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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東普通高等學(xué)校水產(chǎn)品深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088)

凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)又稱白肢蝦或者白對(duì)蝦，外形與中國(guó)對(duì)蝦和墨吉對(duì)蝦相似，具有生長(zhǎng)速度快、繁殖能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)凡納濱對(duì)蝦消費(fèi)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(huì)的需求，因此，將凡納濱對(duì)蝦加工成冷凍蝦仁進(jìn)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(huì)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(guó)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(guó)重要的特種經(jīng)濟(jì)作物，還具有資源開發(fā)的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。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(shí)驗(yàn)通過制備不同水解率的魔芋葡甘露聚糖，考察其對(duì)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(shí)間，充分發(fā)掘魔芋葡甘露聚糖的深層價(jià)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(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)購(gòu)于湛江市東風(fēng)市場(chǎng)，加氧保活條件下運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室。

魔芋膠 河南金潤(rùn)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(yáng)化玻儀器經(jīng)營(yíng)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(jì) 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(jī)電工程有限公司；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)分析儀(TPA) 美國(guó)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?jǐn)?shù)為2%的魔芋膠溶液，用高速打漿機(jī)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(shí)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(duì)蝦的前處理

鮮活凡納濱對(duì)蝦→加冰猝死→去頭、去尾→去殼→除泥腸→清洗→蝦仁→備用

操作要點(diǎn)：原料蝦需采用鮮活凡納濱對(duì)蝦，除泥腸時(shí)避免蝦肉擠壓破碎，去殼前應(yīng)將蝦體洗凈，去殼時(shí)注意保持蝦體的完整性，避免影響實(shí)驗(yàn)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(cè)定

將經(jīng)過前處理的蝦仁于紗網(wǎng)上瀝水20min后，準(zhǔn)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(zhǔn)確稱質(zhì)量，計(jì)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(shí)驗(yàn)重復(fù)2次，每次2個(gè)平行，取平均值。按式(1)計(jì)算。

1.3.4 解凍損失率的測(cè)定

將浸泡稱質(zhì)量后的蝦仁裝入自封袋中并編號(hào)，各蝦仁在裝袋時(shí)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(cè)定各組的解凍損失率。按式(2)計(jì)算。

1.3.5 蒸煮損失率的測(cè)定

將測(cè)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(zhǔn)確稱質(zhì)量，計(jì)算蒸煮損失率。按式(3)計(jì)算。

1.3.6 出品率的測(cè)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(shí)，采用TMS-Pro物性測(cè)試儀，使用P/5(5mm直徑)平底柱形探頭，測(cè)試速率1mm/s，測(cè)試形變量60%，以蝦仁的第二腹節(jié)作為TPA測(cè)定位點(diǎn)[16]，模擬人的牙齒咀嚼食物，對(duì)試樣進(jìn)行2次壓縮，測(cè)定蝦仁的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性。每組實(shí)驗(yàn)測(cè)定4個(gè)樣品，取平均值。

1.3.8 魔芋膠水解率的測(cè)定

在質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)定還原糖(以甘露糖計(jì))量。還原糖和總糖含量按GB/T 18104—2000《魔芋精粉》的方法測(cè)定。按式(5)計(jì)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(duì)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(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)，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(shí)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(dá)到9.28%；α-淀粉酶酶解時(shí)間4h的處理組蝦仁質(zhì)量增加率達(dá)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(shí)間的延長(zhǎng)，葡甘露聚糖的分子質(zhì)量降低，它可能通過毛細(xì)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(jìn)入到肌原纖維結(jié)構(gòu)中；同時(shí)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(duì)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(shí)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(dá)到5%以上。酶解時(shí)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(shí)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(shí)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?yàn)樵趦霾剡^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(shí)破壞了細(xì)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(huì)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(dá)到30%以上，酶解時(shí)間2h和4h的處理組蝦仁蒸煮損失率明顯低于酶解時(shí)間1h和3h的處理組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時(shí)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(hù)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(duì)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(duì)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(gè)重要指標(biāo)。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(duì)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(duì)照組(P＜0.05)。其中半纖維素酶酶解時(shí)間2h和4h的處理組，蝦仁出品率都達(dá)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(shí)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(shí)間2h的效果最好，硬度僅有5.83N，而半纖維素酶酶解時(shí)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(shí)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(shí)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(xì)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(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量。隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理組蝦仁的咀嚼性依次增大，與空白組相比，酶解時(shí)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(shí)所消耗的能量[20]。

圖 5 不同酶解液對(duì)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(cè)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(cè)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(duì)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(shí)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(shí)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(dá)到82%。用DNS法測(cè)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%。

[1] 張偉權(quán). 世界重要養(yǎng)殖品種： 凡納濱對(duì)蝦生物學(xué)簡(jiǎn)歷[J]. 海洋科學(xué), 1990(3)： 69-73.

