高密度CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响.pdf

第 29 卷增刊 1农 业 工 程 学 报Vol.29Supp.12013 年4 月Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringApr.2013301高密度 CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响吕妙兄，刘书成，屈小娟，章超桦，吉宏武，高加龙（广东海洋大学食品科技学院，湛江 524088；国家贝类加工技术研发分中心（湛江），广东省水产品加工与安全重点实验室，广东普通高等学校水产品深加工重点实验室）摘要：为了探讨高密度 CO2（DPCD）应用于加工皱纹盘鲍的可行性，在压力 525 MPa、温度 3050、处理时间 1050 min 下分别处理皱纹盘鲍，研究 DPCD 对其色泽、pH 值、保水性、质量损失、质构等指标的影响规律。结果表明：与未处理的相比，DPCD 处理对皱纹盘鲍的外观和 pH 值无显著影响（P0.05），但对其色泽、基本营养成分、质量损失、保水性和质构有显著影响（P0.05），并且随着处理强度的增加，其影响程度也加强；结合杀菌效果，DPCD 处理皱纹盘鲍的适宜条件为：20 MPa、45、（4050）min。研究结果将为 DPCD 加工技术在贝类肌肉食品中的应用提供参考。关键词：CO2，质构，pH 值，保水性，色泽，皱纹盘鲍doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.z1.046中图分类号：TS254.4文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-Supp.1-0301-08吕妙兄，刘书成，屈小娟，等.高密度 CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响J.农业工程学报，2013，29(增刊1)：301308.LMiaoxiong,Liu Shucheng,Qu Xiaojuan,et al.Effects of dense phase carbon dioxide on muscle quality of Haliotisdiscus hannaiJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2013,29(Supp.1):301308.(in Chinese with English abstract)0引言高密度 CO2（dense phase carbon dioxide，DPCD）是一种新型的非热加工技术，它能够在灭菌保证食品安全的同时，最小程度地影响食品原有风味、色泽、滋味、质构等1-2。由于 CO2具有无毒、不可燃、对环境和人体安全性好、无化学残留、价廉等优点，近年来 DPCD 加工食品越来越备受关注。目前，DPCD 技术在液体食品中的研究较为广泛，而在固体食品中的研究较少；在杀菌与钝酶方面的研究较多，而对食品品质影响的研究较少2。DPCD 处理可能对肉类肌肉的pH 值、颜色、持水力等品质产生一定的影响3。pH 值降低可能会使肉色变暗、汁液损失增加、嫩度下降、风味变差、肌苷转化成次黄嘌呤等品质下降，然而大量研究发现肉品经 DPCD 处理后，pH 值没有发生显著变化；而肉色却发生了显著变收稿日期：2012-08-23修订日期：2013-03-01基金项目：国家贝类产业技术体系（G-47）；广东省水产蛋白改性技术研 究 团 队（2011A020102005）；广 东 省 自 然 科 学 基 金（10152408801000010）作者简介：吕妙兄（1986），男，研究方向为水产品高值化加工与利用。湛江广东海洋大学食品科技学院，524088。通信作者：章超桦（1956），男，博士，教授，研究方向为水产品高值化加工与利用。湛江广东海洋大学食品科技学院，524088。Email：化，推测可能是由于肌红蛋白和血红蛋白变性所造成；DPCD 对肉品质量损失、嫩度和持水力等没有显著影响4。皱纹盘鲍（Haliotis discus hannai）又称虾夷盘鲍，属“海产八珍”之一，其营养丰富、肉质嫩而细滑、药用价值高5。目前，皱纹盘鲍除了鲜食之外，主要用于干制、冷冻、罐藏等6-9，但这些加工方式易使鲍鱼丧失较多的营养成分或使其品质下降。因此，采取何种加工方式，能最大限度地降低对鲍鱼品质的影响，提高鲍鱼的经济价值和食用价值，是非常值得关注的。本研究采用DPCD处理皱纹盘鲍，在达到灭菌要求的同时，分析探讨 DPCD 处理参数对其肌肉品质的影响规律，为 DPCD 技术在鲍鱼加工的应用中提供参考，推动 DPCD 非热加工技术在贝类肌肉食品加工中的应用。1材料与方法1.1材料皱纹盘鲍：购于当地市场，保活运至实验室。尽量挑选个体适中、均一、表面颜色相似的样品，经开壳、清洗后放于 4冷藏待用。每头带壳鲍鱼质量为（33.0 2.0）g，开壳后鲍鱼长（5.4 0.8）cm，宽（3.3 0.5）cm。主要试剂：CO2（纯度 99.99%）购于湛江氧气厂。