本发明属于水产品质量安全与控制技术领域，具体涉及一种冷冻虾仁保护剂及镀冰衣方法。
背景技术：
南美白对虾(Litopenaeus vannamei)学名凡纳滨对虾，其虾壳薄体肥、肉质鲜嫩且营养价值高，深受国内外市场欢迎。但是在冷冻虾仁冻藏过程中，存在以下问题：蛋白质变性严重、冰晶重结晶造成组织破坏、肌肉氧化(包含蛋白质氧化和脂质氧化两个方面)造成产品品质劣变；冻藏过程中，冷冻虾仁中冰晶升华而引起水分含量降低，甚至干耗现象。镀冰衣是一种常被用于水产品保鲜的冷藏保鲜技术，是指将水产冻结后，快速放入冰衣浸泡液中，迅速捞出后，防止肉类低温贮藏及运输过程中，肌肉表面出现干燥、油脂外溢等干耗甚至油烧现象。因而一般采用外包冰衣技术加以保护，但是常用的冰衣浸泡液多为饮用水或是洁净的海水，虽然可防止冷冻肉脂类和色素的氧化，但其存在附着力较弱，在贮藏过程中，易发生裂缝而脱落而失去保护作用，致使氧化作用的发生。
为了防止冰衣开裂，保护冻藏蛋白质、抑制冰晶重结晶、降低氧化作用，现有专利号为CN201610228408.3的中国专利《一种镀冰衣的配方及其生产工艺》，其特征在于包含以下重量份的组分：弱酸性电解水100～120份，抗坏血酸钠10～15份，氢化乙酸钠5～9份，海藻酸钠8～14份，丙三醇12～16份；其中弱酸性电解水由以下重量份的原料制得：去离子水150～170份，氯化钠10～15份，氯化钾10～15份，氯化铁30～40份，草酸铵20～30份。这种镀冰衣水具有附着性好，成膜性能优良的特点，可防止冰衣脱落，但是其制备过程比较复杂，成本也较高。
卡拉胶(Carrageenan)，是从红藻中提取的一种天然硫酸多糖类化合物，由1,3-B-D-吡喃半乳糖和1,4-A-D-吡喃半乳糖作为基本骨架交替连接而成，其具有优良的成膜性、凝胶性及增稠性，已被广泛应用于食品、医药及化工等各个领域。卡拉胶寡糖是卡拉胶的降解产物，其分子量较小、溶解性好，稳定性和安全性有所改善，同时具有甜度低、热量小等特点，在生物医药领域已表现出诱人的应用前景。研究发现，降解和硫酸酯化后的卡拉胶寡糖抗HIV活性显著增强。此外，卡拉胶寡糖在抗氧化、防辐射及抗肿瘤等方面也具有重要的生理活性。目前，卡拉胶寡糖作为镀冰衣溶液应用于冷冻水产品的研究尚未见报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种使用安全高效的冷冻虾仁保护剂，可保护冻藏蛋白质、抑制冰晶重结晶、降低氧化作用。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种冷冻虾仁的镀冰衣方法，具有工艺简单、易操作、成本低的特点，可有效防止冰衣开裂，控制微生物生长。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种冷冻虾仁保护剂，其特征在于：所述冷冻虾仁保护剂是由1.5％～3.5％(w/v)的琼胶寡糖溶液和质量浓度为5％～7％三聚磷酸盐溶液混合而成的琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子水溶液，其中三聚磷酸盐在整个溶液体系中的终浓度为0.55～0.85％(wt)。
作为优选，所述琼胶寡糖的聚合度为2～6，琼胶寡糖溶液和三聚磷酸盐溶液混合时，是将三聚磷酸盐溶液混合缓慢滴入琼胶寡糖溶液中。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种冷冻虾仁的镀冰衣方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配制冷冻虾仁保护剂：首先配制琼胶寡糖溶液1.5％～3.5％(w/v)，在不断搅拌条件下，然后将质量浓度为5％～7％三聚磷酸盐溶液缓慢滴入胶寡糖溶液，结束时三聚磷酸盐在整个溶液体系中终浓度为0.55～0.85％(wt)，形成琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子溶液；
