即食海參4 ℃貯藏過程中品質變化規律

于笛,傅志宇,姜鵬飛,李龍,劉煜珺,方梓鎣,李雙雙,5,鄭杰*

1(遼寧省海洋水產科學研究院,遼寧 大連,116023)2(農業農村部水產種質資源保護與發掘利用重點實驗室,遼寧 大連,116023)3(大連工業大學 食品學院,遼寧 大連,116034)4(大連海洋大學 食品科學與工程學院,遼寧 大連,116023)5(大連鑫玉龍海洋生物種業科技股份有限公司,遼寧 大連,116222)

海參(Stichopusjaponicus)屬于棘皮動物門海參綱,是我國重要的經濟水產品,年產值達千億元人民幣[1]。海參體壁主要由膠原蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白組成[2],作為高蛋白低脂肪的水產品,海參已被證實具有免疫調節[3]、神經保護[4]、抗疲勞[5]和抗氧化[6]等多種生物活性。隨著消費者對合理膳食結構和健康生活方式的追求,海參產品越來越受到市場的青睞,產業鏈不斷壯大。2021年我國刺參養殖面積達24.74萬hm2,養殖產量22.27萬t[7]。由于極易自溶,海參多數是以加工產品的方式銷售,目前市場上主要產品形式為干海參和即食海參。干海參水分含量低,利于長期貯藏且便于運輸,但食用前需要較為復雜的復水處理。即食海參屬于預制菜的一種,因其食用方便且兼顧了營養與便利而受到消費者的歡迎,但即食海參通常需要冷凍保存,在常溫甚至冷藏條件下海參體壁極易出現品質劣變的現象,影響了其市場占有率。目前已有部分針對即食海參貯藏期間變化的相關研究[8-9],但樣品處理均在實驗室完成,與實際生產有一定差異。本文擬通過對4 ℃條件下市售即食海參體壁品質變化規律的研究,探究影響即食海參貯藏穩定性的原因,旨在為即食海參的穩定化加工及貯藏提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料:即食海參80只,每只質量約50～60 g,購于大連市某海參加工企業。新鮮海參經解剖、鹽煮、泡發、速凍、包裝后冷凍保存,保溫箱加冰袋密封3 h內運送至實驗室。

H型氨基酸混合標準溶液(每種氨基酸濃度2.50 μmol/mL,日本和光純藥工業株式會社);羥脯氨酸標準品、一水合檸檬酸、無水乙酸鈉、氯胺T、對二氨基苯甲醛,阿拉丁生化科技股份有限公司;海參組織蛋白酶L測定試劑盒,上海酶聯生物有限公司;其他化學試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

ME204分析天平、HB43-S水分測定儀、FE20K酸度計,瑞士梅特勒托利多科技有限公司;LG-1.0真空冷凍干燥機,沈陽航天新陽速凍設備制造有限公司;PEN3電子鼻,德國Airsense公司;TA.XT Plus物性測試儀,英國Stable Micro System公司;Spectra Max Plus384酶標儀,美國美谷分子儀器有限公司;SX700高壓蒸汽滅菌器,日本多美數字生物公司;SW-CJ-2FD超凈工作臺,蘇州安泰空氣技術有限公司;IN612C低溫培養箱,日本雅馬拓科技株式會社;L-8900全自動氨基酸分析儀、SU810掃描電子顯微鏡,日本株式會社日立制作所。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品的貯藏

將即食海參樣品分為8組,每組10只,在4 ℃條件下貯藏14 d,每2 d取一次樣,拍照記錄海參形態。

1.3.2 質量損失率的測定

將樣品放入培養皿中,分別測定樣品總質量、體壁質量和液體質量,質量損失率按公式(1)計算:

(1)

式中:M,質量損失率,%;m1,液體質量,g;m,樣品總質量,g。

1.3.3 水分含量的測定

采用快速水分測定儀對樣品水分進行測定。稱取3.0 g樣品,采用標準升溫程序在105 ℃條件下進行干燥,每組做3個平行。

1.3.4 菌落總數的測定

采用GB 4789.2—2022《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》中的方法進行,25 g樣品加入225 mL無菌生理鹽水,均質后進行梯度稀釋,取1 mL稀釋液加入平板并倒入20 mL平板計數瓊脂,混勻,待瓊脂凝固后將平板倒置于30 ℃條件下培養72 h后進行計數,按公式(2)計算:

(2)

