中華絨螯蟹超高壓輔助脫殼工藝優(yōu)化

葉韜，陸劍鋒，陶瑾，李紅梅，陳志娜，尹琳琳，王云

1(淮南師范學(xué)院 生物工程學(xué)院，安徽 淮南，232038) 2(合肥工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，安徽 合肥，230009) 3(安徽省農(nóng)產(chǎn)品精澡加工重點實驗，安徽 合肥，230009)4(農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥，230009)

中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)又稱河蟹、毛蟹、大閘蟹，是我國重要的經(jīng)濟(jì)蟹類。目前，它在全國29個省份以及直轄市(如上海)等都有大面積養(yǎng)殖，2016年全國產(chǎn)量達(dá)81.21萬t[1]。淡水河蟹在農(nóng)歷秋冬季節(jié)大量集中上市，且主要為鮮銷，鮮活蟹很難做到長期保存或不斷投放市場[2]。為此，我們前期對河蟹進(jìn)行分割加工，并采用二次蒸煮工藝脫殼，經(jīng)手工分割后得到蟹鉗、蟹腿、蟹柳、雄黃、雌黃、雄膏、雌膏以及蟹粉等高附加值分割制品，實現(xiàn)對淡水河蟹可食部分的零廢棄加工利用[3]。河蟹分割加工技術(shù)的應(yīng)用改變了現(xiàn)有市場的鮮活營銷模式，緩解了河蟹大量集中上市時鮮銷的難題，尤其適用于經(jīng)濟(jì)價值較低的小規(guī)格(性早熟蟹)及殘次河蟹(附肢不全)。

超高壓處理能改變生物體高分子中氫鍵、離子鍵、疏水鍵等非共價鍵結(jié)構(gòu)[4]，使蛋白質(zhì)變性、酶失活、微生物菌體破壞而死亡[5]，而對低分子物質(zhì)的共價鍵無任何影響，能很好地保持產(chǎn)品的原有的營養(yǎng)價值、色澤和天然風(fēng)味，是一種不同于傳統(tǒng)熱加工方法的新技術(shù)[6-7]。超高壓技術(shù)在水產(chǎn)品加工中應(yīng)用可分為水產(chǎn)品殺菌[8]、保質(zhì)[9-10]、脫殼[11]、改性、快速冷凍和解凍、活性物質(zhì)提取[12]等主要方面，尤其是超高壓輔助脫殼技術(shù)逐漸被應(yīng)用于貝類等水產(chǎn)品的初級分割加工中，如易俊潔等[13]用300 MPa(不保壓)對皺紋盤鮑(Haliotisdiscushannai)進(jìn)行高壓脫殼，鮑魚肉得率分別提高16%，鮑魚肉的完整性更好，且脫殼時間節(jié)約72%；李學(xué)鵬等[14]應(yīng)用超高壓(300 MPa、保壓時間 1 min)對牡蠣(Ostreagigastnunb)脫殼，與熱燙脫殼相比，超高壓脫殼處理能改善牡蠣肉的持水性，且對pH、感官品質(zhì)無顯著影響；WANG等[15]利用超高壓對貽貝(Mytilusedulis)進(jìn)行脫殼，優(yōu)化后的工藝參數(shù)為300 MPa保壓2 min，貝肉的產(chǎn)量和外觀優(yōu)于傳統(tǒng)的手工脫殼處理。此外，超高壓還可用于蝦、蟹等甲殼類水產(chǎn)品的輔助脫殼，如南美白對蝦(Penaeusvannamei)在300 MPa下保壓時間1 min，脫殼時間較對照組縮短約70%，蝦仁得率較對照(未處理)提高了約4.60%，蝦仁完整性最高，外觀色澤好[16]；MARTNEZ等[17]使用超高壓對藍(lán)蟹(Callinectessapidus)進(jìn)行脫殼，研究發(fā)現(xiàn)超高壓脫殼(600 MPa，5 min， 10 ℃)較常規(guī)蒸煮脫殼(90 ℃，20 min)的蟹肉得率顯著增高(15.12%增加至27.31%)，且超高壓脫殼后的蟹肉在感官上也優(yōu)于蒸煮組。