2)真空滚揉工艺：在温度0～2℃，将虾仁与以上配制冷冻虾仁保护剂按照质量比为1:2～2:1混合进行真空滚揉，时间8～16min，然后将虾仁沥水30～120min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉胶寡糖质量浓度0.8～1.5％，稳定态二氧化氯质量浓度0.1～0.4％，羧甲基纤维素质量浓度0.1～0.3％；
4)镀冰衣：将真空滚揉后的虾仁与上述配制的渡冰衣溶液进行常规渡冰衣操作，即可进行长期冻藏。
作为优选，所述步骤1)中琼胶寡糖的聚合度为2～6。
最后，所述步骤3)中卡拉胶寡糖的聚合度为4～10，羧甲基纤维素的取代度为0.85～1.00。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子水溶液作为冷冻虾仁保护剂，镀冰衣前先用冷冻虾仁保护剂与虾仁进行真空滚揉，可有效起到保护冻藏蛋白质、抑制冰晶重结晶、降低氧化的作用；镀冰衣溶液中含有卡拉胶寡糖和羧甲基纤维素，可避免冰衣开裂脱落而失去保护作用，含有稳定态二氧化氯，抑菌效果显著，可有效抑制微生物生长。本发明的冷冻虾仁保护剂使用安全高效，可有效减弱虾仁蛋白质冷冻变性及冻藏过程中氧化作用，本发明的镀冰衣方法工艺简单、成本较低，可有效防止冰衣开裂，控制微生物生长生长，保持冷冻虾仁的弹性、咀嚼性等质构特性，不仅可应用于冷冻虾仁长期的冻藏过程中，还可用于其他水产品的冻藏。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例的冷冻虾仁的镀冰衣方法，包括以下步骤：
1)配制冷冻虾仁保护剂：首先配制琼胶寡糖(聚合度为4)溶液2.0％(w/v)，在不断搅拌条件下，然后将质量浓度为6％三聚磷酸盐溶液缓慢滴入胶寡糖溶液，结束时三聚磷酸盐在整个溶液体系中终浓度为0.70％，形成琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子溶液；
2)真空滚揉工艺：在温度1℃，将虾仁与以上配制冷冻虾仁保护剂按照质量比为1:1混合进行真空滚揉，时间12min，然后将虾仁沥水80min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉胶寡糖(聚合度为7)质量浓度1.1％，稳定态二氧化氯质量浓度0.25％，羧甲基纤维素(取代度0.92)质量浓度0.2％；
4)镀冰衣：将真空滚揉后的虾仁与上述配制的渡冰衣溶液进行常规渡冰衣操作，即可进行长期冻藏，冻藏至少一年以上。
冷冻虾仁经冷冻保藏-23～-12℃二年观察，冰衣不开裂脱落，虾仁色泽基本不变，解冻和加热时虾仁汁液流失未见明显增多，且保持原有风味和口感。
表1添加冷冻虾仁保护剂对冻藏虾仁解冻损失率的影响
实施例2
本实施例的冷冻虾仁的镀冰衣方法，包括以下步骤：
1)配制冷冻虾仁保护剂：首先配制琼胶寡糖(聚合度为2)溶液3.5％(w/v)，在不断搅拌条件下，然后将质量浓度为5％三聚磷酸盐溶液缓慢滴入胶寡糖溶液，结束时三聚磷酸盐在整个溶液体系中终浓度为0.55％，形成琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子溶液；
2)真空滚揉工艺：在温度0℃，将虾仁与以上配制冷冻虾仁保护剂按照质量比为1:2混合进行真空滚揉，时间16min，然后将虾仁沥水30min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉胶寡糖(聚合度为10)质量浓度0.8％，稳定态二氧化氯质量浓度0.4％，羧甲基纤维素(取代度0.85)质量浓度0.1％；
