穿刺法分析海參質構特征

曹 榮，李志超，劉 淇，殷邦忠,*

（1.中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東 青島 266071；2.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧 大連 116000）

穿刺法分析海參質構特征

曹 榮1，李志超2，劉 淇1，殷邦忠1,*

（1.中國水產科學研究院黃海水產研究所，山東 青島 266071；2.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧 大連 116000）

為了準確客觀評價食用態海參的質構特征，建立標 準化的海參質構評定方法，以TA-XT plus型物性測試儀作為檢測工具，研究了 穿刺法在海參質構分析中的應用效果，并采用該方法測定了海參不同部位及不同加工產品的硬度值。結果表明：采用穿刺法分析海參質構，其適宜的測試參數為：P/2N探頭、測前速度1 mm/s、測試速度5 mm/s、測后速度5 mm/s、穿刺距離10 mm、 觸發力5.0 g、數據收集率200 pps。海參不同部位的硬度值存在差異，建議以海參中段背部中心位置作為固定的測定位點。采用該方法測 定海參的硬度值，其標準偏差的變異系數在5%以內，且可以明顯體現不同海參產品的質構差異。該方法可以為海參品質評定提供科學的技術手段。

海參；質構；穿刺

隨著人民生活水平的不斷提高和健康意識的不斷增強，人們在追求食品營養和保健功效的同時，也越來越重視食品的外觀、口感、滋味等感官品質。準確、快捷的食品品質評定方法一直是國內外學者的研究熱點[1]。其中，利用感官鑒別的方法對食品進行評判分析，是食品品質評價常用的方法，但主觀評價的人為誤差較大，實驗結果的可靠性、可比性差[2]。質構儀所反映的主要是與力學特性有關的食品質構特征，其結果具有較高的靈敏性與客觀性，并可進行準確的量化處理，從而可以更加客觀全面的評價食品[3]。

質構儀在食品中的應用越來越廣泛，國外學者己將其應用到谷物、果蔬、糕點、奶制品、肉制品等多個領域[4]。國內有關食品質構的研究相對滯后，且多集中在糧油、果蔬和禽畜產品方面[5-8]。近幾年來，質構分析（texture profile analysis，TPA）在水產品中的應用逐漸增多，如史策等[9]以質構特性作為重要指標研究了反復冷凍-解凍對鰱魚品質的影響；胡芬等[10]分析了5 種淡水魚肉的質構特性及與營養成分的相關性；黃卉等[11]論述了質構儀在對蝦產品質量分級和評價中的應用前景；董秀萍等[12]優化了扇貝柱的TPA測試條件等。而有關海參質構測定方法的研究報道較少。

海參是我國傳統的名貴海珍品，營養價值高，素有“海中人參”之稱[13]。海參的質地特征與食用時的口感密切相關，也是評價產品品質的重要指標。而我國在海參質構測定方法方面尚沒有統一的標準。針對這一現狀，本實驗分析穿刺法在海參質構測定中的應用效果，對測試數據的穩定性、準確性進行考察，進而確立海參質構測定的適用程序及其參數。同時，分析海參不同部位的質構特點，確立相對穩定且具有代表性的測定位點，進而建立基于穿刺程序的海參質構測定方法，并采用該方法分析不同類型海參產品的質構特點。本研究可以為TPA在海參產品品質評定中的應用及產品開發提供理論參考和技術支持。

圖1 海參穿刺測試曲線Fig.1 Typical diagram of puncture test in texture analysis for sea cucumber

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗用海參均為刺參（Apostichopus japonicus）。優質淡干海參由大連棒槌島海產股份有限公司提供，規格為（5.0±0.2）g/只。鮮活海參購于山東省青島市膠南海參養殖基地，質量為80～100 g/只。

TA-XT plus型物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司；BS224-S型電子天平 北京奧多利斯天平有限公司；MLS-3780型全自動高壓蒸汽滅菌器 日本Sanyo公司。

1.2 方法

1.2.1 海參樣品處理

淡干海參在室溫條件下用純凈水浸泡24 h、沸水小火煮制20 min、（4±1）℃條件下水發12 h至可食用狀態。

用自制刀具將發制好的海參縱向切成1.5 cm的小段，去除靠近頭部和尾部的段，取剩余海參段進行質構測定。

1.2.2 TPA

采用物性測試儀進行TPA分析，穿刺測試程序的主要參數為：分別選用P/2（直徑2 mm）和P/2N（針形）探頭，測前速度1 mm/s，測試速度5 mm/s，測后速度5 mm/s，穿刺距離10 mm，觸發力 5.0 g，數據采集率200 pps（point per second）。穿刺測試的典型曲線及硬度的計算方法見圖1。

