加热温度及时间对鸢乌贼表面微观结构的影响

鸢乌贼可食部位头足、胴体及鳍占其总质量的比例高达80%,传统加工方式对鸢乌贼头足及胴体的质构、表面微观结构及其主要营养成分蛋白质的组成产生影响,低于 40 ℃的加热温度影响不显著。 然而当加热温度超过80℃后,鸢乌贼的质构、表面微观结构及蛋白质变性变化明显,均随着热处理强度增大而增大。根据加热对鸢乌贼质地及蛋白质变性程度的影响数据而制定的工艺条件,成为休闲产品开发的关键,加工的鱿鱼丝、鱿鱼仔、烤条、切耳丝等休闲食品,产率高,产品质量符合相应的国家相应标准。渔业现代化FISHERY MODERNIZATION第47卷第5期2020年10月Vol.47 No.5Oct. 2020 渔业现代化2020年90 DOI：10.3969/j. issn. 1007-9580.2020.05.013 加热温度及时间对鸢乌贼表面微观结构的影响 张林楠'，曾少葵2，邱 月2，林海生2，章超桦2 (1宁波飞润海洋生物科技股份有限公司，浙江宁波315000； 2广东海洋大学食品科技学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，水产品深加工广东普通高等学校重点实验室，广东湛江524088) 摘要：以鸢乌贼(Symplectoteuthis oualaniensis)为原料，探讨热处理温度和时间对其头足、洞体肌肉组织的表面微观结构及蛋白质组成的影响，制定产品开发工艺流程中关键工序的加热条件，加工出系列休闲食品。电镜扫描图显示：40℃加热7 min 对头足、洞体肌肉组织的表面微观结构影响不显著；80℃加热 7 min 时，鸢乌贼头足组织表面膜结构被破坏，出现颗粒化现象，且随着加热温度的升高及时间的延长，组织变得越来越松散。当热处理强度为80℃加热7 min 时，鸢乌贼洞体组织肌纤维饱满而光滑，肌纤维间的缝隙随着加热温度的升高及时间的延长而变宽。80℃加热7 min 后，头足、脈体盐溶性蛋白含量显著减少，其含量不到原来的1/3，洞体的变化幅度较头足大。研究表明：根据热处理强度与鸢乌贼蛋白质组成、表面微观结构及质地变化规律，设置热处理工序如漂烫、烘烤、杀菌等的适宜条件，开发出的鱿鱼丝等4种休闲食品，不仅产率高，而且其色泽、组织状态、理化及微生物指标均符合国家标准。 关键词：鸢乌贼；加热处理；表面微观结构；休闲食品 中图分类号：TS254.4 文献标志码：A 文章编号：1007-9580(2020)05-089-08 鸢乌贼( Symplectoteuthis oualaniensis)俗称南方鱿或红鱿鱼，属于柔鱼科，广泛分布在印度洋、太平洋的赤道和亚热带等海域。以南海和印度洋西北部海域的数量较大。南海一年四季都有鸢乌贼出现，估计每年可捕资源量达(147~195)万t；根据新的资源评估法推测，鸢乌贼资源量为204.94万t，总可捕量为99.40万 t，主要集中在西中沙海域1-21。为了充分开发利用这一资源，日本学者 Fujii 等13]研究了鸢乌贼组织内光蛋白质的特异性表达，结果显示其氨基酸序列与哺乳动物的生物素酶高度相似。Wang 等14.对鸢乌贼鱼蛋中的磷脂进行了分析。杨贤庆、胡晓等15-6]利用鸢乌贼制备抗氧化肽，并对其稳定性进行了探讨。仇超颖等L7-8]分析糖基化改性对鸢乌贼蛋白消化产物抗氧化活性和氨基酸组成的影响，并分析了单宁酸对其肌原纤维蛋白膜性能的影响。邱月等19-11J对鸢乌贼的营养特性、蛋白质组成及性质与杜氏枪乌贼(Loligo duvauceli)即鱿鱼进行比较研究。此外，何健泽等121探讨了鸢乌贼的凝胶性质及其影响因素。然而，目前关于鸢乌贼加工方面的应用研究很少，加热处理对其质构、微观 结构的影响还鲜有报道。 本研究分别对鸢乌贼头足及洞体进行加热处理，探讨不同加热条件对其表面微观结构、蛋白质变性的影响规律，并以此为依据制定鱿鱼丝、鱿鱼仔等产品加工的热处理工艺条件，开发出系列休闲食品，以达到充分利用鸢乌贼这种高蛋白低脂肪海洋渔业资源的目的。 