張麗鳳 楊錫洪,2,3 解萬翠,2,3 吉宏武,2,3

ZHANG Li-feng1 YANG Xi-hong1,2,3 XIEWan-cui1,2,3 JIHong-wu1,2,3

劉書成1,2,3 田利利1 李 翥1

LIU Shu-cheng1,2,3 TIAN Li-li1 LIZhu1

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088;2.廣東普通高等學校水產(chǎn)品深加工重點實驗室，廣東 湛江 524088;3.廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點實驗室，廣東 湛江 524088）

(1.College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang,Guangdong 524088,China;2.Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution,Zhanjiang,Guangdong 524088,China;3.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety,Zhanjiang,Guangdong 524088,China)

南美白對蝦蝦頭約占蝦體重量的30%～40%，營養(yǎng)成分非常豐富。據(jù)報道[1]，蝦頭蛋白質(zhì)含量為36%～40%，粗脂肪含量為7.78%，甲殼質(zhì)含量為17.69%，且還含有豐富的維生素E、A和Ca；蝦頭的氨基酸組成中，必需氨基酸質(zhì)量占氨基酸總量的45.33%，Asp、Glu等呈鮮味的氨基酸含量較高，蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高，是一種低脂高蛋白的原料，有很大的開發(fā)利用價值。Min-Soo Heua等[2]對對蝦的下腳料包括蝦頭、蝦殼及尾部的基本營養(yǎng)成分進行研究，結(jié)果表明，粗蛋白含量為9.3%～11.6%，脂類約為0.7%，鈣的含量為3 g/100 g高于其它礦物質(zhì)，加工副產(chǎn)品中游離氨基酸的總含量(2 g/100 g)比可食用部分(1.7 g/100 g)約高15%。目前，蝦頭綜合開發(fā)利用的制品主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖[3]、蝦腦糖、蝦腦油、蝦黃醬、蝦精粉、蝦香味素等。蝦頭經(jīng)水解可制成營養(yǎng)豐富、具有保健功能的調(diào)味品，又可作蝦味食品的添加劑，如蝦精粉具有獨特的海鮮風味，可作為方便面、蝦味蘇打餅干等食品的配料和調(diào)味料。

采用生物酶解技術(shù)及Maillard反應(yīng)，將其開發(fā)成新型蝦味香精具有廣闊的應(yīng)用前景。陳志鋒[4]采用酶解技術(shù)以毛蝦為原料制備了蝦風味基料，并對氨基酸組分進行了分析；高翔[1]利用蝦副產(chǎn)品開發(fā)蝦頭醬、蝦調(diào)味汁、蝦味醬油及蝦味香精等蝦調(diào)味品；丁原州等[5]對蝦醬的開發(fā)和應(yīng)用進行了研究，解萬翠等[6]利用Maillard反應(yīng)進行蝦風味料的制備。文獻中有關(guān)Maillard反應(yīng)模式的研究，大多是建立還原糖和氨基酸的特定體系，來研究生成物的性質(zhì)，探討其影響增香效果的規(guī)律，從而使食品在加工過程中產(chǎn)生所期望的風味。由于食品基質(zhì)的復雜性、影響反應(yīng)途徑因素的多樣性及反應(yīng)活性中間體提取的困難性，對于復雜食品體系中的Maillard反應(yīng)模式的研究較少，單一體系的可借鑒意義受到一定的限制。本試驗基于南美白對蝦蝦頭酶解液體系進行Maillard反應(yīng)模式的探討，得到其不同影響因素下的變化規(guī)律，對進一步控制Maillard反應(yīng)，制備兼具良好香氣和滋味的蝦味香精提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

南美白對蝦蝦頭：湛江國聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)股份有限公司；

復合蛋白酶（2 000 U/g）、風味蛋白酶（80 000 U/g）：食品級，南寧龐博生物工程有限公司；

葡萄糖、木糖、甘氨酸、精氨酸：食品級，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司；

氫氧化鈉、甲醛（36%～37%）：分析純，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器

絞碎機：HR2648型，菲利普電器（亞洲）有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：YLE-1000型，北京精科華瑞儀器有限公司；

