Optimization of Alkaline Solution-Pure Water Combined Rehydration Process for Dried Cuttlefish and Its Texture Properties before and after Rehydrating
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摘要: 目的：探究墨鱼干复水最优工艺参数及其复水前后的质构变化。方法：通过先用碱水后用纯水的组合复水方式进行处理，以复水率和蛋白损失率为优化指标进行条件优化，随后对墨鱼干复水前后的质构特性以及蛋白质二级结构、组织形态等相关指标进行分析。结果：碱水处理墨鱼干的最佳条件为：碳酸钠浓度0.50%、时间2.0 h、温度50 ℃、料液比1:20 g/mL；在此基础上，进行纯水处理的最佳条件为：时间1.0 h、温度50 ℃、料液比为1:20 g/mL。两步处理后，墨鱼干的复水率为261.10%±7.10%，蛋白损失率为16.80%±0.74%。复水处理使墨鱼干的硬度、胶着性和咀嚼性显著降低，而弹性则显著上升（P<0.05），并使肌原纤维蛋白的结构折叠，且肌纤维的间隙增加。结论：本研究明确墨鱼干最优复水参数并改善其质构特性，为墨鱼干的高质化加工利用提供理论参考。Abstract: Objective: Investigation of optimized rehydration process of dried cuttlefish and its textural changes before and after rehydrating. Methods: The combination rehydration method was conducted by two-step process with alkaline solution first and pure water next, the conditions were optimized based on the rehydration ratio and protein loss. Then the textural properties of dried cuttlefish before and after rehydrating, as well as protein secondary structure, tissue morphology and other related indexes were analyzed. Results: The conditions for alkaline solution treatment of dried cuttlefish were the concentration of sodium carbonate solution 0.50%, 2.0 h of the rehydrating time, 50 ℃ of the rehydrating temperature, the ratio of material to liquid being 1:20 g/mL. On this basis, the optimal conditions for pure water treatment were 1.0 h of the rehydrating time, 50 ℃ of the rehydrating temperature, the ratio of material to liquid being 1:20 g/mL, with the rehydration ratio and protein loss of the rehydrated dried cuttlefish were 261.10%±7.10% and 16.80%±0.74% respectively. The rehydration treatment reduced the hardness, gumminess and chewiness of dried cuttlefish while the springiness increased significantly (P<0.05), and resulted in structural folding of myofibrillar protein, and enlarged the gaps between muscle fibers. Conclusion: This study clarifies the optimal rehydration parameters of dried cuttlefish and improves its textural properties to provide theoretical reference for the high-quality processing and utilization of dried cuttlefish.
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Keywords:
- dried cuttlefish /
- rehydration process /
- rehydration ratio /
- protein loss /
- texture properties
