楊 陽,施文正,汪之和,何國慶(.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海20306;2.浙江大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)系,浙江杭州30029)
超高壓對(duì)南美白對(duì)蝦熟制蝦仁風(fēng)味的影響
楊陽1,施文正1,汪之和1,何國慶2,*
(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海201306;2.浙江大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)系,浙江杭州310029)
以熟制南美白對(duì)蝦蝦仁為研究對(duì)象,使用高效液相色譜儀、氨基酸全自動(dòng)分析儀、電子鼻、氣質(zhì)聯(lián)用儀等研究不同超高壓壓力下(0、100、200、300、400、500 MPa)蝦仁中風(fēng)味物質(zhì)的變化。結(jié)果顯示:呈味核苷酸中腺苷酸(AMP)含量最高,300 MPa超高壓處理后樣品中AMP含量顯著降低(p<0.05),500 MPa實(shí)驗(yàn)組中該含量卻有顯著提高(p<0.05),而肌苷酸(IMP)的含量經(jīng)超高壓處理后都呈下降趨勢(shì);對(duì)比壓力對(duì)鮮、甜味氨基酸的含量的影響,300 MPa超高壓處理后甘氨酸(Gly)的含量提高26.82%,經(jīng)過200和500 MPa壓力處理后丙氨酸(Ala)的含量從311.57 mg/100 g分別提升至417.86 mg/100 g和410.55 mg/100 g;電子鼻結(jié)果顯示300、400和500 MPa壓力作用下樣品的揮發(fā)性成分相似;六組樣品分別檢測(cè)出了36、36、37、36、33和35種揮發(fā)性化合物,根據(jù)GC-MS分析得,經(jīng)過壓力作用能增加碳十以上的醛類化合物,提高樣品中的羰基化合物。
超高壓技術(shù),南美白對(duì)蝦,核苷酸及關(guān)聯(lián)物,游離氨基酸,揮發(fā)性成分
南美白對(duì)蝦(Penaeus vannamei)又稱凡納對(duì)蝦,因其營養(yǎng)豐富,肉質(zhì)鮮美而受到人們的喜愛,目前也是三大養(yǎng)殖對(duì)蝦中單產(chǎn)量最高的蝦種,在2013年的產(chǎn)量達(dá)到81萬噸,比2012年增長6.56%。但是其水分含量和蛋白質(zhì)含量較高,同時(shí)組織蛋白酶的活性也比較強(qiáng),所以非常容易腐敗變質(zhì),因此會(huì)影響到蝦肉的風(fēng)味,食用價(jià)值也隨之降低。
超高壓技術(shù)(Ultra-high Pressure)是近年來備受青睞的一種新型保鮮技術(shù),是指將食品用塑料袋真空熱封以后,施加100 MPa以上的高壓并作用一段時(shí)間的處理方法。使用超高壓處理能夠殺滅食品中的微生物和寄生蟲,從而可以一定程度延長食品的貨架期,并且超高壓能夠保持食品原有的營養(yǎng)物質(zhì)以及性狀,與傳統(tǒng)的加熱殺菌比較來說,這是超高壓處理食品的一大優(yōu)勢(shì),具有廣闊的應(yīng)用前景。因而目前國內(nèi)外對(duì)于超高壓對(duì)食品保鮮效果的研究較多[1-2],但是超高壓對(duì)風(fēng)味影響的研究還比較少,具有很大的研究價(jià)值。馬漢軍等[3]的研究結(jié)果表明在室溫條件下,200 MPa的壓力處理可使牛肉肌肉中游離氨基酸的總量幾乎增加一倍,主要增加的有絲氨酸、谷氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸等8種。Santiago P Aubourg等[4]研究得出,在135 MPa處理30 s的條件下能夠在保藏過程中有效地降低銀三文魚中的腐臭氣味。本文使用不同的超高壓條件對(duì)南美白對(duì)蝦熟制蝦仁進(jìn)行處理,測(cè)定蝦仁中的核苷酸、游離氨基酸以及揮發(fā)性成分等指標(biāo),以此研究超高壓處理對(duì)南美白對(duì)蝦熟制蝦仁風(fēng)味的影響,旨在對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)提供一些理論價(jià)值。
1.1材料與儀器
