FSAP |?湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所喬宇研究員等：不同熱處理方式對克氏原螯蝦品質(zhì)的影響

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)重點實驗室杜柳等探討了小龍蝦肉在不同熱加工處理下的理化特性變化，包括蒸煮損失率、保水性、肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP）提取率、化學(xué)相互作用、表面疏水性及基本營養(yǎng)成分等。同時，分析了其質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)及水分分布。此外，還研究了熱加工后小龍蝦肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，以更全面地評估其加工后的品質(zhì)變化。

Introduction

小龍蝦是一種淡水經(jīng)濟(jì)甲殼類物種，在我國長江流域廣泛分布。由于其高蛋白、低脂肪及獨(dú)特的肉質(zhì)口感，小龍蝦近年來受到了廣泛的歡迎。目前，小龍蝦主要采用熱加工處理，并常與液氮速凍結(jié)合使用。熱加工能夠通過抑制微生物生長、提高消化性以及降低致敏性等方式改善水產(chǎn)品的食用品質(zhì)。然而，熱加工也可能導(dǎo)致肉制品在色澤、質(zhì)地、風(fēng)味和口感方面發(fā)生不良變化，并會引起蛋白質(zhì)的氧化修飾，如蛋白交聯(lián)聚集及溶解度降低，從而影響肌肉的品質(zhì)和感官特性。因此，優(yōu)化熱加工方式以提升小龍蝦肌肉的品質(zhì)，具有重要意義。

Results

1不同熱處理方式對克氏原螯蝦MP提取率影響

與冷水加熱相比，當(dāng)熱處理以沸水開始時，小龍蝦肉的中心溫度更快地達(dá)到了90 ℃。具體而言，在沸水加熱條件下，熱水煮制（hot-water boiling，HB）組的升溫速率高于熱水蒸制（hot-water steaming，HS）組，而在冷水加熱條件下，冷水蒸制（cold-water steaming，CS）組最先達(dá)到90 ℃。此外，當(dāng)所有處理組的蝦肉中心溫度達(dá)到90 ℃時，MP的提取率均低于12%。當(dāng)肉制品的MP提取率低于12%時，表明肌肉組織已接近成熟狀態(tài)。因此，在本研究中以蝦肉的中心溫度達(dá)到90 ℃為熱處理終點，并探討不同熱加工方式對小龍蝦品質(zhì)的影響。

字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。下同。

圖1不同熱處理方式對克氏原螯蝦中心溫度曲線（A）、MP提取率（B）和質(zhì)構(gòu)特性（C）的影響

2不同熱處理方式對克氏原螯蝦質(zhì)構(gòu)特性影響

相較于蒸制處理的小龍蝦肉，經(jīng)煮制處理的蝦肉在硬度、彈性和咀嚼性方面整體表現(xiàn)較高。其中冷水煮制（cold-water boiling，CB）組的膠黏性最為明顯。

3不同熱處理方式對克氏原螯蝦蒸煮損失率和保水性影響

在所有處理組中，CB組蝦肉的保水性最低（P＜0.05），僅為35.53%，且其蒸煮損失率最高，顯著高于其他處理組（P＜0.05）。這一結(jié)果與質(zhì)構(gòu)特性一致。CB組蝦肉的保水性最低且蒸煮損失率最高，可能是由于低溫長時間加熱導(dǎo)致小龍蝦肉蛋白質(zhì)發(fā)生劇烈氧化。

4不同熱處理方式對克氏原螯蝦水分分布影響

T21（0.1～10 ms）代表與蛋白質(zhì)極性基團(tuán)結(jié)合的結(jié)合水，T22（10～100 ms）代表被肌原纖維網(wǎng)絡(luò)束縛的不可流動水，T23（100～1000 ms）代表存在于肌纖維束中的自由水。本研究中，CB組的T21弛豫時間顯著延長，表明CB處理導(dǎo)致小龍蝦肉的水分分布更加不均勻。T22的峰面積在蒸制組中最大，而在煮制組中最小，這表明煮制處理導(dǎo)致小龍蝦肉中不可流動水的流失較為嚴(yán)重。