超高壓技術(shù)在貝類、甲殼類等的脫殼加工中具有良好的發(fā)展前景及應(yīng)用價值，然而關(guān)于中華絨螯蟹的超高壓脫殼鮮有報道，鑒于中華絨螯蟹是中國重要的淡水養(yǎng)殖品種，提升其分割得率和品質(zhì)對于該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。因此，該文采用超高壓技術(shù)對中華絨螯蟹進(jìn)行輔助脫殼，以分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)為指標(biāo)，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化壓力、保壓時間、熱輔助溫度等工藝參數(shù)，并將超高壓脫殼的產(chǎn)品得率、產(chǎn)品品質(zhì)和脫殼時間與傳統(tǒng)蒸煮脫殼工藝進(jìn)行比較，旨在為超高壓輔助脫殼技術(shù)在今后河蟹精深加工中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中華絨螯蟹：鮮活(雌雄各半)河蟹捕撈自安徽福恩食品科技有限公司河蟹生態(tài)養(yǎng)殖基地，均為規(guī)格一致的性早熟蟹，體重約25 g， 4 ℃冷藏放置，蟹體表面蓋濕毛巾保濕、?；畲谩?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

SQP型分析天平，賽多利斯科儀器(北京)有限公司；DZ-500型多功能真空包裝機(jī)，南通彩星工貿(mào)有限公司；HPP.L2-600/0.6型超高壓設(shè)備，天津華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；WK2102型電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 蒸煮脫殼

將經(jīng)過氣泡清洗后的活蟹置于沸騰水中初煮2 min， 撈出冷卻，掰掉蟹鉗、蟹肢，去肢后的蟹體在蒸鍋內(nèi)(電磁爐蒸煮模式，1 600 W)進(jìn)行二次蒸煮20 min， 冷卻后采用手工脫殼分割。

1.4 超高壓脫殼

在壓力釜中放入介質(zhì)水，插入溫度探頭，通過壓力釜外圍的夾層套對水溫進(jìn)行加熱，待水溫加熱至所需溫度后，取出探頭，將鮮活蟹(雌蟹、雄蟹各半，共6只)真空包裝后(真空度0.08 MPa，真空時間2 s，熱封時間2 s，冷卻時間2 s)放置于壓力釜中，設(shè)定壓力、保壓時間，進(jìn)行高壓處理，卸壓后，取出蟹進(jìn)行手工脫殼分割。超高壓裝置的平均升壓速度為15 MPa/s， 泄壓過程在2 s內(nèi)完成。

1.5 全蟹的分割方法

參照安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T 1007—2009《蟹黃、蟹肉加工技術(shù)規(guī)程》，讓技術(shù)成熟的實驗人員依照蟹鉗分割方法分別得到上腿肉、中腿肉和蟹鉗肉，依照蟹柳分割方法得到蟹柳肉，依照蟹蓋和腹部分割方法分別得到蟹膏(性腺)、蟹黃(肝胰腺)和蟹粉(腹部肌肉)。

1.6 全蟹分割得率的計算

活蟹稱量(精確至0.01 g)(雌雄各半)和產(chǎn)品分割，雌蟹和雄蟹的平均分割得率即為全蟹分割得率，分割得率R1按式(1)計算。

(1)

式中：R1，分割得率，%；m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7，分別為分割得到的上腿肉、中腿肉、蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹膏、蟹黃、蟹粉的質(zhì)量，g；m，活蟹的質(zhì)量，g。

1.7 全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)的感官評定

感官評定的人員由食品專業(yè)技術(shù)人員組成，共10人，對全蟹分割產(chǎn)品分別進(jìn)行感官評定，按表1分別對蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹粉、蟹膏和蟹黃進(jìn)行打分(各項分值10分)，各項評分總和為全蟹品質(zhì)得分(雌蟹和雄蟹的平均評分，滿分50分)。

