不同工藝下北極甜蝦頭調(diào)味基料的特征風(fēng)味分析

付雪媛 郭曉華 董浩 杜芬 李八方

摘要：以北極甜蝦頭為原料，采用物理抽提法、生物酶解法以及兩者聯(lián)合法制備海鮮調(diào)味基料，探究其風(fēng)味特征及形成機(jī)理。采用氨基酸自動(dòng)分析儀、高效液相色譜儀、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀、電子舌分析呈味氨基酸、5′-呈味核苷酸以及無(wú)機(jī)離子等非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，并采用味覺(jué)活性值（taste activity value，TAV）確定其中主要的呈味物質(zhì)及貢獻(xiàn)度，采用電子鼻分析其揮發(fā)性風(fēng)味特征。結(jié)果表明，生物酶解法所得調(diào)味基料的蛋白質(zhì)含量、氨基酸評(píng)分更高，氨基酸組成更加合理，無(wú)機(jī)離子Na+、Cl-對(duì)其風(fēng)味貢獻(xiàn)度更高；物理抽提法所得還原糖含量更高，呈味氨基酸、5′-核苷酸對(duì)其風(fēng)味貢獻(xiàn)度較高；3種基料的分子量無(wú)顯著差異；電子鼻、電子舌結(jié)果顯示物理抽提法所得基料具有更加明顯的鮮味特征。物理抽提法聯(lián)合生物酶解法所得北極甜蝦頭調(diào)味基料兼具風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且生物資源利用率高，該法所得調(diào)味基料可進(jìn)一步復(fù)配加工成相關(guān)海鮮調(diào)味料。

關(guān)鍵詞：北極甜蝦；海鮮調(diào)味基料；營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)；風(fēng)味特征

中圖分類號(hào)：TS254.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）04-0090-06

Abstract： Pandalus borealis head is used as the raw material to prepare seafood seasoning basic materials by physical extraction method， biological enzymolysis method and the combination of the two methods， and their flavor characteristics and formation mechanism are explored. The non-volatile flavor substances including flavor amino acids， 5'-nucleotides and inorganic ions are analyzed by automatic amino acid analyzer， high performance liquid chromatograph （HPLC）， inductively coupled plasma atomic emission spectrometry （ICP-AES） and electronic tongue， the taste activity value （TAV） is adopted to determine the main flavor substances and their contribution degree， and the volatile flavor characteristics are analyzed by electronic nose. The results show that the seasoning basic materials obtained by biological enzymolysis method have higher protein content and amino acid score， the amino acid composition is more reasonable， and the inorganic ions Na+ and Cl- contribute more to their flavor. The seasoning basic materials obtained by physical extraction method have higher reducing sugar content， flavor amino acids， 5'-nucleotides contribute more to their flavor. There is no obvious difference in the molecular weight of the three basic materials. The results of electronic nose and electronic tongue analysis show that the seasoning basic materials obtained by physical extraction method have more obvious umami characteristic. Pandalus borealis head seasoning basic materials obtained by the combination of physical extraction method and biological enzymolysis method have both flavor and nutritional value， and the biological resource utilization rate is higher. The seasoning basic materials obtained by this method can be further compounded and processed into relevant seafood seasonings.

Key words： Pandalus borealis; seafood seasoning basic materials; nutritional evaluation; flavor characteristics

北極甜蝦（Pandalus borealis），學(xué)名北方長(zhǎng)額蝦，分布于北冰洋和北大西洋海域[1]，肉質(zhì)緊密、口感微甜、味道鮮美，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。研究表明，北極甜蝦油脂中含有大量甘油三酯形式的n-3多不飽和脂肪酸以及長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸，并具有天然蝦青素異構(gòu)體以及營(yíng)養(yǎng)類胡蘿卜素[2]；同時(shí)蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸組成合理，含有多種必需氨基酸[3]；北極甜蝦副產(chǎn)物的酶解物具有抗氧化及血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性[4]；微量元素分析顯示北極甜蝦中含有豐富的Ca2+和Mg2+[5]。