农业工程学报2013 年3021.2仪器与设备HA221-50-10-C 型超临界装置（南通市华安超临界萃取有限公司）；UX2200H 电子托盘天平（日本岛津公司）；TCP2 全自动测色色差计（北京奥依克光电仪器有限公司）；TMS-Pro 型物性分析质构仪（美国 FTC 公司）；HH-8 数显恒温水浴箱（常州澳华仪器有限公司）；EYELA，WFO-770 电热鼓风干燥箱（埃朗科技国际贸易有限公司）；AUW120 分析天平（日本岛津公司）；3-550PD 马弗炉（美国 Dentsply Neytech 公司）；PHS-3C 型pH 计（上海精密科学仪器有限公司）等。1.3试验方法1.3.1DPCD 处理采用间歇式 DPCD 处理，其装置见图 1。图 1间歇式 DPCD 处理装置Fig.1Schematic diagram of DPCD processing equipmentDPCD 处理流程参考文献10。DPCD 处理压力水平：0.1、5、10、15、20、25 MPa（温度 40和时间 30 min），以未处理组为对照；DPCD 处理温度水平：30、35、40、45、50（压力 15 MPa和时间 30 min）；DPCD 处理时间：10、20、30、40、50 min（压力 15 MPa 和温度 40）。1.3.2试验指标的测定菌落总数测定：依照 GB/T 4786.2-2010 测定。感官评定：采用尼康 COOLPIX AW100s 相机拍照，观察鲍鱼的外观和色泽。由 10 位专业人员组成感官评价小组（男女各半）。评分标准见表 1。评分结果以平均分=总评分/评价员数表示。色泽测定：采用色差计测定亨特色空间参数。L*表示亮度，0 表示黑色，100 表示白色；a*表示红绿之间的色泽，100 表示红色，-80 表示绿色；b*表示黄蓝之间的色泽，100 表示黄色，-80 表示蓝色。基本成分测定：水分采用直接干燥法，参考GB/T 5009.3-2010；粗蛋白采用凯氏定氮法，参考 GB/T 5009.5-2010；粗脂肪采用索氏抽提法，参 考GB/T5009.6-2003；灰 分 参 考GB/T5009.4-2010。表 1感官评分标准Table 1Standards of sensory score评分分值试验指标54321形态裙边无缺口伤痕，不收缩，肉柱鼓涨饱满，个体均匀裙边无缺口伤痕，基本不收缩，肉柱鼓 涨 饱满，个体均匀裙 边 基本 无 缺口，基本无 不 收缩，肉柱基 本 饱满，个体均匀裙 边 基本 无 缺口，不明显，肉柱基 本 饱满，个体不均匀裙 边 基本 无 缺口，过度收缩，肉柱收缩，个 体 不均匀色泽呈黄色，色泽均匀，光照有光泽呈黄色，色泽基本均匀，光照有光泽呈 淡 黄色，色泽基 本 均匀 光 照有 基 本光泽呈 淡 黄色，色泽不均匀，光 照 有不 明 显光泽呈 棕 黄色，色泽不均匀，光 照 有不 明 显光泽质量损失（weight loss，WL）测定：样品处理前称质量（m1，g），DPCD 处理后，用滤纸吸干表面汁液，称质量（m2，g），按以下公式计算质量损失121(%)100mmWLm保水性测定：保水性以滴水损失(drip loss，DL)来表示。参照 Honike 的吊挂法11测量滴水损失，略有改动。DPCD 处理后冷却 24 h，取大小均一的皱纹盘鲍并称质量（w1，g），然后置于网袋，悬挂于聚乙烯塑料袋中，扎紧袋口于 4悬挂沥水48 h，取出并称质量（w2，g）。121(%)100wwDLwpH 值测定12：取绞碎均匀样品 5 g 于烧杯中，加 50 mL 去二氧化碳蒸馏水，浸渍 30 min，用 pH计测定。硬度和弹性测定：采用 TMS-Pro 型物性仪测定。参照 Briones-Labarca 等13测定硬度和弹性，略有改动。取皱纹盘鲍闭壳肌，厚度（10 1）mm；采用直径 0.5 cm 圆柱平探头；量程 1 000 N；起始力 0.2 N；测试速度 60 mm/min；测试探头使样品形变到 75%；测试在 20下进行。1.3.3数据处理每个样品测定 3 次，数据用平均值 标准差表示。数据处理用 JMP7.0 软件进行方差分析（ANOVA），用 Tukey s HSD 法进行多重比较。2结果与分析2.1DPCD 对皱纹盘鲍的杀菌效果从图 2 可以看出，当温度为 30时，DPCD 处理对皱纹盘鲍的杀菌效果不明显；当温度超过 40时，杀菌效果明显增强。本试验皱纹盘鲍的初始菌落总数为 7.3105cfu/mL，而北京市质量技术监督局发布的生食水产品卫生要求（DB11/519-2008），增刊 1吕妙兄等：高密度 CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响303规定其菌落总数不能超过 10 000 cfu/g，因此 DPCD处理后其对数下降至少应为 1.87。从图 2 可以看出，在（525）MPa、（4050）、（1050）min范围内 DPCD 处理皱纹盘鲍，都可以达到理想的杀菌效果。以沸水煮2 min的皱纹盘鲍（对数下降3.59）作为对比，DPCD 在 20 MPa、45、（4050）min条件下的杀菌效果（对数下降 3.46）与其相当，菌落总数低于 1 000 cfu/mL。