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墨鱼属头足类，是我国的四大海产之一，营养价值高[1]、味道鲜美、质地独特，深受消费者喜爱[2]，中国渔业年鉴[3]显示，墨鱼捕捞产量连续十年占我国海洋捕捞产量的1.5%左右，因此墨鱼是一种珍贵的食材，具有较高的经济价值。新鲜的墨鱼极易腐烂变质，一般将其干燥制成墨鱼干以延长货架期[4]。这也使得复水处理[5]成为墨鱼干在烹饪前的必要加工工序。
墨鱼干的复水方式以纯水法和碱水法为主[6]。纯水法复水操作简单、无污染，但复水时间往往较长。碱水法复水则通过碱的水解和中和效应[7]提高墨鱼干的持水能力，因此改善了其复水效果[8]。碱水法复水的程度受到其腐蚀性的影响，需要进行控制，碱水处理程度过高，碱水将分解墨鱼干的组织，且可能导致碱液残留在组织中，并带来苦味，其食用价值大幅下降。因此碱水处理后，往往需要在纯水中进行复水，以使墨鱼干进一步吸收水分并洗脱出部分残留在组织中的碱液[9]。
目前，对于墨鱼干的复水条件大多数都来源于经验，而且对其复水后的品质控制也缺少科学的数据验证，无法指导消费者和产业准确控制复水的条件。因此深入探究优化墨鱼干复水工艺，提高墨鱼干复水效果的同时，尽可能降低组织分解程度，进一步提高墨鱼干经济效益的研究工作亟需开展。本文以墨鱼干为研究对象，采用两步复水法，以单因素和正交试验优化每一步复水处理的工艺参数，并分析复水处理对墨鱼干质构特性和组织状态的影响，以期为墨鱼干复水工艺的指导及其复水后产品的高质化加工提供理论参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
墨鱼干 从广西北海市场上购买获得，干燥方式为晒制干燥，经包装后运送至实验室；碳酸钠 上海吉至生化科技有限公司；五水硫酸铜、碘化钾 中国阿拉丁有限公司；Tris、四水合酒石酸钠、浓盐酸、浓硫酸 国药集团化学试剂有限公司；纯度均为分析纯。
BT-227S电子分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司；HWS-24电热恒温水浴锅 上海恒科学仪器；UV-1800PC紫外分光光度计 美谱达仪器有限公司；FE-28台式pH计 梅特勒-托利多集团；TA.XT Plus质构仪 英国SMS公司；FD-1C-50真空冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司；H2050R高速冷冻离心机 长沙湘仪有限公司；Spotlight 400傅里叶变换红外光谱仪 珀金埃尔默股份有限公司；Eclipse E100光学显微镜 日本尼康公司。
1.2 实验方法
1.2.1 墨鱼干预处理
墨鱼干去除腕足和石灰质内壳后，取外套膜，并分割成2 cm×2 cm的正方形块，用自封袋密封后，于−40 ℃冰箱中贮藏备用。实验前将其置于空气中解冻0.5 h以上，解冻时用厨房纸包裹以吸收产生的冷凝水。
1.2.2 碱水复水处理的优化
将分割的墨鱼干置于聚乙烯瓶中，加入碳酸钠水溶液，随后将瓶口密封，以减少水分蒸发并在恒温水浴锅中静置一段时间，得到碱水复水处理后的墨鱼干。
1.2.2.1 碱水复水处理的单因素实验
固定条件为：碱水浓度0.50%、复水时间2.0 h、复水温度50 ℃，料液比1:20 g/mL。考察碱水浓度（0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%）、复水时间（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h）、复水温度（20、30、40、50、60 ℃）以及料液比（1:10、1:20、1:30、1:40、1:50 g/mL）对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响。
1.2.2.2 碱水复水处理的正交试验
参考单因素实验结果，设计正交试验，考察因素与单因素实验一致，以复水率和蛋白损失率为指标，碱水处理正交试验因素与水平见表1。
表 1 碱水处理正交试验因素与水平Table 1. Factors and levels of orthogonal experiment of alkaline solution treatment水平 A碱水浓度
（%）B时间
（h）C温度
（℃）D料液比
（g/mL）1 0.25 1.5 40 1:10 2 0.50 2.0 50 1:20 3 0.75 2.5 60 1:30 1.2.3 纯水复水处理的优化
将墨鱼干在优化的碱水复水条件下进行处理后，取出，擦干表面的碱水，随后置于聚乙烯瓶中，加入蒸馏水，密封后在恒温水浴锅中静置一段时间，得到碱水-纯水组合复水处理后的墨鱼干。
1.2.3.1 纯水复水处理的单因素实验
固定条件为：复水时间1.0 h、复水温度50 ℃、料液比1:20 g/mL。考察复水时间（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h）、复水温度（20、30、40、50、60 ℃）以及料液比（1:10、1:20、1:30、1:40、1:50 g/mL）对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响。
1.2.3.2 纯水复水处理的正交试验
参考单因素实验结果，设计正交试验，考察因素与单因素实验一致，以复水率和蛋白损失率为指标，纯水处理正交试验因素与水平见表2。
