鮑魚蒸煮液美拉德反應制備海鮮調味基料工藝優化

吳靖娜，靳艷芬，陳曉婷，潘 南，葉琳弘，劉智禹,*

（1.福建省水產研究所，國家海水魚類加工技術研發分中心（廈門），福建省海洋生物增養殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013；2.福建省海洋生物資源開發利用協同創新中心，福建 廈門 361013；3.集美大學食品與生物工程學院，福建 廈門 361021）

鮑魚蒸煮液美拉德反應制備海鮮調味基料工藝優化

吳靖娜1,2，靳艷芬3，陳曉婷1，潘 南1,2，葉琳弘1,2，劉智禹1,2,*

（1.福建省水產研究所，國家海水魚類加工技術研發分中心（廈門），福建省海洋生物增養殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013；2.福建省海洋生物資源開發利用協同創新中心，福建 廈門 361013；3.集美大學食品與生物工程學院，福建 廈門 361021）

為研制新型的海鮮調味品基料，以鮑魚蒸煮液為原料，加入木糖進行美拉德反應，對樣品進行感官評定及pH值測定，同時輔以電子鼻分析美拉德產物的氣味變化，研究不同木糖添加量、反應溫度及反應時間對美拉德反應程度及產物的影響，確定鮑魚蒸煮液美拉德反應的制備工藝。結果表明，不同反應條件對反應程度及產物氣味組成均有影響，正交試驗得出鮑魚蒸煮液美拉德反應工藝的最優參數為木糖添加量10%、反應溫度110 ℃、反應時間40 min，此條件下產物的pH值為4.73±0.08，A280 nm為0.37±0.02，A420 nm為0.27±0.02。

鮑魚蒸煮液；美拉德反應；電子鼻

鮑魚自古被譽為海味珍品之冠，素有“一口鮑魚一口金”之說，我國是世界第一養鮑大國[1]，據報道，2014年，全國的鮑魚養殖量達到11.539 7萬 t[2]。隨著鮑魚養殖業的發展壯大，推動了鮑魚加工業的迅猛發展，鮑魚凍

制品、干制品及罐制品等加工產品層出不窮。然而，鮑魚加工過程中產生了大量富含肽類及氨基酸的鮑魚蒸煮液未得到充分利用。美拉德反應是一種羰氨縮合的非酶褐變反應，該反應會產生大量的美拉德反應產物，其中包括了起始階段的香味物質前驅物，揮發性香氣物質、高活性的中間產物和大分子質量棕黑色的聚合物[3]，這些產物可賦予產品特殊的色澤與風味[4]，而且產生大量的強抗氧化性物質[5-7]。研究表明，多肽或氨基酸與還原糖經美拉德反應能夠提高其抗氧化活性，且產生獨特的香味[8]，于是通過美拉德反應制備海鮮味香料，既可充分利用鮑魚蒸煮液提高其附加值，又可開發新型的香精，具有廣闊的前景和市場價值。因此，本研究選用鮑魚蒸煮液為原料，與木糖進行美拉德反應制備獨特風味的海鮮調味品基料，以感官評價、氣味變化及pH值為主要考核指標，研究木糖添加量、反應溫度和反應時間對美拉德反應的影響，并對制備工藝進行優化，為實現鮑加工副產物的高值化利用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料

鮑魚蒸煮液 廈門島之原生物科技有限公司。

42795陶瓷膜（孔徑200 nm）、1438210009納濾膜（截留分子質量150 D）、Roll812sun10110200反滲透膜廈門福美科技有限公司。

1.2 儀器與設備

PEN 3型電子鼻 德國Airsense公司；FE20型pH計梅特勒-托利多儀器有限公司；DU-30G型電熱恒溫油浴鍋 上海恒科學儀器有限公司；多功能卷式膜小試設備廈門福美科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鮑魚蒸煮濃縮液的制備

