蝦調味料風味的GC-MS分析研究

李天琪，胡飛

(華南理工大學 食品科學與工程學院，廣州 510640)

蝦調味料風味的GC-MS分析研究

李天琪，胡飛*

(華南理工大學 食品科學與工程學院，廣州 510640)

文章以竹節蝦頭為原料，經過酶解和Maillard增香工藝，在Maillard反應中添加具有功能活性的生姜精油組分，得到風味良好的海鮮調味基料，采用固相微萃取-氣相色譜-質譜(SPME-GC-MS)聯用法鑒定特征揮發性成分物質，分析評價調味基料的風味體系。采用氨基酸自動分析儀對Maillard反應前后氨基酸組分含量分析。研究發現：Maillard反應前后產物各檢出50種和56種成分物質，主要有烴類、醇類、醛類、吡嗪類和酮類化合物等，它們的協同作用構成了調味料的特殊風味。將蝦頭酶解液和Maillard增香型海鮮調味料的風味成分進行分析比較，進一步研究了反應前后特征風味物質的變化及對產品的影響效果。結果表明：加入生姜精油的海鮮調味基料，對調味料的風味具有明顯增香作用，制得的調味料不僅具有獨特的海鮮風味，還有著辛辣、芳香風味。氨基酸分析結果顯示：含量變化明顯主要是組氨酸(66.71%)、脯氨酸(35.88%)、甘氨酸(19.96%)、苯丙氨酸(19.54%)、賴氨酸(17.14%)，說明這5種氨基酸可能是參與該Maillard反應的主要氨基酸。

蝦頭；調味料；固相微萃取；風味; 氨基酸

蝦肉味鮮美、營養豐富，是我國傳統的出口海產品，在國際市場上有著很高的聲譽。在冷凍過程中，由于酚氧化酶的作用，易出現蝦頭變黑的現象，因此我國出口對蝦大多有去頭帶殼或去頭去殼兩種形式，在加工這兩種出口對蝦產品過程中，約占對蝦重1/3的對蝦頭未能被充分利用，而僅作為飼料或廢棄物處理，造成資源浪費及環境污染。近年來，隨著蝦養殖業的不斷發展，出口去頭蝦的量增加，對蝦頭資源的綜合利用日益受到人們的重視。國內外學者在此方面都進行了不同程度的研究和探索。

蝦頭用于開發蝦味海鮮調味料是開發利用農副產品廢棄物的熱點。對蝦風味的香氣成分提取主要有溶劑提取法、同時蒸餾法、固相微萃取、頂空等，然后通過GC-MS進行成分分析。固相微萃取技術集取樣、萃取及富集于一體，操作簡便，而且具有萃取速度快、操作成本低以及便于實現自動化等優點[1-3]。

風味是影響調味料可接受性的一個重要因素，隨著社會的發展，人們對調味料的追求已由單一風味向多元化、復合型風味發展，因此制備復合型風味調味料有著廣泛的應用前景[4，5]。生姜精油是從生姜根莖中得到的揮發性組分，是生姜主要的風味物質，有著濃郁的芳香氣味，主要成分是姜烯、水芹烯、姜醇、芳樟醇等[6]，具有矯正魚、肉的不愉快異味、使之增香增色的作用，可以改善相關食品風味。目前，生姜精油的提取方法有很多，其中水蒸氣汽蒸餾法提取生姜精油是最常見的一種方法，其他方法有溶劑法、壓榨法、超臨界CO2萃取法等。本實驗的生姜精油在離子液體體系下采用纖維素酶酶解生姜的方法，再經提取、純化制得[7]。本文以蝦頭酶解液為原料，添加生姜精油、還原糖等其他輔料進行Maillard反應，獲取功能性調味海鮮基料產品，采用氨基酸自動分析儀對Maillard反應前后氨基酸組分含量進行分析，采用SPME-GC-MS方法檢測Maillard增香處理前后風味料的特征揮發性風味成分，探索體系的風味組成。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

竹節蝦頭 本地市場；風味蛋白酶20000 U/g、中性蛋白酶60000 U/g 廣州齊云生物有限公司；生姜精油(大于99%) 自制。

取新鮮蝦頭，清洗干凈，控干水分，打漿。取蝦頭漿約10 g，加入蒸餾水使料液質量比為1∶1，采用風味蛋白酶與中性蛋白酶組合對蝦頭進行酶解(風味酶和中性酶的酶活比為1)，加酶量為2000 U/g，調節pH至7.0，溫度為50 ℃，反應時間為3 h，水解度為41.31%，加熱至90 ℃滅酶15 min，冷卻后于5000 r/min離心15 min，取上清液，冷藏待用。

