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(1.欽州學(xué)院食品工程學(xué)院,廣西欽州 535011; 2.欽州學(xué)院,廣西高校北部灣特色海產(chǎn)品資源開(kāi)發(fā)與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西欽州 535011; 3.欽州學(xué)院海洋學(xué)院,廣西欽州 535011)

方格星蟲(chóng)(Sipunculusnudus)別名光裸星蟲(chóng),俗稱沙蟲(chóng),隸屬于星蟲(chóng)動(dòng)物門(mén)方格星蟲(chóng)科方格星蟲(chóng)屬,廣泛分布在我國(guó)沿海區(qū)域,其中以廣西北部灣海域分布量最為豐富[1-3],具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。據(jù)記載,方格星蟲(chóng)味甘、咸,性寒,具有滋陰補(bǔ)虛、養(yǎng)顏補(bǔ)腎、解煩渴、降血壓、提高免疫及清肺降火等功效[4-5],可緩解腎虛、肺虛、陰虛、多痰、盜汗、婦女乳汁稀少以及夜尿頻繁等癥狀[6-8],且方格星蟲(chóng)酶解產(chǎn)物具有降血脂、抗腫瘤、提高免疫力、美容養(yǎng)顏、延緩衰老等作用,在溶栓藥物、抗凝血藥物及抗衰老藥物上均有應(yīng)用[9-11]。因此,科學(xué)評(píng)定加工過(guò)程中方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分的變化情況,對(duì)方格星蟲(chóng)加工技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

目前,國(guó)內(nèi)對(duì)方格星蟲(chóng)的研究主要集中在其營(yíng)養(yǎng)成分分析、繁殖生物學(xué)及食用功能性等方面[12-14];養(yǎng)殖產(chǎn)地[5]和發(fā)育階段[15]對(duì)方格星蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響,及不同肉體部位的營(yíng)養(yǎng)成分含量差異性[16]均已有研究報(bào)道,然而,不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分變化的研究鮮有報(bào)道。電子鼻多用于測(cè)定樣品的整體風(fēng)味信息,能對(duì)各樣品的整體香氣特征進(jìn)行比較,可從宏觀上研究樣品的風(fēng)味;電子鼻技術(shù)在水產(chǎn)品鮮度評(píng)價(jià)、加工風(fēng)味變化等方面已有廣泛應(yīng)用研究[17],然而,電子鼻對(duì)方格星蟲(chóng)加工前后特征風(fēng)味的變化研究鮮有報(bào)道。

目前,我國(guó)對(duì)方格星蟲(chóng)的工業(yè)化加工利用較少,經(jīng)調(diào)研,廣西地區(qū)多采用水煮、蒸煮兩種烹飪方法對(duì)方格星蟲(chóng)肉進(jìn)行加工。因此,實(shí)驗(yàn)主要研究水煮或蒸煮加工前后方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分含量及特征風(fēng)味變化情況,進(jìn)而探索方格星蟲(chóng)肉的最佳加工方式,以期為方格星蟲(chóng)加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

方格星蟲(chóng)(體長(zhǎng)(10±1.6) cm,體寬(1±0.3) cm,體質(zhì)量(9±1.8) g) 采自欽州茅尾海海域;硫酸、石油醚、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、乙醇、蒽酮等 均為分析純。

Kjeltec2300全自動(dòng)定氮分析儀和Soxtec2050全自動(dòng)脂肪測(cè)定儀 瑞士FOSS公司;L8900氨基酸自動(dòng)分析儀 日本日立公司;TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;PEN3便攜式電子鼻 德國(guó)Airsense公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將方格星蟲(chóng)去內(nèi)臟、清洗、瀝干,備用。未加熱處理的方格星蟲(chóng)作為對(duì)照組。

水煮方法:稱取一定質(zhì)量(m)的方格星蟲(chóng)和一定體積(V)的水(m∶V=1∶50 g/mL),水沸后加入方格星蟲(chóng)煮3 min,瀝干,分別測(cè)定水煮后方格星蟲(chóng)肉中水分、灰分、總糖、脂肪、蛋白質(zhì)和氨基酸的含量。

