几种添加剂对南美白对虾保水性的研究

宋　佳,淑　英,敖　冉,戎　平,王伟静,丁　娜,高　盛,张志胜

(河北农业大学食品科技学院,河北保定 071000)



几种添加剂对南美白对虾保水性的研究

宋佳,淑英,敖冉,戎平,王伟静,丁娜,高盛,张志胜*

(河北农业大学食品科技学院,河北保定 071000)

为了提高南美白对虾冻藏过程中的保水性,本实验以盐溶蛋白热诱导凝胶保水性(WHC)、硬度、浸泡增重率、解冻增重率、蒸煮损失率为指标,在单因素的基础上,通过L9(34)正交实验,分析了氯化钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠对南美白对虾虾仁保水性的影响,得到了复合保水剂配方,即氯化钠浸泡液质量浓度为0.8%,三聚磷酸钠为2.2%,焦磷酸钠为1.2%。与未处理组相比,解冻增重率从-2.17%升高至9.96%,蒸煮损失率从16.79%降至4.04%,WHC从31.18%升高至47.45%,硬度从21.5 N降至14.0 N。该复合保水剂中3种成分对虾仁保水性影响的主次顺序为氯化钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠。实验得到的复合保水剂配方能够有效的提高对虾的保水性,可以作为低磷保水剂投入生产使用。

南美白对虾,保水性,保水剂

南美白对虾,是近年来我国渔业养殖的重要品种之一,产量呈逐年增加的趋势,其中2013年比2012年产量增长了4.88%[1],这就表明了市场需求量的不断增加。但是,水产品多以冷冻的方法在市场上流通,冷冻品产量约占加工品总产量的70%以上,虾类的冷冻加工又是水产品冷冻加工的重要组成部分[2-3]。虾仁在冷冻贮藏过程中由于虾肉蛋白质易发生变性,从而导致虾仁持水品质降低,肉质变硬,口感粗糙等现象,这些问题成为冷冻虾仁加工过程中的难题[4]。因此,在虾仁冷冻加工中,磷酸盐因其优良的保水效果而被广泛使用,适量添加磷酸盐可以明显减少虾仁在解冻和蒸煮过程中的汁液流失现象,还可以提高肉的pH,通过协调蛋白之间的溶解来改善肌肉的嫩度[5-6]。在国内,由于磷酸盐价格低廉,大部分使用磷酸盐作为保水剂,而对于出口产品才考虑价格偏高的无磷保水剂。所以,磷酸盐在虾仁制品保水方面有着不可替代的作用。但是,研究表明食盐在改善虾仁保水性方面表现较好,一定浓度的食盐可以使肌原纤维上负电荷增加,纤维之间斥力增大,同时打破维持肌球蛋白、肌动蛋白、Z线、M线之间相互连接的力,使肌原纤维发生膨胀,增加了肉的持水力和膨胀度[7-9]。

因此,本文以南美白对虾为原料,研究氯化钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠对南美白对虾虾仁保水性的影响,以氯化钠代替其他磷酸盐的使用,优化复合保水剂配方,在降低磷酸盐使用量的前提下,达到提高对虾保水性和改善其品质的目的。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

鲜活南美白对虾购买于保定市河北农业大学科技市场;氯化钠(食品级)中盐河北盐业专营有限公司;焦磷酸钠(食品级)湖北兴发化工集团股份有限公司;三聚磷酸钠(食品级)湖北兴发化工集团股份有限公司;尼龙真空蒸煮袋上海易诺包装材料有限公司。

L3660D低速离心机上海知信实验仪器技术有限公司;食品物性分析仪(TMS-Pro)美国Food technology Corporation公司;BC/BD-320HCN电冰柜青岛海尔股份有限公司;BCD-649WE冰箱青岛海尔股份有限公司;高速组织捣碎机(A88)金坛市水北康辉实验仪器厂;H.SWX-600BS电热恒温水温箱金坛市朗博仪器制造有限公司。

1.2实验方法

1.2.1样品处理方法市场选取大小一致、鲜活的南美白对虾,运回实验室后加冰猝死,去头、尾、壳,清洗,沥干后称重、分组,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浓度的浸泡液,混匀后放入冰箱(0～4 ℃)中浸泡2 h,并且每隔15 min对试样进行搅拌一次。

1.2.2单因素实验设计保水剂的种类和质量浓度见表1。实验以浸泡增重率、解冻增重率和蒸煮损失率作为考察指标,最终确定保水剂的最佳使用浓度。

表1　保水剂的种类和质量浓度

注:表中“-”表示无此项。

1.2.3正交实验设计根据单因素实验结果,以盐溶蛋白热诱导凝胶保水性(WHC)、硬度、浸泡增重率、解冻增重率和蒸煮损失率为指标,做L9(34)正交实验,实验设计见表2。

