魷魚內臟水解液美拉德反應條件優化及反應前后氨基酸組成的變化

張慧芳，李婷婷，勵建榮，*，李學鵬，董志儉

（1.渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013；2.大連民族學院生命科學學院，遼寧大連116600）

隨著水產品加工業的快速發展，不同種類的魷魚產品不斷涌現，由此而產生大量的加工下腳料，其中魷魚內臟約占15.92%[1]。這類副產物大都用來加工魚粉，還有部分甚至被當作廢物隨意丟棄或掩埋。魷魚內臟營養豐富，每100g魷魚內臟中含脂肪21.15g，蛋白質21.24g，鈣51.46mg，鐵609.07μg和磷95.88μg[1]。此外，魷魚內臟水解液中還含有18種氨基酸（包括全部人體必需氨基酸），魷魚內臟油脂脂肪酸中含10.58%的EPA和15.23%的DHA，非常值得開發研究[2]。目前利用魷魚內臟提取魚油、生產海味素、加工魷魚醬油等已有報道[3-6]。

美拉德反應在食品加工過程中可以使本來不具備顏色和香味的物質通過混合反應產生不同程度的褐色和香味。近年來的研究發現美拉德反應產物具有抗氧化作用[7]，尤其是一些含有氨基還原酮結構的美拉德反應產物[8-11]。以魷魚內臟的酶解液為基料，通過Maillard反應制備天然健康的海鮮調味料對于拓寬魷魚內臟的應用范圍，提升其價值具有重要意義。本文以魷魚內臟酶解液為基料，通過美拉德反應制備風味產物，并探索葡萄糖、pH、溫度及時間等因素對美拉德產物風味的影響，研究美拉德反應前后氨基酸組分的變化情況，旨在為制備營養豐富、風味濃郁的海鮮風味調味料提供技術和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魷魚（阿根廷魷魚） 市售；中性蛋白酶500LAPU/g，諾維信公司；葡萄糖、檸檬酸 均為食品級。

PB-10型pH計 賽多利斯公司；賽康BL301B3絞肉機 上海賽康電器有限公司；DK-8D型電熱恒溫水槽 上海一恒科技有限公司；日立L-8900型氨基酸全自動分析儀日立高新技術公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酶解液制備 將魷魚內臟（含水量70%）和水按1∶1混合，置于酶反應器中，攪拌器不停攪拌，在自然pH、45℃下加1%中性蛋白酶反應4h，4500r/min離心20m in后取上清液[12]。

1.2.2 美拉德產物的制備 在錐形瓶中加入10m L的上述酶解液，加入占酶解液一定質量的葡萄糖攪拌均勻，用0.1mol/L NaOH溶液和10%的檸檬酸溶液調至一定pH，封口置于一定溫度的水浴鍋中反應一定時間后取出，流水冷卻。

1.2.2.1 pH對魷魚內臟水解液美拉德產物風味的影響 將酶解液的pH分別調至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，葡萄糖加入量為1.5%，在100℃反應60m in。進行感官評定。

1.2.2.2 時間對魷魚內臟水解液美拉德產物風味的影響 將酶解液pH調至8.0，在100℃，葡萄糖加入量為1.5%，分別反應30、40、50、60、70m in。進行感官評定。

1.2.2.3 溫度對魷魚內臟水解液美拉德產物風味的影響 將酶解液pH調至8.0，葡萄糖加入量為1.5%，在80、85、90、95、100℃反應50m in。

1.2.2.4 葡萄糖添加量對魷魚內臟水解液美拉德產物風味的影響 將酶解液pH調至8.0，葡萄糖添加量分別0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，在100℃反應50m in。

1.2.2.5 正交實驗 根據上述單因素實驗得出的結果，對反應pH、反應溫度、反應時間和葡萄糖添加量進行四因素三水平的正交優化。

表1 四因素三水平正交優化表Table1 Orthogonal optimization of four factors and three levels

1.2.3 感官評定 美拉德反應產物的感官評定方法：評分檢驗法[13]。采用9點快感標度測定法對樣品進行總體風味接受性測定，以腥味、肉香味、海鮮味、香甜味、烤香味、焦糊味、苦味、咸味以及色澤為評價指標，由10人組成的評價小組對每個樣品的總體接受性按照9點快感標度測定法評分，對每個樣品按0～9打分，9=極喜歡，8=非常喜歡，7=喜歡，6=較喜歡，5=一般，4=較不喜歡，3=不喜歡，2=非常不喜歡，1=極不喜歡，結果取平均值。

1.2.4 氨基酸組分分析 利用氨基酸自動分析儀分析美拉德反應前、后氨基酸組分變化情況。

2 結果與討論

2.1 優化美拉德反應條件

2.1.1 pH對美拉德產物感官風味的影響 體系pH對美拉德反應產物種類的影響至關重要，其影響是通過羰基和氨基在不同pH環境中可進行不同程度的離子化來實現的[14]。當pH大于7時，Amadori重排的結果產生了還原酮，如4-羥基-5-甲基-2，3-二氫呋喃-3酮（HMFone）和一些諸如丙酮醇、丙酮醛和雙乙酰的產物，這些物質進一步參與美拉德反應[15]。如圖1所示，當pH5～8時，隨著pH的增加，感官評分隨之增加，原腥味逐漸減弱，鮮味逐漸增強，樣品顏色由淡黃色不斷加深。當pH9時，感官評分降低，可能由于美拉德反應劇烈，產生焦糊味。這說明pH過低和過高都不利于美拉德反應風味物質的形成，但偏堿性的環境有利于美拉德反應的進行。由感官評分可知，pH為8時美拉德產物感官風味較好。

