低鹽紫蘇蝦醬制備工藝優(yōu)化及其揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

戴國偉，金曉陽,*

（1.浙江旅游職業(yè)學院，浙江杭州 311231；2.浙江省文化和旅游發(fā)展研究院，浙江杭州 311231）

蝦醬是由蝦類與食鹽混合、發(fā)酵制成的膏狀或者糊狀食品[1-2]。作為沿海地區(qū)的傳統(tǒng)調(diào)味品，蝦醬風味鮮美、組織細膩、營養(yǎng)豐富，但其鹽含量在25%～33%之間，對于需要限制食鹽攝入量的人群如腎病、高血壓、糖尿病等人群不友好，加上傳統(tǒng)自然發(fā)酵制備時間長且不容易連續(xù)控制，以及產(chǎn)品腥味和雜味較重等問題，也給蝦醬的工業(yè)生產(chǎn)和擴大應(yīng)用帶來瓶頸[3-5]。因而，作為蝦醬第一生產(chǎn)大國，改進配方和工藝手段、嵌入現(xiàn)代食品加工手段是蝦醬制備和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向[6-7]。

紫蘇在我國被廣泛種植，其嫩葉具有特殊的芳香氣味和特有的活性物質(zhì)，可以解表散寒、行氣和胃，在烹飪中多鮮食或作為調(diào)味輔料使用，近年深受餐飲消費市場的歡迎，常用于菜肴烹制與風味調(diào)味醬開發(fā)[8-11]。東方白蝦是長臂蝦科、白蝦屬，體形和額角與脊尾白蝦相似，腹部各節(jié)背面圓滑無縱脊，相比于小白蝦、眼子蝦、蠔子蝦、糠蝦等，具有殼薄、肉嫩、味鮮等特點，并具有良好的加工特性，在中國東南各省尤其浙江省比較常見。同時，浙江沿海地區(qū)制備的蝦醬制品，其形態(tài)粘稠、醬汁細膩、口味鮮香，但醬體濃咸，發(fā)酵周期較長，質(zhì)量不穩(wěn)定，且高鹽蝦醬不符合大健康背景下的消費潮流[12-13]。采用加曲協(xié)同發(fā)酵方式制備低鹽蝦醬，可以有效地降低鹽的使用量，有效地減少腐敗微生物的生長，解決低鹽發(fā)酵周期長、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，還能保留傳統(tǒng)自然發(fā)酵的感官品質(zhì)，對風味有一定的改善作用，保證成品的品質(zhì)穩(wěn)定與安全[14]。

基于以上研究基礎(chǔ)，為了解決蝦醬高鹽、風味局限等問題，本研究擬以東方白蝦和紫蘇為原料，在傳統(tǒng)蝦醬制備工藝的基礎(chǔ)上通過添加曲種協(xié)同發(fā)酵，并增加鮮紫蘇作為配料，研究鹽的添加量、發(fā)酵時間、發(fā)酵品質(zhì)對產(chǎn)品的影響，并進一步分析其理化特性及揮發(fā)性風味物質(zhì)含量，本研究擬開發(fā)一款低鹽、新風味的紫蘇蝦醬，為高品質(zhì)蝦醬的研究和企業(yè)擴大生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

東方白蝦（E.orientis） 鮮活，單體重50±5 g，購于杭州市水產(chǎn)市場；鮮紫蘇葉、麩皮、豆粕、鹽 購于杭州市萬壽亭農(nóng)貿(mào)市場；米曲霉3.042 購于春仕生物科技（上海）有限公司，甲醛、氫氧化鈉、乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀等 均為國產(chǎn)分析純。

