解凍方式對中國對蝦品質(zhì)的影響

李 慢 馬曉彬 王文駿 蒲云峰 呂瑞玲 丁 甜 凌建剛，2 劉東紅，3*

（1浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院 杭州 310058

2寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 浙江寧波 315040

3浙江大學(xué)馥莉食品研究院 杭州 310058）

中國對蝦，又名中國明對蝦、東方對蝦、明蝦，與南美白對蝦、斑節(jié)對蝦并列為世界三大養(yǎng)殖蝦[1]。中國對蝦肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)豐富，含有高蛋白、低脂肪、多種維生素及人體必需的微量元素，是廣受歡迎的水產(chǎn)品。與畜禽類動物和其它一些水產(chǎn)品相比，蝦肉水分含量高，組織脆弱，天然免疫物質(zhì)少，體內(nèi)酶活高，微生物代謝強，蝦體極容易黑變、腐敗，嚴重影響其品質(zhì)和食用價值[2]。探究合理的對蝦保鮮技術(shù)十分必要。

凍藏是目前水產(chǎn)品儲運保藏最常用的方式之一[3]。冷凍產(chǎn)品加工、食用前必經(jīng)過解凍步驟，而不當?shù)慕鈨龇椒ㄔ斐伤a(chǎn)品汁液流失增大，保水性下降，蛋白質(zhì)和脂肪氧化嚴重，營養(yǎng)成分喪失等，從而降低其營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值。常用的解凍主要包括外部解凍法（自然空氣解凍、水解凍、超高壓解凍等）、內(nèi)部解凍法（超聲解凍、微波解凍等）。包海蓉等[4]比較了冷藏解凍和冰鹽水組合解凍金槍魚，發(fā)現(xiàn)冷藏解凍耗時較長，金槍魚彈性下降，metMb含量和K值增幅較大，魚肉褐變加深，新鮮度下降；而冰鹽水組合解凍不僅縮短了解凍時間，還較好地抑制了金槍魚品質(zhì)的劣變。王鳳玉等[5]研究發(fā)現(xiàn)解凍方式會影響秋刀魚的品質(zhì)，空氣解凍破壞了秋刀魚肌肉組織結(jié)構(gòu)，肌肉保水性嚴重下降，硬度值較低。Beyza等[6]分別用低溫解凍、室溫解凍、靜水解凍、微波解凍4種方法來解凍歐洲鰻鱺，其中靜水解凍后，菌落總數(shù)和金黃色葡萄球菌檢出量最少，汁液損失低，是一種較好的解凍方法。

目前，解凍的研究主要集中于禽肉制品的解凍[7-8]或是水產(chǎn)品在貯藏過程中以及反復(fù)凍融中[9-10]的品質(zhì)變化，而對解凍過程中水產(chǎn)品肌肉組織結(jié)構(gòu)的破壞、蛋白氧化變性等報道較少。李姣等[11]提出水產(chǎn)品的鮮度等品質(zhì)變化與蛋白質(zhì)本身特性直接相關(guān)，腐敗變質(zhì)多是由于蛋白質(zhì)的降解引起，因此研究解凍過程中水產(chǎn)品的蛋白質(zhì)氧化、變性十分必要。本文從解凍效率、蛋白與脂肪氧化、肌肉品質(zhì)等方面來比較低溫解凍、靜水解凍、自然空氣解凍和超聲波解凍4種解凍方式對中國對蝦品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮中國對蝦（購于杭州農(nóng)貿(mào)市場），顏色、大小一致，質(zhì)量11～12 g，鮮活無異味。

牛血清蛋白、5，5’-二疏代雙（2-銷基）苯甲酸（DTNB）、鹽酸胍、2，4-二硝基苯肼，阿拉丁試劑有限公司；考馬斯亮藍，上海生工生物工程股份有限公司；其它試劑均為分析純或化學(xué)純級。