取上述酶解液20 mL，添加5%的還原糖(葡萄糖和木糖的質量比為4)，加入2 g的氨基酸(甘氨酸和精氨酸的質量比為1)、0.02 mL的生姜精油，調節pH至7.0，Maillard反應體系溫度為105 ℃，反應時間為40 min，反應后冷卻，冷藏待用。

1.2 主要儀器

Trace DSQ GC-MS聯用儀 美國Finnigan公司；PDMS 75 μm萃取頭 美國Sulpco公司；A300全自動氨基酸分析儀 德國曼默博爾公司。

1.2.1 色譜條件

色譜柱PEG-20M(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，萃取頭在250 ℃解吸3 min進樣。程序升溫：40 ℃下以5 ℃/min的速率升至120 ℃，保持2 min，再以7 ℃/min的速率升至220 ℃，保持5 min。進樣口溫度250 ℃，載氣(He)流速1.0 mL/min。

1.2.2 質譜條件

電離方式EI，電離電壓70 eV，傳輸線溫度250 ℃，離子源溫度250 ℃，掃描質量范圍：35～350 amu[8]。

1.3 揮發性成分分析

量取8 mL樣品于15 mL的樣品瓶中，加入2 mL飽和食鹽水，迅速上蓋，45 ℃水浴中預熱30 min。從瓶蓋中插入吸附頭，吸附30 min。吸附后，直接進樣至色譜-質譜聯用儀中測定。

1.4 氨基酸成分分析

取定容后的樣液4 mL于離心試管中，按樣品∶磺基水楊酸(15%，V/V)為4∶1加入磺基水楊酸，混合均勻。置于冰箱中2～4 ℃，60 min，取出后以10000 r/min離心15 min，取上層清液再次以10000 r/min離心15 min。以1∶25(V/V)稀釋并經0.22～0.45 μm過濾器過濾后裝入試劑瓶中上機分析。

1.5 數據處理

GC-MS 實驗數據處理通過GC-MSD化學工作站完成，未知化合物經計算機檢索同時與NIST譜庫和Wiley譜庫進行匹配定性，且僅當正反匹配度大于800(最大值為1000)的鑒定結果才予以采納。通過Excel軟件，按峰面積歸一化法求得各化學成分的相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 SPME-GC-MS總離子流色譜圖

蝦頭酶解產物(樣品 1)和Maillard增香型調味料(樣品 2)的揮發性成分的GC-MS色譜圖見圖1和圖2。GC-MS中的各組分質譜經NIST譜庫和Wiley譜庫檢索及資料分析，鑒定各揮發性香氣成分，各檢出50種和56種成分，成分按照結構分類統計見表1。

圖1 樣品 1揮發性成分總離子流色譜圖

圖2 樣品 2揮發性成分總離子流色譜圖

酶解后保留時間(min)Maillard增香后保留時間(min)組分名稱酶解后含量(%)Maillard增香后含量(%)1.301.30三甲胺5.210.851.581.57丙酮0.980.542.022.04乙酸乙烯酯1.870.322.592.59異戊醛2.670.452.692.692-甲基丁醛0.950.353.12-2-乙基呋喃0.32-3.233.304-甲基環己醇0.870.654.794.79環庚三烯0.350.465.26-1-甲基-1,4-環己二烯0.61-5.94-葵烷1.35-6.156.15己醛2.260.57.23-甲酸甲酯1.41-8.19--十二烷0.77-8.578.72對二甲苯0.560.259.20-3-甲基丁酸3.58-9.49-十四碳烷2.96-9.629.582-庚酮0.400.4310.01-1,2,3-環己醇1.67-10.61-3-甲硫基丙醛1.32--11.32莰烯-0.7112.0412.042-辛酮6.552.8612.58-苯甲醛3.26--12.80β-蒎烯-0.6213.0512.996-甲基-5-庚烯-2-酮0.975.3213.1913.282-甲基-1-庚烯-6-酮0.310.3813.3713.412-甲基-5-(1-甲基乙基)1,3-環己烯0.260.3613.6213.63正辛醛2.940.89-13.77異松油烯-0.60-14.201-甲基-4(1-甲基乙烯基)環己烯-2.44

