張麗鳳 楊錫洪,2,3 解萬翠,2,3 吉宏武,2,3

ZHANG Li-feng1 YANG Xi-hong1,2,3 XIEWan-cui1,2,3 JIHong-wu1,2,3

劉書成1,2,3 田利利1 李 翥1

LIU Shu-cheng1,2,3 TIAN Li-li1 LIZhu1

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088;2.廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室，廣東 湛江 524088;3.廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東 湛江 524088）

(1.College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang,Guangdong 524088,China;2.Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution,Zhanjiang,Guangdong 524088,China;3.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety,Zhanjiang,Guangdong 524088,China)

南美白對蝦蝦頭約占蝦體重量的30%～40%，營養(yǎng)成分非常豐富。據報道[1]，蝦頭蛋白質含量為36%～40%，粗脂肪含量為7.78%，甲殼質含量為17.69%，且還含有豐富的維生素E、A和Ca；蝦頭的氨基酸組成中，必需氨基酸質量占氨基酸總量的45.33%，Asp、Glu等呈鮮味的氨基酸含量較高，蛋白質營養(yǎng)價值高，是一種低脂高蛋白的原料，有很大的開發(fā)利用價值。Min-Soo Heua等[2]對對蝦的下腳料包括蝦頭、蝦殼及尾部的基本營養(yǎng)成分進行研究，結果表明，粗蛋白含量為9.3%～11.6%，脂類約為0.7%，鈣的含量為3 g/100 g高于其它礦物質，加工副產品中游離氨基酸的總含量(2 g/100 g)比可食用部分(1.7 g/100 g)約高15%。目前，蝦頭綜合開發(fā)利用的制品主要有甲殼質、殼聚糖[3]、蝦腦糖、蝦腦油、蝦黃醬、蝦精粉、蝦香味素等。蝦頭經水解可制成營養(yǎng)豐富、具有保健功能的調味品，又可作蝦味食品的添加劑，如蝦精粉具有獨特的海鮮風味，可作為方便面、蝦味蘇打餅干等食品的配料和調味料。

采用生物酶解技術及Maillard反應，將其開發(fā)成新型蝦味香精具有廣闊的應用前景。陳志鋒[4]采用酶解技術以毛蝦為原料制備了蝦風味基料，并對氨基酸組分進行了分析；高翔[1]利用蝦副產品開發(fā)蝦頭醬、蝦調味汁、蝦味醬油及蝦味香精等蝦調味品；丁原州等[5]對蝦醬的開發(fā)和應用進行了研究，解萬翠等[6]利用Maillard反應進行蝦風味料的制備。文獻中有關Maillard反應模式的研究，大多是建立還原糖和氨基酸的特定體系，來研究生成物的性質，探討其影響增香效果的規(guī)律，從而使食品在加工過程中產生所期望的風味。由于食品基質的復雜性、影響反應途徑因素的多樣性及反應活性中間體提取的困難性，對于復雜食品體系中的Maillard反應模式的研究較少，單一體系的可借鑒意義受到一定的限制。本試驗基于南美白對蝦蝦頭酶解液體系進行Maillard反應模式的探討，得到其不同影響因素下的變化規(guī)律，對進一步控制Maillard反應，制備兼具良好香氣和滋味的蝦味香精提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

南美白對蝦蝦頭：湛江國聯水產開發(fā)股份有限公司；

復合蛋白酶（2 000 U/g）、風味蛋白酶（80 000 U/g）：食品級，南寧龐博生物工程有限公司；

葡萄糖、木糖、甘氨酸、精氨酸：食品級，國藥集團上?；瘜W試劑有限公司；

氫氧化鈉、甲醛（36%～37%）：分析純，國藥集團上海化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器

絞碎機：HR2648型，菲利普電器（亞洲）有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：YLE-1000型，北京精科華瑞儀器有限公司；

電子控溫試管加熱器：FG-I型，上海新儀微波化學科技有限公司；

pH計：pHS-2C型，德國賽多利斯科學儀器有限公司；

磁力攪拌器：78-1型，江蘇省金壇市宏華儀器廠；

電子天平：AY-120型，深圳巨杰科技有限公司；

紫外分光光度計：UV-3200PC型，上海美譜達儀器有限公司；

臺式高速離心機：TG16-WS型，上海嘉鵬科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 蝦頭酶解液的制備 新鮮蝦頭在低溫條件下清洗，按照1∶1(m∶m)的固液比添加蒸餾水打漿，按照蝦頭質量的1.5%添加酶（復合蛋白酶∶風味蛋白酶=2∶3），50℃水浴酶解3.0 h，沸水浴15min鈍化酶，得到蝦頭酶解液作為下一步試驗原料。