4)镀冰衣：将真空滚揉后的虾仁与上述配制的渡冰衣溶液进行常规渡冰衣操作，即可进行长期冻藏，冻藏至少一年以上。
冷冻虾仁经冷冻保藏-23～-12℃二年观察，冰衣不开裂脱落，虾仁色泽基本不变，解冻和加热时虾仁汁液流失未见明显增多，且保持原有风味和口感。
表2添加冷冻虾仁保护剂对冻藏虾仁解冻损失率的影响
实施例3
本实施例的冷冻虾仁的镀冰衣方法，包括以下步骤：
1)配制冷冻虾仁保护剂：首先配制琼胶寡糖(聚合度为6)溶液1.5％(w/v)，在不断搅拌条件下，然后将质量浓度为7％三聚磷酸盐溶液缓慢滴入胶寡糖溶液，结束时三聚磷酸盐在整个溶液体系中终浓度为0.85％，形成琼胶寡糖-三聚磷酸盐纳米粒子溶液；
2)真空滚揉工艺：在温度2℃，将虾仁与以上配制冷冻虾仁保护剂按照质量比为2:1混合进行真空滚揉，时间8min，然后将虾仁沥水120min；
3)配制渡冰衣溶液：水溶液中含有卡拉胶寡糖(聚合度为4)质量浓度1.5％，稳定态二氧化氯质量浓度0.1％，羧甲基纤维素(取代度1.00)质量浓度0.3％；
4)镀冰衣：将真空滚揉后的虾仁与上述配制的渡冰衣溶液进行常规渡冰衣操作，即可进行长期冻藏，冻藏至少一年以上。
冷冻虾仁经冷冻保藏-23～-12℃二年观察，冰衣不开裂脱落，虾仁色泽基本不变，解冻和加热时虾仁汁液流失未见明显增多，且保持原有风味和口感。
表3添加冷冻虾仁保护剂对冻藏虾仁解冻损失率的影响
下面从5个方面对实施例1、2、3镀冰衣的虾仁与蒸馏水镀冰衣的虾仁在性能上进行比较：
一、微生物指标：细菌总数的测定参照GB 4789.2-2010方法，金黄色葡萄球菌的测定参照GB 4789.10-2010方法。
二、单冻虾仁贮藏过程中TVBN含量变化
测试方法：半微量凯氏定氮法，称取10.0g虾肉加入100mL 0.6mol/L高氯酸，4℃均质1min，滤纸过滤。吸取滤液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应室中，蒸汽加热6min，用0.01mol/L HCl溶液滴定硼酸吸收液至蓝紫色。计算样品中TVBN含量(mg/100g)。
三、虾仁明度：以虾仁腹部第2节为测试点，室温下用DC-P3全自动测色色差计测定样品表面亮度，记录明度值(L*值)。仪器采用标准白板校正。
四、虾仁质构：采用二次挤压质构分析法(TPA)测定虾仁的质构。测定参数：①测定部位：腹部第2节肌肉；②P/50平底柱形探头，直径50mm；③测试速度1.0mm/s，样品压缩形变量30％。
五、虾仁风味：采用电子鼻气味识别法测定虾仁风味。称取虾肉(5.0±0.2)g，剪碎转入采集瓶后密封。测定参数：①平衡温度25℃，时间20min；②采样间隔1.0s，测定时间60s，清洗时间60s；③传感器室流量300mL/min，样品流量300mL/min。
结果与讨论
一、本发明对微生物有抑制作用
传统自来水镀冰衣可防止虾体脂类和色素的氧化，由于其附着力较弱，易出现裂缝而脱落，因此无法长期有效地防止虾仁遭受腐败及致病微生物侵染与繁殖。采用蒸馏水镀冰衣后，虾体中细菌总数在0～20d内基本无显著性变化，主要由于低温作用钝化了部分微生物的生长与繁殖；而随着贮藏时间的延长(20～150d)，部分细菌适应了低温条件，且在解冻虾仁中恢复了一定的繁殖能力，致使细菌总数增加(P<0.05)；同样，蒸馏水镀冰衣也无法有效降低虾仁中金黄色葡萄球菌含量，经过40d贮藏期后，数量显著性增加(P<0.05)。采用本发明对虾仁镀冰衣后，在0～150d贮藏期内，虾体中细菌总数、金黄色葡萄球菌含量均显著性降低(P<0.05)，减少80％以上，由于冰衣中含有稳定态二氧化氯，冰中缓慢释放的ClO-、ClO2-等活性物质，可有效抑制细菌的细胞质酶活性，并损坏细菌外层细胞膜进而导致细菌的死亡，在较长贮藏时间内对虾仁表现出良好的抑菌活性。
