超聲處理對鹵蝦品質的影響

呂春陽 張玲 杜明 吳超 傅寶尚 徐獻兵

摘要：市面上鹵制產品種類繁多，但鹵制海產品尤其是鹵蝦存在鹵制時間長、肉質變柴的問題。該研究采用超聲處理提高鹵蝦的品質且縮短66.67%的鹵制時間。與冷泡處理（cold brine，CB）60 min相比，超聲處理（頻率40 kHz，功率200 W）蝦肉20 min可以達到良好的顏色和感官接受度，另外，超聲輔助鹵制提高了鹵蝦的出品率，最高達到96.98%，降低了鹵蝦的蒸煮損失率，最低降為3.02%，并顯著降低了鹵蝦肉質硬度（P<0.05）。與冷泡組相比，超聲處理加速了水分遷移的速率，明顯提高了蝦肌纖維的撕裂程度，達到了肉質變嫩的效果；十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳結果顯示，超聲處理促進了分子量為90 kDa的蛋白質的降解。因此，超聲處理可以明顯改善鹵蝦的品質并且縮短鹵制時間，該試驗可為南美白對蝦的非熱加工和精深加工提供一定的參考。

關鍵詞：超聲處理；鹵制；蝦；質構；微觀結構

中圖分類號：TS254.5

文獻標志碼：A

文章編號：1000-9973（2024）06-0064-06

Effect of Ultrasonic Treatment on Quality of Marinated Shrimp

LYU Chun-yang， ZHANG Ling， DU Ming， WU Chao， FU Bao-shang， XU Xian-bing^*

（National Engineering and Technology Research Center of Seafood， School of Food

Science and Technology， Dalian Polytechnic University， Dalian 116034， China）

Abstract： There are a wide variety of marinated products on the market， but there are problems such as long marinating time and poor meat quality in marinated seafood， especially marinated shrimp. In this study， ultrasonic treatment is used to improve the quality of marinated shrimp and reduce the marinating time by 66.67%. Compared with cold brine treatment （CB） for 60 min， ultrasonic treatment （frequency of 40 kHz， power of 200 W） of shrimp meat for 20 min could achieve good color and sensory acceptability. In addition， ultrasonic-assisted marinating increases the yield of marinated shrimp up to 96.98%， reduces the cooking loss rate of marinated shrimp down to 3.02%， and significantly reduces the hardness of marinated shrimp meat （P<0.05）. Compared with the cold brining group， ultrasonic treatment accelerates the rate of water migration， obviously improves the degree of tearing of shrimp muscle fibers， and makes the meat tender; the results of sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis show that ultrasonic treatment promotes the degradation of proteins with molecular weight of 90 kDa. Therefore， ultrasonic treatment can significantly improve the quality of marinated shrimp and shorten the marinating time. This experiment can provide a certain reference for the non-thermal processing and deep processing of Penaeus vanmamei.

Key words： ultrasonic treatment; marinating; shrimp; texture; microstructure

收稿日期：2023-11-30

基金項目：大連鹽化集團有限公司校企合作項目（202321020500007）

作者簡介：呂春陽（2000—），男，碩士，研究方向：海產品調味料。

*通信作者：徐獻兵（1986—），男，副教授，博士，研究方向：食品風味化學、食品膠體與界面化學、仿生微納器件與感知科學。

蝦是國際上最重要的經濟漁業和水產養殖產品之一。南美白對蝦是對蝦科、對蝦屬動物，是世界上最受歡迎的蝦之一^[1]。作為世界上養殖最廣泛的蝦種，南美白對蝦具有高蛋白質、低脂肪的特點，是白肉的極佳來源^[2]。蝦作為傳統食品，在我國沿海地區消費已久，其菜肴名目繁多、含肉率高、肌肉質地鮮美、營養豐富，深受廣大消費者的喜愛。近年來我國蝦產量大幅提高，但其出口卻遭遇貿易壁壘，出現了供過于求、價格下跌的局面，因此開發蝦的調理和即食產品逐漸成為產業發展的新出路。

