肌肉改性處理對鳶烏賊品質(zhì)的影響

黃卉，魏涯，楊賢慶，岑劍偉，趙永強(qiáng)，陳勝軍，胡曉，王悅齊，郝淑賢

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實驗室，廣東 廣州， 510300)

鳶烏賊屬于柔魚科，鳶烏賊屬，在我國南海中分部較廣，資源量大，是南海最具有開發(fā)潛力的種類之一[1-2]。鳶烏賊營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，且富含鐵、鋅等人體不可缺少的微量元素[3]。鳶烏賊大部分以干制品的形式銷售，雖然外形與魷魚相似，但其肉質(zhì)偏硬，酸度較高，影響了食用口感，在市場上價格較低[4]。鳶烏賊是南海漁業(yè)捕撈的主要物種之一，解決鳶烏賊品質(zhì)的瓶頸問題，是提高鳶烏賊價值的關(guān)鍵所在。

在對肉類性質(zhì)的研究中，對牛肉等畜產(chǎn)品[5-7]的研究較成熟，對水產(chǎn)品的研究相對較少。目前已有對魷魚肉質(zhì)的相關(guān)研究，如采用酶、磷酸鹽或熏制加工改善魷魚的質(zhì)地[8-11]，取得了一定的效果。但對水產(chǎn)品加工過程中原料預(yù)處理對肉質(zhì)影響的研究較少。鳶烏賊與魷魚在蛋白質(zhì)組成含量、結(jié)構(gòu)上存在差異，目前針對鳶烏賊肌肉性質(zhì)的研究尚未見報道。本實驗將系統(tǒng)研究嫩化劑協(xié)同處理對鳶烏賊肌肉質(zhì)構(gòu)、蛋白降解及肌肉組織微觀結(jié)構(gòu)的影響，同時結(jié)合水分活度降低劑、酸堿調(diào)節(jié)劑系統(tǒng)研究肌肉改性處理對肌肉性質(zhì)的影響，建立鳶烏賊預(yù)處理方法，為鳶烏賊的干制加工利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鳶烏賊南海水產(chǎn)研究所“南鋒號”科考船捕撈于南海海域，捕撈后立即放入-20 ℃冷庫凍結(jié)，低溫保藏運(yùn)回實驗室，規(guī)格為(100±10) g/只。

CaCl2、丙二醇、丙三醇、山梨醇、蔗糖、NaHCO3、KCl、K2HPO4、KH2PO4、MgCl2，廣州萬拓科學(xué)儀器有限公司；胰蛋白酶(250 U/mg)，廣州齊云生物科技公司；乙二醇-雙-(2-氨基乙醚)四乙酸(EGTA)、疊氮化鈉(NaN3)，上海麥克林生化科技有限公司；BCA試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

超聲波清洗器(AS10200AT),天津奧特賽恩斯公司；質(zhì)構(gòu)儀(QTS 25) 天津市德盟科技有限公司； 精密pH計(Delta320),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；高速冷凍離心機(jī)(3K30型),德國 Sigma 公司； 紫外分光光度計(UV2550),島津企業(yè)管理(中國)有限公司；均質(zhì)機(jī)(Ultra Turrax T25B型),德國 IKA 工業(yè)設(shè)備公司；酶標(biāo)儀(Synergy H1),美國BioTek公司；掃描電鏡(Zeiss ULTRA 55),德國蔡司公司。

1.3 方法

1.3.1 鳶烏賊前處理工藝

前處理工藝主要包括以下步驟：

1.3.2 嫩化處理的單因素實驗

在前期預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，影響嫩化效果的主要因素為超聲處理時間、CaCl2溶液濃度、胰蛋白酶溶液濃度，采用這3個單因素變量進(jìn)行鳶烏賊嫩化處理實驗。在料液比為1∶2(g∶mL)的條件下，分別考察超聲(功率300 W)處理時間(2、4、6、8、10 min)、CaCl2溶液質(zhì)量濃度(4、8、12、16 g/L)，胰蛋白酶溶液(pH 7、溫度37 ℃)濃度(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/L)對鳶烏賊肌肉嫩化效果的影響，以肌肉質(zhì)構(gòu)硬度、彈性為指標(biāo)。

1.3.3 嫩化處理的正交試驗優(yōu)化

在以上單因素實驗的基礎(chǔ)上，為了達(dá)到更好的效果，將超聲處理與CaCl2、胰蛋白酶結(jié)合對鳶烏賊進(jìn)行嫩化效果研究，以質(zhì)構(gòu)硬度為指標(biāo)，采用3因素3水平正交試驗，試驗設(shè)計見表1。

