取样半径对碗形海蜇皮质构和剪切力的影响

王德强，陶学恒，*，王明伟，王学俊，芦金石

（1.大连工业大学辽宁省海洋食品加工技术装备重点实验室，辽宁大连 116034；2.国家海洋食品工程技术研究中心，辽宁大连 116034）

海蜇具有独特的营养价值，含有蛋白质、碳水化合物、钙、碘、钾、铁及多种维生素等人体所需的重要成分。海蜇还有一定药用效果，祖国医学认为，海蜇具有行瘀化积、杀虫止痛、开胃润肠和治哮喘等等之功效[1]。新鲜海蜇皮含有大量水分需经脱水腌制，伞体部成为“海蜇皮”，口腕部俗称“海蜇头”。市场上所销售的海蜇皮都是经过明矾和盐脱水处理过的半干品。海蜇皮主要的吃法是凉拌，将海蜇皮切成丝状加入调料拌好，入口脆嫩。对于碗形海蜇皮的切丝加工，当今大部分是由工人使用剪刀剪切成丝，而自动切丝机具有工作效率高、成品率高和降低工人劳动强度等优点，因此，研发碗形海蜇皮自动切丝机具有重要意义。切割刀是碗形海蜇皮自动切丝机核心部件，设计切割刀最重要是研究切割对象的硬度、弹性和剪切力等。在国内外，采用质构仪对食材进行性能测试有普遍应用，如：Choe等运用Warner-Bratzler shearing device测量了剪切力值，并分析了剪切力与嫩度之间的相关性，同时也运用质构仪测试了硬度、弹性等质构参数，分析了硬度和弹性与感官评定之间的关系[2]。Chandra等进行了质地剖面分析（TPA，Texture profile analysis），测量了猪肉凝胶和鲤鱼皮凝胶的硬度、弹性，并对其结果进行分析得出猪肉明胶硬度、弹性大于鲤鱼明胶[3]。林芳栋等用质构仪对牛肉和猪肉的不同部位肌肉进行了剪切力测试，得出质构仪测出的剪切力值可表示肌肉嫩度[4]。刘铁玲等研究了冷冻对鲢鱼和鲤鱼质构参数的影响，运用质构仪测得冷冻后鲢鱼、鲤鱼鱼肉硬度和弹性，并与未经冻结的鱼肉的硬度和弹性进行比较[5]。然而，目前针对不同取样半径对碗形海蜇皮质构和剪切力值的影响未有研究。本文以大连某食品加工企业的碗形海蜇皮作为研究对象，运用质构仪对同一批次碗形海蜇皮不同部位进行弹性、硬度和剪切力测试，分析取样半径对碗形海蜇皮硬度、弹性和剪切力的影响，为碗形海蜇皮切丝刀具的设计提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

碗形海蜇皮：取自大连某食品加工企业，同一批次的碗形海蜇皮，伞径140 mm，伞深为14 mm，如图1所示。

1.1.2 主要仪器

TAXT plus质构仪：英国stable micro systems公司，配有P/50和HDP/BC等规格检测探头。

图1 碗形海蜇皮试验用原料样品Fig.1 Bowl jellyfish experimental raw materials samples

1.2 方法

1.2.1 质地剖面分析（TPA）取样

取碗形海蜇皮（a），用直尺和小刀取样，样块规格为10 mm×10 mm的正方形，每个取样环平行样本数量均为4个，取样半径值依次为7.07mm（内环）、20.25mm（次内环）、31.25 mm（中环 2）、42.25 mm（中环 1）、53.25 mm（次外环）和64.25 mm（外环），取样方案如图2所示，将取好的碗形海蜇皮试验样块用自封袋装好，并用黑色记号标记样块取自哪一环，以供质地剖面分析测试使用。

1.2.2 剪切力测试取样

取碗形海蜇皮（b），用直尺和小刀取样，样块规格为15 mm×10 mm的矩形，剪切力与质地剖面分析（TPA）取样半径、取样位置和平行样品数量均相同（取样方案如图2所示），将取好的碗形海蜇皮试验样块用自封袋装好，并用黑色记号笔标记样块取自哪一环，以供剪切力测试使用。

图2 TPA和剪切力试验取样方案图Fig.2 TPA and shear force sampling plan

1.2.3 质地多面分析（TPA）测试条件

运用质构仪，每次取一个割好的碗形海蜇皮样块放在质构仪平台上进行质地剖面分析（TPA）测试，测试探头规格为P/50，测试前速度、测试后速度和测速速度均为1.0 mm/s；压缩程度为75%；停留间隔为5 s；压缩2次；触发值5 g[6-7]。