表1 全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)的感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard of segmentation product of Chinese mitten crab

1.8 超高壓脫殼單因素實驗

對活蟹進(jìn)行超高壓脫殼實驗，通過單因素實驗研究壓力(100、200、300、400、500 MPa)、保壓時間(4、8、12、16、20 min)和溫度(20、30、40、50、60 ℃)對全蟹脫殼效果(分割得率和產(chǎn)品品質(zhì))的影響。

1.9 響應(yīng)面試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken設(shè)計方案，以壓力、時間、溫度為自變量，分割得率R1和產(chǎn)品品質(zhì)得分R2為響應(yīng)值，試驗因素水平設(shè)計見表2。

表2 因素水平編碼Table 2 Code table of factor levels

1.10 脫殼方式對全蟹脫殼時間的影響

比較高壓脫殼和傳統(tǒng)蒸煮脫殼的時間，用秒表分別記錄脫殼處理后手工分割蟹鉗、蟹柳、蟹粉、蟹膏和蟹黃的時間，脫殼時間t按式(2)計算。

t/min=t1+t2+t3+t4+t5

(2)

式中：t，螃蟹脫殼的時間，min；t1、t2、t3、t4、t5，分別為蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹膏、蟹黃和蟹粉的脫殼時間，min。

1.11 數(shù)據(jù)分析

實驗至少重復(fù)3次，分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)評分均為雌蟹、雄蟹的平均值，使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)，并用Excel 2003繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 壓力對蟹脫殼效果的影響

圖1為不同壓力(12 min，20 ℃)對全蟹分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響。由圖1可知，隨著壓力的升高，分割得率逐漸增大，分割產(chǎn)品品質(zhì)得分先升高后下降。壓力由100 MPa升至300 MPa，分割得率無顯著性變化(P>0.05)；壓力從300 MPa升至500 MPa時，分割得率顯著(P<0.05)增加，由28.45%提高至39.05%，此時蟹肉和殼分離效果較好，且壓力越大，分離效果越好，產(chǎn)品得率越高，但當(dāng)壓力達(dá)到500 MPa時，產(chǎn)品品質(zhì)得分下降。

100 MPa處理后，蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹粉不易分離，剝離后均為碎肉，不成形，得率低。200 MPa時，蟹鉗肉、蟹柳完整性差，蟹粉中含有少量碎骨，分割得率和品質(zhì)有所提高。300 MPa時，蟹鉗肉、蟹柳肉較易分離，能成型，蟹粉中幾乎不含碎骨，完整性一般，得率升高。400 MPa時，蟹鉗肉、蟹柳肉易分離，完整性好，肉質(zhì)出現(xiàn)輕微熟化，分離效果好，得率高。500 MPa時，蟹鉗肉、蟹柳肉等分離效果好，但蟹肉、蟹黃、蟹膏明顯熟化，肉易發(fā)生斷裂，蟹黃顏色加深、蟹膏硬化，品質(zhì)得分略有下降。超高壓輔助藍(lán)蟹脫殼時發(fā)現(xiàn)，壓力由100 MPa升高至600 MPa時，蟹肉的提取率從20.99% 顯著(P<0.05)增加至 27.31%，600 MPa后產(chǎn)品具有熟化特征[17]，本研究結(jié)果與其相似。壓力由100 MPa至500 MPa，一方面殼上殘留的蟹肉、蟹黃和蟹膏逐漸減少，另一方面可能由于壓力引起蛋白質(zhì)的水合作用[18]，從而使分割得率升高。由于過高的壓力會使得分割產(chǎn)品出現(xiàn)明顯熟化而影響其品質(zhì)，選取400 MPa作為處理壓力。

圖1 壓力對全蟹分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)得分的影響Fig.1 Influence of pressure on the segmentation yield and quality sensory score of Chinese mitten crab

2.1.2 保壓時間對蟹脫殼效果的影響

圖2為保壓時間(400 MPa，20 ℃)對分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

圖2 保壓時間對全蟹分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 Influence of holding time on the segmentation yield and quality sensory score of Chinese mitten crab

