蝦蟹漂燙汁酶解液美拉德反應(yīng)工藝優(yōu)化及其揮發(fā)性物質(zhì)分析

鄭美華,高 然,李玉霜,陳俊德

(自然資源部第三海洋研究所,自然資源部海洋生物資源開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)創(chuàng)新中心,福建廈門(mén) 361005)

我國(guó)是水產(chǎn)捕撈養(yǎng)殖大國(guó),同時(shí)也是水產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)。隨著人們生活水平的提高,蝦蟹類(lèi)消費(fèi)呈上升趨勢(shì)。蝦、蟹是重要的海產(chǎn)品,不僅提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì),還提供多種活性物質(zhì),如蝦青素、必需氨基酸、微量元素、不飽和脂肪酸等[1]。其中蛋白質(zhì)是建造和修復(fù)身體的重要原料,也能被分解為人體的生命活動(dòng)提供能量[2];蝦青素有抗炎、抗氧化、抗糖尿病、抗腫瘤等多種保健功效[3-4];必需氨基酸能夠提供人體的正常成長(zhǎng)、維護(hù)及保養(yǎng)[5];不飽和脂肪酸具有輔助改善記憶力和增強(qiáng)免疫功能等多種保健功效[2-3]。蝦蟹目前的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀可分為原條(活蝦、活蟹、冰凍、冰鮮蝦)、初級(jí)加工蝦蟹(去殼、去內(nèi)臟)、深加工蝦蟹(蝦丸、蟹肉棒等)及其他[6]。其中,原條類(lèi)水產(chǎn)品占總體消費(fèi)量的53%,初級(jí)加工和深加工水產(chǎn)品占比之和約為30%[6],可見(jiàn),蝦蟹的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀仍處于初級(jí)階段,在其生產(chǎn)加工過(guò)程中每加工1噸毛蝦產(chǎn)品,就會(huì)產(chǎn)生1.5噸左右蒸煮汁[7]。這些蒸煮汁富含蛋白質(zhì)、核苷酸和呈味氨基酸[8],是開(kāi)發(fā)海洋源調(diào)味料的優(yōu)質(zhì)原料。如果直接將蝦蟹漂燙汁廢棄排放,將造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。如何解決蝦蟹漂燙汁易變質(zhì)、帶魚(yú)腥味的問(wèn)題,并有效利用其中的水溶性營(yíng)養(yǎng)成分和小分子蛋白質(zhì)成為關(guān)鍵。美拉德反應(yīng)(Maillard reaction,MAR)不僅能夠增強(qiáng)水產(chǎn)品蛋白水解產(chǎn)物的鮮味,減少腥味[9];同時(shí)能夠?qū)Ρ碛^(guān)色澤和口感風(fēng)味起到增強(qiáng)效果[10-11]。蝦蟹漂燙汁苦味肽較多,游離氨基酸較少,如果直接進(jìn)行MAR無(wú)法產(chǎn)生足夠的風(fēng)味物質(zhì)[12]。故需要利用特異性蛋白酶酶解蝦蟹漂燙汁,降低苦味肽苦味,釋放呈味多肽及氨基酸,為MAR提供前體物質(zhì)[13-14]。最后,運(yùn)用MAR處理蝦蟹漂燙汁酶解產(chǎn)物,獲得具有濃郁的肉香味、燒烤香味和海鮮風(fēng)味的調(diào)味基料。

因此,本文以低值蝦蟹漂燙汁酶解液為基料,通過(guò)MAR增香、增色制備海鮮調(diào)味料呈味基料。以單因素法結(jié)合正交試驗(yàn)探索還原糖、氨基酸、溫度、時(shí)間和pH對(duì)蝦蟹漂燙汁海鮮調(diào)味料呈味基料中風(fēng)味評(píng)價(jià)及褐變指數(shù)(A420)的影響。借助電子鼻結(jié)合固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(Solid phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GCMS)對(duì)MAR前后的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析對(duì)比,旨在為蝦蟹的深加工及綜合利用提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蝦蟹漂燙汁(放置于-20 ℃冷凍保藏備用) 福建省豐盛食品有限公司;中性蛋白酶(20萬(wàn)U/g)、風(fēng)味蛋白酶(2萬(wàn)U/g) 廣州南寧龐博生物技術(shù)有限公司;木糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、精氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸均為食品級(jí);氫氧化鈉、鹽酸 均分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