B1.弛豫時間分布曲線；B2.質(zhì)子密度加權(quán)圖像；C1. H&E染色；C2.掃描電鏡圖像。

圖2不同熱處理對小龍蝦肉保水性（A1）和蒸煮損失率（A2）、水分分布（B）和微觀結(jié)構(gòu)的影響（C）

5不同熱處理方式對克氏原螯蝦微觀結(jié)構(gòu)影響

CS組蝦肉的肌纖維網(wǎng)絡(luò)最緊密，而CB組表現(xiàn)出最松散的結(jié)構(gòu)。此外，不同處理方式下肌纖維之間的間距也有所不同，其中CB組蝦肉的纖維間距最大，而CS組最小。這可能是由于蛋白質(zhì)的氧化變性導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)、聚集以及肌纖維收縮。肌纖維的收縮減少了纖維之間的水分，從而增大了間距。肌纖維的收縮導(dǎo)致了顯著的水分損失，進(jìn)而影響小龍蝦肉的品質(zhì)。掃描電鏡結(jié)果表明，CB組的肌纖維間隙最大，而CS組最小。在20000×放大倍率下，可以觀察到肌纖維內(nèi)部存在孔洞。其中，CS組的孔洞較少，而HB和CB組的孔洞較多，CB組的孔洞數(shù)量顯著高于其他處理組。這些結(jié)果進(jìn)一步表明，在所有處理方式中，CB處理對小龍蝦肉的結(jié)構(gòu)破壞最為嚴(yán)重，最終導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)最低。

6不同熱處理方式對克氏原螯蝦肉中化學(xué)鍵和表面疏水性影響

肌肉蛋白的構(gòu)象通過氫鍵、離子鍵和疏水相互作用等化學(xué)鍵維持其穩(wěn)定性。熱處理后，氫鍵和離子鍵的含量顯著減少，其中CB組的氫鍵和離子鍵含量最低，分別為0.5588和7.65。這表明冷水煮制導(dǎo)致了蛋白質(zhì)構(gòu)象的最大變化，并對小龍蝦肉的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞最為嚴(yán)重。與新鮮小龍蝦肉相比，熱處理后蝦肉的二硫鍵相對含量顯著增加，且表面疏水性增強(qiáng)。在所有處理組中，CB組的表面疏水性最強(qiáng)，這也可以合理地解釋CB組較高的蒸煮損失率。

7不同熱處理方式對克氏原螯蝦肉基礎(chǔ)營養(yǎng)成分影響

不同的熱處理方式顯著影響了小龍蝦肉的灰分、水分、粗脂肪和粗蛋白含量。在各處理組中，HS 組的灰分含量最高，相比之下，煮制小龍蝦的灰分含量低于蒸制組。此外，CS組的水分含量最高，這一結(jié)果與水分分布趨勢一致。在主要營養(yǎng)成分方面，CS組的粗脂肪含量最高，而CB組的粗蛋白含量最高。

8不同熱處理方式對克氏原螯蝦肉礦物元素影響

蒸煮對礦物質(zhì)含量的影響通常表現(xiàn)在兩方面。一方面，水分流失會增加肉類中的干物質(zhì)含量，包括礦物質(zhì)和其他營養(yǎng)成分；另一方面，隨著水分的流失，小龍蝦肉也會失去溶解在水中的有價值物質(zhì)，從而導(dǎo)致礦物元素含量的減少。在不同的熱處理方式中，HB組保留了較高水平的鎂、鐵和鉀，而HS組則保留了更多的鈣。CB組則主要保留了較高水平的鋅，但CB組的整體礦物質(zhì)含量最低。

