超高壓對蝦蛄脫殼及加工性能的影響

賈　瑩，胡志和*，王秀玲，陳少華，劉蓄瑾，夏　磊

（天津商業(yè)大學生物技術(shù)與食品科學學院，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津　300　　　 134）

超高壓對蝦蛄脫殼及加工性能的影響

賈瑩，胡志和*，王秀玲，陳少華，劉蓄瑾，夏磊

（天津商業(yè)大學生物技術(shù)與食品科學學院，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津300 134）

以壓力、保壓時間為影響因素，以得肉率、脫殼時間和持水性為指標，研究超高壓處理 蝦蛄脫殼的最佳條件，評價不同脫殼條件下所得蝦仁的加工性能（汁液流失率、質(zhì)構(gòu)和色澤變化）。結(jié)果顯示：在所選的壓力（100～500 MPa）和時間（1～20 min）范圍內(nèi)，當壓力為350～400 MPa，保壓時間為8 min時，與傳統(tǒng)的手工直接去殼相比，脫殼時間縮短55%、得肉率提高26.28%。在該條件下處理后蝦仁的持水性為31.82%、汁液流失率為-6.56%、整體 色差變化值為12.46、硬度為214.396 g、彈性為0.891、咀嚼性為101.020、黏聚力為0.526。因此，超高壓處理蝦蛄，能夠提高脫殼效率，改善蝦肉的加工性能。

蝦蛄；超高壓處理；脫殼工藝

蝦蛄（Mantis Shrimp），俗稱“螳螂蝦”、“爬蝦”，又稱“富貴蝦”、“琵琶蝦”等。隸屬甲殼綱、口足目、蝦蛄科。蝦蛄營養(yǎng)豐富、汁鮮肉嫩，其蛋白質(zhì)含量高達20%，脂肪含量0.7%，含有大量人體必需氨基酸［1-2］，富含磷和其他多種微量元素，是很好的含磷食物。蝦蛄廣泛分布于中國沿海地區(qū)，以福建、廣東、浙江及海南為主要產(chǎn)地，日本、朝鮮、東南亞各國附近海域也廣泛存在［3］。國內(nèi)有研究者對蝦蛄類進行區(qū)域性研究：黃梓榮等［4］分析了南海北部陸架區(qū)蝦蛄類的種類組成和數(shù)量分布；梅文驤［5-6］、徐善良［7］等研究報道了浙江沿海蝦蛄類的資源現(xiàn)狀、種類組成及生活習性等，但對其營養(yǎng)成分研究報道較少［8-9］。

雖然蝦蛄營養(yǎng)豐富，味道鮮美，但由于其外殼堅硬并且尾部和兩側(cè)都長著鋒利的刺，去殼較難，給食用帶來麻煩，特別是在其鮮活狀態(tài)下去殼更是不易。傳統(tǒng)手工脫殼及機械脫殼時間長，得肉率低，并且不易得到完整的蝦仁［10］。目前，廣泛使用速凍后解凍的方法對蝦進行脫殼，但效率低且易破壞蝦仁品質(zhì)［11］。

超高壓（ultra-high pressure，UHP）技術(shù)是食品加工領(lǐng)域的高新技術(shù)之一，對食品的色澤、天然風味和營養(yǎng)價值具有獨特的保護效果［12-14］。陳少華等［15］研究超高壓技術(shù)對南美白對蝦脫殼及加工性能的影響，得出超高壓處理能顯著縮短南美白對蝦脫殼時間、提高蝦仁得肉率、持水性（water holding capacity，WHC）、降低其汁液流失率（drip loss，DL）的結(jié)論，從而說明超高壓脫殼可以提高蝦仁的加工性能。

本研究采用超高壓技術(shù)處理蝦蛄，以壓力、保壓時間為影響因素，以得肉率、脫殼時間和持水性為指標，確定蝦蛄脫殼的最佳條件，并對不同脫殼條件下所得蝦仁的汁液流失率、質(zhì)構(gòu)和色澤變化進行研究，為利用超高壓技術(shù)進行蝦蛄脫殼提供理論指導。

1　材料與方法

1.1材料

蝦蛄購于天津市韓家墅水產(chǎn)市場。

聚乙烯塑料袋天津華安塑料有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

L535-1型低速離心機湘儀離心機儀器有限公司；UltraScan PRO色度儀美國Hunter Lab公司；HWS24型電熱恒溫水浴鍋上海一恒科技有限公司；TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)分析儀英國Stable Micro Systems公司；HPP.L3-800/2.5超高壓設(shè)備天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；JJ-2型組織搗碎勻漿機常州國華電器有限公司；FA1104N型電子天平上海精密科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1壓力和保壓時間對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響測定