式中:N,樣品中菌落總數, CFU/g;∑C,平板菌落數之和;n1,第一稀釋度平板個數:n2,第二稀釋度平板個數;d,稀釋因子。

1.3.5 pH值的測定

采用GB 5009.237—2016 《食品安全國家標準 食品pH值的測定》中的方法,稱取10 g絞碎樣品,加入新煮沸后冷卻的水至100 mL,搖勻,浸漬30 min,6 000 r/min離心10 min,取50 mL上清液于100 mL燒杯中測定pH值。

1.3.6 組織蛋白酶L活力的測定

采用酶聯免疫法測定樣品組織蛋白酶活性。將樣品用生理鹽水稀釋并搗碎后,于3 000 r/min離心10 min,將一定濃度的上清液加入預先包被組織蛋白酶抗體的微孔中,加入辣根過氧化物酶標記的抗體,37 ℃孵育60 min,加入顯色劑,37 ℃避光孵育15 min,加入終止液,在450 nm處測定OD值,按曲線方程計算樣品濃度。

1.3.7 質構的測定

取海參背部中間一塊表面積1.5 cm×1.5 cm的體壁,將表面的疣足修理平整后進行測定。選用P/0.5柱形探頭,形變量50%,感應力5 g。測前、測中、測后速度均為0.5 mm/s。

1.3.8 揮發性物質的測定

準確稱取3 g勻漿后的樣品置于40 mL的頂空瓶內,加蓋密封,37 ℃孵育30 min后進行測定,每組3個平行。樣品采集時間120 s、自動調零時間10 s、樣品準備時間5 s、進樣流量300 mL/min,傳感器清洗時間200 s。

1.3.9 膠原蛋白含量的測定

參考PROCKOP等[10]的方法。樣品水解過濾后,蒸至剩余約1滴后進行定容,加入氯胺T與顯色劑,在558 nm處測定吸光值,計算羥脯氨酸的含量,并最終換算成膠原蛋白的含量,換算系數為11.1。

1.3.10 氨基酸含量的測定

游離氨基酸含量參考張蘇平等[11]的方法。取一定量樣品,加入少量0.02 mol/L 鹽酸溶解并定容至25 mL,超聲波提取20 min,6 000 r/min離心10 min,上清液過0.22 μm膜后,采用全自動氨基酸分析儀進行測定。

氨基酸總量的測定采用GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》中酸水解方法。樣品加入6 mol/L 鹽酸后,110 ℃條件下水解22 h,經過濾、定容、濃縮后,采用全自動氨基酸分析儀進行測定。

1.3.11 掃描電鏡觀察微觀結構

取海參背部中間1 mm×1 mm×3 mm左右大小樣品,2.5%戊二醛固定12 h后,0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗。乙醇梯度脫水(30%、50%、70%、80%、100%),二氧化碳臨界點干燥,離子噴金鍍膜后在掃描電子顯微鏡下觀察[12]。

1.4 數據處理方法

采用統計軟件SPSS Statistics 22.0進行數據處理和顯著性差異分析,P<0.05為顯著水平。

2 結果與分析

2.1 即食海參貯藏過程中形態的變化

如圖1所示,貯藏0 d時,海參肉質飽滿、疣足挺拔、表皮完整、彈性較好,有少量汁水。隨著貯藏時間的延長,體壁內液體不斷析出,同時體積縮小,但在整個貯藏期內形態均較為完整。在貯藏1周后,體積縮小明顯,汁水大量析出,雜質變多。貯藏10 d后,體壁上的疣足開始分解,出現部分殘缺,14 d時表皮開始變軟、變黏,色澤變化不大。

圖1 即食海參4 ℃貯藏期間形態變化Fig.1 Changes in body wall morphology of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.2 即食海參貯藏過程中質量損失率的變化

如圖2所示,新鮮即食海參質量約為50 g,隨著汁液的不斷流失,貯藏8 d質量降至40 g以下,而后迅速下降并在12 d后降至30 g左右。加工過程中的高溫加熱會使海參體壁的膠原蛋白變性,使膠原纖維形成交聯的網絡結構[13],內部出現氣孔[14],泡發過程中,這些結構會不斷吸水使海參體積不斷增大,吸水能力增加。即食海參的初始質量損失率約為6.59%,4 ℃條件下,體壁蛋白降解,組織內水分的流動性增強,組織對水分的束縛力逐漸減弱,質量損失率迅速增加,在貯藏6 d時質量損失率達21.85%,在貯藏14 d時達到40.27%。

圖2 即食海參4 ℃貯藏期間質量損失率的變化Fig.2 Mass loss rate changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.3 即食海參貯藏過程中水分含量的變化

如圖3所示,隨著貯藏時間的延長,體壁含水量呈現緩慢下降的趨勢,從96.32%降至93.62%。體壁內游離水增加、結合水降低[15],可溶性成分隨水從漲發變大的組織間隙流出,導致海參組織劣化。

