低場(chǎng)核磁結(jié)合理化指標(biāo)分析對(duì)蝦凍藏期間的表觀品質(zhì)變化

孫協(xié)軍，張凱，孫攀，李秀霞

(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 錦州, 121013)

低場(chǎng)核磁結(jié)合理化指標(biāo)分析對(duì)蝦凍藏期間的表觀品質(zhì)變化

孫協(xié)軍，張凱，孫攀，李秀霞*

(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院, 遼寧 錦州, 121013)

研究了預(yù)煮(沸水中煮制5 min)處理后的南美白對(duì)蝦在凍藏期間的表觀品質(zhì)(色差和質(zhì)構(gòu))、水分含量及LF-NMR 弛豫時(shí)間T2的變化，并對(duì)各指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，隨著凍藏時(shí)間的增加，熟制南美白對(duì)蝦水分含量和持水力持續(xù)降低，亮度(L*)和紅黃值(a*、b*)逐漸降低，硬度增加，而彈性降低；自由水的比例(P22)逐漸增高，而含量最高的中間水比例(P21)有降低的趨勢(shì)，說(shuō)明凍藏對(duì)蝦肌肉水分發(fā)生了部分遷移。對(duì)各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果說(shuō)明，對(duì)蝦硬度指標(biāo)與游離水相對(duì)比例(P22)呈正比，彈性指標(biāo)與中間水比例(P21)呈正比，水分含量與硬度指標(biāo)和色差值(L*、a*、b*)呈反比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，在凍藏期間，熟制南美白對(duì)蝦水分含量和分布的改變導(dǎo)致了其表觀品質(zhì)(色差和質(zhì)構(gòu))的降低。

南美白對(duì)蝦；預(yù)煮；凍藏；表觀品質(zhì)；水分狀態(tài)

南美白對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)，屬節(jié)肢動(dòng)物門(mén)、甲殼綱、十足目、對(duì)蝦科，是世界上養(yǎng)殖量最大的三大對(duì)蝦之一。2014年，我國(guó)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖總量達(dá)到157.69萬(wàn)t，占蝦類養(yǎng)殖總量的53.9%[1]。在渤海灣地區(qū)，對(duì)蝦收獲期較短，且養(yǎng)殖南美白對(duì)蝦自身水分和蛋白質(zhì)含量高，易腐敗變質(zhì)[2]，生蝦或沒(méi)有煮透的對(duì)蝦在長(zhǎng)期貯存中會(huì)產(chǎn)生黑變現(xiàn)象，預(yù)煮后凍藏是當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)者常采用的對(duì)蝦長(zhǎng)期保鮮方式之一，預(yù)煮可鈍化蝦體內(nèi)多酚氧化酶，起到抑制對(duì)蝦黑變的作用，提高凍藏對(duì)蝦貨架期[3-4]。熟制對(duì)蝦在凍藏一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)蝦殼表面發(fā)白的現(xiàn)象，主要原因是汁液和水分在凍藏過(guò)程中流失。

水分在肉品凍藏期間發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和遷移[5]，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)(low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR)的橫向弛豫T2(自旋—自旋弛豫)可反映這一變化[6]，這在對(duì)蝦水分變化的研究中已有應(yīng)用[7]。在肉類食品中，一般將水分按照橫向弛豫時(shí)間長(zhǎng)短分為3類，結(jié)合水T2b0～10 ms、中間水T2110～100 ms、自由水T22>100 ms[6-8]。在已有的報(bào)道中，對(duì)蝦中至少存在T21(21～42 ms)和T22(47～129 ms) 這2種狀態(tài)水分，各狀態(tài)水分的組成及比例與肉品的水分含量、pH和色澤等理化性質(zhì)間存在較高的相關(guān)性[7]。凍藏對(duì)蝦肌肉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被凍結(jié)-解凍過(guò)程中形成的冰晶破壞，導(dǎo)致蝦肉持水力下降、質(zhì)地發(fā)生改變[9]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)持水力、全質(zhì)構(gòu)和色差值的變化，結(jié)合LF-NMR的橫向弛豫時(shí)間T2的變化，分析預(yù)煮后南美白對(duì)蝦在凍藏期間表觀品質(zhì)變化，初步揭示熟制對(duì)蝦凍藏期間水分遷移對(duì)品質(zhì)變化的影響規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南美白對(duì)蝦，購(gòu)自錦州市林西路水產(chǎn)批發(fā)市場(chǎng)，鮮活運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室；高效液相色譜檢測(cè)所用試劑均為色譜純，水為超純水，其他試劑為分析純。

