低温真空慢煮加工对半壳扇贝肌肉品质特性的影响

姜珊珊，刁志杰，蒋慧丽，水珊珊，张 宾，林慧敏,*

（1.浙江海洋大学食品与药学学院，浙江舟山 316022；2.浙江海洋大学中意比萨海洋研究生学院，浙江舟山 316022）

真空低温慢煮（sous vide，SV）是一种在相对较低的温度下长时间加热真空包装食品配料的烹饪方法。与传统的烹饪方法相比，用SV 方法加工的产品加热温度约为65～95 ℃，加热时间在1～7 h[1]，此温度和时间加工下制品营养损失较小，感官特性良好，且同样可以达到传统加工使酶和微生物灭活的效果，同时真空包装，可以有效避免食品贮藏过程中二次污染[2]。该技术已广泛应用于不同类型食材，肉类如鸡肉、牛肉、羊肉等[3-5]，果蔬类如胡萝卜、土豆等[6-7]。近些年SV 开始逐渐应用于水产品加工，如蟹腿肉、大黄鱼、欧洲海鲈鱼等[8-19]。水产品在储存过程中，由于内源性酶活性、厌氧微生物生长、蛋白质和脂质氧化等不同的生化反应和微生物生长，导致三甲胺（trimethylamine，TMA）和挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）等物质的形成，鱼类极易腐败。SV 烹饪技术的应用可以使内源性酶失活，杀死导致腐败的好氧微生物，同时保持产品高品质和感官特性。

栉孔扇贝（Chlamys farreri）富含丰富的蛋白质，还富含硒元素、维生素、氨基酸、多不饱和脂肪酸等多种营养素[11]。鲜活扇贝的水分和蛋白质含量较高，自身携带的微生物丰富，所以生鲜扇贝极易受内源酶和腐败微生物的破坏，贮藏成本较高，因此市场上多以干制品或冷冻制品的形式流通售卖[12]。但是干制品对贮藏环境要求较高且食用方式单一，冷冻扇贝则仍会被部分微生物和酶破坏，保持扇贝感官品质的效果不尽人意[13]。SV 烹饪的工艺条件对产品的营养价值和感官特性影响极大[14]。因此，从生产优质、安全食品的角度，探究SV 烹饪半壳扇贝适合的温度和时间意义重大[15]。

因此，本文以栉孔扇贝为对象，研究SV 加工对半壳栉孔扇贝品质的影响，旨在探究SV 烹饪半壳扇贝闭壳肌理化性质的变化，确定最适合半壳栉孔扇贝的SV 烹饪条件，为工业化生产提供理论支撑，丰富人们对扇贝的消费方式[16]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

栉孔扇贝（重约65±5 g）舟山国际水产城，鲜活的扇贝样品置于装有冰袋的泡沫箱里1 h 内运送至实验室；无水乙醇、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠 分析纯，国药化学试剂有限公司；4%多聚甲醛溶液北京雷根生物技术有限公司；Masson 染色试剂盒武汉谷歌生物科技有限公司；总蛋白含量测定试剂盒南京建成生物研究所。

Heraeus Multifuge X1R 高速冷冻离心机 美国Thermo Fisher 科技有限公司；T18 digital ULTRATURRAX 数显匀浆机 德国IKA 公司；HD-3A 型智能水分活度测量仪 无锡市华科仪器仪表有限公司；TMS-Pilot 物性测试仪 美国食品科技公司（FTC）；CS-210 型色差仪 杭州彩谱科技有限公司；SU8100 扫描电子显微镜 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 将扇贝样品外壳泥沙及污渍洗刷干净，自来水淋洗；用无菌解剖刀从壳一侧、贴壳快速切断闭壳肌（保持贝肉完整，无裂痕），将贝肉保留在半壳内；手动去除闭壳肌周围的外套膜及内侧的内脏团；用吸水纸吸去贝肉和贝壳表面的水分后，用耐热的聚乙烯（PE）真空包装袋包装半壳扇贝，抽真空45 s 后真空封口（真空度为0 Mpa）。真空包装的半壳扇贝分别在60、65、70、75 和80 ℃下水浴30、45、60 和75 min 低温慢煮，然后在4 ℃冰水中冷却10 min，手动搅拌，加速冷却[17]。以100 ℃水浴15 min 的真空包装的半壳扇贝为对照组，在24 h 内完成所有样品的测定。

1.2.2 感官评价 按照杨婷婷等[18]的方法建立感官评价小组，验证小组成员感官评价能力和确定SV 烹饪半壳扇贝的描述词，组成6 人的评价小组，依据表1 对SV 半壳扇贝的色泽、气味、多汁性、组织硬度、组织弹性、可接受性进行评分[19]。

表1 SV 半壳扇贝感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards for SV half-shell scallops

