蝦蝦頭酶解液美拉德反應(yīng)體系的制備及風(fēng)味評價(jià)

美國白人蝦頭約占蝦體重量的30%40%，營養(yǎng)成分非常豐富。據(jù)報(bào)道,蝦頭蛋白質(zhì)含量為36%~40%,粗脂肪含量為7.78%,甲殼質(zhì)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(zhì)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(zhì)營養(yǎng)價(jià)值高,是一種低脂高蛋白的原料,有很大的開發(fā)利用價(jià)值。Min-SooHeua等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(jìn)行研究,結(jié)果表明,粗蛋白含量為9.3%~11.6%,脂類約為0.7%,鈣的含量為3g/100g高于其它礦物質(zhì),加工副產(chǎn)品中游離氨基酸的總含量(2g/100g)比可食用部分(1.7g/100g)約高15%。目前,蝦頭綜合開發(fā)利用的制品主要有甲殼質(zhì)、殼聚糖、蝦腦糖、蝦腦油、蝦黃醬、蝦精粉、蝦香味素等。蝦頭經(jīng)水解可制成營養(yǎng)豐富、具有保健功能的調(diào)味品,又可作蝦味食品的添加劑,如蝦精粉具有獨(dú)特的海鮮風(fēng)味,可作為方便面、蝦味蘇打餅干等食品的配料和調(diào)味料。采用生物酶解技術(shù)及Maillard反應(yīng),將其開發(fā)成新型蝦味香精具有廣闊的應(yīng)用前景。陳志鋒采用酶解技術(shù)以毛蝦為原料制備了蝦風(fēng)味基料,并對氨基酸組分進(jìn)行了分析;高翔利用蝦副產(chǎn)品開發(fā)蝦頭醬、蝦調(diào)味汁、蝦味醬油及蝦味香精等蝦調(diào)味品;丁原州等對蝦醬的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了研究,解萬翠等利用Maillard反應(yīng)進(jìn)行蝦風(fēng)味料的制備。文獻(xiàn)中有關(guān)Maillard反應(yīng)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(zhì),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(chǎn)生所期望的風(fēng)味。由于食品基質(zhì)的復(fù)雜性、影響反應(yīng)途徑因素的多樣性及反應(yīng)活性中間體提取的困難性,對于復(fù)雜食品體系中的Maillard反應(yīng)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(yàn)基于南美白對蝦蝦頭酶解液體系進(jìn)行Maillard反應(yīng)模式的探討,得到其不同影響因素下的變化規(guī)律,對進(jìn)一步控制Maillard反應(yīng),制備兼具良好香氣和滋味的蝦味香精提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1材料和方法1.1材料和機(jī)器1.1.1糖酸酯類、糖酸、精氨酸、白砂糖的用量、合成量南美白對蝦蝦頭:湛江國聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)股份有限公司;復(fù)合蛋白酶(2000U/g)、風(fēng)味蛋白酶(80000U/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(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司;氫氧化鈉、甲醛(36%~37%):分析純,國藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司。1.1.2儀器和檢測儀器絞碎機(jī):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(xué)科技有限公司;pH計(jì):pHS-2C型,德國賽多利斯科學(xué)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(jì):UV-3200PC型,上海美譜達(dá)儀器有限公司;臺(tái)式高速離心機(jī):TG16-WS型,上海嘉鵬科技有限公司。1.2測試方法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(zhì)量的1.5%添加酶(復(fù)合蛋白酶∶風(fēng)味蛋白酶=2∶3),50℃水浴酶解3.0h,沸水浴15min鈍化酶,得到蝦頭酶解液作為下一步試驗(yàn)原料。1.2.2不同初始ph值對蝦頭酶解液ph的影響(1)不同反應(yīng)溫度:稱取蝦頭酶解液20g和葡萄糖+木糖(3%+1%)、甘氨酸+精氨酸(0.5%+0.25%)的反應(yīng)配方,置于60mL反應(yīng)管內(nèi),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(nèi)反應(yīng)。每個(gè)溫度分別反應(yīng)0,10,20,30,40,50,60min,反應(yīng)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20g和葡萄糖+木糖(3%+1%)、甘氨酸+精氨酸(0.5%+0.25%)的反應(yīng)配方,置于60mL反應(yīng)管內(nèi),將pH分別調(diào)節(jié)為6,7,8,9及自然pH,分別放入100℃的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)。