鮑魚蒸煮液經200 nm陶瓷膜除雜，再經反滲透膜和截留分子質量150 D的納濾膜濃縮過濾，獲得2 800 mL可溶性固形物含量為10%的鮑魚蒸煮濃縮液。經測定，鮑魚蒸煮液的蛋白質含量為4.50%，多肽含量為0.35 mg/mL，游離氨基酸含量為1.58 mg/mL。

1.3.2 美拉德反應條件優化

1.3.2.1 木糖添加量對美拉德反應的影響

分別取20 mL的鮑魚蒸煮液，按不同的添加量（2%、4%、6%、8%、10%和12%）加入木糖，置于110 ℃條件下反應60 min，自然pH值，反應后測定pH值，進行感官評價及電子鼻分析。

1.3.2.2 反應溫度對美拉德反應的影響

分別取20 mL的鮑魚蒸煮液，添加10%的木糖，置于不同溫度（80、90、100、110 ℃和120 ℃）條件下反應60 min，自然pH值，反應后測定pH值，進行感官評價及電子鼻分析。

1.3.2.3 反應時間對美拉德反應的影響

分別取20 mL的鮑魚蒸煮液，添加10%的木糖，110 ℃條件下設定不同的反應時間（30、40、50、60、70、80 min）進行反應，自然pH值，反應后測定pH值，進行感官評價及電子鼻分析。

1.3.2.4 正交試驗優化美拉德反應

在單因素試驗的基礎上，以感官評分為評價指標，同時對各組試驗進行電子鼻分析。選取木糖添加量、反應溫度、反應時間3個因素進行正交試驗設計，各因素水平見表1。

表1 正交試驗因素與水平Table1 The coded levels and corresponding actual levels of factors used in orthogonal array design

1.3.3 感官評定

由10 位評價人員組成評價小組對樣品進行感官評價。將氣味單個指標，分設為差、較差、一般、較好、很好5個等級，根據感官評價結果，建立單因素評價矩陣，采用模糊綜合評價模型對其進行分析[9-10]。

1.3.4 電子鼻分析

根據樣品頂空揮發物通過傳感器的電阻值G與基準氣體通過傳感器的電阻值G0的比值而進行數據處理和模式識別[11]。傳感器陣列由10 個金屬氧化物傳感器組成：1號傳感器W1C對芳香成分靈敏；2號傳感器W5S對氮氧化合物很靈敏，靈敏度大；3號傳感器W3C對氨水、芳香成分靈敏；4號傳感器W6S對氫氣有選擇性；5號傳感器W5C對烷烴芳香成分靈敏；6號傳感器W1S對甲烷靈敏；7號傳感器W1W對硫化物靈敏；8號傳感器W2S對乙醇靈敏；9號傳感器W2W對芳香成分、有機硫化物靈敏；10號傳感器W3S對烷烴靈敏。

將15 mL的反應產物置于離心管中，密封，室溫靜置40 min，使管中樣品與氣體部分達到一個相的平衡，采用頂空吸氣法進行電子鼻檢測，每組均3 個平行。

測定條件為：傳感器清洗時間80 s，歸零時間10 s，樣品準備時間5 s，樣品測試時間60 s，內部流量300 mL/min。為保證數據的穩定性和精確性，經預實驗選取測定過程中50～52 s的數據用于后續分析[12]。

1.3.5 美拉德反應產物pH值的測定

pH值下降的程度是衡量美拉德反應劇烈程度的一個指標。待反應產物自然冷卻到室溫后，用pH計直接測定反應產物的pH值[13]。

1.3.6 美拉德反應產物中間產物的測定

美拉德反應產物中的低分子質量香味中間體可以用280 nm波長處紫外吸光度表示，吸光度越大，香味物質越多。將美拉德反應產物稀釋500 倍，在280 nm波長處測定吸光度。

1.3.7 美拉德反應產物褐變程度的測定

褐色的類黑精是美拉德反應的重要產物，褐變程度提供了一個可視化的測量手段。將美拉德反應產物稀釋200 倍，在420 nm波長處測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 美拉德反應條件的優化