電子控溫試管加熱器：FG-I型，上海新儀微波化學科技有限公司；

pH計：pHS-2C型，德國賽多利斯科學儀器有限公司；

磁力攪拌器：78-1型，江蘇省金壇市宏華儀器廠；

電子天平：AY-120型，深圳巨杰科技有限公司；

紫外分光光度計：UV-3200PC型，上海美譜達儀器有限公司；

臺式高速離心機：TG16-WS型，上海嘉鵬科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 蝦頭酶解液的制備 新鮮蝦頭在低溫條件下清洗，按照1∶1(m∶m)的固液比添加蒸餾水打漿，按照蝦頭質(zhì)量的1.5%添加酶（復合蛋白酶∶風味蛋白酶=2∶3），50℃水浴酶解3.0 h，沸水浴15min鈍化酶，得到蝦頭酶解液作為下一步試驗原料。

1.2.2 不同條件下美拉德反應(yīng)液的制備

(1)不同反應(yīng)溫度：稱取蝦頭酶解液20 g和葡萄糖+木糖（3%+1%）、甘氨酸+精氨酸（0.5%+0.25%）的反應(yīng)配方，置于60mL反應(yīng)管內(nèi)，自然pH（約8.3），分別放入80，90，100，110℃的恒溫水浴鍋及試管加熱器內(nèi)反應(yīng)。每個溫度分別反應(yīng) 0，10，20，30，40，50，60 min，反應(yīng)完畢立即取出迅速放入冰水浴，冷卻至室溫以下，放入4℃冰箱存放備檢測用。

(2)不同初始pH值：稱取蝦頭酶解液20 g和葡萄糖+木糖（3%+1%）、甘氨酸+精氨酸（0.5%+0.25%）的反應(yīng)配方，置于60mL反應(yīng)管內(nèi)，將pH分別調(diào)節(jié)為6，7，8，9及自然pH，分別放入100℃的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)。每個pH值分別反應(yīng)0，10，20，30，40，50，60min，反應(yīng)完畢立即取出迅速放入冰水浴，冷卻至室溫以下，放入4℃冰箱存放備檢測用。

每組反應(yīng)液平行做3組試驗。

1.2.3 分析方法

(1)總氮含量的測定：采用微量凱氏定氮法，參照GB/T 5009.5——2010。

(2)反應(yīng)體系褐變程度的測定：根據(jù)文獻[7]，由于反應(yīng)液顏色較深，做相應(yīng)調(diào)整如下，將反應(yīng)液稀釋后在420 nm處測定吸光值，使得測定結(jié)果在0.2～0.8有效范圍內(nèi)，測定結(jié)果乘以相應(yīng)稀釋倍數(shù)后所得數(shù)據(jù)越大表明褐色產(chǎn)物的生成量越多[8]。本試驗將反應(yīng)液稀釋10倍可滿足測定結(jié)果的有效性，用5 000 r/min離心10min，然后取上清液在420 nm處測定吸光值。

(3)pH變化情況的測定：反應(yīng)液在室溫條件下，采用pH計進行測定。

(4)氨基態(tài)氮的測定：采用甲醛電位滴定法，參照ZBX 66038-87。

(5)風味感官品評：采用描述分析試驗—風味剖面法、差異標度和分類試驗—評分法，對反應(yīng)液從兩方面進行評分，香氣方面、滋味方面：均采用10分制，其標準見表1。

待樣品恢復常溫后進行品評，評分由10人組成的評定小組進行。最后按照香氣∶滋味=6∶4得出每個樣品的總分，依據(jù)總分繪制感官分值趨勢圖，并且對于蝦頭酶解液和不同條件下的最佳樣品采用定量描述分析(QDA)方法。

表1 風味感官評價標準Table1 Standards of organoleptic evaluation on the flavor

表1 風味感官評價標準Table1 Standards of organoleptic evaluation on the flavor

蝦味、肉香味、鮮味、甜味、咸味：0～2 略有、2～4 一般、4～6 明顯、6～8 較濃、8～10 濃郁；腥味、氨氣味、苦澀味：0～2 很濃、2～4較濃、4～6明顯、6～8一般、8～10很淡；綜合得分=香氣均分×0.6+滋味均分×0.4。

