本發明屬于水產品質量安全與控制技術領域，具體涉及一種冷凍蝦仁保護劑及鍍冰衣方法。
背景技術：
南美白對蝦(Litopenaeus vannamei)學名凡納濱對蝦，其蝦殼薄體肥、肉質鮮嫩且營養價值高，深受國內外市場歡迎。但是在冷凍蝦仁凍藏過程中，存在以下問題：蛋白質變性嚴重、冰晶重結晶造成組織破壞、肌肉氧化(包含蛋白質氧化和脂質氧化兩個方面)造成產品品質劣變；凍藏過程中，冷凍蝦仁中冰晶升華而引起水分含量降低，甚至干耗現象。鍍冰衣是一種常被用于水產品保鮮的冷藏保鮮技術，是指將水產凍結后，快速放入冰衣浸泡液中，迅速撈出后，防止肉類低溫貯藏及運輸過程中，肌肉表面出現干燥、油脂外溢等干耗甚至油燒現象。因而一般采用外包冰衣技術加以保護，但是常用的冰衣浸泡液多為飲用水或是潔凈的海水，雖然可防止冷凍肉脂類和色素的氧化，但其存在附著力較弱，在貯藏過程中，易發生裂縫而脫落而失去保護作用，致使氧化作用的發生。
為了防止冰衣開裂，保護凍藏蛋白質、抑制冰晶重結晶、降低氧化作用，現有專利號為CN201610228408.3的中國專利《一種鍍冰衣的配方及其生產工藝》，其特征在于包含以下重量份的組分：弱酸性電解水100～120份，抗壞血酸鈉10～15份，氫化乙酸鈉5～9份，海藻酸鈉8～14份，丙三醇12～16份；其中弱酸性電解水由以下重量份的原料制得：去離子水150～170份，氯化鈉10～15份，氯化鉀10～15份，氯化鐵30～40份，草酸銨20～30份。這種鍍冰衣水具有附著性好，成膜性能優良的特點，可防止冰衣脫落，但是其制備過程比較復雜，成本也較高。
卡拉膠(Carrageenan)，是從紅藻中提取的一種天然硫酸多糖類化合物，由1,3-B-D-吡喃半乳糖和1,4-A-D-吡喃半乳糖作為基本骨架交替連接而成，其具有優良的成膜性、凝膠性及增稠性，已被廣泛應用于食品、醫藥及化工等各個領域。卡拉膠寡糖是卡拉膠的降解產物，其分子量較小、溶解性好，穩定性和安全性有所改善，同時具有甜度低、熱量小等特點，在生物醫藥領域已表現出誘人的應用前景。研究發現，降解和硫酸酯化后的卡拉膠寡糖抗HIV活性顯著增強。此外，卡拉膠寡糖在抗氧化、防輻射及抗腫瘤等方面也具有重要的生理活性。目前，卡拉膠寡糖作為鍍冰衣溶液應用于冷凍水產品的研究尚未見報道。
技術實現要素：
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種使用安全高效的冷凍蝦仁保護劑，可保護凍藏蛋白質、抑制冰晶重結晶、降低氧化作用。
本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種冷凍蝦仁的鍍冰衣方法，具有工藝簡單、易操作、成本低的特點，可有效防止冰衣開裂，控制微生物生長。
本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種冷凍蝦仁保護劑，其特征在于：所述冷凍蝦仁保護劑是由1.5％～3.5％(w/v)的瓊膠寡糖溶液和質量濃度為5％～7％三聚磷酸鹽溶液混合而成的瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子水溶液，其中三聚磷酸鹽在整個溶液體系中的終濃度為0.55～0.85％(wt)。
作為優選，所述瓊膠寡糖的聚合度為2～6，瓊膠寡糖溶液和三聚磷酸鹽溶液混合時，是將三聚磷酸鹽溶液混合緩慢滴入瓊膠寡糖溶液中。
本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：一種冷凍蝦仁的鍍冰衣方法，其特征在于包括以下步驟：
1)配制冷凍蝦仁保護劑：首先配制瓊膠寡糖溶液1.5％～3.5％(w/v)，在不斷攪拌條件下，然后將質量濃度為5％～7％三聚磷酸鹽溶液緩慢滴入膠寡糖溶液，結束時三聚磷酸鹽在整個溶液體系中終濃度為0.55～0.85％(wt)，形成瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子溶液；