目前市面上常見(jiàn)的海鮮調(diào)味料主要以魚(yú)、蝦、貝類為原料，經(jīng)過(guò)抽提、分解、加熱、濃縮等工藝[6]，使天然鮮味釋放，加工成為魚(yú)露、蠔油、海鮮醬等形式，常見(jiàn)的加工方式有分解型和抽提型。分解型調(diào)味料是通過(guò)加酸、加酶、發(fā)酵等方式將原料分解，形成富含氨基酸、多肽、有機(jī)酸的調(diào)味液；抽提型海鮮調(diào)味料是經(jīng)過(guò)抽提、分離、混合等產(chǎn)生鮮味濃郁的天然浸出物，常用方法有水提法、醇提法。

目前對(duì)北極甜蝦的生物利用主要集中在其副產(chǎn)物的高值化開(kāi)發(fā)方面，例如采用超臨界流體萃取技術(shù)或溶劑法對(duì)加工副產(chǎn)物中類胡蘿卜素、n-3多不飽和脂肪酸的提取[2]，或?qū)ζ湔糁笠褐械鞍踪|(zhì)的分離[3]，以及對(duì)蝦殼中甲殼素的提取[7]，利用北極甜蝦副產(chǎn)物加工海鮮調(diào)味品目前尚未見(jiàn)報(bào)道。有學(xué)者以竹節(jié)蝦蝦頭為原料，利用酶解技術(shù)制備液體調(diào)味料[8]；還有學(xué)者以冷凍南極磷蝦為原料，采用復(fù)合酶解的方式制備具有濃郁蝦味的調(diào)味粉[9]；姚玉靜等[10]以牡蠣和蝦頭、蝦殼為原料研制了一款即食海鮮調(diào)味醬。本研究以北極甜蝦加工副產(chǎn)物為原料，比較研究了物理抽提法、生物酶解法以及聯(lián)合法對(duì)調(diào)味基料風(fēng)味特征的影響，確定最佳加工方式，為北極甜蝦副產(chǎn)物開(kāi)發(fā)海鮮調(diào)味料提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

北極甜蝦頭：日照美佳集團(tuán)有限公司；風(fēng)味蛋白酶（130 000 U/g）：北京索萊寶科技有限公司；色譜用標(biāo)準(zhǔn)品及試劑：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；石油醚、甲醛、氫氧化鈉（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 1260高效液相色譜儀、7700e電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀 美國(guó)安捷倫科技有限公司；L-8900氨基酸自動(dòng)分析儀 日本日立公司；PEN3電子鼻 德國(guó)AIRSENSE公司；TS5000Z電子舌 日本Insent公司；SKD-100凱氏定氮儀 上海沛歐分析儀器有限公司；BSA2202S電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 北極甜蝦頭調(diào)味基料制備

以3種不同方式制備北極甜蝦頭調(diào)味基料，制備工藝條件見(jiàn)表1。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)成分

水分：參照GB 5009.3—2016，采用直接干燥法；灰分：參照GB 5009.4—2016，采用灼燒法；蛋白質(zhì)：參照GB 5009.5—2016，采用半微量凱氏定氮法；總脂：參照GB 5009.6—2016，采用索氏抽提法；還原糖：參照GB 5009.7—2016，采用直接滴定法。

1.3.3 氨基酸分析

參照GB 5009.124—2016，采用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定。稱取10～20 mg固體樣品于具塞試管中，加入10 mL鹽酸溶液（6 mol/L），于110 ℃消化22 h，冷卻后定容至50 mL，取1 mL趕酸后，用純水定容至2 mL，經(jīng)0.22 μm水相微孔濾膜過(guò)濾后進(jìn)樣。儀器參數(shù)：855-4506型離子交換柱（4.6 mm×60 mm，3 μm），柱溫57 ℃，泵流速0.4 mL/min，進(jìn)樣體積20 μL，分析時(shí)間50 min。

1.3.4 分子量分析

參照GB 31645—2018，采用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定。稱取固體樣品大約10 mg，用2 mL超純水溶解。5 000 r/min離心10 min，采用0.22 μm水膜過(guò)濾后上樣。儀器參數(shù)：TSKgel G2000SWXL色譜柱，柱溫30 ℃，體積流量0.8 mL/min，流動(dòng)相為乙腈與0.2%三氟乙酸體積比1∶1的混合溶液，檢測(cè)波長(zhǎng)220 nm，結(jié)果通過(guò)GPC軟件進(jìn)行分析。

1.3.5 呈味離子分析

Ca2+、Mg2+、Na+、K+采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[11]進(jìn)行測(cè)定；Cl-按照GB 5009.44—2016，采用直接沉淀滴定法測(cè)定。