1.2 儀器與設(shè)備

TGL20M臺式低速冷凍離心機，湖南凱達科學(xué)儀器有限公司；UV-2550紫外分光光度計，日本島津公司；MDF-382E （N）三洋超低溫冰箱，日本三洋電機株式會社；FSH-2可調(diào)高速勻漿機，金壇市鴻科儀器廠；G2-38B漩禍混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；CM-600d分光測色計，日本柯尼卡美能達公司；超聲波消毒機，寧波新芝生物科技股份有限公司等。

1.3 中國對蝦的解凍

將對蝦用冰水致死 （m冰/m水=1∶2冰水中浸泡20 min），用水洗凈，吸水紙吸干表面水分，將data trace溫度探頭置于蝦體中心部位，采用蒸煮袋真空包裝，10只1袋。將分裝好的對蝦置于-80℃冰箱中速凍，待中心溫度到達-18℃轉(zhuǎn)移至-18℃冰箱，凍藏48 h。

超聲波解凍：取3袋樣品放入浴式超聲機的水槽中，經(jīng)預(yù)試驗發(fā)現(xiàn)，功率為0.135 W/mL解凍效果較好。水浴槽恒溫至15℃，待樣品中心溫度達到-1℃時，視為解凍完成。

靜水解凍：取3袋樣品置于水浴槽中，水浴槽恒溫至15℃，待樣品中心溫度達到-1℃時，視為解凍完成。

自然解凍：取3袋樣品分別放在白色搪瓷托盤中，置于周圍沒有熱源的實驗臺上解凍 【室溫（21±0.5）℃】，待樣品中心溫度達到-1℃時，視為解凍完成。

低溫解凍：取3袋樣品，分別置于白色搪瓷托盤中，放入4℃冰箱中解凍，待樣品中心溫度達到-1℃時，視為解凍完成。

1.4 測定方法

1.4.1 解凍曲線的繪制 待中國對蝦解凍完成后，取出溫度探頭，讀取溫度隨時間變化的數(shù)據(jù)，并繪制解凍曲線。

1.4.2 肌原纖維蛋白（MP）的提取 肌原纖維蛋白提取按照lefever[12]和姜晴晴[10]的方法。

1.4.3 解凍方法對蛋白氧化的影響 根據(jù) Oliver[13]等的方法測定蛋白羰基含量；參照 Benjakul[14]等的方法測定總巰基含量；根據(jù) Chelh[15]等的方法測定蛋白表面疏水性；根據(jù)Sylvie[16]等的方法測定蛋白溶解性。

1.4.4 解凍方法對脂肪氧化的影響 根據(jù)Vyncke[17]的方法測定TBARS。

1.4.5 解凍方法對肌肉品質(zhì)的影響

1.4.5.1 持水性 參考余小領(lǐng)等[18]的方法測定對蝦解凍和蒸煮損失率。

1.4.5.2 色澤 參考李學(xué)鵬[19]的方法測定對蝦色澤。

1.4.5.3 質(zhì)構(gòu)特性的測定 參考李學(xué)鵬[19]的方法測定對蝦質(zhì)構(gòu)特性。

1.4.5.4 掃描電鏡觀察 取解凍后的對蝦，去頭、殼，用手術(shù)刀片取蝦肉的第2節(jié)，切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的塊狀，放入0.25%戊二醛溶液中固定4 h以上，處理后用掃描電鏡觀察魚肉橫切面的微觀結(jié)構(gòu)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每次測定至少設(shè)置3次平行，采用SPSS 20進行方差分析，測定結(jié)果以均值±標準差（means±SD）表示，以 P＜0.05為顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 解凍方式對中國對蝦解凍時間的影響

中國對蝦解凍過程如圖1所示，當中心溫度為-1℃時，視為解凍完成。

不同解凍方式所對應(yīng)的溫度變化曲線差異顯著，超聲、靜水空氣、低溫4種解凍方式所需解凍時間分別 4.3，8.5，60.6，154.7 min。 其中超聲解凍中國對蝦極大地縮短了解凍時間。

