高压微射流均质对墨鱼汁生鲜面蒸煮及质构特性的影响

刘 妍 陈小娥 方旭波 李 萍 竹 琳郭 健 袁高峰 员立萍

(1浙江海洋大学食品与医药学院,浙江 舟山 316022;2 浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室,浙江 舟山 316022;3陕西好时鲜海洋生物科技有限公司,陕西 西安 710000)

乌贼墨是乌贼在遇敌时以确保自身安全而喷出的黑色物质,取自乌贼体内直肠末端膨大部分。人们在食用乌贼时通常会将墨囊去除,许多海产品加工厂加工冷冻墨鱼片时,也会产生大量的墨囊或乌贼加工下脚料,然而这些下脚料一直未得到有效利用,不仅造成了资源的浪费,还会污染环境。研究表明,乌贼墨中含有的主要活性成分是蛋白多糖和黑色素的复合体[1],且含有少量蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素和微量元素[2],具有抗癌、抗氧化、抗辐射以及增强免疫等功能[3-4]。在日本和欧美,墨鱼汁已成为一种重要的天然食材,被添加到多种食品中,开发的产品有寿司、意大利面、面包和海鲜酱等[5],这类食品很受消费者青睐,销售量日增。但我国的墨鱼汁食品开发应用尚处于起步阶段,主要是因为原始的墨汁颗粒大小不均匀、溶解性差,食用时口感不够细腻,在很大程度上限制了墨鱼汁食品的开发应用。

高压微射流均质(high-pressure microfluidization homogenization,HPMH)是集输送、混合、超微粉碎、加压、膨化等多种操作于一体的新型非热加工技术,在高新技术发展中具有很大潜力和发展空间。液体物料在加速震荡中,被分成多股小细流,在极小空间发生强烈的碰撞,撞击过程中瞬间释放出大量能量,产生巨大的压力降,这种压力降对物料有着很好的超细化处理效果[6]。王欢等[7]研究表明高压微射流技术可有效改善大豆膳食纤维中可溶性膳食纤维的溶解性,提高可溶性膳食纤维含量。白雪等[8]研究发现经微射流均质后的番茄籽蛋白粒径更小,分布更均匀。

面条作为我国几千年来的传统食品一直深受各地人们的喜爱。目前国内市场上销售的面制品大多以干面为主,这些面条虽然具有较长的保质期,但制作工艺需经干燥处理,在口感上与生鲜面有一定差距[9]。生鲜面较干式面条新鲜爽口、面香味足[10]更受人们的喜爱。近几年随着消费观念的改变,面条逐渐向强化营养、风味多样化等方向发展,研发新型面条产品已成为传统主食面条工业化发展的新方向,各种生鲜营养型面条已陆续被研发,如荞麦型生鲜面[11]、明日叶/薏仁米生鲜面[12]和绿茶生鲜面[13]等,但有关墨鱼汁在面条加工业中的研究鲜有报道。墨鱼汁作为一种天然食材,营养价值高且含有生物活性物质,添加到面条中不仅能够改变面条单一的营养结构,而且有利于解决乌贼加工业中乌贼墨资源浪费的问题。但如何解决墨鱼汁的口感问题是研发高品质墨鱼汁食品的关键所在。

本研究首次采用微射流均质技术处理墨鱼汁,并将微射流处理后的墨鱼汁添加到生鲜面中,研究不同处理压力对墨鱼汁粒径变化及墨鱼汁生鲜面品质特性的影响,确定最佳处理压力,旨在为墨鱼汁食品的开发提供基础理论指导和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

虎斑乌贼(Sepia pharaonis)墨囊(4℃贮藏),杭州墨员外食品科技有限公司;低筋小麦粉,金沙河面业有限公司;古船牌高筋粉,北京古船食品有限公司;碱性蛋白酶(酶活力20 000 U·g-1),亚太恒信生物科技有限公司;食盐,湖南省湘衡燕华有限公司;其他试剂均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