1.3.6 呈味核苷酸分析

參照Chen等[12]的方法，采用高效液相色譜法，準(zhǔn)確稱取2.00 g樣品，然后加入10 mL 4 ℃的5%高氯酸于冰浴中勻漿，4 000 r/min離心10 min，取上清液，再用10 mL高氯酸溶液對(duì)沉淀物重提2次，合并上清液，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6.5，定容至100 mL。儀器參數(shù)：色譜柱：Extend-C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱溫25 ℃；流動(dòng)相A：超純水，流動(dòng)相B：甲醇（色譜純），采用90% A、10% B洗脫；進(jìn)樣量10 μL，流速為0.5 mL/min。檢測(cè)器：Waters 2998紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)為260 nm。

1.3.7 電子鼻分析

準(zhǔn)確稱取2 g待測(cè)樣品，溶解于100 mL溫水中，置于頂空瓶中密封靜置30 min。電子鼻清洗和采集時(shí)間均為80 s，進(jìn)樣流速為400 mL/min，結(jié)果以傳感器響應(yīng)信號(hào)值表示。電子鼻傳感器性能描述見(jiàn)表2。

1.3.8 電子舌分析

準(zhǔn)確稱取2 g待測(cè)樣品，溶解于100 mL溫水中，置于電子舌專用燒杯中。電子舌傳感器依次在清洗液中清洗90 s，在參比溶液中清洗120 s，在另一組參比溶液中清洗120 s，使傳感器歸零30 s至平衡條件后開(kāi)始采集，采集時(shí)間為30 s，循環(huán)3次取平均值，結(jié)果以傳感器響應(yīng)信號(hào)值表示。

1.3.9 TAV分析

TAV用以評(píng)價(jià)單種風(fēng)味成分對(duì)食品滋味的貢獻(xiàn)大小，其計(jì)算公式為：TAV=待測(cè)樣品中呈味物質(zhì)濃度/該物質(zhì)的呈味閾值。TAV＜1表示該種物質(zhì)對(duì)食物的滋味沒(méi)有貢獻(xiàn)；TAV≥1表示該種物質(zhì)對(duì)食物的滋味產(chǎn)生貢獻(xiàn)，且其數(shù)值越大，貢獻(xiàn)度越大。

1.4 數(shù)據(jù)分析

對(duì)所有數(shù)據(jù)利用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，多組數(shù)據(jù)之間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異采用單因素方差分析，統(tǒng)計(jì)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，P<0.05表示有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營(yíng)養(yǎng)成分

北極甜蝦頭調(diào)味基料的基本營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表3。

3種處理方式下未檢測(cè)到水分含量，灰分和脂肪含量無(wú)明顯差異；工藝2所得基料的蛋白質(zhì)含量為（68.66±1.47）%，高于工藝1（P<0.05）和工藝3蛋白質(zhì)含量，原因可能是蛋白質(zhì)經(jīng)酶解后更多的水溶性肽段和氨基酸釋放，易被抽提出；工藝1所得基料的還原糖含量為（12.5±0.96）%，高于其他兩種工藝所得還原糖含量（P<0.05），原因可能是高溫處理過(guò)程中更多的可溶性還原糖溶出。綜合來(lái)看，3種方式所得的北極甜蝦頭調(diào)味基料均具有高蛋白、低脂肪的特點(diǎn)，較低的油脂水平可以防止物料氧化，延長(zhǎng)保存期限，同時(shí)降低人體對(duì)能量的攝入。

2.2 氨基酸組成

北極甜蝦頭調(diào)味基料的氨基酸組成見(jiàn)表4。

3種工藝所得基料的谷氨酸含量最高，分別為8.05%、7.88%、8.3%，色氨酸未檢出。谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸等均為重要的呈味氨基酸，其總和占氨基酸總量比例（DAA/TAA）分別為51.67%、47.16%、49.75%，因此工藝1的鮮美程度優(yōu)于工藝2和工藝3，說(shuō)明物理抽提法可提取出更多的風(fēng)味氨基酸，味道更加鮮美。FAO/WHO的理想模式認(rèn)為，EAA/TAA接近40%說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較好，氨基酸評(píng)分接近1則結(jié)構(gòu)合理，易被人體吸收利用[13]，3種工藝所得基料的EAA/TAA分別有32.46%、36.95%和34.51%，氨基酸評(píng)分分別為0.79，0.97，0.86，工藝2最接近FAO/WHO的標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明工藝2的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于工藝1和工藝3。