表 2 纯水处理正交试验因素与水平Table 2. Factors and levels of orthogonal experiment of pure water treatment水平 A时间（h） B温度（℃） C料液比（g/mL） 1 0.5 40 1:10 2 1.0 50 1:20 3 1.5 60 1:30 1.2.4 墨鱼干复水率和蛋白损失率的测定
1.2.4.1 复水率的测定
复水率表示复水前后水分含量增加的比率[4]，即：
复水率(%)=RWDW×100 式中：DW和RW分别为复水处理前后墨鱼干的水分含量，用《GB 5009.3-2016 食品安全国家标准 食品中水分的测定》直接干燥法测定。
1.2.4.2 蛋白损失率的测定
根据文献[10]的方法稍作修改，墨鱼干在复水后，用双缩脲法测定复水液中的蛋白质的浓度，以牛血清白蛋白（BSA）为标准品制作标准曲线，取1 mL复水液，加入4 mL双缩脲试剂，混合，静置0.5 h，于540 nm处测定吸光度。
蛋白损失率(%)=C×V1000×m×a×100 式中：C为复水液中的蛋白质浓度，mg/mL；V为复水液体积，mL；m为墨鱼干质量，g；a为墨鱼干复水前的总蛋白含量，%，用《GB 5009.5-2016 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法测定；1000为单位转化系数。
1.2.5 墨鱼干结构特性的测定
1.2.5.1 质构特性
将复水前以及最佳条件下复水的墨鱼干用剪刀和手术刀修剪至1.5 cm×1.5 cm×0.3 cm大小。TPA 测试条件：参考姜启兴[11]的方法，并略有修改。使用P/5平底柱形探头，测试前速率3 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率1 mm/s，压缩程度为50%，间隔时间为5 s，触发力为5 g，每组处理样品测5组平行。
1.2.5.2 墨鱼干肌原纤维蛋白（Myofibrillar Protein，MP）的提取
参考文献[12]的方法。将复水前以及最佳条件下复水的墨鱼干肌肉剪碎，各取4.0 g，加入25 mL预冷缓冲液A（0.1 mol/L NaCl，20 mmol/L Tris-HCl，pH7.5），以8000 r/min均质30 s，重复2次后离心（10000 r/min，10 min，4 ℃），取沉淀加入15 mL的缓冲液A，混合均匀后，继续离心（10000 r/min，10 min，4 ℃），重复2次，弃去上清液，所得沉淀加入4 mL 的缓冲液B（0.6 mol/L NaCl，20 mmol/L Tris-HCl，pH7.5），4 ℃下浸提2 h以上，离心（10000 r/min，10 min，4 ℃）后的滤液即为MP溶液。用双缩脲法测定蛋白质浓度，方法同1.2.4.2，MP溶液根据实验要求调整合适的浓度。
1.2.5.3 MP二级结构的测定
将提取出的MP溶液冻干成蛋白粉末，取一定量的样品粉末用傅里叶变换红外光谱仪在4000~600 cm−1范围内扫描8次。用PeakFit软件提取1700~1600 cm−1区域的谱图进行二阶导数峰值拟合以获得MP二级结构的信息[13]。
1.2.5.4 肌原纤维碎片化指数（Myofibrillar Fragmentation Index，MFI）的测定
用缓冲液B将MP的浓度调整至0.5 mg/mL，在540 nm[14]下测定吸光度A540nm。
MFI=200×A540nm 1.2.5.5 组织结构观察
通过苏木精-伊红（Hematoxylin and Eosin，H&E）染色法观察复水前以及最佳条件下复水的墨鱼干的组织结构。在Liang等[15]的方法上稍作改进，样本用4%多聚甲醛固定24 h后，用乙醇梯度脱水、二甲苯透明、石蜡包埋，随后用石蜡切片机将其切成5 μm厚的薄片，经展开、烤片后，进行H&E染色，最后用中性树胶封固，于光学显微镜下放大40倍观察。
1.3 数据处理
采用SPSS 25进行数据分析，实验结果以“平均值±标准差”表示；用Duncan多重检验法比较各实验组之间的差异，P<0.05即认为有显著差异；用一般线性模型单变量分析法对正交实验的结果进行方差分析。图采用Origin 2021绘制。每组实验均重复3次以上。
2. 结果与分析
2.1 碱水复水处理的单因素及正交试验结果
2.1.1 碱水复水处理的单因素实验结果
2.1.1.1 碱水浓度对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
碱水处理的单因素实验结果见图1，随着碱水浓度从0.25%提高至0.50%，墨鱼干的复水率显著上升（P<0.05），其在0.50%时达到最大，为245.5%±4.0%，而进一步提升碱浓度以后复水率无显著差异，说明碱水处理下，0.50%的碱浓度可使墨鱼干的复水率达到阶段性的饱和，这主要归因于蛋白质在碱性介质中往往带负电荷，其中的带电基团发生静电排斥的作用，进而打开变性肌原纤维蛋白的网络结构[16]。碱水浓度对蛋白损失率的变化与复水率具有一致性，这主要归因于碱水的作用下，蛋白质的溶解度升高，使部分组织中的蛋白质溶解在水中[17]。
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因此选取碱水浓度为0.25%、0.50%、0.75%作为正交试验中的优化水平。
2.1.1.2 碱水处理时间对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
