孫欽秀,董安迪,侯倩,王宇晗,鄭歐陽(yáng),魏帥,夏秋瑜,韓宗元,王澤富,吉宏武,劉書(shū)成*

1(廣東海洋大學(xué) 食品科技學(xué)院,廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省海洋生物制品工程實(shí)驗(yàn)室,廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心,水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 湛江,524088)2(海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心(大連工業(yè)大學(xué)),遼寧 大連,116034)

魚(yú)糜制品是一種富含蛋白質(zhì)的海洋食品，因其營(yíng)養(yǎng)豐富、口感風(fēng)味好、產(chǎn)品形式多樣而深受消費(fèi)者喜愛(ài)[1]。然而，在傳統(tǒng)熱加工過(guò)程中魚(yú)糜產(chǎn)品常發(fā)生出油、出水、結(jié)構(gòu)松散等質(zhì)量問(wèn)題，影響產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益[2]。已有研究表明高密度CO2技術(shù)可以有效改善蛋白質(zhì)的凝膠特性，是一種可以補(bǔ)充或替代傳統(tǒng)熱加工的新加工技術(shù)[3-6]。本課題組在前期研究中也發(fā)現(xiàn)利用高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜(魚(yú)糜的一種)形成凝膠，其感官品質(zhì)、凝膠強(qiáng)度、微觀(guān)結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)成分等方面均優(yōu)于熱加工蝦肉糜凝膠[5, 7]。因此，高密度CO2處理有望成為加工魚(yú)糜凝膠制品的新技術(shù)手段。但是在前期研究中本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，高密度CO2在蝦肉糜中的溶解和擴(kuò)散方式對(duì)于蝦肉糜形成凝膠的過(guò)程也有重要影響。然而其相關(guān)研究尚缺乏詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

為了考察高密度CO2溶解和擴(kuò)散方式對(duì)蝦肉糜凝膠強(qiáng)度的影響，本研究采用自制的溶解和擴(kuò)散模具(縱向、橫向和混合)，以熱誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠為對(duì)照，研究了高密度CO2在縱向、橫向和混合等3種溶解和擴(kuò)散方式下制備的蝦肉糜凝膠的品質(zhì)特性(主要營(yíng)養(yǎng)成分、感官品質(zhì)、保水性、凝膠強(qiáng)度、水分分布、微觀(guān)結(jié)構(gòu)等)，為研究高密度CO2溶解和擴(kuò)散行為與凝膠特性之間的關(guān)系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)為選擇合適的高密度CO2處理方式制備魚(yú)糜制品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：凡納濱對(duì)蝦(Liopenaeusvannamei)，規(guī)格36～40只/kg，購(gòu)于廣東省湛江市霞山東風(fēng)水產(chǎn)批發(fā)市場(chǎng)，加冰充氧?；钸\(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室。用自來(lái)水清洗后，選取大小均一、形體完整的蝦。

試劑:碘鹽,市售;二氧化碳(純度99.99%),湛江氧氣廠(chǎng);戊二醛、磷酸、乙醇、叔丁醇、醋酸異戊酯、硫酸、鹽酸、硫酸鉀、硫酸銅等(均為分析純),湛江市科誠(chéng)貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HA221-50-10-C型超臨界裝置,南通市華安超臨界萃取有限公司;HH-8數(shù)顯恒溫水浴箱,常州澳華儀器有限公司;TMS-Pro型物性分析質(zhì)構(gòu)儀,美國(guó)FTC公司;CR22GⅡ型高速冷凍離心機(jī),日本日立公司;HYP-Ⅱ馬弗爐,上海纖檢儀器有限公司;TCP-B全自動(dòng)測(cè)色色差儀,北京奧依克光電儀器有限公司;MeaseMR23-060 H-1低場(chǎng)核磁共振成像分析儀,蘇州鈕邁儀器有限公司;Sirion200型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡,荷蘭飛利浦FEI公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蝦肉糜的制備