選取顏色、大小、質(zhì)量差異較小的鮮活蝦蛄，清洗干凈后放入聚乙烯塑料袋（每袋約100 mL蒸餾水、1 只蝦蛄），真空密封包裝。分別在保壓時間8 min，壓力250、300、350、400、450、500 MPa條件下和壓力400 MPa，保壓時間4、6、8、10、12 min條件下，常溫處理蝦蛄后進行手工脫殼，以未經(jīng)超高壓處理的新鮮蝦蛄作為對照組，分別計算不同壓力和保壓時間下蝦蛄脫殼時間及得肉率，以脫殼時間和得肉率為指標評價脫殼效率。

脫殼時間測定：挑選5 名經(jīng)過培訓的實驗員，對不同超高壓條件處理后的蝦蛄進行脫殼。記錄每組5 只蝦蛄脫殼所用的時間，每個處理組進行3 次平行實驗。

得肉率測定：準確稱量不同超高壓條件處理后每組整蝦蛄的質(zhì)量以及脫殼后的蝦仁質(zhì)量。每組5 只蝦蛄，每個處理組進行3 次平行實驗。按公式（1）計算得肉率。

1.3.2超高壓處理后蝦仁持水性與汁液流失率的測定

持水性測定：分別稱取15 g按1.3.1節(jié)不同超高壓條件處理的蝦仁，按1∶1（m/V）加水勻漿，40 ℃水浴20 min后放入離心管中，4 000 r/min，常溫下離心10 min后去除上清液。按公式（2）計算蝦仁持水性，每個處理組進行3 次平行實驗。

式中：m1為離心管質(zhì)量/g；m2為離心后離心管與蝦仁勻漿的總質(zhì)量/g；m為蝦仁質(zhì)量/g。

汁液流失率測定［16］：稱取不同超高壓條件處理的蝦蛄，在稱量之前統(tǒng)一用濾紙吸去表面水分，然后稱量脫殼后的蝦仁質(zhì)量，最后再稱量蝦殼與蝦頭等廢料的質(zhì)量，按公式（3）計算蝦仁的汁液流失率。

式中：m為鮮蝦的質(zhì)量/g；m1為高壓脫殼后蝦仁的質(zhì)量/g；m2為蝦殼與蝦頭等廢料的質(zhì)量/g。

1.3.3超高壓處理對蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響測定

采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀，對1.3.1節(jié)中各超高壓條件處理后的蝦仁硬度、彈性、咀嚼性、黏聚力進行測試，測定探頭為P/50柱形探頭，取樣部位為蝦仁肌肉第4腹節(jié)中央位置，測試時選取的參數(shù)值為測前速率2 mm/s，測試速率1 mm/s，測試后速率2 mm/s；測試深度75%；觸發(fā)力5 g。每個處理組取6 個平行樣測定。

1.3.4超高壓處理對蝦仁色澤的影響測定

準確稱取1.3.1節(jié)中各條件下處理的蝦仁50 g，進行打漿。采用UltraScan PRO色度儀測定樣品的亮度（L*）值、紅度（a*）值、黃度（b*）值，按照公式（4）計算蝦仁色澤的總體變化值（ΔE）［17］。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*分別為處理組的蝦仁的L*、a*、b*值與對照組蝦仁的L*、a*、b*值之差。

1.3.5冷凍處理對蝦蛄脫殼時間、得肉率及處理后蝦仁品質(zhì)的影響測定

將10 只（22±3）g的蝦蛄放入-18 ℃冰箱，冷凍12 h后拿出，立即進行實驗，實驗方法同1.3.1節(jié)，記錄脫殼時間及得肉率，將所得蝦仁溫度升至室溫，依據(jù)1.3.2～1.3.4節(jié)的實驗方法對蝦仁的持水性、汁液流失率、質(zhì)構(gòu)及色澤進行測定。將未處理、超高壓處理、冷凍處理蝦蛄的脫殼時間、得肉率、質(zhì)構(gòu)和色差等指標進行全面比較。

2　結(jié)果與分析

2.1壓力和保壓時間對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響

2.1.1壓力對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響

脫殼時間和得肉率是評價蝦蛄脫殼效率的重要指標。如果脫殼時間縮短，將很大程度提高蝦蛄蝦仁的生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。得肉率則反映了蝦蛄脫殼后蝦仁的產(chǎn)出率，也間接反映了蝦仁的完整程度。