在碱水复水的前0.5~2.0 h，墨鱼干的复水率呈现上升的趋势，在2.0 h时，复水率达到最高，随后复水率无显著差异，说明碱水处理下，2.0 h的处理时间可使墨鱼干的复水率达到阶段性的饱和，这主要归因于墨鱼干与复水液之间的水势差导致水分进入墨鱼干的组织[18]。蛋白损失率在1.5 h前不断上升，随后趋于平稳，说明碱水处理时间过长将导致墨鱼干的组织严重分解，这可能是由于碱水使部分带负电荷的蛋白质发生溶胀并逐渐进入复水液中。
根据复水率和蛋白损失率的变化趋势，选取碱水处理时间为1.5、2.0、2.5 h作为正交试验中的优化水平。
2.1.1.3 碱水处理温度对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
随着碱水温度升高，墨鱼干的复水率逐渐升高，其在50 ℃时达到最高，且温度进一步升高复水率无显著差异，说明碱水处理下，50 ℃的处理温度可使墨鱼干的复水率达到阶段性的饱和，这主要是因为温度升高导致分子运动速率加快[19]，促进水分渗透进入墨鱼干的组织内部。蛋白损失率随碱水温度的变化较缓慢，在60 ℃时显著上升至10.81%±2.52%（P<0.05），说明碱水处理温度升高引起水解作用加剧，造成肌肉组织结构的破坏，从而使组织中的蛋白质进入复水液中。
因此选取温度为40、50、60 ℃作为正交试验中的优化水平。
2.1.1.4 碱水处理料液比对墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
随着料液比从1:10 g/mL上升至1:20 g/mL时，复水率显著上升（P<0.05），随后复水率不再显著增加，因此适当增加料液比可增加复水率。而分析蛋白损失率发现，料液比从1:10 g/mL逐渐提升至1:50 g/mL时，蛋白损失率从6.21%±0.63%显著提升至19.34%±0.52%（P<0.05），说明料液比升高将增加蛋白溶出。这可能是由于料液比增加，墨鱼干中的蛋白质浓度与复水液中的蛋白质浓度相差增加，从而更容易溶出[20]。
由于复水率在1:20 g/mL时相对达到较高的值，因此选取料液比为1:10、1:20、1:30 g/mL作为正交试验中的优化水平。
2.1.2 碱水复水处理的正交试验结果
通过正交表（表3）中的R值以及表4方差分析的结果得出4 个因素对复水率的影响大小次序为时间>温度>碱水浓度>料液比，因素B和C均具有极显著影响（P<0.01）；因素A及因素D均没有显著影响。而 4 个因素对蛋白损失率的影响大小次序为料液比>温度>时间>碱水浓度，且因素B具有显著影响（P<0.05）；因素C和D均具有极显著影响（P<0.01）；而因素A没有显著影响。
表 3 碱水处理正交试验结果Table 3. Orthogonal experiment results of alkaline solution treatment试验号 A碱水
浓度B时间 C温度 D料液比 复水率
（%）蛋白损失率
（%）1 1 1 1 1 206.1±10.1 5.47±0.13 2 1 2 2 2 232.0±6.5 10.04±0.41 3 1 3 3 3 249.6±6.9 18.07±1.76 4 2 1 2 3 223.9±2.9 13.21±1.07 5 2 2 3 1 240.5±3.6 9.45±2.37 6 2 3 1 2 240.2±5.6 9.01±0.15 7 3 1 3 2 229.2±11.6 11.08±0.69 8 3 2 1 3 226.2±12.4 12.96±0.83 9 3 3 2 1 247.6±6.9 9.72±2.98 K1j 229.2 219.7 224.1 231.4 复水率（%） K2j 234.9 232.9 234.5 233.8 K3j 234.3 245.8 239.8 233.2 Rj 5.7 26.1 15.7 2.4 K1j 11.20 9.92 9.15 8.21 蛋白损失率
（%）K2j 10.55 10.82 10.99 10.04 K3j 11.25 12.26 12.87 14.74 Rj 0.70 2.34 3.72 6.53 表 4 碱水处理的方差分析结果Table 4. Results of variance analysis of the alkaline solution treatment指标 误差来源 SS df MS F 显著性 复水率 A 176.7 2 88.37 1.371 − B 3060 2 1530 23.75 ** C 1140 2 570.3 8.849 ** D 28.65 2 14.33 0.222 − 误差 1160 18 64.45 蛋白损失率 A 2.694 2 1.347 0.602 − B 25.20 2 12.60 5.631 * C 62.30 2 31.15 13.92 ** D 204.5 2 102.2 45.69 ** 误差 40.28 18 2.238 注：“−”表示无显著性，P>0.05；“*”表示有显著性，P<0.05；“**”表示有极显著性，P<0.01，表6同。 用综合平衡法选取最佳的条件[21]。分析正交表中的K值发现，对于两个指标而言均是A2最好，故选A2。B和C因素增加将导致复水率和蛋白损失率显著增加，因此需在两者之间取平衡，故选B2和C2作为最佳条件。D因素增加对复水率影响较小，但会极大增加蛋白损失，可选D1，然而本实验用于复水处理的聚乙烯瓶底面积较小，其在1:10 g/mL的料液比下可正好浸没墨鱼干，在实际生产时，使用的容器往往具有更大的底面积，可能会出现复水液不能完全浸没墨鱼干的情况，因此将料液比适当放大，故选D2作为最佳条件。
