低场核磁结合理化指标分析对虾冻藏期间的表观品质变化

孙协军，张凯，孙攀，李秀霞

(渤海大学 食品科学与工程学院, 辽宁 锦州, 121013)

低场核磁结合理化指标分析对虾冻藏期间的表观品质变化

孙协军，张凯，孙攀，李秀霞*

(渤海大学 食品科学与工程学院, 辽宁 锦州, 121013)

研究了预煮(沸水中煮制5 min)处理后的南美白对虾在冻藏期间的表观品质(色差和质构)、水分含量及LF-NMR 弛豫时间T2的变化，并对各指标间的相关性进行了分析。结果表明，随着冻藏时间的增加，熟制南美白对虾水分含量和持水力持续降低，亮度(L*)和红黄值(a*、b*)逐渐降低，硬度增加，而弹性降低；自由水的比例(P22)逐渐增高，而含量最高的中间水比例(P21)有降低的趋势，说明冻藏对虾肌肉水分发生了部分迁移。对各指标之间的相关性分析结果说明，对虾硬度指标与游离水相对比例(P22)呈正比，弹性指标与中间水比例(P21)呈正比，水分含量与硬度指标和色差值(L*、a*、b*)呈反比。实验结果说明，在冻藏期间，熟制南美白对虾水分含量和分布的改变导致了其表观品质(色差和质构)的降低。

南美白对虾；预煮；冻藏；表观品质；水分状态

南美白对虾(Litopenaeusvannamei)，属节肢动物门、甲壳纲、十足目、对虾科，是世界上养殖量最大的三大对虾之一。2014年，我国南美白对虾养殖总量达到157.69万t，占虾类养殖总量的53.9%[1]。在渤海湾地区，对虾收获期较短，且养殖南美白对虾自身水分和蛋白质含量高，易腐败变质[2]，生虾或没有煮透的对虾在长期贮存中会产生黑变现象，预煮后冻藏是当地养殖业者常采用的对虾长期保鲜方式之一，预煮可钝化虾体内多酚氧化酶，起到抑制对虾黑变的作用，提高冻藏对虾货架期[3-4]。熟制对虾在冻藏一段时间后会出现虾壳表面发白的现象，主要原因是汁液和水分在冻藏过程中流失。

水分在肉品冻藏期间发生结构变化和迁移[5]，低场核磁共振技术(low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR)的横向弛豫T2(自旋—自旋弛豫)可反映这一变化[6]，这在对虾水分变化的研究中已有应用[7]。在肉类食品中，一般将水分按照横向弛豫时间长短分为3类，结合水T2b0～10 ms、中间水T2110～100 ms、自由水T22>100 ms[6-8]。在已有的报道中，对虾中至少存在T21(21～42 ms)和T22(47～129 ms) 这2种状态水分，各状态水分的组成及比例与肉品的水分含量、pH和色泽等理化性质间存在较高的相关性[7]。冻藏对虾肌肉蛋白质的结构被冻结-解冻过程中形成的冰晶破坏，导致虾肉持水力下降、质地发生改变[9]。本实验通过检测持水力、全质构和色差值的变化，结合LF-NMR的横向弛豫时间T2的变化，分析预煮后南美白对虾在冻藏期间表观品质变化，初步揭示熟制对虾冻藏期间水分迁移对品质变化的影响规律。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

南美白对虾，购自锦州市林西路水产批发市场，鲜活运至实验室；高效液相色谱检测所用试剂均为色谱纯，水为超纯水，其他试剂为分析纯。

F-10制冰机，斯科茨曼制冰机系统(上海)有限公司；Delta320型号精密pH计，美国METTLER TOLEDO公司；SORVALL Stratos冷冻高速离心机，美国Thermo公司；UV-2550紫外可见光分光光度计，岛津仪器(苏州)有限公司；TA.XT-plus质构仪，Stable Micro Systems公司；CR-400型色彩色差计，日本Minolta公司；美的电蒸锅，美的集团股份有限公司；DHG-9031A干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；SW-CJ-2FD超净工作台，苏州安泰科技股份有限公司；DZX-40SC型立式自控电热压力蒸气灭菌器，上海申安医院器械厂；NMI20低场核磁共振仪，上海纽迈电子科技有限公司；KjeltecTM8400型凯氏定氮仪，丹麦FOSS公司；P6890GC型气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦公司。

