法測得經(jīng)半纖維素酶酶解2h的魔芋膠，葡甘露聚糖的水解率為49%。

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