鮮活對(duì)蝦經(jīng)過(guò)去頭、殼、腸腺后,蝦肉用剪刀剪碎,用于蝦肉質(zhì)量5倍的冰水反復(fù)漂洗3次(15 min/次),然后用2層紗布對(duì)肉糜進(jìn)行擠壓脫水,再加入3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的食鹽,在冰水浴中擂潰15 min,即制成蝦肉糜樣品[水分70%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右],待用于制備凝膠。

1.3.2 熱誘導(dǎo)制備蝦肉糜凝膠

將制備的蝦肉糜充填入混合溶解和擴(kuò)散的模具中,40 ℃水浴加熱15 min,90 ℃水浴加熱30 min,迅速冷卻至室溫,制備好的蝦肉糜凝膠在4 ℃冰箱中放置24 h后用于測(cè)試品質(zhì)指標(biāo)。

1.3.3 高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜制備凝膠

圖1是高密度CO2處理裝備示意圖。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí),首先打開(kāi)制冷及制冷循環(huán),設(shè)置處理釜所需溫度,然后將蝦肉糜樣品放入處理釜中,密封,開(kāi)啟高壓泵泵入CO2氣體,待壓強(qiáng)上升至所需壓強(qiáng),關(guān)閉高壓泵,封閉進(jìn)出處理釜的閥門(mén),維持處理釜內(nèi)所需的壓強(qiáng)和溫度,靜態(tài)處理一段時(shí)間后,卸壓取出樣品。處理好的樣品要迅速冷卻,在4 ℃放置24 h后用于測(cè)試品質(zhì)指標(biāo)。

高密度CO2縱向溶解和擴(kuò)散處理的參數(shù)為:壓強(qiáng)30 MPa、溫度60 ℃、時(shí)間60 min;高密度CO2橫向溶解和擴(kuò)散的參數(shù)為:壓強(qiáng)30 MPa、溫度60 ℃、時(shí)間60 min;高密度CO2混合溶解和擴(kuò)散的參數(shù)為:壓強(qiáng)30 MPa、溫度55 ℃、時(shí)間60 min。

圖1 高密度CO2處理流程Fig.1 Process of dense phase carbon dioxide

1.3.4 主要營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

水分的測(cè)定采用恒溫烘箱干燥法(GB 5009.3— 2016);粗蛋白的測(cè)定采用凱氏定氮法(GB/T 5009.5—2016);灰分的測(cè)定采用高溫灼燒法(GB/T 5009.4—2016)。

1.3.5 感官評(píng)定

感官評(píng)定參考周蕊等[8]的方法稍作改動(dòng)。感官評(píng)定小組由7名訓(xùn)練有素的評(píng)價(jià)員組成。評(píng)定人員根據(jù)表1的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)定指標(biāo)包括氣味、色澤、組織形態(tài)和滋味。每一項(xiàng)的分值范圍1～5分,每一項(xiàng)權(quán)重為氣味0.1、色澤0.1、組織狀態(tài)0.5和滋味0.3。評(píng)分越高,品質(zhì)越好?？傮w得分計(jì)算公式為:總分=∑aibi(i=1,2,3...n)(a為評(píng)定指標(biāo),b為評(píng)定權(quán)重)。評(píng)分結(jié)果以7位評(píng)價(jià)員所得數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

表1 蝦肉糜凝膠的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of shrimp surimi gel

1.3.6 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定

凝膠強(qiáng)度的測(cè)定參考劉書(shū)成等[5]的方法。將制備好的蝦肉糜凝膠,用TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀聯(lián)合P/0.5 cm(直徑)柱形探頭測(cè)定破斷強(qiáng)度和破斷距離。測(cè)試速度為1 mm/s,穿刺深度為10 mm,起始力1.5 N,樣品高度20 mm。凝膠強(qiáng)度的計(jì)算如公式(1)所示:

凝膠強(qiáng)度/(N·mm)=破斷強(qiáng)度(N)×破斷距離(mm)

(1)

1.3.7 保水性的測(cè)定

蝦肉糜保水性的測(cè)定參顧賽麒等[9]的方法測(cè)定。稱(chēng)取蝦肉糜凝膠樣品質(zhì)量ω1(g),用3層濾紙包裹后置于離心管中在8 000×g下離心10 min,離心后稱(chēng)取蝦肉糜凝膠樣品質(zhì)量為ω2(g),保水性計(jì)算如公式(2)所示:

