熱反應蝦味香精制備過程中的色澤變化及抑菌性研究

董志儉，李世偉，李冬梅，勵建榮，* ，黃 和，陳華健，李鈺金

(1.渤海大學食品科學研究院，渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術研究中心”遼寧省高校重大科技平臺，遼寧錦州121013;2.廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江524088;3.湛江國聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)股份有限公司，廣東湛江524088;4.泰祥集團，山東榮成264300)

美拉德反應廣泛存在于食品貯存及加工過程中，是引起食品非酶褐變的主要因素之一，在美拉德反應過程中，通過合理控制氨基化合物與還原糖或其他羰基化合物之間的反應，則能賦予食品良好的風味和令人愉悅的色澤［1-3］。由于美拉德熱反應能很好的模擬出原料的香味，及其具有天然健康的特點，近年來已成為調(diào)味品行業(yè)的熱門研究領域之一［4-7］。以魚蝦等動物蛋白為原料，采用酶水解技術獲得具有呈味特性的氨基酸和短肽類水解物，再通過美拉德反應，可制成具有海鮮風味的調(diào)味料［8-10］。在美拉德反應中，pH、還原糖、氨基酸添加量、反應時間及溫度等因素均會對反應產(chǎn)生影響［11］。目前關于美拉德熱反應香精的研究多集中于對香氣的各種分析，而關于反應產(chǎn)物色澤及抑菌性的研究較少［12］。本文通過測定不同反應條件下美拉德反應產(chǎn)物的色度值來分析各因素對反應進行的影響，同時研究了美拉德產(chǎn)物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌這三種常見菌的抑菌效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蝦 市售;風味蛋白酶(Flavorzyme)，500LAPU/g、復合蛋白酶(Protamex)，1.5AU/g 諾維信公司;葡萄糖、木糖、丙氨酸、精氨酸、牛磺酸、硫胺素 均為食品級。

CR-400色彩色差計 KONICA MINOLTA;PB-10pH計 賽多利斯公司;280B滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 蝦酶解液的制備［9］將一定質(zhì)量的蝦仁切碎后，按水料比2∶1加入水，煮沸5min，待冷卻后加入底物重量0.3%的風味蛋白酶和0.6%的復合蛋白酶。調(diào)節(jié)體系初始p H為7，置于60℃的恒溫水浴鍋中，攪拌酶解4h后，煮沸5min滅酶，4500r/min離心20min，取上清液即得。通過測定，其水解率約達19.8%。

1.2.2 熱反應蝦味香精的制備 在錐形瓶中加入10mL的酶解液，加入占酶解液量一定比例的糖(木糖∶葡萄糖 =1∶4)、氨基酸(丙氨酸∶精氨酸 =1∶2)、0.3%的?；撬岷?.8%的硫胺素，再加入10mL蒸餾水，攪拌均勻。用0.5mol·L-1NaOH溶液和1mol·L-1冰醋酸溶液調(diào)至一定pH，封口。置于一定溫度的高壓滅菌鍋中反應一定時間后取出，迅速于-18℃下冷卻。

1.2.3 熱反應蝦味香精色度測定 打開色彩色差計，校對標準(調(diào)白)。然后將待測樣品置于透明玻璃杯中，以白板為底板進行測量，測定其 L*、a*、b*值。

1.2.4 熱反應蝦味香精抑菌性測定［13］本實驗采用濾紙片法。向培養(yǎng)皿中倒入約20mL營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，凝固后在平板中加入0.2mL供試菌，用玻璃棒涂布均勻后放上已于反應液中浸泡30min的濾紙片，等距離分散。用水做對照實驗，每組做3次平行實驗。置于37℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h后用卡尺測定抑菌圈直徑，取其平均值。

2 結果與討論

2.1 糖添加量對蝦味香精色澤的影響

精氨酸和丙氨酸添加量2%，p H8，時間30min，溫度115℃。由圖1可以看出，L*值(明度)隨糖添加量的增加而逐漸降低，說明蝦味香精的色澤加深;a*值(紅度)先略有增加，而后保持穩(wěn)定，說明紅色強度先增大而后保持不變;而b*值(黃度)隨糖添加量的增加逐漸降低，變化趨勢并不明顯。反應液的顏色由糖添加量為4%處的淺紅褐色到7%處的紅褐色，直到糖添加量為8%處的深紅褐色，顏色逐漸加深。還原糖含量增加導致美拉德反應速度加快，色澤加深。余善鳴［14］等人報道了冷藏的馬鈴薯中還原糖的變化對油炸馬鈴薯片色澤的影響，結果發(fā)現(xiàn):隨馬鈴薯中還原糖含量的增加，油炸馬鈴薯片由于發(fā)生美拉德反應顏色逐漸加深，其色澤變化與本實驗結果相同。

圖1 葡萄糖和木糖添加量對蝦味香精色澤的影響Fig.1 Effect of adding amount of glucose and xylose on the colour of shrimp flavor