二、TVBN与动物性食品的腐败程度之间有着明确对应关系,它是评定动物性食品新鲜度的重要化学指标。结果表明，虾仁在0～20d贮藏期内，本发明镀冰衣与蒸馏水镀冰衣对虾仁的保鲜作用无显著性差别(P>0.05)。经40d贮藏后，蒸馏水镀冰衣的虾肉中TVBN含量为7.88mg/100g，80d后为11.32mg/100g，其增长速度相对较快。本发明镀冰衣的虾仁中，TVBN含量变化较缓慢，80d后含量为7.35mg/100g。
三、对单冻虾仁色度的影响
单冻虾仁贮藏过程中，会出现颜色变化，其颜色测量值往往和感官评价具有很好的相关性。明度(L*)作为各色混合的非彩色，其值越大表示颜色越加明亮。本发明镀冰衣对虾仁明度的影响如表4所示。虾仁在贮藏过程中，虾仁L*值均出现一定的波动，并表现出逐渐增大的趋势。虾肉L*值升高是由于低温冻藏过程中冰晶体的生成，导致肌肉蛋白质持水性发生改变，使得解冻虾肉表面游离水增多(解冻损失增大)，进而增强了对光的反射效果。本发明镀冰衣虾仁L*值，在贮藏初期(0～20d)增加相对明显，与蒸馏水镀冰衣组无显著性差异；在20～150d贮藏期内，本发明镀冰衣虾仁L*值变化趋势，与蒸馏水镀冰衣组基本一致。陈韬等[陈韬,周光宏,徐幸莲.不同持水性冷却肉的品质比较和蛋白质的DSC测定[J].食品科学,2006,6(27):31-34.]在比较不同持水性冷却肉的品质时发现，汁液损失率较高的冷却肉颜色较白，L*值较大，表明肌肉持水性的强弱与其L*值具有一定的相关性。从总体来看，本发明镀冰衣对虾肉的持水性表现出一定的正调节作用。综上所述，相对于蒸馏水镀冰衣处理组，本发明镀冰衣处理对冷冻虾仁的肌肉持水性基本无影响。
表4本发明镀冰衣对虾仁解冻后色度的影响
四、对单冻虾仁质构特性的影响
本发明镀冰衣对单冻虾仁弹性、咀嚼度的影响，如表5所示。虾仁弹性是反映肌肉受外力作用时变形及去除后的恢复程度的指标。蒸馏水镀冰衣的虾仁，经150d贮藏期后，肌肉弹性值分别从0.87，下降至0.48，其下降程度显著(P<0.05)。本发明镀冰衣的虾仁经150d贮藏后，肌肉弹性值分别下降至56.8、57.3和56.9，其对于虾仁弹性的保持作用显著优于蒸馏水镀冰衣处理。咀嚼度是模拟肌肉咀嚼成吞咽时的稳定状态所需的能量，即所说的咬劲，其是肌肉硬度、细胞间凝聚力、肌肉弹性等综合作用的结果。蒸馏水镀冰衣的虾仁，随着贮藏期的延长(0～150d)，虾仁肌肉咀嚼度分别由94.1MJ降低到73.4MJ。本发明镀冰衣处理，能较好的维持虾仁肌肉的咀嚼度，效果相对显著(P<0.05)。本研究采用卡拉胶寡糖、稳定态二氧化氯冰衣形式保鲜冷冻虾仁，其作用机制是通过冰中缓释的有效氯成分，协同其高氧化-还原作用，延缓了肌肉中微生物的生长与繁殖，进而减少了微生物产生的酶类对肌肉纤维的分解，从而可有效地保持冷冻虾仁的弹性、咀嚼性等质构特性。
表5本发明镀冰衣虾仁质构特性的影响
注：弹性、咀嚼性两组数据中，同一列中不同字母表示显著性差异(P<0.05)。
五、对单冻虾仁风味特性的影响
采用本发明的镀冰衣处理技术对单冻虾仁未产生显著的异常风味影响，可作为传统蒸馏水镀冰衣的取代技术。此外，其还兼有抑制虾仁微生物生长，调节虾仁感官品质的作用。
结论
以单冻南美白对虾虾仁为研究对象，采用传统蒸馏水镀冰衣处理为对照，通过本发明的镀冰衣技术对冻藏虾仁抑菌效果、明度、质构及挥发性风味特性的影响研究发现：本发明的镀冰衣方法可有效防止冰衣开裂，对单冻虾仁的抑菌效果显著，且对虾仁的亮度、质构及风味特性无显著性影响，该技术在鲜活水产品加工与贮藏中具有一定的应用前景。