目前蝦的加工方式較多，鹵制、干制、油炸、煮制和烤制等產品較常見。傳統的鹵制工藝一般是將預處理生肉浸泡在由香料和調味料組成的鹵水中，在室溫或低溫下放置一段時間，使鹵水滲入肉中，提高肉制品的品質和口感，但其生產周期長，不利于工業生產，且要嚴格把控時間，否則肉質將變柴，難以入口。將傳統鹵肉制品的加工方法應用于鹵蝦不僅消耗大量的能量和時間，而且蝦肉的肉質不理想且生產效率較低^[3]。因此，有必要在傳統的鹵制加工工藝的基礎上進行改進，引入新技術，縮短加工時間，降低能耗，生產高品質的鹵蝦制品^[4]。

超聲波技術作為一種可持續、低成本、快速、易操作的技術已成為食品加工領域的熱門技術^[5]。超聲波設備使用的頻率高于人耳可聽到的頻率，通常是10～20 MHz，可損傷細胞膜結構，還可促進反應^[6]，并在蛋白質結構修飾和改變方面具有廣泛用途，同時在水產加工領域也有應用超聲波對魚類肌肉蛋白進行改性的研究^[7-8]。Zou等^[9]采用超聲輔助烹飪腌制牛肉，發現增加超聲功率能有效促進鹵料的傳質，800 W煮沸80 min后可達到傳統腌制100 min的效果，提高了腌制牛肉的保水能力。Pan等^[10]認為超聲波加速了鹽在豬肉組織纖維中的滲透。盡管已有研究報道超聲可以加速鹵制過程，但由于蝦肉品質特殊，不當的超聲工藝可能會劣化蝦肉品質，相關研究目前尚未見報道。

本研究旨在利用超聲波技術研究超聲波處理對鹵蝦品質和口感的影響，為超聲波技術在鹵蝦中的應用提供一條新的途徑，并為其工業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦（Penaeus vanmamei），平均體長：（9.86±0.52） cm，平均質量：（33.76±1.15） g。

鹽：中國鹽業集團有限公司；味精：沈陽紅梅味精股份有限公司；雞精、雞汁：上海太太樂食品有限公司；辣鮮露、生抽、老抽：佛山市海天調味食品股份有限公司；冰糖、白糖：方家鋪子（莆田）綠色食品有限公司；藤椒油：幺麻子食品股份有限公司。

β-巰基乙醇：上海麥克林生化科技股份有限公司；福爾馬林：北京雷根生物技術有限公司；乙醇：天津市大茂化學試劑廠；冰醋酸：廣東光華化學廠有限公司；切片石蠟：國藥集團化學試劑上海有限公司；PAGE 凝膠快速制備試劑盒：上海雅酶生物醫藥科技有限公司；考馬斯亮藍超快染色液：武漢塞維爾生物科技有限公司；其他藥品與試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

BSA2202S電子分析天平 德國Sartorius公司；MesoQMR23-060H低場核磁共振成像分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；UltraScan Pro測色儀 美國HunterLab公司；TA.XT Plus 質構儀 英國SMS公司；BX51顯微成像系統 日本Olympus公司；ChemiDoc Touch 化學發光成像系統 美國Bio-Rad公司。

1.3 方法

1.3.1 鹵湯制備

加入實驗室自制的鹵油、辣香油、高湯、香料包后，依次加入鹽20 g、味精10 g、雞精10 g、冰糖20 g、老抽500 g、生抽500 g、白砂糖10 g、辣鮮露100 g、藤椒油100 g、雞汁50 g、實驗室自制的蛤蜊酶解粉5 g，大火燒開30 min后，轉小火燒開5 min備用。

1.3.2 樣品制備

將鹵汁煮沸5 min后加入蝦，鹵汁與對蝦的比例為2∶1（體積與質量比），鹵制溫度保持在（90±3） ℃，鹵制4 min后冷卻至室溫，分別進行冷泡和超聲處理。冷泡組：將5個樣品浸沒在500 mL鹵汁中，轉移至4 ℃冰箱中，以保持低溫。超聲輔助組：將5個樣品在超聲條件（40 kHz，200 W）下浸沒在500 mL鹵汁中。樣品編號與鹵制條件：冷泡20 min（CB 20 min）和60 min（CB 60 min），超聲輔助20 min（UA 20 min）和60 min（UA 60 min）。