項目 香氣描述 項目 滋味描述蝦味 對蝦特征的鮮甜氣味 鮮味 以肉、水產(chǎn)品的湯汁所帶有的鮮味為準腥味 水產(chǎn)品具有的腥氣味 咸味 10%食鹽溶于水的口感為適當標準肉香味 肉類食品的特征香味 甜味 新鮮對蝦煮熟后產(chǎn)生的滋味為標準氨氣味 水產(chǎn)品腐敗后產(chǎn)生的刺激氨氣味 苦澀味 蝦頭、蝦殼產(chǎn)生的苦澀味

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對蝦頭酶解液Maillard反應(yīng)模式體系的影響

溫度不僅影響Maillard反應(yīng)的速度而且影響反應(yīng)物的濃度和它們之間的相互作用，不同溫度下，蝦頭酶解液的Maillard反應(yīng)液隨著反應(yīng)時間的延長，其顏色逐漸加深、最終pH發(fā)生變化，風味也隨著時間發(fā)生改變，其測定結(jié)果見圖1。

由圖1(a)可知，反應(yīng)溫度不同時，反應(yīng)體系在420 nm吸光度值均隨著反應(yīng)時間的增加而增加，表明褐色物質(zhì)不斷積累。當反應(yīng)條件為110℃、60min時，420 nm吸光度值最大達到6.65，而在相同反應(yīng)時間（60min）條件下，反應(yīng)溫度分別為80，90，100 ℃時，420 nm吸光度值則分別為4.25，4.50，6.16?？梢姡磻?yīng)溫度越高，420 nm吸光度值即褐色物質(zhì)積累速度越快、積累量越多。

由圖1(b)可知，當反應(yīng)溫度為80℃時，體系最終pH值變化不顯著，表明反應(yīng)溫度較低時，酸性物質(zhì)產(chǎn)生較少；而反應(yīng)溫度較高時，最終pH值變化則較為顯著，表明反應(yīng)溫度較高時，利于美拉德反應(yīng)的高級階段進行，使得胺類化合物降解生成低堿性化合物，而糖類物質(zhì)降解生成較多的酸性化合物以及發(fā)生自由胺基和羰基的縮合降低體系的pH，這與Bueno-Solano等[9,10]在研究中得到的結(jié)果也是一致的。

圖1 美拉德反應(yīng)過程中反應(yīng)體系420 nm吸光值、pH、感官得分、氨基態(tài)氮的變化Figure 1 Change of the absorption at 420 nm，pH，sensory scores，amino acid nitrogen in the Maillard reaction process

由圖1(c)可知，不同反應(yīng)溫度條件下，風味達到最佳的時間有所不同，反應(yīng)溫度為 80，90，100，110 ℃時，風味達到最佳 的 時 間 分 別 為 50，40，30，20 min， 最 佳 得 分 分 別 為8.67，8.80，8.90，8.87，隨著反應(yīng)溫度的升高，達到最佳時間逐漸縮短，最佳時期的風味先變好后變差，且反應(yīng)條件為100℃、30min時，整體風味最佳得分達8.9。反應(yīng)過程中，不同溫度對于反應(yīng)體系的風味有顯著影響，風味物質(zhì)隨著反應(yīng)時間的延長而逐漸增加，且溫度越高，變好越快，反應(yīng)越劇烈，但是風味物質(zhì)的種類很復雜，隨著反應(yīng)時間延長有不良風味物質(zhì)產(chǎn)生，所以隨著反應(yīng)時間延長風味感官略有降低。研究[11]表明，蝦風味的前體物質(zhì)為一組復雜的化合物。生蝦本身無香味,但經(jīng)煮熟后產(chǎn)生特征性蝦風味；低溫加熱時，無熟蝦風味；85℃以上加熱時，則產(chǎn)生熟蝦香氣，這表明蝦風味是由前體物質(zhì)的化學變化產(chǎn)生的。