(2)

1.3.8 水分分布狀態(tài)的測(cè)定

蝦肉糜水分分布狀態(tài)的測(cè)定參考SUN等[10]的方法，采用低場(chǎng)核磁共振儀測(cè)定。質(zhì)子共振頻率為21 MHz，磁體強(qiáng)度為0.43 T，采用Caar-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脈沖序列對(duì)樣品進(jìn)行掃描，得到橫向弛豫時(shí)間T2，將迭代次數(shù)設(shè)置為105，并將獲得的曲線(xiàn)反演為T(mén)2和振幅相對(duì)面積A2。

1.3.9 微觀(guān)結(jié)構(gòu)的測(cè)定

電鏡掃描參考FENG等[11]的方法。將蝦肉糜凝膠樣品切成規(guī)格2 mm×2 mm×5 mm小塊,在4 ℃條件下,放入2.5%(體積分?jǐn)?shù))的戊二醛溶液中固定12 h,然后用0.1 mol/L的磷酸緩沖液(pH為7.2)清洗固定后的樣品3次,每次10 min。吸出緩沖液,加入乙醇逐級(jí)梯度脫水,脫水劑的乙醇體積分?jǐn)?shù)依次為30%、50%、70%、90%、100%的乙醇2次,每次脫水10～15 min。吸出乙醇,加入醋酸異戊酯與乙醇體積比1∶1的混合液,浸泡10～20 min并適當(dāng)搖動(dòng)。用100%叔丁醇置換1次,時(shí)間15 min。樣品真空冷凍干燥;噴金,用掃描電鏡觀(guān)察,放大倍數(shù)×1 500。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次,數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用JMP10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和Tukey′s HSD多重比較分析,置信度為95%(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝦肉糜凝膠的主要營(yíng)養(yǎng)成分

由表2可以看出,與未處理的蝦肉糜相比,熱誘導(dǎo)和高密度CO2誘導(dǎo)制備蝦肉糜凝膠的水分和蛋白質(zhì)都有所損失(P<0.05),熱誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的灰分損失比較大(P<0.05),高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠的灰分基本無(wú)損失(P>0.05)。與熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠相比,高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的水分和蛋白質(zhì)損失較少(P<0.05),高密度CO2縱向、橫向和混合溶解和擴(kuò)散誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠的主要營(yíng)養(yǎng)成分之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 蝦肉糜凝膠的主要營(yíng)養(yǎng)成分 單位：%

蝦肉糜形成凝膠的過(guò)程是蝦肉肌原纖維蛋白在熱或高密度CO2誘導(dǎo)下先慢慢變性,再進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕宦?lián)和聚集,而形成有序的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),生成具有較高強(qiáng)度和彈性的凝膠體[6-7]。在這個(gè)過(guò)程中,由于蛋白質(zhì)變性而暴露出疏水基團(tuán)以及肌原纖維蛋白收縮等原因而使肉糜持水力下降[12],導(dǎo)致水分含量顯著下降。

熱誘導(dǎo)制備蝦肉糜凝膠是利用水煮的方式,在水煮的過(guò)程中部分水溶性蛋白和礦物質(zhì)可能溶于水中,而使凝膠中的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)有所損失;高密度CO2制備蝦肉糜凝膠是在無(wú)水的CO2環(huán)境中進(jìn)行,雖然高密度CO2對(duì)水分有一定的萃取作用[13],但對(duì)蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)不具有萃取作用,而且這個(gè)過(guò)程是靜態(tài)處理,僅僅在卸壓過(guò)程中可能有少量水溶性蛋白和礦物質(zhì)被水分?jǐn)y帶出來(lái)[5],而使凝膠中的蛋白質(zhì)有少量損失,礦物質(zhì)基本無(wú)損失。