每個(gè)pH值分別反應(yīng)0,10,20,30,40,50,60min,反應(yīng)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(yīng)液平行做3組試驗(yàn)。1.2.3生成量的測定(1)總氮含量的測定:采用微量凱氏定氮法,參照GB/T5009.5——2010。(2)反應(yīng)體系褐變程度的測定:根據(jù)文獻(xiàn),由于反應(yīng)液顏色較深,做相應(yīng)調(diào)整如下,將反應(yīng)液稀釋后在420nm處測定吸光值,使得測定結(jié)果在0.2~0.8有效范圍內(nèi),測定結(jié)果乘以相應(yīng)稀釋倍數(shù)后所得數(shù)據(jù)越大表明褐色產(chǎn)物的生成量越多。本試驗(yàn)將反應(yīng)液稀釋10倍可滿足測定結(jié)果的有效性,用5000r/min離心10min,然后取上清液在420nm處測定吸光值。(3)pH變化情況的測定:反應(yīng)液在室溫條件下,采用pH計(jì)進(jìn)行測定。(4)氨基態(tài)氮的測定:采用甲醛電位滴定法,參照ZBX66038-87。(5)風(fēng)味感官品評:采用描述分析試驗(yàn)—風(fēng)味剖面法、差異標(biāo)度和分類試驗(yàn)—評分法,對反應(yīng)液從兩方面進(jìn)行評分,香氣方面、滋味方面:均采用10分制,其標(biāo)準(zhǔn)見表1。待樣品恢復(fù)常溫后進(jìn)行品評,評分由10人組成的評定小組進(jìn)行。最后按照香氣∶滋味=6∶4得出每個(gè)樣品的總分,依據(jù)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。2結(jié)果與討論2.1反應(yīng)溫度對nm及酶解過程的影響溫度不僅影響Maillard反應(yīng)的速度而且影響反應(yīng)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(yīng)液隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,其顏色逐漸加深、最終pH發(fā)生變化,風(fēng)味也隨著時(shí)間發(fā)生改變,其測定結(jié)果見圖1。由圖1(a)可知,反應(yīng)溫度不同時(shí),反應(yīng)體系在420nm吸光度值均隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增加,表明褐色物質(zhì)不斷積累。當(dāng)反應(yīng)條件為110℃、60min時(shí),420nm吸光度值最大達(dá)到6.65,而在相同反應(yīng)時(shí)間(60min)條件下,反應(yīng)溫度分別為80,90,100℃時(shí),420nm吸光度值則分別為4.25,4.50,6.16。可見,反應(yīng)溫度越高,420nm吸光度值即褐色物質(zhì)積累速度越快、積累量越多。由圖1(b)可知,當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃時(shí),體系最終pH值變化不顯著,表明反應(yīng)溫度較低時(shí),酸性物質(zhì)產(chǎn)生較少;而反應(yīng)溫度較高時(shí),最終pH值變化則較為顯著,表明反應(yīng)溫度較高時(shí),利于美拉德反應(yīng)的高級階段進(jìn)行,使得胺類化合物降解生成低堿性化合物,而糖類物質(zhì)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等在研究中得到的結(jié)果也是一致的。由圖1(c)可知,不同反應(yīng)溫度條件下,風(fēng)味達(dá)到最佳的時(shí)間有所不同,反應(yīng)溫度為80,90,100,110℃時(shí),風(fēng)味達(dá)到最佳的時(shí)間分別為50,40,30,20min,最佳得分分別為8.67,8.80,8.90,8.87,隨著反應(yīng)溫度的升高,達(dá)到最佳時(shí)間逐漸縮短,最佳時(shí)期的風(fēng)味先變好后變差,且反應(yīng)條件為100℃、30min時(shí),整體風(fēng)味最佳得分達(dá)8.9。反應(yīng)過程中,不同溫度對于反應(yīng)體系的風(fēng)味有顯著影響,風(fēng)味物質(zhì)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而逐漸增加,且溫度越高,變好越快,反應(yīng)越劇烈,但是風(fēng)味物質(zhì)的種類很復(fù)雜,隨著反應(yīng)時(shí)間延長有不良風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生,所以隨著反應(yīng)時(shí)間延長風(fēng)味感官略有降低。研究表明,蝦風(fēng)味的前體物質(zhì)為一組復(fù)雜的化合物。生蝦本身無香味,但經(jīng)煮熟后產(chǎn)生特征性蝦風(fēng)味;低溫加熱時(shí),無熟蝦風(fēng)味;85℃以上加熱時(shí),則產(chǎn)生熟蝦香氣,這表明蝦風(fēng)味是由前體物質(zhì)的化學(xué)變化產(chǎn)生的。