2.2 氨基酸含量對蝦味香精色澤的影響

葡萄糖和木糖添加量6%，p H為8，時間30min，溫度115℃。由圖2可知，L*值隨氨基酸添加量增加而逐漸降低;a*值先增加而后呈下降趨勢;b*值隨氨基酸添加量增加而逐漸降低。在反應過程中，添加氨基酸加快了反應速度，反應液顏色由淡黃色逐漸變?yōu)辄S褐色。在蝦仁酶解液中加入氨基酸，與糖充分反應，既可改變美拉德反應液的風味，又可使產(chǎn)物褐變程度增大，色澤加深。

圖2 精氨酸和丙氨酸添加量對蝦味香精色澤的影響Fig.2 Effect of adding amount of arginine and alanine on the colour of shrimp flavor

2.3 pH對蝦味香精色澤的影響

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，時間30min，溫度115℃。從圖3可以看出，隨p H的增加，L*值、b*值下降，而a*值增大;當p H大于7時，L*值、a*值、b*值變化較為明顯。在酸性條件下，美拉德褐變反應受到抑制，產(chǎn)物為淺黃色;在堿性條件下，美拉德褐變反應迅速進行，產(chǎn)物為紅褐色甚至是黑褐色。據(jù)報道，美拉德反應體系的初始p H能夠嚴重影響反應進行的程度，隨初始pH的增大，產(chǎn)物褐變程度逐漸增強［15-16］。

圖3 pH對蝦味香精色度的影響Fig.3 Effect of pH on the colour of shrimp flavor

2.4 溫度對蝦味香精色澤的影響

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，pH為8，時間30min。由圖4可知，L*值隨溫度的增加而逐漸降低，a*值隨溫度的升高而逐漸升高，b*值隨溫度的增加而逐漸降低，L*值、a*值和b*值在溫度高于111℃時變化程度均明顯增大，蝦味香精的顏色由橘黃色逐漸加深至深紅褐色。Lan［17］等人研究了溫度對木糖/大豆肽體系中美拉德反應非揮發(fā)性化合物的影響，實驗結果也表明:隨著溫度升高，美拉德反應色澤逐漸加深。美拉德反應包括一系列的反應步驟，每一步反應對溫度的要求不同，因此反應溫度在很大程度上決定著美拉德反應的路線，從而決定產(chǎn)物的色澤變化。

圖4 反應溫度對蝦味香精色度的影響Fig.4 Effect of reaction temperature on the colour of shrimp flavor

2.5 反應時間對蝦味香精色澤的影響

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，pH為8，溫度115℃。由圖5可以看出，L*值隨反應時間的延長而逐漸降低，從10～20min，L*值明顯降低，說明產(chǎn)物色澤已開始迅速變暗。然后L*值繼續(xù)下降，但幅度并不大，說明20min內(nèi)反應液中大量原料已經(jīng)反應。a*值隨反應時間延長先升高后降低，b*值隨反應時間延長而降低。Arda Serpen［18］在對油炸土豆片的美拉德反應產(chǎn)物色澤的研究中也發(fā)現(xiàn)，隨反應時間的延長，油炸土豆片美拉德反應產(chǎn)物的L*值下降，色澤加深。

圖5 反應時間對蝦味香精色度的影響Fig.5 Effect of reaction time on the colour of shrimp flavor

2.6 蝦味香精對致病菌的抑制作用

抑菌實驗所用蝦味香精在糖添加量為6%、氨基酸添加量為2%、p H8、反應溫度115℃、反應時間30min的條件下制備。

在美拉德反應后期，由于產(chǎn)生一類棕褐色、結構復雜的大分子化合物，即類黑精，使食品色澤加深。類黑精具有明顯的抗氧化、抗誘變、抗癌、抗菌以及結合風味物質(zhì)等功能［19］。實驗結果表明(表1)，熱反應蝦味香精對金黃色葡萄球菌的抑菌直徑D=15.7mm＞15mm 為高度敏感［20］;對大腸桿菌的抑菌圈直徑10mm＜D=10.1mm＜15mm為中度敏感;對于沙門氏菌的抑菌圈直徑5mm＜D=6.7mm＜10mm為低度敏感。因此美拉德反應蝦味香精具有一定的抑菌性，其對幾種菌的抑菌性的強弱依次為:金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞沙門氏菌。

表1 蝦味香精對不同致病菌的抑菌圈直徑Table 1 The antibacterial circle diameter of shrimp flavor on different pathogenic bacteria

3 結論

3.1 隨著還原糖和氨基酸含量的增加，L*、b*值逐漸減小，a*值則先增大而后降低;隨著p H、反應溫度及時間增加，L*、b*值逐漸減小，a*值逐漸增大或呈先升后降的趨勢;反應溫度、p H及反應時間對蝦味香精色澤均具有明顯影響。

3.2 熱反應蝦味香精具有一定的抑菌性，產(chǎn)物對幾種菌的抑菌性從強至弱依次為:金黃色葡萄球菌＞大腸桿菌＞沙門氏菌。

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