圖3不同熱處理對小龍蝦肉化學(xué)鍵（A1～A3）、表面疏水性（A4）、基本營養(yǎng)成分（B）和礦物元素（C）的影響

9不同熱處理方式對克氏原螯蝦揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)影響

對不同熱處理方法處理的蝦肉中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行測定，共檢出29 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括5 種醛類、3 種酮類、7 種醇類、1 種酯類、2 種烷烴類、5 種烯烴類和6 種其他類型的化合物。具體來說，HB組的醇類物質(zhì)較其他組多，而HS組則表現(xiàn)出最高的整體揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量，醛類和烯烴類物質(zhì)的含量高于其他組。CS 組的揮發(fā)性物質(zhì)少于HS組，而CB組保留的揮發(fā)性物質(zhì)最少，且大多數(shù)為烷烴類物質(zhì)。這些揮發(fā)性化合物的形成主要?dú)w因于烹飪過程中風(fēng)味前體（如氨基酸和不飽和脂肪酸）的氧化降解。在散點圖中，HS 組保留了最豐富的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，表明沸水蒸制是保留揮發(fā)性風(fēng)味化合物的最有效方法，而CB組保留的最少。HB組保留了較高水平的1-辛醇、1-己醇和2,5-辛醇，其中1-辛醇是一種飽和脂肪醇，賦予蝦肉輕微的油性和柑橘香氣。HS組保留了更多的揮發(fā)性物質(zhì)，如癸醛、烯烴和辛基甲酸酯，癸醛為蝦肉帶來甜味。CS組保留了最多的桉葉油，而CB組則保留了最多的1-戊醇。

總之，不同的熱處理方法顯著影響了小龍蝦肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。HS組保留了最廣泛且最高濃度的揮發(fā)性風(fēng)味化合物，包括醛類和烯烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)為肉質(zhì)帶來了甜美和清新的風(fēng)味。因此，HS是增強(qiáng)蝦肉整體揮發(fā)性風(fēng)味特征的最有效方法。

圖4不同熱處理條件下小龍蝦肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的聚類熱圖（A）、主成分分析（B）及載荷圖（C）

10不同熱處理方式對克氏原螯蝦色澤影響

煮制處理顯著增加了蝦肉的亮度值（L*），其中CB導(dǎo)致L*顯著增加（P＜0.05）。相比之下，蒸制組的L*較低。CS組的蝦肉的黃度值（b*）顯著高于CB組（P＜0.05）。HB和CB組的紅度值（a*）顯著低于其他2 組。結(jié)果顯示，4 種處理方法烹飪的蝦肉的顏色差異（ΔE）無顯著差異（P＞0.05）。這些結(jié)果表明，盡管不同的熱處理方法對個別顏色參數(shù)有影響，但它們對總顏色差異的整體效果相對較小。

11相關(guān)性分析

蝦肉中的水分含量與質(zhì)地和表面疏水性顯著負(fù)相關(guān)。具體來說，水分含量與蝦肉的咀嚼性之間的相關(guān)系數(shù)小于－0.99。T22信號強(qiáng)度、質(zhì)地和顏色之間也存在較強(qiáng)的相關(guān)性，T22與硬度、咀嚼性和L*呈負(fù)相關(guān)，T22與硬度的相關(guān)系數(shù)小于－0.99。此外，T22與蝦肉中的離子鍵和保水性具有較強(qiáng)的正相關(guān)，T22與離子鍵的相關(guān)系數(shù)超過0.99。更重要的是，蝦肉的表面疏水性與咀嚼性和彈性之間也存在強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)大于0.99。這些相關(guān)性結(jié)果表明，熱處理過程中肌肉纖維間的水分流失是影響小龍蝦肉質(zhì)地的主要因素，而氫鍵和離子鍵的含量也在決定其質(zhì)地方面發(fā)揮了重要作用。