圖1 中國對蝦解凍過程溫度曲線Fig.1 Thawing temperature curve of Chinese shrimp

如圖1所示，解凍過程分為兩個階段：在-18℃到-5℃階段，斜率較大，說明這一階段解凍速率大，解凍迅速。這是由于樣品中的水大部分以冰晶的形式存在，由于冰的熱導(dǎo)率 【K冰：2.33 W/（M·K）】大于水的熱導(dǎo)率【K水：0.58 W/（M·K）】，并且樣品和解凍介質(zhì)之間的溫差大，因而產(chǎn)生較大的傳熱推動力，傳熱速率快，解凍效率高。在-5℃到-1℃階段，斜率逐漸減小，解凍曲線趨于平緩，解凍速率較低。這一階段是最大冰晶溶解帶，大量冰晶開始融化。由于發(fā)生相變，該過程需要較多熱量；隨著冰的減少，樣品導(dǎo)熱率下降，因此解凍速率逐漸下降，解凍緩慢[20]。

在最大冰晶生成帶階段，微生物和酶極易發(fā)生各種生化反應(yīng)，導(dǎo)致汁液流失率增大，產(chǎn)品品質(zhì)下降，因而需快速通過此階段。在超聲解凍時，一方面超聲在傳播過程中產(chǎn)生的微射流和空化效應(yīng)能顯著增大傳熱系數(shù)[21]；另一方面超聲衰減的聲能被對蝦內(nèi)部組織吸收轉(zhuǎn)化為熱，達到內(nèi)外同時解凍的效果，加快解凍速率。Miles等[22]研究發(fā)現(xiàn)，超聲波在凍結(jié)區(qū)比未凍結(jié)區(qū)衰減程度大，而且衰減隨著溫度的升高顯著增加，在初始凍結(jié)點達到最大值，因而超聲解凍能迅速地通過最大冰晶生成帶。超聲解凍在最大冰晶生成帶區(qū)間平均解凍速率達到1.44℃/min，遠遠高于其它3種解凍方法（靜水解凍0.8℃/min，空氣解凍0.087℃/min，低溫解凍0.0344℃/min），極大地提高了解凍速率，有效降低了對對蝦品質(zhì)的損害。

2.2 解凍方式對中國對蝦蛋白氧化的影響

羰基化是蛋白質(zhì)氧化最顯著的化學(xué)修飾之一[23]，國內(nèi)外廣泛采用蛋白羰基含量來反應(yīng)蛋白氧化程度[24]。羰基化合物的形成途徑很多，主要包括氨基酸側(cè)鏈的直接氧化、肽主鏈的斷裂以及美拉德反應(yīng)等[19]。不同解凍方法對肌原纖維蛋白羰基含量的影響如圖2所示。解凍后，對蝦的羰基含量均顯著高于新鮮樣品（P＜0.05）。冰晶的形成以及再生長使肌細胞破裂，釋放出氧化酶并催化相應(yīng)氧化反應(yīng)的進行，進而造成蛋白質(zhì)的氧化變性[25]?？諝饨鈨龅臉悠肤驶孔罡?，這是由于較高的解凍溫度有利于酶促反應(yīng)的進行，因此有更多的羰基累積。姜晴晴等[10]推測是由于促氧化成分（如自由基等）的積累，加速其對蛋白分子的攻擊，因此羰基含量升高。超聲、靜水、低溫組之間的羰基含量無顯著性差異（P＞0.05）。超聲解凍過程中，內(nèi)部組織吸收熱量會引起組織溫度的上升，然而由于超聲解凍較快且均勻穩(wěn)定的解凍特點，蛋白氧化程度與靜水組和低溫組無顯著性差異。Corina等[26]研究不同強度的超聲解凍豬肉時，解凍時間極大地縮短，而豬肉的理化性質(zhì)與對照組無顯著差異，這與本試驗結(jié)果一致。

