不同方式预煮过程中仿刺参的品质变化

侯志刚,王茂剑,井月欣,赵云苹,孟春英,王　颖,王共明,高继庆,张　健,*

(1. 山东省海洋资源与环境研究院,山东烟台 264000;2. 上海海洋大学食品学院,上海 200000;3.山东省海洋生态修复重点实验室,山东烟台 264006)



不同方式预煮过程中仿刺参的品质变化

侯志刚1,2,王茂剑1,3,井月欣1,赵云苹1,孟春英1,2,王颖1,2,王共明1,高继庆1,张健1,3,*

(1. 山东省海洋资源与环境研究院,山东烟台 264000;2. 上海海洋大学食品学院,上海 200000;3.山东省海洋生态修复重点实验室,山东烟台 264006)

为了确定仿刺参最佳的预煮条件和参数,对其在蒸馏水煮制(Ⅰ)、不同浓度盐水(1%、3%和6%)煮制(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)、不加水蒸制(Ⅴ)和加水蒸制(Ⅵ)过程中的品质变化进行了研究。结果表明:微生物残留量和酶活性都呈下降趋势。在杀菌和灭活的作用上,煮制(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)>Ⅴ>Ⅵ,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ间无显著差异(p>0.05)。菌落总数下降一个数量级分别需要12、15、18 min,酶活性变化开始趋缓的时间分别是9、12、15 min。粗蛋白最终损失量上,(Ⅲ、Ⅳ)>(Ⅰ、Ⅱ)>Ⅴ>Ⅵ,其中Ⅲ和Ⅳ显著大于Ⅰ和Ⅱ(p<0.05);粗多糖的最终损失量上,(Ⅰ、Ⅱ)>(Ⅲ、Ⅳ)>Ⅴ>Ⅵ。在组织结构的变化上,蒸制比煮制方式变化慢,特别是Ⅳ的变化延迟较明显。Ⅰ和Ⅴ都是较好的预煮方式,热处理时间分别为12和15 min左右为宜。

预煮,仿刺参,品质,酶活性,组织结构

海参属于棘皮动物门海参纲,具有很高的经济价值。在我国,海参从古到今一直被作为佐膳佳品,且具有很高的药用价值[1]。资料[2-6]表明海参不仅含有大量的蛋白质及多种维生素和微量成分,而且所含生物活性物质具有一定的药理活性。仿刺参是海参中最重要的一种,其体内生物活性物质丰富,在我国已成为一种具有显著经济效益的水产养殖品种[7]。

鲜海参对环境极其敏感,极易发生自溶,一些学者做了保鲜方面的研究[8-11]。但由于技术难以控制和高成本,在企业中难以得到推广应用。因此目前企业中经常采用的方法通过预煮使海参脱水并使其酶失活得到暂时的保存。

近几年,热加工相关研究逐渐增多。薛冬梅等[12]对热加工过程中刺参的组织结构和流变学特性进行了研究。董秀萍[13]研究了100 ℃以上的热加工对海参体壁加工特性的影响。另外,相关学者[14]研究了不同真空条件下的温度对海参质量损失率、物性学分析和组织结构方面的影响,发现真空蒸煮能降低损失,并能改善质构特性。但在工业化生产上,真空蒸煮技术并没有得到广泛应用,最常用热处理方式依然是常压的煮制和蒸制。然而很少有文献针对蒸制过程中海参品质的变化进行研究。陈燕等[15]在研究煮制时间对刺参盐渍结果的影响时采用的方式是盐水煮制;而且孙妍等[16]发现加入食盐比不加食盐煮制海参需要的干燥时间更短,复水产品感官特性较好。因此,有必要对海参不同浓度的盐水煮制过程进行研究,阐明其品质变化规律。

本实验从品质变化角度出发,通过常规的检测手段和组织染色法研究不同方式的预煮过程中仿刺参品质的变化规律,以期为海参的加工提供理论基础和科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