蒸煮方法:稱取一定質(zhì)量(m)的方格星蟲(chóng)和一定體積(V)的水(m∶V=1∶50 g/mL),水沸后將方格星蟲(chóng)放入蒸籠,隔水蒸煮3 min,瀝干,分別測(cè)定蒸煮后方格星蟲(chóng)肉中水分、灰分、總糖、脂肪、蛋白質(zhì)和氨基酸的含量。

1.2.2 測(cè)定方法

1.2.2.1 一般營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定 水分含量測(cè)定采用直接干燥法,參考GB/T 5009.3-2016;粗灰分含量測(cè)定采用灼燒稱重法,參考GB/T 5009.4-2016;粗蛋白含量測(cè)定采用凱氏定氮法,參考GB/T 5009.5-2016;粗脂肪含量測(cè)定采用索氏抽提法,參考GB/T 5009.6-2016;總糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法[18-19]。

1.2.2.2 氨基酸的測(cè)定 采用氨基酸自動(dòng)分析儀法[20],參照GB/T 5009.124-2016。

1.2.2.3 電子鼻的分析測(cè)定 PEN3便攜式電子鼻含有10個(gè)不同的金屬氧化物傳感器,用于分析不同揮發(fā)性組分。分別稱取攪碎后的新鮮、水煮、蒸煮樣品2.00 g,置于20 mL頂空瓶中,加蓋密封,于50 ℃水浴中加熱10 min后進(jìn)行電子鼻分析,檢測(cè)時(shí)間60 s。采用Winmuster軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、主成分分析(principal component analysis,PCA)和傳感器負(fù)荷加載分析(Loadings)[21]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響

不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉一般營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響如表1所示。新鮮方格星蟲(chóng)肉水分含量為76.72%,蛋白質(zhì)含量為22.04%。水煮、蒸煮處理均使新鮮方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分含量降低,其中,水分、灰分、總糖與蛋白質(zhì)含量顯著降低(p<0.05),而脂肪含量變化無(wú)顯著性差異(p>0.05)。

表1 不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響(g/100 g,濕基)Table 1 Effects of different processing methods on the contents of nutritional components for Sipunculus nudus(g/100 g)

水煮或蒸煮處理均降低了方格星蟲(chóng)肉水分含量,這是因?yàn)閮煞N處理均使方格星蟲(chóng)肌肉受熱收縮產(chǎn)生壓力差,迫使肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白次級(jí)鍵作用結(jié)合的水分、肌纖維間隙的自由水排出,這種脫水現(xiàn)象導(dǎo)致方格星蟲(chóng)肌肉含水率降低[22-24]。蒸煮和水煮處理均降低了方格星蟲(chóng)肉灰分含量,其中水煮導(dǎo)致的灰分損失量顯著大于蒸煮加工方式(p<0.05),表明不同加工方式均可促進(jìn)一些可溶性鹽等灰分成分溶于水,而減少了肉中的灰分含量[25],且水煮引起的鹽溶出率高于蒸煮。方格星蟲(chóng)肉脂肪含量較低,且水煮和蒸煮處理對(duì)脂肪含量無(wú)顯著影響。方格星蟲(chóng)肉總糖含量較低,在蒸煮或水煮加工過(guò)程中,水溶性總糖溶出,顯著降低了肉中總糖含量(p<0.05),但加工方式對(duì)其總糖含量無(wú)顯著影響。方格星蟲(chóng)肉蛋白質(zhì)含量較高,且水煮、蒸煮處理顯著降低了蛋白質(zhì)含量(p<0.05),主要是因?yàn)榉礁裥窍x(chóng)肉中的水溶性蛋白和鹽溶性蛋白在水煮或蒸煮過(guò)程中溶出,造成總氮損耗較大[23-26]。其中,蒸煮處理引起的方格星蟲(chóng)蛋白質(zhì)損失量顯著大于水煮處理(p<0.05),可能是因?yàn)檎糁筮^(guò)程中的水蒸汽熱量高于水煮過(guò)程中的沸水熱量,導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)熱降解而溶于水中,進(jìn)而減少了肉中蛋白質(zhì)含量。

