阅读说明：本技术 一种纳米保水剂的制备方法及其在甲壳虾类速冻品中的应用 (Preparation method of nano water-retaining agent and application of nano water-retaining agent in crustacean shrimp quick-frozen products ) 是由 张慜 孙亚男 柏宝松 汪海祥 王向连 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：一种纳米保水剂的制备方法及其在甲壳虾类速冻品中的应用,属于食品加工技术领域。本发明配方包括菊粉、木糖醇、羧甲基壳聚糖、普鲁兰多糖、三聚磷酸钠、氯化钠、海藻酸钠,将粉类原料与水混合均匀后经均质机、胶体磨、超声波处理,然后得到纳米保水剂。本发明方法同时还涉及该抗冻保水剂在冷冻甲壳类水产品中的应用,与现有技术相比,本发明中的纳米保水剂能有效避免冷冻保藏过程甲壳类水产品的蛋白变性和氧化,较大程度保持甲壳类水产品的持水性及其营养价值,6个月速冻期间水分流失率在10％以下,从而使其获得良好的经济价值。(A preparation method of a nanometer water-retaining agent and application thereof in crustacean shrimp quick-frozen products, belonging to the technical field of food processing. The formula of the invention comprises inulin, xylitol, carboxymethyl chitosan, pullulan, sodium tripolyphosphate, sodium chloride and sodium alginate, and the nano water-retaining agent is obtained by uniformly mixing powder raw materials with water, and then carrying out homogenizer, colloid mill and ultrasonic treatment. Compared with the prior art, the nanometer water-retaining agent can effectively avoid protein denaturation and oxidation of the crustacean aquatic products in the freezing preservation process, greatly keeps the water retention capacity and the nutritional value of the crustacean aquatic products, and has the water loss rate of below 10 percent in the quick-freezing period of 6 months, so that the crustacean aquatic products can obtain good economic value.)

一种纳米保水剂的制备方法及其在甲壳虾类速冻品中的应用

技术领域

本发明涉及一种甲壳类水产品的纳米保水剂的制备及应用，属于食品加工技术领域。

背景技术

甲壳类水产品具有高蛋白、高水分的特点，在氧化反应、微生物及内源酶的作用下极易发生腐败变质，导致食用品质下降，降低了经济价值。目前其销售形式主要有鲜销和冻销两种方式，活体销售虽然能最大限度保持甲壳类水产品的品质，但由于受季节性、地域性等条件限制，鲜销仅限于特定的地区和季节，对于生产淡季或出口到国外的产品多采用冻销的方式。冷冻保藏可最大限度地保持甲壳类水产品的营养价值，但冻藏过程中产生的冰晶，易使肌肉细胞受损、蛋白质变性，增加解冻时的汁液损失，导致其风味和营养价值下降。

保水剂是降低水产品蛋白质冷冻变性程度有效的方法之一，其可有效抑制冷冻水产品中冰晶的生长，减少蛋白质的冷冻变性，降低冻藏对肌肉品质造成的影响。糖类物质作为保水剂被广泛应用于冷冻水产品中，其作用机理是糖类可改变包埋在蛋白质分子中结合水的状态，取代蛋白质分子表面的结合水并与之结合，从而达到抑制蛋白质变性的效果。此外，糖分子中的羟基与蛋白质分子的某些基团发生反应，从而避免蛋白质分子间的聚集变性。木糖醇是一种多羟基糖醇，其分子中含有多个羟基，这些羟基能以氢键形式与水分子结合，在潮湿的环境中，木糖醇会吸收一些水分，增强产品的持水性，同时降低产品的水分活度，当环境中的湿度降低时，木糖醇则会释放出一些水分维持产品的保湿性。羧甲基壳聚糖作为一种天然、无毒、高效的食品防腐剂、成膜剂，在食品加工中具有很好的开发前景，其在肉品工业中的应用，近十多年来引起了广泛关注。国内外有关实验发现，壳聚糖能在冷却肉表面形成薄膜层，有效地防止水分散失，能够减少汁液流失，提高肉的保水性。食盐的添加有助于肌肉中蛋白质的溶出，这些蛋白质(主要是肌球蛋白)溶出后，在肉表面形成一粘着层,可防止水分流失。另外，水产品在蒸煮过程中，食盐和蛋白质相互作用，可形成一个强大的三维立体网状结构，有助于束缚水分，从而达到改善肉制品组织状态的功效。海藻酸钠具有水溶性好、对水中的Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子具有优良的螯合能力，可能与虾肉中的Ca²⁺、Mg²⁺发生螯合作用，从而阻止了肌肉组织内部水分流失。

