超声辅助解冻对中国对虾品质影响的研究

摘要

随着冷链技术的发展，冷冻原料在水产品二次加工中所占的比例越来越高，解冻作为冷冻原料二次加工前的必经步骤，对冷冻原料的品质有着极为重要的影响。超声技术在食品工业中的应用较广，大多集中在提取、杀菌等，超声辅助解冻作为一种新型解冻技术在水产品解冻中的应用逐渐引起关注。中国对虾肉质鲜嫩、味美、营养丰富，通常以冻品形式贮藏、流通和销售，针对冻藏期间中国对虾品质变化的研究报道较多，但尚未有关于超声辅助解冻对其品质影响的系统研究。因此选择中国对虾为研究对象，通过超声辅助解冻、静水解冻、自然空气解冻以及低温解冻的对比研究，探究了超声辅助解冻技术对中国对虾理化性质以及蛋白质结构与功能的影响，并建立和优化解冻方法。主要研究内容和结论如下:
　　(1)通过比较不同解冻方式对中国对虾理化性质、感官特性以及解冻速率的影响，发现:超声辅助解冻对虾的肌肉色泽与新鲜对照样品无显著差异(p＞0.05)，与其他三组解冻样品相比，TBARS值与pH值较低;经空气解冻，样品脂肪氧化程度较严重(p＜0.05)，色泽劣变;低温解冻样品色泽、持水性较好。SEM结果显示超声辅助解冻处理后虾肉细胞间隙较小，说明超声处理对肌纤维结构的破坏程度低;静水解冻后肌纤维细胞间隙有一定程度的增大;低温解冻对肌纤维结构破坏最小。四种解冻方式处理对虾肉质构特性的影响没有显著差异，但与新鲜对照相比，硬度、弹性等均有一定程度的下降。超声辅助解冻样品的感官评价（色泽、形态等）优于其他对照组，且解冻后冷藏24h仍能较好地保持其感官特性。比较四种解冻方式的解冻速率，其中超声辅助解冻最快，完成解冻过程耗时4.3min，能迅速地通过最大冰晶生成带区域，其次是静水解冻，耗时8.5min，空气解冻耗时60.6min，低温解冻最慢，需154.7min。综合而言，超声辅助解冻对中国对虾理化性质、感官特性破坏较小且是一种高效的解冻方式。
　　(2)通过比较中国对虾在不同解冻方式处理后肌肉蛋白空间结构与功能特性的变化，发现:空气解冻后虾肉羰基含量最高，达到2.70nmol/mg(p＜0.05)，巯基含量、蛋白溶解性降低，蛋白质氧化较严重;与其他三种解冻方式相比，超声辅助解冻后虾肉的巯基含量保持着较高的水平(p＜0.05)，低温解冻后表面疏水性较低(p＜0.05)，这两种解冻方式有效地降低了蛋白质的变性程度。超声辅助解冻后肌肉的热稳定性较新鲜样品发生轻微下降，静水解冻后其肌动蛋白的变性焓值显著下降约40％，肌肉热稳定性变差。最大荧光吸收波长没有发生改变，但荧光强度均显著增加，解冻处理对蛋白质的三级结构有一定的影响。SDS-PAGE电泳图谱显示，解冻处理对肌球蛋白重链和肌动蛋白没有明显的影响，但超声辅助解冻和低温解冻后，分子量为70kDa～100kDa处的蛋白条带颜色轻微变浅或加深，蛋白片段发生一定程度的降解和交联。由此可见，超声辅助解冻能有效降低蛋白质功能特性的劣变，但对蛋白质的结构略有影响。
　　(3)建立超声辅助解冻的解冻模型模拟解冻过程，为预测解冻过程以及优化解冻工艺提供理论依据。采用有限元分析法建立热传导-压力声场的多物理场耦合模型，分析超声辅助解冻中国对虾过程中温度分布随时间变化的规律。实验结果显示超声辅助解冻的RMSE值为0.9433，温度偏差最大为1.6℃;静水解冻作为对照组，RMSE值为0.9077，温度偏差最大为1.3℃。模拟值和实验值数值相差较小，该模型能有效模拟对虾解冻过程中温度随时间变化的趋势。同时，与静水解冻相比，超声辅助解冻的解冻时间缩短了35.9％;由温度分布图可见，肌肉截面的温度均高于对照组，可能是由于超声辅助解冻时对虾内部和外部同时吸热解冻，进一步证明超声辅助解冻是一种快速高效的解冻方式。

目录

声明

论文说明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 水产品解冻技术的研究进展

1．1．1 不同解冻技术在水产品中的应用

1．1．2 解冻过程对水产品理化性质的影响

1．1．3 解冻处理对蛋白质变性的影响

1．2 超声辅助解冻技术及其在食品解冻中的应用

1．2．1 超声简介以及其在食品中的应用

1．2．2 超声辅助解冻机制及应用研究

1．3 数值模拟在解冻中的应用

1．3．2 食品解冻的数值模拟步骤

1．3．3 数值模拟技术在解冻过程中的应用

1．4 研究目的与意义

1．5 研究内容和创新点

1．5．1 研究内容

1．5．2 创新点

第二章 解冻方式对中国对虾理化性质的影响

2．1 材料与仪器

2．1．1 材料

2．1．2 试剂

2．1．3 设备与仪器

2．2 实验方法

2．2．1 中国对虾营养成分的测定

2．2．2 中国对虾的解冻

2．2．3 解冻曲线的绘制

2．2．4 持水性的测定

2．2．5 质构的测定

2．2．6 色泽的测定

2．2．7 TBARS值的测定

2．2．8 pH值的测定

2．2．9 感官评价

2．2．10 微观结构的观察

2．3 数据处理

2．4 结果与讨论

2．4．1 新鲜中国对虾营养成分分析

2．4．2 解冻方式对中国对虾解冻时间的影响

2．4．3 解冻方式对中国对虾持水性及pH值的影响

2．4．4 解冻方式对中国对虾质构的影响

2．4．5 解冻方式对中国对虾色泽的影响

2．4．6 解冻方式对中国对虾脂肪氧化的影响

2．4．7 解冻方式对感官品质的影响

2．4．8 解冻方式对中国对虾肌肉微观结构的影响

2．5 本章小结

第三章 解冻方式对中国对虾肌肉蛋白结构与功能的影响

3．1 材料与仪器

3．1．1 材料

3．1．2 试剂

3．2．2 肌原纤维蛋白的提取

3．2．3 解冻方法对蛋白质氧化的影响

3．2．4 解冻方式对蛋白质结构的影响

3．2．5 对虾肌肉蛋白热稳定性

3．3 结果与讨论

3．3．1 解冻方式对中国对虾蛋白质氧化的影响

3．3．2 解冻方式对蛋白结构的影响

3．3．3 解冻处理对虾肉蛋白热稳定性的影响

3．4 本章小结

第四章 中国对虾超声辅助解冻过程的数值模拟

4．1 材料与仪器

4．1．1 材料

4．1．2 仪器

4．1．3 Comsol建模软件

4．2 模型的建立和验证

4．2．1 超声辅助解冻装置与模型

4．2．2 超声辅助解冻模型的理论基础

4．2．3 边界条件及初始条件

4．2．4 对虾热物性参数的确定

4．2．5 模型的验证

4．3 解冻的数值模拟结果

4．3．1 对虾在解冻过程中最大截面处的温度分布

4．3．2 实验验证

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简介

英文缩写对照表