因此碱水处理墨鱼干的最佳工艺组合为 A2B2C2D2，条件为碱水浓度0.50%、时间为2.0 h 、温度50 ℃、料液比为 1:20 g/mL。在此条件下，复水率为238.9%±7.7%，蛋白损失率为7.37%±0.17%。与正交试验中的每组结果进行对比，此条件可保证在较高复水率的同时，尽量减少蛋白的流失，是理想的参数。
2.2 纯水复水处理的单因素及正交试验结果
2.2.1 纯水复水处理的单因素实验
2.2.1.1 纯水处理时间对碱水处理后墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
纯水处理的单因素实验结果见图2，随着纯水处理时间从0.5 h延长至1.0 h，墨鱼干的复水率呈现显著上升的趋势（P<0.05），其在1.0 h时达到最大，为270.0%±7.2%，而进一步延长纯水处理时间后复水率无显著差异，说明1.0 h的纯水处理可使碱处理后的墨鱼干达到较高的复水率，这主要归因于墨鱼干组织中残留的碱与纯水之间形成水势差从而促进水分进入墨鱼干的内部。而纯水处理时间延长，蛋白损失率逐渐增加，说明纯水处理时间过长可能导致细胞过度溶胀并使细胞膜破裂，进而释放出组织中的内溶物，该现象与Correia等[22]观察到的现象类似。
因此选取时间为0.5、1.0、1.5 h作为正交试验中的优化水平。
2.2.1.2 纯水处理温度对碱水处理后墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
随着纯水温度从20 ℃上升到60 ℃，复水率逐渐升高并在50 ℃时达到最大，而温度进一步升高至60 ℃时，复水率无显著差异，说明50 ℃的纯水处理可使碱处理后的墨鱼干达到较高的复水率。而蛋白损失率的变化则与复水率的变化一致，该现象是因为温度升高，分子扩散速度增加导致。
因此选取温度为40、50、60 ℃作为正交试验中的优化水平。
2.2.1.3 纯水处理料液比对碱水处理后墨鱼干复水率和蛋白损失率的影响
随着料液比上升，复水率无显著差异。蛋白损失率在1:10~1:30 g/mL范围内无显著差异，并在1:40 g/mL以后显著下降（P<0.05）。可能是因为在料液比增加的同时，复水液的黏度降低，使蛋白质分子间的静电相互作用发生破坏，从而溶解度下降[23]。
因此从复水效果及节约复水液的角度综合考虑，选取料液比为1:10、1:20、1:30 g/mL作为正交试验中的优化水平。
2.2.2 纯水复水的正交试验
通过正交表中的R值进行直观分析得出3个因素对复水率的影响大小次序为时间>料液比>温度，结果见表5，根据表6方差分析结果可知，因素 A具有显著影响（P<0.05）；而因素B和C均没有显著影响。而3个因素对蛋白损失率的影响大小次序为料液比>时间>温度，且因素A、B和C均具有极显著影响（P<0.01）。
表 5 纯水处理正交试验结果Table 5. Orthogonal experiment results of pure water treatment试验号 A时间 B温度 C料液比 空列 复水率
（%）蛋白损失率
（%）1 1 1 1 1 263.2±10.2 4.54±0.48 2 1 2 2 2 258.5±5.8 6.42±0.98 3 1 3 3 3 241.6±7.3 9.24±2.12 4 2 1 2 3 259.2±11.8 7.88±0.69 5 2 2 3 1 258.3±2.2 9.51±0.36 6 2 3 1 2 249.4±3.8 6.85±0.91 7 3 1 3 2 259.5±4.1 10.35±1.57 8 3 2 1 3 263.5±9.5 6.81±0.34 9 3 3 2 1 268.0±5.8 12.31±1.03 K1j 254.4 260.7 258.7 263.2 复水率（%） K2j 260.2 260.1 261.9 260.4 K3j 263.7 257.6 253.2 254.8 Rj 9.3 3.1 8.7 8.4 K1j 6.73 7.59 6.06 8.79 蛋白损失率
（%）K2j 8.08 7.58 8.87 7.87 K3j 9.82 9.47 9.70 7.97 Rj 3.09 1.89 3.64 0.92 表 6 纯水处理的方差分析结果Table 6. Results of variance analysis of the pure water treatment指标 误差来源 SS df MS F 显著性 复水率 A 454.9 2 227.4 4.172 * B 327.9 2 163.9 3.007 − C 352.6 2 176.3 3.234 − 空列 379.2 2 189.6 3.478 − 误差 981.2 18 54.511 蛋白损失率 A 43.27 2 21.64 18.10 ** B 21.36 2 10.68 8.937 ** C 65.24 2 32.62 27.30 ** 空列 4.524 2 2.262 1.893 − 误差 21.51 18 1.195 用综合平衡法选取最佳的条件。分析正交表中的K值发现，对于两个指标而言，A因素增加会同时增加复水率和蛋白损失率，且均是具有显著影响的因素，因此在两者之间取平衡，选A2作为最佳条件。而B和C因素变化使复水率变化较小，但会极大地改变蛋白损失率，故根据正交试验结果，B因素选B2，C因素选C1，但1:10 g/mL的料液比可能在实际生产时不能适用于所有容器，因此将料液比适当放大，故选C2。
