解凍方式對中國對蝦物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的影響

侯曉榮，米紅波，茅林春*

（浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058）

解凍方式對中國對蝦物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的影響

侯曉榮，米紅波，茅林春*

（浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058）

比較了冷藏解凍、靜水解凍、室溫解凍、超聲波解凍、微波解凍5種不同解凍方式對中國對蝦物理和化學特性的影響，分析了中國對蝦物理和化學特性之間的相關(guān)性。結(jié)果表明：解凍對蝦肉色澤具有顯著性變化，冷藏解凍后的對蝦肌肉解凍損失率、蒸煮損失率、硫代巴比妥酸值還原值和羰基含量最低，Ca2+-ATP酶活性最高，為最適合中國對蝦的解凍方法。中國對蝦的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)之間具有顯著的相關(guān)性。

中國對蝦；解凍方式；物理性質(zhì)和化學特性；品質(zhì)

冷凍作為肉制品和水產(chǎn)品方便有效貯藏方式，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但是在解凍的過程中，產(chǎn)品的感官及營養(yǎng)價值會受到嚴重的影響[1-2]。不恰當?shù)慕鈨龇绞綍斐僧a(chǎn)品的汁液流失、保水性下降、脂肪氧化、風味物質(zhì)和蛋白質(zhì)損傷等，從而嚴重影響產(chǎn)品的品質(zhì)[3]。Chandirasekaran等[4]發(fā)現(xiàn)室溫解凍與靜水解凍很大程度上降低了牛肉的品質(zhì)。采用冷藏解凍對豬肉品質(zhì)的損害最低，且其物理化學性質(zhì)與新鮮肉最接近，微波解凍大大增加了豬肉的解凍損失率、蒸煮損失率，同時提高了羰基含量和硫代巴比妥酸還原值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）[5]。

中國對蝦（Fenneropenaeus chinensis），又稱東方對蝦，屬節(jié)肢動物門、甲殼綱、十足目、對蝦科、對蝦屬，與墨西哥棕蝦、圭亞那白蝦齊名，并稱世界三大名蝦，是我國分布最廣的對蝦類。中國對蝦因其營養(yǎng)豐富，滋味鮮美，且具保健功能，是我國重要的出口水產(chǎn)品[6-8]。本實驗比較了冷藏解凍、靜水解凍、室溫解凍、超聲波解凍、微波解凍5種不同解凍方式對中國對蝦物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的影響，以確定一種適合中國對蝦的解凍方式。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活中國對蝦購于中國杭州市農(nóng)貿(mào)市場，對蝦的平均體長為11.5～12.0 cm。

2-硫代巴比妥酸、鹽酸胍 哈爾濱市萬太生物藥品公司；三氯乙酸 天津市津東精細化學試劑廠；2,4-二硝基苯肼 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SPSIC WSC-S型測色色差計 上海精 密科學儀器有限公司；BR4i型多功能冷凍離心機 法國Thermo Jouan公司；BL310、BS210S電子天平 北京賽多利斯技術(shù)有限公司；FSH-2AFS-2可調(diào)分散器（勻漿機） 金壇市梅香儀器有限公司；KQ5200E超聲波清洗機 上海書培實驗設(shè)備有限公司； G80F23EN2P-F6型微波爐中國格蘭仕集團。

1.3 方法

1.3.1 解凍方法

將鮮活對蝦，去頭、去殼、去腸線，清洗干凈，用濾紙吸干對蝦表面的水分。去殼后蝦仁的平均質(zhì)量為（7.35±0.02）g，10只一組，裝入聚乙烯自封袋（6 cm×4 cm）中，采用－35 ℃速凍，至蝦的中心溫度達到－18 ℃，然后放在在－22 ℃的冰箱中貯藏48 h。

1.3.1.1 冷藏解凍

取出5袋對蝦放入4 ℃冰箱中解凍至蝦肉中心溫度為4 ℃。

1.3.1.2 靜水解凍

取出5袋對蝦浸沒在800 mL的水中，初始水溫為10 ℃， 控制水溫（10±0.5） ℃，當蝦肉中心溫度為4 ℃時為解凍終點。

1.3.1.3 室溫解凍

取出5袋對蝦放在塑料托盤上，置于周圍無熱源的試驗臺上進行解凍，室內(nèi)空氣溫度為14～18 ℃，蝦肉中心溫度達到4 ℃時，解凍結(jié)束。

1.3.1.4 超聲波解凍

取出5袋對蝦置于超聲波清洗器中，浸沒于600 mL的水中，水的溫度10～12 ℃，電功率200 W，工作頻率40 kHz，當蝦肉中心溫度達到4 ℃時，解凍結(jié)束。