1.2 样品处理

鲜活南美白对虾加冰致死后称量，选择质量(10±2) g的对虾，流水冲洗干净，沸水中煮5 min，捞出后立即用冷水冲洗至室温，沥干水分后随机分成42份，每份4只虾，加厚聚乙烯食品包装袋密封包装，平铺于网眼塑料箱中，置于-18 ℃冷库中冻藏，每30 d取7袋样品流水解冻2 h后，分别测定整虾的色差值和虾肉水分含量、持水力、全质构指标及LF-NMR横向弛豫时间T2的变化，每个处理重复测定4次。

1.3 指标测定方法

1.3.1 水分含量

参照GB2009.3—2010 2010所述方法测定。

1.3.2 持水力

参照TIRONI等[10]方法测定，称取10 g绞碎的虾肉，置于50 mL离心管中，4 ℃条件下10 000 r/min离心15 min，离心结束后，倾斜离心管30 min使上层汁液流出。持水力为保留的水分含量占虾肉初始水分含量的比例，其中水分含量采用1.3.1方法测定。

1.3.3 色差

采用CR-400色差计分析南美白对虾的L*(亮度)，a*(红色/绿色)和b*(黄色/蓝色)，样品测定前进行白板校正。

1.3.4 全质构(texture profile analyser; TPA)指标

取对虾前两腹节(靠头部)位置的虾肉，测定其全质构指标。测试条件：P/5柱形探头，测试前速度1 mm/s，测试速度1 mm/s，测试后速度1 mm/s，测试形变量30%，触发力5 g。

1.3.5 水分分布及状态

选取对虾腹部前两节，将其切成(20×5×5) mm的长方体，置于15 cm核磁管中，然后放入磁体箱中。设定质子共振频率为22.0 MHz，采用硬脉冲[Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)]序列测定样品的横向弛豫时间T2。实验参数：温度(32±0.01)℃，采样点数TD=6 160，τ=120 us，扫描次数NS=6，回波数EchoCnt=8000，扫描试验结束后，利用反演软件拟合出T2值。

1.4 数据处理

实验所得数据采用Excel 2007作图及SPSS 16.0数学软件进行显著性和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 水分含量和持水力的测定结果

冻藏期间对虾水分含量变化见表1所示，从表1可以看出，熟制南美白对虾初始水分含量为68.36%，在贮藏期结束时(180 d)降为65.29%，说明冻藏导致对虾失水。在冻藏150 d后，对虾水分含量显著降低(P<0.05)。水分流失的原因，可能是细胞部分冻结，使得细胞相邻未冻结区的溶液浓度升高，同时增加了酶的浓度，导致细胞膜结构被破坏，提高了汁液流失率[11]。

持水力是衡量对虾品质的一项有效指标，持水力的变化通常会影响水产品的质构特性[12]。南美白对虾死后肌肉持水力降低[13]，而蒸煮处理导致对虾肌肉的组织结构发生变化导致水分流出，肌肉的持水力降低，因此熟虾的持水力低于生虾[14]。冻藏期间熟制南美白对虾的持水力如表1所示，对虾的持水力随着贮藏时间的增加而降低，这是因为冻藏导致对虾肌原纤维蛋白质分子间的结合程度发生了变化，导致其持水能力下降[15-16]。由于预煮处理已经导致了虾肉蛋白一定程度的变性，因此，后期冻藏对于预煮后的南美白对虾持水力的影响程度减弱，只有在贮藏180 d后，持水力出现了显著降低(P<0.05)。

表1 熟制南美白对虾冻藏期间水分含量和持水力的变化

注：同行字母不同表示差异显著(P<0.05)。表2、表3同。

2.2 质构特性分析

质构是分析水产品的组织特性时常检测的一项指标。熟制南美白对虾冻藏期间的质构指标变化如表2所示。从表2可以看出，对虾的硬度、胶着度和咀嚼度随着贮藏时间的增加而增加，而弹性、黏聚性和回复性降低。硬度、胶着度和咀嚼性分别是指使物体变形的力、把半固态食品或固态食品咀嚼到可以吞咽状态所用的能量，胶着度和咀嚼性与硬度直接相关，这3个指标的数值越大，说明咀嚼越费力。对虾在冻藏过程中的硬度及咀嚼性的增加，与其汁液流失及虾肉持水能力下降有关[17]。肌肉硬度与其水分含量成反比[18]，由于蛋白质在预煮操作中发生变性，熟制对虾水分及汁液流失是其在冻藏期间硬度增加的主要原因[17]。而弹性、黏聚性和回复性降低则与虾肉中肌原纤维蛋白质之间作用力减弱有关，加热预煮导致肌肉蛋白质间的结合力变弱，在外力作用后的回复能力及黏附能力变弱，而虾肉蛋白的冷冻变性加剧了这一变化的程度，因此，导致熟制对虾的弹性指标在冻藏期间逐渐降低。