由圖1(d)可知,Maillard反應(yīng)過程中反應(yīng)液的氨基態(tài)氮含量均在0.337~0.390g/100mL,與蝦頭酶解液的氨基氮含量0.34g/100mL相比變化不大,蝦頭漿液在酶解過程中水解度達(dá)到34.6%,說明蛋白質(zhì)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,在Maillard反應(yīng)過程中,豐富的氨基酸被利用,進(jìn)一步經(jīng)過Streeker降解產(chǎn)生多種風(fēng)味物質(zhì)也包括呈味氨基酸,其反應(yīng)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對美拉德反應(yīng)的影響初始pH對于蝦頭酶解液Maillard反應(yīng)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(yīng)模式體系吸光度值的影響是顯著的,pH為9.0時(shí),吸光度值均在8以上,反應(yīng)時(shí)間為50,60min時(shí)達(dá)到相對較高水平11.7和12.5,而pH6,7,8及自然pH的吸光度值均不到6,其中,pH8和自然pH的反應(yīng)趨勢很一致,這主要是因?yàn)樽匀粻顟B(tài)下的pH在8.3左右與8.0接近。同時(shí),不同的初始pH,反應(yīng)過程中體系自身pH值也隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而下降(見圖2(b)),通常情況下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行pH會(huì)降低,研究認(rèn)為,美拉德反應(yīng)過程中,反應(yīng)體系pH下降的主要原因主要有以下幾個(gè)方面,胺類物質(zhì)易生成低堿性化合物;糖類化合物分解生成酸類物質(zhì)以及高級美拉德反應(yīng)階段發(fā)生烯醇化反應(yīng)生成乙酸等。體系pH對反應(yīng)產(chǎn)物種類有著至關(guān)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(jìn)行不同程度的離子化來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)體系初始pH較高時(shí),胺類物質(zhì)更易形成堿性化合物,同時(shí)由于pH升高使得更多的氨基酸參與美拉德反應(yīng),促進(jìn)了高級美拉德反應(yīng)階段的進(jìn)行,加速乙酸等酸性物質(zhì)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。由圖2(c)可知,不同初始pH下,體系的風(fēng)味感官得分均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,反應(yīng)時(shí)間為30~40min時(shí)達(dá)到最佳值,其中,自然pH和pH8.0在反應(yīng)30min后達(dá)到最佳風(fēng)味,感官得分分別為9.0和8.8,反應(yīng)體系褐色物質(zhì)的積累隨著pH的增大而增快增多,這也與孫麗平等的研究結(jié)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(fēng)味影響較顯著,pH6.0整體風(fēng)味最差,有明顯的酸味,相對較為好的風(fēng)味是在40min達(dá)到;pH7.0體系略有酸味,在40min左右達(dá)到較好風(fēng)味,可以看出酸可以一定程度地延長風(fēng)味達(dá)到最佳的時(shí)間。由圖2(d)可知,不同初始pH下反應(yīng)過程中氨基態(tài)氮的含量沒有顯著變化,其值均在0.329~0.381g/100mL,這可能是由于Maillard反應(yīng)過程中,主要利用酶解液中的豐富游離氨基酸進(jìn)行降解,并且也產(chǎn)生了一定量的呈味氨基酸。Maillard反應(yīng)中的Streeker降解產(chǎn)生許多風(fēng)味物質(zhì),這可能也是氨基氮沒有明顯變化但風(fēng)味感官分值卻變化明顯的原因。2.3酶解液添加量對蝦味、肉澀味及口感的影響對最佳反應(yīng)樣品采用定量描述分析(QDA)方法,根據(jù)評價(jià)的分值繪出QDA圖見圖3。由圖3(a)可知,未經(jīng)過熱反應(yīng)的蝦頭酶解液,生腥味突出,有氨味、苦澀味,整體風(fēng)味較差,綜合得分僅為7.5。經(jīng)過Maillard反應(yīng)后,整體風(fēng)味有較大改善和提高,在pH8.0、100℃下30min的反應(yīng)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(yīng)液,整體風(fēng)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(jīng)調(diào)節(jié)pH的反應(yīng)液整體風(fēng)味更為醇和、自然鮮味、甜味劑肉香味與調(diào)節(jié)pH后的反應(yīng)液相比都較好一些,這一點(diǎn)對于工業(yè)化的應(yīng)用有著重要意義。由圖3可知,酶解液經(jīng)過Maillard反應(yīng)后的增香效果還是很顯著的。熱反應(yīng)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。研究發(fā)現(xiàn),新鮮生肉及水產(chǎn)品的風(fēng)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(jìn)一步熱反應(yīng)可以產(chǎn)生理想的特征風(fēng)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(zhì)的降解以及美拉德反應(yīng)等復(fù)雜的反應(yīng)過程。3不同初始ph對蝦蝦頭酶解液單一體系反應(yīng)的影響本試驗(yàn)利用新鮮南美白對蝦蝦頭經(jīng)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(yīng)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(yīng)體系在不同時(shí)間內(nèi),色澤