380-600L/ H 均質(zhì)機 美國PHD 科技有限公司；MJ-PB40E254D 破壁料理機 美的集團股份有限公司；EX4202/E 電子天平 西杰天平（北京）儀器有限公司；LRH-150 生化培養(yǎng)箱 上海儀天科學儀器有限公司；EXS8000H 光譜測量儀 佳普儀器有限公司；GCMS-QP2010 SE 色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 睿奧檢測設(shè)備（東莞）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 發(fā)酵成曲種的制備 參考羅美艷[15]的方法。將麩皮32 g、豆粕8 g、蒸餾水32 mL 充分混勻放入錐形瓶中，高溫滅菌25 min，冷卻至室溫26 ℃后接入米曲霉15%（w/w），在恒溫培養(yǎng)箱中29 ℃培養(yǎng)72 h，每9 h 搖瓶1 次，孢子長出并由嫩黃色轉(zhuǎn)變成黃綠色完成發(fā)酵成曲種的制備。

1.2.2 紫蘇蝦醬制備 參考李文亞等[16]的方法，稍作改動。將東方白蝦用清水清洗，瀝干水分，將新鮮紫蘇葉清洗干凈，共同放入破壁料理機中速攪打5 min 后放入發(fā)酵罐，同時加入成曲攪拌均勻，按實驗設(shè)計條件進行發(fā)酵。

1.2.3 單因素實驗 在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上確定蝦300 g添加量為固定值，以所有原料總和為基礎(chǔ)，固定鹽添加量為6%、成曲添加量為2%、發(fā)酵溫度31 ℃、發(fā)酵時間3 d，考察紫蘇添加量為所有原料總和的比例的15%、20%、25%、30%、35%對發(fā)酵蝦醬的影響；鹽添加量為所有原料總和的比例的6%、8%、10%、12%、14%時，設(shè)置紫蘇添加量為所有原料總和的比例的15%、成曲添加量為所有原料總和的比例的2%、發(fā)酵溫度31 ℃、發(fā)酵時間3 d；發(fā)酵時間為3、4、5、6、7 d 時，設(shè)置紫蘇添加量為所有原料總和的比例的15%、成曲添加量為所有原料總和的比例的2%、發(fā)酵溫度31 ℃；發(fā)酵溫度為31、32、33、34、35 ℃時，設(shè)置鹽添加量為所有原料總和的比例的6%、成曲添加量為所有原料總和的比例的2%、發(fā)酵時間3 d；曲種接種量為2%、2.5%、3%、3.5%、4.5%時，設(shè)置鹽添加量為所有原料總和的比例的6%、紫蘇添加量為所有原料總和的比例的15%、發(fā)酵溫度31 ℃、發(fā)酵時間3 d。以感官評分和氨基酸態(tài)氮含量為指標進行單因素實驗。

1.2.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計 根據(jù)單因素實驗結(jié)果，確定蝦添加量為300 g、發(fā)酵溫度為32 ℃，選取紫蘇添加量（A）、鹽添加量（B）、發(fā)酵時間（C）和曲種接種量（D）等四個因素為自變量，以感官評分（Y）作為響應(yīng)值，通過Desig-Expert13 中的Box-Behnken 對工藝條件進行優(yōu)化，具體見表1。

表1 響應(yīng)面試驗因素水平Table 1 Factors and levels of response surface test

1.2.5 感官評價 參考趙陸愷等[17]方法。通過對成品的感官屬性分析，以現(xiàn)有成品作為對照，確定感官評價標準。選取12 名具有食辣習慣的感官評價員，男女各半，年齡在20～25 歲間，在感官評價前針對低鹽紫蘇蝦醬辣的感官屬性進行培訓。將樣品放入器皿，45 ℃水浴加熱5 min，取樣評分，每個樣品評價3 次，取平均值，具體標準見表2。

表2 感官評定標準Table 2 Sensory evaluation criteria

1.2.6 其他理化指標測定 氨基酸態(tài)氮含量的測定參考GB 5009.235-2016[18]；揮發(fā)性風味物質(zhì)參考趙洪雷等[19]的方法，采用頂空固相微萃取法結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用儀進行測定，即蝦醬樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)的定性分析主要通過Nist 11 譜庫檢索及結(jié)合相關(guān)資料進行分析，以確定其化學組成即定性分析。采用峰面積歸一化法進行蝦醬樣品的定量分析。鹽分、蛋白質(zhì)、水分和灰分等含量測定按照SC/T 3602-2016 進行測定[20]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗重復(fù)3 次，通過Excel2010 和Desig-Expert13 中的Box-Behnken 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 紫蘇添加量對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響 紫蘇添加量對蝦醬樣品氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響如圖1 所示。