1.3.1.5 微波解凍

取出5袋對蝦置于微波爐中，功率為800 W，工作頻率為2 450 MHz，蝦肉中心溫度達到4 ℃時即為解凍終點。

1.3.2 檢測方法

1.3.2.1 解凍損失率

精確稱量凍結(jié)前及解凍后蝦肉的質(zhì)量，按式（1）計算解凍損失率。

式中：m1為凍結(jié)前樣品質(zhì)量/g；m2為解凍后樣品質(zhì)量/g。

1.3.2.2 蒸煮損失率

精確稱量5 g樣品置于50 mL離心管中，放入沸水中蒸煮10 min后取出，室溫冷卻后吸干表面水分，稱質(zhì)量。按式（2）計算蒸煮損失率。

式中：m1為蒸煮前樣品質(zhì)量/g；m2為蒸煮后質(zhì)量/g。

1.3.2.3 色澤

采用色差計室溫條件下測定對蝦的L*（明度）、a*（紅色度）、b*（黃色度）值。每個處理測定3個樣品，每個樣品按一個方向旋轉(zhuǎn)3次，測定3次。

1.3.2.4 TBARS的測定

蝦肉TBARS的測定參照Sinnhuber等[9]方法，并作適當修改。準確稱取0.3 g樣品放入試管中，加入3 mL 0.67%硫代巴比妥酸溶液、17 mL 10%三氯乙酸溶液，混勻后沸水浴反應(yīng)30 min，冷卻。取5 mL冷卻后樣品加入等體積的氯仿，3 000 r/min離心10 min，取上清液4 mL加入等體積的石油醚，3 000 r/min離心10 min，取下層清液在532 nm波長處讀取吸光度。TBARS值以每千克脂質(zhì)氧化樣品溶液中丙二醛的質(zhì)量（mg）表示。

1.3.2.5 羰基含量

羰基含量的測定參照Oliver等[10]的方法并略加改動，方法如下：取1 mL 2 mg/mL的蛋白溶液放入50 mL離心管，每管中加入1 mL 10 mmol/L 2,4-二硝基苯肼，室溫條件下靜止1 h，每15 min旋渦振蕩一次，加入1 mL 20%三氯乙酸后10 000 r/min離心5 min，棄清液，用1 mL乙酸乙酯-乙醇（體積比1∶1）洗沉淀3次除去沒反應(yīng)的試劑，加3 mL 6 mol/L鹽酸胍溶液在37 ℃條件下保溫15 min溶解沉淀，10 000 r/min離心3 min除去不溶物質(zhì)，最后溶液在370 nm波長處測定吸光度。使用摩爾吸光系數(shù)22 000 L/（mol·mg）計算羰基含量，羰基含量表示為nmol/mg pro。蛋白質(zhì)含量的測定采用雙縮脲方法[11]。

1.3.3 Ca2+-ATP酶活性

Ca2+-ATP酶活性的測定采用南京建成生物工程提供的試劑盒進行測定。

1.4 統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 解凍損失率和蒸煮損失率

表1 不同解凍方式對蝦肉解凍損失率和蒸煮損失率的影響Table 1 Influence of thawing methods on the thawing loss and cooking loss of Chinese shrimp

解凍損失率和蒸煮損失率是衡量蝦肉蛋白保水性的重要指標[12]，不同的解凍方式對蝦肉的解凍損失率與蒸煮損失率的影響見表1。冷藏解凍的解凍損失率和蒸煮損失率最低，分別是1.86%和17.40%。室溫解凍、冷藏解凍與超聲波解凍在解凍損失率上沒有顯著性的差異（P＞0.05）。微波解凍后蝦肉的解凍損失率和蒸煮損失率最高，分別達到了5.07%和22.85%。與新鮮樣品相比，對蝦經(jīng)過靜水解凍、室溫解凍、冷藏解凍、超聲波解凍和微波解凍后蒸煮損失率顯著增加（P＜0.05），分別增加了32.87%、27.42%、26.55%、50.55%、66.18%。

蝦肉在冷凍過程中形成冰晶，肌肉組織受到不同程度的擠壓而發(fā)生變形，肌原纖維失水收縮，保持原有水分的能力下降[13]。凍結(jié)產(chǎn)品解凍時，內(nèi)部冰晶融化成水，如果不能回復(fù)到原細胞中去，這些水分就變成汁液流出來，其中還含有氨基酸、鹽類、維生素類等水溶性成分，汁液滲透導(dǎo)致產(chǎn)品的商品價值下降，同時滲出的汁液也將成為細菌優(yōu)質(zhì)的培養(yǎng)基。解凍過程肌肉蛋白發(fā)生變性，這些變性蛋白在蒸煮過程中更易發(fā)生聚集和熱變性，使其保持水分的能力降低，蒸煮損失的增加[3]。微波解凍產(chǎn)生較高的解凍損失率和蒸煮損失率，可能是由于微波解凍時的溫度較高，加劇了蛋白聚集和變形的程度，這種結(jié)果與之前的研究報道[4-5]一致。