表1 正交試驗設(shè)計Table 1 Design of orthogonal experiment

1.3.4 水分活度降低劑的篩選

將鳶烏賊以料液比1∶2(g∶mL)分別放入丙二醇、丙三醇、山梨醇、蔗糖溶液(10、20、30、40、50 g/L)中浸漬1 h，熱泵35 ℃干燥10 h，以水分活度為指標(biāo)，研究水分活度降低劑對干制品性質(zhì)的影響。

1.3.5 酸堿調(diào)節(jié)劑處理條件優(yōu)化

鳶烏賊在經(jīng)過上述處理后，分別加入NaHCO3溶液(2、4、6、8、10 g/L)浸泡15 min，以pH值為指標(biāo)，研究NaHCO3對肌肉酸度的影響。

1.3.6 指標(biāo)測定

1.3.6.1 質(zhì)構(gòu)測定

將鳶烏賊樣品切成2 cm×2 cm，采用質(zhì)構(gòu)儀的質(zhì)構(gòu)剖面分析方法，通過對樣品的2次壓迫進(jìn)行測定。設(shè)置為觸發(fā)力5 g，測試速度30 mm/min，壓縮距離0.3 cm，記錄鳶烏賊的硬度、彈性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)，每組樣品測定3個平行，求取平均值。

1.3.6.2 肌原纖維小片化指數(shù)(myofibril fragmentation index，MFI)

參考CULLER等[12]的方法，略作修改。準(zhǔn)確稱取2.0 g絞碎的鳶烏賊樣品，加入20 mL緩沖液(0.1 mol/L KCl，18 mmol/L K2HPO4, 7 mmol/L KH2PO4，1 mmol/L EGTA，1 mmol/L MgCl2，1 mmol/L NaN3)，均質(zhì)(10 000 r/min，2 min，4 ℃)后冷凍離心(12 000 r/min，10 min，4 ℃)，取沉淀加入20 mL上述緩沖液，攪拌均勻后離心(12 000 r/min，10 min，4 ℃)，取沉淀加入15 mL上述緩沖液攪拌均勻后，采用2層紗布過濾，得到肌原纖維蛋白溶液，測定蛋白濃度。用上述緩沖液調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL，在波長540 nm下測定吸光度，所得到的結(jié)果乘以200后即為MFI值。

1.3.6.3 肌肉表面微結(jié)構(gòu)觀察

將處理過的鳶烏賊樣品用0.1%戊二醛緩沖液固定1 h，在0.2%四氧化鋨固定液中固定10 min。之后用磷酸鹽緩沖液清洗3次(10 min/次)，用梯度乙醇溶液(25%、50%、70%、80%、90%、100%，體積分?jǐn)?shù))脫水各10 min，最后用丙酮脫水10 min。用離子濺射器鍍鉑膜，用電子掃描顯微鏡放大500倍進(jìn)行觀察。

1.3.6.4 水分活度

稱取一定質(zhì)量的干制品剪碎后，采用水分活度測定儀測定。

1.3.6.5 復(fù)水率

稱取一定質(zhì)量的干制品(M1)放入 40 ℃的恒溫水浴鍋復(fù)水1 h，取出后用濾紙除去表面水分，稱重(M2)，計算如公式(1)所示：

(1)

1.3.6.6 pH值

稱取鳶烏賊樣品5 g，加入蒸餾水50 mL，勻漿后過濾，用pH計測定濾液的pH值。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 嫩化處理的單因素實驗

2.1.1 超聲處理對鳶烏賊肌肉性質(zhì)的影響

超聲波處理對鳶烏賊肌肉硬度和彈性的影響見圖1。處理時間在0～6 min時，鳶烏賊肌肉硬度下降較快，尤其在初始的2 min內(nèi)，硬度下降明顯，表明一定強(qiáng)度和時間的超聲波處理能降低鳶烏賊的硬度。處理時間在6～10 min時鳶烏賊硬度下降緩慢，可能是超聲波對肌肉結(jié)構(gòu)的破壞作用達(dá)到一定程度后不會再隨時間的延長有明顯的作用[13]。鳶烏賊肌肉的彈性在超聲波處理6 min內(nèi)有明顯的增加，說明超聲波對肌肉蛋白具有一定的降解作用，具有軟化肌肉的效果[14-15]。