XMTD-204 水浴锅,金坛科普实验仪器公司;KSM-702 面条机,韩国金山公司;AMH-3 高压微射流均质机,安拓思纳米技术(苏州)有限公司;CR-400型色彩色差计,日本美能达公司;TAXT Plus型质构仪,英国Stable Micro Systems公司;NICOMP 380DLS 纳米粒径分析仪,美国PSS粒度仪公司;TDL-5-A型大功率低速离心机,上海安亭科学仪器厂;FA25-20DG均质机,上海弗鲁克科技发展有限公司;MB45 快速水分测定仪,瑞士梅特勒托利多公司。

1.3 试验方法

1.3.1 墨鱼汁的制备 将解冻后的虎斑乌贼墨囊剪开,挤出墨鱼汁。墨鱼汁用2倍体积的去离子水匀浆,8 000 r·min-1离心10 min后去除上清液,沉淀以料液比1 ∶50(v/v)加入去离子水,调节pH值为10.5,加入碱性蛋白酶,添加量为4 200 U·g-1,50℃水浴酶解4 h后,于100℃高温灭活15 min[14]。酶解后的样品用高压微射流均质机分别在40、80、120、160、200 MPa 压力下处理1次(以0 MPa 作为对照组),微射流处理后的墨鱼汁于4℃保存备用[15]。

1.3.2 墨鱼汁生鲜面的制备 参考张璇等[16]的方法。低筋和高筋面粉添加比例为5 ∶1,然后依次加入2%食盐和20%微射流处理后的墨鱼汁(以面粉质量为参照),混匀揉面。揉至面团表面光滑,用保鲜膜密封醒发20 min,然后用面条机进行压片,面饼厚度约2 mm。将面条机的工作模式调转为切面模式,面条宽度3 mm,厚度约2 mm。

1.3.3 粒径测定 取微射流处理后的墨鱼汁,用纳米粒径分析仪测定墨鱼汁的平均粒径和粒径分布。

1.3.4 最佳蒸煮时间测定 参照AACC66-50的方法[17]。取30 根面条,放入500 mL 沸水中,立即开始计时,待面条浮出水后,每隔5 s 用两块透明玻璃板进行挤压,观察面条横截面的内芯颜色变化情况,内芯由灰色变为黑色时即达到最佳蒸煮时间。

1.3.5 蒸煮断条率和膨胀率测定 参考王丽等[18]方法。取30 根长度30 cm的面条煮至最佳蒸煮时间后捞出,冷水冲洗1 min左右,沥干面条表面水分,整齐摆放于托盘内,24 h后观察面条的断条数(N)。按照公式计算蒸煮断条率:

取适量墨鱼汁生鲜面,称重后放入500 mL 沸水中,煮至最佳蒸煮时间后捞出,在滤纸上吸干面条表面的水分后称重[19]。按照公式计算墨鱼汁生鲜面的膨胀率:

式中,M0为面条的质量,g;M1为面条煮过后的质量,g。

1.3.6 蒸煮损失率测定 参照李向阳等[20]的方法。取30 g 生鲜面放入500 mL 沸水中,煮至最佳蒸煮时间后捞出。用蒸馏水淋洗面条30 s,将煮后的面汤和淋洗面条的水倒入烧杯中,在电炉上蒸发掉大部分水分后,于80℃烘箱内烘干至恒重。按照公式计算面条蒸煮损失率:

式中,M为烘干后的烧杯质量,g;M0为烧杯质量,g。

1.3.7 质构测定 10～15 根面条煮至最佳蒸煮时间后捞出,沥干表面的水分后,用质构仪测定其质构特性。采用P/35型号探头,测试前、中、后速度均为60 mm·s-1,形变量为30%,2次压缩间隔时间为1 s[21]。每组取3 根面条整齐放置在载物台上,测量面条硬度、咀嚼性和弹性等指标。

1.3.8 色泽测定 参考张智勇等[22]的方法。将面团压成面片(厚度约2 mm),将压好的面片煮6～7 min后捞出,用滤纸吸干表面水分,然后均匀摆放于样品皿上用色差计测定色泽,并记录各样品的L*、a*、b*和ΔE值,每组样品测定3次。其中L*是亮度指数(0 代表黑色,100 代表白色),+a*方向是红色增加,-a*方向是绿色增加,+b*方向是黄色增加,-b*方向是蓝色增加,ΔE表示色差。