2.2 不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉氨基酸組成與含量的影響

不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉氨基酸組成及含量分布情況如表2所示。新鮮方格星蟲(chóng)肉含有17種氨基酸,其中必需氨基酸7種,鮮味氨基酸5種,與董蘭芳等[16]研究結(jié)果一致;新鮮方格星蟲(chóng)肉中總氨基酸含量(∑AA)為7.02 g/100 g鮮重,必需氨基酸含量(∑EAA)為0.94 g/100 g,鮮味氨基酸含量(∑UAA)為4.76 g/100 g,且∑EAA/∑AA 為13.42%,∑UAA/∑AA 為67.91%,與張桂和等[12]報(bào)道的方格星蟲(chóng)鮮味氨基酸含量較高的結(jié)論一致。然而,張桂和等[14]檢測(cè)到方格星蟲(chóng)肉含有18種氨基酸,這種結(jié)果差異主要是因?yàn)闃悠诽幚矸椒ú煌?本實(shí)驗(yàn)采用酸水解法破壞了色氨酸,因此在氨基酸評(píng)價(jià)時(shí)不包括色氨酸。從表2可知,兩種加工方式對(duì)必需氨基酸、總氨基酸與鮮味氨基酸含量變化均有一定程度的影響,其中,水煮引起的總氨基酸損失量3.43 g/100 g，小于蒸煮處理引起的總損失量3.59 g/100 g;水煮和蒸煮處理均使∑EAA/∑AA與∑EAA/∑NEAA降低,但∑UAA/∑AA比例增加,說(shuō)明在加工過(guò)程中,雖氨基酸總量降低,但鮮味氨基酸占總氨基酸的比例卻顯著提高,增強(qiáng)了肉的鮮味。

表2 不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉氨基酸的組成及含量的影響(g/100 g,濕基)Table 2 Effects of different processing methods on the composition and contents of amino acids for Sipunculus nudus(g/100 g)

相關(guān)文獻(xiàn)[27-29]報(bào)道了熱處理可使多糖裂解形成還原糖,并與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng),從而顯著減少氨基酸種類(lèi)和含量。水煮或蒸煮處理3 min后,方格星蟲(chóng)肉中氨基酸種類(lèi)減少,且含量明顯降低。經(jīng)水煮加工后,方格星蟲(chóng)肉中可檢測(cè)到的氨基酸種類(lèi)由17種減少至9種,其中Ter、Ala、Tyr、Cys、Val、Met、Phe、Ile 8種氨基酸(包含5種EAA)未檢出(含量低于本方法檢測(cè)閾值),可能在水煮加工過(guò)程中蛋白質(zhì)溶出或與美拉德反應(yīng)導(dǎo)致氨基酸種類(lèi)和含量減少有關(guān)[27-29];水煮后方格星蟲(chóng)肉∑EAA為0.27 g/100 g,∑AA為3.59 g/100 g,∑UAA為2.74 g/100 g;其中∑EAA/∑AA為7.59%,與新鮮方格星蟲(chóng)肉相比降低43.44%,而∑UAA/∑AA為76.46%,與新鮮方格星蟲(chóng)肉相比顯著升高,這是因?yàn)樗筇幚砗笕庵絮r味氨基酸含量的減少率(42.44%)小于總氨基酸減少率(48.86%)。經(jīng)蒸煮加工后,方格星蟲(chóng)肉中氨基酸種類(lèi)減少至10種,其中Ala、Tyr、Cys、Val、Met、Phe、Ile 7種氨基酸(包含4種EAA)未檢出(含量低于本方法檢測(cè)閾值),可能與蒸煮過(guò)程中的蛋白質(zhì)溶出或與美拉德反應(yīng)導(dǎo)致氨基酸種類(lèi)和含量減少有關(guān)[27-29];蒸煮處理后方格星蟲(chóng)肉∑EAA為0.31 g/100 g,∑AA為3.43 g/100 g,∑UAA為2.54 g/100 g;其中∑EAA/∑AA為8.92%,與新鮮方格星蟲(chóng)肉相比降低33.53%,而∑UAA/∑AA為73.96%,高于新鮮方格星蟲(chóng)肉,低于水煮處理的方格星蟲(chóng)肉,說(shuō)明水煮加工方式相對(duì)于蒸煮加工方式,能夠增加肉中的鮮味氨基酸相對(duì)含量(∑UAA/∑AA)。