圖1 紫蘇添加量對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響Fig.1 Effects of Perilla frutescens addition on amino nitrogen content and sensory evaluation

通過圖1 分析，發(fā)現(xiàn)紫蘇添加量對低鹽紫蘇蝦醬的感官評分有較大的影響，隨著紫蘇的添加量增加，感官評分呈先上升后下降趨勢，低鹽紫蘇蝦醬中紫蘇的會增加紫蘇風味，豐富味覺感受，但是添加量過多，紫蘇特有的風味會影響蝦醬本身的鮮醇味道感受，影響整體感官感受。紫蘇添加量的改變對氨基酸態(tài)氮含量影響不明顯。綜合分析，低鹽紫蘇蝦醬中紫蘇的添加量為25%～35%時，風味較佳。

2.1.2 鹽添加量對氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響

鹽加量對蝦醬樣品氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響如圖2 所示。

圖2 鹽加量對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響Fig.2 Effects of salt addition on amino nitrogen content and sensory evaluation

傳統(tǒng)蝦醬的發(fā)酵是一個復(fù)雜的多菌群體系作用過程，微生物體系涵蓋了有益微生物菌株與雜菌[22]。鹽的添加量直接影響微生物生長和酶的活性，影響成品蝦醬的理化特性、風味物質(zhì)形成和食用安全性[17]。圖2 結(jié)果表明，隨著鹽的添加量增加，感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，氨基酸態(tài)氮呈現(xiàn)緩慢增加的變化趨勢，主要是在加曲協(xié)同發(fā)酵的基礎(chǔ)上，鹽的增加可以一定程度抑制雜菌的產(chǎn)生，利于氨基態(tài)氮和風味物質(zhì)的形成，但是隨著添加量增加，鹽會抑制發(fā)酵微生物的活性，影響發(fā)酵效果。綜上，紫蘇蝦醬中鹽的添加量為8%～12%時，其氨基態(tài)氮含量和感官評分處于一個較優(yōu)的水平。

2.1.3 發(fā)酵時間對氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響

發(fā)酵時間對蝦醬樣品氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響如圖3 所示。

圖3 發(fā)酵時間對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響Fig.3 Effect of fermentation time on amino nitrogen content and sensory evaluation

發(fā)酵初期，蛋白質(zhì)在酶和微生物的作用下，開始分解，氨基酸態(tài)氮含量增加，隨著蛋白質(zhì)被完全分解，氨基態(tài)氮含量不再增加[23]。由圖3 可知，隨著發(fā)酵時間延長，感官評分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，當發(fā)酵5 d 時達到最高值，后開始下降，主要是受有機酸等代謝產(chǎn)物的影響，說明5 d 時低鹽紫蘇蝦醬發(fā)酵所獲得的產(chǎn)品具有良好的綜合感官評分，此時氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵時間延長而增加，其含量均≥0.60 g/100 g，符合SC/T 3602-2016 行業(yè)標準要求。綜合分析低鹽紫蘇蝦醬適宜發(fā)酵時間為4～6 d。

2.1.4 發(fā)酵溫度對氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響

發(fā)酵溫度對蝦醬樣品氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響如圖4 所示。

圖4 發(fā)酵溫度對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on amino nitrogen content and sensory evaluation

溫度對發(fā)酵的影響體現(xiàn)在影響產(chǎn)物生成速率和產(chǎn)率，溫度越高，酶反應(yīng)速度越快，微生物細胞生長代謝加快，產(chǎn)物提前生成。本研究中，適宜的溫度可以加速酶對蝦體內(nèi)的蛋白質(zhì)和脂肪等成分的誘導作用[24]。同時，發(fā)酵溫度改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)而間接影響發(fā)酵，改變培養(yǎng)液的物理性質(zhì)會影響到微生物細胞的生長。溫度也能影響菌落總數(shù)的形成，影響發(fā)酵效果[25]。通過分析圖4 可知，當發(fā)酵溫度為32 ℃時，感官評分最高，氨基酸態(tài)氮含量達到SC/T 3602-2016 蝦醬行業(yè)標準的要求，低鹽紫蘇蝦醬最適宜的發(fā)酵溫度為32 ℃。