2.3 呈味氨基酸

水產(chǎn)食品的風(fēng)味特征由呈味氨基酸、呈味核苷酸等物質(zhì)共同呈現(xiàn)，其含量在一定程度上決定了水產(chǎn)食品的口味[14]。食物中當(dāng)某種呈味氨基酸含量超過(guò)一定濃度時(shí)會(huì)被人體感知，該濃度即為呈味閾值。液體基料中呈味氨基酸的TAV值見(jiàn)表5。

3種工藝所得基料中谷氨酸的TAV值最高，分別為6.17，3.57，5.84，說(shuō)明3種基料均能明顯感知到谷氨酸的鮮味；工藝1的丙氨酸和甘氨酸的TAV均大于1，工藝3的天門(mén)冬氨酸和丙氨酸的TAV均大于1，說(shuō)明這些氨基酸均為該基料貢獻(xiàn)了可以被感知的鮮甜滋味；苦味氨基酸的TAV均小于1，無(wú)法被人體感知，酪氨酸因難溶于水故無(wú)法得出。研究表明，風(fēng)味蛋白酶屬于兼具內(nèi)、外切作用的復(fù)合蛋白酶，可切斷苦味肽末端的疏水性氨基酸，從而降低苦味[16]，因此這3種基料的苦味氨基酸不明顯。綜合來(lái)看，工藝1和工藝3的鮮甜味優(yōu)于工藝2。

2.4 分子量

蛋白質(zhì)分子量反映蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式和消化吸收特性，相對(duì)分子量在2 000 Da以下的肽具有一定生理活性且更易被吸收[17]。3種工藝所得基料的分子量分布見(jiàn)圖1，其蛋白質(zhì)重均分子量分別為193，164，186 Da，從分布圖譜看其分子量分布均較為集中。分子量在200 Da以下，說(shuō)明3種工藝所得調(diào)味基料中蛋白質(zhì)以小分子肽段或游離氨基酸形式存在，均易被人體吸收利用。研究表明，小分子肽段具有抗疲勞、增強(qiáng)人體免疫力、美容護(hù)膚等活性[18]，因此證明不同加工方式所得基料均具有良好的消化吸收性能并可能具備一定生理活性。

2.5 呈味離子

研究表明，無(wú)機(jī)離子雖然本身沒(méi)有咸味和苦味，但其對(duì)魚(yú)類、貝類等水產(chǎn)加工食品的風(fēng)味形成具有輔助作用，被認(rèn)為是水產(chǎn)食品中必要的呈味輔助物和咸味增強(qiáng)物[19]。基料中呈味離子含量及TAV見(jiàn)表6。

5種離子Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-的TAV均大于1，其中Na+的TAV分別為14.27，22.93，20.53，Cl-的TAV分別為13.08，17.97，14.91，高于其他離子，說(shuō)明這兩種離子對(duì)這3種基料的滋味均產(chǎn)生了主要影響；工藝2的Na+、Cl-水平顯著高于其他兩種工藝（P<0.05），這可能與pH調(diào)節(jié)過(guò)程中引入Na+和Cl-有關(guān)；工藝2和工藝3的K+水平顯著高于工藝1（P<0.05）。

2.6 呈味核苷酸

呈味核苷酸具有強(qiáng)烈鮮味，IMP鮮味明顯，GMP的鮮味強(qiáng)度約是IMP的2.3倍，AMP的呈味特點(diǎn)與其含量有關(guān)，低于100 mg/100 g時(shí)具有甜味，且可與IMP協(xié)同增強(qiáng)水產(chǎn)食品的鮮味，高于100 mg/100 g時(shí)具有鮮味[20]。基料中呈味核苷酸含量及TAV見(jiàn)表7。

工藝1下AMP、IMP與GMP的TAV均大于1，從高到低分別為IMP（3.49）、AMP（1.45）、GMP（1.41），說(shuō)明這3種核苷酸對(duì)該基料均貢獻(xiàn)了鮮甜口感；工藝2所得基料中IMP的TAV為3.73，AMP和GMP的TAV均小于1，說(shuō)明IMP對(duì)該基料貢獻(xiàn)了鮮味口感，AMP和GMP無(wú)明顯貢獻(xiàn)；工藝3所得基料的AMP、IMP與GMP的TAV均大于1，從高到低分別為IMP（3.87）、GMP（1.29）、AMP（1.23）。綜合來(lái)看，物理抽提法（工藝1）得到的基料中AMP含量顯著高于其他兩種方法（P<0.05），GMP含量顯著高于生物酶解法（工藝2）（P<0.05）。