表2　正交实验因素水平表

1.2.4指标测定方法

1.2.4.1浸泡增重率将浸泡2 h的虾仁取出,放在纱布上沥干10 min,准确称重后平整的放入自封袋,排出袋内空气,密封后于-35 ℃冰柜中快速冻结,次日转移到-18 ℃冰箱中冻藏,浸泡增重率的计算如下:

1.2.4.2解冻增重率冻藏15d后取出虾仁,室温下自然解冻1h(根据季节可以适当确定时间)后取出,纱布上沥干10min,称重,计算虾仁解冻增重率。

1.2.4.3蒸煮损失率将测定解冻增重率后的虾仁装入真空蒸煮袋中,排出空气,封口机密封,于沸水中煮3min后取出,放至室温,纱布擦干后称重,计算虾仁蒸煮损失率。

以上式中,m为浸泡前虾仁质量(g);m1为浸泡后虾仁质量(g);m2为解冻后虾仁质量(g);m3为蒸煮后虾仁质量(g)。

1.2.4.4热诱导凝胶保水性的测定取20 g虾肉糜,加入0.6 mol/L KCl溶液80 mL,放入高速组织捣碎匀浆机中匀浆(8000 r/min,30 s)。将匀浆液放入4 ℃冰箱中静置24 h,经纱布过滤,滤液4000 r/min离心15 min,所得上清液即盐溶蛋白溶液。量取20 mL盐溶蛋白溶液于离心管中,置于电热恒温水温箱中加热(30～72 ℃),加热速率1 ℃/min,加热结束后取出离心管,迅速冷却至室温,即盐溶蛋白热诱导凝胶。将盐溶蛋白热诱导凝胶在4000 r/min离心5 min,用滤纸吸取上层水。计算凝胶的保水性[10-11]。

式中,w1-离心管+离心去水后凝胶质量(g);w2-离心管+离心去水前凝胶质量(g);w-离心管质量(g)。

1.2.4.5虾仁硬度的测定取蒸煮后冷却至室温的虾仁,用物性分析仪测定虾仁的硬度。测定参数:样品高度30mm,TPA模式,直径10mm的圆柱探头,测试速度120mm/s,形变量40%,力量感应元量程1000N。

1.2.5数据处理用origin8.6处理数据,SPSS17.0进行数据统计与分析,一维方差分析(One-WayANOVA)比较水平间是否显著,显著水平设置为p<0.05。

2　结果分析

2.1单因素实验结果与分析

2.1.1氯化钠浸泡液质量浓度对虾仁保水性的影响氯化钠浸泡液的质量浓度对虾仁保水性的影响见图1。从浸泡增重率和解冻增重率角度分析,南美白对虾虾仁浸泡增重率和解冻增重率均随着氯化钠浸泡液浓度的升高呈现明显的下降趋势(p<0.01),浸泡增重率可能是由于外界溶液浓度高于虾体细胞液浓度,造成细胞失水所导致的[12];当浸泡液浓度在3.5%时,解冻后白对虾非但没有增重,反而损失了虾仁本身的水分。另外,解冻后虾仁重量并没有降低反而增加,表明浸泡时溶液浸入虾体后,在冻藏和解冻过程中没有完全损失。另一方面,当浸泡液质量浓度在0.5%～1.5%时,蒸煮损失率随着浸泡液质量浓度的升高逐渐降低,但变化不显著(p>0.05),当质量浓度在1.5%～2.5%时,变化趋于平缓。因此,选择氯化钠适宜质量浓度为0.5%,其浸泡增重率为14.19%,解冻增重率为7.93%,蒸煮损失率为14.96%。

图1　氯化钠浸泡液质量浓度对虾仁持水性的影响Fig.1　Effect of concentration of sodium chloride on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.1.2三聚磷酸钠浸泡液质量浓度对虾仁保水性的影响由图2可知,当浸泡液浓度在0.5%～2.0%时,随着浸泡液浓度的升高,浸泡增重率和解冻增重率呈现上升的趋势,当浸泡液浓度大于2.0%时,浸泡增重率明显下降(p<0.05),解冻增重率也随之降低。从蒸煮损失率角度看,蒸煮损失率随着浸泡液浓度的增加呈降低的趋势。这是因为当磷酸盐浓度逐渐增加时,pH随之增大,偏离了形成保水性的最佳pH,可能导致蛋白质变性而流失部分水分[13]。综合考虑,选择三聚磷酸钠适宜浸泡液浓度为2.0%,此时浸泡增重率为10.92%,解冻增重率为8.15%,蒸煮损失率为11.29%。