圖1 超聲波處理對鳶烏賊肌肉硬度、彈性的影響Fig.1 Influence of ultrasonic wave on hardness and spring of squid

2.1.2 CaCl2處理對鳶烏賊肌肉性質(zhì)的影響

CaCl2處理對鳶烏賊肌肉硬度和彈性的影響見圖2。隨著CaCl2濃度的增加，鳶烏賊肌肉的硬度先下降后上升，而彈性先上升后下降。CaCl2質(zhì)量濃度在0～8 g/L時，硬度下降而彈性增加，這可能是Ca2+對鈣蛋白酶的激活導(dǎo)致了蛋白質(zhì)的降解[16-17]。之后隨著CaCl2質(zhì)量濃度的增加，肌肉硬度增大而彈性減小，可能是一定濃度的CaCl2破壞了肌肉的持水性，削弱了CaCl2對肌肉的軟化作用，從而使肌肉硬度上升[18]。

圖2 CaCl2處理對鳶烏賊肌肉硬度、彈性的影響Fig.2 Influence of CaCl2 on hardness and spring of squid

2.1.3 胰蛋白酶處理對鳶烏賊肌肉性質(zhì)的影響

胰蛋白酶處理對鳶烏賊肌肉硬度和彈性的影響見圖3。少量的胰蛋白酶就能對鳶烏賊肌肉性質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響。胰蛋白酶質(zhì)量濃度在0～0.2 g/L時，鳶烏賊肌肉硬度明顯下降，彈性上升，這是由于蛋白酶對肌原纖維蛋白的降解作用引起的[19]。而胰蛋白酶濃度高于0.2 g/L后鳶烏賊肌肉硬度和彈性的變化較小，這是由于隨著酶濃度的升高，分解作用達(dá)到定值，因此質(zhì)構(gòu)性質(zhì)趨于穩(wěn)定[20]。

圖3 胰蛋白酶處理對鳶烏賊肌肉硬度、彈性的影響Fig.3 Influence of trypsase on hardness and spring of squid

2.2 嫩化處理的正交試驗優(yōu)化

采用L9(33)正交試驗研究超聲波、CaCl2、胰蛋白酶對鳶烏賊肌肉性質(zhì)的綜合影響，試驗結(jié)果見表2、表3。

表2 L9(33)正交試驗結(jié)果Table 2 The result of L9(33) orthogonal experiment

表3 方差分析表Table 3 Analysis of orthogonal experiment

在單因素處理試驗的基礎(chǔ)上，以硬度為指標(biāo)，設(shè)計3因素3水平正交試驗，根據(jù)極差分析可以看出，3因素對鳶烏賊肌肉硬度的影響順序為：胰蛋白酶>超聲波>CaCl2；其中胰蛋白酶對試驗結(jié)果的有顯著影響。肌肉硬度結(jié)果表明，最適的處理工藝參數(shù)為A2B1C3，即超聲波6 min，CaCl2質(zhì)量濃度6 g/L，胰蛋白酶質(zhì)量濃度0.3 g/L，所得肌肉硬度為(105.8±0.68)g，較對照樣品降低26.9%，效果較好。

2.3 嫩化處理對鳶烏賊蛋白降解及肌肉微觀結(jié)構(gòu)的影響

鳶烏賊經(jīng)過肌肉嫩化處理后，肌原纖維小片化指數(shù)明顯增加，與對照組相比提高了56.46%(圖4)。肌原纖維小片化指數(shù)與肌原纖維蛋白的水解程度有關(guān)，其值越大表明肌原纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞越大。超聲波的空化效應(yīng)和蛋白酶的水解作用可使鳶烏賊肌原纖維斷裂，破壞了肌原纖維的完整性，從而使肌原纖維小片化指數(shù)增加[14,21]。

圖4 肌肉改性處理對鳶烏賊肌原纖維小片化指數(shù)的影響Fig.4 Influence of muscle modification on MFI of squid

肌肉的微觀結(jié)構(gòu)包括肌原纖維的直徑、密度、組織結(jié)構(gòu)等。由肌肉微觀結(jié)構(gòu)圖(圖5)可以看出，嫩化處理前，肌原纖維排列整齊且較緊密。經(jīng)過嫩化處理后，肌肉結(jié)構(gòu)變松散，肌原纖維有斷裂現(xiàn)象，主要是酶的水解作用和超聲波對結(jié)構(gòu)的破壞作用。此結(jié)果與蛋白酶降解鱸魚、牛肉等的結(jié)果相符[22-23]。

a-嫩化處理前;b-嫩化處理后圖5 肌肉改性處理對鳶烏賊肌肉組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Influence of muscle modification on muscle structure of squid