图 2DPCD 处理对皱纹盘鲍杀菌效果的影响Fig.2Effect of DPCD treatment parameters on bacteriainactivation of Haliotis discus hannai2.2DPCD 对皱纹盘鲍外观及色泽的影响从表 2 可以看出，随着压力增大、温度升高，皱纹盘鲍的感官评分先增大后再降低；而随着处理时间的增加，先增加而后趋于稳定。从图 3 可以看出，DPCD 处理能够使皱纹盘鲍表面色泽发生变化，但对其外观的影响较小，皱纹盘鲍仍然保持外形完整性，而且没有明显收缩。皱纹盘鲍的收缩与温度关系密切，而色泽变化可能与蛋白质的变性有关。色泽是影响食品可被接受的一个重要指标。从图 4 可以看出，随着 DPCD 处理压力、温度的升高和处理时间的增加、皱纹盘鲍的 L*和 b*值逐渐增大，a*值逐渐减小；当 DPCD 压力10 MPa，或温度40，或时间20 min 时，DPCD 处理的 L*、a*和 b*值分别与未处理组的相比，有显著差异（P0.05），而 DPCD 组间几乎无显著差异（P0.05）。皱纹盘鲍的色泽与其本身所含的多种色素密切相关，这些色素包括肌红蛋白、血红蛋白、-胡萝卜素等。DPCD 处理使皱纹盘鲍的L*值增大，原因可能是其肌肉中的肌红蛋白和血红蛋白发生了变性；有研究表明：DPCD 处理使猪肉由鲜红转为灰白色是由于是肌浆蛋白变性的结果3。DPCD 处理使皱纹盘鲍的 a*值下降，可能是由于肌细胞中的呈鲜红色的氧合肌红蛋白转化为呈暗紫红色的脱氧肌红蛋白；增大压力和延长处理时间，都会使更多的 CO2溶入皱纹盘鲍细胞，降低细胞中 O2的浓度，氧合肌红蛋白减少，皱纹盘鲍红度下降。皱纹盘鲍中含有一定量脂溶性叶黄素14，经 DPCD 处理的皱纹盘鲍可能由于脂肪损失，引起叶黄素堆积而使 b*值增加。表 2皱纹盘鲍的感官评分Table 2Sensory score of Haliotis discus hannai序号No.压力Pressure/MPa温度Temperature/时间Time/min感官评分Sensoryscore未处理-9.2 0.610.140307.7 0.82540307.8 1.931040309.6 0.741540309.8 1.452040309.8 0.162540309.1 1.271530308.8 0.581535308.9 0.791540309.8 0.2101545309.9 0.1111550307.6 2.3121540107.8 1.5131540209.4 1.3141540309.9 0.2151540409.8 0.7161540509.8 0.3a.压力对外观的影响（40，30 min）a.Effect of pressure on appearance(40,30 min)b.温度对外观的影响（15 MPa，30 min）b.Effect of temperature on appearance(15MPa,30min)c.时间对外观的影响（15 MPa，40）c.Effect of treatment time on appearance(15 MPa,40)图 3DPCD 处理参数对皱纹盘鲍外观形态的影响Fig.3Effect of DPCD treatment parameters on appearance ofHaliotis discus hannai农业工程学报2013 年304a.压力对色泽的影响（40，30 min）a.Effect of pressure on color(40,30 min)b.温度对色泽的影响（15 MPa，30 min）b.Effect of temperature on color(15 MPa,30 min)c.时间对色泽的影响（15MPa，40）c.Effect of treatment time on color(15MPa,40)图 4DPCD 处理参数对皱纹盘鲍色泽的影响Fig.4Effect of DPCD treatment parameters on color ofHaliotis discus hannai2.3DPCD 对皱纹盘鲍基本成分的影响从表 3 可以看出，与未处理组相比，DPCD 处理压力、温度和时间对皱纹盘鲍基本成分的含量都有一定的影响（P0.05）。DPCD 对水分和粗脂肪含量的影响比较大，在相对较低的处理强度下，即可造成其含量的显著降低（P0.05），这主要是由于 DPCD 处理强度的增加，CO2对粗脂肪的萃取效应增加15，对水分的干表 3DPCD 处理参数对皱纹盘鲍基本营养成分的影响Table 3Effect of DPCD treatment parameters on proximate composition of Haliotis discus hannai处理条件水分(g 100g-1)粗蛋白(g 100g-1)粗脂肪(g 100g-1)灰分(g 100g-1)ProcessconditionMoistureCrude proteinCrude fatAsh未处理 untreated80.73 0.08a12.57 0.73a0.96 0.04a2.02 0.01a0.1MPa、30min、4080.26 0.19b12.4 0.44ab0.94 