由圖2可知，保壓時間對產(chǎn)品分割得率無顯著影響(P>0.05)，但對產(chǎn)品的品質(zhì)有顯著影響，保壓時間由4 min升高至16 min，蟹鉗、蟹柳、蟹粉的完整性越來越好，品質(zhì)得分由31.00增加至42.00，XUAN等[19]用超高壓對縊蟶(Sinonovaculaconstricta)脫殼時發(fā)現(xiàn)，200 MPa壓力處理時，保壓時間由1 min延長至5 min時產(chǎn)品完整性率由53.30%提高至100.00%。繼續(xù)延長保壓時間至20 min，品質(zhì)得分出現(xiàn)下降，這可能由于蛋白大分子在高壓作用下發(fā)生了不可逆的變性，保壓時間越長，變性程度越大。400 MPa壓力能夠破壞分子間的疏水相互作用和靜電相互作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(甚至二級結(jié)構(gòu))[4]，引發(fā)單體蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)的變性引發(fā)肌原纖維粗、細(xì)絲(肌球蛋白絲和肌動蛋白絲)的解聚、肌動球蛋白(acto-myosin)的解離以及α-肌動蛋白(α-actinin，Z線的聯(lián)結(jié)蛋白)的變性，這些變化會破壞肌纖維結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)的碎片化，在一定時間范圍內(nèi)引起質(zhì)構(gòu)的嫩化而易于脫殼。但保壓時間過長，碎片化程度加深，將引發(fā)宏觀結(jié)構(gòu)的松散，使得其品質(zhì)下降[20]。

保壓4 min后，蟹鉗肉、蟹柳肉較易分離，但外形不完整；蟹粉、蟹黃、蟹膏部分黏附在殼上。保壓8 min 后，蟹鉗、蟹柳、蟹粉、蟹黃和蟹膏，分離效果和品質(zhì)稍有提高，但相差不大。12 min后，蟹鉗肉、蟹柳肉易分離，外形完整，蟹粉剝離完全，蟹黃、蟹膏更易分離，得率和產(chǎn)品品質(zhì)明顯改善。保壓16 min與12 min相比，分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)無明顯差異。20 min后，蟹黃、蟹膏出現(xiàn)水樣、變稀，產(chǎn)品品質(zhì)略有下降。超高壓對鮑魚脫殼時，延長保壓時間，鮑魚的肌原纖維蛋白在長時間壓力的作用下出現(xiàn)破裂損失，產(chǎn)品品質(zhì)下降[13]。因此，使用高壓對河蟹脫殼時，保壓時間不能過長。由于保壓12 min和16 min時，產(chǎn)品品質(zhì)得分和分割得率并無顯著差異(P>0.05)，從減少加工時間、節(jié)約能耗的角度考慮，選取保壓時間為12 min。

2.1.3 溫度對蟹脫殼效果的影響

圖3為400 MPa壓力處理12 min，溫度對全蟹分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響。由圖3可知，溫度對分割得率無顯著影響(P>0.05)，但保壓溫度由20 ℃升高至60 ℃，產(chǎn)品品質(zhì)得分由37.50逐漸增加至44.5，溫度越高，分割產(chǎn)品的完整性越好，品質(zhì)得分越高，溫度由50 ℃增加至60 ℃，產(chǎn)品品質(zhì)增加幅度不大。溫度為20 ℃時，蟹鉗肉、蟹柳肉易分離，外形完整性一般；蟹粉、蟹黃、蟹膏能剝離，但少部分黏附在殼上。溫度由20 ℃增加至40 ℃過程中，蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹黃、蟹膏等分割產(chǎn)品的得率和品質(zhì)無明顯變化，但蟹粉更易剝離，得率稍有提高(數(shù)據(jù)未列出)。50 ℃時，蟹鉗肉、蟹柳肉完整性好，蟹粉輕微熟化(顏色由透明變成乳白色)，蟹黃顏色加深，蟹膏易完整脫離。60 ℃較50 ℃相比，蟹粉熟化加劇(乳白色加深)，雄蟹黃黃色加深，蟹膏出現(xiàn)熟化(雌蟹膏由紫色變成黃色)，分割產(chǎn)品出現(xiàn)熟化特征。