圖5不同熱處理對小龍蝦肉色的影響及相關(guān)分析

Conclusion

研究表明，不同的熱處理方式對小龍蝦肉的顏色、質(zhì)地、基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的保留以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有不同的影響。與蒸制相比，煮制處理提高了小龍蝦肉的L*，同時降低了a*。煮制處理導(dǎo)致了基礎(chǔ)營養(yǎng)成分的更大損失和更顯著的質(zhì)地變化，其中CB處理導(dǎo)致了最大的水分流失和肌肉纖維結(jié)構(gòu)的廣泛損壞，導(dǎo)致硬度顯著增加。相比之下，CS組保留了更多的水分，并對肌肉結(jié)構(gòu)的影響最小。此外，不同的熱處理方式也影響了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量。具體而言， HS和HB處理有助于保留小龍蝦肉中的揮發(fā)性風(fēng)味化合物，其中HS處理保留了最高水平的這些化合物。CS處理保留了更多的小龍蝦肉中的脂肪和蛋白質(zhì)，且對質(zhì)地的影響最小，而HS處理則有助于保留揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。相反，CB處理對基礎(chǔ)成分和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留產(chǎn)生了不利影響，并造成了小龍蝦肉肌肉結(jié)構(gòu)的最嚴(yán)重?fù)p傷。

Abstract

This study employed four thermal processing methods to cook crayfish meat, including hot-water steaming (HS), hot-water boiling, cold-water steaming (CS), and cold-water boiling (CB). The results indicated that the four thermal treatments had varying effects on the nutritional composition, texture, microstructure, and color of the crayfish meat, as well as significant differences in the retention of volatile flavor compounds. Specifically, the cooking loss in the CB group (12.79%) was significantly higher than in the other three groups, but the retention of mineral elements was lower. Microstructural observations revealed that boiling caused more severe damage to the muscle fiber structure compared to steaming, while CB significantly increased the hardness and chewiness of the crayfish meat. The T22 signal intensity of the CB group was significantly lower than that of the other groups, indicating the greatest loss of immobile water in this treatment, while CS better retained moisture in the muscle fibers. Moreover, different cooking methods led to variations in the retention of volatile flavor compounds in the crayfish meat. Among the four methods, HS was most effective in retaining volatile flavor compounds. Overall, steaming treatments were more beneficial for preserving the nutritional components and maintaining better texture of the crayfish meat, while boiling treatments were more conducive to retaining the flavor compounds. Our findings provide valuable insights for selecting thermal processing methods for crayfish and offer useful information for the development of crayfish products.

引文格式

Du L, Liu X, Hu C, et al. Effects on quality of crayfish (

Procambarus clarkii

作者介紹

喬宇 研究員

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所

喬宇，博士，研究員，2008年畢業(yè)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所畜禽水產(chǎn)研究室主任，湖北省食品科學(xué)技術(shù)協(xié)會理事、中國原子能農(nóng)學(xué)會輻射加工與應(yīng)用專業(yè)委員會副主任，《肉類研究》、《核農(nóng)學(xué)報》編委。近3 年，主持了國家自然科學(xué)基金、省技術(shù)創(chuàng)新專項重大專項及國家重點研發(fā)計劃等省部級項目10余項。主持獲得湖北省科技進(jìn)步三等獎1 項，作為主要完成人獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎、二等獎各1 項，湖北省科技成果推廣三等獎1 項。以第一發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利10 項，已轉(zhuǎn)讓國家授權(quán)發(fā)明專利2 項。鑒定（評價）成果4 項、制訂頒布實施地方標(biāo)準(zhǔn)1 項、發(fā)表論文50余篇，其中第一作者或通信作者發(fā)表SCI/EI論文22 篇。積極服務(wù)省內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)，通過委托研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓等形式獲企業(yè)橫向課題近10 項。作為湖北省科技特派員、武漢市科技特派員、湖北綠億園食品科技有限公司科技副總，積極參與省人社廳組織的院士專家企業(yè)行活動，積極參與院所組織的“五五”工程行動，通過與企業(yè)建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺、加大科技成果在企業(yè)轉(zhuǎn)化利用，協(xié)助企業(yè)開展科技攻關(guān)和研發(fā)工作，較大提升了企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

杜柳 碩士研究生

湖北工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與健康工程學(xué)院

杜柳，湖北工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與健康工程學(xué)院2021級碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品加工。

文章內(nèi)容由作者團(tuán)隊提供。

編輯：閻一鳴； 責(zé)任編輯：劉莉