故纯水处理的最佳工艺组合为A2B2C2，即时间为1.0 h、温度50 ℃、料液比为1:20 g/mL，该条件下墨鱼干的复水率为261.1%±7.1%，蛋白损失率为9.43%±0.57%。在两步处理下，最终墨鱼干的复水率为261.1%±7.1%，蛋白损失率为16.80%±0.74%（与第一步碱水处理的蛋白损失率7.37%±0.17%叠加），与正交试验中的每组结果进行对比，此条件可在复水率、蛋白损失率以及实际操作的可行性之间取得平衡。
2.3 复水前后墨鱼干结构特性的变化
2.3.1 墨鱼干复水前后的质构特性
由表7可知，随着复水处理的进行，墨鱼干的硬度、胶着性和咀嚼性显著下降，而弹性显著上升（P<0.05），内聚性无显著变化，一方面是因为复水处理使水分逐渐进入墨鱼干的组织，填充细胞间隙，起到软化组织的效果，另一方面，温度和碱的作用使变性胶原蛋白的结构更松散[24]，一定程度上降低了组织的硬度。胶着性和咀嚼性是指口腔将食品咀嚼到可吞咽时的稳定状态需做功的大小[25]，墨鱼干的胶着性和咀嚼性随着复水过程的进行而不断降低，这主要归因于复水处理使墨鱼干的硬度逐渐降低，导致咀嚼所需的能量减少。因此碱水-纯水的组合复水处理可降低墨鱼干的硬度且更易咀嚼。
表 7 复水前后墨鱼干质构特性的变化Table 7. Changes in the texture properties of dried cuttlefish before and after rehydrating复水步骤 硬度（g） 内聚性 弹性 胶着性（g） 咀嚼性（g） 复水前 4526.5±651.6a 0.71±0.02a 0.67±0.03b 3219.8±524.1a 2156.3±352.4a 碱水处理后 1557.3±78.4b 0.77±0.03a 0.95±0.02a 1202.2±86.6b 1148.5±95.8b 碱水-纯水处理后 775.8±63.4c 0.71±0.06a 0.96±0.02a 548.6±76.8c 524.7±72.4c 注：胶着性在数值上用硬度和内聚性的乘积表示；咀嚼性在数值上用胶着性和弹性的乘积表示；同列不同字母表示差异显著（P<0.05）。 2.3.2 MP的二级结构
如图3所示，墨鱼干MP的红外特征峰在复水前后发生了较大的变化，其在3283 cm−1处羟基的伸缩振动峰消失，并在3190 cm−1左右出现二级胺N-H的伸缩振动峰。这表明在碱水处理下，MP分子中具有酸性的羟基被碱中和，其氢原子被钠离子取代，因此O-H键消失。
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图 3 复水前后墨鱼干MP红外光谱图的变化Figure 3. Changes in the Fourier transform infrared spectroscopy of MP of dried cuttlefish before and after rehydrating对MP二级结构进行分析发现，碱水处理后，墨鱼干MP的α-螺旋相对含量从30.38%±2.95%下降至20.37%±6.53%，β-折叠相对含量从34.93%±4.44%上升至45.95%±2.48%，β-转角和无规卷曲的相对含量几乎不变，结果见图4，说明碱和热处理导致蛋白质分子中的氢键断裂，削弱维持α-螺旋和β-折叠结构的氢键作用[26]。
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图 4 复水前后墨鱼干MP二级结构的变化Figure 4. Changes in the secondary structure of MP of dried cuttlefish before and after rehydrating而碱水-纯水处理后，α-螺旋相对含量进一步下降至10.73%±0.91%，β-折叠的相对含量继续上升至51.70%±1.58%，且β-转角的相对含量也随之上升至24.02%±0.71%，可能是因为复水处理时间较长，组织继续溶胀，导致相邻肽链之间的肽键相互交替并形成许多分子间氢键[27]。
总体来看，复水处理使墨鱼干MP的空间结构从α-螺旋向β-折叠和β-转角转化，形成不稳定的二级结构，导致其立体结构折叠，最终导致质构特性发生显著变化。
2.3.3 肌原纤维碎片化指数（MFI）
MFI是反映MP完整度的重要指标，其值与MP骨架蛋白的降解程度呈正相关[28]。如图5所示，经碱水和碱水-纯水处理后，MFI由复水前的（9.87±0.23）显著上升至（11.41±0.20）和（11.67±0.31）（P<0.05），该现象与碱产生的水解作用有关[29]。此外，墨鱼组织中的内源酶也是引起MFI显著升高的因素，汪岳刚[30]的研究发现，鱿鱼片经远红外辅助热泵干燥后，其中的内源性蛋白酶B和L依然具有活性。
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图 5 复水前后墨鱼干MFI的变化Figure 5. Changes in the MFI of dried cuttlefish before and after rehydrating2.3.4 组织结构观察