圖3 溫度對全蟹分割得率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.3 Influence of temperature on the segmentation yield and quality sensory score of Chinese mitten crab

超高壓能夠破壞維持蛋白質(zhì)分子二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)的疏水鍵、離子鍵和氫鍵等非共價鍵[21]，蛋白質(zhì)構(gòu)象產(chǎn)生變化，在壓力的誘導(dǎo)下，變性的蛋白質(zhì)在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生非共價鍵的相互作用(疏水相互作用和靜電相互作用)，此外，保壓過程中介質(zhì)水的溫度會引起蛋白質(zhì)的熱變性、聚集和凝膠化[22-23]，從而改善蟹肉的感官品質(zhì)，在一定溫度范圍內(nèi)，保壓溫度越高，分割產(chǎn)品的品質(zhì)越好(完整性好，易于剝離，不易破碎)。由于60 ℃與50 ℃品質(zhì)相差不大，選擇50 ℃作為熱輔助溫度。

2.2 超高壓輔助脫殼的響應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗設(shè)計，設(shè)計3因素3水平共15個試驗，其中12個分析因素試驗，3個零點試驗，優(yōu)化中華絨螯蟹超高壓輔助脫殼的工藝條件。設(shè)計的試驗方案及結(jié)果見表3。

表3 Box-Behnken設(shè)計方案及試驗結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken

利用Design-Expert軟件，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得全蟹的分割得率R1和分割產(chǎn)品品質(zhì)得分R2對高壓壓力x1、保壓時間x2、熱輔助溫度x3真實值的回歸模型分別為式(3)、式(4)：

R1=13.830+0.030x1+0.023x2+0.142x3

(3)

R2=36.50-0.81x1+2.56x2+2.75x3-1.75x1x2-1.13x1x3+3.13x2x3

(4)

2.2.1 全蟹分割得率回歸模型的顯著性檢驗和方差分析

對分割得率R1模型及回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表4。由表4可知，回歸模型P=0.046 7<0.05，模型顯著，其失擬項P=0.845 6>0.05(不顯著)，試驗數(shù)據(jù)有意義，回歸模型有效[24]?；貧w方程系數(shù)的顯著性分析結(jié)果表明，僅x1的一次項回歸系數(shù)達(dá)到顯著水平，x1、x2、x3的二次項以及x1、x2和x3之間的交互項回歸系數(shù)不顯著，表明試驗因素對響應(yīng)值的影響是線性關(guān)系。由表4方差分析結(jié)果還可以看出，壓力(x1)顯著(P=0.012 0<0.05)影響全蟹的分割得率。

表4 分割得率R1回歸方程各項的方差分析Table 4 Variance analysis of parameters in regression equation of segmentation yield R1

注： *表示P<0.05，差異顯著。

2.2.2 全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)得分回歸模型的顯著性檢驗和方差分析

對分割產(chǎn)品品質(zhì)得分R2模型及回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果見表5。由表2可知，回歸模型P=0.026 8<0.05，模型顯著，其失擬項P=0.066 7>0.05(不顯著)，模型有效?；貧w方程系數(shù)的顯著性分析結(jié)果表明，x2、x3的一次項以及x2、x3之間的交互項回歸系數(shù)達(dá)到顯著水平，表明試驗因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系[25-26]。由表5方差分析結(jié)果還可以看出，溫度(P=0.015 3<0.05)、時間(P=0.021 1<0.05)顯著影響全蟹分割產(chǎn)品的品質(zhì)得分。此外，時間和溫度互作效應(yīng)對全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)影響明顯(P<0.05)，由圖4可知，在所設(shè)計的試驗條件范圍內(nèi)，提高溫度和延長保壓時間都可增加分割產(chǎn)品的品質(zhì)得分，二者交互作用表現(xiàn)為品質(zhì)得分的增大。