1.2.3 海參不同部位質構測定

選取水發后大小均一的海參6只，切成1.5 cm的段，取中間段，每段等分取5個位點，按照腹部-背部-腹部的順序分別編號為A、B、C、D和E（圖2a），采用穿刺方法進行硬度的測定。

另外，選取水發后大小均一的海參6只，切成1.5 cm的段，取中間6段（圖2b），每段選取測定位點C，采用穿刺方法進行硬度的測定。

圖2 海參測定位點（a）與分段取樣（b）圖示Fig.2 Graphical representation of test sites (a) and sampling parts (b) of sea cucumber

1.2.4 不同加工工藝海參產品質構比較

按照如下4 種方式加工海參各6 只，采用穿刺方法進行質構測定。Ⅰ. 淡干海參，浸泡24 h，水煮20 min，水發12 h；Ⅱ. 淡干海參，浸泡24 h，水煮40 min，水發24 h；Ⅲ. 鮮海參去除內臟，清洗后105℃高壓處理8 min；Ⅳ. 鮮海參去除內臟，清洗后121℃高壓處理8 min。

1.2.5 數據處理與分析

采用SPSS 11.0進行實驗數據的統計分析，實驗結果以平均值±標準偏差表示，組間分析采用t-檢驗，顯著性界值以P＜0.01為非常顯著，P＜0.05為顯著，P＞0.05為不顯著。

2 結果與分析

2.1 海參穿刺實驗結果

選取個體差異小的16 只干海參（同一批加工產品，原料來源和加工工藝一致），發制前質量為（5.0±0.2）g，發制后質量為（60.6±2.0）g。取發制好的海參，切成1.5 cm的段，每只海參取中間2段分別以P/2探頭和P/2N探頭進行穿刺測試，測定位點為海參背部中心，結果見表1。實驗數據表明，采用穿刺程序，硬度值的變異系數較小，P/2探頭和P/2N探頭對應的硬度值的變異系數分別為16.71%和4.51%。P/2為直徑2 mm的圓柱形探頭，P/2N為針形探頭，與海參樣本的接觸面積小，因此硬度值明顯小于P/2探頭的測定值（P＜0.01），而P/2N探頭對應的測試數據相對穩定，變異系數僅為4.51%，說明該探頭更適宜測定海參質構。2.2 海參不同部位質構測試結果

表 1 海參穿刺硬度數據分析（n=16）Table 1 Results of puncture analysis for the hardness of sea cucumber (n=16)

采用P/2N探頭測定不同位點的硬度值，結果見表2。不同位點的硬度值有所差別，其中位點A、C、E之間差異不顯著（P＞0.05），位點B、D之間差異也不顯著（P＞0.05），但A、C、E的硬度值明顯高于B、D（P＜0.05）。從變異系數上看，采用P/2N探頭對海參進行穿刺，位點A至E的變異系數均小于10%，其中位點B、C、D對應的變異系數相對較小，適宜作為測定的位點。

表 2 海參不同位點硬度值（n=16）Table 2 Hardness values of different sites in sea cucumber (n=16)

表3是不同段的海參同一位點（位點C）的質構測試結果，可以看出不同段海參硬度值也有所差異，靠近頭部的段1明顯高于其他各段（P＜0.05），而段2～6間沒有顯著差異。海參不同部位的質構特征存在差異，因此測定海參硬度值時應固定測定位點。

表 3 海參不同段硬度值Table 3 Hardness values of different parts in sea cucumber

2.3 不同加工方式對海參質構的影響

圖3 海參經不同方式加工后的硬度值Fig.3 Hardness of sea cucumber products with different processing treatments

為檢驗所建立的海參質構測定方法的應用效果，實驗中采用不同水發方式獲得Ⅰ和Ⅱ兩種海參產品各6 只，采用不同的高壓處理條件獲得Ⅲ、Ⅳ兩種海參產品各6 只，采用穿刺方法對4 種產品進行了硬度值的檢測，測定位點為海參中段背部中心位置（即位點C）。結果表明，4 類產品硬度值的變異系數均在5%以內；經不同方式加工的海參產品的硬度值有顯著差異（P＜0.05），這說明建立的方法適用于海參質構測定，獲得的數據可以為海參品質評定和加工生產提供科學依據。

3 討 論

3.1 TPA在海參質構測定中的適用性

近年來，我國的海參消費需求不斷增長，同時海參增養殖技術不斷進步和發展，海參產業呈現出巨大的發展勢頭，已成為漁業經濟中的重要組成部分。但由于海參消費具有明顯的地域性，極少有國外漁業發達國家對海參質構進行研究，國內有學者采用TPA的方法對海參質構進行分析，如徐志斌等[14]采用TPA研究了水發條件對海參質構特性的影響；向怡卉等[15]采用TPA分析了鹽漬海參水發過程中的質構變化；郝夢甄等[16]采用TPA研究了鮮海參、超高壓處理海參及傳統泡發鹽漬海參在4℃冷藏期間質構特性的變化。這些研究發現海參質構測試的數據波動很大，尤其是硬度值的變異系數大都在10%以上。