2.1.1 木糖添加量對美拉德反應的影響

圖1 木糖添加量對產物pH值（A）和感官評分（B）的影響Fig.1 Effect of xylose concentration on the pH value and sensory score of Maillard reaction products

木糖物美價廉，具有較好的反應活性[14]，并且是生成呋喃類物質的良好前體物，能夠促進產物產生甜味和焦糖香[15]。美拉德反應過程中會產生甲酸和乙酸等有機酸，pH值是衡量美拉德反應劇烈程度的一個重要參數[16-17]，由圖1可知，隨著木糖添加量的增加，各體系的pH值呈下降的趨勢，說明在氨基含量一定的條件下，增加木糖的添加量有助于美拉德反應的進行；其中2%、4% 和6%反應體系間的pH值差異不顯著（P＞0.05），4%、6%、8%和10%反應體系間的pH值差異不顯著（P＞0.05），6%、8%、10%和12%反應體系間的pH值差異不顯著（P＞0.05）；從感官評分發現隨著木糖添加量的增加感官評分逐漸升高，但是木糖添加量為12%時，感官評分低于10%的反應體系，這可能是因為糖質量濃度的增加，提高了美拉德反應和焦糖化的反應物質量濃度，有利于反應朝低糖方向發展，加速了美拉德反應的進程，具有香味的小分子物質不斷形成，然而，焦糖化也導致了色澤的加深，導致了感官評分的下降。

由圖2可發現，隨著木糖添加量的增加，2、7和9號傳感器的響應值不斷升高，其中2號傳感器對氮氧化合物較敏感，7號傳感器對硫化物類物質最為敏感，9號傳感器對有機硫物質敏感，根據電子鼻檢測分析，木糖添加量的變化對產物的含硫和含氮化合物具有明顯的影響。

圖2 10 個傳感器對不同木糖添加量美拉德反應風味物質的響應圖Fig.2 Responses of 10 sensors to the odorants of Maillard reaction products formed with different amounts of xylose

圖3為不同木糖添加量美拉德反應產物電子鼻區分的主成分分析（princial components analysis，PCA）圖，可以看出，不同木糖添加量的美拉德反應產物第1主成分（75.39%）和第2主成分（14.31%）累積方差貢獻率為89.70%，兩個因素包含了樣品的大部分信息，可以較好地反映原來多指標的信息。從圖3可發現，不同木糖添加量美拉德反應產物風味上有部分重疊，這是因為各反應體系的主體芳香成分接近，只是含量上有區別。在第1主成分上，從左到右點的方向，木糖添加量依次增加，10%和12%的木糖添加量與其他組別處于不同的區域。結合各個指標的分析結果，選擇10%為適宜的木糖添加量。

圖3 6 組樣品電子鼻區分的PCA圖Fig.3 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed with different amounts of xylose

2.1.2 反應溫度對美拉德反應的影響

圖4 反應溫度對美拉德產物pH值（A）和感官評分（B）的影響Fig.4 Effects of reaction temperature on the pH value (A) and sensory score (B) of Maillard reaction products

由圖4可知，隨著反應溫度的升高，反應產物的pH值不斷降低，反應進程不斷加速，不同溫度的反應體系間差異達到顯著水平（P＜0.05），這與大量研究結果[18-20]相同；經感官評定，溫度為110 ℃時，產物的色澤和風味較好，這與叢艷君等[21]的研究結果相同。當溫度超過110 ℃時，會導致產物炭化，雜味成分增多并帶有焦臭，這是因為美拉德反應是一個復雜的反應網絡，每步反應對溫度的敏感性都各不相同，溫度的高低會促使反應網絡沿著不同的反應支路而生成不同的產物[22]，通常，反應溫度升高，美拉德反應加快，溫度每升高10 ℃，反應速率增加3～5 倍，溫度過高，會產生較強烈的異味，降低食品中營養物質氨基酸和糖類的營養價值，溫度過低，反應程度不夠，產生的香氣不夠濃郁[23-24]。