2.3 電子鼻分析

2.3.1 傳感器的G/G0響應(yīng)值分析 電子鼻檢測(cè)主要是根據(jù)傳感器接觸到樣品揮發(fā)物后,電導(dǎo)率G發(fā)生變化,與初始電導(dǎo)率G0的比值(G/G0)隨之變化[21]。響應(yīng)值G/G0越偏離1(小于或者大于1),表示響應(yīng)氣體濃度越大,G/G0值接近甚至等于1表示沒(méi)有感應(yīng)氣體或氣體濃度低于檢測(cè)線。水煮或蒸煮處理后方格星蟲(chóng)肉整體風(fēng)味的變化,可通過(guò)電子鼻的不同傳感器在56 s處的響應(yīng)值及其變化來(lái)表示。由表3和圖1可知,S1、S3、S4、S5與S8傳感器響應(yīng)值均在1左右,且G/G0值變化不大,說(shuō)明加工前后方格星蟲(chóng)肉均含有較少的芳香苯類(lèi)、氨類(lèi)、氫氣、烷烴和乙醇類(lèi)氣體;而S2、S6、S7、S9與S10傳感器G/G0值增大,且均大于1,說(shuō)明水煮或蒸煮處理均使方格星蟲(chóng)肉中氨氧化物、甲烷、硫化氫、芳香烷烴類(lèi)揮發(fā)性成分含量增加,其中氨氧化物與硫化氫類(lèi)物質(zhì)含量增加明顯。

表3 不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉氣味響應(yīng)值的影響Table 3 Effects of different processing methods on response values of odor for Sipunculus nudus

圖1 氣味響應(yīng)雷達(dá)圖Fig.1 Radar chart of response values of odor

2.3.2 PCA分析 加工前后方格星蟲(chóng)肉電子鼻響應(yīng)值的PCA分析結(jié)果如圖2所示。第一主成分PC1的貢獻(xiàn)率為97.77%,PC1與PC2的貢獻(xiàn)率之和為99.84%,表明PCA分析能較好地反映原始高維矩陣數(shù)據(jù)的信息,可有效區(qū)分加工前后方格星蟲(chóng)肉特征風(fēng)味的變化。從不同處理的方格星蟲(chóng)肉樣品與新鮮的方格星蟲(chóng)肉原樣之間的距離上來(lái)看,新鮮與水煮處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)集中,其整體風(fēng)味輪廓較為相似,蒸煮處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)與新鮮、水煮的數(shù)據(jù)點(diǎn)距離較遠(yuǎn),差異主要體現(xiàn)在第1主成分軸上，說(shuō)明蒸煮處理后方格星蟲(chóng)肉的氣味成分差異顯著,而水煮處理的方格星蟲(chóng)肉的氣味成分差異不顯著。為明確不同加工處理前后風(fēng)味成分及含量的變化,后續(xù)將采用GC-MS對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步定性和定量分析。

圖2 不同加工方式方格星蟲(chóng)肉電子鼻PCA圖Fig.2 Principal component analysis of different processing methods for Sipunculus nudus

2.3.3 Loadings分析 由圖3可知,S1、S3、S4、S5傳感器的響應(yīng)值在橫縱坐標(biāo)均接近于零,說(shuō)明其信號(hào)變化較弱,貢獻(xiàn)率較小,即芳香苯類(lèi)、氨類(lèi)、氫氣、烷烴對(duì)PCA的貢獻(xiàn)率較小。S2、S7、S9傳感器在第1、第2主成分上貢獻(xiàn)率均較大,是區(qū)別加工前后方格星蟲(chóng)肉氣味的主要傳感器,說(shuō)明氨氧化物、硫化氫類(lèi)是方格星蟲(chóng)肉加工處理后產(chǎn)生的最主要揮發(fā)性成分,這與前文不同傳感器響應(yīng)值的研究結(jié)果相吻合。