0.02ab1.97 0.04ab5MPa、30min、4079.56 0.42c12.38 0.33ab0.91 0.03bc1.95 0.04b10MPa、30min、4078.76 0.15d12.32 0.10ab0.90 0.02bc1.92 0.02bc15MPa、30min、4077.61 0.22e12.35 0.25ab0.87 0.03c1.84 0.03cd20MPa、30min、4077.25 0.09e12.17 0.19ab0.77 0.02d1.82 0.04d25MPa、30min、4076.82 0.11f11.81 0.36b0.70 0.03e1.64 0.11e未处理 untreated83.38 0.27a13.01 0.82a0.91 0.03a2.19 0.02a30、15MPa、30min82.31 0.18b13.04 0.20a0.90 0.02ab2.18 0.03a35、15MPa、30min81.08 0.28c12.69 0.65ab0.84 0.02bc2.13 0.04a40、15MPa、30min80.78 0.20c12.09 0.18b0.83 0.04c1.99 0.04b45、15MPa、30min80.15 0.16d12.07 0.48b0.75 0.03d2.01 0.05b50、15MPa、30min78.39 0.26e11.84 0.19b0.72 0.05d1.83 0.11c未处理 untreated83.22 0.14a13.12 0.19a0.93 0.02a2.22 0.01a10min、15MPa、4082.68 0.16b13.09 0.78a0.91 0.03a2.16 0.04a20min、15MPa、4082.13 0.15c12.78 0.62ab0.87 0.02ab2.14 0.04b30min、15MPa、4081.78 0.18d12.20 0.17b0.83 0.05bc2.12 0.02b40min、15MPa、4080.76 0.21e12.19 0.46b0.80 0.05cd2.03 0.03c50min、15MPa、4080.28 0.25f11.96 0.18b0.75 0.05d2.01 0.04c注：表中各数据均以湿基含量计；同列同因素数据标注相同字母表示无显著差异（P0.05），否则有显著差异（P0.05），下同。Note:Data in table are wet basis;the same column data marked same letters within same factors,indicate no significant difference(p0.05),or havesignificant difference(P0.05).燥效应也增加16；DPCD 对粗蛋白和灰分含量的影响相对较小，只有在较高强度的处理条件下才有所损失，这主要是高密度 CO2与粗蛋白和灰分之间的相互作用比较弱，只有在高强度的处理条件下，对增刊 1吕妙兄等：高密度 CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响305溶于水的矿物质和含氮小分子化合物可能随着泄压而被 CO2携带出来。2.4DPCD 对皱纹盘鲍质量损失的影响从图 5 可以看出，与未处理组相比，DPCD 处理能够使皱纹盘鲍的质量损失显著增加（P0.05）；随着 DPCD 处理压力、温度和时间的增加，质量损失也显著增加（P0.05）。a.压力对质量损失的影响（40，30 min）a.Effect of pressure on weight loss(40,30 min)b.温度对质量损失的影响（15 MPa，30 min）b.Effect of temperature on weight loss(15 MPa,30 min)c.时间对质量损失的影响（15 MPa，40）c.Effect of treatment time on weight loss(15 MPa,40)图 5DPCD 处理参数对皱纹盘鲍质量损失的影响Fig.5Effect of DPCD treatment parameters on weight loss ofHaliotis discus hannai从表1 分析可知，粗脂肪会被萃取，水分会被蒸发，灰分和小分子含氮物质可能携带出来，从而使皱纹盘鲍的质量发生损失，并且随着DPCD 处理强度的加大，质量损失也越大；另外，DPCD 处理还可能破坏肌肉组织结构，使小分子物质易于被萃取和携带。2.5DPCD 对皱纹盘鲍 pH 值的影响从图 6 可以看出，与未处理组相比，DPCD 处理对皱纹盘鲍的 pH 值无显著影响（P0.05）。当DPCD 处理固态猪肉时，pH 值也不会发生显著下降（P0.05）3,17-18，这是因为 CO2不易溶入固态食品、作用不均匀，并在泄压时易于逸出。a.压力对 pH 值的影响（40，30 min）a.Effect of pressure on pH value(40,30 min)b.温度对 pH 值的影响（15 MPa，30 min）b.Effect of temperature on pH value(15 MPa,30 min)c.