TPA是目前食品領域比較常用的質構測定方法，通過模擬人體口腔的咀嚼運動，對固體半固體樣品進行兩次壓縮，根據探頭感應到力的情況得出質構測試曲線。通過TPA可以獲得測試對象的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性等多個物性學指標。然而，TPA方法在應用時要求測試的樣本盡量整齊、均一[17]，海參形體不規則，體表有肉刺，食用狀態的海參內臟已經去除，腹部中空，切面呈現不規則的帶有缺口的圓環狀。海參這種外形上的特殊性會導致TPA測試時探頭受力不均，從而造成實驗數據偏差大、影響測試穩定性和可靠性的情況。

3.2 穿刺法在海參質構測定中的應用效果

穿刺法可以獲得的食品物性學指標雖然相對較少，但精確度較高[18]，對于不完全均一的樣本同樣可以獲得較為理想的測試數據，因此在食品品質評定中的應用逐漸增多。如丁武等[19]采用穿透法量化評定肉制品的嫩度，成功建立了穿透參數與感官品評嫩度值之間的相關性；馬慶華等[20]建立了基于質構儀穿刺試驗的冬棗質構品質評價方法等。本研究驗證了穿刺法在海參質構測試中的應用效果，并對比了兩種不同直徑探頭的測試穩定性，發現采用P/2N針形探頭可顯著提高測試數據的穩定性。這說明海參質構測定時通過減少探頭與海參的接觸面積，可在一定程度上解決海參形體特殊、難以獲得整齊均一樣本的問題。

另外，本研究發現海參不同部位的硬度值有明顯差異。研究者曾以南美白對蝦和鷹爪蝦為研究對象，發現不同種類的蝦仁以及同種蝦仁的不同部位間質構特征有較大的差別[21]。關于海參不同部位TPA的結果與之類似。為便于不同批次和不同類型海參產品的質構比較，建議以海參中段的背部中心位置作為測定的位點。

3.3 不同加工方式對海參質構的影響

干制品是目前我國海參產品的主要類型之一[22]。海參由干制品到可食用狀態，必須經過水發過程。干參的品質、發制方法會顯著影響海參的食用口感。即食海參是我國另一種主要的海參產品類型，鮮參直接高壓處理是其中一種主要的加工方式[23]。本研究以硬度值為指標，分析對比了不同工藝加工的海參產品在質構方面的差異，一方面驗證了所建立的質構測定方法的實際應用效果，另一方面也說明不同的加工工藝會顯著影響海參的質構特性。其中，干海參在加工中由于歷經多次的蒸煮、浸泡等過程，其體壁膠原蛋白結構破壞嚴重[24]，因此其硬度值明顯低于鮮參高壓處理的樣品，這也是干參水發后口感欠佳的重要原因。不同溫度高壓處理的海參樣品硬度值同樣差異顯著（P＜0.01），這可能與海參膠原蛋白結構和分子質量在不同溫度下的變化密切相關[25]。

4 結 論

4.1 穿刺法測定海參質構的適宜參數為：P/2N針形探頭、測前速度1 mm/s、測試速度5 mm/s、測后速度5 mm/s、穿刺距離10 mm、觸發力5.0 g。采用該方法測得的海參硬度值相對穩定，變異系數在5%左右。

4.2 海參不同部位的硬度值有所差異，為方便對比分析，測定時應固定海參的測定位點。建議以海參中段背部中心位置作為測定的位點。

4.3 采用該方法檢測不同工藝加工的海參產品，測試數據可明顯體現產品之間的質構差異。該方法可以為海參品質評定和加工生產提供參考。

[1] FAVALLI S, SKOV T, BYRNE D V. Sensory perception and understanding of food uniqueness: from the traditional to the novel[J]. Food Research International, 2013, 50(1): 176-188.

[2] MURRAY J M, DELAHUNTY C M, BAXTER I A. Descriptive sensory analysis: past, present and future[J]. Food Research International, 2001, 34(6): 461-471.

[3] 楚炎沛. 物性測試儀在食品品質評價中的應用研究[J]. 糧食與飼料工業, 2003, 7(4): 40-42.

[4] TUNICK M H. Food texture analysis in the 21stcentury[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 59(5): 1477-1480.

[5] 孫輝, 姜薇莉, 田曉紅, 等. 利用物性測試儀分析小麥粉饅頭品質[J].中國糧油學報, 2006, 20(6): 121-125.

[6] 賈艷茹, 魏建梅, 高海生. 質構儀在果實品質測定方面的研究與應用[J]. 食品科學, 2011, 32(增刊1): 184-186.