圖5 10 個傳感器對不同溫度的美拉德反應風味物質的響應圖Fig.5 Responses of 10 sensors to the odrants of Maillard reaction products formed at different reaction temperatures

由圖5發現，隨著反應溫度的升高，傳感器1、3和5的響應值緩慢降低，傳感器2、4、6、7、8、9和10的響應值不斷加強，說明溫度升高對各種風味均有影響。

圖6 5 組樣品電子鼻區分的PCA圖Fig.6 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed at different reaction temperatures

從圖6可以看出，不同反應溫度條件下美拉德反應產物第1主成分（92.84%）和第2主成分（3.85%）的累積方差貢獻率為96.69%，兩個因素包含了樣品的大部分信息，可以較好地反映原來多指標的信息，其區別主要體現在第1主成分上。從圖6可發現，在第1主成分上，從左到右點的方向，溫度逐漸升高，不同反應溫度的美拉德反應產物呈現出良好的單向性，區分明確；其中，80 ℃和90 ℃反應溫度條件下的美拉德反應產物風味有部分重疊，100、110 ℃和120 ℃反應溫度條件下的產物風味PCA分析處于不同的區域。綜合考慮各個指標，選擇110 ℃為較佳的反應溫度。

2.1.3 反應時間對美拉德反應的影響

圖7 反應時間對美拉德產物pH值（A）和感官評分（B）的影響Fig.7 Effects reaction time on the pH value and sensory score of Maillard reaction products

圖8 10 個傳感器對不同反應時間的美拉德反應風味物質的響應圖Fig.8 Responses of 10 sensors to the odorants of Maillard reaction products formed at different reaction times

由圖7發現，隨著反應時間的延長，反應產物的pH值不斷降低，美拉德反應程度持續加深，反應50、60、70 min的pH值不存在顯著性差異（P＞0.05），其他組別間均差異顯著（P＜0.05）；經感官評定發現，美拉德反應由30 min延長至80 min的過程中，感官評分并非隨著時間的增加而提高，這與張彩菊等[25]研究結果相似，反應50 min時產生的風味較好，合理控制反應時間的長短對于風味物質的生成非常關鍵，時間過短，反應不完全，反應中間體還沒有充分轉化為風味化合物，呈味、呈香

不理想；而反應時間過長，則反應液顏色較深且呈焦糊味，影響呈味物質的可接受性。因此選擇50 min為適宜的反應時間。

如圖8所示，隨著反應時間的延長，傳感器1、3和5的響應值緩慢降低，傳感器2、4、6、7、8、9和10的響應值不斷加強，這與反應溫度對產物風味特性的影響結果相同。

圖9 6 組樣品電子鼻區分的PCA圖Fig.9 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed at different reaction times

從圖9可以看出，不同反應時間條件下美拉德反應產物第1主成分（80.71%）和第2主成分（13.97%）的累積方差貢獻率為94.68%。反應50、60、70 min產物的風味幾乎重疊，說明3 個時間段產生的風味物質差異不明顯，這與pH值的變化規律相似。綜合考慮，選擇50 min為適宜的反應時間。

2.2 美拉德反應條件正交試驗優化

選擇單因素試驗中木糖添加量、反應溫度和反應時間作L9（34）正交試驗，對美拉德反應條件參數進行優化，試驗方案及結果見表2。

表2 正交試驗設計與結果Table2 Orthogonal array design with experimental results

由表2可知，影響感官評分的各因素主次順序為：反應溫度（B）＞木糖添加量（A）=反應時間（C），從表3的方差分析可知，反應溫度對美拉德反應感官評分影響顯著，木糖添加量和反應時間的影響不顯著。根據極差分析得到美拉德反應的最優組合為A2B2C2，即木糖添加量10%、110 ℃條件下反應40 min。而表2中的最優工藝為A2B2C3和A3B2C1，即10%木糖、110 ℃條件下反應60 min 和12%木糖、110 ℃條件下反應50 min。以所得的3 個工藝參數進行驗證實驗，結果如表4所示，發現各反應組的反應進程和反應產物差異不顯著，這與方差分析結果中溫度的影響因素顯著相吻合，因此，從節約能源的角度考慮，選用A2B2C2為最優方案。