Avanti J-26XP高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)BECKMAN公司;UV1780系列紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、GC MS-QP2010 SE氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;SG2便攜式pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;MILLi-Q DIRECT 16型MILLiQ超純水儀 美國(guó)密里博公司;DSHZ 300A恒溫水浴搖床 蘇州培英實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;PEN3電子鼻 德國(guó)AIRSENSE 公司;TG-1701MS色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm) 美國(guó)Thermo公司;固相微萃取裝置(SPME)(含PDMS 100 μm萃取頭) 美國(guó)Supelco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蝦蟹漂燙汁酶解粉末制備 利用高速冷凍離心機(jī)8000 r/min 4 ℃離心蝦蟹漂燙汁20 min后,取上清液置于冷凍干燥機(jī)中,-40 ℃冷凍干燥28 h,凍干得到蝦蟹漂燙汁粉末。在此基礎(chǔ)上,將蝦蟹漂燙汁粉末按物料比=1∶8 (w/V)加入蒸餾水?dāng)嚢枞芙?調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH在pH=7.0,反應(yīng)溫度50 ℃,加入3%蛋白酶(中性蛋白酶∶風(fēng)味蛋白酶=2∶1,即加入中性蛋白酶20 mg,風(fēng)味蛋白酶10 mg)[9-11],恒溫水浴振蕩下,反應(yīng)3 h后,100 ℃滅酶活10 min。提取物利用高速冷凍離心機(jī)8000 r/min 4 ℃離心15 min后,取上清液置于冷凍干燥機(jī)中-40 ℃冷凍干燥28 h,凍干得到蝦蟹漂燙汁酶解粉末。

1.2.2 氨基酸與還原糖的選擇

1.2.2.1 MAR反應(yīng)流程 蝦蟹漂燙汁酶解粉末→按1∶8 (w/V)比例加入蒸餾水→調(diào)節(jié) pH、設(shè)定溫度→加入5%還原糖、1%氨基酸→水浴加熱反應(yīng)→8000 r/min,4 ℃離心15 min→取上清→MAR產(chǎn)物[13]。

1.2.2.2 還原糖、氨基酸種類(lèi)選擇 固定加入1%甘氨酸,自然pH,溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察還原糖(果糖、木糖、葡萄糖、蔗糖)對(duì)MAR產(chǎn)物的感官評(píng)價(jià)和A420的影響[15];固定加入5%木糖,自然pH,溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察氨基酸(甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、半胱氨酸)對(duì)MAR產(chǎn)物的感官評(píng)價(jià)和A420的影響[16]。感官評(píng)價(jià)分值越高說(shuō)明MAR產(chǎn)物的整體風(fēng)味越好;A420測(cè)定值越大,則表明褐色產(chǎn)物的生成量越多。

1.2.3 蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR單因素實(shí)驗(yàn) 選用1.2.2篩選出來(lái)的木糖及精氨酸進(jìn)行MAR試驗(yàn),固定加入1%精氨酸,自然pH,溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察木糖含量(1%、2%、3%、4%、5%、6%)對(duì)MAR的影響[17];固定加入4%木糖和自然pH,溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察精氨酸含量(1%、2%、3%、4%、5%、6%)對(duì)MAR的影響[16];固定加入1%精氨酸和4%木糖,溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察pH(5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0)對(duì)MAR的影響[18];固定加入1%精氨酸和4%木糖,初始pH7.5,反應(yīng)時(shí)間30 min,考察溫度(75、80、85、90、95、100 ℃)對(duì)MAR的影響[19];固定加入1%精氨酸和4%木糖,初始pH7.5,溫度95 ℃,考察時(shí)間(30、50、70、90、110 min)對(duì)MAR的影響[20]。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),考察各因素對(duì)MAR感官評(píng)價(jià)綜合評(píng)分及A420褐變指數(shù)的影響。