普鲁兰多糖是由α-1，4糖苷键连接的麦芽三糖重复单位经α-1，6糖苷键聚合而成的直链状多糖，分子量2万～200万，聚合度100～5000。该多糖有两个重要的特性：结构上富有弹性，溶解度比较大。普鲁兰多糖的成膜性、阻气性、可塑性、粘性均较强，并且具有易溶于水、无毒无害、无色无味等优良特性，已广泛应用于医药、食品、轻工、化工和石油等领域。2006年5月19日，国家***发布了第8号公告，普鲁兰多糖为新增四种食品添加剂产品之一，可在糖果、巧克力包衣、膜片、复合调味科和果蔬汁饮料中用作被膜剂和增稠剂。研究表明，普鲁兰多糖作为一种新型海产品被膜保鲜剂，能充分有效地抑制海产品体内挥发性盐基氮的大量积累，对海产品体内水分蒸发也有良好地保护作用。

菊粉是一种可溶性的膳食纤维，它是果糖通过β-(2-1)糖苷键聚合而成的线性直链多糖，其分子末端连接一个葡萄糖残基，聚合度在2-60之间，易溶于水。菊粉作为食品和营养的增补剂，被用于各种食品中，具有改善质构、减少热量等作用，它可以代替脂肪和糖类，成为低卡路里的填充剂，也可以作为一种保水剂。除此之外，菊粉可作为蛋白保护剂，减少蛋白质的变性，而且在储藏过程中起到稳定蛋白质构象的作用，还可能起到减少冰晶生成的作用，如菊粉可作为菌种保藏抗冻剂的主要成分之一，用于对细胞和蛋白的保护。菊粉与蔗糖果糖等大多数糖类抗冻剂不同，它是不易消化的碳水化合物，因此，对血糖的影响极小，适合糖尿病者使用；另外，菊粉在冷冻干燥过程中稳定蛋白质的能力比海藻糖更好。

复配保水剂中的木糖醇、壳聚糖是一类遇水膨胀的聚合物，具有一个庞大的聚合物“骨架”并携带大量的-COOH，-OH，-NH2等极性亲水基团，可吸附自身质量数百倍甚至更高的水分。相同质量的保水剂，粒径越小，比表面积越大，吸水速率越高，吸水饱和所需的时间越短，且粒径越小，当样品水分处于胁迫时向样品释放水分的速率也越高。

罗小东等人公开了“一种实用食品保水剂”(中国专利申请号CN201510516820.0)，配方包括磷脂为7-15份、碳酸氢钠为20-30份、六偏磷酸钠为2-8份、焦磷酸一氢三钠为1-4份、乳酸钙为1-3份、大豆油为20-30份。与其相比，本发明采用菊粉、糖醇部分替代磷酸盐，不仅可降低磷酸盐添加量，还可以增加水产品的冻藏品质。

齐富刚等人公开了“一种水产品保水剂”(中国专利申请号CN201710964216.3)，原料中添加蛋白酶30～50份、抗氧化剂10～15份、茶多酚10～15份、柠檬皮12～18份、海藻酸钠0～15份、海藻糖0～6份、鱼腥草5～10份、低聚木糖6～8份、氨基乙酸3～5份、壳聚糖4～5份、甘露醇2～4份、食品酸度调节剂1～3份、软化剂0.5～3份、乳糖醇1～3份、红曲红0～1份、琼脂粉0.1～0.5份、碱性磷酸盐0.1～0.3份。与其相比，本发明采用超声波将保水剂处理成纳米颗粒，增大比表面积，促进样品与保水剂接触，增加产品的持水性。

尹立华等人公开了“一种复合型肉制品保水剂”(中国专利申请号CN201310390049.8)，原料中添加了蛋白酶30-50份、非离子表面活性剂10-20份、抗氧化剂20-30份、卡拉胶5-10份、复合磷酸盐10-20份。与其相比，本发明添加木糖醇、壳聚糖，不仅可保持水产品肉质鲜美，还解决了因磷酸盐超标给消费者带来身体伤害等问题。

励建荣等人公开了“一种用于虾仁的无磷保水剂及其使用方法”(中国专利申请号CN201010523259.6)，配方包括褐藻胶低聚糖0.5～3％；变性淀粉1～10％；氯化钙0.3～3％；山梨糖醇0.5～10％；乳酸0.5～5％；余量为纯净水。与其相比，本发明采用糖醇与纳米处理相结合的方式，还可以增加产品的营养性和持水性。

张小利等人研究不同糖醇对南美对虾的影响表明，木糖醇、异麦芽糖醇及甘露糖醇可作为抗冻保水剂加以使用,可为低糖、安全的无磷保水剂生产应用提供基础。与其相比，本发明采用木糖醇、壳聚糖与海藻酸钠相结合，利用木糖醇的多羟基保水性与壳聚糖、海藻酸钠的良好成膜性，提高了加工过程安全性，降低了生产的成本。