1.2.2 不同條件下美拉德反應液的制備

(1)不同反應溫度：稱取蝦頭酶解液20 g和葡萄糖+木糖（3%+1%）、甘氨酸+精氨酸（0.5%+0.25%）的反應配方，置于60mL反應管內，自然pH（約8.3），分別放入80，90，100，110℃的恒溫水浴鍋及試管加熱器內反應。每個溫度分別反應 0，10，20，30，40，50，60 min，反應完畢立即取出迅速放入冰水浴，冷卻至室溫以下，放入4℃冰箱存放備檢測用。

(2)不同初始pH值：稱取蝦頭酶解液20 g和葡萄糖+木糖（3%+1%）、甘氨酸+精氨酸（0.5%+0.25%）的反應配方，置于60mL反應管內，將pH分別調節(jié)為6，7，8，9及自然pH，分別放入100℃的恒溫水浴鍋內反應。每個pH值分別反應0，10，20，30，40，50，60min，反應完畢立即取出迅速放入冰水浴，冷卻至室溫以下，放入4℃冰箱存放備檢測用。

每組反應液平行做3組試驗。

1.2.3 分析方法

(1)總氮含量的測定：采用微量凱氏定氮法，參照GB/T 5009.5——2010。

(2)反應體系褐變程度的測定：根據文獻[7]，由于反應液顏色較深，做相應調整如下，將反應液稀釋后在420 nm處測定吸光值，使得測定結果在0.2～0.8有效范圍內，測定結果乘以相應稀釋倍數后所得數據越大表明褐色產物的生成量越多[8]。本試驗將反應液稀釋10倍可滿足測定結果的有效性，用5 000 r/min離心10min，然后取上清液在420 nm處測定吸光值。

(3)pH變化情況的測定：反應液在室溫條件下，采用pH計進行測定。

(4)氨基態(tài)氮的測定：采用甲醛電位滴定法，參照ZBX 66038-87。

(5)風味感官品評：采用描述分析試驗—風味剖面法、差異標度和分類試驗—評分法，對反應液從兩方面進行評分，香氣方面、滋味方面：均采用10分制，其標準見表1。

待樣品恢復常溫后進行品評，評分由10人組成的評定小組進行。最后按照香氣∶滋味=6∶4得出每個樣品的總分，依據總分繪制感官分值趨勢圖，并且對于蝦頭酶解液和不同條件下的最佳樣品采用定量描述分析(QDA)方法。

表1 風味感官評價標準Table1 Standards of organoleptic evaluation on the flavor

表1 風味感官評價標準Table1 Standards of organoleptic evaluation on the flavor

蝦味、肉香味、鮮味、甜味、咸味：0～2 略有、2～4 一般、4～6 明顯、6～8 較濃、8～10 濃郁；腥味、氨氣味、苦澀味：0～2 很濃、2～4較濃、4～6明顯、6～8一般、8～10很淡；綜合得分=香氣均分×0.6+滋味均分×0.4。

項目 香氣描述 項目 滋味描述蝦味 對蝦特征的鮮甜氣味 鮮味 以肉、水產品的湯汁所帶有的鮮味為準腥味 水產品具有的腥氣味 咸味 10%食鹽溶于水的口感為適當標準肉香味 肉類食品的特征香味 甜味 新鮮對蝦煮熟后產生的滋味為標準氨氣味 水產品腐敗后產生的刺激氨氣味 苦澀味 蝦頭、蝦殼產生的苦澀味

2 結果與討論

2.1 溫度對蝦頭酶解液Maillard反應模式體系的影響

溫度不僅影響Maillard反應的速度而且影響反應物的濃度和它們之間的相互作用，不同溫度下，蝦頭酶解液的Maillard反應液隨著反應時間的延長，其顏色逐漸加深、最終pH發(fā)生變化，風味也隨著時間發(fā)生改變，其測定結果見圖1。

由圖1(a)可知，反應溫度不同時，反應體系在420 nm吸光度值均隨著反應時間的增加而增加，表明褐色物質不斷積累。當反應條件為110℃、60min時，420 nm吸光度值最大達到6.65，而在相同反應時間（60min）條件下，反應溫度分別為80，90，100 ℃時，420 nm吸光度值則分別為4.25，4.50，6.16。可見，反應溫度越高，420 nm吸光度值即褐色物質積累速度越快、積累量越多。

