不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦品質(zhì)變化的影響

肖朝耿 諶 迪 吳江雁 唐宏剛 盧文靜 楊慧娟 孟祥河 陳黎洪

(1浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所,浙江 杭州 310021；2浙江工業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院,浙江 杭州 310014)

南美白對(duì)蝦(Penaeus vannamei),又名凡納濱對(duì)蝦、萬(wàn)氏對(duì)蝦和白肢蝦[1],是單產(chǎn)量最高的養(yǎng)殖蝦種。南美白對(duì)蝦含肉率高、礦物質(zhì)豐富,屬于典型的高蛋白低脂肪食物,其蝦頭和蝦殼可用于生產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)、類胡蘿卜素和殼聚糖等,具有非常高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。因生長(zhǎng)快、抗病力強(qiáng)、耐高密度養(yǎng)殖、肉質(zhì)鮮美等特點(diǎn),南美白對(duì)蝦逐漸成為我國(guó)重要養(yǎng)殖蝦種之一,其養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展極為迅速[3]。我國(guó)南美白對(duì)蝦資源豐富,且近年來對(duì)蝦產(chǎn)量大幅度提高,但對(duì)蝦出口屢次遭遇貿(mào)易壁壘,導(dǎo)致我國(guó)南美白對(duì)蝦出現(xiàn)供大于求、價(jià)格下跌的局面,迫切需要尋找產(chǎn)業(yè)發(fā)展新出路。

即食水產(chǎn)品近幾年在我國(guó)發(fā)展很快,因食用方便、包裝精美、營(yíng)養(yǎng)豐富和味道鮮美等特點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者的喜愛。但我國(guó)對(duì)蝦類即食水產(chǎn)品的開發(fā)和研究相對(duì)較少,相關(guān)研究主要集中在養(yǎng)殖、貯藏及營(yíng)養(yǎng)等方面,加熱方式對(duì)蝦肉品質(zhì)影響的研究不多,市場(chǎng)上對(duì)蝦類產(chǎn)品以干制(或半干制)品為主[4-6],因此,研制南美白對(duì)蝦即食產(chǎn)品尤為必要。然而,在即食蝦類產(chǎn)品加工過程中,加熱方式對(duì)即食對(duì)蝦產(chǎn)品的外觀和風(fēng)味極其重要,會(huì)顯著影響南美白對(duì)蝦即食產(chǎn)品的外觀、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味成分[7]。此外,科學(xué)合理的加熱方式可以讓對(duì)蝦即食產(chǎn)品產(chǎn)生大量的醛類、酮類和芳香類物質(zhì),增加即食對(duì)蝦產(chǎn)品的風(fēng)味[8]。Lascorz 等[9]發(fā)現(xiàn)加熱方式和加熱時(shí)間是影響對(duì)蝦產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此,本試驗(yàn)系統(tǒng)分析并評(píng)價(jià)了微波等3 種加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦的影響,探討加熱過程中影響南美白對(duì)蝦質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味的物質(zhì)基礎(chǔ),旨在為南美白對(duì)蝦的精深加工和綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對(duì)蝦(13.23±1.16 g),杭州蕭山躍騰水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司；磷酸氫二鉀(分析純),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二鈉(分析純),上海凌峰化學(xué)試劑有限公司。其他化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

M9B88 型微波爐,蘇州三星電子有限公司；TAXT PLUS 物性測(cè)定儀,英國(guó)Stable Micro System 公司；CR-410 型色彩色差計(jì),日本KONICA MINOLTA 公司；Megafuge 11R 高速冷凍離心機(jī),德國(guó)Thermo Scientific公司；PB-10 酸度計(jì),德國(guó)賽多利斯公司；WF-4000 微波快速反應(yīng)器,上海屹堯微波化學(xué)技術(shù)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 熱處理試驗(yàn) 將冷凍的南美白對(duì)蝦在室溫下進(jìn)行流水解凍后按照如下方法處理：

1)蒸汽加熱處理。將蒸籠置于裝有足夠水的鍋中,待鍋中水沸騰并產(chǎn)生穩(wěn)定蒸汽后,將對(duì)蝦放入蒸屜,立即蓋上鍋蓋并計(jì)時(shí),分別蒸煮30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

2)沸水加熱處理。將水加熱沸騰后,按照料水比1 ∶10 加入對(duì)蝦,立即蓋上鍋蓋并計(jì)時(shí),分別水浴30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