圖10 10 個傳感器對不同反應基料的美拉德反應風味物質的響應圖和PCA圖Fig.10 Responses of 10 sensors to Maillard reaction products formed under different reaction conditions

從圖10可發現，試驗組3、5、7，試驗組2、4、9、試驗組1、6、8處于相對靠近的區域，這與感官評分基本吻合。

表3 感官評價方差分析Table3 Analysis of variance (ANOVA) of sensory score

表4 驗證實驗結果Table4 Results of verification experiments

3 結 論

通過單因素試驗對鮑魚蒸煮液美拉德反應的影響因素進行考察，結果表明木糖添加量、反應溫度及反應時間對鮑蒸煮液美拉德反應產均有影響，其中反應溫度對鮑蒸煮液美拉德反應的影響最為顯著。在單因素試驗的基礎上進行了正交試驗，確定了美拉德反應的最佳反應條件為：在鮑蒸煮液中添加10%木糖，于110 ℃條件下反應40 min。所得反應汁色澤較佳，有較好的鮮味且無腥臭味，符合調味品基料的要求。

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Optimization of Preparation of Seafood Flavor Condiment Base from Cooked Abalone Juice by Maillard Reaction

WU Jingna1,2, JIN Yanfen3, CHEN Xiaoting1, PAN Nan1,2, YE Linhong1,2, LIU Zhiyu1,2,*
(1. Fisheries Research Institute of Fujian, National Research and Development Center for Marine Fish Processing (Xiamen), Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province, Xiamen 361013, China; 2. Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources, Xiamen 361013, China; 3. College of Food and Biological Engineering, Jimei University, Xiamen 361021, China)

In this study, cooked abalone juice was used to produce seafood flavor condiment base via Maillard reaction with xylose under heating conditions. Sensory evaluation and pH value of the reaction products were determined and odor changes were analyzed using electronic nose. Using orthogonal array design, the reaction conditions xylose concentration, temperature and time were optimized to be 10%, 110 ℃, and 40 min, respectively. Under the optimized conditions, the pH value of the Maillard reaction products was 4.73 ± 0.08, and absorbance values at 280 and 420 nm (A280 nmand A420 nm) were 0.37 ± 0.02, and 0.27 ± 0.02, respectively.

cooked abalone juice; Maillard reaction; electronic nose

10.7506/spkx1002-6630-2016220010

TS254.4

A

1002-6630（2016）22-0069-08

吳靖娜, 靳艷芬, 陳曉婷, 等. 鮑魚蒸煮液美拉德反應制備海鮮調味基料工藝優化[J]. 食品科學, 2016, 37(22): 69-76. DOI:10.7506/spkx1002-6630-2016220010. http://www.spkx.net.cn

WU Jingna, JIN Yanfen, CHEN Xiaoting, et al. Optimization of preparation of seafood flavor condiment base from cooked abalone juice by Maillard reaction[J]. Food Science, 2016, 37(22): 69-76. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-2016220010. http://www.spkx.net.cn

2016-04-19

國家海洋公益性科研專項（201405016）；福建省科技重大專項（2014NZ0001-1）；

廈門市海洋經濟發展專項（14CZP041HJ15）；福建省海洋高新產業發展專項；

福建省海洋經濟創新發展區域示范項目（2014FJPT01）；廈門南方海洋研究中心項目（14PZY017NF17）

吳靖娜（1984—），女，助理研究員，碩士，研究方向為水產品加工與綜合利用。E-mail：31301863@qq.com

*通信作者：劉智禹（1972—），男，教授級高級工程師，博士，研究方向為水產品加工與綜合利用。E-mail：13906008638@163.com