1.2.4 MAR正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 依據(jù)MAR單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以木糖添加量、精氨酸添加量、初始pH、反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度五個(gè)因素為變量,感官評(píng)價(jià)結(jié)合褐變指數(shù)為指標(biāo),設(shè)計(jì)5因素4水平L16(45)[21]的正交試驗(yàn)確定蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR的最佳工藝。正交試驗(yàn)水平詳見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.2.5 指標(biāo)測(cè)定

1.2.5.1 感官評(píng)價(jià) 邀請(qǐng)10位業(yè)內(nèi)人員(男士5人,女士5人),并對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)[15,22]。依照表2感官評(píng)分綜合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)色澤、風(fēng)味、香氣對(duì)MAR產(chǎn)物進(jìn)行感官評(píng)定,采用10分制法。評(píng)分計(jì)算取其平均值,得到最終綜合色澤、風(fēng)味、香氣的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)。

表2 感官綜合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standards of sensory evaluation

1.2.5.2 褐變程度(A420)測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[23]的方法測(cè)定吸光值,為滿(mǎn)足測(cè)定結(jié)果的有效性(測(cè)定結(jié)果在0.2～0.8范圍內(nèi)有效),先將MAR后溶液稀釋至淺色(20倍),以未進(jìn)行反應(yīng)的酶解液作為參比,在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定其吸光度,最后將測(cè)定結(jié)果乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù)。最終結(jié)果越大,則表明褐色產(chǎn)物的生成量越多[24]。

1.2.6 電子鼻分析 取2.50 g樣品于電子鼻專(zhuān)用瓶中(40 mL頂空瓶)。電子鼻分析條件:頂空產(chǎn)生參數(shù):溫度室溫,時(shí)間1 h。獲取參數(shù)時(shí)間100 s,延滯時(shí)間200 s[25]。

PEN3型電子鼻由10 個(gè)不同的金屬氧化物傳感器陣列組成,不同傳感器對(duì)應(yīng)不同香氣物質(zhì),且每根傳感器的檢測(cè)限沒(méi)有單位,具體見(jiàn)表3。

表3 PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能描述Table 3 Properties of sensor on PEN3 electronic nose

1.2.7 SPME-GC-MS檢測(cè)風(fēng)味產(chǎn)物 氣相色譜條件為:TG-1701 MS色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫:40 ℃保持 2 min,以6 ℃/min速度升至120 ℃,再以10 ℃/min升至250 ℃保持10 min;載氣(He)流速1.0 mL/min,壓力 2.4 kPa,進(jìn)樣量 0. 5 μL;不分流進(jìn)樣[26]。

質(zhì)譜條件:電子轟擊(electron ionization,EI)離子源;電子能量70 eV;傳輸線(xiàn)溫度250 ℃;離子源溫度200 ℃;質(zhì)量掃描范圍m/z 33～450,掃描方式為全掃描;無(wú)溶劑延遲;檢測(cè)器電壓350 V。調(diào)諧文件為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧。

進(jìn)樣分析:取2 g美拉德反應(yīng)產(chǎn)物,置于20 mL樣品瓶中,用聚四氟乙烯隔墊密封,60 ℃下水浴平衡30 min,插入100 μm CAR/PDMS萃取纖維,頂空取樣45 min,然后在GC-MS進(jìn)樣口解吸5 min,進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)機(jī)分析[26]。

定性方法:色譜圖清除背景后,經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索,同時(shí)與NIST library對(duì)照相匹配,本研究?jī)H報(bào)道相似度大于80(最大值100)的鑒定結(jié)果[27]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