3)微波加熱處理[10]。將對(duì)蝦置于微波爐中,單次處理量為1.36± 0.14 g·L-1(微波爐腔體體積),功率設(shè)置為300 W,分別于加熱30、60、90、120、180、240、300 s,取樣并自然冷卻到室溫,備用。

1.3.2 南美白對(duì)蝦失水率的測(cè)定 將加熱前后的南美白對(duì)蝦樣品小心剪碎,參照GB 5009.3-2010[11].并略作修改。于105℃烘箱中干燥至恒重,測(cè)定每份對(duì)蝦樣品的水分含量。按照公式計(jì)算水分含量和失水率：

式中,m1：干燥前樣品質(zhì)量,g；m2：干燥后樣品質(zhì)量,g。

1.3.3 南美白對(duì)蝦質(zhì)構(gòu)分析 參考文獻(xiàn)[12-14]的方法并略作修改。采用物性測(cè)定儀對(duì)蝦腹部第二節(jié)進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis, TPA)檢測(cè)。具體檢測(cè)條件為：探頭選用P/36R,測(cè)試前探頭下降速度3 mm·s-1,測(cè)試速度1 mm·s-1,測(cè)試后探頭回退速度10 mm·s-1,壓縮比50%,觸發(fā)力5 g,間隔時(shí)間5 s。

1.3.4 南美白對(duì)蝦色差分析 采用色彩色差計(jì)對(duì)蝦肉進(jìn)行色差分析。色差儀校正后,選取蝦腹部第二節(jié),用單層保鮮膜附上,將色差儀垂直放于表面進(jìn)行測(cè)試,記錄L?值、a?值、b?值、ΔE 值。

1.3.5 南美白對(duì)蝦蛋白質(zhì)成分分析 參考Visessanguan 等[15]的方法并作適當(dāng)修改。精確稱取對(duì)蝦樣品5 g,加入20 mL 提取液A(pH 值7.5,15.6 mmol·L-1Na2HPO4+3.5 mmol·L-1KH2PO4)攪拌2 min,于冷凍離心機(jī)(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,分離得到上清液Ⅰ和沉淀Ⅰ。在上清液Ⅰ中加入5 mL 50% 三氯乙酸, 于冷凍離 心 機(jī)(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為非蛋白氮,沉淀為水溶性蛋白。在沉淀Ⅰ中加入20 mL 提取液B(pH 值7.5,0.45 mmol·L-1KCl+15.6 mmol·L-1Na2HPO4+3.5 mmol·L-1KH2PO4),于冷凍離心機(jī)(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為鹽溶性蛋白,沉淀記為沉淀Ⅱ。在沉淀Ⅱ中加入20 mL 0.1 mol·L-1NaOH,連續(xù)攪拌2 h 后,于冷凍離心機(jī)(4℃,10 000 r·min-1)離心15 min,所得上清液為堿溶性蛋白,沉淀為堿不溶性蛋白。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過SPSS 18.0 進(jìn)行顯著性分析,P ＜0.05 為顯著水平,P ＜0.01 為極顯著水平。應(yīng)用Microsoft Excel 2010 軟件繪制圖表,描述性統(tǒng)計(jì)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ± SD)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦失水率的影響

由圖1 可知,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),不同處理組中南美白對(duì)蝦的失水率均呈逐漸上升趨勢(shì)。加熱期間,微波加熱組對(duì)蝦的失水率一直高于蒸汽加熱組和沸水加熱組,當(dāng)加熱時(shí)間為90 s 時(shí),微波加熱組對(duì)蝦的失水率顯著高于其他兩組(P＜0.05),分別為蒸汽加熱組、沸水加熱組的1.55 倍、1.48 倍。沸水加熱的熱傳導(dǎo)作用強(qiáng)于蒸汽加熱,并伴隨著熱對(duì)流的影響,故加熱30 s 內(nèi),蒸汽加熱組對(duì)蝦的失水率無明顯變化；加熱90 s 內(nèi),沸水加熱組對(duì)蝦的失水率略高于蒸汽加熱組,繼續(xù)延長(zhǎng)加熱時(shí)間,對(duì)蝦蛋白質(zhì)的水和能力與自由水的擴(kuò)散基本平衡,其失水率升高緩慢。加熱300 s 時(shí),蒸汽加熱組、沸水加熱組、微波加熱組對(duì)蝦的失水率分別為11.23%、10.00%、31.86%。綜上,以失水率來判斷,蒸汽和沸水加熱適宜作為即食對(duì)蝦的加熱方式。