2)真空滾揉工藝：在溫度0～2℃，將蝦仁與以上配制冷凍蝦仁保護劑按照質量比為1:2～2:1混合進行真空滾揉，時間8～16min，然后將蝦仁瀝水30～120min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉膠寡糖質量濃度0.8～1.5％，穩定態二氧化氯質量濃度0.1～0.4％，羧甲基纖維素質量濃度0.1～0.3％；
4)鍍冰衣：將真空滾揉后的蝦仁與上述配制的渡冰衣溶液進行常規渡冰衣操作，即可進行長期凍藏。
作為優選，所述步驟1)中瓊膠寡糖的聚合度為2～6。
最后，所述步驟3)中卡拉膠寡糖的聚合度為4～10，羧甲基纖維素的取代度為0.85～1.00。
與現有技術相比，本發明的優點在于：采用瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子水溶液作為冷凍蝦仁保護劑，鍍冰衣前先用冷凍蝦仁保護劑與蝦仁進行真空滾揉，可有效起到保護凍藏蛋白質、抑制冰晶重結晶、降低氧化的作用；鍍冰衣溶液中含有卡拉膠寡糖和羧甲基纖維素，可避免冰衣開裂脫落而失去保護作用，含有穩定態二氧化氯，抑菌效果顯著，可有效抑制微生物生長。本發明的冷凍蝦仁保護劑使用安全高效，可有效減弱蝦仁蛋白質冷凍變性及凍藏過程中氧化作用，本發明的鍍冰衣方法工藝簡單、成本較低，可有效防止冰衣開裂，控制微生物生長生長，保持冷凍蝦仁的彈性、咀嚼性等質構特性，不僅可應用于冷凍蝦仁長期的凍藏過程中，還可用于其他水產品的凍藏。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例1
本實施例的冷凍蝦仁的鍍冰衣方法，包括以下步驟：
1)配制冷凍蝦仁保護劑：首先配制瓊膠寡糖(聚合度為4)溶液2.0％(w/v)，在不斷攪拌條件下，然后將質量濃度為6％三聚磷酸鹽溶液緩慢滴入膠寡糖溶液，結束時三聚磷酸鹽在整個溶液體系中終濃度為0.70％，形成瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子溶液；
2)真空滾揉工藝：在溫度1℃，將蝦仁與以上配制冷凍蝦仁保護劑按照質量比為1:1混合進行真空滾揉，時間12min，然后將蝦仁瀝水80min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉膠寡糖(聚合度為7)質量濃度1.1％，穩定態二氧化氯質量濃度0.25％，羧甲基纖維素(取代度0.92)質量濃度0.2％；
4)鍍冰衣：將真空滾揉后的蝦仁與上述配制的渡冰衣溶液進行常規渡冰衣操作，即可進行長期凍藏，凍藏至少一年以上。
冷凍蝦仁經冷凍保藏-23～-12℃二年觀察，冰衣不開裂脫落，蝦仁色澤基本不變，解凍和加熱時蝦仁汁液流失未見明顯增多，且保持原有風味和口感。
表1添加冷凍蝦仁保護劑對凍藏蝦仁解凍損失率的影響
實施例2
本實施例的冷凍蝦仁的鍍冰衣方法，包括以下步驟：
1)配制冷凍蝦仁保護劑：首先配制瓊膠寡糖(聚合度為2)溶液3.5％(w/v)，在不斷攪拌條件下，然后將質量濃度為5％三聚磷酸鹽溶液緩慢滴入膠寡糖溶液，結束時三聚磷酸鹽在整個溶液體系中終濃度為0.55％，形成瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子溶液；
2)真空滾揉工藝：在溫度0℃，將蝦仁與以上配制冷凍蝦仁保護劑按照質量比為1:2混合進行真空滾揉，時間16min，然后將蝦仁瀝水30min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉膠寡糖(聚合度為10)質量濃度0.8％，穩定態二氧化氯質量濃度0.4％，羧甲基纖維素(取代度0.85)質量濃度0.1％；
