蝦頭自溶產(chǎn)物苦味與蛋白平均疏水度的聯(lián)系及脫苦

付光中，章超樺,,*，吉宏武,，解萬翠，高加龍,，盧虹玉

蝦頭自溶產(chǎn)物苦味與蛋白平均疏水度的聯(lián)系及脫苦

付光中1，章超樺1,2,*，吉宏武1,2，解萬翠1，高加龍1,2，盧虹玉2

(1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524025；2.廣東省高等學(xué)校水產(chǎn)品深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524088)

為了探明蝦頭自溶產(chǎn)物中苦味肽的分布以及蛋白疏水性與苦味的聯(lián)系，采用超濾將蝦頭自溶產(chǎn)物分成不同組分，分別檢測(cè)其苦味與平均疏水度，并研究自溶過程中添加復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同水解蝦頭對(duì)苦味的改善作用。結(jié)果表明：蝦頭自溶產(chǎn)物的苦味主要來自分子質(zhì)量為3～5kD的肽；不同分子質(zhì)量大小的自溶產(chǎn)物，平均疏水度越小苦味越大；添加復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同水解蝦頭，與自溶比較，其蛋白回收率提高了3.5%，苦味降低了50%。關(guān)鍵詞：蝦頭；自溶；苦味；平均疏水度；復(fù)合風(fēng)味蛋白酶；脫苦

蝦頭是生產(chǎn)去頭蝦、蝦仁等產(chǎn)品的加工副產(chǎn)物，數(shù)量大，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，具有重大的開發(fā)與利用價(jià)值[1]。有研究表明蝦頭中含有豐富的內(nèi)源酶[2-4]，利用這些內(nèi)源酶讓蝦頭自溶生產(chǎn)海鮮調(diào)味品[5-6]是一種蝦頭高值化利用的有效手段，得到的酶解產(chǎn)物蛋白回收率高，呈鮮味的氨基酸、短肽等含量高，然而較重的苦味直接影響了蝦頭自溶產(chǎn)物的感官接受性。目前對(duì)于蝦頭酶解產(chǎn)物苦味的研究較少[7-8]，而對(duì)于蝦頭自溶產(chǎn)物苦味的深入研究更是鮮有報(bào)道。

有研究表明，蛋白水解產(chǎn)物的苦味主要來自其中的苦味肽[9-11]，而肽的苦味與其分子質(zhì)量大小和疏水性相關(guān)聯(lián)，Ney[12]提出可用Q值(平均疏水性)定性判斷苦味和疏水性之間的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)將蝦頭自溶產(chǎn)物經(jīng)過超濾分離，得到不同分子質(zhì)量段的混合組分，研究其各組分的苦味與蛋白疏水性之間的關(guān)系，并采用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同蝦頭內(nèi)源酶水解蝦頭，研究添加外源酶協(xié)同水解對(duì)蝦頭酶解產(chǎn)物苦味的改善作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

凡納濱對(duì)蝦蝦頭 廣東省湛江國(guó)聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)有限公司；諾維信風(fēng)味蛋白酶(1.2萬U/g) 廣州明遠(yuǎn)工貿(mào)公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CR22Ⅱ型冷凍離心機(jī)、835-50型高速氨基酸分析儀日本日立公司；HR-2864飛利浦三合一搗碎機(jī) 珠海飛利浦家庭電器有限公司；PHS-25雷磁酸度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；AO35124型攪拌器 上海申生科技有限公司；XX80EL005型超濾設(shè)備 美國(guó)Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 蝦頭自溶產(chǎn)物的制備

蝦頭打漿后加水調(diào)節(jié)固形物質(zhì)量濃度為25g/100mL，于50℃水浴鍋邊攪拌邊自溶3h，100℃滅酶10min，6000r/min離心得到自溶產(chǎn)物。

1.3.2 蝦頭協(xié)同水解產(chǎn)物的制備

蝦頭打漿后加水調(diào)節(jié)固形物質(zhì)量濃度為25g/100mL，添加144U/g風(fēng)味蛋白酶協(xié)同蝦頭內(nèi)源酶50℃水解3h，100℃滅酶10min，6000r/min離心得到酶解產(chǎn)物。