由圖1(b)可知，當反應溫度為80℃時，體系最終pH值變化不顯著，表明反應溫度較低時，酸性物質產生較少；而反應溫度較高時，最終pH值變化則較為顯著，表明反應溫度較高時，利于美拉德反應的高級階段進行，使得胺類化合物降解生成低堿性化合物，而糖類物質降解生成較多的酸性化合物以及發(fā)生自由胺基和羰基的縮合降低體系的pH，這與Bueno-Solano等[9,10]在研究中得到的結果也是一致的。

圖1 美拉德反應過程中反應體系420 nm吸光值、pH、感官得分、氨基態(tài)氮的變化Figure 1 Change of the absorption at 420 nm，pH，sensory scores，amino acid nitrogen in the Maillard reaction process

由圖1(c)可知，不同反應溫度條件下，風味達到最佳的時間有所不同，反應溫度為 80，90，100，110 ℃時，風味達到最佳 的 時 間 分 別 為 50，40，30，20 min， 最 佳 得 分 分 別 為8.67，8.80，8.90，8.87，隨著反應溫度的升高，達到最佳時間逐漸縮短，最佳時期的風味先變好后變差，且反應條件為100℃、30min時，整體風味最佳得分達8.9。反應過程中，不同溫度對于反應體系的風味有顯著影響，風味物質隨著反應時間的延長而逐漸增加，且溫度越高，變好越快，反應越劇烈，但是風味物質的種類很復雜，隨著反應時間延長有不良風味物質產生，所以隨著反應時間延長風味感官略有降低。研究[11]表明，蝦風味的前體物質為一組復雜的化合物。生蝦本身無香味,但經煮熟后產生特征性蝦風味；低溫加熱時，無熟蝦風味；85℃以上加熱時，則產生熟蝦香氣，這表明蝦風味是由前體物質的化學變化產生的。

由圖1(d)可知，Maillard反應過程中反應液的氨基態(tài)氮含量均在0.337～0.390 g/100 mL，與蝦頭酶解液的氨基氮含量0.34 g/100mL相比變化不大，蝦頭漿液在酶解過程中水解度達到34.6%，說明蛋白質在酶解過程中水解為豐富的氨基酸和多肽，其利用率相對較高。酶解液中含有大量的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、丙氨酸、賴氨酸和亮氨酸，是很好的滋味成分[12]，在Maillard反應過程中，豐富的氨基酸被利用，進一步經過Streeker降解產生多種風味物質[13]也包括呈味氨基酸，其反應的消耗量和生成量相差可能不大，這也是氨基氮總含量無顯著變化的主要原因。

2.2 初始pH對蝦頭酶解液Maillard反應模式體系的影響

初始pH對于蝦頭酶解液Maillard反應模式體系的影響見圖2。

由圖2(a)可知，初始pH對于蝦頭酶解液Maillard反應模式體系吸光度值的影響是顯著的，pH為9.0時，吸光度值均在8以上，反應時間為50，60min時達到相對較高水平11.7和12.5，而pH 6，7，8及自然pH的吸光度值均不到6，其中，pH 8和自然pH的反應趨勢很一致，這主要是因為自然狀態(tài)下的pH在8.3左右與8.0接近。

同時，不同的初始pH，反應過程中體系自身pH值也隨著反應時間的延長而下降（見圖2(b)），通常情況下，隨著反應的進行pH會降低，研究[13]認為，美拉德反應過程中，反應體系pH下降的主要原因主要有以下幾個方面，胺類物質易生成低堿性化合物；糖類化合物分解生成酸類物質以及高級美拉德反應階段發(fā)生烯醇化反應生成乙酸等。

體系pH對反應產物種類有著至關重要的影響，其影響是通過羰基和氨基在不同pH環(huán)境中可進行不同程度的離子化來實現的[13]，當體系初始pH較高時，胺類物質更易形成堿性化合物，同時由于pH升高使得更多的氨基酸參與美拉德反應，促進了高級美拉德反應階段的進行，加速乙酸等酸性物質的形成，從而使得體系的pH隨著初始pH的升高而下降的速度加快。

圖2 美拉德反應過程中反應體系420 nm吸光值、pH、感官得分、氨基態(tài)氮的變化Figure 2 Change of the absorption at 420 nm,pH，sensory scores，amino acid nitrogen in the Maillard reaction process