1 材料和方法 1.1 材料 鸢乌贼 100 kg 购于广东省雷州市乌石港，约100~500 g/尾，冷冻后运回实验室，半解冻后按头足、脈体、鳍及内脏分为4部分，脈体去除表皮、骨，头足去除眼、口球，分别称重，冻结备用，冻藏时间不超过1个月。 1.2 仪器 HAAKE MARSⅢ模块化高级流变仪，德国赛默飞世尔科技公司。HG-25HP 冷热风干燥机，厦门市禾冠鑫低温设备有限公司。YY-500 压延机，浙江省舟山市嘉达食品机械有限公司。S-3700N 扫描电子显微镜，日本 HITACHI 公司。Vapodest 50s ( 收稿日期：2020-06-02 ) ( 基金项目：广东普通高等学校水产品高值化加工与利用创新团队项目(GDOU2016030503) ) ( 作者简介：张林楠(1962一)，男，高级工程师，研究方向：水产品加工 。 E-mail：zhangtianyu-2202@ 163. com ) ( 通信作者：曾少葵(1963一)，女，硕士，教授，研究方向：水产品加工及贮藏工程。E-mail：zsk1105@ 126. com ) 自动凯氏定氮仪，德国格哈特分析仪器有限公司。 1.3 方法 (1)表面结构表征。采用扫描电子显微镜(SEM)观察鸢乌贼头足及洞体的表面微观结构。参照 Nishimura 等[13]的方法略有改动。将鸢乌贼的头足切成1 cm×1 cm 的小条，体切成2 cm×2 cm 的小块，在40℃、80℃、90℃、100℃分别加热3 min、5 min 7 min，冷却至室温后，用2.5%戊二醛于4℃固定 24 h，然后用磷酸缓冲液(PBS，pH7.4)清洗3次，每次30 min；再用50%、70%、80%和90%的乙醇梯度脱水各15 min， 100%乙醇脱水3次，每次30 min。样品脱水后，冷冻干燥，用离子溅射仪给样品表面镀一层金属膜，置于扫描电子显微镜(SEM)观察。 (2)蛋白含量测定。蛋白质的分离参照邱月 等II11的方法进行。总蛋白质含量为水溶性蛋白、盐溶性蛋白及不溶性蛋白的总和。各分离蛋白含量采用凯氏定氮法14]进行测定。 (3)理化指标测定。水分含量采用直接干燥法15J测定，盐分采用电位滴定法161测定，无机砷含量测定采用液相色谱-原子荧光光谱法17，铅含量采用石墨炉原子吸收光谱法18J测定。 (4)微生物学指标检验。休闲食品的菌落总数、大肠菌群数、致病菌沙门氏菌、副溶血性弧菌、金黄色葡萄球菌及单核细胞增生李斯特氏菌检验按国标方法进行19-24J。 (5)工艺流程。为了提高鸢乌贼原料的利用率，大规格体用于加工鱿鱼丝，中规格体加工烤条，头足与小体加工鱿鱼仔，鳍加工切耳丝。工艺流程见图1。 图1 工艺流程 (6)工序及操作要点。漂烫：根据大小来确定漂烫条件，以90°折叠是否裂开判断是否煮熟，90~95℃，2.5~3.5 min。冷法、清洗：冰水迅速冷却，去除洞体表波、眼、口球。调味：用4%~11%砂糖、0.7%~2.5%食盐、0.3%~1%味精等调味。干燥：洞体、头足、鳍分别置于冷热风干燥机干燥。烘烤：根据产品类型确定条件。填充：将干燥后的头足塞进干燥后的小洞体中。杀菌：鱿鱼仔需要进行杀菌。 (7)得率及总产率。各种休闲食品的得率(Y)及总产率(P)按下式计算： 式中：m为各种产品质量，kg；mz为用于加工该产品的可食部分质量(以湿基计)，kg；mg为4种休闲产品总质量，kg，mg 为冻鸢乌贼质量，kg。 (8)数据统计分析。数据应用 Excel 进行统计，并采用平均数±标准差来表示。 2 结果与分析 2.1 可食部分比例 将 100 kg 的冷冻鸢乌贼解冻，按组织结构分为头足、服体、鳍及内脏4部分，其中头足、洞体、鳍及内脏约分别占24%、46%、10%及20%左右。由此可知，鸢乌贼头足、洞体及鳍等可食部分约占 总质量的80%左右，其中洞体及头足所占比例高。