幾種添加劑對南美白對蝦保水性的研究

宋　佳,淑　英,敖　冉,戎　平,王偉靜,丁　娜,高　盛,張志勝

(河北農業大學食品科技學院,河北保定 071000)

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幾種添加劑對南美白對蝦保水性的研究

宋佳,淑英,敖冉,戎平,王偉靜,丁娜,高盛,張志勝*

(河北農業大學食品科技學院,河北保定 071000)

為了提高南美白對蝦凍藏過程中的保水性,本實驗以鹽溶蛋白熱誘導凝膠保水性(WHC)、硬度、浸泡增重率、解凍增重率、蒸煮損失率為指標,在單因素的基礎上,通過L9(34)正交實驗,分析了氯化鈉、焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉對南美白對蝦蝦仁保水性的影響,得到了復合保水劑配方,即氯化鈉浸泡液質量濃度為0.8%,三聚磷酸鈉為2.2%,焦磷酸鈉為1.2%。與未處理組相比,解凍增重率從-2.17%升高至9.96%,蒸煮損失率從16.79%降至4.04%,WHC從31.18%升高至47.45%,硬度從21.5 N降至14.0 N。該復合保水劑中3種成分對蝦仁保水性影響的主次順序為氯化鈉>三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉。實驗得到的復合保水劑配方能夠有效的提高對蝦的保水性,可以作為低磷保水劑投入生產使用。

南美白對蝦,保水性,保水劑

南美白對蝦,是近年來我國漁業養殖的重要品種之一,產量呈逐年增加的趨勢,其中2013年比2012年產量增長了4.88%[1],這就表明了市場需求量的不斷增加。但是,水產品多以冷凍的方法在市場上流通,冷凍品產量約占加工品總產量的70%以上,蝦類的冷凍加工又是水產品冷凍加工的重要組成部分[2-3]。蝦仁在冷凍貯藏過程中由于蝦肉蛋白質易發生變性,從而導致蝦仁持水品質降低,肉質變硬,口感粗糙等現象,這些問題成為冷凍蝦仁加工過程中的難題[4]。因此,在蝦仁冷凍加工中,磷酸鹽因其優良的保水效果而被廣泛使用,適量添加磷酸鹽可以明顯減少蝦仁在解凍和蒸煮過程中的汁液流失現象,還可以提高肉的pH,通過協調蛋白之間的溶解來改善肌肉的嫩度[5-6]。在國內,由于磷酸鹽價格低廉,大部分使用磷酸鹽作為保水劑,而對于出口產品才考慮價格偏高的無磷保水劑。所以,磷酸鹽在蝦仁制品保水方面有著不可替代的作用。但是,研究表明食鹽在改善蝦仁保水性方面表現較好,一定濃度的食鹽可以使肌原纖維上負電荷增加,纖維之間斥力增大,同時打破維持肌球蛋白、肌動蛋白、Z線、M線之間相互連接的力,使肌原纖維發生膨脹,增加了肉的持水力和膨脹度[7-9]。

因此,本文以南美白對蝦為原料,研究氯化鈉、焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉對南美白對蝦蝦仁保水性的影響,以氯化鈉代替其他磷酸鹽的使用,優化復合保水劑配方,在降低磷酸鹽使用量的前提下,達到提高對蝦保水性和改善其品質的目的。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

鮮活南美白對蝦購買于保定市河北農業大學科技市場;氯化鈉(食品級)中鹽河北鹽業專營有限公司;焦磷酸鈉(食品級)湖北興發化工集團股份有限公司;三聚磷酸鈉(食品級)湖北興發化工集團股份有限公司;尼龍真空蒸煮袋上海易諾包裝材料有限公司。