4)鍍冰衣：將真空滾揉后的蝦仁與上述配制的渡冰衣溶液進行常規渡冰衣操作，即可進行長期凍藏，凍藏至少一年以上。
冷凍蝦仁經冷凍保藏-23～-12℃二年觀察，冰衣不開裂脫落，蝦仁色澤基本不變，解凍和加熱時蝦仁汁液流失未見明顯增多，且保持原有風味和口感。
表2添加冷凍蝦仁保護劑對凍藏蝦仁解凍損失率的影響
實施例3
本實施例的冷凍蝦仁的鍍冰衣方法，包括以下步驟：
1)配制冷凍蝦仁保護劑：首先配制瓊膠寡糖(聚合度為6)溶液1.5％(w/v)，在不斷攪拌條件下，然后將質量濃度為7％三聚磷酸鹽溶液緩慢滴入膠寡糖溶液，結束時三聚磷酸鹽在整個溶液體系中終濃度為0.85％，形成瓊膠寡糖-三聚磷酸鹽納米粒子溶液；
2)真空滾揉工藝：在溫度2℃，將蝦仁與以上配制冷凍蝦仁保護劑按照質量比為2:1混合進行真空滾揉，時間8min，然后將蝦仁瀝水120min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉膠寡糖(聚合度為4)質量濃度1.5％，穩定態二氧化氯質量濃度0.1％，羧甲基纖維素(取代度1.00)質量濃度0.3％；
4)鍍冰衣：將真空滾揉后的蝦仁與上述配制的渡冰衣溶液進行常規渡冰衣操作，即可進行長期凍藏，凍藏至少一年以上。
冷凍蝦仁經冷凍保藏-23～-12℃二年觀察，冰衣不開裂脫落，蝦仁色澤基本不變，解凍和加熱時蝦仁汁液流失未見明顯增多，且保持原有風味和口感。
表3添加冷凍蝦仁保護劑對凍藏蝦仁解凍損失率的影響
下面從5個方面對實施例1、2、3鍍冰衣的蝦仁與蒸餾水鍍冰衣的蝦仁在性能上進行比較：
一、微生物指標：細菌總數的測定參照GB 4789.2-2010方法，金黃色葡萄球菌的測定參照GB 4789.10-2010方法。
二、單凍蝦仁貯藏過程中TVBN含量變化
測試方法：半微量凱氏定氮法，稱取10.0g蝦肉加入100mL 0.6mol/L高氯酸，4℃均質1min，濾紙過濾。吸取濾液5mL，加入1滴酚酞、2滴硅油、5mL 0.8mol/L NaOH，混合液注入半微量定氮反應室中，蒸汽加熱6min，用0.01mol/L HCl溶液滴定硼酸吸收液至藍紫色。計算樣品中TVBN含量(mg/100g)。
三、蝦仁明度：以蝦仁腹部第2節為測試點，室溫下用DC-P3全自動測色色差計測定樣品表面亮度，記錄明度值(L*值)。儀器采用標準白板校正。
四、蝦仁質構：采用二次擠壓質構分析法(TPA)測定蝦仁的質構。測定參數：①測定部位：腹部第2節肌肉；②P/50平底柱形探頭，直徑50mm；③測試速度1.0mm/s，樣品壓縮形變量30％。
五、蝦仁風味：采用電子鼻氣味識別法測定蝦仁風味。稱取蝦肉(5.0±0.2)g，剪碎轉入采集瓶后密封。測定參數：①平衡溫度25℃，時間20min；②采樣間隔1.0s，測定時間60s，清洗時間60s；③傳感器室流量300mL/min，樣品流量300mL/min。
結果與討論
一、本發明對微生物有抑制作用
傳統自來水鍍冰衣可防止蝦體脂類和色素的氧化，由于其附著力較弱，易出現裂縫而脫落，因此無法長期有效地防止蝦仁遭受腐敗及致病微生物侵染與繁殖。采用蒸餾水鍍冰衣后，蝦體中細菌總數在0～20d內基本無顯著性變化，主要由于低溫作用鈍化了部分微生物的生長與繁殖；而隨著貯藏時間的延長(20～150d)，部分細菌適應了低溫條件，且在解凍蝦仁中恢復了一定的繁殖能力，致使細菌總數增加(P<0.05)；同樣，蒸餾水鍍冰衣也無法有效降低蝦仁中金黃色葡萄球菌含量，經過40d貯藏期后，數量顯著性增加(P<0.05)。采用本發明對蝦仁鍍冰衣后，在0～150d貯藏期內，蝦體中細菌總數、金黃色葡萄球菌含量均顯著性降低(P<0.05)，減少80％以上，由于冰衣中含有穩定態二氧化氯，冰中緩慢釋放的ClO-、ClO2-等活性物質，可有效抑制細菌的細胞質酶活性，并損壞細菌外層細胞膜進而導致細菌的死亡，在較長貯藏時間內對蝦仁表現出良好的抑菌活性。