2.2 蝦肉糜凝膠的感官評(píng)分

對(duì)蝦肉糜凝膠主要從氣味、色澤、組織形態(tài)和滋味等4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)(圖2)。新鮮未處理的蝦肉糜呈青灰色,具有生蝦應(yīng)有氣味和滋味,既黏稠又松軟,不能成型。熱誘導(dǎo)蝦肉糜形成的凝膠,呈現(xiàn)紅色,具有一定熟蝦的香味和滋味,凝膠成型較好,具有一定的彈性,但組織疏松且具有較多的不均勻氣孔。高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜形成的凝膠,呈現(xiàn)鮮亮的紅色,具有熟蝦的香味和滋味,凝膠成型好,具有較好的彈性,而且組織致密均勻。

由圖3可以看出,熱誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的感官評(píng)分顯著高于未處理的蝦肉糜(P<0.05)。高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的感官評(píng)分又顯著高于熱誘導(dǎo)的感官評(píng)分(P<0.05)。熱誘導(dǎo)可以使蛋白質(zhì)發(fā)生變性使蝦青素被釋放出來(lái)而呈現(xiàn)紅色;但熱誘導(dǎo)是在水浴中進(jìn)行,容易損失較多的氣味和滋味物質(zhì)。另外,熱誘導(dǎo)的傳熱速度慢和傳質(zhì)不均勻也導(dǎo)致凝膠的組織結(jié)構(gòu)較疏松。高密度CO2誘導(dǎo)是在無(wú)水環(huán)境中進(jìn)行,滋味物質(zhì)損失較少;雖然高密度CO2對(duì)揮發(fā)性氣味物質(zhì)具有萃取作用,但是高密度CO2處理是靜態(tài)處理,僅僅在卸壓的過(guò)程中有少量損失;由于高密度CO2也能使蛋白質(zhì)充分變性,從而使蝦肉糜凝膠呈現(xiàn)出鮮亮的粉紅色。另外,CO2在超臨界狀態(tài)下的表面張力為零,使其在蝦肉糜中的溶解和擴(kuò)散比較均勻,從而形成了組織結(jié)構(gòu)比較均勻和致密的凝膠形態(tài)。高密度CO2三種溶解和擴(kuò)散方式誘導(dǎo)制備的蝦肉糜凝膠,在感官評(píng)分上并無(wú)顯著差異(P> 0.05),這是因?yàn)?種高密度CO2處理的參數(shù)(壓強(qiáng)、溫度和時(shí)間)均能使蝦肉糜充分形成凝膠。

圖2 蝦肉糜凝膠的外觀(guān)圖Fig.2 The appearance of shrimp surimi gel

圖3 蝦肉糜凝膠的感官評(píng)分Fig.3 Sensory evaluation of shrimp surimi gel注:不同小寫(xiě)字母表示有顯著差異(P<0.05)(下同)