1.3.3 蛋白回收率(NR)的測(cè)定

取10mL蛋白水解液，離心后用凱氏定氮法測(cè)定上清液中蛋白含量；另取10mL水解前的蝦頭打漿液，未離心測(cè)定其總蛋白含量[13]。

1.3.4 蝦頭自溶產(chǎn)物的超濾分離

將離心后的蝦頭自溶產(chǎn)物用8層濾紙過后，先后過8、5、3、1kD的超濾膜，收集不同膜大小的自溶產(chǎn)物組分。超濾條件：進(jìn)口壓力：15～20psi；循環(huán)口壓力：0～5psi；不同大小的超濾膜從8kD到1kD膜通量大小依次為40、45、10、7mL/min。

1.3.5 苦味感官評(píng)分[14]

以硫酸奎寧為苦味標(biāo)準(zhǔn)，制備不同質(zhì)量濃度的苦味標(biāo)準(zhǔn)液，并賦予不同的苦味值，如表1所示。10名感官評(píng)價(jià)員(5男5女)先由弱到強(qiáng)品嘗標(biāo)準(zhǔn)液，再品嘗樣品液，找到苦味值相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)液，并打分，若介于兩者之間可自行估計(jì)打分，求得平均值及苦味值，苦味越低，分值越低。

表1 硫酸奎寧質(zhì)量濃度-苦味值Table 1 Quinine sulfate concentrations corresponding to five bitterness grades

1.3.6 蝦頭自溶產(chǎn)物蛋白平均疏水度(Q)的測(cè)定[15]

Q=ΣΔQi

ΔQ=[(AAi/Mi)/(ΣAAi/Mi)]×Δfti

式中：AAi為100mL蛋白質(zhì)中各種氨基酸的含量/ (g/100mL)；Mi為各種氨基酸的摩爾質(zhì)量/(g/mol)；ΣAAi/Mi為100mL蛋白質(zhì)中氨基酸的總摩爾數(shù)/mol；Δfti為氨基酸側(cè)鏈?zhǔn)杷灾?(kJ/mol)；ΔQ為蛋白質(zhì)的疏水性值。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝦頭自溶產(chǎn)物苦味與蛋白疏水度關(guān)系

將蝦頭自溶產(chǎn)物超濾以后得到分子質(zhì)量為大于8、8～5、5～3、3～1、小于1kD的5個(gè)組分，分別通過感官評(píng)分得到每個(gè)組分苦味大小，并檢測(cè)8～5、5～3、3～1kD三個(gè)組分的氨基酸組成，查閱氨基酸側(cè)鏈?zhǔn)杷灾礫12]后計(jì)算出各組分的平均疏水度如表1，自溶產(chǎn)物各超濾組分的苦味值與平均疏水度變化關(guān)系見圖1。

表2 蝦頭自溶產(chǎn)物不同分子質(zhì)量大小超濾組分的氨基酸含量和平均疏水度Table 2 Amino acid composition and average hydrophobicity of ultrafiltration fractions of autolysis products of shrimp head

由于分子質(zhì)量大于8kD已經(jīng)不屬于肽，而小于1kD的自溶產(chǎn)物中包含了游離氨基酸，所以本實(shí)驗(yàn)只選取8kD到1kD之間的3個(gè)超濾組分來檢測(cè)它們的平均疏水度以研究其與苦味之間的聯(lián)系。從表2可以看出，5～8、3～5、1～3kD三個(gè)超濾組分的平均疏水度都在4.7kJ/mol至4.9kJ/mol之間，而根據(jù)Ney[12]研究，單一的肽Q值大于5.855kJ/mol的時(shí)候才呈現(xiàn)苦味。這說明自溶產(chǎn)物的該3個(gè)組分中，苦味肽只是占一部分，而其他不成苦味的呈味肽使得總體的Q值偏低。

圖1 蝦頭自溶產(chǎn)物不同分子質(zhì)量大小超濾組分的苦味值和平均疏水度Fig.1 Bitterness and Q values of ultrafiltration fractions of autolysis products of shrimp head