1.3.3 蒸煮損失率和出品率

蒸煮損失率和出品率通過原始質量（未煮）和煮熟之間的差值來衡量，見下式。用濾紙吸干煮熟前后蝦的表面水分，并記錄質量。

蒸煮損失率（%）=m₁-m₂m₁×100%。

出品率（%）=m₂m₁×100%。

式中：m₁為蒸煮前蝦的質量，g；m₂為蒸煮后蝦的質量，g。

1.3.4 低場核磁共振（LF-NMR）測量

食物中水的分布和流動性通常以LF-NMR為特征。精確稱重每個樣品5 g，并放置在MesoQMR23-060H NMR分析儀60 mm直徑的RF線圈的中心進行測量。弛豫信號參數設置：P1為35μs，P2為70μs，Tw為2 000 ms，RG1為20 db，DRG1為3，PRG為1，NECH為6 000，Ns為8。采用多擴展分析軟件和迭代重建技術對CPMG弛豫數據進行多指數擬合得到弛豫時間和峰面積。對反演10 000次后的數據進行處理，作為分析各組分變化的基礎。

1.3.5 色差測量

色差使用色度計進行測定，通過D65白板進行預校正，測量樣品的顏色（L^*值、a^*值和b^*值）。簡要操作步驟：用透明塑料膜包裹蝦，測定蝦的顏色。L^*值、a^*值和b^*值分別表示顏色的明暗度、紅綠值和黃藍值。

1.3.6 質構測定

通過質構儀進行質構分析，選擇每只蝦的腹部第二節進行分析。選用TPA模式，參數設置：探頭P50，觸發力5 g；試驗前速度為2.0 mm/s，試驗速度為1.0 mm/s，試驗后速度為2.0 mm/s；形變量為60%；時間間隔為5.0 s；壓縮2次。

1.3.7 微觀結構分析

取蝦體的第二節用戴維森固定劑（50 mL 37%福爾馬林、75 mL乙醇、25 mL冰醋酸、75 mL去離子水）在室溫下固定24 h，然后用50%的乙醇洗滌組織3次，乙醇脫水，并進一步包埋于石蠟塊中。將其切成5μm厚的切片，進行H & E染色，通過光學顯微鏡觀察其微觀結構。

1.3.8 SDS-PAGE

SDS-PAGE分析是通過PAGE 凝膠快速制備試劑盒預制凝膠實現的。取不同處理方式的蝦肉5 g加入50 mL去離子水勻漿后離心，獲得上清液，確保樣品中蛋白質含量一致。取離心后上清液500μL與10μL上樣緩沖液充分混合，沸水浴5 min，上樣量10μL。電泳結束后采用考馬斯亮藍進行染色和脫染色。條帶的相對分子量通過與蛋白分子量Marker（5～245 kDa）進行比較來確定。采用化學發光成像分析系統進行成像，采用雙縮脲法測定蛋白質含量。

1.3.9 感官評價

感官評價采用報道的方法進行^[11]。由8名評價人員（年齡在20～26歲）組成感官小組，他們的品嘗經驗不同，性別不同（男、女各4人），對鹵蝦產品進行感官評價。在感官評價前，對評價者進行鹵蝦顏色、多汁性、嫩度、氣味和可接受度評分標準的訓練。在評價過程中，根據感官評價表中對蝦肉的顏色、多汁性、嫩度、氣味和可接受度的評分標準，隨機排列樣品進行評價。評價前30 min禁止進食和使用有氣味的化妝品，去除口腔內殘留的味道，兩次評價間隔為10 min，結果以平均值表示。

1.4 統計分析

結果用平均值±標準差表示。所獲得的數據通過統計軟件進行分類，并用IBM SPSS 25、Excel 軟件進行分析。在95%置信水平下，P<0.05表示有顯著性差異。使用Origin 9.1軟件進行數據繪制。

2 結果和討論

2.1 不同處理方式對鹵蝦出品率和蒸煮損失率的影響

不同處理方式下鹵蝦的出品率和蒸煮損失率見圖1，出品率在一定程度上反映了鹵蝦的保水率和鹵汁吸收率，同時質量變化的主要原因是蝦肉中水分的流失^[12]。結果表明，不同處理方式對鹵蝦的蒸煮損失率和出品率均有顯著影響（P<0.05）。隨著處理時間的增加，出品率升高，蒸煮損失率降低。與冷泡處理相比，超聲處理進一步降低了鹵蝦的蒸煮損失率，提高了鹵蝦的出品率。Zou等^[13]發現超聲波處理可以降低雞胸肉的蒸煮損失率，提高肉質的保水能力。因為超聲波處理可以增加肉質表面鹽溶性蛋白的含量，從而防止汁水在肉體表面向外擴散。同時，超聲的空化作用可以破壞肌纖維結構，促進鹵汁滲入對蝦組織，提高鹵蝦的出品率。