2.2 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦質(zhì)構(gòu)的影響

圖1 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦失水率的影響Fig.1 Effect of different heating methods on water loss rate of Penaeus vannamei

加熱處理后南美白對(duì)蝦蝦肉的硬度、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性特征均發(fā)生了較明顯的變化。由圖2-A 可知,當(dāng)加熱時(shí)間為90 s 時(shí),蒸汽加熱組和微波加熱組對(duì)蝦的硬度顯著高于沸水加熱組(P＜0.05)。加熱時(shí)間在180 s 內(nèi)時(shí),蝦肉樣品內(nèi)部溫度尚未達(dá)到沸點(diǎn),從而導(dǎo)致硬度變化不明顯,而加熱時(shí)間在180 s 后,微波加熱組蝦肉硬度明顯上升,硬度的劇烈變化可能與其蛋白結(jié)構(gòu)與組成的急劇變化有關(guān),此結(jié)果與郭力等[16]研究微波加熱對(duì)即食龍蝦質(zhì)構(gòu)影響的結(jié)論一致。由圖2-B 可知,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),蒸汽加熱組和沸水加熱組對(duì)蝦蝦肉的彈性值上升較慢,而微波組對(duì)蝦蝦肉在30 s 內(nèi)呈現(xiàn)略微下降,可能是微波導(dǎo)致結(jié)合水部分轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤暗鞍踪|(zhì)構(gòu)象變化等原因所致；當(dāng)加熱時(shí)間為30～90 s 時(shí),微波加熱組對(duì)蝦肉的彈性極劇增加,至90 s 時(shí)彈性趨于穩(wěn)定,這是因?yàn)檎羝头兴訜釙r(shí)熱傳導(dǎo)是由外至內(nèi)逐步進(jìn)行,而微波加熱使蝦肉水分迅速喪失,對(duì)蝦整體的蛋白質(zhì)開始變性,蝦肉汁液快速流失,使其彈性劇烈上升,而隨著加熱時(shí)間的增長(zhǎng),蛋白質(zhì)完全變性,彈性趨于穩(wěn)定。繼續(xù)加熱,蒸汽加熱組對(duì)蝦肉中的膠原蛋白溶出,使其彈性略有下降。由圖2 -C 可知,在加熱30 s 內(nèi)各處理組對(duì)蝦的咀嚼性幾乎沒有變化,這是由于起初蝦體水分含量高,其表面附著游離水的損失對(duì)樣品的質(zhì)地不會(huì)造成較大影響[17]。內(nèi)聚性反映了細(xì)胞間結(jié)合力的大小,與樣品分子內(nèi)部的蛋白基質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān),聯(lián)結(jié)的緊密程度會(huì)使得內(nèi)聚性發(fā)生改變[18]。由圖2-D 可知,3 種加熱方式處理的蝦肉內(nèi)聚性無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)。

2.3 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦色澤的影響

加熱前南美白對(duì)蝦L?值a?值、b?值、ΔE 值分別為68.73±2.74、4.21±2.76、9.8±2.30、62.30±3.90。由表1 可知,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),3 種不同加熱方式處理的南美白對(duì)蝦色澤變化基本相同,整體呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)加熱時(shí)間為30 s 時(shí),沸水加熱組南美白對(duì)蝦蝦肉的色差較其他兩組變化明顯。加熱處理60 s 后,不同加熱方式下對(duì)蝦的L?值、a?值、b?值、ΔE值等色差指標(biāo)均較穩(wěn)定,可能是由于此時(shí)大多數(shù)對(duì)蝦蛋白質(zhì)已完全變性,對(duì)色澤影響不明顯。加熱時(shí)間為90 s 時(shí),微波加熱組和沸水加熱組對(duì)蝦的a?值顯著高于蒸汽加熱組。此外,其中表示紅綠偏向的a?值分別在120、240 和120 s 達(dá)到最大(數(shù)據(jù)未列出)。ΔE 值表示總色差大小,加熱時(shí)間為90 s 時(shí),沸水加熱組、微波加熱組對(duì)蝦蝦肉的ΔE 值顯著大于蒸汽加熱組。