文中單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)及正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)均平行試驗(yàn)3次(n=3),取平均值。雙指標(biāo)考察時(shí)以感官評(píng)價(jià)為主,褐變指數(shù)(A420)為輔。采用Excel 2007軟件、Winmuster軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù);采用IBM SPSS Statistics 22軟件進(jìn)行顯著性分析,差異顯著水平為0.05;用Origin 9.1軟件完成作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 還原糖和氨基酸的選擇

2.1.1 還原糖的選擇 從圖1可見(jiàn)添加木糖所得MAR產(chǎn)物的感官綜合評(píng)分比葡萄糖、果糖和蔗糖較高,木糖反應(yīng)體系整體風(fēng)味較好,沒(méi)有魚(yú)腥味、脂肪味、酸味和澀味,產(chǎn)物也具有更好的色澤[27-28]。而且木糖的A420數(shù)值也較其他3種糖高。因此,選擇木糖作為蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR的還原糖。

圖1 還原糖種類(lèi)對(duì)MAR的影響Fig.1 Effect of reducing sugar kinds on Maillard reaction注:不同大寫(xiě)字母代表A420顯著差異,P<0.05;不同小寫(xiě)字母代表感官評(píng)價(jià)顯著差異,P<0.05;圖2～圖7同。GT:果糖;MT:木糖;PT:葡萄糖;ZT:蔗糖。

2.1.2 氨基酸的選擇 從圖2可見(jiàn)添加精氨酸所得MAR產(chǎn)物的感官綜合評(píng)分比甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸及不添加氨基酸的較高,精氨酸在理論上是苦味氨基酸,但適量添加于食品中可以用作營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑,且通過(guò)糖加熱反應(yīng)可以獲得特殊的香味物質(zhì)[29]。同時(shí),精氨酸的A420數(shù)值高于其他氨基酸;精氨酸的A420數(shù)值低于不加氨基酸的組別,但是差異不顯著,這是因?yàn)镸AR是還原糖和氨基酸的熱縮合反應(yīng),當(dāng)還原糖完全反應(yīng)時(shí)A420數(shù)值就會(huì)偏高(OD值為0.815),生成黑晶素產(chǎn)生焦糊味從而影響MAR產(chǎn)物的感官綜合評(píng)分。因此,選擇精氨酸作為蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR的氨基酸。

圖2 氨基酸種類(lèi)對(duì)MAR的影響Fig.2 Effect of amino acids kinds on Maillard reaction注:O:不添加氨基酸;G:甘氨酸;J:精氨酸;B:丙氨酸;BG:半胱氨酸。

2.2 美拉德反應(yīng)單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 木糖含量篩選 由圖3可見(jiàn),木糖添加量為4%時(shí),美拉德反應(yīng)感官綜合評(píng)分最高。在木糖含量1%～5%時(shí),隨著木糖含量的增加MAR產(chǎn)物的A420數(shù)值呈上升趨勢(shì),當(dāng)木糖含量為5%時(shí)達(dá)到平衡;再進(jìn)一步增加木糖含量至6%時(shí)A420值反而下降,且風(fēng)味變差,這是因?yàn)樵诟邷貤l件下還原糖過(guò)量反應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)度焦糖化有關(guān)[30]。A420數(shù)值反而下降。因此,選2%～5%為后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)咎翘砑恿俊?/p>

圖3 木糖含量對(duì)MAR的影響Fig.3 Effect of reducing sugar amount on Maillard reaction注:A、B、C為A420 nm的顯著性分析, a、b、c為感官評(píng)價(jià)的顯著性分析。

2.2.2 精氨酸含量篩選 由圖4可見(jiàn),在精氨酸添加量為1%～4%時(shí),MAR產(chǎn)物呈現(xiàn)出濃郁的海鮮味,精氨酸添加量為3%時(shí),MAR感官綜合評(píng)分最高。當(dāng)精氨酸添加量超過(guò)3%時(shí),感官評(píng)分有所下降。所以在褐變程度的可接受范圍內(nèi),香味中間體積累較多的情況下[31-32],結(jié)合感官評(píng)價(jià),選擇1%～4%為精氨酸含量。