图6展示了墨鱼干的外套膜在复水前后的横向剖面H&E染色图。复水前的墨鱼干肌肉纤维紧密相连，纤维间的间隙很小。碱水处理后观察到墨鱼干组织间隙增加并形成小碎片，且组织的边界模糊，呈随机排列。说明碱水处理不仅使水分渗透进入墨鱼干的组织，也使组织中的肌原纤维发生部分水解，并溶出肌纤维中间的肌浆蛋白和结缔组织，形成柔软和糊状的质地，与Benjakul等[31]的研究结果一致。而碱水-纯水处理后，墨鱼干的组织间隙进一步增大，且边界清晰，说明水分再次渗透进入墨鱼干组织中，并导致部分被碱分解的蛋白质离开组织，使肌原纤维与水分充分接触。
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图 6 复水前后墨鱼干组织的H&E染色图（40×）注：a：复水前；b：碱水处理后；c：碱水-纯水处理后。Figure 6. H&E staining micrographs of dried cuttlefish mantle before and after rehydrating (40×)组织形态的变化与质构以及MFI的变化趋势相符合，说明碱水与纯水组合处理可部分水解因干燥形成的变性蛋白而疏松其结构，从而促进墨鱼干的复水过程，并改善其质构。
3. 结论
本文以墨鱼干为原料，通过先用碱水，后用纯水的两步法复水处理，经单因素及正交试验优化后得到墨鱼干的最佳复水条件，使墨鱼干在复水程度和组织的分解上取得平衡。在最佳的复水条件下分析复水过程中墨鱼干的质构特性，其硬度、胶着性和咀嚼性均逐渐降低，而弹性则逐渐上升，MP的二级结构进一步折叠。微观结构表明，随着复水过程的进行，墨鱼干组织的间隙不断增加且肌原纤维发生断裂。因此本研究为墨鱼干的复水条件提供了合理科学的实验依据，对指导墨鱼干复水处理的进行及探究其复水后品质的变化具有重要意义。此外，为进一步提高墨鱼干的食用品质，后续可将复水后的墨鱼干进行熟制并分析其品质特性，从而为墨鱼干的加工利用提供更加充分的依据。
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图 3 复水前后墨鱼干MP红外光谱图的变化
Figure 3. Changes in the Fourier transform infrared spectroscopy of MP of dried cuttlefish before and after rehydrating
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图 4 复水前后墨鱼干MP二级结构的变化
Figure 4. Changes in the secondary structure of MP of dried cuttlefish before and after rehydrating
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图 5 复水前后墨鱼干MFI的变化
Figure 5. Changes in the MFI of dried cuttlefish before and after rehydrating
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图 6 复水前后墨鱼干组织的H&E染色图（40×）
注：a：复水前；b：碱水处理后；c：碱水-纯水处理后。
Figure 6. H&E staining micrographs of dried cuttlefish mantle before and after rehydrating (40×)
表 1 碱水处理正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment of alkaline solution treatment
水平 A碱水浓度
（%）B时间
（h）C温度
（℃）D料液比
（g/mL）1 0.25 1.5 40 1:10 2 0.50 2.0 50 1:20 3 0.75 2.5 60 1:30 
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表 2 纯水处理正交试验因素与水平
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment of pure water treatment
水平 A时间（h） B温度（℃） C料液比（g/mL） 1 0.5 40 1:10 2 1.0 50 1:20 3 1.5 60 1:30
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表 3 碱水处理正交试验结果
Table 3 Orthogonal experiment results of alkaline solution treatment
试验号 A碱水
浓度B时间 C温度 D料液比 复水率
（%）蛋白损失率
（%）1 1 1 1 1 206.1±10.1 5.47±0.13 2 1 2 2 2 232.0±6.5 10.04±0.41 3 1 3 3 3 249.6±6.9 18.07±1.76 4 2 1 2 3 223.9±2.9 13.21±1.07 5 2 2 3 1 240.5±3.6 9.45±2.37 6 2 3 1 2 240.2±5.6 9.01±0.15 7 3 1 3 2 229.2±11.6 11.08±0.69 8 3 2 1 3 226.2±12.4 12.96±0.83 9 3 3 2 1 247.6±6.9 9.72±2.98 K1j 229.2 219.7 224.1 231.4 复水率（%） K2j 234.9 232.9 234.5 233.8 K3j 234.3 245.8 239.8 233.2 Rj 5.7 26.1 15.7 2.4 K1j 11.20 9.92 9.15 8.21 蛋白损失率