2.2 不同處理方式對鹵蝦水分分布的影響

水的再分配在水產品的結構變化中起著重要的作用。LF-NMR通常用于檢測樣品中的氫質子，以獲得關于水分子遷移率和分布的精確信息^[14]。采用LF-NMR檢測蝦肌肉含水量的變化和不同處理方式對鹵蝦水分分布的影響。水的遷移率越低，相應的T₂越短。各峰的面積比表示不同狀態下的含水量^[15]。T₂₁代表高蛋白密度的高組織蛋白質結構的水^[16]。T₂₂對應于固定在凝膠中并受到化學力作用的水分子^[17]。T₂₃被認為是很容易從凝膠網絡中擠出來的自由水。此外，T₂₁和T₂₂的種群分別代表肌原纖維內、外水的比例^[18]。正如Yang等^[19]所研究的，021<10 ms，10 ms22<100 ms，100 ms23<1 000 ms。此外，這3種水通常分別存在于組織的細胞壁、細胞質、細胞外空間和液泡中。由圖2 中A可知，在CB 20 min處檢測到T₂₁。隨著冷泡時間的增加和超聲的介入，肌原纖維蛋白斷裂增強，固水能力下降，T₂₃有向左移動的趨勢，這可能是滋味增強的原因。

由圖2 中B可知，隨著冷泡時間的增加和超聲的介入，T₂₁和T₂₂的峰面積百分比呈下降趨勢，而T₂₃的峰面積百分比呈上升趨勢，說明結合水和不易流動水均下降，且不易流動水顯著下降（P<0.05）。相反，自由水呈現上升趨勢。造成這一現象的原因可能是隨著處理時間的增加，肌原纖維束逐漸被破壞。同時，處理時間的增加和超聲的介入會破壞水分子和蛋白質之間的氫鍵，導致纖維外層空間增大，從而容納更多的自由水^[20]。

2.3 不同處理方式對鹵蝦顏色的影響

顏色是消費者用來評價產品的第一個感官特征。由圖3可知，與冷泡組相比，超聲組的L^*值和b^*值上升，而a^*值下降。隨著超聲處理時間的增加，鹵蝦的L^*值逐漸下降，但超聲組的L^*值高于冷泡組。L^*值的升高可能是由于空化氣泡破裂時產生的小范圍的高溫高壓環境引起的肌紅蛋白的部分變性，也可能是由于肌肉含水量的增加，提高了光反射率，產生了顏色亮化效果，從而使L^*值升高。L^*值的降低可能是由于在鹵制過程中加入了醬油等輔助調料，超聲波加速了其對蝦肉的滲透，從而降低了L^*值。Zou等^[21]還發現，隨著超聲波時間（80，100，120 min）的延長，鹵制牛肉的L^*值顯著降低（P<0.05）。

a^*值先下降后上升可能是超聲導致空化氣泡破裂，產生大量的自由基，形成氧合肌紅蛋白，導致a^*值上升。Kang等^[22]研究發現，短時間超聲處理牛肉會使a^*值上升，而長時間超聲處理牛肉會使a^*值下降，這可能是由于在鹵汁中添加了糖，而超聲的空化效應促進了蝦肉色素的變化。另一方面，a^*值的升高可能是由于超聲波空化效應導致水分子產生羥基自由基，加速蝦肉肌紅蛋白氧化，形成氧合肌紅蛋白；b^*值在處理過程中逐漸上升可能與脂質氧化有關。

2.4 不同處理方式對鹵蝦質構的影響

由于中國消費者喜歡肉質較嫩的食品，這意味著硬度、彈性和咀嚼度是影響鹵蝦質構特性的重要參數^[23]。由圖4可知，隨著冷泡時間的增加，鹵蝦的硬度降低。隨著超聲時間的增加，鹵蝦的硬度顯著降低（P<0.05）。隨著冷泡時間的增加，鹵蝦的彈性變化不大，但隨著超聲時間的增加，鹵蝦的彈性顯著降低（P<0.05）。隨著冷泡時間的增加，鹵蝦的咀嚼度逐漸降低。UA 60 min的蝦肉的咀嚼度顯著低于UA 20 min（P<0.05）。綜上所述，超聲處理可以降低鹵蝦的硬度、彈性和咀嚼度，提高蝦肉的嫩度。因此，超聲處理可以提高鹵蝦的品質，同時，鹵制時間可以減少66.67%。