2.3 蝦肉糜凝膠的強(qiáng)度

凝膠強(qiáng)度是魚(yú)糜制品非常重要的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，凝膠強(qiáng)度越大，魚(yú)糜制品的品質(zhì)越好[14]。由圖4可以看出，未處理蝦肉糜的凝膠強(qiáng)度未測(cè)出，因?yàn)樯r肉糜組織松軟，無(wú)法成型。高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的強(qiáng)度顯著高于熱誘導(dǎo)(P<0.05)。熱誘導(dǎo)魚(yú)糜形成凝膠的過(guò)程包括凝膠化、凝膠劣化和魚(yú)糕化3個(gè)階段，凝膠化和魚(yú)糕化有助于提高魚(yú)糜制品的凝膠強(qiáng)度，而凝膠劣化則降低魚(yú)糜制品的凝膠強(qiáng)度[15]。魚(yú)糜凝膠劣化是指魚(yú)肉中存在的耐熱的堿性蛋白酶在50～70 ℃使肌原纖維蛋白(特別是肌球蛋白)發(fā)生降解，大大降低了凝膠的彈性和強(qiáng)度[16]。研究表明，高密度CO2處理對(duì)誘導(dǎo)魚(yú)糜凝膠劣化的堿性蛋白酶具有很好的鈍化作用[17]，從而抑制魚(yú)糜的凝膠劣變。此外，高密度CO2也能誘導(dǎo)食品蛋白質(zhì)變性和聚集并發(fā)生交聯(lián)形成凝膠。高密度CO2誘導(dǎo)蛋白質(zhì)形成凝膠的機(jī)制主要有以下三點(diǎn)：(1)高壓下CO2的分子效應(yīng)[18]。CO2本身是疏水溶劑，可以與蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的疏水側(cè)鏈發(fā)生相互作用，使其疏水基團(tuán)暴露，改變蛋白質(zhì)周?chē)乃h(huán)境，使蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性和聚集。或者，高密度CO2與蛋白質(zhì)的堿性氨基酸(賴(lài)氨酸、精氨酸和組氨酸)殘基結(jié)合形成復(fù)合物，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性和聚集；(2)pH值降低效應(yīng)[18]。高壓下CO2溶于水生成H2CO3，又解離出H+降低體系的pH值。一方面不耐酸或接近等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)由此而變性聚集；另一方面，H+會(huì)使蛋白質(zhì)帶上大量的正電荷，使整個(gè)蛋白質(zhì)內(nèi)部表現(xiàn)出靜電斥力，蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其變性和聚集；(3)蛋白質(zhì)分子之間的相互作用[6, 19]。高壓下CO2與蛋白質(zhì)之間通過(guò)疏水相互作用、靜電斥力和氫鍵等的作用使蛋白質(zhì)肽鏈伸展而發(fā)生變性，蛋白質(zhì)分子之間又通過(guò)疏水相互作用、二硫鍵、非二硫共價(jià)鍵等作用而發(fā)生聚集和交聯(lián)，從而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠。因此，高壓下CO2誘導(dǎo)的魚(yú)糜凝膠品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)熱誘導(dǎo)的。另外，凝膠強(qiáng)度與凝膠的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)也密切相關(guān)，一般來(lái)講，凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑越小、分布越均勻越致密，其凝膠強(qiáng)度就越大。從蝦肉糜凝膠的感官評(píng)價(jià)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察可知，熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑較大且分布不均勻，而高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑小且分布均勻致密。因此，高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠強(qiáng)度較大。

圖4 蝦肉糜凝膠的強(qiáng)度Fig.4 The strength of shrimp surimi gel

由圖4還可以看出，高密度CO2混合溶解和擴(kuò)散方式誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠強(qiáng)度顯著高于高密度CO2縱向溶解和擴(kuò)散的(P<0.05)，高密度CO2縱向溶解和擴(kuò)散的蝦肉糜凝膠強(qiáng)度又顯著高于高密度CO2橫向溶解和擴(kuò)散的(P<0.05)，這可能與在高密度CO2溶解和擴(kuò)散過(guò)程中CO2與蝦肉糜的接觸面積以及高密度CO2進(jìn)入處理釜的氣流方向等有關(guān)。CO2與蝦肉糜在高密度CO2的混合溶解和擴(kuò)散過(guò)程中接觸的表面積分別是縱向和橫向的2倍，這使高密度CO2混合溶解和擴(kuò)散在單位時(shí)間內(nèi)有更多的CO2與蝦肉糜蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，使蝦肉糜快速形成均勻而致密的組織結(jié)構(gòu)。雖然CO2與蝦肉糜在高密度CO2縱向溶解和擴(kuò)散與橫向溶解和擴(kuò)散過(guò)程中接觸的表面積是相等的，但是CO2進(jìn)入處理釜的氣流是縱向的，這可能使CO2縱向溶解和擴(kuò)散的速度大于橫向溶解和擴(kuò)散的速度，高密度CO2縱向溶解和擴(kuò)散在單位時(shí)間內(nèi)有更多的CO2與蝦肉糜蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，使蝦肉糜相對(duì)快速地形成均勻而致密的組織結(jié)構(gòu)。