新鲜仿刺参烟台山水海产有限公司。

酪氨酸、酪素上海生工生物工程有限公司;甲基红指示剂、苏木精、酸性品红(指示剂级别)国药集团化学试剂有限公司;其他试剂均为国产分析纯自国药集团化学试剂有限公司。

TP102型全自动组织脱水机德国莱卡,ST5010型全自动染色机德国莱卡,LEICA ICC50HD型显微镜德国莱卡。

1.2实验方法

1.2.1原料处理选取体长(11±2)cm,体重约为(60±5)g的健康仿刺参作为实验对象,去除内脏,清洗干净。将其随机分组,5～6头/组,立即进行如下处理。蒸馏水煮制(I):取6组海参,称重和测量,蒸馏水煮沸后,然后将6组仿刺参体壁分别放入煮沸的蒸馏水中(W/V,1∶3),分别煮制3、6、9、12、15、18 min。在煮制过程中不断搅拌。1%(Ⅱ)、3%(Ⅲ)、6%(Ⅳ)盐水煮制:取6组海参,进行标记、称重和测量,盐水煮沸后,然后将6组仿刺参体壁分别放入煮沸的蒸馏水中(W/V,1∶3),分别煮制3、6、9、12、15、18 min。期间不断搅拌。不加水蒸制(V):取6组海参,进行标记、称重和测量,将6组仿刺参体壁分别放入有孔蒸盘中,分别处理3、6、9、12、15、18 min。加水蒸制(Ⅵ):取6组海参,进行标记、称重和测量备用。蒸锅开始充分产蒸汽后,放入含蒸馏水(W/V,1∶3)的无孔蒸盘,待温度达到100 ℃后,将6组仿刺参体壁分别放入中蒸盘中,分别蒸制3、6、9、12、15、18 min。收集以上所有处理方式18 min时的加工废液贮藏于-20 ℃下备用。

1.2.2仿刺参残留微生物残留总数的测定称取25 g样品,利用琼脂培养基进行菌落计数,菌落计数以菌落形成单位(colony-forming units,CFU)表示。

1.2.3仿刺参粗蛋白酶活性的测定参考朱蓓薇等[17]的方法,将用去离子水冲洗干净去内脏后仿刺参,经组织捣碎匀浆后的仿刺参25 g加入0.05 mol/L pH7.0的tris-HCl 75 mL浸提(W/V=1∶3)。4 ℃下静置过夜后8000 r/min离心10 min,收集上清液,加入(NH4)2SO4至80%饱和度,在4 ℃放置4 h后8000 r/min离心10 min,收集沉淀并用去离子水溶解,定容至50 mL待测。以酪蛋白为底物,反应10 min,终止液用0.4 mol/L TCA,离心后275 nm处测吸光度。以酪氨酸做标准曲线。酶活力单位定义:1 mL液体酶在40 ℃条件下,1 min水解酪素产生1 μg酪氨酸为1个酶单位。

1.2.4营养物质损失量的测定

1.2.4.1粗蛋白损失量的测定取预煮18 min后蒸煮液5 mL,8000 r/min离心,收集上清液采用双缩脲法测定其粗蛋白含量。采用标准的结晶牛血清清蛋白绘制标准曲线。

1.2.4.2粗多糖损失量的测定预煮18 min后蒸煮液,经离心后取上清液,加入乙醇至80%乙醇度后离心,沉淀复溶后采用苯酚硫酸法测定多糖含量,以葡萄糖作为标准品绘制标准曲线。

1.2.5组织结构的观察锐利刀片制备 0.5 cm×0.5 cm大小的仿刺参体壁组织块,Bouin氏固定液固定,石蜡包埋,6 μm切片,VG染色,中性树胶封片,于40倍显微镜下观察并拍照。