1.3.9 感官评价 将面条煮至最佳蒸煮时间后捞出,由10位食品专业人员组成感官评分组,进行感官评价,具体评价标准见表1[23]。

表1 墨鱼汁生鲜面的感官评分表Table1 The sensory score sheet for cuttlefish noodles

1.3.10 墨鱼汁生鲜面微观结构观察 参照张建友等[24]的方法。将冷冻干燥(预冻温度-80℃,冷阱温度-40℃,真空压力13 Pa)的面条,平行放置于粘有导电胶的样品台上,采用离子喷射法镀金膜,将墨鱼汁生鲜面台放入扫描电子显微镜中进行横切面扫描,放大1 000倍观察、拍照。

1.4 数据处理

采用Excel 2016进行数据处理,采用Origin 8.5软件进行绘图,采用SPSS 17.0 统计软件,应用Tukey法检验不同组合间各指标的差异显著性,显著性水平P＜0.05,每组数据重复测定3次取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同压力处理对墨鱼汁粒径变化的影响

由图1和图2可知,对照组墨鱼汁粒径分布范围较广,主要集中于150～300 nm 之间,其平均粒径为200.30 nm。在0～120 MPa 压力范围内,墨鱼汁粒子峰均向左移动,粒子峰更窄;且随着压力的增大,峰移动幅度变大,平均粒径逐渐减小,120 MPa 下峰移动幅度最大,平均粒径最小为101.20 nm,几乎较对照组减少一半,说明微射流处理后的墨鱼汁粒径主要在小粒子峰附近,且粒径分布更集中均一。这是因为墨鱼汁被加速推进微射流反应器中时分成多股细流,在极小空间进行强烈的撞击,撞击过程中产生巨大能量,导致大分子黑色素破碎,形成小分子黑色素,使墨鱼汁的粒径逐渐变小[6]。当压力超过120 MPa后,粒径分布向大粒子峰移动,平均粒径略有增加。可能是由于小分子黑色素重新聚合发生团聚现象,粒径反而增大。这与Betoret 等[25]研究高压均质对柑橘汁粒径影响的结果相似。综上,微射流处理能减小墨鱼汁平均粒径,同时降低墨鱼汁粒径分布的分散程度,120 MPa 压力下的平均粒径最小且粒径分布更加集中均一,更适宜墨鱼汁生鲜面的制作。

图1 不同压力处理对墨鱼汁粒径分布的影响Fig.1 Effect of different pressure treatments on size distribution of cuttlefish juice

2.2 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面最佳蒸煮时间的影响

最佳蒸煮时间是评价面条蒸煮品质的一项重要指标。由图3可知,对照组的最佳蒸煮时间为382 s。在0～120 MPa 范围内,随着压力的增加,墨鱼汁生鲜面的最佳蒸煮时间变短,当压力达到120 MPa时,最佳蒸煮时间显著减小至315 s(P＜0.05)。这可能是在0～120 MPa 压力范围内,墨鱼汁粒径逐渐被细化,溶解性增加,有助于水分渗透进入面条内部,加速了熟化过程[26]。当压力超过120 MPa时,墨鱼汁的粒径增大,溶解性变差,不利于水分进入面条内部,使得面条最佳蒸煮时间略变长。

图2 不同压力处理对墨鱼汁平均粒径的影响Fig.2 Effect of different pressure treatments on the average particle size of cuttlefish juice

图3 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面最佳蒸煮时间的影响Fig.3 Effect of different pressure treatments on the best cooking time of cuttlefish noodles

2.3 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面蒸煮断条率和膨胀率的影响

蒸煮断条率可作为反映面条耐煮性的最直接指标,断条率越小,面条韧性越好,越有嚼劲。由图4可知,对照组的断条率高达14.44%。在0～120 MPa 压力范围内,随着压力的增加断条率逐渐减小,在120 MPa时,墨鱼汁生鲜面断条率最低,仅为4.44%,说明微射流处理后的墨鱼汁生鲜面断条率有明显改善。这可能是由于经微射流处理后,墨鱼汁粒径被细化,易与淀粉结合,面条结构紧密,在蒸煮过程中不易断条。当压力超过120 MPa时,断条率反而有所升高。这可能是由于墨鱼汁粒径增大,在揉面过程中不易与淀粉结合,面条结构比较松散,在蒸煮过程中易断条。