表5 分割產(chǎn)品品質(zhì)得分R2回歸方程各項的方差分析Table 5 Variance analysis of parameters in regression equation of quality sensory score R2

注： *表示P<0.05，差異顯著。

圖4 時間和溫度對全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)得分影響的響應(yīng)曲面Fig.4 Responsive surface showing the effects of time and temperature on the quality sensory score of detached Chinese mitten crab product

利用Design-Expert軟件計算得出全蟹分割得率最高，分割產(chǎn)品品質(zhì)得分最佳時的高壓處理條件為壓力442.80 MPa、保壓時間16 min、溫度60 ℃。在此條件下，全蟹的分割得率的最大預(yù)測值為36.00%，分割產(chǎn)品品質(zhì)得分為43.36。為了便于實際操作，將優(yōu)化參數(shù)修正為壓力440 MPa、保壓時間16 min、溫度60 ℃。在此條件下對全蟹進(jìn)行3次實驗進(jìn)行驗證，所得全蟹分割得率為(34.24±2.86)%，產(chǎn)品品質(zhì)得分為42.5±2.5，與預(yù)測值相差不大。因此，利用響應(yīng)面優(yōu)化中華絨螯蟹超高壓輔助脫殼是可行的。

2.3 與傳統(tǒng)蒸煮脫殼比較

表6為超高壓輔助脫殼和傳統(tǒng)蒸煮脫殼在全蟹分割得率、分割產(chǎn)品品質(zhì)得分以及手工分割加工時間等方面的比較。由表6可知，在全蟹分割得率方面，超高壓處理(440 MPa、16 min、60 ℃)后全蟹的分割得率為34.24%顯著(P<0.05)高于傳統(tǒng)蒸煮脫殼得率(27.58%)，分割得率提高了6.66%。圖5是脫殼方式對蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹粉、蟹黃、蟹膏的影響。由圖5可知，超高壓處理后蟹殼上殘留的肉較少，尤其是蟹粉較蒸煮組比較，脫殼完全，蟹腹殼幾乎不含有蟹肉，且對于雌蟹蟹黃，較蒸煮組損失較少，高壓處理后蟹黃得率明顯升高，因而超高壓輔助脫殼能顯著提高全蟹分割得率。

在全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)方面，超高壓組的品質(zhì)得分為42.50，顯著(P<0.05)高于蒸煮組的31.00。由圖5可知，超高輔助脫殼得到各分割產(chǎn)品品質(zhì)明顯優(yōu)于蒸煮組，將高壓組的上腿肉、中腿肉完整，幾乎無斷裂，且色澤鮮嫩，蟹柳肉較完整，蟹粉呈現(xiàn)小塊未出現(xiàn)斷裂(蒸煮組易斷裂)，富有彈性；蟹黃和蟹膏分離效果好，色澤鮮嫩。DEOLIVEIRA等[27]報道稱超高壓能夠促使魚肉的肌紅蛋白和肌原纖維蛋白發(fā)生變性，提高魚肉的亮度值L*，使魚肉的色澤更加鮮嫩，增加消費者的購買欲望。超高壓與熱處理均使不同程度的蛋白變性，并誘導(dǎo)形成蛋白凝膠，然而熱處理較高壓處理蛋白變性程度大，食品的質(zhì)量造成嚴(yán)重?fù)p害[28]。王芝妍等[29]在研究超高壓輔助中華管鞭蝦脫殼時發(fā)現(xiàn)，200 MPa處理中華管鞭蝦，脫殼效果好，肌肉肌原纖維排列整齊，肌節(jié)完整，蝦仁品質(zhì)良好。因此，超高壓處理相對于蒸煮處理，在一定程度上減少蟹肉的肌原纖維的變性，保持良好的品質(zhì)。