因此，为了有效利用资源，有必要开展加热对鸢乌贼头足及体品质影响的研究。 2.2 热处理对表面微观结构的影响 2.2.1 加热后头足的微观结构表征 不同温度、不同时间加热后的鸢乌贼头足表面微观结构通过扫描电镜观察，其组织变化结果如图2所示。 50.0um s 图2 未加热及加热后头足的电镜扫描图 分析图2中不同加热温度与时间的头足肌肉组织表面的电镜扫描图发现，与未加热原料相比，热处理后的头足组织的表面微观结构发生变化。肌纤维从40℃加热开始出现收缩，7 min 后组织变得松散，这可能与加热温度超过35℃会导致鸢乌贼蛋白质变性形成大分子有关[25]。加热温度超过80℃后，收缩更为剧烈，组织间隙增大，开始出现颗粒化现象，随着加热温度的升高和时间的延长，空洞越来越大。100℃加热7 min，头足的表面呈现网状结构。Angel-Rend6nt 等126]认为这是高温加热引起肌肉纤维膜溶解，肌原纤维蛋白聚集、降解， 肌原纤维失去了有序排列的结果。邱月等19对加热影响鸢乌贼质构的研究结果表明，40℃加热会使头足的硬度增加，而80℃以上的加热超过其蛋白质的变性温度，导致其肌肉组织中维持内部结构的氢键、疏水键等被打断，蛋白质分子聚集，硬度反而低于未热处理的头足，而弹性增加。但张其标等271认为加热会导致肌肉纤维中的副肌球蛋白降解，从而导致结构疏松，进而影响其加工品质。 2.2.2 加热后脈体的微观结构表征 经过不同温度和时间加热处理后的鸢乌贼洞体的电镜扫描图如图3所示。 图3 未加热及加热后洞体的电镜扫描图 分析图3洞体电镜扫描图可知，同样的加热温度与时间，对体组织结构的影响与头足不同。加热温度为40℃时，鸢乌贼体肌肉表面微观结构与未加热的相比变化不明显。当加热温度高于80℃后，体表面更饱满，肌纤维组织之间出现明显的缝隙，并随着加热温度的升高和时间的延长而增大，但未观察到肌纤维组织内出现空洞或者颗粒化的现象。邱月等91研究结果表明，经高温加热后，体的硬度较40℃加热的低，但弹性反而增加。这可能与那体表面的结缔组织有关。结缔组织的主要成分为胶原蛋白，加热过程会出现溶胀，因而表现为肌纤维更饱满，均匀光滑的组织微观结构可能与凝胶的形成及水分子在洞体肌肉组织中的分布有关[28]。当加热温度高达100℃时，肌纤维间则因肌浆蛋白受热变性聚集而出现缝隙现象。热处理引起的蛋白质变性和肌纤维的进一步收缩，导致水分减少，也是缝隙变大的原因之一129」0 2.3 热处理对蛋白质组成的影响 加热处理会改变鸢乌贼头足及洞体组织中蛋白质的组成。鸢乌贼头足和洞体组织中的蛋白质主要是肌原纤维蛋白质，溶于中性盐溶液。80℃加热不同时间的盐溶性蛋白含量变化见图4。 由图4可知，在80℃加热时，鸢乌贼头足和洞体中的盐溶性蛋白含量发生显著变化，其中鸢乌贼洞体的变化最大，加热7 min 后几乎完全变性。这与马海霞等125]及邱月等11]研究结果一致。当加热处理温度高于其洞体及头足的盐溶 性蛋白的变性温度81.9℃及62.2℃，肌原纤维蛋白的分子构象改变，使其溶解度下降，蛋白质组成发生变化，肌原纤维蛋白含量减少，而肌基质蛋白含量增加，从而引起质构的改变。此外，加热的方式、水分含量、盐的质量浓度的高低及分布均对其质地等产生影响[29]。因此，在利用传统的热处理方式加工鸢乌贼时，应综合考虑各因素对产品质构等的影响，制定合理的工艺条件。 图4 盐溶性蛋白百分比的变化 Fig. 44 Change of salt soluble protein percentage 2.4 休闲食品开发 2.4.1 关键工序及控制条件 为了提高鸢乌贼的资源利用率，综合有关加热对头足、脈体组织的质构如硬度、弹性的研究结果以及本文中对表面微观结构、蛋白质变性程度等有关的实验数据，结合产品的特点，经反复调试，确定了鸢乌贼休闲食品加工的关键工序及控制条件(表1)。 