1.2.3 汁液损失率测定 按照下式计算SV 半壳扇贝的汁液损失率。

式中：M1表示真空包装的半壳扇贝重量，mg；M2表示SV 烹饪后打开真空袋，用纱布擦拭去除贝肉表面、真空袋中水分后的重量（包含半壳扇贝、真空袋），mg。

1.2.4 水分含量和水分活度测定 水分含量参考GB 5009.3-2016 中直接干燥法测定。水分活度参考GB 5009.238-2016 中水分活度仪扩散法测定。

1.2.5 质构特性分析 采用TMS-Pilot 物性测试仪测定样品硬度、弹性和剪切力。将SV 扇贝闭壳肌切成长方体（20 mm×10 mm×5 mm），采用TPA 模型进行测定，设置起始力为0.6 N，形变量为30%，探针高度为20 mm，以60 mm/min 的速度，使用直径为50 mm（P/50）的柱形探头测定。每组样品设置6 个平行[20]。

1.2.6 肌原纤维蛋白提取率测定 在洗去水溶性蛋白后留下的沉淀中再加入20 mL 磷酸盐缓冲液（50 mmol/L，含0.6 mol/L NaCl，pH7.2），5000 r/min，冰水浴匀浆30 s，8000 r/min 低温离心10 min，上清液即为肌原纤维蛋白盐溶液，使用试剂盒测定其蛋白含量。按照公式计算肌原纤维蛋白提取率[21]。

1.2.7 肌肉微观结构分析 扫描电子显微镜（SEM）参照Bolumar 等[22]的方法稍加修改。将扇贝切成约0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm 的样品，4 ℃下在2.5%戊二醛中固定24 h；使用pH6.8、0.1 mol/L 磷酸盐缓冲液洗涤3 次，再依次用体积分数50%～90%乙醇溶液对样品进行脱水处理，每次15 min；最后用100%乙醇脱水3 次，随后将冷冻好的样品固定在样品台上，喷金，于2000 倍下进行扫描电子显微镜观察[23]。

苏木精伊红染色法（HE）参考Fu 等[24]的方法稍加修改，扇贝样品用3%戊二醛固定，切成5 mm×5 mm×5 mm 立方体。苏木精染色5 min，蒸馏水洗涤，再用85%和95%的酒精脱色5 min。将脱色过的切片用伊红溶液染色5 min，无水乙醇脱水，并用玻璃玻片覆盖。用在光学显微镜（×200）观察样品。

1.3 数据处理

实验处理重复3 次。采用SPSS 26 软件通过沃勒-邓肯在P＜0.05 的水平上进行显著性分析，用Origin 2017 绘制图表。文中数据显示为平均值±标准偏差。

2 结果与分析

2.1 SV 半壳扇贝感官特性变化

感官评价是衡量加工产品品质最直观的指标。如图1 所示，随温度的升高和时间的延长，SV 半壳扇贝在色泽、气味上得分逐渐升高，这是由于前处理剩余的部分器官（如鳃）随着热诱导程度的增大而聚集成絮状物质，使蒸煮汁液澄清，腥味变淡，扇贝特有的香气愈发浓郁[25]。SV 半壳扇贝的多汁性随煮制温度和时间的增长而降低，加热使部分蛋白质变性失水，表现为多汁性变差。硬度随温度的升高和时间的延长得分逐渐降低，因为硬度随蛋白质变性程度的增大而增大，口感变差[26]。SV 半壳扇贝弹性随温度的升高和时间的延长逐渐变小，因为温度过高使扇贝肉收缩。就总体可接受度而言，温度过高过低均得分不高，可能是因为60 ℃和65 ℃时有腥味和汁液色泽浑浊，80 ℃时多汁性和硬度较差。因此70 和75 ℃真空煮制的扇贝感官特性更好。有研究表明70 ℃60 min SV 烹饪的海参感官特性良好[27]，本实验与之结果相似。

Fig.1 Sensory evaluation scores of SV half-shell scallops

2.2 SV 处理对半壳扇贝肌肉汁液损失率的影响

图2 所示，烹饪时间相同，温度在60～75 ℃间SV 半壳扇贝汁液损失率升高但不具有显著性，当温度升高至80 ℃时，样品汁液损失率显著升高（P＜0.05），60 ℃时，烹饪时间延长，SV 半壳扇贝汁液损失率升高但不显著（P＞0.05），说明SV 可以有效减缓汁液损失率的升高。而75～80 ℃间，烹饪时间延长，样品汁液损失率显著升高（P＜0.05），这是由于高温下长时间煮制使肌纤维横向和纵向不同程度的收缩，导致肌肉剧烈收缩失水。另外蛋白质变性后，螺旋结构打开，疏水基团暴露也会导致汁液损失率升高[28]。与100 ℃ 15 min 对照组相比，所有实验组的汁液损失率均显著低于对照组（P＜0.05），表明SV 烹饪对保持扇贝肌肉多汁性有良好的效果。Vaudagna 等[29]认为，真空烹饪不会遭受高温烹饪损失的原因之一与肌内肌周结缔组织（IMCT）胶原蛋白的热诱导收缩有关，而IMCT 胶原蛋白在较低温度下不会发生收缩。李双琦等[30]的研究结果显示SV 烹饪的鲈鱼相较于传统沸水煮制鲈鱼的其汁液损失率明显降低，与本文结果相似。就汁液损失而言SV 半壳扇贝温度应低于75 ℃，时间小于60 min。