在手工分割脫殼時間方面，超高壓輔助脫殼時間雖然較傳統(tǒng)蒸煮脫殼時間略長，但在統(tǒng)計學(xué)上無顯著性(P>0.05)差異。然而，高壓脫殼工藝中選擇的處理時間是16 min，較傳統(tǒng)二次蒸煮脫殼(沸騰初煮2 min/ 蒸汽二次蒸煮20 min)[2]縮短了螃蟹分割加工中脫殼工序時間，一定程度上縮短了河蟹分割加工的生產(chǎn)周期。

表6 不同脫殼處理方法對全蟹分割得率、產(chǎn)品品質(zhì)得分和手工分割時間的影響Table 6 Influence of different shucking methods on the segmentation yield, quality sensory score and manual segmentation time of Chinese mitten crab

注：數(shù)據(jù)表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)偏差；同一列中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05)。

圖5 不同脫殼方式對蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹粉、蟹黃、蟹膏的影響Fig.5 Influence of different shucking methods on the visual appearance of claw meat, leg meat, backfin meat, hepatopancreas, gonad注：圖片從左到右依次為全蟹分割產(chǎn)品的上腿肉、中腿肉、蟹鉗肉、蟹柳肉、蟹粉、雄蟹膏和蟹黃以及雌蟹膏和蟹黃；從上到下分別為生蟹分割組、蒸煮處理組和超高壓處理組。

在能耗比較方面，參照文獻(xiàn)[16]的分析方法，選擇工業(yè)化生產(chǎn)中常見的設(shè)備作為能耗估算對象(其中，超高壓設(shè)備的平均升壓速度約為200 MPa/min，驅(qū)動電機(jī)功率為110 kW，卸壓時間為2 s；工業(yè)蒸箱的平均升溫速度約為2.5 ℃/min，加熱功率為36 kW)，得到超高壓和傳統(tǒng)蒸煮脫殼的工業(yè)化生產(chǎn)的能耗比較，如表7所示。由表7結(jié)果可知，超高壓處理的能耗約為304 kJ/kg， 低于蒸煮脫殼的能耗648 kJ/kg，相對于傳統(tǒng)蒸煮脫殼，超高壓處理可以節(jié)省約53%的能耗。

表7 超高壓脫殼和傳統(tǒng)蒸煮脫殼能耗的比較[16]Table 7 Energy comparisons of HPP and traditional thermal shucking treatments

注： *表示超高壓容積率為 60%～70%，取中間值65%計算。

3 結(jié)論

(1)基于Box-Behnken的響應(yīng)面優(yōu)化可知，其中壓力影響顯著影響(P=0.012 0<0.05)全蟹分割得率，溫度(P=0.015 3<0.05)、時間(P=0.021 1<0.05) 顯著影響品質(zhì)得分，且存在一定的交互作用。最終得到的最佳工藝條件為：壓力440 MPa、保壓時間16 min、溫度60 ℃。在此條件下，全蟹分割得率為(34.24±2.86)%，產(chǎn)品品質(zhì)得分為(42.5±2.5)分，與預(yù)測值相差不大。

(2)與傳統(tǒng)蒸煮脫殼比較，超高壓處理(440 MPa、16 min、60 ℃)后全蟹的分割得率為34.24%顯著(P<0.05) 高于傳統(tǒng)蒸煮脫殼得率(27.58%)，分割得率提高了6.66%；且分割產(chǎn)品品質(zhì)得分可達(dá)42.50， 顯著(P<0.05)高于蒸煮組的31.00；從直觀判斷，高壓處理組分割產(chǎn)品的上腿肉、中腿肉完整，幾乎無斷裂，且色澤鮮嫩，蟹柳肉較完整，蟹粉呈現(xiàn)小塊未出現(xiàn)斷裂(蒸煮組易斷裂)，富有彈性；蟹黃和蟹膏分離效果好，色澤鮮嫩，全蟹分割產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)；估算工業(yè)化生產(chǎn)超高壓處理的能耗約為304 kJ/kg，低于蒸煮脫殼的能耗(約648 kJ/kg)，超高壓處理可以節(jié)省約53%的能耗。