2.2 色澤

表2 不同解凍方式對蝦肉色澤的影響Table 2 Influence of thawing methods on the color of Chinese shrimp

如表2所示，對蝦經(jīng)過解凍后L*值和b*值顯著增加，a*值顯著降低（P＜0.05）。實驗過程中發(fā)現(xiàn)中國對蝦在解凍過程中出現(xiàn)成熟情況，這可能是由于水的熱傳導(dǎo)率為0.56 W/（m·K），而冰的熱傳導(dǎo)率為2.24 W/（m·K），熱傳導(dǎo)率的差異，使得冰的傳熱能力大大低于水，從而導(dǎo)致了解凍速率的不同，另一方面，在一般凍結(jié)食品中，并非所有的水都形成冰，仍約有5%～10%的水以液體狀態(tài)存在，食品解凍時的溶質(zhì)重新分布，使得這部分水以較高的濃度存在，對微波的吸收能力也較強，從而導(dǎo)致了解凍不均一和局部過熱的問題[14]。

蝦肉顏色是衡量對蝦物理品質(zhì)的重要指標，也是影響消費者購買力的最重要因素。在冷凍貯藏過程中，蝦肉顏色會隨著一系列的化學反應(yīng)而發(fā)生變化，例如脂肪氧化和色素降解等[15]。研究發(fā)現(xiàn)蛋白變性和脂肪氧化引起凍藏的黑鱸魚的L*值和b*值增加[16]。Tironi等[17]認為氧化反應(yīng)程度和a*值的變化密切相關(guān)，隨著凍藏時間的延長，大馬哈魚的a*值逐漸降低，而迷迭香的添加降低的肌肉氧化程度，使a*值變化緩慢。烏賊肉糜中脂肪氧化加速黃色 物質(zhì)的形成[18]。在貯藏過程中肌肉發(fā)生的色素降解反應(yīng)以及褐變反應(yīng)而導(dǎo)致顏色快速變化是因為高鐵肌紅蛋白在肉的表面積累的結(jié)果[19]。

2.3 蛋白質(zhì)和脂肪氧化

圖1 不同解凍方式對蝦肉羰基含量和TBARS值的影響Fig.1 Influence of different thawing methods on TBARS and carbonyl content in Chinese shrimp

羰基含量和TBARS值是蛋白質(zhì)和脂肪氧化的重要評價指標[5]。由圖1可以看出，對蝦經(jīng)過解凍后TBARS值顯著性增加（P＜0.05）。其中，冷藏解凍與 靜水解凍后TBARS值增加較少，與新鮮樣品相比分別增加了14.04%和16.72%，超聲波解凍與微波解凍后的TBARS值增加較多，分別為1.12 mg/kg和1.22 mg/kg，與新鮮樣品相比分別增加了82.5%和98.3%。對蝦經(jīng)過冷藏解凍后，羰基含量沒有顯著變化（P＞0.05），而經(jīng)過其他4種方式解凍后羰基含量顯著性的增加（P＜0.05），其中羰基含量增加最多的是微波解凍，其次是超聲波解凍、室溫解凍和靜水解凍。超聲波解凍和微波解凍后蝦肉的TBARS值和羰基含量較高，主要的原因是由于解凍過程中溫度較高[5]。

蛋白質(zhì)和脂肪的氧化會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的功能下降，如蛋白質(zhì)的保水性和凝膠強度。在凍藏中脂肪氧化和蛋白氧化密不可分，脂肪氧化的初級產(chǎn)物過氧化氫和次級產(chǎn)物丙二醛都能與肌肉中的蛋白反應(yīng)，形成復(fù)合物，所以蛋白質(zhì)氧化隨著脂肪氧化的發(fā)生而發(fā)生[20-21]。此外，冷凍-解凍過程也會使抑制脂肪氧化的抗氧化酶類發(fā)生變性，活性喪失，進而發(fā)生脂肪的氧化。凍藏過程中形成的冰晶破壞了細胞，釋放出脂肪氧化的前體物質(zhì)特別是自由鐵離子，它能參與分子氧的電子傳遞反應(yīng)，產(chǎn)生一個過氧化物陰離子[22]。