圖3 即食海參4 ℃貯藏期間水分含量的變化Fig.3 Water content changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.4 即食海參貯藏過程中菌落總數的變化

如圖4所示,貯藏2 d時菌落總數與新鮮海參相差不大,維持在6×105CFU/g左右,而后部分微生物在冷藏和高水分條件下開始恢復代謝,加速生長,在貯藏6 d時增加到2.3×106CFU/g,已知細菌總數105CFU/cm2的魚體在0 ℃條件下保質期約為6 d,即食海參在貯藏1周后食用價值也大大降低。當菌落總數大于5×106CFU/g時表示肉已變質[16],在貯藏14 d時,菌落總數增加了約5倍,達到3.7×106CFU/g,體壁黏軟有異味。

圖4 即食海參4 ℃貯藏期間菌落總數的變化Fig.4 Total number of bacterial colony changes in instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.5 即食海參貯藏過程中pH的變化

如圖5所示,一般食品中pH變化多呈V字形改變,在腐敗開始時略微降低,隨后由于微生物對蛋白質的分解產生氨類和三甲胺等堿性物質導致pH上升[17]。即食海參的pH值在貯藏期內從初始的8.73降到6.88,并未出現升高,表明產品并未出現嚴重腐敗現象。

圖5 即食海參4 ℃貯藏期間pH值的變化Fig.5 pH value changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.6 即食海參貯藏過程中組織蛋白酶L活力的變化

研究發現,內源酶中的組織蛋白酶對肉制品的品質變化有重要影響[8]。海參因含有豐富的內源酶而具有較強的自溶能力[18],新鮮海參的組織蛋白酶L活力通常在3 000 U/mg以上。已有研究表明組織蛋白酶L會間接影響膠原蛋白的降解[19]。如圖6所示,本研究中的即食海參樣品的組織蛋白酶在貯藏期內均維持在很低的水平,從初始的149.28 U/mg緩慢降至113.11 U/mg,變化不大。推測其已經在加工過程中遭到破壞,考慮其并不是引起即食海參品質變化的主要因素。

圖6 即食海參4 ℃貯藏期間組織蛋白酶L活力的變化Fig.6 Cathepsin L activity changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.7 即食海參貯藏過程中質構特性的變化

選用柱形探頭對樣品進行2次擠壓來模擬人嘴巴的咬合動作,探究貯藏過程中即食海參被咀嚼時的變化。如表1所示,共檢測出硬度、彈性、內聚性、膠黏性、咀嚼性、回復性6個指標,脆性、粘連性和黏性3個指標未測出,說明即食海參體壁在擠壓過程中沒有出現破碎,同時也沒有和探頭產生粘連現象。結果顯示,海參的硬度、膠黏性和咀嚼性與貯藏時間總體呈負相關,彈性和內聚性與貯藏時間則呈正相關。

表1 即食海參4 ℃貯藏期間質構特性的變化Table 1 Texture properties changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

硬度從很大程度上決定了海參的口感,硬度過大,不易咀嚼和消化吸收,硬度過小,肉質綿軟,沒有勁道。貯藏前即食海參硬度為(1 276.31±342.71) g,前4 d硬度變化不顯著,6 d時下降顯著(P<0.05)而后緩慢下降至(748.98±235.06) g。咀嚼性是彈性與膠黏性的乘積,表示咀嚼即食海參所需的能量,在貯藏期間呈緩慢下降的趨勢但差異不顯著(P>0.05)。林琳等[20]的研究表明,貯藏過程中即食海參的硬度和咀嚼性均呈下降趨勢。彈性是指海參體壁變形后恢復原狀的能力。內聚性是使體壁聚在一起的能力,貯藏0 d時,海參體壁擠壓后能恢復到原來的84%,內聚性為0.78,隨著貯藏時間的延長,汁液不斷流失,彈性和內聚性緩慢上升,貯藏14 d時可恢復到原來的91%,內聚性升高到0.90,可見持水力的降低對即食海參貯藏過程中的彈性有較大影響。加工方式和復水條件都對持水力有較大的影響[21]。回復性在某種程度上可以理解為韌性,是指第一次下壓時,樣品原面積與形變之后面積的比值。回復性在0～2 d較為穩定,在貯藏4 d和10 d時出現顯著增加(P<0.05)。