圖1　不同壓力下處理8 min對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響Fig.1　Effect of treatment at different pressures for 8 min on shelling time and meat yield of squilla

由圖1可知，不同壓力處理蝦蛄的脫殼時間與未處理蝦蛄脫殼時間相比均顯著下降（P＜0.05），且脫殼時間隨壓力的增大呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。250～350 MPa條件下處理蝦蛄脫殼時間比對照組縮短了36%～46%，壓力較小時脫殼時間仍較長，這可能是由于較低壓力下蝦殼與蝦仁組織之間仍有黏連。400 MPa條件下脫殼時間較對照組縮短了55%。400～500 MPa條件下隨著壓力增大脫殼時間反而延長，這可能是由于壓力過高使蝦仁的結(jié)締組織和肉蛋白變性，從而使蝦仁易破碎，延遲了脫殼時間［18］。

不同壓力處理蝦蛄得肉率與對照組相比顯著提高（P＜0.05）。250～350 MPa條件下得肉率隨壓力的增加而增大，350 MPa時得肉率達到41.28%，提高了26.28%。壓力超過350 MPa 時蝦仁得肉率下降，這可能是由于壓力過高使蝦肉整體質(zhì)構(gòu)發(fā)生變化，從而造成脫殼時蝦蛄尾部容易斷裂，引起得肉率降低［19］。因此，壓力為350 MPa，處理8 min，既能有效提高蝦蛄的脫殼效率，又能夠提高得肉率。

2.1.2保壓時間對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響

圖2　400 MPa條件下不同保壓時間對蝦蛄脫殼時間及得肉率的影響Fig.2　Effect of different holding times at 400 MPa on shelling time and meat yield of squilla

由圖2可知，不同保壓時間的脫殼時間均比對照組顯著減少（P＜0.05）。保壓時間為8 min時的脫殼時間比對照組縮短了52.03%，保壓時間超過8 min時，反而會延長脫殼時間。這可能是由于保壓時間過長使蝦仁的結(jié)締組織和肉蛋白變性，容易造成蝦仁破碎，脫殼時間變長［18］。

蝦蛄得肉率隨保壓時間的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，保壓時間8 min時，得肉率最大，為40.85%；8 min之后，蝦蛄得肉率出現(xiàn)下降的趨勢，其原因可能是蝦蛄的肌原纖維蛋白在長時間壓力的作用下，肌肉出現(xiàn)了破裂損失［20］。實驗結(jié)果表明，保壓時間為8 min時，能有效提高蝦蛄的脫殼效率。

2.2超高壓處理對蝦仁持水率與汁液流失率的影響

2.2.1壓力對脫殼蝦仁持水率與汁液流失率的影響

圖3　不同壓力下處理8　min對蝦仁持水率和汁液流失率的影響Fig.3　Effect of treatment at different pressures for 8 min on WHC and drip loss rate of peeled squilla

超高壓處理之后，蝦仁的持水率與汁液流失率會直接影響其加工性能和食用品質(zhì)。由圖3可知，不同壓力處理蝦蛄8 min時，蝦仁的持水率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。實驗結(jié)果顯示，超高壓處理蝦蛄，其所得蝦仁不但不會失水反而吸水，250～400 MPa處理與未處理組相比蝦仁的持水率顯著增加（P＜0.05）、汁液流失率顯著降低（P＜0.05），其中400 MPa條件下汁液流失率達到最小為-6.56%，350 MPa條件下持水率達到最大為31.82%。

2.2.2保壓時間對脫殼蝦仁持水率與汁液流失率的影響

圖4　400 MPa條件下不同保壓時間對蝦仁持水性和汁液流失率的影響Fig.4　Effect of different holding times at 400 MPa on WHC and drip loss rate of peeled squilla

由圖4可知，壓力在400 MPa條件下不同保壓時間蝦仁的持水率和汁液流失率的影響明顯（P＜0.05），保壓時間4～8 min，蝦仁的持水率逐漸升高，汁液流失率逐漸降低；保壓時間8min，其持水率達到最大，為30.47%，汁液流失率達到最低，為-6.56%；大于8 min后，持水率逐漸下降，汁液流失率逐漸升高。

隨著壓力的增大（ 圖3）和保壓時間的延長（圖4），持水率和汁液流失具有相關(guān)性和規(guī)律性。持水率增大，汁液流失減少。這可能與在一定壓力和保壓時間范圍內(nèi)，引發(fā)蛋白質(zhì)極性基團的暴露程度導致蛋白質(zhì)水合作用的變化有關(guān)［21-22］。此外，在此范圍內(nèi)，隨著壓力的升高，導致肌纖維的結(jié)構(gòu)遭到破壞，使肌纖維組織中蛋白受到的作用增大，從而導致汁液的流失變化［23］。也可能是壓力使蝦仁細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致汁液的流失［24］。