L3660D低速離心機上海知信實驗儀器技術有限公司;食品物性分析儀(TMS-Pro)美國Food technology Corporation公司;BC/BD-320HCN電冰柜青島海爾股份有限公司;BCD-649WE冰箱青島海爾股份有限公司;高速組織搗碎機(A88)金壇市水北康輝實驗儀器廠;H.SWX-600BS電熱恒溫水溫箱金壇市朗博儀器制造有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理方法市場選取大小一致、鮮活的南美白對蝦,運回實驗室后加冰猝死,去頭、尾、殼,清洗,瀝干后稱重、分組,然后放入自封袋中,按1∶2.5(W/W)的比例向自封袋中加入不同濃度的浸泡液,混勻后放入冰箱(0～4 ℃)中浸泡2 h,并且每隔15 min對試樣進行攪拌一次。

1.2.2單因素實驗設計保水劑的種類和質量濃度見表1。實驗以浸泡增重率、解凍增重率和蒸煮損失率作為考察指標,最終確定保水劑的最佳使用濃度。

表1　保水劑的種類和質量濃度

注:表中“-”表示無此項。

1.2.3正交實驗設計根據單因素實驗結果,以鹽溶蛋白熱誘導凝膠保水性(WHC)、硬度、浸泡增重率、解凍增重率和蒸煮損失率為指標,做L9(34)正交實驗,實驗設計見表2。

表2　正交實驗因素水平表

1.2.4指標測定方法

1.2.4.1浸泡增重率將浸泡2 h的蝦仁取出,放在紗布上瀝干10 min,準確稱重后平整的放入自封袋,排出袋內空氣,密封后于-35 ℃冰柜中快速凍結,次日轉移到-18 ℃冰箱中凍藏,浸泡增重率的計算如下:

1.2.4.2解凍增重率凍藏15d后取出蝦仁,室溫下自然解凍1h(根據季節可以適當確定時間)后取出,紗布上瀝干10min,稱重,計算蝦仁解凍增重率。

1.2.4.3蒸煮損失率將測定解凍增重率后的蝦仁裝入真空蒸煮袋中,排出空氣,封口機密封,于沸水中煮3min后取出,放至室溫,紗布擦干后稱重,計算蝦仁蒸煮損失率。

以上式中,m為浸泡前蝦仁質量(g);m1為浸泡后蝦仁質量(g);m2為解凍后蝦仁質量(g);m3為蒸煮后蝦仁質量(g)。

1.2.4.4熱誘導凝膠保水性的測定取20 g蝦肉糜,加入0.6 mol/L KCl溶液80 mL,放入高速組織搗碎勻漿機中勻漿(8000 r/min,30 s)。將勻漿液放入4 ℃冰箱中靜置24 h,經紗布過濾,濾液4000 r/min離心15 min,所得上清液即鹽溶蛋白溶液。量取20 mL鹽溶蛋白溶液于離心管中,置于電熱恒溫水溫箱中加熱(30～72 ℃),加熱速率1 ℃/min,加熱結束后取出離心管,迅速冷卻至室溫,即鹽溶蛋白熱誘導凝膠。將鹽溶蛋白熱誘導凝膠在4000 r/min離心5 min,用濾紙吸取上層水。計算凝膠的保水性[10-11]。

式中,w1-離心管+離心去水后凝膠質量(g);w2-離心管+離心去水前凝膠質量(g);w-離心管質量(g)。

1.2.4.5蝦仁硬度的測定取蒸煮后冷卻至室溫的蝦仁,用物性分析儀測定蝦仁的硬度。測定參數:樣品高度30mm,TPA模式,直徑10mm的圓柱探頭,測試速度120mm/s,形變量40%,力量感應元量程1000N。

1.2.5數據處理用origin8.6處理數據,SPSS17.0進行數據統計與分析,一維方差分析(One-WayANOVA)比較水平間是否顯著,顯著水平設置為p<0.05。