2.1.5 曲種接種量對氨基態(tài)氮含量和感官評分的影響 由于鹽的添加量低于傳統(tǒng)蝦醬制備的添加量，對代謝產(chǎn)物的抑制作用下降，會降低成品風味品質(zhì)[26]。曲種接種量直接影響發(fā)酵效果，適宜的曲種接種量能有效的調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中微生物菌群的生長，減少酵母味、酒精味等異味的產(chǎn)生[27]。由圖5 可知，隨著曲種接種量的增加，氨基酸態(tài)氮呈上升趨勢，感官評分呈先上升，但在添加量為3.5%時出現(xiàn)拐點，后期感官評分有一定下降。當接種量為3.5%時，感官評分達到最高值，氨基酸態(tài)氮含量達到SC/T 3602-2016 蝦醬行業(yè)標準的要求。主要是因為隨著接種量增加，低鹽紫蘇蝦醬發(fā)酵程度增加，當接種量為3.5%時其發(fā)酵效果最佳，接種量過多，其代謝產(chǎn)物會產(chǎn)生酵母味、酒精味等異味，因此選擇接種量為3%～4%進行低鹽紫蘇蝦醬響應(yīng)面優(yōu)化。

圖5 曲種接種量對氨基酸態(tài)氮含量和感官評分的影響Fig.5 Effect of inoculation amount of koji seed on amino nitrogen content and sensory evaluation

2.2 低鹽紫蘇蝦醬制備工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計與結(jié)果 在單因素實驗的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化低鹽紫蘇蝦醬的工藝，選取紫蘇添加量、鹽添加量、發(fā)酵時間和曲種接種量等4 個因素為研究對象，通過Design-Expert13 中的Box-Behnken 對工藝條件進行優(yōu)化，具體設(shè)計方案和結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 3 Response surface design and results

2.2.2 回歸模型的建立與方差分析 通過對表3 響應(yīng)面試驗結(jié)果進行二次多元回歸分析，獲得低鹽紫蘇蝦醬的感官評分對選取因素自變量的二次多項回歸方程為： Y=-801.87+12.37A+37.57B+62.72C+114.82D-0.048AB-0.11AC+0.05AD-0.96BC+0.45BD-3.4-0.11A2-1.6B2-3.32C2-14.76D2。該模型的方差分析結(jié)果見表4。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

通過表4 分析，方程的相關(guān)系數(shù)大于0.9，模型差異極顯著（P＜0.01），模型失擬項值差異不顯著（P＞0.05），說明模型擬合程度好。通過分析可知：B 對結(jié)果影響顯著（P＜0.05），C、D 對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）；在二次項中，A2、B2、C2和D2對感官評分結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）；BC 和CD 交互作用對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）。各因素貢獻率為C＞D＞B＞A，即發(fā)酵時間＞曲種添加量＞鹽添加量＞紫蘇添加量。

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析 通過響應(yīng)面圖和等高線圖，分析各因素之間的交互作用對低鹽紫蘇蝦醬感官評分的影響。通過圖6 和圖7 發(fā)現(xiàn)，曲面圖中曲線陡峭程度較大，等高線均趨于橢圓，說明鹽添加量和發(fā)酵時間與發(fā)酵時間和曲種接種量這兩組因素對感官評分的影響較大，兩個因素交互作用極顯著。

圖6 鹽添加量和發(fā)酵時間對感官評分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.6 Esponse surface and contour of the effect of salt content and fermentation time on sensory score

圖7 發(fā)酵時間和曲種接種量對感官評分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.7 Response surface and contours of the effect of fermentation time and inoculation amount on sensory score