由圖1(d)可知，Maillard反應(yīng)過程中反應(yīng)液的氨基態(tài)氮含量均在0.337～0.390 g/100 mL，與蝦頭酶解液的氨基氮含量0.34 g/100mL相比變化不大，蝦頭漿液在酶解過程中水解度達到34.6%，說明蛋白質(zhì)在酶解過程中水解為豐富的氨基酸和多肽，其利用率相對較高。酶解液中含有大量的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、賴氨酸和亮氨酸，是很好的滋味成分[12]，在Maillard反應(yīng)過程中，豐富的氨基酸被利用，進一步經(jīng)過Streeker降解產(chǎn)生多種風味物質(zhì)[13]也包括呈味氨基酸，其反應(yīng)的消耗量和生成量相差可能不大，這也是氨基氮總含量無顯著變化的主要原因。

2.2 初始pH對蝦頭酶解液Maillard反應(yīng)模式體系的影響

初始pH對于蝦頭酶解液Maillard反應(yīng)模式體系的影響見圖2。

由圖2(a)可知，初始pH對于蝦頭酶解液Maillard反應(yīng)模式體系吸光度值的影響是顯著的，pH為9.0時，吸光度值均在8以上，反應(yīng)時間為50，60min時達到相對較高水平11.7和12.5，而pH 6，7，8及自然pH的吸光度值均不到6，其中，pH 8和自然pH的反應(yīng)趨勢很一致，這主要是因為自然狀態(tài)下的pH在8.3左右與8.0接近。

同時，不同的初始pH，反應(yīng)過程中體系自身pH值也隨著反應(yīng)時間的延長而下降（見圖2(b)），通常情況下，隨著反應(yīng)的進行pH會降低，研究[13]認為，美拉德反應(yīng)過程中，反應(yīng)體系pH下降的主要原因主要有以下幾個方面，胺類物質(zhì)易生成低堿性化合物；糖類化合物分解生成酸類物質(zhì)以及高級美拉德反應(yīng)階段發(fā)生烯醇化反應(yīng)生成乙酸等。

體系pH對反應(yīng)產(chǎn)物種類有著至關(guān)重要的影響，其影響是通過羰基和氨基在不同pH環(huán)境中可進行不同程度的離子化來實現(xiàn)的[13]，當體系初始pH較高時，胺類物質(zhì)更易形成堿性化合物，同時由于pH升高使得更多的氨基酸參與美拉德反應(yīng)，促進了高級美拉德反應(yīng)階段的進行，加速乙酸等酸性物質(zhì)的形成，從而使得體系的pH隨著初始pH的升高而下降的速度加快。

圖2 美拉德反應(yīng)過程中反應(yīng)體系420 nm吸光值、pH、感官得分、氨基態(tài)氮的變化Figure 2 Change of the absorption at 420 nm,pH，sensory scores，amino acid nitrogen in the Maillard reaction process

由圖2(c)可知，不同初始pH下，體系的風味感官得分均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，反應(yīng)時間為30～40min時達到最佳值，其中，自然pH和pH 8.0在反應(yīng)30min后達到最佳風味，感官得分分別為9.0和8.8，反應(yīng)體系褐色物質(zhì)的積累隨著pH的增大而增快增多，這也與孫麗平等[13]的研究結(jié)果一致，即色澤的變化速率隨樣品初始pH的增加而增加。初始pH對體系風味影響較顯著，pH 6.0整體風味最差，有明顯的酸味，相對較為好的風味是在40min達到；pH 7.0體系略有酸味，在40min左右達到較好風味，可以看出酸可以一定程度地延長風味達到最佳的時間。

由圖2(d)可知，不同初始pH下反應(yīng)過程中氨基態(tài)氮的含量沒有顯著變化，其值均在0.329～0.381 g/100 mL，這可能是由于Maillard反應(yīng)過程中，主要利用酶解液中的豐富游離氨基酸進行降解，并且也產(chǎn)生了一定量的呈味氨基酸。Maillard反應(yīng)中的Streeker降解產(chǎn)生許多風味物質(zhì)[13]，這可能也是氨基氮沒有明顯變化但風味感官分值卻變化明顯的原因。