表1 休闲食品加工的关键工序及控制条件 Tab.1 Key process and control conditions for processing of snack foods 工序 鱿鱼丝 鱿鱼仔 烤条 切耳丝 漂烫 90~95℃，2.5~3.5 min 90~95℃，2.0~30 min 45~50℃，3.0~4.0 min 一 干燥 40~45℃，10~12h 40~45℃，10~12 h 40~45℃，10~12h 40~45℃，14~16h 烘烤 185℃，1.5 min 一 150℃，1.5 min 一 杀菌 一 100℃，40 min 一 一 2.4.2 产品得率及产率 将约100 kg冷冻鸢乌贼分三批按1.3.5工艺流程及关键工序控制条件开发休闲食品，调味鱿鱼丝、烤条、鱿鱼仔及切耳丝的得率分别为30%、36%、40%及25%左右，产率约为30%，达到了充分利用该资源的目的。 2.4.3 产品质量 对开发的4种鸢乌贼休闲食品鱿鱼丝进行感官评定，对鱿鱼丝、烤条、鱿鱼仔及切耳丝测定理化指标与微生物指标，感官指标与国标对照结果见表2，调味鱿鱼丝、烤条、切耳丝及鱿鱼仔的理化及微生物检测结果见表3。 表2鱿鱼丝感官指标与国标对照 Tab.2Comparison of sensory index of shredded squid with national standard 项目 鱿鱼丝 GB/T23497-2009 鱿鱼丝[30] 外观 包装袋完整、无破损，封口严密，产品性状良好，无霉斑 包装袋完整、无破损，封口严密，产品性状良好，无霉斑 色泽 黄褐色、色泽均匀 黄褐色、色泽均匀 组织形态 组织紧密适度、呈丝条状 组织紧密适度、呈丝条状 滋味及气味 鲜美、口感好，具有鱿鱼香味，无异味 鲜美、具有该产品香味，无异味 杂质 无杂质 无外来杂质 表3理化及微生物指标与国标对照 Tab.3(Comparison of physicochemical and microbiological index with national standard 项目 鱿鱼丝 烤条 切耳丝 鱿鱼仔 GB/T23497-2009鱿鱼丝L30] 水分/% 26.6 33.0 23.7 56.8 22~30 盐分(以NaCl计)/% 6.4 6.0 4.5 5.7 2~8 铅(以Pb计)/(mg/kg) 未检出* 未检出* 未检出* 未检出* 1.0 无机砷/(mg/kg) 未检出** 未检出** 未检出** 未检出** 0.5 菌落总数/(CFU/g) 6.1×10 6×10 1.6×10* 1×10* 3×10* 大肠群菌/(CFU/g) <10 <10 <10 <10 30(MPN/100g) 沙门氏菌/25g 未检出 未检出 未检出 未检出 不得检出 副溶血性弧菌/25g 未检出 未检出 未检出 未检出 不得检出 金黄色葡萄球菌/(CFU/g) 未检出 未检出 未检出 未检出 不得检出 单增李斯特氏菌/25g 未检出 未检出 未检出 未检出 不得检出 注：*检测限0.02；**检测限0.03 由表2、表3可知，利用鸢乌贼可食部分进行产品开发，加工出鱿鱼丝、鱿鱼仔、烤条、切耳丝4种休闲食品，其中鱿鱼丝无论是感官指标还是理化指标及微生物指标，完全符合国家标准鱿鱼丝中烤制鱿鱼丝及调味鱿鱼丝标准。烤条、切耳丝及鱿鱼仔尚无国家标准指标，除烤条的水分含量高于鱿鱼丝国家标准外，其他指标均符合要求。 3 结论 鸢乌贼可食部位头足、洞体及鳍占其总质量的比例高达80%，传统加工方式对鸢乌贼头足及洞体的质构、表面微观结构及其主要营养成分蛋白质的组成产生影响，低于40℃的加热温度影响不显著。然而当加热温度超过80℃后，鸢乌贼的质构、表面微观结构及蛋白质变性变化明显，均随着热处理强度增大而增大。根据加热对鸢乌贼质地及蛋白质变性程度的影响数据而制定的工艺条件，成为休闲产品开发的关键，加工的鱿鱼丝、鱿鱼仔、烤条、切耳丝等休闲食品，产率高，产品质量 符合相应的国家相应标准。 ( 参考文献 ) ( [ 1 ] 余景，胡启伟，李纯厚，等.