2.4 蝦肉糜凝膠的保水性

保水性是指當(dāng)肉或肉制品在加工或貯藏過(guò)程中保持其原有水分與添加水分的能力。保水性是魚(yú)糜制品的一種主要品質(zhì)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō),保水性越高,魚(yú)糜制品的質(zhì)量就越好。由圖5可以看出,與未處理的蝦肉糜相比,熱誘導(dǎo)和高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的保水性都顯著下降(P<0.05)。在熱和高密度CO2誘導(dǎo)下,蝦肉糜逐漸向凝膠結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,雖然凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于鎖住水分[20],但是由于熱和高密度CO2處理使蝦肉糜蛋白質(zhì)發(fā)生變性使疏水性基團(tuán)暴露,導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力下降[21],部分水分析出而使其保水性下降,這與前人的研究結(jié)果一致。李睿智等[22]研究發(fā)現(xiàn)在熱誘導(dǎo)魚(yú)糜形成凝膠過(guò)程中,蛋白質(zhì)變性使疏水基團(tuán)暴露導(dǎo)致其保水能力下降。由圖5還可以看出,高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的保水性顯著高于熱誘導(dǎo)(P<0.05),這可能與蝦肉糜的微觀(guān)結(jié)構(gòu)有關(guān)。與熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠相比,高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)的孔徑更細(xì)小、也更加均勻和致密,這可能使其中的水分不容易從凝膠內(nèi)部滲漏出來(lái)。

圖5 蝦肉糜凝膠的保水性Fig.5 Water holding capacity of shrimp surimi gel

2.5 蝦肉糜凝膠的水分分布狀態(tài)

圖6為蝦肉糜凝膠水分的T2弛豫信息。氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小，T2弛豫時(shí)間越短[21]。由圖6可以看出，與蝦肉糜凝膠的水分馳豫時(shí)間相對(duì)應(yīng)的峰有4個(gè)，其弛豫時(shí)間分別用T20、T21、T22和T23表示，分別對(duì)應(yīng)凝膠中水分子的不同狀態(tài)[23]。弛豫時(shí)間T20和T21位于0～10 ms，可歸于蝦肉糜凝膠體系中的結(jié)合水(與蛋白質(zhì)分子緊密結(jié)合的水)；弛豫時(shí)間T22位于30～100 ms，表示蝦肉糜凝膠體系中的不易流動(dòng)水(蝦肉糜凝膠內(nèi)大分子截留水)；弛豫時(shí)間T23>400 ms，表示蝦肉糜凝膠體系中的自由水。

圖6 蝦肉糜凝膠的水分弛豫時(shí)間T2的分布Fig.6 Water relaxation time(T2)of shrimp surimi gel

圖7為4種狀態(tài)水弛豫時(shí)間T2的變化,由圖7可以看出,不同處理對(duì)蝦肉糜中T20和T21的弛豫時(shí)間影響差異不顯著(P>0.05),這可能是因?yàn)榻Y(jié)合水是與大分子緊密結(jié)合的水,一般的加熱或者機(jī)械處理并不能顯著改善結(jié)合水的結(jié)合狀態(tài)。3種高密度CO2處理的蝦肉糜凝膠的T22均比熱誘導(dǎo)的T22長(zhǎng)(P<0.05),且3種高密度CO2方法間差異性不顯著(P>0.05),表明與熱誘導(dǎo)法相比,高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠可以有效抑制蝦肉糜中不易流動(dòng)水的流動(dòng)性的增加。熱誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠中存在4種狀態(tài)的水分子,比高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠多一個(gè)自由水(T23)。這可能是因?yàn)闊崽幚磉^(guò)程中,蛋白變性形成三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致部分不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化成自由水。

圖8為各處理組中不同狀態(tài)水分百分比含量變化。由圖8可以看出,在蝦肉糜凝膠體系中,不易流動(dòng)水的相對(duì)百分含量最大。熱誘導(dǎo)或高密度CO2誘導(dǎo)蝦肉糜形成凝膠的過(guò)程中,肌球蛋白在氫鍵、靜電斥力、疏水相互作用、非二硫共價(jià)鍵等的作用下高級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生松散,肽鏈伸展,然后又在氫鍵、疏水相互作用、非二硫共價(jià)鍵、二硫鍵等的作用下分子之間又會(huì)發(fā)生聚集和交聯(lián),從而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并具有一定彈性的凝膠[15,19]。在這個(gè)過(guò)程中,蛋白質(zhì)分子極化基團(tuán)靜電荷與水分子極化基團(tuán)靜電荷之間的引力構(gòu)成吸水作用,將肉糜中的多數(shù)水分子納入網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的空間形成不易流動(dòng)水[24]。

a-T20;b-T21;c-T22;d-T23圖7 蝦肉糜凝膠的水分弛豫時(shí)間T2Fig.7 Water relaxation time T2 of shrimp surimi gel