2.4 Ca2+-ATP酶活性

Ca2+-ATP酶活性來源于肌球蛋白，表征其頭部S-1的性質(zhì)[23]。解凍后蝦肉的Ca2+-ATP酶活性損失越大，說明解凍過程中肌球蛋白變性越嚴重。由圖2可以看出，蝦肉經(jīng)過解凍后，Ca2+-ATP酶的活性顯著下降（P＜0.05）。經(jīng)過靜水解凍、室溫解凍、冷藏解凍、超聲波解凍、微波解凍后Ca2+-ATP酶的活性分別降低了47.15%、82.28%、28.76%、48.5%、51.13%。 室溫解凍后Ca2+-ATP酶的活性最低，其次是微波解凍，冷藏解凍后Ca2+-ATP酶的活性最高。造成這一現(xiàn)象的原因可能是室溫解凍時溫度較高，蝦肉蛋白變性嚴重，Ca2+-ATP酶的活性損失較大。Xia Xiufang等[24]報道了豬肉經(jīng)過5次反復(fù)冷凍-解凍后Ca2+-ATP酶活性降低了44%。黑老虎蝦（Penaeus monodon）和白老虎蝦經(jīng)過5次解凍后（Penaeus vannamei）Ca2+-ATP酶活性分別降低了16.4%和22.0%[25]。

圖2 不同解凍方式對酶活性的影響Fig.2 Influence of different thawing methods on Ca2+-ATPase activity in Chinese shrimp

2.5 物理和化學特性之間的相關(guān)性分析

表3 蝦肉物理和化學指標之間的相關(guān)系數(shù)（Table 3 Correlation coefficients ( ）between physical and chemical properties of Chinese shrimp

表3是不同指標之間的關(guān)系，以期來說明采用不同解凍方式后，蝦肉物理特性變化的機制。通過相關(guān)性分析，不同指標之間建 立相關(guān)關(guān)系。TBARS值與解凍損失率（r=0.656，P＜0.01）、蒸煮損失率（r=0.821，P＜0.01）和L*值（r=0.847，P＜0.01）呈顯著正相關(guān)性，與a*值（r=－0.484，P＜0.05）呈顯著負相關(guān)性。羰基含量與解凍損失率（r=0.820，P＜0.0 1）、蒸煮損失率（r=0.863，P＜0.01）和L*值（r=0.787，P＜0.01）呈顯著地正相關(guān)性。這說明蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)氧化對蝦肉的保水性、色澤有很大負作用。與其他解凍方式相比，微波解凍后蝦肉的解凍損失率、蒸煮損失率、L*值最高，部分原因就微波解凍后蝦肉的TBARS和羰基含量最高。

Ca2+-ATP酶活與解凍損失率（r=－0.532，P＜0.05）、蒸煮損失率（r=－0.521，P＜0.01）、L*值（r=－0.615，P＜0.01）和b*值（b*=－0.699，P＜0.01）呈顯著地負相關(guān)性。與a*值（r=0.756，P＜0.01）呈正相關(guān)。蝦肉經(jīng)過室溫解凍和微波解凍后Ca2+-ATP酶活性較低，可能與其較高的解凍損失和蒸煮損失有一定的聯(lián)系。

3 結(jié) 論

解凍方式對蝦肉的物理化學特性具有顯著的影響。不同的解凍條件下，對蝦肌肉保水性、色澤、蛋白質(zhì)和脂肪氧化、Ca2+-ATP酶的活性與對照組相比都具有顯著差異（P＜0.05）。冷藏解凍對蝦肉品質(zhì)的破壞作用最小，說明最適合中國對蝦的解凍方法。而微波解凍對蝦肉的物理化學性質(zhì)影響最大，不適合用來解凍中國對蝦。超聲波解凍是近幾年來新型的解凍方式，但是從本實驗來看，超聲波解凍對蝦肉品質(zhì)的影響也比較大，因此研究利用超聲波解凍如何減少對蝦肉的品質(zhì)破壞是今后的研究方向。

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Influence of Thawing Methods on Physico-chemical Changes of Chinese Shrimp (Fenneropenaeus chinensis)

HOU Xiao-rong, MI Hong-bo, MAO Lin-chun*
(School of Biosystems Engineering and Food Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

The objective of the present study was to elucidate the physico-chemical changes of Chinese shrimp treated with five different thawing methods including cold-storage thawing, water immersion thawing, ambient temperature thawing, ultrasonic thawing, and microwave thawing. Different thawing methods exerted significant effects on shrimp quality and among five thawing methods, cold-storage thawing caused the least thawing loss, cooking loss, carbonyl content, and thiobarbitric acid-reactive substances (TBARS) value and the highest Ca2+-ATPase activity. There were significant correlations between physical properties and chemical properties for Chinese shrimp.

Chinese shrimp; thawing methods; physicochemical properties; quality

S984.9

A

1002-6630（2014）04-0243-05

10.7506/spkx1002-6630-201404049

2013-05-28

侯曉榮（1988—），女，碩士研究生，研究方向為海產(chǎn)品加工。E-mail：houxiaorong.good@163.com

*通信作者：茅林春（1962—），男，教授，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工。E-mail：linchun@zju.edu.cn