表2 熟制南美白对虾冻藏期间全质构的变化

2.3 色差值(L*、a*、b*)的变化

熟制对虾的色泽是一项非常重要的品质评价指标。由于虾青素以和虾青蛋白结合的形式存在，生虾呈现出青色，而预煮破坏了这一色素和蛋白质的复合结构，熟制对虾呈现橙红色。熟制对虾在冻藏期间的色差值(L*、a*、b*)变化见表3所示，对虾亮度(L*)在冻藏期间显著降低(P<0.05)，这与虾肉冻藏过程中汁液流失有关，水分减少导致虾表面亮度下降。这与MA等对冷冻虾仁L*所做的实验结果一致[19]，但与生虾冻藏的L*变化不一致[20]，生虾在冻藏过程中由于冰晶的形成，解冻后游离水增加，机体表面的反射光增加而导致L*增加[21]。冻熟对虾的a*和b*在贮藏期间都呈现先增加后降低的趋势，原因可能是与虾肉蛋白的冷冻变性有关，煮制并不能导致虾肉蛋白完全变性，在后期冻藏过程中，虾肉蛋白质冷冻变性释放了更多的游离虾青素，导致冻藏前期虾体变红变黄，而游离虾青素的性质不稳定，极易受环境及自身因素而降解或异构，在这些因素的综合作用下，冻熟对虾的a*和b*在贮藏后期降低，表现为虾褪色。相比于L*和a*，对虾b*在冻藏期间的变化较大，能较好的反应虾体颜色变化规律[22-23]，可用作冻藏对虾的品质评价指标。

表3 熟制南美白对虾冻藏期间色差值(L*、a*、b*)的变化

2.4 LF- NMR横向弛豫时间T2测定结果

LF-NMR的横向弛豫时间T2可用于水分分布及状态的分析，目前，该方法已广泛的应用在肉品贮藏加工过程中水分变化的检测上[24]。图1为冻熟南美白对虾T2图谱，根据T2弛豫时间的不同，将对虾中水分分为3种形态，T2b、T21和T22。T2b的弛豫时间在0.04～8.31 ms之间，称为结合水，与蛋白质等大分子物质紧密结合[8, 24]，这部分水占总量的8%左右，在冻熟对虾中，根据横向弛豫时间的长短主要分为两部分：T2b1和T2b2，其中，T2b1的弛豫时间接近0.1 ms，被认为是与大分子物质结合最紧密的水。在对虾冻藏期间，T2b的变化不明显(p>0.05)，这部分水分的比例P2b略有增高(见表4；P>0.05)，可能是中间水或者游离水的变化导致的[25]。T21的弛豫时间在9.0～80 ms之间，代表对虾中含量最高的中间水，也称为不易流动水，主要指蛋白质结构内部或细胞内的水分[8, 24]，T21在贮藏期间没有明显变化(P>0.05)，P21略有降低(P>0.05)。T22是横向弛豫时间最长的一部分水，称为自由水或游离水，主要指肌原纤维蛋白外部的水或细胞外水，熟制对虾中这部分水分按照弛豫时间长短可分为两部分，其总的比例用P22表示。在对虾冻藏期间，P22逐渐增加，贮藏第180天的游离水比例显著高于贮藏初期(0 d和30 d；P<0.05)。

图1 熟制南美白对虾冻藏期间T2弛豫时间图谱Fig.1 T2 relaxation time of pre-cooked white shrimp Litopenaeus vannamei during frozen storage

贮藏时间/d0306090120150180P2b/%8.07±0.28a7.87±0.91a8.07±0.73a7.14±0.98a8.06±0.86a8.16±1.07a8.35±0.68aP21/%87.43±2.35a87.51±2.91a86.22±0.54a87.01±3.47a86.47±1.06a86.09±3.04a85.47±1.85aP22/%4.50±0.63b4.62±0.64b5.71±0.97ab5.85±0.53ab5.47±0.65ab5.75±0.81ab6.28±0.58a