F-10制冰機(jī)，斯科茨曼制冰機(jī)系統(tǒng)(上海)有限公司；Delta320型號(hào)精密pH計(jì)，美國(guó)METTLER TOLEDO公司；SORVALL Stratos冷凍高速離心機(jī)，美國(guó)Thermo公司；UV-2550紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，島津儀器(蘇州)有限公司；TA.XT-plus質(zhì)構(gòu)儀，Stable Micro Systems公司；CR-400型色彩色差計(jì)，日本Minolta公司；美的電蒸鍋，美的集團(tuán)股份有限公司；DHG-9031A干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái)，蘇州安泰科技股份有限公司；DZX-40SC型立式自控電熱壓力蒸氣滅菌器，上海申安醫(yī)院器械廠；NMI20低場(chǎng)核磁共振儀，上海紐邁電子科技有限公司；KjeltecTM8400型凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司；P6890GC型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫公司。

1.2 樣品處理

鮮活南美白對(duì)蝦加冰致死后稱量，選擇質(zhì)量(10±2) g的對(duì)蝦，流水沖洗干凈，沸水中煮5 min，撈出后立即用冷水沖洗至室溫，瀝干水分后隨機(jī)分成42份，每份4只蝦，加厚聚乙烯食品包裝袋密封包裝，平鋪于網(wǎng)眼塑料箱中，置于-18 ℃冷庫(kù)中凍藏，每30 d取7袋樣品流水解凍2 h后，分別測(cè)定整蝦的色差值和蝦肉水分含量、持水力、全質(zhì)構(gòu)指標(biāo)及LF-NMR橫向弛豫時(shí)間T2的變化，每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定4次。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 水分含量

參照GB2009.3—2010 2010所述方法測(cè)定。

1.3.2 持水力

參照TIRONI等[10]方法測(cè)定，稱取10 g絞碎的蝦肉，置于50 mL離心管中，4 ℃條件下10 000 r/min離心15 min，離心結(jié)束后，傾斜離心管30 min使上層汁液流出。持水力為保留的水分含量占蝦肉初始水分含量的比例，其中水分含量采用1.3.1方法測(cè)定。

1.3.3 色差

采用CR-400色差計(jì)分析南美白對(duì)蝦的L*(亮度)，a*(紅色/綠色)和b*(黃色/藍(lán)色)，樣品測(cè)定前進(jìn)行白板校正。

1.3.4 全質(zhì)構(gòu)(texture profile analyser; TPA)指標(biāo)

取對(duì)蝦前兩腹節(jié)(靠頭部)位置的蝦肉，測(cè)定其全質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。測(cè)試條件：P/5柱形探頭，測(cè)試前速度1 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)試后速度1 mm/s，測(cè)試形變量30%，觸發(fā)力5 g。

1.3.5 水分分布及狀態(tài)

選取對(duì)蝦腹部前兩節(jié)，將其切成(20×5×5) mm的長(zhǎng)方體，置于15 cm核磁管中，然后放入磁體箱中。設(shè)定質(zhì)子共振頻率為22.0 MHz，采用硬脈沖[Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)]序列測(cè)定樣品的橫向弛豫時(shí)間T2。實(shí)驗(yàn)參數(shù)：溫度(32±0.01)℃，采樣點(diǎn)數(shù)TD=6 160，τ=120 us，掃描次數(shù)NS=6，回波數(shù)EchoCnt=8000，掃描試驗(yàn)結(jié)束后，利用反演軟件擬合出T2值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Excel 2007作圖及SPSS 16.0數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分含量和持水力的測(cè)定結(jié)果

凍藏期間對(duì)蝦水分含量變化見(jiàn)表1所示，從表1可以看出，熟制南美白對(duì)蝦初始水分含量為68.36%，在貯藏期結(jié)束時(shí)(180 d)降為65.29%，說(shuō)明凍藏導(dǎo)致對(duì)蝦失水。在凍藏150 d后，對(duì)蝦水分含量顯著降低(P<0.05)。水分流失的原因，可能是細(xì)胞部分凍結(jié)，使得細(xì)胞相鄰未凍結(jié)區(qū)的溶液濃度升高，同時(shí)增加了酶的濃度，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，提高了汁液流失率[11]。