2.8 即食海參貯藏過程中揮發性物質的變化

海參蛋白質含量豐富,其腐敗變質主要以蛋白質的分解為特征,分解產物多數具有揮發性,因此通過電子鼻模擬嗅覺系統測定揮發物質的變化,收集氣味指紋數據,能夠從氣味角度了解蛋白降解情況[22]。含硫化合物的閾值和濃度對水產品的氣味特征有重要影響[23]。由圖7可知,即食海參在貯藏前6 d的主要揮發性物質為無機硫化物,還含有少量的有機硫化物和氮氧化合物。隨著貯藏時間的延長,海參中的蛋白質在微生物的作用下發生降解,生成醛、酮、酸和含硫的小分子化合物[24],并不斷積累,從8 d開始,含甲基類化合物、無機硫化物和醇類、酮類物質逐漸增多,氮氧化合物則相應減少。

W1C-芳香成分,苯類;W5S-氮氧化合物;W3C-芳香族成分,氨類;W6S-氫化物;W5C-短鏈烷烴芳香成分;W1S-甲基類;W1W-硫化物;W2S-醇類、酮類;W2W-芳香成分,有機硫化物;W3S-長鏈烷烴圖7 即食海參4 ℃貯藏期間揮發性物質的變化Fig.7 Volatile substances changes of instant sea cucumber during storage at 4 ℃

2.9 即食海參貯藏過程中膠原蛋白含量的變化

在14 d貯藏期內,各組樣品的膠原蛋白含量為27.27%～31.15%(表2),無明顯規律。顯著性分析結果表明,貯藏時間對膠原蛋白含量的影響不顯著。趙園園等[9]研究表明即食海參體壁膠原蛋白在15 d后開始快速降解。膠原蛋白含量的測定是通過測定樣品中羥脯氨酸的含量進而換算出膠原蛋白含量,說明各組樣品的膠原蛋白未發生明顯水解或降解為多肽或羥脯氨酸階段而未進一步降解。

表2 即食海參4 ℃貯藏期間膠原蛋白含量(干基)Table 2 Collagen content changes of in instant sea cucumber during storage at 4 ℃(dry basis)

2.10 即食海參貯藏過程中氨基酸種類及含量的變化

以游離狀態存在的氨基酸的種類和含量的變化能夠反映出蛋白質降解的水平和程度[25]。如表3所示,氨基酸種類和含量在貯藏期內均呈現不斷增加的趨勢。在貯藏前6 d,主要檢測到以Glu、Phe和Gly為主的7～9種氨基酸,在貯藏12 d時氨基酸種類增加到16種。游離氨基酸總量在0～10 d以平均每2 d 10 mg/100 g的速度遞增。10 d以后游離氨基酸總量迅速增加,14 d時達到(107.73±1.21) mg/100 g,說明樣品在貯藏10 d后開始加速分解。

表3 即食海參4 ℃貯藏期間游離氨基酸種類及含量的變化(干基) 單位:mg/100 g

樣品經酸水解后共檢測到17種氨基酸(表4),氨基酸總量為68.52～77.21 g/100 g,其中以Glu和Gly含量最高,其次為Asp和Pro,氨基酸總量沒有明顯變化規律。

表4 即食海參4 ℃貯藏期間氨基酸總量含量的變化(干基) 單位:g/100 g

2.11 掃描電鏡觀察結果

鮮活刺參中含有粗細不等的束狀纖維,纖維束間孔隙度較大[26]。即食海參加工過程中長時間的加熱處理,會使束狀纖維發生熱收縮、卷曲、凝聚,纖維間孔隙度減小,纖維排列緊密。隨著蛋白質變性程度不斷增強,膠原纖維斷裂,肌肉組織中的纖維變性成明膠狀物質,部分纖維會聚集形成片狀結構[27]。從電鏡觀察結果來看(圖8),即食海參的纖維結構已經不是很清晰,0 d時能觀察到大致的纖維結構,而后主要以凝膠狀和片狀結構為主,未觀察到明顯變化。

a-貯藏0 d;b-貯藏2 d;c-貯藏4 d;d-貯藏6 d;e-貯藏8 d;f-貯藏10 d;g-貯藏12 d;h-貯藏14 d圖8 即食海參4 ℃貯藏期間掃描電鏡觀察結果(×1 500)Fig.8 Scanning electron microscope observation results of instant sea cucumber during storage at 4 ℃ (×1 500)

3 結論

即食海參在4 ℃冷藏保存6 d后品質下降明顯,表現為體積縮小、硬度降低、氣味變化、游離氨基酸種類增多等。影響即食海參體壁品質劣變的主要因素是微生物作用,水分的流失也對其貯藏期間的品質變化有重要影響。目前市場上絕大多數的即食海參產品均需冷凍保存,解凍后方能食用,不能做到冷藏保存、常溫保存、開袋即食。因此,關于提高即食海參常溫條件下貯藏穩定性的相關研究具有重要意義。