巰基與蛋白質(zhì)的變性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及酶的催化作用等有著密切的聯(lián)系，是蛋白中最具反應(yīng)活性的功能性基團[27-28]。肌原纖維蛋白巰基含量的下降主要是由于其頭部結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致巰基的暴露，易被氧化為二硫化合物，活性巰基含量隨之減少。巰基含量可反映蛋白氧化的程度。由圖3可知，解凍對蝦的巰基含量均與新鮮對蝦有顯著差異，表明解凍過程發(fā)生了一定程度的蛋白變性。超聲解凍的巰基含量最高，最接近新鮮對照樣，僅下降5.4%；而靜水組、空氣組、低溫組則下降較多，分別是11.08%，10.51%，9.85%，蛋白變性程度較大。超聲解凍的蝦肉蛋白變性程度較小，而低溫解凍后蝦肉的巰基含量較低，這可能是解凍耗時較長，導(dǎo)致蛋白構(gòu)象在長時間的低溫環(huán)境下發(fā)生一定的變化，從而使巰基的氧化和含量的減少。

表面疏水性是蛋白質(zhì)表面疏水性氨基酸的相對含量，影響蛋白質(zhì)的理化和功能性質(zhì)。本試驗通過溴酚藍鈉的結(jié)合量來反映表面疏水性。由圖4可知，超聲、靜水、空氣、低溫解凍后，表面疏水性分別增加27.67%，32.95%，35.81%，12.18%。表面疏水性的升高是由于解凍過程中蛋白質(zhì)被氧化，蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生延展，構(gòu)象改變，從而導(dǎo)致其內(nèi)部非極性氨基酸的暴露，使表面疏水性增大[15，28]。如圖4所示，空氣解凍組疏水性增長幅度最大，低溫解凍組疏水性增幅最小。由此推測，解凍溫度和解凍速率在一定程度上影響蛋白質(zhì)的氧化，進而引起蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化，致其表面疏水性增加。這與巰基含量和羰基含量的變化趨勢一致。

蛋白的溶解性是肌肉蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)之一，對熱凝膠的形成等有重要影響，蛋白溶解性降低是肌肉品質(zhì)下降的重要標志[29-30]。超聲、靜水、空氣、低溫解凍后，蛋白溶解性分別降低了12.01%，

圖2 解凍方式對中國對蝦肌原纖維蛋白羰基含量的影響Fig.2 Effect of thawing methods on total carnonyl content of myofibrillar proteins in Chinese shrimp

圖3 解凍方式對中國對蝦肌原纖維蛋白巰基含量的影響Fig.3 Effect of thawing methods on total sulfhydryl content of myofibrillar proteins in Chinese shrimp

圖4 解凍方式對中國對蝦肌原纖維蛋白疏水性的影響Fig.4 Effect of thawing methods on hydrophobicity of myofibrillar proteins in Chinese shrimp

2.3 解凍方式對中國對蝦脂肪氧化的影響

TBAES值常用來反映肉中脂肪氧化酸敗的程度[27]。如圖6所示，解凍后蝦肉中TBRAS值顯11.62%，15.18%，9.19%。如圖5所示，空氣解凍后的蛋白溶解性下降最多，低溫解凍下降最少。解凍過程中，蛋白質(zhì)中巰基氧化形成的二硫鍵導(dǎo)致蛋白的交聯(lián)和聚集；同時由于疏水鍵的形成而加速蛋白的聚集，造成蛋白溶解性降低。Sriket等[30]推測自由基的攻擊也是導(dǎo)致蛋白溶解性降低的一個重要原因。不同的解凍方法使蛋白發(fā)生不同程度的氧化。著高于新鮮樣品，各組蝦肉的TBARS值有不同程度的上升。Benjakul等[31]研究發(fā)現(xiàn)冷凍和解凍都會導(dǎo)致TBARS的積累，這主要由冰晶對細胞膜的破壞以及促氧化物質(zhì)尤其是血紅素鐵的釋放造成的。目前，越來越多的研究表明脂肪氧化主要發(fā)生在細胞膜層面?？諝饨鈨龊笪r肉的TBARS值含量最高，為0.22 mg MDA/kg；超聲解凍后的蝦肉TBARS值最接近新鮮蝦肉，含量僅為0.19 mg MDA/kg。Boonsumrej等[32]報道較高的解凍溫度，會加速脂肪的氧化。超聲解凍由于解凍速率較快，縮短了脂肪氧化反應(yīng)時間，脂肪氧化程度較??；而低溫解凍雖然解凍時間長，但低溫極大地抑制了酶活，可降低脂肪氧化反應(yīng)程度，這兩種解凍方法的TBARS值顯著低于空氣解凍的TBARS值。