1.2.4 剪切力测试条件

运用质构仪，每次取一个割好的碗形海蜇皮样块放在质构仪平台上进行剪切力测量，测试探头规格为HDP/BC，测速速度均为1.0mm/s，返回速度为10.0mm/s；下行距离为15 mm；触发值5 g[8-9]。

1.2.5 统计分析方法

用Origin8.5软件对试验数据做统计学分析并作图；同时用SPSS21.0软件对试验数据做显著性分析和相关性分析，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极其显著[10-11]。

2 结果与分析[12-13]

2.1 取样半径对碗形海蜇皮硬度的影响

取样半径对碗形海蜇皮硬度的影响见图3。

图3 取样半径对碗形海蜇皮硬度的影响Fig.3 Influence of sampling radius on the hardness of the jellyfish bowl

由图3可知，取样半径对碗形海蜇皮硬度值有影响，但是并无明显的规律性，硬度值变化范围为10 137.896 g～15 883.456 g，取样半径在次外环、外环处对碗形海蜇皮的硬度影响最显著，与其它取样位置相比在次外环显著达到最大值，外环显著达到最小值，硬度由大到小依次为次外环、次内环、内环、中环1、中环2和外环，碗形海蜇皮硬度值的波动变化主要可能是因碗形海蜇皮本身组织结构的不均匀性导致。取样半径在内环、次内环、中环1处对碗形海蜇皮硬度影响差异不显著，而该3处测定的结果与次外环和外环处对硬度影响差异性显著（P＜0.05）。取样半径在中环2和外环处对碗形海蜇皮硬度影响差异不显著，而该2处测定结果与次外环对硬度影响差异性显著（P＜0.05）。取样半径在内环、次内环、中环1和中环2处对碗形海蜇皮硬度影响差异不显著。

2.2 取样半径对碗形海蜇皮弹性的影响

取样半径对碗形海蜇皮弹性的影响见图3。

图4 取样半径对碗形海蜇皮弹性的影响Fig.4 Influence of sampling radius on the springiness of the jellyfish bowl

由图4可知，取样半径对碗形海蜇皮弹性有影响，在中环2以内，随取样半径的增大，弹性先减小后增大，在中环2以外，弹性逐渐降低，弹性值变化范围为0.57～0.81，取样半径在内环、外环处对碗形海蜇皮的弹性影响最显著，与其它取样位置相比在内环显著达到最大值，在外环显著达到最小值，弹性由大到小依次为内环、中环2、中环1、次内环、次外环和外环，碗形海蜇皮弹性值波动的原因可能是由于碗形海蜇皮不同部位厚度不均匀导致。取样半径在次内环、次外环和外环处对碗形海蜇皮弹性影响差异不显著，而该3处的测量结果与内环处对硬度影响差异性显著（P＜0.05）。取样半径在内环、中环2和中环1处对碗形海蜇皮弹性影响差异不显著，而该3处测量结果与外环处对弹性影响差异显著（P＜0.05）。取样半径在次内环、中环2、中环1和外环处对碗形海蜇皮的弹性影响差异性不显著。

2.3 取样半径对碗形海蜇皮剪切力的影响

取样半径对碗形海蜇皮剪切力的影响见图5。

由图5可知，取样半径对碗形海蜇皮剪切力有影响，在中环2以内，随取样半径的增大，剪切力先增大后减小，在中环2以外，剪切力先增大后减小，剪切力值变化范围为2 757.205 g～5 516.548 g，取样半径在次外环、中环2处对碗形海蜇皮的硬度影响最显著，与其它取样位置相比在次外环显著达到最大值，在中环2显著达到最小值，剪切力由大到小依次为次外环、外环、中环1、次内环、内环和中环2，碗形海蜇皮剪切力波动的原因和碗形海蜇皮硬度和弹性波动原因相似。取样半径在内环、次内环和中环1处对碗形海蜇皮的剪切力影响差异不显著，而该3处测量结果与中环2和次外环处剪切力差异性显著（P＜0.05）。取样半径在中环2、次外环和外环处对碗形海蜇皮剪切力的影响差异性显著。

图5 取样半径对碗形海蜇皮剪切力的影响Fig.5 Influence of sampling radius on the shear force of the jellyfish bowl

2.4 碗形海蜇皮取样半径与硬度、弹性和剪切力相关性分析

碗形海蜇皮取样半径与硬度、弹性和剪切力相关性分析见表1。

表1 碗形海蜇皮取样半径与硬度、弹性和剪切力相关性分析Table 1 Bowl-shaped jellyfish sampling radius and hardness，elasticity and shear force correlation analysis