2.3 以風味輪圖表示的QDA優(yōu)化結(jié)果

對最佳反應(yīng)樣品采用定量描述分析(QDA)方法，根據(jù)評價的分值繪出QDA圖見圖3。

圖3 不同反應(yīng)條件下美拉德反應(yīng)體系風味成分的QDA圖Figure 3 QDA of the flavour compounds ofMaillard reaction system in different reaction conditions

由圖3(a)可知，未經(jīng)過熱反應(yīng)的蝦頭酶解液，生腥味突出，有氨味、苦澀味，整體風味較差，綜合得分僅為7.5。經(jīng)過Maillard反應(yīng)后，整體風味有較大改善和提高，在pH 8.0、100℃下30min的反應(yīng)液，其蝦味、肉香味及鮮味都顯著增加（見圖3(b)），并且腥味、氨味及苦澀味明顯減弱，綜合得分提高到8.8；在自然pH、100℃、30min條件下的反應(yīng)液，整體風味最佳，感官得分由酶解液的7.5提高到8.9（見圖3(c)）。未經(jīng)調(diào)節(jié)pH的反應(yīng)液整體風味更為醇和、自然鮮味、甜味劑肉香味與調(diào)節(jié)pH后的反應(yīng)液相比都較好一些，這一點對于工業(yè)化的應(yīng)用有著重要意義。

由圖3可知，酶解液經(jīng)過Maillard反應(yīng)后的增香效果還是很顯著的。熱反應(yīng)后樣液的整體可接受性明顯提高，尤其是在腥味、肉香味、苦澀味方面，得到很大改善。研究[14,15]發(fā)現(xiàn)，新鮮生肉及水產(chǎn)品的風味柔和但具有明顯的鐵腥味、生腥味，酶處理可以釋放更多呈味氨基酸，提供豐富的滋味成分，進一步熱反應(yīng)可以產(chǎn)生理想的特征風味，主要是通過氨基酸和肽的降解、糖的降解、硫胺素的降解、脂類物質(zhì)的降解以及美拉德反應(yīng)等復雜的反應(yīng)過程。

3 結(jié)論

本試驗利用新鮮南美白對蝦蝦頭經(jīng)過生物酶解得到水解度為34.6%，含有豐富游離氨基酸的酶解液，將其作為Maillard反應(yīng)模式體系的研究對象。主要研究了不同溫度、不同初始pH下反應(yīng)體系在不同時間內(nèi)，色澤、pH及風味的變化情況，得出結(jié)論如下：

(1)南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應(yīng)，褐色物質(zhì)積累的速率和積累量隨著反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的增加而增加；pH下降的速度也隨著反應(yīng)溫度的增加而加快；不同反應(yīng)溫度條件下，風味達到最佳的時間有所不同，隨著反應(yīng)溫度的升高，達到最佳時間逐漸縮短。100℃、30min時，整體風味最佳得分達8.9。Maillard反應(yīng)是一個吸熱的過程，隨著溫度提高反應(yīng)速度加快，褐色物質(zhì)積累速度快、積累量大，達到最佳風味所需時間也有所縮短，并且反應(yīng)過程中pH隨反應(yīng)時間的延長會降低，但是不顯著。

(2)南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應(yīng)褐色物質(zhì)的積累速率和積累量隨著初始pH的升高而增加；初始pH越大，反應(yīng)過程中pH的變化就越顯著，但整體變化與單一體系的反應(yīng)相比均較緩慢。自然pH、100℃、30 min下，整體風味最佳，感官得分為8.9，此時在420 nm吸光度值為4.12。

(3)Maillard反應(yīng)對于南美白對蝦蝦頭酶解液的增香賦味效果很明顯，顯著提高了蝦味、肉香味及鮮味，并且生腥味、氨味及苦澀味得到很大改善。最佳條件下的反應(yīng)液色澤良好、香氣、滋味俱佳，可以作為良好的蝦風味料。

南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應(yīng)模式體系的研究有待于進一步深入探索，產(chǎn)物可以綜合感官評價和儀器檢測，對特征風味成分的組成有更為準確的測定。

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