圖5 解凍方式對中國對蝦蛋白溶解性的影響Fig.5 Effect of thawing methods on protein solubility of Chinese shrimp

圖6 解凍方式對中國對蝦脂肪氧化的影響Fig.6 Effect of thawing methods on lipid oxidation of Chinese shrimp

2.4 解凍方式對中國對蝦肌肉品質(zhì)的影響

2.4.1 解凍方式對中國對蝦保水性的影響 解凍方式對中國對蝦解凍損失和蒸煮損失的影響如表1所示。與新鮮對蝦相比，不同解凍方法的解凍損失及蒸煮損失差異顯著。對蝦在凍結(jié)過程中產(chǎn)生的冰晶會破壞對蝦的肌肉組織結(jié)構(gòu)，同時蛋白質(zhì)氧化生成的二硫鍵和羰基也對蛋白結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，導(dǎo)致肌肉的持水能力下降[33]，水分流失，營養(yǎng)成分也隨之丟失。低溫解凍的損失（2.53%）與蒸煮損失（20.59%）較小，這與Xia等[25]的研究結(jié)果相似。由于在低溫下氧化反應(yīng)被抑制，緩慢的解凍有利于肌肉組織吸收冰晶融化的水，降低汁液流失?？諝饨鈨龅闹簱p失率最高（3.28%），這與呂玉等[34]的研究結(jié)果一致。Ngapo T M等[35]和余小領(lǐng)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，解凍速率和汁液損失之間存在非線性關(guān)系，在一定范圍內(nèi)可能存在最佳的解凍速率，達到最小的汁液損失。蒸煮損失率與不同的個體以及冷凍速率有關(guān)，解凍速率對蒸煮損失率無顯著影響，當解凍速率增大，蒸煮損失有增大的趨勢。這與本試驗結(jié)果一致。

表1 解凍方式對中國對蝦解凍損失和蒸煮損失的影響Table1 Effects of thawing methods on the thawing loss，cooking loss of Chinese shrimp

2.4.2 解凍方式對中國對蝦色澤的影響 色澤作為肌肉生理學(xué)、生物化學(xué)及生物學(xué)的表觀特性，雖然在正常范圍內(nèi)的變化不影響其營養(yǎng)價值，但對冷凍制品的外觀和可接受度有著重要的影響[3]。由表2可知，超聲解凍和低溫解凍對蝦肉色澤的影響最小，超聲解凍組的a*值和b*值與新鮮對照差異不顯著（P＞0.05），L值略高于新鮮對照；低溫解凍組僅b*值有一定的上升，其它與新鮮對照無顯著差異（P＞0.05），接近新鮮對蝦的色澤；靜水解凍L*值和b*值有一定的增加；空氣解凍則顯著地增加L*值和b*值，降低了a*值。在水產(chǎn)品凍結(jié)和解凍過程中，蛋白的變性、色素的降解以及脂肪的氧化都會造成色澤的變化[31]。其中a*值的降低可能與肌紅蛋白的變性與流失有關(guān)。Yu等[36]研究發(fā)現(xiàn)脂肪的氧化形成黃色素可能會使b*值升高。色澤的變化在一定程度上反映解凍方式給品質(zhì)帶來的影響。

表2 解凍方式對中國對蝦色澤的影響Table2 Effects of thawing methods on the color of Chinese shrimp