时间对 pH 值的影响（15 MPa，40）c.Effect of treatment time on pH value(15 MPa,40)图 6DPCD 处理参数对皱纹盘鲍 pH 值的影响Fig.6Effect of DPCD treatment parameters on pH value ofHaliotis discus hanna农业工程学报2013 年3062.6DPCD 对皱纹盘鲍保水性的影响从图 7 可以看出，与未处理组相比，DPCD 处理对皱纹盘鲍滴水损失率的影响显著（P0.05）；但是大部分的 DPCD 处理组之间，滴水损失率并无显著变化（P0.05），只有当处理温度为 50（图7b）和处理时间为 50 min（图 7c）时，滴水损失率才出现显著差异（P0.05）。a.压力对保水性的影响（40，30 min)）a.Effect of pressure on water holding capacity(40,30 min)b.温度对保水性的影响(15 MPa,30 min)b.Effect of temperature on water holding capacity(15 MPa,30 min)c.时间对保水性的影响（15 MPa，40）c.Effect of treatment time on water holding capacity(15 MPa,40)图 7DPCD 处理参数对皱纹盘鲍保水性的影响Fig.7Effect of DPCD treatment parameters on water holdingcapacity of Haliotis discus hanna这说明本试验范围内的 DPCD 处理，可能会破坏皱纹盘鲍的肌肉组织结构或者使蛋白质发生变性，造成水分流失；但是 DPCD 处理强度的改变，对肌肉组织破坏程度并无显著变化。2.7DPCD 对皱纹盘鲍质构的影响从图 8 可以看出，与未处理组相比，当压力15 MPa，或温度40，或时间40 min 时，DPCD处理均可使皱纹盘鲍硬度显著下降（P0.05），弹性显著增大（P0.05）。a.压力对硬度和弹性的影响（40，30 min）a.Effect of pressure on hardness and springness(40,30 min)b.温度对硬度和弹性的影响（15 MPa，30 min）b.Effect of temperature on hardness and springness(15 MPa,30 min)c.时间对硬度和弹性的影响（15 MPa，40）c.Effect of treatment time on hardness and springness(15 MPa,40)图 8DPCD 处理参数对皱纹盘鲍硬度和弹性的影响Fig.8Effect of DPCD treatment parameters on hardness andspringeness of Haliotis discus hanna肖桂华等19研究表明，肌肉中胶原蛋白的含量与硬度正相关，与弹性负相关；另外，鲍鱼肌肉硬增刊 1吕妙兄等：高密度 CO2处理对皱纹盘鲍肌肉品质的影响307度的变化可能还与肌原纤维蛋白的变性及结缔组织的溶解有关20。鲍鱼中的蛋白质主要是胶原蛋白，DPCD 处理可能会使胶原蛋白发生变性逐渐转化成明胶，从而使皱纹盘鲍的硬度下降、弹性增加。4结论与未处理的皱纹盘鲍相比，DPCD 处理对皱纹盘鲍的形状基本无影响，对 pH 值无显著影响（P0.05），而对色泽、基本营养成分、质量损失、保水性和质构均有一定程度的影响（P0.05）；结合杀菌效果，DPCD 处理皱纹盘鲍的适宜条件为：20 MPa、45、4050 min。DPCD 处理对皱纹盘鲍色泽、保水性和质构的影响都可能与蛋白质的变性有关，因此，对其影响机理还有待于进一步深入探讨。参考文献1Mart nez L,Djenane D,Cilla I,et al.Effect of differentconcentrations of carbon dioxide and low concentrationof carbon monoxide on the shelf-life of fresh porksausages packaged in modified atmosphereJ.Meatscience,2005,71(3):563570.2Damar S,Balaban M O.Review of dense phase CO2technology:Microbial and enzyme inacivation,andeffects on food qualityJ.Journal of food science,2006,71(1):111.3Choi Y,Ryu Y,Lee S,et al.Effects of supercritical carbondioxide treatment for sterilization purpose on meat quality 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