圖4 精氨酸含量對(duì)MAR的影響Fig.4 Effect of amino acid amount on Maillard reaction

2.2.3 初始pH對(duì)蝦蟹海鮮調(diào)味料MAR的影響 由圖5可見(jiàn),pH=7.5時(shí)感官評(píng)分最高,風(fēng)味較好,蝦蟹海鮮味濃郁。這是因?yàn)閜H影響氨基酸的解離狀態(tài)引起的,在酸性介質(zhì)中,中間產(chǎn)物變得不活潑,得不到大量芳香類(lèi)物質(zhì);而在堿性介質(zhì)中,氨基酸呈陰離子態(tài),反應(yīng)性加強(qiáng),反應(yīng)速度加快;但pH升高,會(huì)加速焦糖化等副產(chǎn)物的生成,引起不良?xì)馕禰33-34]。褐變指數(shù)隨初始pH的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì),說(shuō)明初始pH對(duì)MAR產(chǎn)物的色澤影響顯著,并且初始pH為7.5時(shí)感官評(píng)分最高。因此,選用pH6.5～8.0為MAR初始pH。

圖5 初始pH對(duì)MAR的影響Fig.5 Effect of original pH on Maillard reaction

2.2.4 反應(yīng)溫度對(duì)蝦蟹海鮮調(diào)味料MAR的影響 由圖6可見(jiàn),溫度與褐變指數(shù)呈正相關(guān),當(dāng)溫度低于85 ℃時(shí),美拉德反應(yīng)不完全,產(chǎn)生的焦糖色不明顯;當(dāng)溫度高于95 ℃時(shí),MAR產(chǎn)物色澤越深產(chǎn)生的類(lèi)黑色素增多,產(chǎn)物顏色加深,色澤滿(mǎn)意度不好。從感官評(píng)價(jià)可見(jiàn),溫度低于85 ℃時(shí),產(chǎn)生的海鮮風(fēng)味不明顯;溫度過(guò)高(大于95 ℃)時(shí)會(huì)產(chǎn)生焦苦的異味,從而影響感官評(píng)價(jià)。因此,綜合感官評(píng)分和A420數(shù)值,選擇85～100 ℃為反應(yīng)溫度。

圖6 反應(yīng)溫度對(duì)MAR的影響Fig.6 Effcet of reaction temperature on Maillaer reaction

2.2.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)蝦蟹海鮮調(diào)味料MAR的影響 由圖7可見(jiàn),在反應(yīng)時(shí)間30～50 min時(shí),隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),精氨酸和木糖持續(xù)反應(yīng),產(chǎn)生一系列吡嗪、硫化物等小分子風(fēng)味物質(zhì),使樣品的燒烤味和海鮮風(fēng)味增加[35-36],使得感官評(píng)分提高。在反應(yīng)時(shí)間50 min時(shí),感官評(píng)分較好。而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)50 min后,MAR產(chǎn)物中明顯帶有焦苦味,感官評(píng)分降低。同時(shí),反應(yīng)時(shí)間與A420呈正相關(guān),隨著時(shí)間的增加,MAR產(chǎn)物的顏色加深。結(jié)合感官評(píng)價(jià),在保證A420處于可接受范圍內(nèi),選擇40～55 min為MAR反應(yīng)時(shí)間。

圖7 反應(yīng)時(shí)間對(duì)MAR的影響Fig.7 Effect of reaction time on Maillard reaction

2.3 MAR正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.3.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與極差分析 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,木糖添加量、精氨酸添加量、初始pH、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR的感官評(píng)價(jià)和A420數(shù)值影響較大。因此,采用L16(45)正交試驗(yàn)對(duì)MAR進(jìn)行條件優(yōu)化及驗(yàn)證。通過(guò)極差法分析5個(gè)因素對(duì)MAR的影響。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表4。