图2 SV 处理对半壳扇贝肌肉汁液损失率的影响Fig.2 Changes of cooking loss of half-shell scallop under different SV cooking conditions

2.3 SV 处理对半壳扇贝肌肉水分含量和水分活度的影响

如图3 所示，烹饪时间相同，随温度的升高SV 半壳扇贝水分含量降低（P＜0.05），这是由于加热蛋白质变性后，肌肉持水力下降导致的。温度相同延长烹饪时间，扇贝水分含量显著降低（P＜0.05），这是由于长时间热加工加剧了肌纤维收缩，汁液流失。相比于对照组，实验组每个样品的水分含量都高于对照组，是因为低温对扇贝肌纤维蛋白的影响更小，所以汁液损失较少。冯秋凤等[31]研究显示烹饪温度升高SV 鲟鱼鱼堡的结合水含量降低，与SV 烹饪对扇贝水分含量的影响一致。图4 所示，70～80 ℃当温度固定，延长烹饪时间时SV 半壳扇贝的水分活度无显著差异（P＞0.05），时间为30 min 时随烹饪温度升高，样品水分活度显著升高（P＜0.05），是由于温度升高蛋白质变性失水，导致自由水含量升高，水分活度增大。总之，烹饪温度小于70 ℃样品水分含量较高，口感良好，烹饪温度小于75 ℃样品水分活度较小，自由水含量低，易于贮藏。

图3 SV 处理对半壳扇贝肌肉水分含量的影响Fig.3 Effect of SV treatment on muscle moisture content of half shell scallop

图4 SV 处理对半壳扇贝肌肉水分活度的影响Fig.4 Effect of SV treatment on muscle water activity of half shell scallop

2.4 SV 处理对半壳扇贝肌肉质构特性的影响

质构特性对加工食品的感官评价影响很大。由图5 可知，烹饪时间相同时，随温度的升高扇贝硬度降低，可能是由于蛋白质热变性后肌纤维分布疏松，间隙增大导致[32]。温度在60～65 ℃之间，同一温度下随时间的延长硬度先升高后降低，这是由与肌纤维蛋白热诱导变性和交联而硬度升高。温度大于70 ℃时，相同烹饪时间，随温度升高，扇贝硬度降低，这可能是因为胶原蛋白的α-螺旋结构破坏，分解成肽段，冷却后形成的凝胶体系强度降低[33]。当煮制温度升高和时间延长时，扇贝弹性呈现先降低后升高的趋势（图6）。这可能是由于肌蛋白变性加剧，断裂形成小分子肽段，随后又聚集交联形成大分子团[34]。剪切力的大小通常被用来表示加工制品的嫩度。由图7可知，温度相同时，随烹饪时间的增加，扇贝剪切力显著升高（P＜0.05）。时间相同温度升高，剪切力显著升高（P＜0.05）。这是由于蛋白质变性后，螺旋结构打开，彼此间交联聚集形成团体。当煮制时间为30 min时，温度升高至70 ℃，贝肉的剪切力升高但不显著（P＞0.05），这说明SV 烹饪可有效避免蛋白质过度变性，从而降低肌肉的收缩程度，保持肌肉嫩度。有研究显示SV 烹饪通过增加胶原蛋白的溶解度来促进内源性酶（组织蛋白酶和钙蛋白酶）的激活，这些酶负责肉质嫩化[35]。闫寒等[5]的研究也显示两段式低温真空烹饪牛排的剪切力优于传统煎制牛排。

图5 SV 处理对半壳扇贝肌肉硬度的影响Fig.5 Effect of SV treatment on muscle hardness of half shell scallop

图6 SV 处理对半壳扇贝肌肉弹性的影响Fig.6 Effect of SV treatment on muscle elasticity of half shell scallop

图7 SV 处理对半壳扇贝肌肉剪切力的影响Fig.7 Effect of SV treatment on muscle shear force of half shell scallop