2　結果分析

2.1單因素實驗結果與分析

2.1.1氯化鈉浸泡液質量濃度對蝦仁保水性的影響氯化鈉浸泡液的質量濃度對蝦仁保水性的影響見圖1。從浸泡增重率和解凍增重率角度分析,南美白對蝦蝦仁浸泡增重率和解凍增重率均隨著氯化鈉浸泡液濃度的升高呈現明顯的下降趨勢(p<0.01),浸泡增重率可能是由于外界溶液濃度高于蝦體細胞液濃度,造成細胞失水所導致的[12];當浸泡液濃度在3.5%時,解凍后白對蝦非但沒有增重,反而損失了蝦仁本身的水分。另外,解凍后蝦仁重量并沒有降低反而增加,表明浸泡時溶液浸入蝦體后,在凍藏和解凍過程中沒有完全損失。另一方面,當浸泡液質量濃度在0.5%～1.5%時,蒸煮損失率隨著浸泡液質量濃度的升高逐漸降低,但變化不顯著(p>0.05),當質量濃度在1.5%～2.5%時,變化趨于平緩。因此,選擇氯化鈉適宜質量濃度為0.5%,其浸泡增重率為14.19%,解凍增重率為7.93%,蒸煮損失率為14.96%。

圖1　氯化鈉浸泡液質量濃度對蝦仁持水性的影響Fig.1　Effect of concentration of sodium chloride on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.1.2三聚磷酸鈉浸泡液質量濃度對蝦仁保水性的影響由圖2可知,當浸泡液濃度在0.5%～2.0%時,隨著浸泡液濃度的升高,浸泡增重率和解凍增重率呈現上升的趨勢,當浸泡液濃度大于2.0%時,浸泡增重率明顯下降(p<0.05),解凍增重率也隨之降低。從蒸煮損失率角度看,蒸煮損失率隨著浸泡液濃度的增加呈降低的趨勢。這是因為當磷酸鹽濃度逐漸增加時,pH隨之增大,偏離了形成保水性的最佳pH,可能導致蛋白質變性而流失部分水分[13]。綜合考慮,選擇三聚磷酸鈉適宜浸泡液濃度為2.0%,此時浸泡增重率為10.92%,解凍增重率為8.15%,蒸煮損失率為11.29%。

圖2　三聚磷酸鈉浸泡液質量濃度對蝦仁持水性的影響Fig.2　Effect of concentration of sodium tripolyphosphate on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.1.3焦磷酸鈉浸泡液質量濃度對蝦仁保水性的影響由圖3可知,當浸泡液濃度在0.4%～1.2%時,隨著浸泡液濃度的升高,浸泡增重率和解凍增重率逐漸上升,當浸泡液濃度大于1.2%時,浸泡增重率和解凍增重率都呈下降趨勢。蒸煮損失率隨著浸泡液濃度的升高而降低,當浸泡液濃度為1.6%時趨于平緩。產生這種現象的原因同樣是因為磷酸鹽濃度過高,偏離了形成保水性的最佳pH,導致蛋白質變性而流失了部分水分。綜合考慮各指標變化情況,選擇焦磷酸鈉適宜浸泡液濃度為1.2%,其浸泡增重率為14.05%,解凍增重率為7.25%,蒸煮損失率為14.59%。

圖3　三聚磷酸鈉浸泡液質量濃度對蝦仁持水性的影響Fig.3　Effect of concentration of pyrophosphate on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.2正交實驗結果與分析

2.2.1復合保水劑對南美白對蝦保水性的影響正交實驗直觀分析結果如表3所示,從復合保水劑對南美白對蝦浸泡增重率的角度考慮,三因素的影響順序為氯化鈉>焦磷酸鈉>三聚磷酸鈉,其最優組合為A3B3C3;從解凍增重率和蒸煮損失率的角度來看,三因素的影響順序均為氯化鈉>三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉,其最優組合為A3B3C2;從復合保水劑對南美白對蝦WHC角度來考慮,三因素的影響順序為氯化鈉>三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉,其最優組合為A1B3C2。

然而,在實際生產中,企業把蒸煮損失率作為主要考察指標,因為它對出品率有直接的影響,同時蒸煮損失率也是決定消費者是否再次消費的直觀指標。所以綜合考慮以上分析結果,確定復合保水劑對蝦仁保水性最優配方為A3B3C2,即氯化鈉質量濃度為0.8%,三聚磷酸鈉為2.2%,焦磷酸鈉為1.2%。