續 表

2.2 揮發性風味化合物種類及相對含量

對表1中的各揮發性化合物進行分析分類，各種成分相對含量見表2。

表2 樣品揮發性化合物的種類及相對百分比

由表2可知，蝦頭的酶解產物和經過Maillard反應的增香型調料均含有豐富的揮發性化合物，對于海鮮調味基料的特征性香氣有重要作用。

烴類化合物通常具有清香和甜香的風味，對整體風味有一定的貢獻。將2個樣品中的烴類化合物歸一化含量相比，蝦頭酶解液中含有14種，占15.57%，而加入生姜精油經過Maillard反應增香的調味料中烴類化合物含有24種，占52.21%，含量明顯升高。其中主要含有α-姜黃烯、姜烯、β-防風根烯、β-倍半水芹烯等，含量分別為11.66%，7.46%，8.59%，6.76%，總占比為34.47%，與反應前后烴類化合物含量增幅基本一致，這些均為生姜精油的主要成分物質，同時說明海鮮調味基料烴類物質的增長主要由生姜精油引入。姜烯是生姜精油含量最高的組分，代表了生姜精油的典型氣味，β-倍半水芹烯則是具有生姜典型的辛辣、芳香風味[9]，表明加入生姜精油的蝦頭酶解液在經Maillard反應后還能保持原有的部分風味物質，使調味料具有獨特的生姜辛辣、芳香風味。

吡嗪類化合物在肉類食品中的氣味起著關鍵的作用，2個樣品中分別檢出6種和10種，其中從蝦頭的酶解液中測出含歸一化量為29.67%，經過Maillard反應后含量降至24.28%。由表2可知，吡嗪類對于蝦風味料的香氣起著主要作用，例如2,6-二甲基吡嗪、三甲基吡嗪、3,5-二乙基-2-甲基吡嗪等，由于吡嗪類化合物的高含量和低風味閾值，賦予了蝦濃郁的肉香風味[10]。吡嗪類化合物在蝦頭酶解液Maillard反應后含量有所下降，但種類有一定增加，如3,5-二甲基-2-丙基-吡嗪具有獨特的烤肉香味，具有低的風味閾值，使蝦的風味更濃郁，是本調味基料產品海鮮風味的重要組成成分。

從蝦頭的酶解液中檢測出大量的醛類物質，共9種，主要是苯甲醛、辛醛等烷基醛和部分烯醛，如2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-環己烯-1-基)-2-丁烯醛。苯甲醛的含量在經過美拉德反應后變化顯著，在酶解液中含量為3.26%，經Maillard反應后含量變低，基本檢測不出。苯甲醛可能是氨基酸的斯特雷克爾反應生成的，被鑒定為烤花生的主要單羰基化合物，具有令人愉快的杏仁香、堅果香和水果香[11]。酶解液中除了苯甲醛，還有異戊醛、辛醛，它們是多不飽和脂肪酸的代謝產物，具有蘋果、水果氣味。乙醛是評價肉類和肉類產品氧化狀態和風味質量的可靠指標，與肉的腥味相關[12]，但在Maillard反應液中未被檢出，說明Maillard反應有著一定的去腥效果。

酮類物質是由不飽和脂肪酸的熱氧化或降解產生的。在蝦頭的酶解液中酮類物質檢出6種，含量為12.17%，而Maillard反應后含量變為10.78%，含量有所降低，例如2-辛酮、丙酮等氣味均強烈，它們的存在使得蝦頭酶解液具有不同的蘑菇香，芳香；6-甲基-5-庚烯-2-酮具有強烈的柑橘香，水果香，在酶解液中的含量為0.97%，經過Maillard反應后含量升為5.32%，含量明顯提高，促使蝦頭調味料具有不同的水果香。在2個樣品中發現的甲基酮，如2-庚酮，可能是由其碳鏈的β氧化，再經脫羧形成的，這些化合物具有明顯的清香和水果香氣，并且隨著碳鏈的延長，有更顯著的水果味。

醇類化合物在蝦頭酶解液中檢出3種，含量為3.22%，經過Maillard反應后含量為3.35%，檢出5種。芳樟醇、桉油烯醇、蓽澄茄油烯醇具有濃郁的木青氣息，似玫瑰木香氣，又有果香[13]，在酶解液中未檢出，它們都是生姜精油中含有的特殊風味物質，說明經過Maillard反應后精油中醇類的風味物質能有效地保存于調料中，它們的存在使調味料具有更柔和的風味。在2個樣品中檢出的其他物質也對酶解液和調味料的風味有著輔助作用，如三甲胺是肉類產生腥味的主要風味物質，在酶解液中含量為5.21%，經過Maillard反應后含量降為0.85%，這說明Maillard反應在增香的同時還具有顯著的去腥功能。酯類化合物在酶解液和經過Maillard反應的增香調味料中分別檢出了6種和4種，如甲酸甲酯是脂肪酸氧化斷裂的產物，具有香甜的果香，對樣品的整體風味起到重要的柔和作用。