（%）K2j 10.55 10.82 10.99 10.04 K3j 11.25 12.26 12.87 14.74 Rj 0.70 2.34 3.72 6.53
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表 4 碱水处理的方差分析结果
Table 4 Results of variance analysis of the alkaline solution treatment
指标 误差来源 SS df MS F 显著性 复水率 A 176.7 2 88.37 1.371 − B 3060 2 1530 23.75 ** C 1140 2 570.3 8.849 ** D 28.65 2 14.33 0.222 − 误差 1160 18 64.45 蛋白损失率 A 2.694 2 1.347 0.602 − B 25.20 2 12.60 5.631 * C 62.30 2 31.15 13.92 ** D 204.5 2 102.2 45.69 ** 误差 40.28 18 2.238 注：“−”表示无显著性，P>0.05；“*”表示有显著性，P<0.05；“**”表示有极显著性，P<0.01，表6同。
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表 5 纯水处理正交试验结果
Table 5 Orthogonal experiment results of pure water treatment
试验号 A时间 B温度 C料液比 空列 复水率
（%）蛋白损失率
（%）1 1 1 1 1 263.2±10.2 4.54±0.48 2 1 2 2 2 258.5±5.8 6.42±0.98 3 1 3 3 3 241.6±7.3 9.24±2.12 4 2 1 2 3 259.2±11.8 7.88±0.69 5 2 2 3 1 258.3±2.2 9.51±0.36 6 2 3 1 2 249.4±3.8 6.85±0.91 7 3 1 3 2 259.5±4.1 10.35±1.57 8 3 2 1 3 263.5±9.5 6.81±0.34 9 3 3 2 1 268.0±5.8 12.31±1.03 K1j 254.4 260.7 258.7 263.2 复水率（%） K2j 260.2 260.1 261.9 260.4 K3j 263.7 257.6 253.2 254.8 Rj 9.3 3.1 8.7 8.4 K1j 6.73 7.59 6.06 8.79 蛋白损失率
（%）K2j 8.08 7.58 8.87 7.87 K3j 9.82 9.47 9.70 7.97 Rj 3.09 1.89 3.64 0.92
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表 6 纯水处理的方差分析结果
Table 6 Results of variance analysis of the pure water treatment
指标 误差来源 SS df MS F 显著性 复水率 A 454.9 2 227.4 4.172 * B 327.9 2 163.9 3.007 − C 352.6 2 176.3 3.234 − 空列 379.2 2 189.6 3.478 − 误差 981.2 18 54.511 蛋白损失率 A 43.27 2 21.64 18.10 ** B 21.36 2 10.68 8.937 ** C 65.24 2 32.62 27.30 ** 空列 4.524 2 2.262 1.893 − 误差 21.51 18 1.195
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表 7 复水前后墨鱼干质构特性的变化
Table 7 Changes in the texture properties of dried cuttlefish before and after rehydrating
复水步骤 硬度（g） 内聚性 弹性 胶着性（g） 咀嚼性（g） 复水前 4526.5±651.6a 0.71±0.02a 0.67±0.03b 3219.8±524.1a 2156.3±352.4a 碱水处理后 1557.3±78.4b 0.77±0.03a 0.95±0.02a 1202.2±86.6b 1148.5±95.8b 碱水-纯水处理后 775.8±63.4c 0.71±0.06a 0.96±0.02a 548.6±76.8c 524.7±72.4c 注：胶着性在数值上用硬度和内聚性的乘积表示；咀嚼性在数值上用胶着性和弹性的乘积表示；同列不同字母表示差异显著（P<0.05）。
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1. 周光辉. 浅谈墨鱼丸的制作工艺. 中外食品工业. 2024(18): 10-12 . 
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