2　结果与讨论

2.1仿刺参微生物残留总数的变化

海参作为一种海洋生物,其具有丰富的共附生微生物[18]。资料[19-20]显示海参体表不仅存在不同种类的细菌、酵母菌和真菌,而且一些菌属为水产品中的特定腐败微生物[21]。在热加工过程中,共附生微生物会被杀死,但难以将其全部杀死,因此微生物的残留量是影响水产品加工后贮藏的一个重要因素[22]。从图1中可以看到,随着热处理时间的延长,6种热处理方式仿刺参菌落总数曲线呈下降趋势。由于传热速度的差异,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ平均下降幅度大于Ⅴ和Ⅵ,且在整个过程中的大部分时间中I、II、III和IV与V和VI之间的差异显著(p<0.05),这说明煮制比蒸制的杀菌效果好。这种结果同相关研究结果类似[23]。由煮制和蒸制方式之间的显著性分析可知,除个别外,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅴ之间在3～9 min差异显著(p<0.05),主要是由于煮制和蒸制方式的传热效率的差异。但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅵ之间在3～6 min差异不显著(p>0.05),推测原因可能是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ中仿刺参都是直接与同样温度的水接触,在加热开始阶段,不断搅拌对体壁上的部分微生物起到了洗刷作用。在12～15 min之间,除个别外,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅵ差异显著(p<0.05),而Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅴ却差异不显著(p>0.05)。这可能是由于VI中加入的水使蒸汽对仿刺参的传热效率下降所致。除此之外,在18 min时,6种方式都有一定量的微生物残留。有研究发现蒸煮后的软烤扇贝和虾仁上残留的菌种主要为耐热的芽孢杆菌属[24-25]。资料显示海参体表存在芽孢杆菌属[26]。18 min时,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅴ和Ⅵ之间的差异显著(p<0.05),推测仿刺参在蒸煮后有可能会有芽孢杆菌存在,煮制对耐热菌的杀灭较强。陈忘名等[27]对出口即食冻煮淡水龙虾肉总结发现菌落总数为103cfu/g。从图1中可以看到,当6种预煮方式下降一个数量级后接近于103cfu/g,即下降一个数量级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ需要12 min,而Ⅴ需要15 min,Ⅵ需要18 min,这说明6种预煮方式在18 min内就可以达到很好的杀菌效果。从图中还可以看到,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ之间在整个热加工过程中没有明显的差异(p>0.05),变化规律相似,这说明低浓度的盐水对微生物没有明显的辅助杀灭作用。而Ⅴ和Ⅵ之间的差异在整个过程中也不显著(p>0.05)。

图1　热处理过程中微生物残留总数的变化Fig.1　The total number of Residual microorganisms in the process of heat treatment

2.2仿刺参粗蛋白酶活性的变化

蒸煮后仿刺参酶活性的高低对其贮藏有很大的影响。现已发现海参的自溶与海参体内的组织蛋白酶B和L有关[28-29],而且发现磷酸酶也会参与海参的自溶过程[30-32]。启航等[33]发现粗蛋白酶的活性范围在pH1～7之间,且pH5～6处活性最高。此最高值为组织蛋白酶的活性最高pH[34],同时酸性磷酸酶的活性最适pH也处于这个范围内[35]。对比分析粗蛋白酶和酸性磷酸酶的提取方法[33,36]，发现酸性磷酸酶是粗蛋白酶液中分离出来的。在本研究中,测定的就是蒸煮后粗蛋白酶的活性。如图2所示,随着热处理时间的延长,6种热加工方式仿刺参粗蛋白酶活性都呈下降趋势。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ在0～3 min区间相对于Ⅴ和Ⅵ下降幅度较大,且差异显著(p<0.05),而3～18 min下降幅度相对较小,这说明煮制相对于蒸制对仿刺参的酶活性的影响较大。而且单因素方差分析可知,在9 min时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶活性变化开始趋于平缓,而Ⅴ在12 min,Ⅵ在15 min。这同蔡艳萍[23]的对南美白对虾的蒸煮过程研究结果的规律一致。众所周知,蛋白酶的活性受温度、pH和金属离子等影响,研究发现一定浓度的Na+对新鲜海参的粗蛋白酶活性有一定的抑制作用[37]。在图2中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ之间在整个过程中差异不显著(p>0.05),这说明在热加工过程中,特别是高温作用下,温度对仿刺参粗酶活性的影响占主导地位。除此之外,Ⅴ酶失活速率要大于Ⅳ,且Ⅴ与Ⅵ酶活性的变化之间有明显的差异,特别是在3～12 min区间内(p<0.05),这表明要用蒸制方式快速灭活,Ⅴ为优于Ⅵ。

图2　热处理过程中粗蛋白酶活性的变化Fig.2　The changes of crude protease activity in the process of heat treatment