從圖1可知，首先看蝦頭自溶產(chǎn)物的苦味隨不同分子質(zhì)量大小的變化，總體趨勢(shì)上，伴隨分子質(zhì)量的增大，苦味是先逐漸加重，3～5kD之間時(shí)苦味最大，接下來隨分子質(zhì)量的繼續(xù)增大，苦味值開始降低。肽的分子質(zhì)量在180～5000D之間，其中3～5kD之間的肽稱為“大肽”，蝦頭自溶產(chǎn)物的苦味主要集中在大肽；而大于5kD的自溶產(chǎn)物組分推測(cè)是因?yàn)橐砸恍┛扇苄缘鞍诪橹饕煞?，所以苦味較弱。再看Q值的變化情況，Q值伴隨分子質(zhì)量的增加先降低再升高，3～5kD之間最小，1～3kD之間最大。Q值與苦味值之間呈現(xiàn)出Q值越小苦味值越大的變化規(guī)律，但是肽的苦味不僅與其疏水性和分子質(zhì)量大小有關(guān)，還與其空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，國(guó)外研究也都認(rèn)為Q值不能用于苦味的定量判別，因此本實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出的這一規(guī)律只是在蝦頭自溶產(chǎn)物這一特定蛋白酶解產(chǎn)物中得出，不一定符合其他樣品的蛋白酶解產(chǎn)物。

2.2 協(xié)同水解改善蝦頭酶解產(chǎn)物苦味

圖2 協(xié)同水解與自溶酶解產(chǎn)物的蛋白回收率和苦味值Fig.2 Comparisons on bitterness and protein recovery between single autolysis and flavourzyme hydrolysis fortified autolysis

基于蝦頭自溶產(chǎn)物呈現(xiàn)苦味的原理，若在自溶時(shí)添加一種外切酶，使其作用于苦味肽的鏈端，將疏水性氨基酸切落就可達(dá)到改善苦味的目的。本實(shí)驗(yàn)采用在蝦頭配水打漿后添加少量的含外切酶的復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同蝦頭內(nèi)源酶一起水解的方法，比較研究協(xié)同水解對(duì)酶解產(chǎn)物苦味相對(duì)于自溶的改善效果。圖2所示為協(xié)同水解與自溶產(chǎn)物的蛋白回收率(NR)和苦味值的比較結(jié)果。

由圖2可知，首先比較二者的蛋白回收率，自溶產(chǎn)物為95.09%，協(xié)同水解為98.57%，兩種水解方法的蛋白回收率都較高，協(xié)同水解比自溶產(chǎn)物高出接近3.5%，這說明蝦頭內(nèi)源酶可以使蝦頭蛋白較完全水解，而添加少量的復(fù)合風(fēng)味酶有助于提高水解程度。再比較兩種水解方法的苦味值，協(xié)同水解產(chǎn)物比自溶產(chǎn)物的苦味值降低了約50%，在感官上已達(dá)到非常易于接受的程度。這說明復(fù)合風(fēng)味蛋白酶中的外切酶較好的發(fā)揮了作用，起到了降低酶解產(chǎn)物苦味的效果。

3 結(jié) 論

3.1 比較不同超濾組分的苦味可得出蝦頭自溶產(chǎn)物的苦味主要來自分子質(zhì)量為3～5kD的肽，大于5kD和小于

3kD的自溶產(chǎn)物苦味較小。

3.2 從苦味和蛋白平均疏水度隨蝦頭自溶產(chǎn)物分子質(zhì)量大小的變化趨勢(shì)可以得出，不同分子質(zhì)量大小的蝦頭自溶產(chǎn)物，存在平均疏水度越小苦味越大的規(guī)律。

3.3 利用含外切酶的復(fù)合風(fēng)味蛋白酶協(xié)同蝦頭內(nèi)源酶水解蝦頭可得到蛋白回收率高的酶解產(chǎn)物，且苦味值相對(duì)于自溶產(chǎn)物得到極大改善。

[1]HEU M S, KIM J S, SHAHIDI F. Components and nutritional quality of shrimp processing by-products[J]. Food Chemistry, 2003, 82: 235-242.