2.5 SV 处理对半壳扇贝肌肉肌原纤维蛋白提取率的影响

肌原纤维蛋白提取率通常用来反映肉品熟化的程度，当肌原纤维蛋白提取率低于10%时认为肉品已完全熟化[36]。如图8 所示，在60 ℃ 30 min 的条件下肌原纤维蛋白提取率为3.77%，贝肉已经达到熟化的要求。温度升高时间增大，肌原纤维蛋白提取率降低，是由于蛋白质变性形成无规则卷曲，疏水相互作用增强[37]。在75 和80 ℃时，延长烹饪时间肌原纤维蛋白提取率未发现显著降低（P＞0.05），表明在75 ℃下贝肉中肌原纤维蛋白已基本变性。有研究显示扇贝中肌球蛋白和腹肌球蛋白的变性温度为45 ℃，肌动蛋白在75 ℃变性[38]。与对照组相比，所有实验组的肌原纤维蛋白提取率均高于对照组，表明SV 烹饪能够降低蛋白质损失程度，减缓肌纤维收缩，减少肌原纤维蛋白随汁液损失[39]。

图8 SV 处理对半壳扇贝肌肉肌原纤维蛋白提取率的影响Fig.8 Effect of SV treatment on myofibrillar protein extraction rate of half shell scallop muscle

2.6 SV 处理对半壳扇贝肌肉组织SEM 观察结果

为探究SV 烹饪温度对扇贝肌纤维结构的影响，恒定烹饪时间为60 min，对60～80 ℃下真空烹饪的扇贝闭壳肌进行扫描电镜观察。由图9 可知，生贝肉的肌纤维稀疏分明，存在局部弯曲，比SV 烹饪的扇贝肌纤维大，排列较整齐，分布较均匀。60 ℃SV 烹饪的贝肉肌纤维变直，排列分布更加均匀紧密。65 ℃真空烹饪的贝肉肌纤维边界开始出现模糊，肌纤维开始断裂和交联。70 ℃真空烹饪的贝肉肌纤维断裂，排列分布杂乱，呈现小碎片，肌纤维碎片局部聚集形成小团。75 ℃真空烹饪的贝肉肌纤维边界模糊，交联程度增大，肌纤维聚集成大团。80 ℃真空烹饪的贝肉肌纤维完全断裂成小段，聚集在一起。这是由于温度升高蛋白质变性、解旋，结构破坏，断裂成肽段，小分子间交联聚集形成大团。有关研究显示SV 烹饪后牛腩肌纤维横截面积、周长和直径均显著降低[40]，本实验结果与之相似。

图9 扫描电镜观察不同条件SV 烹饪半壳扇贝肌纤维结构情况（横切）Fig.9 Scanning electron microscope observation of muscle fiber structure of scallop under different SV cooking conditions

2.7 SV 处理对半壳扇贝肌肉组织HE 染色结果

HE 染色被用来观察真空烹饪温度对半壳扇贝组织微观结构的影响，如图10 所示，生的扇贝组织结构紧密有序，肌纤维轮廓清晰，排列整齐，分布均匀，形态正常，存在局部弯曲，是扇贝肌纤维独特的结构。60 ℃真空煮制后，扇贝贝肉中肌纤维排列依然紧密，局部弯曲消失，少数肌纤维出现明显的裂痕。随煮制温度升高扇贝肌纤维间距逐渐增大，相同视野内肌纤维断裂增多。这是由于发生变性的蛋白质种类增加，变性加剧，蛋白质解旋，肌纤维断裂，同时持水力逐渐降低，结合水转化为自由水，肌纤维收缩，间距增大。烹饪温度升高至80 ℃时，肌纤维变性程度最大，小分子肽通过共价键实现交联形成团，此时扇贝肌肉组织持水能力最差，水分损失最为严重。HE 染色的扇贝肌肉组织观察结果为SV 烹饪对扇贝肌纤维变性程度的影响提供了直接证据。尹乐[41]的研究中也表明烤制温度越高，鳗鱼肉肌纤维受到的破坏越大，本研究结果与之一致。

图10 HE 染色观察不同条件SV 烹饪半壳扇贝组织结构情况（纵切）Fig.10 HE staining micrographs of muscle fiber structure of scallop under different SV cooking conditions

3 结论

70 和75 ℃煮制30 min 时扇贝的感官品质最佳。此时产品汁液损失率、弹性均小于对照组（100 ℃，15 min），水分含量、水分活度、硬度、肌原纤维蛋白提取率均高于对照组，扫描电镜和HE 染色观察显示此烹饪温度和时间下扇贝贝肉中肌纤维排列依然紧密，只有少数肌纤维出现明显的裂痕。综上，70 和75 ℃真空烹饪30 min 的有效减少半壳扇贝水分的损失，提高半壳扇贝感官品质，有效延缓半壳扇贝质构的变化。本文以研究 SV 技术在半壳栉孔扇贝上的应用为出发点，通过探究 SV 烹饪半壳栉孔扇贝的条件及品质变化规律，为 SV 半壳扇贝的工业化生产，保障流通时 SV 半壳扇贝品质提供理论支持。