高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠與熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠在結(jié)合水(T20和T21)的相對(duì)百分含量上無(wú)顯著差異(P>0.05),但高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠的不易流動(dòng)水(T22)相對(duì)百分含量顯著高于熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠(P<0.05);高密度CO2三種溶解和擴(kuò)散方式誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠在結(jié)合水(T20和T21)和不易流動(dòng)水(T22)的相對(duì)百分含量上無(wú)顯著差異(P>0.05)。這與蝦肉糜凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。從感官評(píng)價(jià)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析中可知,熱誘導(dǎo)蝦肉糜凝膠的組織疏松,凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑較大,很容易使不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤鴵p失,而高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠組織致密,凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑均勻而且較小,從而鎖住了不易流動(dòng)水。該結(jié)果與前面分析的保水性、凝膠強(qiáng)度和微觀(guān)結(jié)構(gòu)的結(jié)果相一致。這也充分說(shuō)明高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠在品質(zhì)方面顯著優(yōu)于熱誘導(dǎo)。

2.6 蝦肉糜凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)

魚(yú)糜凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與其凝膠強(qiáng)度、保水性和水分狀態(tài)等品質(zhì)指標(biāo)都有直接的關(guān)系。一般來(lái)講,魚(yú)糜凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑越細(xì)小、紋理結(jié)構(gòu)越平整細(xì)膩,越容易鎖住更多的水分,其凝膠強(qiáng)度就越高,保水能力就越好。

由圖9可以看出,熱誘導(dǎo)和高密度CO2誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠的顯微結(jié)構(gòu)存在顯著的差異。熱誘導(dǎo)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔徑較大且分布不均勻,紋理粗糙且不平整。高密度CO2誘導(dǎo)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔徑較小且均勻致密,紋理細(xì)膩且平整。高密度CO2三種溶解和擴(kuò)散方式誘導(dǎo)的凝膠在顯微結(jié)構(gòu)上差異較小,但高密度CO2混合溶解和擴(kuò)散誘導(dǎo)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔徑更加細(xì)小均勻致密,紋理也更加細(xì)膩平整。RAWDKUEN等[25]認(rèn)為規(guī)則的結(jié)構(gòu)是更強(qiáng)的凝膠強(qiáng)度的內(nèi)在原因。水煮加熱由于加熱速度慢和傳質(zhì)不均勻通常會(huì)使魚(yú)糜凝膠的網(wǎng)絡(luò)孔徑較大而且不均勻[26]。高密度CO2處理?xiàng)l件下,CO2在超臨界狀態(tài)下的表面張力為零,使其在肉糜中溶解和擴(kuò)散比較均勻,有利于形成孔徑較小而且均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖9 蝦肉糜凝膠的微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖(×1 500)Fig.9 Microstructure of shrimp surimi gel (×1 500)

3 結(jié)論

以熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠為對(duì)照,分析了高密度CO2縱向、橫向和混合等3種溶解和擴(kuò)散方式誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠的品質(zhì)特性。與熱誘導(dǎo)的蝦肉糜凝膠相比,3種高密度CO2誘導(dǎo)方式均提高了蝦肉糜凝膠的感官品質(zhì)和凝膠品質(zhì)。3種高密度CO2的溶解和擴(kuò)散方式對(duì)蝦肉糜凝膠的主要營(yíng)養(yǎng)成分、感官評(píng)分、保水性和微觀(guān)結(jié)構(gòu)等無(wú)顯著影響。但高密度CO2混合溶解和擴(kuò)散方式制備的凝膠強(qiáng)度顯著高于縱向溶解和擴(kuò)散組。因此,綜合蝦肉糜凝膠的各種品質(zhì)指標(biāo),混合溶解和擴(kuò)散法可以用于制備高品質(zhì)的蝦肉糜凝膠。