膨胀率反映面条煮后吸收水分的能力,是评价面条蒸煮特性的另一重要指标。由图4可知,对照组生鲜面的膨胀率为161%。在0～120 MPa 压力范围内,随着压力的增大,墨鱼汁生鲜面膨胀率呈增加趋势,当压力为120 MPa时,膨胀率最大,达183.50%。这可能是由于微细化程度高的物料在高温条件下,经剪切力挤压作用,物料内的分子更易与水结合,使得生鲜面膨胀率上升[27]。当压力超过120 MPa时,墨鱼汁的粒径增大,与水结合能力减弱,使得生鲜面膨胀率显著降低(P＜0.05)。

图4 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面蒸煮断条率和膨胀率的影响Fig.4 Effects of different pressure treatments on breaking rate and expansion ratio of cuttlefish noodles

2.4 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面蒸煮损失率的影响

蒸煮损失率是面条蒸煮品质的重要表现,也是面条浑汤程度的定量反映,蒸煮损失率越大,浑汤现象越严重,说明面条的蒸煮品质越差[18]。由图5可知,对照组生鲜面的蒸煮损失率为5.8%。在0～120 MPa 压力范围内,随着压力的增加,墨鱼汁生鲜面的蒸煮损失率不断减小,在 120 MPa时蒸煮损失率最低(4.98%)。这可能是由于压力增加,墨鱼汁粒径变小,有利于面筋网络结构的形成,且形成的面筋网络能很好地包裹淀粉颗粒,使得蒸煮损失率减小。当压力超过120 MPa时,墨鱼汁生鲜面的蒸煮损失率显著增加(P＜0.05),这可能是由于墨鱼汁粒径增大,破坏了面筋网络结构,面筋网络包裹淀粉颗粒受到影响,导致蒸煮过程中淀粉脱落,蒸煮损失率增加[28],这与刘颖等[29]研究马铃薯粉对面条品质影响的结果相似。

图5 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面蒸煮损失率的影响Fig.5 Effects of different pressure treatments on cooking loss rate of cuttlefish noodles

2.5 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面质构特性的影响

质构是评价食品品质的重要指标,面条的质构与感官评价具有很好的相关性。由表2可知,对照组的硬度、咀嚼性、弹性、胶粘性和内聚性分别为506.12 g、91.39 g、0.57、2.90和0.33。随着压力的增加,墨鱼汁生鲜面的硬度、咀嚼性呈先增加后减小的趋势,在120 MPa时,其硬度、咀嚼性均达到最高值,分别为642.37 g、176.84 g,而弹性、胶粘性和内聚性则无显著差异(P＞0.05)。这可能是由于经微射流处理后,墨鱼汁粒径发生变化,在0～120 MPa 范围内,墨鱼汁粒径减小,有利于面筋蛋白形成,且淀粉吸水膨胀后糊化,填充在面筋网络结构中,使得生鲜面结构更紧密,因而生鲜面的硬度、咀嚼性增加。当压力超过120 MPa时,墨鱼汁的粒径增大,不利于面筋蛋白的形成,因而生鲜面的硬度、咀嚼性减小[13]。

表2 不同压力处理对墨鱼汁生鲜湿面质构特性的影响Table2 Effects of different pressure treatments on texture characteristics of cuttlefish noodles

2.6 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面色泽的影响

色泽是评价面条品质的重要指标,由于墨鱼汁生鲜面在颜色上与一般的面条差异较大,因而色泽会直接影响人们对墨鱼汁生鲜面感官质量的判断。由表3可知,对照组生鲜面的L*值为46.60。与对照组相比,不同处理压力下墨鱼汁生鲜面的L*值均减小,在120 MPa时L*值最小,为34.49,说明随着处理压力的增加,墨鱼汁生鲜面变得黑亮。不同处理压力对墨鱼汁生鲜面的a*、b*值均无显著影响(P＞0.05)。ΔE值反映样品之间的色差关系,ΔE值越大,样品色差越大。与对照组相比,随着处理压力的增加,ΔE值先增加后减小,在120 MPa时ΔE值达到最大(12.16),说明此压力下墨鱼汁生鲜面的色差变化程度最大。结合L*值的变化可知,在120 MPa时墨鱼汁生鲜面的颜色变化最大、色泽最为黑亮。综上,微射流处理能更好地呈现墨鱼汁生鲜面的色泽。