图2　三聚磷酸钠浸泡液质量浓度对虾仁持水性的影响Fig.2　Effect of concentration of sodium tripolyphosphate on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.1.3焦磷酸钠浸泡液质量浓度对虾仁保水性的影响由图3可知,当浸泡液浓度在0.4%～1.2%时,随着浸泡液浓度的升高,浸泡增重率和解冻增重率逐渐上升,当浸泡液浓度大于1.2%时,浸泡增重率和解冻增重率都呈下降趋势。蒸煮损失率随着浸泡液浓度的升高而降低,当浸泡液浓度为1.6%时趋于平缓。产生这种现象的原因同样是因为磷酸盐浓度过高,偏离了形成保水性的最佳pH,导致蛋白质变性而流失了部分水分。综合考虑各指标变化情况,选择焦磷酸钠适宜浸泡液浓度为1.2%,其浸泡增重率为14.05%,解冻增重率为7.25%,蒸煮损失率为14.59%。

图3　三聚磷酸钠浸泡液质量浓度对虾仁持水性的影响Fig.3　Effect of concentration of pyrophosphate on water-holding capacity of Penaeus vannamei

2.2正交实验结果与分析

2.2.1复合保水剂对南美白对虾保水性的影响正交实验直观分析结果如表3所示,从复合保水剂对南美白对虾浸泡增重率的角度考虑,三因素的影响顺序为氯化钠>焦磷酸钠>三聚磷酸钠,其最优组合为A3B3C3;从解冻增重率和蒸煮损失率的角度来看,三因素的影响顺序均为氯化钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠,其最优组合为A3B3C2;从复合保水剂对南美白对虾WHC角度来考虑,三因素的影响顺序为氯化钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠,其最优组合为A1B3C2。

然而,在实际生产中,企业把蒸煮损失率作为主要考察指标,因为它对出品率有直接的影响,同时蒸煮损失率也是决定消费者是否再次消费的直观指标。所以综合考虑以上分析结果,确定复合保水剂对虾仁保水性最优配方为A3B3C2,即氯化钠质量浓度为0.8%,三聚磷酸钠为2.2%,焦磷酸钠为1.2%。

表3　南美白对虾保水性正交实验结果

表4　南美白对虾硬度测定正交实验结果

2.2.2复合保水剂对南美白对虾硬度的影响硬度与肌肉中水分的多少有直接关系,当肌肉中水分含量低时硬度大,水分含量高硬度小,所以,通过硬度的大小可以反映出虾仁中水分含量的高低。由表4可以看出,复合保水剂可以改善虾仁的硬度,三因素对虾仁保水性的影响顺序为氯化钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠,最优组合为A3B3C2,即浸泡液各组分的质量浓度为氯化钠0.8%,三聚磷酸钠2.2%,焦磷酸钠1.2%,这与复合保水剂对虾仁保水性最优配方相一致。

2.2.3验证实验在最优保水剂配方条件下进行浸泡增重率、解冻增重率、蒸煮损失率和硬度的验证实验结果见表5。

表5　验证实验

实验结果表明,在最优保水剂配方条件下浸泡增重率为10.72%,解冻增重率为9.96%,蒸煮损失率为4.05%,WHC为47.45%,硬度为14.0 N。

3　结论

通过测定虾仁的WHC、硬度、浸泡增重率、解冻增重率、蒸煮损失率,筛选出了复合保水剂最优配方,即氯化钠浸泡液质量浓度为0.8%,三聚磷酸钠为2.2%,焦磷酸钠为1.2%。与对照组比较,解冻增重率从-2.17%升高至9.96%,蒸煮损失率从16.79%降至4.04%,WHC从31.18%升高至47.45%,硬度从21.5 N降至14.0 N。该复合保水剂中3种成分对虾仁保水性影响的主次顺序为氯化钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠。该保水剂配方可以明显提高南美白对虾在冻藏过程中的保水性,改善虾仁质构。并且通过使用氯化钠降低了磷酸盐的使用种类及用量,成本低廉,符合我国目前消费趋势,具有实际使用价值,可以作为低磷保水剂投入生产使用。

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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，硕士研究生，研究方向：食品科学，E-mail：a987622931@126.com。

张志胜(1970-)，男，博士，教授，研究方向：食品科学，E-mail：13833035679@139.com。

国家海洋公益性行业科研专项资金项目(201205031)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000