正交結(jié)果如表4所示,用極差法分析各因素對(duì)MAR的影響。對(duì)A420數(shù)值而言,各因素對(duì)MAR影響的順序?yàn)?初始pH(C)>反應(yīng)溫度(E)>木糖添加量(A)>精氨酸添加量(B)>反應(yīng)時(shí)間(D),初始pH是影響色素的主要因素,最佳美拉德反應(yīng)條件為A4B1C4D4E3。對(duì)感官評(píng)價(jià)而言,各因素對(duì)MAR影響的順序?yàn)?木糖添加量(A)>初始pH(C)>精氨酸添加量(B)>反應(yīng)溫度(E)>反應(yīng)時(shí)間(D),木糖添加量是影響感官評(píng)分的主要因素,反應(yīng)最佳條件組合為A3B3C3D3E2。本文以蝦蟹漂燙汁酶解粉末制備海鮮調(diào)味料基料,故以感官評(píng)價(jià)為主,褐變指數(shù)為輔。所以,根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果,綜合5種因素對(duì)MAR產(chǎn)物的色澤與風(fēng)味的影響,得出最佳工藝條件為A3B3C3D3E2。即木糖添加量為4%,精氨酸添加量為3%,初始pH為7.5,反應(yīng)時(shí)間為50 min,反應(yīng)溫度為90 ℃。

表4 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 Experimental design and results of orthogonal array

2.3.2 最優(yōu)MAR工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)最佳MAR工藝條件,木糖添加量為4%,精氨酸添加量為3%,初始pH為7.5,反應(yīng)時(shí)間50 min,反應(yīng)溫度90 ℃,進(jìn)行5組平行實(shí)驗(yàn),獲得產(chǎn)品的感官評(píng)分為8.23分,RSD為0.20%。感官評(píng)分高于正交試驗(yàn)所有組別,證明優(yōu)化結(jié)果優(yōu)于各正交試驗(yàn)組,所得產(chǎn)物色澤為淺褐色,腥味降低,風(fēng)味增強(qiáng)。正交優(yōu)化的最佳工藝條件穩(wěn)定、重復(fù)性好。然而,產(chǎn)品的A420數(shù)值僅為0.7283,RSD為0.03%,低于其它組別的A420數(shù)值,這是由于該最佳工藝的評(píng)價(jià)指標(biāo)為感官評(píng)價(jià)而不是褐變指數(shù)造成的。

2.4 電子鼻分析

2.4.1 電子鼻指紋圖 由圖8可知,MAR前樣品傳感器的相對(duì)電導(dǎo)值隨著進(jìn)樣時(shí)間發(fā)生波動(dòng),最后在40 s后趨于穩(wěn)定,達(dá)到平衡狀態(tài),因此,取41～43 s之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;MAR后傳感器的相對(duì)電導(dǎo)值在35 s后趨于穩(wěn)定,達(dá)到平衡狀態(tài),因此,也取41～43 s之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從圖8可見(jiàn),電子鼻對(duì)蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR產(chǎn)物的芳香成分有明顯的響應(yīng),其中2、7、9號(hào)傳感器的相對(duì)電導(dǎo)率值比其他傳感器顯著。

圖8 MAR前(A)后(B)樣品的電子鼻指紋圖Fig.8 Fingerprint information of electronic nose in hydrolysate before(A)and after(B)Maillard reaction注:1～10代表表3中對(duì)應(yīng)電子鼻的10根傳感器;圖10同。

2.4.2 樣品的主成分(PCA)分析 通過(guò)降維處理,圖9的橫軸為第一主成分的貢獻(xiàn)率,縱軸為第二主成分的貢獻(xiàn)率。貢獻(xiàn)率越大說(shuō)明主成分越能反映原來(lái)多指標(biāo)的信息[37]。從圖9中可知橫軸和縱軸的貢獻(xiàn)率分別為90.57%和8.99%,累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.56%,幾乎完全反映了電子鼻對(duì)蝦蟹漂燙汁酶解粉末MAR前后的響應(yīng)信息。判別指數(shù)達(dá)95.70,在MAR前后的差異主要表現(xiàn)在橫軸上。兩者在PCA區(qū)分上非常明顯,且沒(méi)有重疊,被準(zhǔn)確地劃分為2類(lèi)。