[2] 李二超. 鹽度對(duì)凡納濱對(duì)蝦的生理影響及其營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)[D]. 武漢： 華中師范大學(xué), 2008.

[3] 張麗麗, 陳舜勝, 謝晶. 國(guó)產(chǎn)冷凍蝦仁的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法建立及質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 食品工業(yè)科技, 2008, 29(8)： 243-247.

[4] 鄒明輝, 李來好, 郝淑賢, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化南美白對(duì)蝦蝦仁無磷保水工藝[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(20)： 159-165.

[5] XIONG Y L, BLANCHARD S P. Viscoelastic properties of myofibrillar protein-polysaccharide composite gels[J]. Food Sci, 1993, 58(1)： 164-167.

[6] 高瑞昌. 鳙魚中多聚磷酸鹽水解機(jī)理及無磷保水劑的研究[D]. 青島： 中國(guó)海洋大學(xué), 2007.

[7] 張麗. 水產(chǎn)品中多聚磷酸鹽離子色譜檢測(cè)方法的建立及無磷保水劑的初步研究[D]. 杭州： 浙江工商大學(xué), 2011.

[8] EGBERT W R, HUFFMAN D L, CHEN C M, et al. Developmentof low-fat ground beef[J]. Food Technol, 1991, 45(6)： 64-73.

[9] 鄧寶華, 楊錫洪, 解萬翠, 等. 殼聚糖衍生物復(fù)合對(duì)蝦保鮮劑的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2012(2)： 68-72.

[10] 陳運(yùn)忠, 侯章成. 魔芋膠(魔芋葡甘聚糖KGM)在食品添加劑工業(yè)中的應(yīng)用機(jī)理和踐[J]. 食品工業(yè)科技, 2006, 27(1)： 155-157.

[11] 李娜, 羅學(xué)剛. 魔芋葡甘聚糖理化性質(zhì)及化學(xué)改性現(xiàn)狀[J]. 食品工業(yè)科技, 2005, 26(10)： 188-191.

[12] TENHET V, FINNE G, NICKELSON R, et al. Phosphorous levels in peeled and deveined shrimp treated with sodium tripolyphosphate[J]. Journal of Food Science, 1981, 46(2)： 350-352.

[13] THORARINSDOTTIR K A. Effects of phosphate on yield, quality, and water-holding capacity in the processing of salted cod (Gadus morhua)[J]. Journal of Food Science, 2001, 66(6)： 821-826.

[14] RATTANASATHEIRN N, BENJAKUL S, VISESSANGUAN W, et al. Properties, translucence, and microstructure of pacific white shrimp treated with mixed phosphates as affected by freshness and deveining[J]. Journal of Food Science, 2008, 73(1)： 31-40.

[15] GUNDAVARAPU S, HUNG Y C, REYNOLDS A E. Consumer acceptance and quality of microwave-cooked shrimp[J]. Journal of Food Quality, 1998, 21(1)： 71-84.

[16] LOPKULKIAERT W, PRAPATSORNWATTANA K,RUNGSARDTHONG V. Effects of sodium bicarbonate containing traces of citric acid in combination with sodium chloride on yield and some properties of white shrimp(Penaeus vannamei) frozen by shelf freezing, air-blast andcryogenic freezing[J]. LWT-Food Science and Technology, 2009, 42： 768-776.

[17] 馮慧. 多聚磷酸鹽在冷凍羅非魚肉中的水解以及水產(chǎn)品無磷保水劑的研究[M]. 山東： 中國(guó)海洋大學(xué), 2008.

[18] 葛長(zhǎng)榮, 馬美湖. 肉與肉制品工藝學(xué)[M]. 北京： 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1997.

[19] SANTOS E E M, REGENSTEIN J M. Effect of vacuum packaging, glazing and erythorbic acid on the shelf-life of frozen white hake and mackere[J]. Food Sci, 1990, 55(1)： 64-70.

[20] 李云飛, 殷涌光, 金萬鎬. 食品物性學(xué)[M]. 北京： 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2008.