持水力是衡量對(duì)蝦品質(zhì)的一項(xiàng)有效指標(biāo)，持水力的變化通常會(huì)影響水產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性[12]。南美白對(duì)蝦死后肌肉持水力降低[13]，而蒸煮處理導(dǎo)致對(duì)蝦肌肉的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化導(dǎo)致水分流出，肌肉的持水力降低，因此熟蝦的持水力低于生蝦[14]。凍藏期間熟制南美白對(duì)蝦的持水力如表1所示，對(duì)蝦的持水力隨著貯藏時(shí)間的增加而降低，這是因?yàn)閮霾貙?dǎo)致對(duì)蝦肌原纖維蛋白質(zhì)分子間的結(jié)合程度發(fā)生了變化，導(dǎo)致其持水能力下降[15-16]。由于預(yù)煮處理已經(jīng)導(dǎo)致了蝦肉蛋白一定程度的變性，因此，后期凍藏對(duì)于預(yù)煮后的南美白對(duì)蝦持水力的影響程度減弱，只有在貯藏180 d后，持水力出現(xiàn)了顯著降低(P<0.05)。

表1 熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間水分含量和持水力的變化

注：同行字母不同表示差異顯著(P<0.05)。表2、表3同。

2.2 質(zhì)構(gòu)特性分析

質(zhì)構(gòu)是分析水產(chǎn)品的組織特性時(shí)常檢測(cè)的一項(xiàng)指標(biāo)。熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化如表2所示。從表2可以看出，對(duì)蝦的硬度、膠著度和咀嚼度隨著貯藏時(shí)間的增加而增加，而彈性、黏聚性和回復(fù)性降低。硬度、膠著度和咀嚼性分別是指使物體變形的力、把半固態(tài)食品或固態(tài)食品咀嚼到可以吞咽狀態(tài)所用的能量，膠著度和咀嚼性與硬度直接相關(guān)，這3個(gè)指標(biāo)的數(shù)值越大，說(shuō)明咀嚼越費(fèi)力。對(duì)蝦在凍藏過(guò)程中的硬度及咀嚼性的增加，與其汁液流失及蝦肉持水能力下降有關(guān)[17]。肌肉硬度與其水分含量成反比[18]，由于蛋白質(zhì)在預(yù)煮操作中發(fā)生變性，熟制對(duì)蝦水分及汁液流失是其在凍藏期間硬度增加的主要原因[17]。而彈性、黏聚性和回復(fù)性降低則與蝦肉中肌原纖維蛋白質(zhì)之間作用力減弱有關(guān)，加熱預(yù)煮導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)間的結(jié)合力變?nèi)?，在外力作用后的回?fù)能力及黏附能力變?nèi)酰r肉蛋白的冷凍變性加劇了這一變化的程度，因此，導(dǎo)致熟制對(duì)蝦的彈性指標(biāo)在凍藏期間逐漸降低。

表2 熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間全質(zhì)構(gòu)的變化

2.3 色差值(L*、a*、b*)的變化

熟制對(duì)蝦的色澤是一項(xiàng)非常重要的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于蝦青素以和蝦青蛋白結(jié)合的形式存在，生蝦呈現(xiàn)出青色，而預(yù)煮破壞了這一色素和蛋白質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，熟制對(duì)蝦呈現(xiàn)橙紅色。熟制對(duì)蝦在凍藏期間的色差值(L*、a*、b*)變化見(jiàn)表3所示，對(duì)蝦亮度(L*)在凍藏期間顯著降低(P<0.05)，這與蝦肉凍藏過(guò)程中汁液流失有關(guān)，水分減少導(dǎo)致蝦表面亮度下降。這與MA等對(duì)冷凍蝦仁L*所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[19]，但與生蝦凍藏的L*變化不一致[20]，生蝦在凍藏過(guò)程中由于冰晶的形成，解凍后游離水增加，機(jī)體表面的反射光增加而導(dǎo)致L*增加[21]。凍熟對(duì)蝦的a*和b*在貯藏期間都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，原因可能是與蝦肉蛋白的冷凍變性有關(guān)，煮制并不能導(dǎo)致蝦肉蛋白完全變性，在后期凍藏過(guò)程中，蝦肉蛋白質(zhì)冷凍變性釋放了更多的游離蝦青素，導(dǎo)致凍藏前期蝦體變紅變黃，而游離蝦青素的性質(zhì)不穩(wěn)定，極易受環(huán)境及自身因素而降解或異構(gòu)，在這些因素的綜合作用下，凍熟對(duì)蝦的a*和b*在貯藏后期降低，表現(xiàn)為蝦褪色。相比于L*和a*，對(duì)蝦b*在凍藏期間的變化較大，能較好的反應(yīng)蝦體顏色變化規(guī)律[22-23]，可用作凍藏對(duì)蝦的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間色差值(L*、a*、b*)的變化

2.4 LF- NMR橫向弛豫時(shí)間T2測(cè)定結(jié)果

LF-NMR的橫向弛豫時(shí)間T2可用于水分分布及狀態(tài)的分析，目前，該方法已廣泛的應(yīng)用在肉品貯藏加工過(guò)程中水分變化的檢測(cè)上[24]。圖1為凍熟南美白對(duì)蝦T2圖譜，根據(jù)T2弛豫時(shí)間的不同，將對(duì)蝦中水分分為3種形態(tài)，T2b、T21和T22。T2b的弛豫時(shí)間在0.04～8.31 ms之間，稱為結(jié)合水，與蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)緊密結(jié)合[8, 24]，這部分水占總量的8%左右，在凍熟對(duì)蝦中，根據(jù)橫向弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短主要分為兩部分：T2b1和T2b2，其中，T2b1的弛豫時(shí)間接近0.1 ms，被認(rèn)為是與大分子物質(zhì)結(jié)合最緊密的水。在對(duì)蝦凍藏期間，T2b的變化不明顯(p>0.05)，這部分水分的比例P2b略有增高(見(jiàn)表4；P>0.05)，可能是中間水或者游離水的變化導(dǎo)致的[25]。T21的弛豫時(shí)間在9.0～80 ms之間，代表對(duì)蝦中含量最高的中間水，也稱為不易流動(dòng)水，主要指蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部或細(xì)胞內(nèi)的水分[8, 24]，T21在貯藏期間沒(méi)有明顯變化(P>0.05)，P21略有降低(P>0.05)。T22是橫向弛豫時(shí)間最長(zhǎng)的一部分水，稱為自由水或游離水，主要指肌原纖維蛋白外部的水或細(xì)胞外水，熟制對(duì)蝦中這部分水分按照弛豫時(shí)間長(zhǎng)短可分為兩部分，其總的比例用P22表示。在對(duì)蝦凍藏期間，P22逐漸增加，貯藏第180天的游離水比例顯著高于貯藏初期(0 d和30 d；P<0.05)。

圖1 熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間T2弛豫時(shí)間圖譜Fig.1 T2 relaxation time of pre-cooked white shrimp Litopenaeus vannamei during frozen storage

貯藏時(shí)間/d0306090120150180P2b/%8.07±0.28a7.87±0.91a8.07±0.73a7.14±0.98a8.06±0.86a8.16±1.07a8.35±0.68aP21/%87.43±2.35a87.51±2.91a86.22±0.54a87.01±3.47a86.47±1.06a86.09±3.04a85.47±1.85aP22/%4.50±0.63b4.62±0.64b5.71±0.97ab5.85±0.53ab5.47±0.65ab5.75±0.81ab6.28±0.58a

注：P2b代表結(jié)合水的比例，P21代表中間水的比例，P22代表自由水的比例；同行字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.5 各檢測(cè)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