2.5 不同處理方式對鹵蝦微觀結構的影響

微觀結構決定了最終產品的外觀、質地、味覺感知和穩定性^[24]。不同處理方式下鹵蝦的微觀結構見圖5。

由圖5中A可知，在CB 20 min時，鹵蝦的肌纖維結構仍然致密，纖維間的孔隙較小，排列緊密，分布均勻。由圖5中B可知，在CB 60 min時，隨著冷泡時間的增加，可以觀察到纖維變得多孔，孔徑增大，但排列仍然緊密規則。由圖5中C可知，在UA 20 min時，由于超聲的空化作用和機械作用，肌纖維結構變得松散、不規則，出現不規則的孔洞，纖維間隙增大。由圖5中D可知，在UA 60 min時，隨著超聲處理時間的增加，不規則孔洞持續增加，纖維間隙持續增加，肌纖維束斷裂和分離，肌纖維結構紊亂。鹵蝦的微觀結構分析表明，超聲處理后的孔隙面積和孔隙率顯著增加。因此，超聲波引起的孔徑增加再次解釋了鹵蝦硬度的下降，也是使鹵蝦味道更好的關鍵。在海產品中，蛋白質結構的改變往往會導致肌肉微觀結構的改變。研究表明，鹵制時間的增加會導致蛋白質變性、結締組織降解和可溶性膠原蛋白丟失，肌原纖維中的蛋白質會塌陷或聚集，形成不規則的孔洞，導致纖維細胞間的間隙更大、更松散，而肌肉纖維直徑擴大、間隙的增加會使鹵蝦的水分增加^[25—26]。此外，蛋白質結構的改變減少了鹵汁進入蝦肉內部的阻力，從而增加了鹵蝦的含水量，改善了風味。Chang等^[27]報道肌纖維蛋白熱變性和膠原收縮導致肌肉組織微結構松動，使得肌纖維排列無序。

2.6 不同處理方式下鹵蝦SDS-PAGE分析

不同處理方式下鹵蝦的SDS-PAGE圖見圖6。90，37，20 kDa的蛋白條帶的電泳圖譜可能分別對應于副肌球蛋白^[28]、原肌球蛋白^[29]和肌球蛋白輕鏈^[30]，在肌肉中發現的其他蛋白質帶，例如接近50 kDa的蛋白質帶被認為是肌漿蛋白，然而，它們不能被鑒定為特定的蛋白質。隨著超聲時間的延長，肌球蛋白輕鏈明顯減少。在CB 60 min的條帶中出現了一個較淺的條帶，這可能是由于冷泡時間的延長導致了肌球蛋白輕鏈的分散。隨著超聲和冷泡時間的延長，原肌球蛋白濃度增加，副肌球蛋白條帶逐漸消失，這與圖5中隨著處理時間的延長，肌纖維斷裂、肌纖維結構變得松散、不規則相一致。

2.7 感官評價

不同處理方式下鹵蝦的感官特性見圖7。

由圖7可知，4組樣品的感官評價結果具有不同形狀的雷達圖，大部分感官特性（包括顏色、多汁性、嫩度、氣味和可接受度）有顯著性差異（P<0.05），而超聲組的多汁性顯著高于冷泡組（P<0.05）。感官評價結果與之前討論的蒸煮損失率、出品率、顏色、質構特性的結果一致。值得注意的是，多汁性在肉制品的感官屬性中具有重要地位，并且與樣品的含水量和水分分布高度相關。因此，感官評價結果表明，超聲輔助可以在保證傳統感官特性和風味的同時，提高消費者對鹵蝦產品的可接受度。

3 結論

本研究探討了超聲處理對鹵蝦品質和感官特性的影響。結果表明，超聲處理顯著提高了出品率，降低了蒸煮損失率，影響了水分分布，顯著降低了硬度，且改善了顏色。結果表明，超聲處理可以改善傳統鹵制工藝損耗高、風味不穩定、顏色不均勻等問題，提高了鹵蝦的品質和風味，對傳統鹵制工藝的發展具有積極作用。

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