圖1 不同pH值對水解液美拉德反應產物感官評分的影響Fig.1 Effects of pH on the sensory evaluation of Maillard reaction products

2.1.2 反應時間對美拉德產物感官風味的影響 如圖2所示，當反應時間為30min時，感官評分較低，原腥味較重，可能是由于反應不徹底，隨著反應時間的延長，氨基酸和還原糖不斷反應，產物風味逐漸增強，當反應時間為50m in時，感官評分最高，產物風味最濃郁。但是當反應時間超過50min時，產物明顯地產生其他雜味和焦糊味。這說明反應時間對美拉德反應同樣很重要，反應時間太短，反應不完全，而反應時間太長，會產生一些不良氣味。由感官評分可知，反應時間為50m in時美拉德產物感官風味較好。

圖2 不同反應時間對水解液美拉德反應產物感官評分的影響Fig.2 Effects of time on the sensory evaluation of Maillard reaction products

2.1.3 反應溫度對美拉德產物感官風味的影響 美拉德反應是一個反應網絡，溫度的高低會使反應網絡沿著不同的反應支路而生成不同的風味，因此溫度對美拉德反應中風味物質的形成具有重要影響[16]。有研究表明，80～120℃范圍內，褐變速率會隨著溫度的上升而加快，超過120℃后，褐變速率又會趨于平緩[17]。本次實驗選取的溫度范圍是80～100℃。如圖3所示，溫度在80～100℃范圍內，隨著溫度的升高，產物的感官綜合評分也不斷的增加，產物原腥味逐漸減少，顏色由淡黃色逐漸加深。可能是由于溫度的升高會增加糖和氨基酸組分的反應活性，產生大量的揮發物質。由感官評分可知，反應溫度為100℃時美拉德產物感官風味較好。

圖3 不同反應溫度對水解液美拉德反應產物感官評分的影響Fig.3 Effects of reaction temperature on the sensory evaluation ofMaillard reaction products

2.1.4 葡萄糖添加量對美拉德產物感官風味的影響

葡萄糖是美拉德反應的必要條件之一，葡萄糖的添加量必然會對美拉德反應產生影響。如圖4所示，當葡萄糖添加量為0.5%時，產物感官評分較低，原腥味較重，隨著葡萄糖添加量的增加，感官評分隨之增高，當葡萄糖添加量為1.5%時，感官評分值達到最高，反應產物香味濃郁，且容易辨別，美拉德反應適中；當葡萄糖添加量繼續增加時，可能發生焦糖化反應，感官評分逐漸下降，產物風味也較差，雜味重。由感官評分可知，葡萄糖添加量為1.5%時美拉德產物感官風味較好。

圖4 不同葡萄糖添加量對水解液美拉德反應產物感官評分的影響Fig.4 Effects of glucose dose on the sensory evaluation of Maillard reaction products

2.1.5 正交實驗優化美拉德反應條件 從表2數據進行極差分析，影響反應產物風味評分的重要程度依次是：pH=溫度＞時間=葡萄糖添加量，即pH及溫度對產物風味的影響最大，葡萄糖添加量對產物風味的影響最小；最佳反應條件為：pH 7.5、時間45m in、溫度95℃、葡萄糖添加量1.5%；由方差分析表3可知pH、溫度、時間和葡萄糖添加量對實驗結果有差異但并不顯著。

表2 四因素三水平正交優化結果Table2 Results of the orthogonal optimization of four factors and three levels

表3 方差分析表Table3 Analysis of variance

2.2 美拉德反應前后氨基酸組分分析

表4 美拉德反應產物中主要氨基酸的組成變化Table4 Changes of themain amino acids component in the Maillard reaction products

美拉德反應前水解液和反應后產物的氨基酸組成如表4所示。氨基酸減少比例較明顯的主要有：組氨酸（86.71%）、脯氨酸（39.11%）、精氨酸（16.18%）、苯丙氨酸（15.96%），說明這幾種氨基酸是參與該美拉德反應產香味的主要氨基酸。另外，魷魚內臟水解液中含有較多的鮮味物質谷氨酸，且美拉德反應后僅減少5.88%，這對利用水解液進行美拉德反應制備鮮味調料有重要的意義。

3 結論

本實驗比較了不同pH、不同時間、不同溫度和不同葡萄糖添加量對魷魚內臟酶解液美拉德反應產物風味的影響，并利用正交實驗獲得最佳的美拉德反應條件為：葡萄糖添加量1.5%、反應溫度95℃、pH7.5、反應時間45min。

通過比較水解液美拉德反應前、后氨基酸的組成及變化情況，發現美拉德反應后氨基酸含量普遍降低；變化較明顯的氨基酸是組氨酸、脯氨酸、精氨酸以及苯丙氨酸，說明這幾種氨基酸可能是參與該美拉德反應產香味的主要氨基酸；鮮味氨基酸天冬氨酸和谷氨酸的損失較小，必需氨基酸總含量較高，具有良好的營養性。

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