2.3超高壓處理對蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.1壓力對脫殼蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響

圖5　不同壓力下處理8 min對蝦仁的硬度和彈性的影響Fig.5　Effect of treatment at different pressures for 8 min on hardness and springiness of peeled squilla

由圖5可知，在不同壓力下處理8 min均能顯著提高蝦仁硬度（P＜0.05）。這主要是由于隨著壓力的升高肌球蛋白分子發(fā)生變性聚合，巰基-二硫鍵交聯(lián)使分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而提高蝦仁的硬度［25］。蝦仁硬度隨壓力的升高而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。400 MPa時，硬度最大，為214.396 g；壓力作用對蝦仁的彈性影響顯著（P＜0.05），350 MPa時彈性最大，彈性值為0.891，這與王志江等［26］研究壓力對超高壓熟制雞肉彈性的影響得出壓力作用對超高壓熟制雞肉的彈性影響顯著（P＜0.05），在400 MPa 左右達到最大值的結(jié)論相似。250～350 MPa，蝦仁彈性隨壓力的上升而增大，壓力超過350 MPa時，蝦仁水分損失導致肌肉結(jié)構(gòu)變緊，彈性下降。

圖6　不同壓力下處理8 min對蝦仁的咀嚼性和黏聚力的影響Fig.6　Effect of treatment at different pressures for 8 min on chewiness and cohesiveness of peeled squilla

由圖6可知，保壓時間8 min，咀嚼性與黏聚力均顯示出先增大后減小的趨勢，在400 MPa時，其咀嚼性和黏聚力分別為101.020和0.526。因此，不同壓力下，咀嚼性差異顯著，黏聚力差異不明顯，這說明超高壓對咀嚼性具有一定的破壞性。

2.3.2保壓時間對脫殼蝦仁質(zhì)構(gòu)的影響

圖7　400 MPa條件下不同保壓時間對蝦仁硬度和彈性的影響Fig.7　Effects of different holding times at 400 MPa on hardness and springiness of peeled squilla

由圖7可知，400 MPa不同保壓時間處理后蝦仁硬度影響顯著（P＜0.05），隨保壓時間的增大，蝦仁硬度和彈性均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。保壓時間8 min時，硬度和彈性均達到最大值，分別為214.396 g和0.866。

圖8　400 MPa條件下不同保壓時間對蝦仁的咀嚼性和黏聚力的影響Fig.8　Effect of different h olding times at 400 MPa on chewiness and cohesive ness of peeled squilla

由圖8可知，在400 MPa條件下，保壓時間為4～10 min時，咀嚼性變化不是很明顯，10 min后咀嚼性下降。黏聚力在6～12 min內(nèi)，隨保壓時間的增加而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在8 min時，黏聚力最大為0.572。

2.4超高壓處理對蝦仁色澤的影響

2.4.1壓力對脫殼蝦仁色澤的影響

色澤是消費者判斷肉及肉制品品質(zhì)的重要指標。由表1可知，鮮蝦仁L*值為60.43，在超高壓處理過程中隨著壓力增大，蝦仁L*值不斷增大，變化顯著（P＜0.05）；蝦仁a*值不斷減小，且壓力大于350 MPa時蝦仁顏色偏綠；蝦仁b*值不斷減小，b*值呈負數(shù)，說明蝦仁顏色偏藍色。其中350 MPa處理的蝦仁 L*值與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。隨著壓力的增大蝦仁的ΔE值明顯增大，各處理組之間差異顯著（P＜0.05），蝦仁逐漸變白，透明度降低，整體顏色發(fā)生改變。這可能是由于壓力升高蝦仁蛋白質(zhì)開始變性所致。

表1　不同壓力下處理8 min對蝦仁色澤的影響Table 1 Effect of treatment with different pressures for 8 min on the color of peeled squilla

2.4.2保壓時間對脫殼蝦仁色澤的影響

表2　400 MPa條件下不同保壓時間對蝦仁色澤的影響Table 2　Effect of different holding times at 400 MPa on the color of peeled squilla　lla

由表2可知，保壓時間對蝦仁L*值影響顯著（P＜0.05），且在超高壓處理過程中隨著保壓時間的增大呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。保壓時間的延長均使a*值和b*值呈現(xiàn)上下起伏的變化趨勢且都為負值；隨保壓時間增加，ΔE值上下起伏。說明保壓時間對脫殼后蝦仁色澤并無顯著影響。