2.3营养物质的最终损失量

海参体壁的主要结构为真皮结缔组织。真皮结缔组织的细胞间隙充填着胶原纤维成分,胶原纤维上连接有海参多糖或与蛋白组成的蛋白聚糖[38]以及糖蛋白[39]。在热加工过程中,胶原纤维的原有结构会被破坏,导致持水率下降、结缔组织收缩失水。而且海参中多糖、非胶原蛋白等组分也遭到变性、降解,同胶原纤维随水分流失。在本实验中,主要对废弃液中多糖和蛋白进行了检测。图3为18 min时不同预煮方式中仿刺参粗蛋白和粗多糖的损失率。如图所示,在两种物质的损失上,蒸制方式相对于煮制方式损失较小,且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ明显大于Ⅴ和Ⅵ(p<0.05)。这种差异同样的出现在本实验进行的预实验中,发现煮制的失重率和失水率明显快于蒸制。而且资料[23]显示在开始阶段煮制比蒸制使对虾的含水量下降更为明显。这主要是煮制传热速率快于蒸制造成的。有报道称煮制与蒸制对中华绒螯蟹不同部位的滋味成分的影响有一定的区别[40]。从提高海参风味的角度出发,后续需要进行关于不同热加工方式对风味成分影响的研究,以便更好的进行加工方式的选择。根据图3和数据分析可知Ⅲ和Ⅳ的粗蛋白损失显著高于Ⅰ和Ⅱ(p<0.05),这可能是食盐对蛋白的增溶作用导致的。然而Ⅲ和Ⅳ的粗多糖损失低于Ⅰ和Ⅱ,但Ⅲ和Ⅳ与Ⅰ和Ⅱ之间差异不显著(p>0.05),这表明低浓度的食盐溶液对仿刺参多糖在高温下的保护作用不明显。Kobayashi等[41]指出较高分子量透明质酸(Mw>1.7×106)的溶液在有盐存在的情况下会发生分子缠结现象,而较低分子量透明质酸的溶液则没有。虽然海参中的硫酸软骨素与透明质酸同为酸性粘多糖的一种,但海参多糖的分子量小于1.7×106[42],且高温作用不容忽视。所以食盐的进入并没有对多糖的保留起到明显的作用,这与相关研究[43]结果存在差异。从图中还可以看到Ⅴ与Ⅵ在粗蛋白和粗多糖的损失之间差异不显著(p>0.05)。

图3　粗蛋白和粗多糖在6种方式中的最终损失量Fig.3　The final loss of crude protein and crude polysaccharide in six ways

2.4组织结构的变化

鲜活仿刺参体壁中含有大量的胶原蛋白,在蒸煮过程中胶原蛋白的天然结构会遭到破坏。有研究表明在温度超过的50 ℃后,胶原纤维结构将被破坏,纤维会变得疏松;超过70 ℃后,胶原蛋白会出现热收缩现象;如果继续加热胶原蛋白之间会出现聚集现象[44]。

海参体壁中的主要成分为胶原纤维,其在加工中的特性直接影响海参制品的品质。图4～图7分别为仿刺参Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ预煮过程中胶原纤维在40倍光学显微镜下的观察结果。从图4中可以看到,鲜活仿刺参的胶原纤维排列具有很好的方向性,而且胶原纤维束较粗以及整体结构较紧密。与鲜活刺参相比,四种方式在6～18 min内出现了相似的结果,图4～图7四个图无明显的区别,说明盐分浓度对胶原纤维变性和聚集的影响不明显,这与盐分浓度对蛋白酶活性和微生物等的影响作用结果类似。6 min时胶原纤维分布较乱,纤维之间出现交联,而且胶原纤维距离变大;12 min时图中已经出现大部分胶原纤维凝聚块;18 min时基本上全部的胶原纤维发生严重凝聚,而且纤维凝聚块之间的间距很小。

图4　Ⅰ过程中组织结构的变化Fig.4　The changes of texture in Ⅰ process

图5　Ⅱ过程中组织结构的变化Fig.5　The changes of texture in Ⅱ process

图6　Ⅲ过程中组织结构的变化Fig.6　The changes of texture in Ⅲ process

图7　Ⅳ过程中组织结构的变化Fig.7　The changes of structure in Ⅳ process

从图8看到与鲜活刺参相比,Ⅴ过程中胶原纤维在6 min时杂乱、间隙较大且较细长,与煮制过程相比,交联现象较不明显;12 min时出现较明显的交联现象,且出现了部分凝聚现象;18 min时出现大量凝聚现象,但与煮制过程相比,凝聚并不严重。

图8　Ⅴ过程中组织结构的变化Fig.8　The changes of texture in Ⅴ process

图9显示Ⅵ过程中胶原纤维在6 min时出现较多断裂,纤维较细且间隙较大,与鲜活刺参相比,纤维之间排列较无序,但较煮制过程整齐。12 min时出现不同程度的交联,可以看出较煮制过程有一定的延迟。18 min时胶原纤维之间发生不同程度的凝聚,胶原纤维变得较粗大。