圖2 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦質(zhì)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of different heating methods on texture of Penaeus vannamei

表1 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦色澤的影響Table 1 Effect of different heating methods on color of Penaeus vannamei

圖3 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦蛋白質(zhì)成分的影響Fig.3 Effect of different heating methods on protein components of Penaeus vannamei

2.4 不同加熱方式對(duì)南美白對(duì)蝦蛋白質(zhì)成分的影響

加熱處理前南美白對(duì)蝦中水溶性蛋白含量最高(41.14 mg·g-1FW),其次為堿不溶性蛋白(5.60 mg·g-1FW)、堿溶性蛋白(2.04 mg·g-1FW),鹽溶性蛋白含量最低,為0.67 mg·g-1FW,非蛋白氮含量略高于鹽溶性蛋白,為0.77 mg·g-1FW。由圖3 可知,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),各處理組對(duì)蝦的水溶性蛋白含量總體呈下降趨勢(shì),且沸水加熱組對(duì)蝦的水溶性蛋白含量下降最為明顯；非蛋白氮是即食對(duì)蝦風(fēng)味的重要來源,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),各處理組對(duì)蝦的非蛋白氮含量總體呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),從風(fēng)味保留角度考慮,加熱90 s是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)；隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),各處理組的鹽溶性蛋白含量逐漸減少,但微波加熱組對(duì)蝦的鹽溶性蛋白損失較其他加熱方式少；3 種不同加熱方式處理后對(duì)南美白對(duì)蝦的堿溶性蛋白含量的影響均無明顯差異。蒸汽加熱和微波加熱處理后的蝦肉堿不溶性蛋白含量變化不大,但沸水加熱后其含量總體呈先增加后減小的變化趨勢(shì)。

3 討論

南美白對(duì)蝦含水量高,富含多種營(yíng)養(yǎng)成分,長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失。因此,加熱時(shí)間和加熱方式對(duì)即食南美白對(duì)蝦制品的口感及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均有重要影響。Lascorz 等[9]認(rèn)為加熱38 s 即能實(shí)現(xiàn)對(duì)蝦的熟制。過長(zhǎng)的加熱時(shí)間會(huì)使南美白對(duì)蝦產(chǎn)生甲醛等有害物質(zhì),且隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),其甲醛含量大幅增加[19]。考慮到實(shí)際生產(chǎn)過程中的成本問題,本試驗(yàn)設(shè)置的最長(zhǎng)加熱時(shí)間為300 s。

南美白對(duì)蝦蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)在加熱過程中一旦發(fā)生較大變化,其質(zhì)構(gòu)特性及失水率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變[20]。適當(dāng)失水可改善對(duì)蝦肉的韌性和彈性,但過分失水會(huì)導(dǎo)致蝦肉變硬且口感下降,外觀品質(zhì)變差[21]。本研究中,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),南美白對(duì)蝦的失水率急劇升高,加熱300 s 時(shí),微波加熱組對(duì)蝦的失水率遠(yuǎn)高于蒸汽加熱組和沸水加熱組,主要是由于烘箱內(nèi)快速上升的溫度導(dǎo)致蝦體產(chǎn)生更多和更大的脫水收縮[10],這與李曉龍[22]的研究結(jié)果類似。

質(zhì)構(gòu)是分析蝦體品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,與風(fēng)味、外觀、營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成了食品四大品質(zhì)要素。蝦肉經(jīng)熱加工后,其彈性和韌性增加,口感提升,但過度加熱,則肉質(zhì)變硬,彈性下降,甚至?xí)斐扇赓|(zhì)軟爛、組織結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,而質(zhì)構(gòu)儀能夠靈敏客觀地反映出食品品質(zhì)特性,以量化指標(biāo)全面評(píng)價(jià)食品[23]。蝦體硬度增大主要是由蛋白質(zhì)受熱變性而凝固,膠原蛋白收縮引起,同時(shí)與水分含量、持水力有密切關(guān)系。本研究中,蒸汽加熱組和沸水加熱組中對(duì)蝦的硬度剛開始均減小,這可能是因?yàn)樵趧傞_始加熱時(shí),僅有少量蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞,細(xì)胞水分流失,肌纖維松散,導(dǎo)致硬度減??；繼續(xù)加熱后,水分流失加劇,肌纖維收縮變硬,進(jìn)而硬度增大。與蒸汽加熱組和沸水加熱組相比,微波加熱組對(duì)蝦的硬度明顯較高,這是因?yàn)槲r體內(nèi)部的溫度達(dá)到沸點(diǎn)后,內(nèi)部蒸汽壓使內(nèi)部氣體釋放,對(duì)蝦體積收縮,密度增大,硬度增加[24]。