由圖2(c)可知，不同初始pH下，體系的風味感官得分均呈現先上升后下降的趨勢，反應時間為30～40min時達到最佳值，其中，自然pH和pH 8.0在反應30min后達到最佳風味，感官得分分別為9.0和8.8，反應體系褐色物質的積累隨著pH的增大而增快增多，這也與孫麗平等[13]的研究結果一致，即色澤的變化速率隨樣品初始pH的增加而增加。初始pH對體系風味影響較顯著，pH 6.0整體風味最差，有明顯的酸味，相對較為好的風味是在40min達到；pH 7.0體系略有酸味，在40min左右達到較好風味，可以看出酸可以一定程度地延長風味達到最佳的時間。

由圖2(d)可知，不同初始pH下反應過程中氨基態(tài)氮的含量沒有顯著變化，其值均在0.329～0.381 g/100 mL，這可能是由于Maillard反應過程中，主要利用酶解液中的豐富游離氨基酸進行降解，并且也產生了一定量的呈味氨基酸。Maillard反應中的Streeker降解產生許多風味物質[13]，這可能也是氨基氮沒有明顯變化但風味感官分值卻變化明顯的原因。

2.3 以風味輪圖表示的QDA優(yōu)化結果

對最佳反應樣品采用定量描述分析(QDA)方法，根據評價的分值繪出QDA圖見圖3。

圖3 不同反應條件下美拉德反應體系風味成分的QDA圖Figure 3 QDA of the flavour compounds ofMaillard reaction system in different reaction conditions

由圖3(a)可知，未經過熱反應的蝦頭酶解液，生腥味突出，有氨味、苦澀味，整體風味較差，綜合得分僅為7.5。經過Maillard反應后，整體風味有較大改善和提高，在pH 8.0、100℃下30min的反應液，其蝦味、肉香味及鮮味都顯著增加（見圖3(b)），并且腥味、氨味及苦澀味明顯減弱，綜合得分提高到8.8；在自然pH、100℃、30min條件下的反應液，整體風味最佳，感官得分由酶解液的7.5提高到8.9（見圖3(c)）。未經調節(jié)pH的反應液整體風味更為醇和、自然鮮味、甜味劑肉香味與調節(jié)pH后的反應液相比都較好一些，這一點對于工業(yè)化的應用有著重要意義。

由圖3可知，酶解液經過Maillard反應后的增香效果還是很顯著的。熱反應后樣液的整體可接受性明顯提高，尤其是在腥味、肉香味、苦澀味方面，得到很大改善。研究[14,15]發(fā)現，新鮮生肉及水產品的風味柔和但具有明顯的鐵腥味、生腥味，酶處理可以釋放更多呈味氨基酸，提供豐富的滋味成分，進一步熱反應可以產生理想的特征風味，主要是通過氨基酸和肽的降解、糖的降解、硫胺素的降解、脂類物質的降解以及美拉德反應等復雜的反應過程。

3 結論

本試驗利用新鮮南美白對蝦蝦頭經過生物酶解得到水解度為34.6%，含有豐富游離氨基酸的酶解液，將其作為Maillard反應模式體系的研究對象。主要研究了不同溫度、不同初始pH下反應體系在不同時間內，色澤、pH及風味的變化情況，得出結論如下：

(1)南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應，褐色物質積累的速率和積累量隨著反應溫度和反應時間的增加而增加；pH下降的速度也隨著反應溫度的增加而加快；不同反應溫度條件下，風味達到最佳的時間有所不同，隨著反應溫度的升高，達到最佳時間逐漸縮短。100℃、30min時，整體風味最佳得分達8.9。Maillard反應是一個吸熱的過程，隨著溫度提高反應速度加快，褐色物質積累速度快、積累量大，達到最佳風味所需時間也有所縮短，并且反應過程中pH隨反應時間的延長會降低，但是不顯著。

(2)南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應褐色物質的積累速率和積累量隨著初始pH的升高而增加；初始pH越大，反應過程中pH的變化就越顯著，但整體變化與單一體系的反應相比均較緩慢。自然pH、100℃、30 min下，整體風味最佳，感官得分為8.9，此時在420 nm吸光度值為4.12。

(3)Maillard反應對于南美白對蝦蝦頭酶解液的增香賦味效果很明顯，顯著提高了蝦味、肉香味及鮮味，并且生腥味、氨味及苦澀味得到很大改善。最佳條件下的反應液色澤良好、香氣、滋味俱佳，可以作為良好的蝦風味料。

南美白對蝦蝦頭酶解液的Maillard反應模式體系的研究有待于進一步深入探索，產物可以綜合感官評價和儀器檢測，對特征風味成分的組成有更為準確的測定。

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