鮮活南美白對(duì)蝦購于上海市浦東新區(qū)古棕路農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),體重為(13.5±1.0)g/尾;腺苷三磷酸ATP、腺苷二磷酸ADP、腺苷酸AMP、肌苷酸IMP、次黃嘌呤核苷HxR、次黃嘌呤Hx、鳥苷酸GMP標(biāo)準(zhǔn)品美國Sigma公司;甲醇、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀色譜純,上海安譜科學(xué)儀器有限公司。
Waters高效液相色譜分析儀美國Waters公司;L-8800氨基酸全自動(dòng)分析儀日本Hitachi公司;H2050R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)湘儀離心機(jī)儀器有限公司;FOX-4000氣味指紋分析儀(電子鼻) 法國Alpha M.O.S公司;AUW320電子分析天平梅特勒-托利多儀器有限公司;DZ-400-2D真空包裝機(jī)溫州市鹿城區(qū)黃龍華能機(jī)械廠;HPP.L2-600/2超高壓設(shè)備天津華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司;7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、Thermo ODS-2 HYPERSIL(4.6 mm×250 mm,5 μm)色譜柱美國Agilent公司;手動(dòng)SPME進(jìn)樣手柄及65 μm PDMS固相微萃取頭美國Supelco公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1樣品前處理方法取鮮活的南美白對(duì)蝦,使用冰水冷休克,蒸8 min致熟,去頭、殼、蝦線取蝦仁,混勻后裝入PE/PA復(fù)合真空包裝袋,30 g每袋,使用真空包裝機(jī)抽真空密封。隨后將包裝好的蝦仁樣品分為六組,以未經(jīng)超高壓處理的蝦仁為對(duì)照組,其余五組分別使用壓力為100、200、300、400、500 MPa的超高壓處理,保壓時(shí)間10 min。
1.2.2ATP關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的測(cè)定參考Yokoyama[5]的方法,略有改動(dòng)。分別稱取蝦仁樣品5 g,加入10 mL 10%的高氯酸,勻漿,10000 r/min離心15 min,取其上清液,沉淀用5 mL 5%的高氯酸洗滌,再次離心取上清液,重復(fù)操作兩次,合并上清液,用10 mol/L和1 mol/L的KOH溶液調(diào)節(jié)pH至6.5,靜置30 min,取上清液定容至50 mL,搖勻,過0.22 μm膜后待測(cè)。整個(gè)過程在0~4℃下操作。
高效液相色譜儀(HPLC)條件:流動(dòng)相:A為甲醇溶液,B為0.05 mol/L磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀(1∶1)溶液,含9 mmol/L四丁基氫氧化氨(TBA),用磷酸調(diào)pH至6.5;等梯度洗脫;流速:0.9 mL/min;柱溫:25℃;進(jìn)樣量:10 μL;檢測(cè)波長:254 nm。
1.2.3游離氨基酸的測(cè)定參考姚志勇[6]的方法,略有改動(dòng)。稱取蝦肉0.5 g,加入15 mL 15%的三氯乙酸進(jìn)行勻漿,靜置沉淀2 h,然后用冷凍離心機(jī)4℃10000 r/min離心15 min,取5 mL上清液,用3 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至2.0,定容至10 mL,搖勻,過0.22 μm膜后待測(cè)。
氨基酸自動(dòng)分析儀條件:分離柱:4.6 mm I.D.× 60 mm,分離樹脂為陽離子交換樹脂;分離柱溫度:57℃;檢測(cè)波長:570 nm(脯氨酸為440 nm);緩沖溶液流速:0.40 mL/min;反應(yīng)液:茚三酮試劑;反應(yīng)液流量:0.35 mL/min;反應(yīng)單元溫度:135℃;進(jìn)樣量20 μL。
1.2.4電子鼻分析將各組蝦肉分別與0.18 g/mL NaCl溶液按照1∶1混合,均質(zhì),立即稱取2 g置于10 mL自動(dòng)進(jìn)樣瓶中加蓋待測(cè),每組5個(gè)平行。