圖9 MAR前(A)后(B)樣品的電子鼻PCA分析圖Fig.9 PCA analysis of electronic nose to Antarctic krill enzymatic hydrolysate before(A)and after(B)Maillard reaction

2.4.3 電子鼻風(fēng)味雷達(dá)圖 由圖10可見(jiàn),MAR前后風(fēng)味輪廓存在較大差異,響應(yīng)值升高較為明顯的傳感器為7、9號(hào),即MAR后無(wú)機(jī)硫化物7號(hào)、有機(jī)硫化物及芳香成分9號(hào)的含量明顯升高,使得肉香味、燒烤味、海鮮風(fēng)味增強(qiáng)[25]。響應(yīng)值降低較為明顯的傳感器按大小順序?yàn)?、6、2號(hào)傳感器,即MAR后乙醇類(lèi)8號(hào)、甲烷類(lèi)甲烷類(lèi)6號(hào)和氮氧化合物2號(hào)的含量明顯下降,使得腥臭味減少,這與MAR的原理是多糖和氨基酸反應(yīng)從而消耗氨基的理論相符[17]。

圖10 MAR前后樣品電子鼻風(fēng)味雷達(dá)圖對(duì)比Fig.10 The comparison of radar chart about the odor of Antarctic krill enzymatic hydrolysate before and after Maillard reaction

2.5 MAR前后揮發(fā)性風(fēng)味成分的對(duì)比分析

由圖11、圖12和表5可知,SPME-GC-MS共鑒定了48種揮發(fā)性風(fēng)味成分,蝦蟹漂燙汁酶解粉末樣品27種,MAR后樣品33種。MAR后,樣品中的胺類(lèi)、烷烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)和酚類(lèi)等揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量明顯降低,而吡嗪類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、酮類(lèi)及硫化物等揮發(fā)性風(fēng)味成分含量明顯增加。在胺類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,MAR后樣品的N,N-二甲基十三烷胺含量從2.53%降為0,說(shuō)明MAR去除蟹漂燙汁酶解粉末樣品中的氨氣等不良?xì)馕禰38]。在烷烴類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,蝦蟹漂燙汁酶解粉末樣品的烷烴類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分含量最多,高達(dá)55.07%,MAR反應(yīng)后,烷烴類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分減少至30.33%。樣品中的二十一烷(13.60%)、十五烷(6.88%)和8-甲基-十七烷(5.64%)等烷烴類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分,MAR后降為0。反之,樣品中的二十烷,MAR后從0.25%增加到10.24%。MAR后,烷烴類(lèi)化合物仍然是樣品主要的揮發(fā)性風(fēng)味成分,是決定樣品香甜風(fēng)味的重要因素[39-40]。在醇醛類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,MAR后,醇類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量從3.31%降到0,醛類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量從1.24%降到0,說(shuō)明醇醛類(lèi)化合物反應(yīng)完全,蟹漂燙汁酶解粉末樣品的腥味減弱[41]。在吡嗪類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,蝦蟹漂燙汁酶解粉末樣品的吡嗪類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分含量只有2.64%,MAR反應(yīng)后,吡嗪類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分增加到13.02%。樣品的2,5-二甲基-吡嗪含量從1.76%增加到6.27%,2,3,5-三甲基-吡嗪含量從0.88%增加到5.45%。此外,MAR還增加樣品的3-丁基-2,5-dimeth-吡嗪成分。MAR后,樣品的吡嗪類(lèi)含量增加,樣品的燒烤味、海鮮味和肉香味增強(qiáng)[42-43]。在有機(jī)酸類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,MAR后,樣品的1,2-苯二甲酸含量從3.93%增加到5.58%。此外,MAR還增加3,5-鄰苯二甲酸、十六烷酸、2-甲基-3-丙酸、2-甲基-1-丙酸、乙基-2-庚烯酸、2-乙基丁基-癸二酸、對(duì)苯二甲酸7種有機(jī)酸揮發(fā)性風(fēng)味成分。MAR后,有機(jī)酸揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的增加,能夠提高樣品的咸味[44]。在酯類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,MAR后樣品的酯類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分從12.36%增加到12.99%,整體變化不大。但MAR降低樣品中鄰苯二甲酸二乙酯和(1-羥基-2,4,4-三甲基戊-3-基)2-甲基丙酸酯含量,增加鄰苯二甲酸二丁酯、己二酸二異丙酯、肉豆蔻酸異丙酯3種酯類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分。這些酯類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化,對(duì)樣品整體風(fēng)味起到重要的柔和作用[45-46]。在硫化物和酮類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分方面,MAR后,樣品增加二甲基硫、2H-1,4-苯并二氮雜-2-酮、2-氮己環(huán)酮、5-甲基-2-己酮和雙環(huán)丙基酮,樣品的燒烤味、海鮮味和肉香味增強(qiáng)[42-43]。