注：P2b代表结合水的比例，P21代表中间水的比例，P22代表自由水的比例；同行字母不同表示差异显著(P<0.05)。

2.5 各检测指标间的相关性分析

熟制对虾冻藏期间质构指标、色差值与水分含量、比例及持水力之间的相关性分析结果如表5所示。其中结合水比例P2b与胶着度、咀嚼性和亮度(L*)呈正相关(P<0.05)，而中间水比例P21与弹性、黏聚性、回复性及色差值(L*、a*、b*)呈强正相关(P<0.01)，结合水比例P22与硬度、胶着度、咀嚼性呈强正相关(P<0.01)。而水分含量与对虾硬度、胶着度和咀嚼性呈强负相关(P<0.01)，与回复性呈正相关(P<0.05)，与a*和b*呈强正相关(P<0.01)。持水力与硬度、胶着度和咀嚼性呈强负相关(P<0.01)。从以上结果可以看出，对虾自身水分含量变化严重影响到其表观品质(质构和色差)，表现为：肌肉硬度与水分含量呈反比[18]，随着水分含量的降低，硬度指标升高，虾肉越来越难于咀嚼，而a*、b*与水分含量之间的强正相关性说明虾肉脱水的同时伴随着褪色，表观品质降低。3种状态水分的变化对质构和色差的影响不一致，由于结合水和游离水的相对比例较小，这2种水分对质构和色差值的影响较小，而中间水的影响较大，其中，中间水比例降低伴随着虾肉弹性指标的降低，虾肉间结合力下降，同时伴随着对虾亮度(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)的降低，对虾品质下降。而结合水和游离水的变化主要影响硬度指标的变化，其中游离水的影响较大，游离水的增加可导致虾肉的可咀嚼难度增加，由于蛋白质变性致不易流动水流出成为游离水是包装冻虾游离水增加的主要原因，这说明虾肉硬度不是肌肉表面吸附的游离水决定的，而与组织及细胞间隙间容纳的水分有关。

表5 各指标间的相关性分析

注：*P<0.05; **P<0.01。

3 结论

本文研究了熟制南美白对虾冻藏期间水分含量和状态、持水力、质构指标和色差值的变化，并对各主要指标之间的相关性进行了分析，得到如下结论：随着贮藏期的延长，冻熟南美白对虾水分含量和持水力逐渐降低，色差值(L*、a*、b*)逐渐降低，硬度指标增加，弹性指标下降；对虾结合水比例(P21)和自由水比例(P22)增加，而中间水比例(P21)降低；在贮藏后期，对虾脱水和褪色现象比较明显。相关性分析结果表明对虾水分含量与硬度呈反比，而与红度值(a*)和黄度值(b*)呈正比，中间水比例与弹性指标、色差值(L*、a*、b*)呈正比，自由水比例与硬度指标呈正比。从实验结果推测，冻熟对虾的褪色现象与虾体不同状态水分的比例变化有关，随着中间水比例的降低而逐渐褪色并失去弹性，而游离水相对比例增高导致对虾的硬度升高。

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The effect of physical and chemical parameters at low field NMR of white shrimpsLitopenaeusvannameion frozen shrimp during its storage

SUN Xie-jun, ZHANG Kai, SUN Pan, LI Xiu-xia*

(College of Food Science and Technology,Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Apparent quality (texture and color), moisture content, LF-NMRT2relaxation time after cooked in boiling water for 5 min, and the correlation coefficients among measured variables were investigated. The results showed that moisture content and water holding capacity increased with the increasing of storage time, accompaniedL*,a*, andb*decreased, hardness increased, and elasticity decreased;P22increased gradually, while the highest percentage of waterP21somehow reduced which indicating that water in shrimp was migrated during frozen storage. The correlation coefficients result showed that hardness was directly positively correlated withP22, texture of elasicity was positively correlated with intermediate waterP21, moisture content was negatively correlated with hardness andL*,a*, andb*value. The result revealed that water content and distribution change caused the decrease of the quality (texture and color) of pre-cooked white shrimpsLitopenaeusvannameiduring frozen storage.

Litopenaeusvannamei; pre-cook; frozen storage; apparent quality; water status

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705036

学士，实验师(李秀霞副教授为通讯作者，E-mail：lixiuxiaxxx@163.com)。

“十二五”国家科技支撑计划项目(2015BAD17B03)

2016-06-30，改回日期：2016-10-11