林佑任等人公开了“一种提升加工肉品组织口感及多汁性的无磷保水剂”(中国专利申请号CN201410464374.9)，原料中添加了碳酸氢钠20-40份、碳酸钾10-20份、柠檬酸钠10-20份、环糊精10-20份、海藻酸钠8-15份、卡拉胶5-15份、黄原胶3-10份。与其相比，本发明采用糖醇体系与食盐相结合处理，可明显改善冷冻虾仁质构，避免虾仁在烹饪过程中***、易碎、肉质***糙和缓解汁液流失。

韩文彬等人公开了“一种虾保水剂”(中国专利申请号CN201010511883.4)，原料中添加了变性淀粉30-50份、抗氧化剂20-30份、食品酸度调节剂5-10份、甘露醇2-4份、乳糖醇1-2份、氨基乙酸2-4份。与其相比，本专利均是采用天然保鲜、保水原料，食品安全性得到保障，提高了水产品加工企业的经济效益。

张慜等人公开了“保持调理冷冻淡水虾蟹带壳水产品细嫩质构和风味的方法”(中国专利申请号CN200610039317.1)，将鲜活的水产品进行清洗后，对其采用添加保水剂和抗氧化剂的溶液进行蒸煮和浸泡调理，再联合使用速冻、真空包装和低温冻藏技术。与其相比，本专利采用超声技术处理保水剂原料将其加工成纳米级别，增大与产品的接触面积。

邹国勇等人公开了“甲壳类水产品的微冻保鲜工艺”(中国专利申请号CN201810989188.5)，将捕捞时间不超过8个小时的甲壳类水产，先进行预冷处理、在加工车间进行消毒处理、在甲壳类水产的冰点区间零下27.5～30.1℃进行15～30分钟的微冻处理，之后在零下28～30℃区间的冷库进行保存。与其相比，本专利开发新型保水剂，经其处理后迅速降温至-10℃，然后即可于冷库中贮藏，工艺简单，节约成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种甲壳虾类的纳米保水剂的制备及应用，主要解决现有的冷冻贮藏过程中甲壳虾类水分流失，导致水产品质构、营养品质下降的问题。该方法有利于改善产品持水性，提高产品的保质期，促进甲壳类冷冻水产品的发展。

本发明的技术方案：

一种纳米保水剂的制备方法，原料配方比例按重量份计如下：菊粉10-15份、木糖醇12-20份、羧甲基壳聚糖5-10份、普鲁兰多糖5-10份、三聚磷酸钠3-7份、氯化钠1-3份、海藻酸钠1-3份、水900-1000份。

进一步的，原料配方比例按重量份计如下：菊粉13份、木糖醇16份、羧甲基壳聚糖6份、普鲁兰多糖5份、三聚磷酸钠5份、氯化钠2份、海藻酸钠1份、水952份。

具体过程：将原料充分混匀后经均质机均质15-25min，胶体磨处理4-6min，然后超声波细胞破碎仪400-600W处理25-35min，离心，即得到纳米保水剂。

进一步的，具体过程：将原料充分混匀后经均质机均质20min，胶体磨处理5min，然后超声波细胞破碎仪500W处理30min，离心，即得到纳米保水剂。

所述纳米保水剂的粒度范围为50-300nm。

一种纳米保水剂在甲壳虾类速冻品中的应用，步骤如下：

(1)将鲜活的甲壳虾类快速致死，清洗，沥干水分，备用；

(2)将处理后的甲壳虾类打孔，浸泡于制备的纳米保水剂中，浸泡温度2-6℃，浸泡时间2-4h；

(3)将浸泡后的产品从纳米保水剂中取出，用纱布擦干水分；

(4)将上述水产品分装，于-16～-20℃下冻藏。

所述步骤(1)选取甲壳虾类的体长均为10～15cm。

所述步骤(2)的甲壳虾类与纳米保水剂的体积比2-3：8-9。

所述步骤(4)，将步骤(3)处理后的甲壳虾类进行速冻，使产品的中心温度在半小时内达到-10℃，然后于-18℃冻藏。

所述甲壳虾类为小龙虾、海虾或河虾等。

本发明的有益效果：本发明通过用菊粉、木糖醇、普鲁兰多糖部分替代传统法保水剂中的磷酸盐，降低磷酸盐含量，同时利用菊粉、木糖醇的多羟基保水性能及普鲁兰多糖的保鲜性能，较好的维持冻藏水产品的保水性及营养品质。本发明采用羧甲基壳聚糖与海藻酸钠相结合，利用羧甲基壳聚糖较好的溶解性、海藻酸钠的良好成膜性，阻断水分的挥发，提高了加工过程安全性，降低了生产的成本。本发明利用超声波处理复配保水剂，将其制成纳米粒子，相同质量的保水剂，粒径越小，比表面积越大，吸水速率越高，可较好的维持产品的保水性。