图9　Ⅵ过程中组织结构的变化Fig.9　The changes of structure in Ⅵ process

综上所述,仿刺参在预煮过程中,随着时间的延长,胶原纤维先变性、收缩和降解后,变得无序,空隙变大;然后,逐渐凝聚成明胶,空隙随之变小;最后,胶原纤维交联成片状的致密结构。资料显示海参在100 ℃下加工0.5 h后,明胶开始逐渐溶出[13]。因此,在实际生产上,仿刺参的预煮时间不应太长。对比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ与Ⅴ和Ⅵ的组织结构,可以发现仿刺参在煮制中结构变化更快。蒸煮之间这种差异与微生物残留量和酶活性变化中的结果一致。

3　结论

在仿刺参的热处理过程中,煮制比蒸制方式对其组织结构的破坏作用更强。组织结构中胶原纤维随时间变性、降解,逐渐交联凝聚,煮制出现凝聚的时间比Ⅴ和Ⅵ早。而且,煮制比蒸制方式对微生物和酶活性的杀灭更强。煮制方式杀灭酶活性和使微生物残留数下降一个数量级需要的时间分别为9和12 min,而Ⅴ分别需要12和15 min。此外,煮制方式营养物质的损失量要明显大于蒸制;在四种煮制方式之间,Ⅲ和Ⅳ粗蛋白的最终损失量明显高于Ⅰ和Ⅱ,其余观测指标差异不显著。Ⅴ的灭活要强于Ⅵ,其余差异不明显。从营养损失、酶活性、菌落残留数和经济方便方面综合考虑,蒸馏水煮制和不加水蒸制可作为合适的热加工方式,预煮时间分别为12和15 min左右。

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Quality changes ofApostichopusjaponicusunder different pre-cooking processes

HOU Zhi-gang1,2,WANG Mao-jian1,3,JING Yue-xin1,ZHAO Yun-ping1,MENG Chun-ying1,2,WANG Ying1,2,WANG Gong-ming1,GAO Ji-qing1,ZHANG Jian1,3,*

(1.Shandong Institute of Marine Resources and Environment,Yantai 264000,China;2.Institute of Food Science and Engineering,Shanghai Ocean University,Shanghai 200000,China;3.Shandong Provincial Key Laboratory of Restoration for Marine Ecology,Yantai 264006,China)

In order to obtain the optimal pre-cooking conditions and parameters ofApostichopusjaponicus,its quality changes were studied in the process of boiling with distilled water(I)or saline solution with different concentration(1%,3%,6%)(Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)and steaming with no water(Ⅴ)or water(Ⅵ). The results were as follows:mcrobial residues and crude protease activity declined with time. The sequence of the ability of lowering bacteria and protease activity was(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ and Ⅳ),Ⅴ,Ⅵ,but there were no significant differences among Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ and Ⅳ(p>0.05). The time for decreasing one order of magnitude of bacterial count by three treatments needed 12 min,15 min and 18 min respectively. The time for the change of enzyme activity began to slow down was 9 min,12 min and 15 min respectively. The sequence of the final losses of crude protein was(Ⅲ,Ⅳ),(Ⅰ,Ⅱ),Ⅴ,Ⅵ,but there were significant difference between(Ⅲ,Ⅳ)and(Ⅰ,Ⅱ)(p<0.05). The sequence of the final losses of crude polysaccharide was(Ⅰ,Ⅱ),(Ⅲ,Ⅳ),Ⅴ,Ⅵ. On texture changes,the boiling treatments were slower than the steamed ways,especially the texture changes of Ⅵ was slowest. Ⅰ and Ⅴ were appropriate pre-cooking ways and the optimum time of thermal processing were 12 min and 15 min respectively

pre-cooking;Apostichopusjaponicus;quality;enzymatic activity;organization structure

2015-06-25

侯志刚(1989-),男,在读硕士,研究方向:水产品加工与贮藏,E-mail:houzhigang507@163.com。

张健(1980-),男,博士,助理研究员,研究方向:海洋食品科学,E-mail:zjsd408@163.com。

国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201205027;201105029);山东省现代农业产业技术体系刺参产业创新团队建设项目(SDAIT-08);山东省农业重大应用技术创新项目;烟台市科技发展计划项目(2014ZH081);水生动物营养与饲料泰山学者岗位经费资助项目(TS 200651036)。

TS254.1

B

1002-0306(2016)03-0328-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.060