从表1可以得出取样半径与碗形海蜇皮硬度、弹性成负相关；取样半径与碗形海蜇皮剪切力成正相关。取样半径与弹性相关系数为-0.815，两者在0.05水平高度上显著相关。

3 结论

本文运用质构仪对碗形海蜇皮不同部位即内环（7.07 mm）、次内环（20.25 mm）、中环 2（20.25 mm）、中环1（42.25 mm）、次外环（53.25 mm）和外环（64.25 mm）做了质地剖面分析（TPA）和剪切力测试，分析了不同取样半径对碗形海蜇皮硬度、弹性和剪切力的影响，结果表明：取样半径在次外环、外环处对碗形海蜇皮的硬度影响最显著，与其它取样位置相比在次外环显著达到最大值，外环显著达到最小值；随取样半径增大，碗形海蜇皮硬度为次外环＞次内环＞内环＞中环＞中环2＞外环，硬度值变化范围为10 137.896 g～15 883.456 g。取样半径在内环、外环处对碗形海蜇皮的弹性影响最显著，与其它取样位置相比在内环显著达到最大值，外环显著达到最小值；随取样半径增大，碗形海蜇皮弹性为为内环＞中环2＞中环1＞次内环＞次外环，弹性值变化范围为0.57～0.81。取样半径在次外环、中环2处对的剪切力影响最显著，与其它取样位置相比在次外环显著达到最大值，中环2显著达到最小值；随取样半径增大，碗形海蜇皮剪切力为次外环＞外环＞中环1＞次内环＞内环＞中环，剪切力值变化范围为2 757.205 g～5 516.548 g。取样半径对硬度、弹性和剪切力的显著影响是由于碗形海蜇皮本身组织不均性和厚度差异导致。取样半径与碗形海蜇皮的硬度、弹性成负相关，与剪切力成正相关。硬度和弹性在次外环处最大，而弹性在次外环最小；硬度大处弹性小、硬度大处剪切力也大，这与实际理论相符合。因此设计碗形海蜇皮切刀时应着重考虑次外环处的切割性能。以上研究成果为碗形海蜇皮切割刀具设计提供技术支持。

[1]天齐.来自海洋的养生食物——海蜇和海蟹[J].海洋世界,1994(7):9-10

[2]Jee-Hwan Choea,Mi-Hee Choia,Min-Suk Rhee,et al.Estimation of Sensory Pork Loin Tenderness Using Warner-Bratzler Shear Force and Texture Profile Analysis Measurements.[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,2016,29(7):1029-1036

[3]M V Chandra,B A Shamasundar.Texture Profile Analysis and Functional Properties of Gelatin from the Skin of Three Species of Fresh Water Fish[J].International Journal of Food Properties,2015,18(3):572-584

[4]王笑丹,刘爱阳,孙永海,等.基于自组织神经网络模型与质构特性的牛肉嫩度评定方法[J].农业工程学报,2015(18):262-268

[5]刘铁玲,何新益,李昀.冻藏对鲢鱼、鲤鱼鱼肉质构影响的比较研究[J].食品与机械,2010(2):13-14,18

[6]Mohammad Shafiur Rahmana’,Abdullah Issa Al-Mahrouqia.Instrumental texture profile analysis of gelatin gel extracted from grouper skin and commercial(bovine and porcine)gelatin gels[J].International Journal of Food Sciences and Nutrition,2009,60(S7):229-242

[7]马璐璐,李岩,温成荣,等.脱盐过程中盐渍海蜇质构及组织结构的变化[J].中国食品学报,2016(5):61-67

[8]张兆沛,李淑丽,刘本国,等.麻辣花生质构特性测定方法的研究[J].农业机械,2012(15):131-133

[9]廖泉,刘文倩,邓放明.测定模式对淡水鱼丸质构特性测试结果的影响[J].食品与机械,2014(2):197-200,205

[10]黄润龙.数据统计与分析技术:SPSS软件实用教程[M].北京:高等教育出版社,2004:160-228

[11]肖信.Origin8.0实用教程 科技作图与数据分析[M].北京:北京理工大学出版社,2009

[12]袁森,庞林江,路兴花,等.烹饪方式对鸡肉挥发性香气及质构特征的影响[J].食品与机械,2015(1):33-36

[13]尹茂文,宋蕾,马瑞雪,等.涂膜对油炸猪肉丸品质的影响研究[J].食品工业科技,2015(13):87-89,102