具体实施方式

实施例1

纳米保水剂制备及在小龙虾速冻品中的保水应用，羧甲基壳聚糖-木糖醇纳米保水剂按照以下原料的重量份数组成：菊粉10份、木糖醇16份、羧甲基壳聚糖6份、普鲁兰多糖5份、三聚磷酸钠5份、氯化钠2份、海藻酸钠2份、水954份。步骤如下：

(1)原料混合：将原料按以上比例称量后混合均匀，备用；

(2)超声波处理：将步骤(1)中混合均匀后的原料加入定量的水，搅拌后，将原料充分混匀后经均质机均质20min，胶体磨处理5min，将容器放置于超声波细胞破碎仪内，将直径为2cm的探头伸入原料中，使用低温水浴保持样品温度处于室温，密封，在500W超声波处理30min，超声周期为工作4s，间歇2s；

(3)保水剂的应用：将步骤(2)中超声波处理后的纳米保水剂在冷冻水产品中的应用。

A、将鲜活的小龙虾(体长10～15cm)快速致死，清洗，沥干水分，备用；

B、将处理后的小龙虾浸泡于制备的纳米保水剂中(小龙虾与纳米保水剂的体积比2：8)，浸泡温度4℃，浸泡时间2h；

C、将浸泡后的产品从保水剂中取出，用纱布擦干水分；

D、将上述水产品分装，于-18℃下冻藏。

与普通保水剂相比该方法制备的纳米保水剂在冻藏过程中小龙虾虾仁水分保持性较好，冻藏6个月后水分流失率在10％以下。

实施例2

纳米保水剂制备及在海虾速冻品中的保水应用，海藻酸钠-木糖醇纳米保水剂按照以下原料的重量份数组成：菊粉12份、木糖醇20份、羧甲基壳聚糖5份、普鲁兰多糖5份、三聚磷酸钠6份、氯化钠2份、海藻酸钠2份、水948份。步骤如下：

(1)原料混合：将原料按以上比例称量后混合均匀，备用；

(2)超声波处理：将步骤(1)中混合均匀后的原料加入定量的水，搅拌后，将原料充分混匀后经均质机均质20min，胶体磨处理5min，将容器放置于超声波细胞破碎仪内，将直径为2cm的探头伸入原料中，使用低温水浴保持样品温度处于室温，密封，在500W超声波处理30min，超声周期为工作4s，间歇2s；

(3)保水剂的应用：将步骤(2)中超声波处理后的纳米保水剂在冷冻水产品中的应用。

A、将鲜活的海虾快速致死，清洗，沥干水分，备用；

B、将处理后的海虾浸泡于制备的纳米保水剂中(海虾与纳米保水剂的体积比2：8)，浸泡温度4℃，浸泡时间2h；

C、将浸泡后的产品从保水剂中取出，用纱布擦干水分；

D、将上述水产品分装，于-18℃下冻藏。

与普通保水剂相比该方法制备的纳米保水剂在冻藏过程中海虾虾仁水分保持性较好，冻藏6个月后水分流失率在10％以下。

实施例3

纳米保水剂制备及在河虾速冻品中的保水应用，羧甲基壳聚糖-木糖醇纳米保水剂按照以下原料的重量份数组成：菊粉13份、木糖醇16份、羧甲基壳聚糖6份、普鲁兰多糖5份、三聚磷酸钠5份、氯化钠2份、海藻酸钠2份、水951份。步骤如下：

(1)原料混合：将原料按上述比例称量后混合均匀，备用；

(2)超声波处理：将步骤(1)中混合均匀后的原料加入定量的水，搅拌后，将原料充分混匀后经均质机均质20min，胶体磨处理5min，将容器放置于超声波细胞破碎仪内，将直径为2cm的探头伸入原料中，使用低温水浴保持样品温度处于室温，密封，在500W超声波处理30min，超声周期为工作4s，间歇2s；

(3)保水剂的应用：将步骤(2)中超声波处理后的纳米保水剂在冷冻水产品中的应用。

A、将鲜活的河虾(体长10～15cm)快速致死，清洗，沥干水分，备用；

B、将处理后的河虾浸泡于制备的纳米保水剂中(河虾与纳米保水剂的体积比2：8)，浸泡温度4℃，浸泡时间2h；

C、将浸泡后的产品从保水剂中取出，用纱布擦干水分；

D、将上述水产品分装，于-18℃下冻藏。

与普通保水剂相比该方法制备的纳米保水剂在冻藏过程中河虾虾仁水分保持性较好，冻藏6个月后水分流失率在10％以下。