二、TVBN與動物性食品的腐敗程度之間有著明確對應關系,它是評定動物性食品新鮮度的重要化學指標。結果表明，蝦仁在0～20d貯藏期內，本發明鍍冰衣與蒸餾水鍍冰衣對蝦仁的保鮮作用無顯著性差別(P>0.05)。經40d貯藏后，蒸餾水鍍冰衣的蝦肉中TVBN含量為7.88mg/100g，80d后為11.32mg/100g，其增長速度相對較快。本發明鍍冰衣的蝦仁中，TVBN含量變化較緩慢，80d后含量為7.35mg/100g。
三、對單凍蝦仁色度的影響
單凍蝦仁貯藏過程中，會出現顏色變化，其顏色測量值往往和感官評價具有很好的相關性。明度(L*)作為各色混合的非彩色，其值越大表示顏色越加明亮。本發明鍍冰衣對蝦仁明度的影響如表4所示。蝦仁在貯藏過程中，蝦仁L*值均出現一定的波動，并表現出逐漸增大的趨勢。蝦肉L*值升高是由于低溫凍藏過程中冰晶體的生成，導致肌肉蛋白質持水性發生改變，使得解凍蝦肉表面游離水增多(解凍損失增大)，進而增強了對光的反射效果。本發明鍍冰衣蝦仁L*值，在貯藏初期(0～20d)增加相對明顯，與蒸餾水鍍冰衣組無顯著性差異；在20～150d貯藏期內，本發明鍍冰衣蝦仁L*值變化趨勢，與蒸餾水鍍冰衣組基本一致。陳韜等[陳韜,周光宏,徐幸蓮.不同持水性冷卻肉的品質比較和蛋白質的DSC測定[J].食品科學,2006,6(27):31-34.]在比較不同持水性冷卻肉的品質時發現，汁液損失率較高的冷卻肉顏色較白，L*值較大，表明肌肉持水性的強弱與其L*值具有一定的相關性。從總體來看，本發明鍍冰衣對蝦肉的持水性表現出一定的正調節作用。綜上所述，相對于蒸餾水鍍冰衣處理組，本發明鍍冰衣處理對冷凍蝦仁的肌肉持水性基本無影響。
表4本發明鍍冰衣對蝦仁解凍后色度的影響
四、對單凍蝦仁質構特性的影響
本發明鍍冰衣對單凍蝦仁彈性、咀嚼度的影響，如表5所示。蝦仁彈性是反映肌肉受外力作用時變形及去除后的恢復程度的指標。蒸餾水鍍冰衣的蝦仁，經150d貯藏期后，肌肉彈性值分別從0.87，下降至0.48，其下降程度顯著(P<0.05)。本發明鍍冰衣的蝦仁經150d貯藏后，肌肉彈性值分別下降至56.8、57.3和56.9，其對于蝦仁彈性的保持作用顯著優于蒸餾水鍍冰衣處理。咀嚼度是模擬肌肉咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需的能量，即所說的咬勁，其是肌肉硬度、細胞間凝聚力、肌肉彈性等綜合作用的結果。蒸餾水鍍冰衣的蝦仁，隨著貯藏期的延長(0～150d)，蝦仁肌肉咀嚼度分別由94.1MJ降低到73.4MJ。本發明鍍冰衣處理，能較好的維持蝦仁肌肉的咀嚼度，效果相對顯著(P<0.05)。本研究采用卡拉膠寡糖、穩定態二氧化氯冰衣形式保鮮冷凍蝦仁，其作用機制是通過冰中緩釋的有效氯成分，協同其高氧化-還原作用，延緩了肌肉中微生物的生長與繁殖，進而減少了微生物產生的酶類對肌肉纖維的分解，從而可有效地保持冷凍蝦仁的彈性、咀嚼性等質構特性。
表5本發明鍍冰衣蝦仁質構特性的影響
注：彈性、咀嚼性兩組數據中，同一列中不同字母表示顯著性差異(P<0.05)。
五、對單凍蝦仁風味特性的影響
采用本發明的鍍冰衣處理技術對單凍蝦仁未產生顯著的異常風味影響，可作為傳統蒸餾水鍍冰衣的取代技術。此外，其還兼有抑制蝦仁微生物生長，調節蝦仁感官品質的作用。
結論
以單凍南美白對蝦蝦仁為研究對象，采用傳統蒸餾水鍍冰衣處理為對照，通過本發明的鍍冰衣技術對凍藏蝦仁抑菌效果、明度、質構及揮發性風味特性的影響研究發現：本發明的鍍冰衣方法可有效防止冰衣開裂，對單凍蝦仁的抑菌效果顯著，且對蝦仁的亮度、質構及風味特性無顯著性影響，該技術在鮮活水產品加工與貯藏中具有一定的應用前景。