2.5未處理、超高壓處理與冷凍處理之間的比較

表3　不同方法處理蝦蛄的脫殼時間與蝦仁完整性（得肉率、持水率、汁液流失率）的對比Table 3　Effect of different treatment methods on shelling time and integrality （yield， water content and drip loss） of squilla

由表3可知，經(jīng)超高壓處理的蝦蛄脫殼時間遠遠小于其他兩種方式，并且得肉率和持水率比其他兩種方式高，汁液流失率小。冷凍處理的蝦蛄汁液流失很嚴重。劉慶營［27］研究表明在冷凍過程中，水產(chǎn)品內(nèi)部水分形成冰顆粒，體積膨脹，組織結(jié)構(gòu)遭破壞，發(fā)生冷凍變性，解凍后其內(nèi)部水分析出，從而使水產(chǎn)品表面干燥、肉質(zhì)劣化、食感變差。但超高壓處理的蝦蛄不但不失水反而保水。

表4　不同方法對脫殼蝦仁硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性的影響Table 4 Effect of different treatment methods on texture properties（hardness， springiness， cohesiveness and chewiness） of peeled squilla

由表4可知，超高壓處理的蝦仁在硬度約是冷凍處理的兩倍，這可能是由于在冷凍過程中，蝦仁組織結(jié)構(gòu)被嚴重破壞，組織軟化造成的；超高壓處理的彈性、咀嚼性和黏聚力均高于冷凍處理，這可能是由于蝦仁在進行冷凍再解凍的過程中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與組織破壞造成的。

表5　不同方法對脫殼蝦仁色澤的影響Table 5　Effect of different treatment methods on the color of peeled squilla

由表5可知，超高壓處理的蝦仁顏色與未處理和冷凍處理的相比，L*值較未處理及冷凍處理的高；a*值與未處理的相差不大，偏紅，冷凍處理的則偏綠；b*值較小，偏藍，其他兩種處理方法的偏黃，超高壓處理的與其相差較大；ΔE值比冷凍處理的大，可能是未處理的蝦蛄，在脫殼過程中損壞嚴重，與空氣中的氧氣接觸面比較大，導致氧化造成的。

3　結(jié) 論

超高壓處理可以顯著提高蝦蛄脫殼效率和加工性能。超高壓脫殼蝦蛄的最佳脫殼工藝條件為壓力350～400 MPa，保壓時間8 min。在此超高壓條件下，脫殼蝦蛄的得肉率增大，脫殼時間明顯縮短，蝦仁的加工性能得到提高，脫殼后的蝦仁鮮嫩飽滿。

處理后脫殼蝦仁色澤的總體變化ΔE值隨壓力的增加而明顯增大，但在一定壓力下其隨保壓時間的延長變化并不明顯。因此，在利用超高壓進行脫殼蝦蛄時，應選取適當?shù)膲毫l件。

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Effect of Ultra-High Pressure Treatment on Shucking and Processing Properties of Squilla

JIA Ying， HU Zhihe*， WANG Xiuling， CHEN Shaohua， LIU Xujin， XIA Lei
（Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology， College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce， Tianjin300134， China）

The optimal shucking conditions of squilla by ultra-high pressure （UHP） treatment w ere determined by examining the effects of pressure （100-500 MPa） and holding time （1-20 min） on squilla meat yield， shucking time and water holding capacity （WHC）. The drip loss， texture and color variation of peeled squilla as a function of shucking conditions were assessed. Results showed that compared with traditional manual shelling technique， the shucking time was reduced by 55%，a nd meat yield was increased 26.28% when squilla was treated at 350-400 MPa for 8 min； meanwhile， WHC of shelled squilla was 31.82%， drip loss rate -6.56%， color variation 12.46， hardness 214.396 g， springiness 0.891， chewiness 101.020 and cohesiveness 0.526. Therefore， using ultra-high pressure treatment， both shucking effi ciency and texture properties of squilla can be improved.

squilla； ultra-high pressure； shucking technique

TS254.4

A

1002-6630（2015）23-0047-06

10.7506/spkx1002-6630-201523010

2015-06-30

國家自然科學基金面上項目（31271841）；天津市高等學校創(chuàng)新團隊項目（TD12-5049）

賈瑩（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術(shù)。E-mail：18920728601@163.com

胡志和（1962—），男，教授，碩士，研究方向為專用功能食品。E-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn