取樣半徑對碗形海蜇皮質(zhì)構(gòu)和剪切力的影響

王德強(qiáng)，陶學(xué)恒，*，王明偉，王學(xué)俊，蘆金石

（1.大連工業(yè)大學(xué)遼寧省海洋食品加工技術(shù)裝備重點實驗室，遼寧大連 116034；2.國家海洋食品工程技術(shù)研究中心，遼寧大連 116034）

海蜇具有獨特的營養(yǎng)價值，含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、鈣、碘、鉀、鐵及多種維生素等人體所需的重要成分。海蜇還有一定藥用效果，祖國醫(yī)學(xué)認(rèn)為，海蜇具有行瘀化積、殺蟲止痛、開胃潤腸和治哮喘等等之功效[1]。新鮮海蜇皮含有大量水分需經(jīng)脫水腌制，傘體部成為“海蜇皮”，口腕部俗稱“海蜇頭”。市場上所銷售的海蜇皮都是經(jīng)過明礬和鹽脫水處理過的半干品。海蜇皮主要的吃法是涼拌，將海蜇皮切成絲狀加入調(diào)料拌好，入口脆嫩。對于碗形海蜇皮的切絲加工，當(dāng)今大部分是由工人使用剪刀剪切成絲，而自動切絲機(jī)具有工作效率高、成品率高和降低工人勞動強(qiáng)度等優(yōu)點，因此，研發(fā)碗形海蜇皮自動切絲機(jī)具有重要意義。切割刀是碗形海蜇皮自動切絲機(jī)核心部件，設(shè)計切割刀最重要是研究切割對象的硬度、彈性和剪切力等。在國內(nèi)外，采用質(zhì)構(gòu)儀對食材進(jìn)行性能測試有普遍應(yīng)用，如：Choe等運用Warner-Bratzler shearing device測量了剪切力值，并分析了剪切力與嫩度之間的相關(guān)性，同時也運用質(zhì)構(gòu)儀測試了硬度、彈性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)，分析了硬度和彈性與感官評定之間的關(guān)系[2]。Chandra等進(jìn)行了質(zhì)地剖面分析（TPA，Texture profile analysis），測量了豬肉凝膠和鯉魚皮凝膠的硬度、彈性，并對其結(jié)果進(jìn)行分析得出豬肉明膠硬度、彈性大于鯉魚明膠[3]。林芳棟等用質(zhì)構(gòu)儀對牛肉和豬肉的不同部位肌肉進(jìn)行了剪切力測試，得出質(zhì)構(gòu)儀測出的剪切力值可表示肌肉嫩度[4]。劉鐵玲等研究了冷凍對鰱魚和鯉魚質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響，運用質(zhì)構(gòu)儀測得冷凍后鰱魚、鯉魚魚肉硬度和彈性，并與未經(jīng)凍結(jié)的魚肉的硬度和彈性進(jìn)行比較[5]。然而，目前針對不同取樣半徑對碗形海蜇皮質(zhì)構(gòu)和剪切力值的影響未有研究。本文以大連某食品加工企業(yè)的碗形海蜇皮作為研究對象，運用質(zhì)構(gòu)儀對同一批次碗形海蜇皮不同部位進(jìn)行彈性、硬度和剪切力測試，分析取樣半徑對碗形海蜇皮硬度、彈性和剪切力的影響，為碗形海蜇皮切絲刀具的設(shè)計提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

碗形海蜇皮：取自大連某食品加工企業(yè)，同一批次的碗形海蜇皮，傘徑140 mm，傘深為14 mm，如圖1所示。

1.1.2 主要儀器

TAXT plus質(zhì)構(gòu)儀：英國stable micro systems公司，配有P/50和HDP/BC等規(guī)格檢測探頭。

圖1 碗形海蜇皮試驗用原料樣品Fig.1 Bowl jellyfish experimental raw materials samples

1.2 方法

1.2.1 質(zhì)地剖面分析（TPA）取樣

取碗形海蜇皮（a），用直尺和小刀取樣，樣塊規(guī)格為10 mm×10 mm的正方形，每個取樣環(huán)平行樣本數(shù)量均為4個，取樣半徑值依次為7.07mm（內(nèi)環(huán)）、20.25mm（次內(nèi)環(huán)）、31.25 mm（中環(huán) 2）、42.25 mm（中環(huán) 1）、53.25 mm（次外環(huán)）和64.25 mm（外環(huán)），取樣方案如圖2所示，將取好的碗形海蜇皮試驗樣塊用自封袋裝好，并用黑色記號標(biāo)記樣塊取自哪一環(huán)，以供質(zhì)地剖面分析測試使用。

1.2.2 剪切力測試取樣

取碗形海蜇皮（b），用直尺和小刀取樣，樣塊規(guī)格為15 mm×10 mm的矩形，剪切力與質(zhì)地剖面分析（TPA）取樣半徑、取樣位置和平行樣品數(shù)量均相同（取樣方案如圖2所示），將取好的碗形海蜇皮試驗樣塊用自封袋裝好，并用黑色記號筆標(biāo)記樣塊取自哪一環(huán)，以供剪切力測試使用。

圖2 TPA和剪切力試驗取樣方案圖Fig.2 TPA and shear force sampling plan

1.2.3 質(zhì)地多面分析（TPA）測試條件

運用質(zhì)構(gòu)儀，每次取一個割好的碗形海蜇皮樣塊放在質(zhì)構(gòu)儀平臺上進(jìn)行質(zhì)地剖面分析（TPA）測試，測試探頭規(guī)格為P/50，測試前速度、測試后速度和測速速度均為1.0 mm/s；壓縮程度為75%；停留間隔為5 s；壓縮2次；觸發(fā)值5 g[6-7]。

1.2.4 剪切力測試條件

運用質(zhì)構(gòu)儀，每次取一個割好的碗形海蜇皮樣塊放在質(zhì)構(gòu)儀平臺上進(jìn)行剪切力測量，測試探頭規(guī)格為HDP/BC，測速速度均為1.0mm/s，返回速度為10.0mm/s；下行距離為15 mm；觸發(fā)值5 g[8-9]。

1.2.5 統(tǒng)計分析方法

用Origin8.5軟件對試驗數(shù)據(jù)做統(tǒng)計學(xué)分析并作圖；同時用SPSS21.0軟件對試驗數(shù)據(jù)做顯著性分析和相關(guān)性分析，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極其顯著[10-11]。

2 結(jié)果與分析[12-13]

2.1 取樣半徑對碗形海蜇皮硬度的影響

取樣半徑對碗形海蜇皮硬度的影響見圖3。

圖3 取樣半徑對碗形海蜇皮硬度的影響Fig.3 Influence of sampling radius on the hardness of the jellyfish bowl

由圖3可知，取樣半徑對碗形海蜇皮硬度值有影響，但是并無明顯的規(guī)律性，硬度值變化范圍為10 137.896 g～15 883.456 g，取樣半徑在次外環(huán)、外環(huán)處對碗形海蜇皮的硬度影響最顯著，與其它取樣位置相比在次外環(huán)顯著達(dá)到最大值，外環(huán)顯著達(dá)到最小值，硬度由大到小依次為次外環(huán)、次內(nèi)環(huán)、內(nèi)環(huán)、中環(huán)1、中環(huán)2和外環(huán)，碗形海蜇皮硬度值的波動變化主要可能是因碗形海蜇皮本身組織結(jié)構(gòu)的不均勻性導(dǎo)致。取樣半徑在內(nèi)環(huán)、次內(nèi)環(huán)、中環(huán)1處對碗形海蜇皮硬度影響差異不顯著，而該3處測定的結(jié)果與次外環(huán)和外環(huán)處對硬度影響差異性顯著（P＜0.05）。取樣半徑在中環(huán)2和外環(huán)處對碗形海蜇皮硬度影響差異不顯著，而該2處測定結(jié)果與次外環(huán)對硬度影響差異性顯著（P＜0.05）。取樣半徑在內(nèi)環(huán)、次內(nèi)環(huán)、中環(huán)1和中環(huán)2處對碗形海蜇皮硬度影響差異不顯著。

2.2 取樣半徑對碗形海蜇皮彈性的影響

取樣半徑對碗形海蜇皮彈性的影響見圖3。

圖4 取樣半徑對碗形海蜇皮彈性的影響Fig.4 Influence of sampling radius on the springiness of the jellyfish bowl

由圖4可知，取樣半徑對碗形海蜇皮彈性有影響，在中環(huán)2以內(nèi)，隨取樣半徑的增大，彈性先減小后增大，在中環(huán)2以外，彈性逐漸降低，彈性值變化范圍為0.57～0.81，取樣半徑在內(nèi)環(huán)、外環(huán)處對碗形海蜇皮的彈性影響最顯著，與其它取樣位置相比在內(nèi)環(huán)顯著達(dá)到最大值，在外環(huán)顯著達(dá)到最小值，彈性由大到小依次為內(nèi)環(huán)、中環(huán)2、中環(huán)1、次內(nèi)環(huán)、次外環(huán)和外環(huán)，碗形海蜇皮彈性值波動的原因可能是由于碗形海蜇皮不同部位厚度不均勻?qū)е隆Ｈ影霃皆诖蝺?nèi)環(huán)、次外環(huán)和外環(huán)處對碗形海蜇皮彈性影響差異不顯著，而該3處的測量結(jié)果與內(nèi)環(huán)處對硬度影響差異性顯著（P＜0.05）。取樣半徑在內(nèi)環(huán)、中環(huán)2和中環(huán)1處對碗形海蜇皮彈性影響差異不顯著，而該3處測量結(jié)果與外環(huán)處對彈性影響差異顯著（P＜0.05）。取樣半徑在次內(nèi)環(huán)、中環(huán)2、中環(huán)1和外環(huán)處對碗形海蜇皮的彈性影響差異性不顯著。

2.3 取樣半徑對碗形海蜇皮剪切力的影響

取樣半徑對碗形海蜇皮剪切力的影響見圖5。

由圖5可知，取樣半徑對碗形海蜇皮剪切力有影響，在中環(huán)2以內(nèi)，隨取樣半徑的增大，剪切力先增大后減小，在中環(huán)2以外，剪切力先增大后減小，剪切力值變化范圍為2 757.205 g～5 516.548 g，取樣半徑在次外環(huán)、中環(huán)2處對碗形海蜇皮的硬度影響最顯著，與其它取樣位置相比在次外環(huán)顯著達(dá)到最大值，在中環(huán)2顯著達(dá)到最小值，剪切力由大到小依次為次外環(huán)、外環(huán)、中環(huán)1、次內(nèi)環(huán)、內(nèi)環(huán)和中環(huán)2，碗形海蜇皮剪切力波動的原因和碗形海蜇皮硬度和彈性波動原因相似。取樣半徑在內(nèi)環(huán)、次內(nèi)環(huán)和中環(huán)1處對碗形海蜇皮的剪切力影響差異不顯著，而該3處測量結(jié)果與中環(huán)2和次外環(huán)處剪切力差異性顯著（P＜0.05）。取樣半徑在中環(huán)2、次外環(huán)和外環(huán)處對碗形海蜇皮剪切力的影響差異性顯著。

圖5 取樣半徑對碗形海蜇皮剪切力的影響Fig.5 Influence of sampling radius on the shear force of the jellyfish bowl

2.4 碗形海蜇皮取樣半徑與硬度、彈性和剪切力相關(guān)性分析

碗形海蜇皮取樣半徑與硬度、彈性和剪切力相關(guān)性分析見表1。

表1 碗形海蜇皮取樣半徑與硬度、彈性和剪切力相關(guān)性分析Table 1 Bowl-shaped jellyfish sampling radius and hardness，elasticity and shear force correlation analysis

從表1可以得出取樣半徑與碗形海蜇皮硬度、彈性成負(fù)相關(guān)；取樣半徑與碗形海蜇皮剪切力成正相關(guān)。取樣半徑與彈性相關(guān)系數(shù)為-0.815，兩者在0.05水平高度上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論

本文運用質(zhì)構(gòu)儀對碗形海蜇皮不同部位即內(nèi)環(huán)（7.07 mm）、次內(nèi)環(huán)（20.25 mm）、中環(huán) 2（20.25 mm）、中環(huán)1（42.25 mm）、次外環(huán)（53.25 mm）和外環(huán)（64.25 mm）做了質(zhì)地剖面分析（TPA）和剪切力測試，分析了不同取樣半徑對碗形海蜇皮硬度、彈性和剪切力的影響，結(jié)果表明：取樣半徑在次外環(huán)、外環(huán)處對碗形海蜇皮的硬度影響最顯著，與其它取樣位置相比在次外環(huán)顯著達(dá)到最大值，外環(huán)顯著達(dá)到最小值；隨取樣半徑增大，碗形海蜇皮硬度為次外環(huán)＞次內(nèi)環(huán)＞內(nèi)環(huán)＞中環(huán)＞中環(huán)2＞外環(huán)，硬度值變化范圍為10 137.896 g～15 883.456 g。取樣半徑在內(nèi)環(huán)、外環(huán)處對碗形海蜇皮的彈性影響最顯著，與其它取樣位置相比在內(nèi)環(huán)顯著達(dá)到最大值，外環(huán)顯著達(dá)到最小值；隨取樣半徑增大，碗形海蜇皮彈性為為內(nèi)環(huán)＞中環(huán)2＞中環(huán)1＞次內(nèi)環(huán)＞次外環(huán)，彈性值變化范圍為0.57～0.81。取樣半徑在次外環(huán)、中環(huán)2處對的剪切力影響最顯著，與其它取樣位置相比在次外環(huán)顯著達(dá)到最大值，中環(huán)2顯著達(dá)到最小值；隨取樣半徑增大，碗形海蜇皮剪切力為次外環(huán)＞外環(huán)＞中環(huán)1＞次內(nèi)環(huán)＞內(nèi)環(huán)＞中環(huán)，剪切力值變化范圍為2 757.205 g～5 516.548 g。取樣半徑對硬度、彈性和剪切力的顯著影響是由于碗形海蜇皮本身組織不均性和厚度差異導(dǎo)致。取樣半徑與碗形海蜇皮的硬度、彈性成負(fù)相關(guān)，與剪切力成正相關(guān)。硬度和彈性在次外環(huán)處最大，而彈性在次外環(huán)最??；硬度大處彈性小、硬度大處剪切力也大，這與實際理論相符合。因此設(shè)計碗形海蜇皮切刀時應(yīng)著重考慮次外環(huán)處的切割性能。以上研究成果為碗形海蜇皮切割刀具設(shè)計提供技術(shù)支持。

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