圖11 MAR前(A)后(B)揮發(fā)性成分總離子流色譜圖Fig.11 Total ion chromatogram of volatile flavor components from Antarctic krill enzymatic hydrolysate before(A)and after(B)Maillard reaction

圖12 MAR前后揮發(fā)性成分分析Fig.12 Analysis of volatile compounds of before and after Maillard reaction

表5 揮發(fā)性物質(zhì)的SPME-GC-MS鑒定結(jié)果及其含量Table 5 Identification and contents of volatile flavor components by SPME-GC-MS

3 結(jié)論

以感官評(píng)價(jià)結(jié)合褐變指數(shù)為指標(biāo),選取蝦蟹漂燙汁酶解粉末為原料,通過(guò)MAR制得海鮮調(diào)味料呈味基料。采用單因素和正交L16(45)試驗(yàn),確定蝦蟹漂燙汁酶解粉末的MAR條件為4%木糖添加量,3%精氨酸添加量,初始pH7.5,反應(yīng)時(shí)間50 min,反應(yīng)溫度90 ℃。此條件下得到的海鮮調(diào)味基料呈淺褐色液體,具有濃郁的肉香味、燒烤香味和海鮮風(fēng)味,感官評(píng)價(jià)達(dá)到8.23分,高于正交實(shí)驗(yàn)的所有組別,并且比正交試驗(yàn)組的最高分7.38分高出了0.85分。電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明,MAR產(chǎn)物能夠增強(qiáng)蝦蟹漂燙汁酶解粉末調(diào)味基料的肉香味、燒烤味和海鮮風(fēng)味。SPME-GC-MS檢測(cè)結(jié)果表明,蝦蟹漂燙汁酶解粉末樣品有27種揮發(fā)性風(fēng)味成分,MAR后樣品有33種揮發(fā)性風(fēng)味成分。MAR后樣品中的胺類(lèi)、烷烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)和酚類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量明顯降低,而吡嗪類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、酮類(lèi)及硫化物含量明顯增加。MAR后,樣品的N,N-二甲基十三烷胺、醇類(lèi)風(fēng)味成分和醛類(lèi)風(fēng)味成分含量,分別從2.53%、3.31%和1.24%降到0,說(shuō)明MAR去除蟹漂燙汁酶解粉末中的氨氣和腥味等不良?xì)馕丁Ｅc此同時(shí),MAR后,樣品的吡嗪類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分從2.64%增加到13.02%,說(shuō)明MAR增強(qiáng)樣品的燒烤味、海鮮味和肉香味。

本研究選用蝦蟹加工廢棄物蝦蟹漂燙汁酶解粉末為原料,通過(guò)MAR脫腥、增香、增色,開(kāi)發(fā)新型天然海鮮風(fēng)味調(diào)味基料,為低值海洋生物資源的高值化開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。下一步工作重點(diǎn)將蝦蟹漂燙汁海鮮調(diào)味料呈味基料配伍成成品,將蝦蟹漂燙汁海鮮調(diào)味料推向產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。