2.2.4 最佳工藝條件優(yōu)化與驗證 利用Box-Behnken 得到的最佳工藝預(yù)測方案為：紫蘇添加量34.82%、鹽添加量9.78%、發(fā)酵時間5.23 d、曲種接種量3.54%，預(yù)測感官評分值為87.23。為了進一步的驗證結(jié)果與實際是否一致，基于實際生產(chǎn)條件對預(yù)測工藝條件進行修正，修正后工藝方案為：紫蘇添加量35%、鹽添加量10%、發(fā)酵時間5 d、曲種接種量3.5%。按修正后工藝方案經(jīng)過3 次平行試驗，感官評分優(yōu)化后為值為87.94，與模型預(yù)測值相對誤差為0.008，說明該模型較好的預(yù)測了低鹽紫蘇蝦醬的制備工藝，可以用于實際生產(chǎn)。

2.3 蝦醬揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

采用運行時間為30 min、不分流模式進樣后獲得的揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和相對含量如表5所示。

表5 揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類及相對含量Table 5 Types and relative contents of volatile flavor substances

通過表5 分析，低鹽紫蘇蝦醬共檢測出40 種揮發(fā)性物質(zhì)，相對含量為97.82%。分析發(fā)現(xiàn)，酯類6 種，其中5-羥基-十一酸內(nèi)酯具有奶油椰子水果香氣，水楊酸甲酯有強烈的冬青油香氣，異戊酸丁酯呈香蕉香氣和藍干酪香味，硬脂酸乙酯無色無臭物質(zhì)，略呈蠟香，亞油酸乙酯香氣特征是淡雅花香和果香。即酯類中的風味成分具有果香和奶香，直接影響低鹽紫蘇蝦醬的整體風味，其相對含量為13.75%。醇類11 種，醇類中的風味成分具有花果香，風味醇厚，其含量高達46.71%。酸類9 種，酸類物質(zhì)具有果香和奶酪的香氣，可以提升低鹽紫蘇蝦醬的風味特點，其含量為8.56%。醛類5 種，醛類物質(zhì)和酮類物質(zhì)均具有水果和令人愉悅的香氣，其含量為24.04%。酯類、醇類、酸類、醛類和酮類是低鹽紫蘇蝦醬的主要香氣物質(zhì)[28-29]。

2.4 蝦醬其他理化指標

本研究以廣味幼滑蝦醬的蛋白質(zhì)和NaCl 作為重點，比較本產(chǎn)品與市售產(chǎn)品的差異如表6。

表6 蝦醬的其他理化指標Table 6 Other physical and chemical indicators of shrimp paste

對按最佳工藝條件制備的低鹽紫蘇蝦醬進行部分理化指標分析，發(fā)現(xiàn)氨基酸態(tài)氮、鹽分、蛋白質(zhì)、水分和灰分含量均達到SC/T 3602-2016 行業(yè)標準要求，與廣味幼滑蝦醬對比鹽分和蛋白質(zhì)指標，低鹽紫蘇蝦醬均優(yōu)于市售產(chǎn)品。其中鹽分含量為106 mg/100 g，低于GB/T 23789-2009 國家標準中對于鹽分含量不高于120 mg/100 g 的要求，按該工藝生產(chǎn)的紫蘇蝦醬屬于低鹽食品。

3 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，加曲協(xié)同發(fā)酵能有效的減少鹽的添加量，抑制雜菌的產(chǎn)生，利于氨基態(tài)氮和風味物質(zhì)的形成，保證發(fā)酵效果；通過單因素實驗和響應(yīng)面分析法優(yōu)化生產(chǎn)工藝，當蝦添加量300 g、紫蘇添加量35%、鹽添加量10%、曲種接種量3.5%，在32 ℃的發(fā)酵溫度條件下，發(fā)酵時間5 d 制備的低鹽紫蘇蝦醬品質(zhì)最優(yōu)；揮發(fā)性風味物質(zhì)含量豐富，檢測出的40 種揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量占97.82%；與市場上成品蝦醬相對比，氨基酸態(tài)氮、鹽分、蛋白質(zhì)、水分和灰分等含量均達到SC/T 3602-2016 行業(yè)標準要求，其中鹽分含量低于GB/T 23789-2009 國家標準，本產(chǎn)品含鹽量為106 mg/100 g 屬于低鹽食品。

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