2.3 Maillard反應前后氨基酸組分分析

Maillard反應前水解液和反應后產物的氨基酸組成見表3。

表3 Maillard反應產物中主要氨基酸的組成變化

由表3可知，Maillard反應后氨基酸含量普遍降低，氨基酸減少比較明顯的主要有：組氨酸(66.71%)、脯氨酸(35.88%)、甘氨酸(19.96%)、苯丙氨酸(19.54%)、賴氨酸(17.14%)，這說明這幾種氨基酸是參與該Maillard反應產香味的主要氨基酸。呈鮮味的谷氨酸、對呈肉風味具有重要作用的甲硫氨酸與胱氨酸在Maillard反應后含量降低不明顯，必需氨基酸含量高，這對于蝦頭調料整體風味營養具有重要的意義。

3 結論

本文以新鮮蝦頭為原料，利用酶解和Maillard增香工藝，在Maillard反應中加入生姜精油組分，制備出良好風味的蝦調味料，并通過SPME-GC-MS法對2種樣品的揮發性風味成分進行分析鑒定，比較引入生姜精油的Maillard反應增香對風味的影響，結論如下：

揮發性風味物質在酶解產物Maillard反應前后各檢出50種和56種，主要由烴類、醇類、醛類、酮類、吡嗪類等物質組成，其中烴類化合物含量和種類增長顯著，主要由生姜中具有典型生姜辛辣風味的α-姜黃烯、姜烯、β-防風根烯、β-倍半水芹烯等物質引入，表明海鮮調味基料產品經過Maillard反應后有效保留了生姜精油的特殊風味物質。

吡嗪類化合物具有獨特的海鮮風味，在產品反應前后分別檢出29.35%和24.28%，由于其閾值低，構成海鮮調味料的主體特征風味。同時，其他風味組分也對海鮮風味調料具有明顯的增香柔和作用。

比較水解液Maillard反應前、后氨基酸組成及變化情況，發現Maillard反應后氨基酸含量普遍降低，但呈味氨基酸、谷氨酸、甲硫氨酸變化量少，必需氨基酸含量較高，具有良好的營養性。

在生物酶解技術基礎上，添加功能性物質生姜精油，提高了海鮮調味基料的風味和功能效果，為水產副產物的深入開發和利用提供了良好的思路和指導。

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Analysis and Research of Shrimp Flavoring by GC-MS

LI Tian-qi, HU Fei*

(School of Food Science and Engineering, South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

Penaeusjaponicusshrimp head is used as raw material and processed by enzymatic hydrolysis and Maillard reaction technique, which aims to study flavor determination and evaluation technology of shrimp flavorings.Ginger essential oil is added to the Maillard reaction that a kind of flavoring with better flavor is obtained. And then solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS)is adopted to determine the characteristic volatile flavor compounds, the seasoning flavor system is also analyzed and evaluated.The change of amino acid content after Maillard reaction is analyzed by amino-acid analyzer. The results show that there are 50,56 kinds of volatile compounds identified respectively. Most of the compounds are hydrocarbons, alcohols, aldehydes and sulfuric compounds. They cooperate with each other to make up the specific aroma of shrimp flavoring. Comparing the determination results of samples before and after Maillard reaction, the effect of various flavor substances on the characteristics of seafood flavoring is also studied. The result indicates that the seafood flavoring which is made by Maillard reaction owns better flavor. The seafood flavor owns pungent and aromatic flavor after the ginger essential oil is added to the Maillard reaction. Amino acid analysis result shows that the main amino acids which have much reduction during the reaction are histidine(66.71%),proline(35.88%)，glycocoll(19.96%)and phenylalanine(19.54%),lysine(17.14%).It indicates that these five amino acids might be the key factor taking part in the Maillard reaction.

shrimp head; flavoring; SPME; flavor; amino acid

2016-11-16 *通訊作者

廣東高校特色調味品工程技術開發中心開放課題資助項目(GCZX-B1103)

李天琪(1993-),女,回族，安徽阜陽人，碩士， 研究方向：谷物科學與工程。

TS201.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.05.020

1000-9973(2017)05-0094-05