[2]朱志偉, 曾慶孝, 林奕封. 蝦頭的內(nèi)源蛋白酶酶解研究[J]. 食品科學(xué), 2003, 24(10): 29-32.

[3]劉石生, 易美華, 周晶. 凡納濱對(duì)蝦蝦頭蛋白的內(nèi)源酶水解研究[J].水產(chǎn)科學(xué), 2007, 26(5): 285-288.

[4]章超樺, 鄧尚貴, 洪鵬志. 刀額新對(duì)蝦的快速自溶技術(shù)[J]. 水產(chǎn)學(xué)報(bào), 1999, 23(4): 387-391.

[5]章超樺, 鄧尚貴, 洪鵬志. 蝦組織快速自溶技術(shù)在海鮮調(diào)味料生產(chǎn)上的應(yīng)用研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 26(2): 36-39.

[6]曹文紅, 章超樺, 洪鵬志. 響應(yīng)面法優(yōu)化南美白對(duì)蝦蝦頭自溶工藝的研究[J]. 中國(guó)食品學(xué)報(bào), 2009, 9(1): 158-164.

[7]武利剛, 謝廣深, 段杉. 活性炭和酵母粉對(duì)蝦頭蝦殼蛋白水解液脫腥脫苦的比較研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2008, 24(12): 1243-1246.

[8]解萬翠, 楊錫洪, 章超樺. 蝦頭水解蛋白脫苦脫腥方法的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2009, 25(1): 1247-1249.

[9]SAHAA B C, HAYASHI K. Debittering of protein hydrolyzates[J]. Biotechnology Advances, 2001, 19(5): 355-370.

[10]ELISABETH B, HANS-DIETER B. Bitter taste of enzymic hydrolysates of casein[J]. Z Lebnsm Unters Forsch, 1993, 197: 14-19.

[11]FITZGERALD R J, GUINN G O. Enzymatic debittering of food protein hydrolysates[J]. Biotechnology Advances, 2006, 24: 234-237.

[12]NEY K H. Bitterness of peptides: amino acid composition and chain length[J]. ACS Symposium Series, 1979, 115: 149-173.

[13]黃冬香, 李林, 于新. 羅非魚蛋白自溶水解條件優(yōu)化[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 31(5): 93-97.

[14]ISHIBASHI N. A mechanism for bitter taste sensibility in peptides[J]. Agrie Biol Chem, 1988, 52(3): 819-827

[15]ADLER-NISSEN J. Enzymic hydrolysis of food proteins[M]. New York: Elsevier Applied Science Publishers, 1986: 2210-2230.

Analysis of Bitterness-Average Protein Hydrophobicity Relationship and Debittering of Autolysis Products of Shrimp Head

FU Guang-zhong1，ZHANG Chao-hua1,2,*，JI Hong-wu1,2，XIE Wan-cui1，GAO Jia-long1,2，LU Hong-yu2
(1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China；2. Key Laboratory of Guangdong Higher Education Institutions for Advanced Processing of Aquatic Product, Zhanjiang 524088, China)

In order to find out the distribution of bitter peptides in the autolysis products of shrimp head and the relationship between bitterness and their protein hydrophobicity, ultrafitration was employed to fractionate the autolysis products, and the separated fractions were tested for their bitterness and average protein hydrophobicity, and the bitterness-improving effect of synergetic hydrolysis by flavourzyme added during shrimp head autolysis was also investigated. The bitterness of the autolysis products mainly resulted from the presence of peptides with a molecular weight varying from 3 to 5 kD. The autolysis products with smaller average hydrophobicity presented stronger bitterness. Compared with single autolysis, the presence of flavourzyme resulted in an increase in protein recovery by 3.5% and a decrease in bitterness by 50%.

shrimp head；autolysis；bitter；average hydrophobicity；flavourzyme；debitter

TS254.9

A

1002-6630(2010)19-0121-03

2010-01-30

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAD29B09)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃及政策引導(dǎo)類計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAD94B08)；廣東省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(2008A020100002)

付光中(1984—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ笊镔Y源利用。E-mail：fuguangzhong@126.com

*通信作者：章超樺(1956—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品高值化利用。E-mail：zhangch@gdou.edu,cn