[7] 李志文, 張平, 張昆明, 等. 1-MCP 結合冰溫貯藏對葡萄果實質地的影響[J]. 農業機械學報, 2011, 42(7): 176-181.

[8] 楊玉娥, 李法德, 孫玉利, 等. 加熱方式對豬里脊肉質構特性的影響[J].農業機械學報, 2007, 38(11): 60-64.

[9] 史策, 崔建云, 王航, 等. 反復冷凍-解凍對鰱品質的影響[J]. 中國水產科學, 2012, 19(1): 167-173.

[10] 胡芬, 李小定, 熊善柏, 等. 5 種淡水魚肉的質構特性及與營養成分的相關性分析[J]. 食品科學, 2011, 32(11): 69-73.

[11] 黃卉, 李來好, 楊賢慶, 等. 對蝦產品質量分級要素及評價技術[J].中國水產科學, 2010, 17(6): 1371-1376.

[12] 董秀萍, 肖桂華, 朱蓓薇, 等. 扇貝柱質構分析的測試條件[J]. 大連工業大學學報, 2011, 30(3): 157-160.

[13] 姜健, 楊寶靈, 邰陽. 海參資源及其生物活性物質的研究[J]. 生物技術通訊, 2004, 15(5): 537-540.

[14] 徐志斌, 陳青, 勵建榮. 水發條件對海參(Acaudina molpadioidea)質構特性及微觀結構的影響研究[J]. 食品科學, 2010, 31(7): 37-41.

[15] 向怡卉, 蘇秀榕, 董明敏, 等. 鹽漬海參水發技術的研究[J]. 食品科學, 2008, 29(12): 153-156.

[16] 郝夢甄, 胡志和. 超高壓和鹽漬泡發處理海參的質構和功能成分比較研究[J]. 食品科學, 2013, 34(5): 115-119.

[17] WILKINSON C, DIJKSTERHUIS G B, MINEKUS M. From food structure to texture[J]. Trends in Food Science & Technology, 2000, 11(12): 442-450.

[18] LUYTEN H, VLIET T, WALSTRA P. Comparison of various methods to evaluate fracture phenomena in food materials[J]. Journal of Texture Studies, 1992, 23(3): 245-266.

[19] 丁武, 寇莉萍, 張靜, 等. 質構儀穿透法測定肉制品嫩度的研究[J].農業工程學報, 2005, 21(10): 138-141.

[20] 馬慶華, 王貴禧, 梁麗松. 質構儀穿刺試驗檢測冬棗質地品質方法的建立[J]. 中國農業科學, 2011, 44(6): 1210-1217.

[21] 曹榮, 劉淇, 殷邦忠, 等. 蝦仁TPA質構分析及不同熟制加工方式對其品質的影響[J]. 食品研究與開發, 2010, 31(6): 1-5.

[22] 朱文嘉, 王聯珠, 丁海燕, 等. 我國海參產業現狀及質量控制對策[J].中國漁業質量與標準, 2013, 2(4): 57-60.

[23] 唐家林, 吳成業, 劉淑集, 等. 即食海參加工工藝的研究[J]. 福建水產, 2012, 34(1): 31-35.

[24] 崔鳳霞. 海參膠原蛋白生化性質及膠原肽活性研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2007.

[25] 王哲平, 劉淇, 曹榮, 等. 溫度對刺參膠原蛋白結構和分子量變化的影響[J]. 漁業科學進展, 2012, 32(6): 80-84.

Texture Analysis of Sea Cucumber by Puncture Test

CAO Rong1, LI Zhi-chao2, LIU Qi1, YIN Bang-zhong1,*

(1. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China; 2. College of Food Science and Engineering, Dalian Ocean University, Dalian 116000, China)

A standardized procedure to assess the hardness of sea cucumber by puncture test using a TA-XT plus texture analyzer was proposed and applied on different body locations of sea cucumber and processed sea cucumber products. Results showed that the appropriate puncture test parameters were determined as follows: probe, P/2N; pre-test speed, 1 mm/s; test speed, 5 mm/s; post-test speed, 5 mm/s; distance, 10 mm; trigger force, 5.0 g; and data acquisition rate, 200 pps. The center position in the backside of the middle section was suggested as the test site. According to the established method, the variation coefficient of hardness could be controlled within 5%, and hardness of different products could be reflected significantly. This method can provide a technical mean for quality assessment of sea cucumber.

sea cucumber; texture; puncture

TS254.7

A

1002-6630（2014）06-0129-04

10.7506/spkx1002-6630-201406027

2013-06-19

山東省科技發展計劃項目（2012GHY11533）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD28B05）

曹榮（1981—），男，博士，主要從事水產品品質評定與控制技術研究。E-mail：caorong@ysfri.ac.cn

*通信作者：殷邦忠（1961—），男，研究員，主要從事水產品加工研究。E-mail：yinbz@ysfri.ac.cn