海参、扇贝和牡蛎的加工特性及其抗氧化活性肽的研究

【摘要】：海珍品由于营养丰富,需求量不断增大。但是高压、低温、高盐的特殊生存环境,使海珍品具有特殊的组织结构和生理特性。因此,系统研究海珍品的加工特性,建立海珍品质构控制技术,并开发海珍品活性多肽,对丰富海珍品加工理论具有重要意义。 本文针对海参、扇贝及牡蛎三种海珍品在加工过程中的特殊性,重点研究海参、扇贝在热加工过程中以及牡蛎在真空冷冻干燥过程中,其组成、组织结构及质构特性的变化；同时,针对原料富含蛋白质的特点,研究海参及牡蛎抗氧化活性肽。主要研究工作如下： (1)为明确热加工过程中海参体壁胶原蛋白结构的变化情况,分别采用紫外光谱和SDS-PAGE分析60-100℃加热过程中酶促溶性胶原蛋白(PSC)的变化。结果表明：随着温度的升高,海参体壁胶原蛋白的三螺旋结构逐渐被打开,导致其在232 nm附近紫外吸收强度逐渐增加；电泳检测α链基本完全降解所需时间逐渐缩短,各加热温度下基本完全降解的时间为60℃-8 h、70℃-6 h、80℃-1.5 h、90℃-0.83 h及100℃-0.33 h。 (2)基于胶原分子在固体表面自组装的特性,采用原子力显微镜考察不同因素对海参体壁PSC溶液聚集状态的影响。结果表明：在乙酸缓冲溶液(pH 2.7)、磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH 7.2)或超纯水中,随着PSC浓度的增加,聚集程度均逐渐加剧,最终形成堆积结构或片状聚集体。在40-80℃下加热30 min后,PSC在乙酸缓冲溶液中的聚集度增加,温度超过80℃聚集度逐渐下降；80℃加热0.5-2.0 h时,聚集现象比较明显。 (3)为了明确海参体壁的热加工特性,采用组织学方法及显微技术考察其结构的变化,并运用质构仪分析嫩度(剪切力)、硬度、弹性、咀嚼性及回复性等指标。结果表明：温度越高海参体壁质量损失率达到平衡所需时间越短,分别为60℃-5.0 h、70℃-3.0 h、80℃-1.5 h、90℃-1.0 h及100℃-0.5 h；温度超过60℃时,海参体壁出现吸水现象,温度越高出现吸水的时间点越早,分别为70℃-24.0 h、80℃-6.0 h、90℃-3.0 h及100℃-2.0 h；采用100℃以上的高温对海参进行加工时,海参体壁的吸水能力明显提高,在相同发制时间(36 h)下,以获得2倍左右质量的水发海参为基准,温度越高,所需时间越短,分别为105℃-35 min、110℃-25 min、115℃-20 mmin和120℃-10 min；加热过程中,海参体壁胶原纤维组织结构会呈现变细、溶胀、凝聚和溶出等变化,温度越高发生聚集所需时间越短,分别为60℃-8.0 h、80℃-1.5 h及100℃-0.5 h；热加工到一定时间和温度后,海参体壁的剪切力和硬度分别降至1000 g和2000 g以下时,回复性明显下降,组织开始变得软烂,无法继续加工,此时参数为70℃-34 h、80℃-20 h、90℃-8 h、100℃-4 h、105℃-2.5 h、110℃-1.5 h及120℃-1 h。 (4)依据海参体壁在热加工中胶原蛋白结构变化和质构特性分析,结合感官评定,得到海参体壁热加工控制曲线,建立了海参体壁热加工控制区域。曲线分别为海参体壁失水平衡曲线A、海参体壁吸水起始曲线B、海参体壁高温热加工控制曲线B’,及海参体壁热加工临界曲线C(C’)。加工水发类海参产品时,可以选择介于B和C,或B’和C’曲线之间的加工区域内的适宜加工参数。 (5)为明确扇贝柱在热加工中的质构特性,研究了热加工中扇贝柱肌原纤维蛋白的变性情况,并采用光学显微镜观察肌纤维组织结构的变化,并运用质构仪分析嫩度(剪切力)、硬度、弹性、咀嚼性、回复性等指标。结果表明：温度越高,扇贝柱肌原纤维蛋白基本完全变性(变性率≥90%)所需时间越短,分别为60℃-240min、70℃-30 min、80℃-20 min、90℃-7 min及100℃-3 min,此时扇贝柱达到熟化状态；在不同温度下,随着加热时间的延长,扇贝柱肌纤维组织结构均呈现弯曲—舒展—断裂的变化趋势,发生明显断裂的参数为60℃-360 min、70℃-150 min、80℃-90 min、90℃-50 min及100℃-20 min,此时扇贝柱由熟化变为过熟状态。热加工到一定时间和温度后,扇贝柱均会出现组织松散,无法进行加工的情况,此时参数为60℃-390 min、70℃-360 min、80℃-240 min、90℃-90 min及100℃-40 min。 (6)依据扇贝柱在热加工中蛋白质变性情况和质构特性分析,结合感官评定,得到扇贝柱热加工控制曲线,建立了扇贝柱热加工控制区域。扇贝柱热加工制品质构控制适宜加工区域为60℃-(4-6)h、70℃-(30～50)min、80℃-(20～90)min、90℃-(7～50)min及100℃-(3～20)min。 (7)为确定牡蛎干制和后续复水过程中特性的变化,研究直接冻干牡蛎(Fresh+FD组)和预煮处理后冻干牡蛎(Boiled+FD组)的干燥比、复水比、复水率及组织结构的差异,并与自然干燥牡蛎(Fresh+ND组)进行对比。结果表明：冷冻干燥有利于保持牡蛎原有的组织结构,使其具有更好的复水效果。 (8)采用高温处理和酶解相结合的方式制备海参胶原蛋白肽,并考察其抗氧化活性。结果表明：海参体壁明胶和胶原蛋白肽均具有一定的DPPH自由基清除能力(SC50值分别为9.31mg/mL和7.64mg/mL)、羟自由基清除能力(SC50值分别为0.97mg/mL和0.37mg/mL)和脂质过氧化抑制能力(IC50值分别为20mg/mL和8.56 mg/mL),但胶原蛋白肽的抗氧化能力要明显强于明胶。 (9)分别选用木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶对牡蛎进行水解,使用超滤膜对牡蛎水解液进行分级,获得具有不同分子质量的牡蛎肽,并考察其抗氧化活性。结果表明：牡蛎肽的抗氧化活性与分子质量分布范围有关,其中分子质量在3 kDa以下的肽组分有较强的抗氧化活性,且碱性肽组分具有更强的清除DPPH自由基的能力。