圖3 不同傳感器第1主成分和第2主成分的載荷分析 Fig.3 Loadings analysis related to the PC1 and PC2 responed by different sensors

3 討論

不同加工方式(水煮和蒸煮)均降低了方格星蟲(chóng)肉水分含量和蛋白質(zhì)含量,相關(guān)研究報(bào)道了蒸煮處理太平洋柔魚(yú)[23]、金槍魚(yú)肉[24]和水煮處理細(xì)點(diǎn)圓趾蟹[25]、南極磷蝦[26]后,水分含量和蛋白質(zhì)含量均顯著降低,與本研究結(jié)果一致。不同加工方式對(duì)方格星蟲(chóng)肉脂肪含量無(wú)顯著影響,這與卜俊芝等[25]發(fā)現(xiàn)水煮對(duì)細(xì)點(diǎn)圓趾蟹肉脂肪含量影響較小的結(jié)論一致。另外,不同加工方式影響方格星蟲(chóng)肉營(yíng)養(yǎng)成分含量(蛋白質(zhì)、水分含量等),導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、肉質(zhì)水分流失,進(jìn)而影響肉體質(zhì)地、營(yíng)養(yǎng)及特征風(fēng)味物質(zhì)形成。孫麗[24]發(fā)現(xiàn)蒸煮影響金槍魚(yú)肉蛋白質(zhì)組分及水分含量,分析了蛋白質(zhì)組分變化與質(zhì)構(gòu)特性間的關(guān)系;榮建華[30]的研究結(jié)果表明熱加工影響脆肉鯇質(zhì)構(gòu)特性,改變了肉質(zhì)揮發(fā)性風(fēng)味成分;所以實(shí)驗(yàn)需進(jìn)一步探討不同加工方式下，方格星蟲(chóng)肉蛋白質(zhì)組分及水分含量變化與質(zhì)構(gòu)特性之間的關(guān)系,并采用GC-MS結(jié)合嗅聞技術(shù)定性定量分析揮發(fā)性風(fēng)味成分變化,為方格星蟲(chóng)加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供理論參考。

兩種加工方式均減少了方格星蟲(chóng)肉氨基酸含量,但蒸煮引起的氨基酸損失量大于水煮,因此,選取水煮加工可減少方格星蟲(chóng)氨基酸損失量。此外,方格星蟲(chóng)經(jīng)水煮或蒸煮后,由于肉質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分溶出而使水煮液和蒸煮液均含有一定量的營(yíng)養(yǎng)成分,例如蛋白質(zhì)、多糖和灰分等,且含有必需氨基酸和鮮味氨基酸,因此,實(shí)驗(yàn)需進(jìn)一步回收水煮液和蒸煮液蛋白質(zhì)用于開(kāi)發(fā)海鮮調(diào)味品或功能性飲料等產(chǎn)品。

4 結(jié)論

水煮或蒸煮處理均顯著降低了新鮮方格星蟲(chóng)肉的水分、灰分、總糖、蛋白質(zhì)和氨基酸含量,其中,必需氨基酸占總氨基酸的比例顯著降低,而鮮味氨基酸占總氨基酸的比例顯著升高,增強(qiáng)了方格星蟲(chóng)的鮮味。電子鼻分析能夠區(qū)分加工前后方格星蟲(chóng)肉的整體風(fēng)味,且水煮或蒸煮處理均使方格星蟲(chóng)肉中氨氧化物、甲烷、硫化氫、芳香烷烴類(lèi)揮發(fā)性成分含量增加,其中氨氧化物與硫化氫類(lèi)物質(zhì)含量明顯增加。后續(xù)將進(jìn)一步考察不同加工方式下，方格星蟲(chóng)肉蛋白質(zhì)組分變化與質(zhì)構(gòu)特性的關(guān)系，以及定性定量分析揮發(fā)性風(fēng)味成分變化,為進(jìn)一步高效利用和開(kāi)發(fā)方格星蟲(chóng)產(chǎn)品提供理論參考。