西沙-中沙海域春季鸢乌贼资源与 海洋环境的关系[J].海洋学报，2017，39(6)：62-73. ) ( [ 2 ] 张鹏，杨吝，张旭丰，等.南海金枪鱼和鸢乌贼资源开发现状 及前景 [ J].南方水产，2010，6(1)：68-74. ) ( [ 3 ] FUJII T， AHN JY ， KUSE M， et al. 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The scanning electron microscopy (SEM) micrographs showed that there were no significant effects onthe surface microstructure of cephalopodium and carcass muscle tissue after heated at 40 ℃ for 7 min. Thesurface membrane structures of the cephalopodium were destroyed after heated at 80 ℃ for 7 min andphenomenon of granulation was observed. The tissue became more and more loose with the increase of heatingtemperature and the extension of time. After heated at 80 ℃ for 7 min， the muscle fiber in carcass tissuebecame more swell and smooth， and the gaps between the muscle fiber was broadening with the increase ofheating temperature and the extension of time. The contents of salt soluble protein in the cephalopodium andcarcass significantly reduced after heated at 80 ℃ for 7 min，with the contents less than 1/3 of the original，andthe carcass varying more than the cephalopodium. Research shows that： According the change law of heattreatment strength and the protein composition， surface microstructure and texture of Symplectoteuthisoualaniensis ，the suitable conditions such as blanching， baking and sterilizing for heat treatment process weremade out，and 4 kinds of snack foods such as shredded squid were produced， with high productivity and thecolor，texture，physicochemical and microbiological index in accordance with the national standards. Key words：Symplectoteuthis oualaniensis； heat treatment； surface microstructure； snack foods