2.4 酸堿調(diào)節(jié)劑對鳶烏賊肌肉酸性的影響

NaHCO3可以用于調(diào)節(jié)肉類pH，通過浸泡、注射等方式使肉類的pH值升高。鳶烏賊肌肉pH值隨NaHCO3濃度變化的結(jié)果如圖6所示。鳶烏賊經(jīng)過NaHCO3處理，pH呈逐漸上升至穩(wěn)定的趨勢。這是由于NaHCO3的弱堿性，其水溶液可以改變鳶烏賊的pH值。當(dāng)NaHCO3質(zhì)量濃度為6 g/L時，鳶烏賊肌肉的pH值在6.79左右，相對初始值有明顯的升高，肌肉酸味有明顯的脫除，且沒有異味，效果較好。NaHCO3作為脫酸劑在金槍魚、牛肉等魚類、畜禽肌肉上的應(yīng)用也有相似結(jié)果[16,24-25]。

圖6 NaHCO3處理對鳶烏賊肌肉pH值的影響Fig.6 Influence of NaHCO3 on pH of squid

2.5 水分活度降低劑對鳶烏賊干制品水分活度的影響

水分活度降低劑對鳶烏賊水分活度的影響見圖7。不加入水分活度降低劑時，鳶烏賊干制品的水分活度高于0.8，加入糖醇類添加劑后，鳶烏賊干制品的水分活度較對照有所下降，加入不同添加劑的干制品水分活度下降幅度不同。添加丙二醇、丙三醇的干制品水分活度隨著濃度的增加而逐漸降低，添加蔗糖、山梨醇的干制品水分活度隨濃度的增加呈先下降后略有上升的趨勢。丙二醇的效果優(yōu)于丙三醇，在濃度高于30 g/L時趨于平穩(wěn)，水分活度值在0.64左右，在此條件下大多數(shù)霉菌和酵母菌的生長都會受到抑制，可顯著延長產(chǎn)品的保存期[26-27]。醇類降低干制品水分活度的主要機(jī)理是與干制品中的脂肪和蛋白質(zhì)結(jié)合后增加了基團(tuán)的極性，把部分自由水轉(zhuǎn)為束縛水從而降低了水分活度[28-29]。食品在干制過程中隨著水分含量的降低會變得干硬，通過預(yù)處理降低干制品的水分活度可以在相對高一些的水分含量上保持干制品的品質(zhì)。丙醇類在魚類、蝦類干制品中應(yīng)用都有一定的效果[30-32]。

復(fù)水率是評價干制品品質(zhì)的指標(biāo)之一，可以指示食品干制過程結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化[32]。隨著丙二醇、丙三醇濃度的增加，鳶烏賊干制品復(fù)水率呈增加的趨勢，在質(zhì)量濃度為50 g/L時略有下降，其中丙二醇的作用稍大于丙三醇，丙二醇在質(zhì)量濃度為30 g/L時，鳶烏賊干制品的復(fù)水率由40.94%提高到53.64%。隨著蔗糖和山梨醇濃度的增加，干制品的復(fù)水率呈波動增加的趨勢，在質(zhì)量濃度為50 g/L時也略有下降。

a-對水分活度的影響;b-對復(fù)水率的影響圖7 水分活度降低劑對鳶烏賊干制品水分活度和復(fù)水率的影響Fig.7 Influence of water activity lowering agent on water activity and rehydration of dried squid

3 結(jié)論

采用嫩化劑結(jié)合酸堿調(diào)節(jié)劑、水分活度降低劑對鳶烏賊進(jìn)行肌肉改性處理。超聲結(jié)合CaCl2、胰蛋白酶處理可降低肌肉硬度，最優(yōu)條件為超聲處理6 min結(jié)合6 g/L CaCl2和0.3 g/L胰蛋白酶溶液浸泡處理；采用6 g/L NaHCO3能有效改善肌肉的酸性；30 g/L丙二醇處理能明顯降低干制品的水分活度。通過上述肌肉改性處理能夠使鳶烏賊肌肉肌原纖維發(fā)生斷裂，肌肉組織松散，肌肉纖維小片化指數(shù)明顯提高，從而有效改進(jìn)鳶烏賊肌肉質(zhì)構(gòu)特性，改善肌肉結(jié)構(gòu)，降低酸度和水分活度，提高干制品的復(fù)水性。