2.7 電子鼻分析

電子鼻由多個(gè)性能彼此重疊的氣體傳感器和適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R(shí)別方法組成，能夠用來(lái)識(shí)別不同氣味，其操作快速、簡(jiǎn)便、環(huán)保，結(jié)果可靠、客觀[21]。選取電子鼻傳感器對(duì)3種調(diào)味基料響應(yīng)信號(hào)的最終穩(wěn)定值，以3次結(jié)果的平均值繪制雷達(dá)圖，見(jiàn)圖2。

3種調(diào)味基料主要響應(yīng)的傳感器相似，均為2號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)傳感器，但不同樣品在傳感器響應(yīng)強(qiáng)弱上存在差異。據(jù)此判斷，3種基料均具備一定的小分子氮?dú)浠镱悺o(wú)機(jī)硫類、有機(jī)硫類、甲烷類、乙醇類氣味特征，其他氣味特征不明顯。

采用Loadings分析法確認(rèn)特定實(shí)驗(yàn)樣品下各傳感器對(duì)樣品區(qū)分的貢獻(xiàn)率大小，從而可以考察在這個(gè)樣品區(qū)分過(guò)程中哪一類氣體起了主要區(qū)分作用。由圖3可知，7號(hào)傳感器對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)最大，其次為9號(hào)、6號(hào)、8號(hào)和2號(hào)傳感器；此外，2號(hào)傳感器對(duì)第二主成分的貢獻(xiàn)最大。由此推測(cè)3種調(diào)味基料在氣味上的差異可能來(lái)自有機(jī)、無(wú)機(jī)硫類物質(zhì)、小分子氮氧化合物類物質(zhì)，其次為短鏈烷烴類物質(zhì)和醇類、醚類、醛類、酮類物質(zhì)，其具體差異有待進(jìn)一步分析檢測(cè)。

2.8 電子舌分析

電子舌技術(shù)是多技術(shù)融合體，可量化感官數(shù)據(jù)，客觀分析水產(chǎn)食品整體滋味輪廓差異[22]。選取電子舌傳感器對(duì)3種基料響應(yīng)信號(hào)的最終穩(wěn)定值，以3次結(jié)果的平均值繪制雷達(dá)圖，見(jiàn)圖4。

無(wú)味點(diǎn)是電子舌基準(zhǔn)液的味覺(jué)值。3種基料的酸味、澀味均低于無(wú)味點(diǎn)的味覺(jué)值，可見(jiàn)均無(wú)明顯酸澀味；3種基料在苦味、鮮味、咸味、甜味上存在較大差異，具體表現(xiàn)為工藝2的苦味、咸味值高于工藝1和工藝3，工藝1的鮮味、甜味高于其他兩種工藝；3種基料的豐富性差別不大，工藝2存在微弱的苦味和澀味回味，推測(cè)可能是風(fēng)味蛋白酶本身具有一定風(fēng)味，影響酶解產(chǎn)物的味道；工藝3存在微弱的苦味回味。整體來(lái)看，3種調(diào)味基料表現(xiàn)最明顯的滋味特征為鮮味，其次為豐富性、咸味、苦味，工藝1更具鮮甜味。

3 結(jié)論

本研究以北極甜蝦頭為原料，采用物理抽提法、生物酶解法及兩者聯(lián)合的方法制備海鮮調(diào)味基料，并比較了不同工藝下所得基料的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味特征。在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面，生物酶解法所得調(diào)味基料蛋白質(zhì)水平高、脂肪水平低、必需氨基酸構(gòu)成合理且分子量低，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值略勝一籌；在風(fēng)味評(píng)價(jià)方面，物理抽提法所得調(diào)味基料具有更高的呈味氨基酸、核苷酸水平，因而鮮甜味更加明顯；物理抽提法聯(lián)合生物酶解法在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味方面兼具兩者優(yōu)勢(shì)，相比于物理抽提法具有更高的生物利用率，避免物料浪費(fèi)，相比于生物酶解法口感更佳，該法得到的基料可進(jìn)一步加工復(fù)配成海鮮調(diào)味料，填補(bǔ)此類產(chǎn)品市場(chǎng)空白。

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