表3　南美白對蝦保水性正交實驗結果

表4　南美白對蝦硬度測定正交實驗結果

2.2.2復合保水劑對南美白對蝦硬度的影響硬度與肌肉中水分的多少有直接關系,當肌肉中水分含量低時硬度大,水分含量高硬度小,所以,通過硬度的大小可以反映出蝦仁中水分含量的高低。由表4可以看出,復合保水劑可以改善蝦仁的硬度,三因素對蝦仁保水性的影響順序為氯化鈉>三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉,最優組合為A3B3C2,即浸泡液各組分的質量濃度為氯化鈉0.8%,三聚磷酸鈉2.2%,焦磷酸鈉1.2%,這與復合保水劑對蝦仁保水性最優配方相一致。

2.2.3驗證實驗在最優保水劑配方條件下進行浸泡增重率、解凍增重率、蒸煮損失率和硬度的驗證實驗結果見表5。

表5　驗證實驗

實驗結果表明,在最優保水劑配方條件下浸泡增重率為10.72%,解凍增重率為9.96%,蒸煮損失率為4.05%,WHC為47.45%,硬度為14.0 N。

3　結論

通過測定蝦仁的WHC、硬度、浸泡增重率、解凍增重率、蒸煮損失率,篩選出了復合保水劑最優配方,即氯化鈉浸泡液質量濃度為0.8%,三聚磷酸鈉為2.2%,焦磷酸鈉為1.2%。與對照組比較,解凍增重率從-2.17%升高至9.96%,蒸煮損失率從16.79%降至4.04%,WHC從31.18%升高至47.45%,硬度從21.5 N降至14.0 N。該復合保水劑中3種成分對蝦仁保水性影響的主次順序為氯化鈉>三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉。該保水劑配方可以明顯提高南美白對蝦在凍藏過程中的保水性,改善蝦仁質構。并且通過使用氯化鈉降低了磷酸鹽的使用種類及用量,成本低廉,符合我國目前消費趨勢,具有實際使用價值,可以作為低磷保水劑投入生產使用。

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Studies of several kinds of additive on water-holding capacity of Penaeus vannamei

SONG Jia,SHU Ying,AO Ran,RONG Ping,WANG Wei-jing,DING Na,GAO Sheng,ZHANG Zhi-sheng*

(College of Food Science and Technology,Agricultural of Hebei,Baoding 071000,Hebei)

In order to improve water-holding capacity of Penaeus vannamei during the frozen storage,the effects of several kinds of additives including sodium chloride,sodium tripolyphosphate and pyrophosphate on water-holding capacity of Penaeus vannamei with the gel water holding capacity(WHC),hardness,soaking growth rate,thawing growth rate and cooking loss rate were studied. On the basis of single factor,the complex water retaining agent was obtained by L9(34)orthogonal experiment,the optimal concentrations of soaking solution of sodium chloride,sodium tripolyphosphate and pyrophosphate were 0.8%,2.2% and 1.2%. Compared with the untreated group,the thawing growth rate and WHC were improved respectively from-2.17% to 9.96%,31.18% to 47.45%,cooking loss rate and hardness were respectively reduced from 16.79% to 4.04%,21.5 N to 14.0 N. In addition,sodium chloride had the largest impact on water-holding capacity followed by sodium tripolyphosphate and pyrophosphate. The complex water retaining agent can improve the water retention of shrimp effectively,so it can be used as low phosphorus retaining agent to put into production use for the practical value.

Penaeus vannamei;water-holding capacity;additives

2015-04-23

宋佳(1988-)，女，碩士研究生，研究方向：食品科學，E-mail：a987622931@126.com。

張志勝(1970-)，男，博士，教授，研究方向：食品科學，E-mail：13833035679@139.com。

國家海洋公益性行業科研專項資金項目(201205031)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000