色澤是蝦肉的重要品質(zhì)之一,直接影響其外觀品質(zhì)。加熱處理前南美白對(duì)蝦蝦體成暗灰色,加熱后呈現(xiàn)橙紅色,變色機(jī)理涉及蝦殼中色素結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)雜的變化[25]。采用LAB 表色系統(tǒng),其中L?值表示亮度,L?值越大表示亮度越大；a?值的正值越大表示顏色越紅,負(fù)值越大則顏色越綠；b?值表示黃藍(lán)偏向,正值越大表示顏色越黃,負(fù)值越大表示顏色越藍(lán)；ΔE 值表示總色差。加熱處理后,南美白對(duì)蝦色澤特征值a?值的變化可能是由于亞鐵肌紅蛋白氧化成高鐵肌紅蛋白,同時(shí)也與肌紅蛋白含量及其溶解度密切相關(guān)[26]。研究表明,蝦肉色澤變化還與游離蝦青素含量有關(guān),蝦青素在煮熟或是氧化條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為紅色的蝦紅素[27]。此外,脂肪的氧化也能夠引起蝦青素的降解,進(jìn)而影響蝦體色澤的變化[24]。本研究結(jié)果表明,3 種不同加熱方式處理后南美白對(duì)蝦的色澤變化基本一致,說明3種加熱方式對(duì)蝦肉中呈色物質(zhì)的影響相似。

蛋白熱變性與蛋白可溶性相關(guān)分析的動(dòng)力學(xué)研究表明,疏水作用和氫鍵在蛋白質(zhì)熱變性過程中均發(fā)生了改變,其中疏水作用在51℃時(shí)發(fā)生顯著改變,在85℃剛開始加熱時(shí),疏水作用顯著上升,但隨著加熱時(shí)間的增加,疏水作用并沒有繼續(xù)出現(xiàn)顯著性的變化[28]。南美白對(duì)蝦具有較高的熱失活常數(shù)和更低的轉(zhuǎn)變溫度,故其蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性較斑節(jié)對(duì)蝦低[29]。本研究中,微波加熱組南美白對(duì)蝦的水溶性蛋白損失較其他2 種處理組小,沸水加熱組中因?qū)ξr與水直接接觸,蝦肉中的水溶性蛋白直接溶于沸水中,損失最為嚴(yán)重。非蛋白氮中含有一些游離氨基酸,核苷酸和小分子多肽,是肉類的主要組成成分[30]。本研究表明,加熱90 s 時(shí),3 種加熱方式下南美白對(duì)蝦的非蛋白氮均維持在較高水平,隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng),除微波加熱外,其他2 種加熱方式下南美白對(duì)蝦中非蛋白氮含量開始急劇下降,表明蒸汽和沸水加熱方式在加熱后30～90 s 之間蝦肉的風(fēng)味可能較佳,繼續(xù)延長(zhǎng)加熱時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味變差。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,微波加熱組南美白對(duì)蝦的失水率明顯高于其他兩組,從產(chǎn)品得率來看,微波加熱不適合作為制備即食南美白對(duì)蝦的加熱方式,然而該加熱方式制備的即食對(duì)蝦鹽溶性蛋白和堿溶性蛋白含量較高。蒸汽和沸水加熱方式在各項(xiàng)指標(biāo)上比較接近,且蒸汽加熱條件比較復(fù)雜,會(huì)造成許多繁瑣的生產(chǎn)工序。為了避免加熱時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致對(duì)蝦水分、蛋白質(zhì)及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的嚴(yán)重流失,保證其彈性、硬度、咀嚼性、色澤維持在最佳狀態(tài),最適合實(shí)際生產(chǎn)加工的南美白對(duì)蝦熟制方式為沸水加熱90 s,此時(shí)南美白對(duì)蝦的失水率較低,質(zhì)構(gòu)、色澤較好,風(fēng)味蛋白含量較為豐富。