2.4.3 解凍方式對中國對蝦質(zhì)構(gòu)的影響 質(zhì)構(gòu)是肉制品肌肉的主要感官指標之一，直接關(guān)系肉的嫩度、口感、可食性和加工出品率。在凍結(jié)與解凍過程中，一方面冰晶造成肌細胞機械損傷，肌肉組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，蛋白變性程度增加；另一方面在微生物和酶的作用下，自溶效應(yīng)增強，蛋白質(zhì)不斷被降解，造成質(zhì)構(gòu)特性的變化，影響消費者的可接受性[29]。如表3所示，與新鮮對蝦相比，解凍后的對蝦硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠黏性、咀嚼性、回復(fù)性均顯著下降。4種解凍方法之間無顯著性差異，而超聲解凍和低溫解凍樣品的質(zhì)構(gòu)特性略高于另外兩種解凍方法，這可能與超聲解凍較快的解凍速率以及低溫解凍較低的解凍溫度有關(guān)。在這兩個解凍過程中，對蝦的自溶反應(yīng)受到一定的抑制，肌肉組織結(jié)構(gòu)破壞程度較小?？諝饨鈨龅馁|(zhì)構(gòu)特性指標均較低，較長時間的解凍以及較高的解凍溫度導(dǎo)致蝦體內(nèi)自溶反應(yīng)加速，細胞結(jié)構(gòu)被破壞，蛋白變性程度增加。張帆等[37]用不同溫度的靜水來解凍鴨肉，發(fā)現(xiàn)溫度對質(zhì)構(gòu)有明顯的影響，這與本試驗結(jié)果基本一致。

表3 解凍方式對中國對蝦質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響Table3 Effects of thawing methods on texture profile analysis（TPA） characteristics of Chinese shrimp

2.4.4 解凍方式對中國對蝦肌肉微觀結(jié)構(gòu)的影響 采用不同解凍方式解凍后中國對蝦肌肉組織的微觀結(jié)構(gòu)如圖7所示。新鮮對蝦肌肉組織結(jié)構(gòu)完整，肌纖維排列致密，肌節(jié)豐滿，僅少量間隙（圖7a）。低溫解凍后，對肌肉微觀組織的破壞最小，接近新鮮的蝦肉（圖7e）；空氣解凍后，肌纖維排列松散，間隙增大，相比其它幾種解凍方式，它對肌肉結(jié)構(gòu)破壞最嚴重（圖7d）；超聲解凍（圖7b）和靜水解凍（圖7c）后，肌纖維間隙增幅較小，肌纖維結(jié)構(gòu)較完整。凍結(jié)和解凍過程都增大肌纖維間的間隙[30]，而低溫對蛋白酶活性，肌纖維降解及機構(gòu)組織的劣變有一定的抑制作用[19]。較快的解凍速率也可減緩對肌肉微觀組織的破壞。

3 結(jié)論

1）從蛋白氧化方面看，空氣解凍的蛋白氧化較嚴重，羰基含量較高（P＜0.05）；超聲解凍后蝦肉蛋白的巰基含量較高（P＜0.05），低溫解凍后蛋白表面疏水性較低（P＜0.05），這兩種解凍方式的蛋白氧化程度較低。

2）從脂肪氧化方面看，空氣解凍的脂肪氧化較嚴重（P＜0.05），另3種解凍方式差異不顯著。

3）從肌肉品質(zhì)看，超聲解凍后a*、b*與新鮮對照無顯著差異，對肌肉的微觀組織結(jié)構(gòu)破壞較小。靜水解凍后細胞間隙有一定的增大。低溫解凍后肌肉的蒸煮損失和解凍損失較低，微觀組織接近新鮮對照，而空氣解凍后肌纖維束被破壞，細胞間隙大，品質(zhì)發(fā)生劣變。

圖7 解凍方式對中國對蝦肌肉微觀結(jié)構(gòu)的影響（放大500倍）Fig.7 Effect of different thawing methods on the microstructure of Chinese shrimp （Magnification：500）

4）從解凍效率看，超聲解凍＞靜水解凍＞空氣解凍＞低溫解凍。空氣解凍雖成本低，但耗時較長，解凍后品質(zhì)劣變。低溫解凍后蝦肉品質(zhì)接近新鮮肉，然而耗時太長，嚴重降低生產(chǎn)效率。綜合來看，超聲解凍具有最快的解凍速率，對肌原纖維蛋白的功能特性、肌肉品質(zhì)的影響較小，是一種高效的解凍方式，值得更深入的探究。