熟制對(duì)蝦凍藏期間質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、色差值與水分含量、比例及持水力之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表5所示。其中結(jié)合水比例P2b與膠著度、咀嚼性和亮度(L*)呈正相關(guān)(P<0.05)，而中間水比例P21與彈性、黏聚性、回復(fù)性及色差值(L*、a*、b*)呈強(qiáng)正相關(guān)(P<0.01)，結(jié)合水比例P22與硬度、膠著度、咀嚼性呈強(qiáng)正相關(guān)(P<0.01)。而水分含量與對(duì)蝦硬度、膠著度和咀嚼性呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與回復(fù)性呈正相關(guān)(P<0.05)，與a*和b*呈強(qiáng)正相關(guān)(P<0.01)。持水力與硬度、膠著度和咀嚼性呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)(P<0.01)。從以上結(jié)果可以看出，對(duì)蝦自身水分含量變化嚴(yán)重影響到其表觀品質(zhì)(質(zhì)構(gòu)和色差)，表現(xiàn)為：肌肉硬度與水分含量呈反比[18]，隨著水分含量的降低，硬度指標(biāo)升高，蝦肉越來(lái)越難于咀嚼，而a*、b*與水分含量之間的強(qiáng)正相關(guān)性說(shuō)明蝦肉脫水的同時(shí)伴隨著褪色，表觀品質(zhì)降低。3種狀態(tài)水分的變化對(duì)質(zhì)構(gòu)和色差的影響不一致，由于結(jié)合水和游離水的相對(duì)比例較小，這2種水分對(duì)質(zhì)構(gòu)和色差值的影響較小，而中間水的影響較大，其中，中間水比例降低伴隨著蝦肉彈性指標(biāo)的降低，蝦肉間結(jié)合力下降，同時(shí)伴隨著對(duì)蝦亮度(L*)、紅度值(a*)和黃度值(b*)的降低，對(duì)蝦品質(zhì)下降。而結(jié)合水和游離水的變化主要影響硬度指標(biāo)的變化，其中游離水的影響較大，游離水的增加可導(dǎo)致蝦肉的可咀嚼難度增加，由于蛋白質(zhì)變性致不易流動(dòng)水流出成為游離水是包裝凍蝦游離水增加的主要原因，這說(shuō)明蝦肉硬度不是肌肉表面吸附的游離水決定的，而與組織及細(xì)胞間隙間容納的水分有關(guān)。

表5 各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

注：*P<0.05; **P<0.01。

3 結(jié)論

本文研究了熟制南美白對(duì)蝦凍藏期間水分含量和狀態(tài)、持水力、質(zhì)構(gòu)指標(biāo)和色差值的變化，并對(duì)各主要指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，得到如下結(jié)論：隨著貯藏期的延長(zhǎng)，凍熟南美白對(duì)蝦水分含量和持水力逐漸降低，色差值(L*、a*、b*)逐漸降低，硬度指標(biāo)增加，彈性指標(biāo)下降；對(duì)蝦結(jié)合水比例(P21)和自由水比例(P22)增加，而中間水比例(P21)降低；在貯藏后期，對(duì)蝦脫水和褪色現(xiàn)象比較明顯。相關(guān)性分析結(jié)果表明對(duì)蝦水分含量與硬度呈反比，而與紅度值(a*)和黃度值(b*)呈正比，中間水比例與彈性指標(biāo)、色差值(L*、a*、b*)呈正比，自由水比例與硬度指標(biāo)呈正比。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，凍熟對(duì)蝦的褪色現(xiàn)象與蝦體不同狀態(tài)水分的比例變化有關(guān)，隨著中間水比例的降低而逐漸褪色并失去彈性，而游離水相對(duì)比例增高導(dǎo)致對(duì)蝦的硬度升高。

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The effect of physical and chemical parameters at low field NMR of white shrimpsLitopenaeusvannameion frozen shrimp during its storage

SUN Xie-jun, ZHANG Kai, SUN Pan, LI Xiu-xia*

(College of Food Science and Technology,Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Apparent quality (texture and color), moisture content, LF-NMRT2relaxation time after cooked in boiling water for 5 min, and the correlation coefficients among measured variables were investigated. The results showed that moisture content and water holding capacity increased with the increasing of storage time, accompaniedL*,a*, andb*decreased, hardness increased, and elasticity decreased;P22increased gradually, while the highest percentage of waterP21somehow reduced which indicating that water in shrimp was migrated during frozen storage. The correlation coefficients result showed that hardness was directly positively correlated withP22, texture of elasicity was positively correlated with intermediate waterP21, moisture content was negatively correlated with hardness andL*,a*, andb*value. The result revealed that water content and distribution change caused the decrease of the quality (texture and color) of pre-cooked white shrimpsLitopenaeusvannameiduring frozen storage.

Litopenaeusvannamei; pre-cook; frozen storage; apparent quality; water status

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705036

學(xué)士，實(shí)驗(yàn)師(李秀霞副教授為通訊作者，E-mail：lixiuxiaxxx@163.com)。

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAD17B03)

2016-06-30，改回日期：2016-10-11