2.7 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面感官评价的影响

由表4可知,对照组生鲜面的感官评分为69.01,随着压力的增加,墨鱼汁生鲜面的色泽、表观、适口性和风味评分均呈先增加后减小的趋势,且均在120 MPa时各评价分值最高,感官总分达94.31,显著高于其他组(P＜0.05)。此条件下的墨鱼汁生鲜面适口性较好,口感细腻,这与本研究的质构试验结果相一致。

2.8 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面微观结构的影响

由图6可知,对照组生鲜面表面略粗糙,孔隙度较大;40 MPa和80 MPa处理压力的墨鱼汁生鲜面横切面变得较光滑,孔隙度明显降低;当压力为120 MPa时,生鲜面表面较光滑,孔隙度最小,内部密度达到最大。当压力超过120 MPa后,生鲜面的孔隙度略有增大,面条内部密度变小。综上,微射流处理能有效改善墨鱼汁生鲜面的粗糙感,使其孔隙相对减小,有利于提高墨鱼汁生鲜面的蒸煮特性,改善其质构。

表3 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面色泽的影响Table3 Effects of different pressure treatments on the color of cuttlefish noodles

图6 不同压力处理对墨鱼汁生鲜面微观结构的影响(×1 000)Fig.6 Effects of different pressure treatments on the microstructure of cuttlefish noodles(×1 000)

表4 不同压力处理的墨鱼汁生鲜面感官评价Table4 Sensory evaluation of cuttlefish noodles under different pressure treatments

3 讨论

墨鱼汁富含多种营养成分,但原始墨汁颗粒大,口感粗糙,限制了其在食品加工业中的应用。因此,本研究利用高压微射流处理墨鱼汁,结果表明,微射流处理能有效减小墨鱼汁的粒径,使其变得更加细小均一。这与李娟等[30]的研究结果类似。

蒸煮特性是面条品质的重要指标。相关研究表明物料的精细程度对面条蒸煮特性具有重要影响[31]。本研究发现,与对照组相比,经微射流处理后,墨鱼汁生鲜面条蒸煮损失和断条率减小,这可能是由于微射流处理使得墨鱼汁的粒径变小,墨鱼汁与面粉的结合程度增加,改善了墨鱼汁生鲜面的蒸煮特性,这与Zong 等[32]的研究结果相一致。

质构特性是分析面条品质的重要指标之一。有研究表明,微细化处理可有效细化物料,改善原料的加工性能,使制得的面条口感细腻、耐煮性良好、弹性十足[33]。本研究发现经微射流处理后,墨鱼汁生鲜面的硬度和咀嚼性均高于对照组,墨鱼汁生鲜面口感更加劲道、细腻。这与张艳荣等[34]和于克学等[35]的研究结果类似。

本研究在比较粒径变化的基础上,进一步对墨鱼汁生鲜面的品质进行了评价,综合粒径变化,确定最佳处理压力。结果表明,经微射流处理后的墨鱼汁生鲜面蒸煮断条率和蒸煮损失率均低于对照组,质构特性中硬度和咀嚼性指标均高于对照组,面条口感更加细腻,表明微射流处理能有效细化墨鱼汁粒径,改善墨鱼汁的加工特性,从而提高墨鱼汁在食品加工业中的应用价值。

4 结论

本研究结果表明,当微射流均质处理压力为120 MPa时,墨鱼汁的平均粒径最小,面条的蒸煮特性、质构特性及感官总评分均较高;墨鱼汁生鲜面孔隙度减小,结构也更加致密。综上,微射流均质处理能有效减小墨鱼汁粒径,改善墨鱼汁生鲜面的品质,对于营养型生鲜面的开发具有很好的参考作用。本研究为墨鱼汁的高值化利用提供一种新的加工工艺,同时也为解决乌贼加工业中乌贼墨资源浪费提供了新方法。