電子鼻參數(shù):以干燥潔凈空氣為載氣,流速為150 mL/min;頂空平衡溫度40℃,頂空平衡時(shí)間600 s,振蕩速度500 r/min;注射針溫度60℃,進(jìn)樣體積2500 μL,注射速度2500 μL/s;數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s,獲取延滯時(shí)間600 s。
1.2.5揮發(fā)性成分測(cè)定固相微萃?。⊿PME)條件:將各組蝦肉分別與0.18 g/mL NaCl溶液按照1∶1混合,均質(zhì),立即稱取4 g置于20 mL萃取瓶中,插入老化好的固相微萃取頭,恒溫80℃磁力攪拌,萃取40 min后取出,插入色譜儀進(jìn)樣口,解析5 min。
色譜條件:DB-5MS彈性毛細(xì)管柱(60 m×0.32 mm× 1 μm),不分流模式;程序升溫:柱初溫50℃,保持1 min,以10℃/min升至100℃,以5℃/min,升至200℃,再以8℃/min升至250℃,保持5 min;載氣(He)流量1.0 mL/min。
質(zhì)譜條件:傳輸線溫度280℃;離子源溫度230℃;四極桿溫度150℃;電子能量70 eV;質(zhì)量掃描范圍m/z:35~350。
1.3數(shù)據(jù)處理
實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均由SPSS17.0軟件進(jìn)行分析處理。
2.1超高壓處理對(duì)呈味核苷酸含量的影響
圖1為7種ATP及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)化合物的高效液相色譜圖。按照由先到后的順序依次為ATP、GMP、IMP、ADP、Hx、AMP、HxR。ATP及其關(guān)聯(lián)化合物在18 min內(nèi)得到有效分離。
圖1 ATP及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜圖Fig.1 High performance liquid chromatogram of the ATP-related standard
不同超高壓處理對(duì)蝦仁中主要呈味核苷酸的影響見圖2。ATP及其降解產(chǎn)物是影響蝦肉風(fēng)味的重要成分,蝦死后ATP的降解有兩種途徑,一種途徑是ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx;另一種途徑為ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx[7]。其中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的是AMP和IMP,AMP是一種良好的風(fēng)味增強(qiáng)劑,有抑制苦味的作用,能夠使食品產(chǎn)生良好的甜味和咸味;IMP與GMP是典型的鮮味劑,其鮮味作用比味精更強(qiáng),并且是肉類物質(zhì)的主要的呈味物質(zhì)。
圖2 超高壓處理對(duì)蝦仁中AMP、IMP和GMP含量的影響Fig.2 Influence of pressure treatment on AMP,IMP and GMP content of shrimp meat
從圖2中可以看出熟蝦仁的主要呈味核苷酸中AMP的含量最高,其次是IMP。然而GMP的含量最低,這與王士穩(wěn)等[8]研究的結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)中未經(jīng)超高壓處理組的AMP含量為157.91 mg/100 g,經(jīng)過100 MPa和300 MPa處理后AMP顯著減少(p<0.05),其中在300 MPa壓力處理下AMP達(dá)到最低,為132.4 mg/100 g,說明不同的高壓處理對(duì)蝦仁中的AMP含量的影響不一,經(jīng)過100、300 MPa的處理可能會(huì)使AMP得到分解;但是實(shí)驗(yàn)中100、300 MPa處理后蝦仁中的IMP含量,并無增加反而有所減少,未經(jīng)超高壓處理的蝦仁中IMP含量為21.91 mg/100 g,而在100、300 MPa實(shí)驗(yàn)組中IMP含量分別為11.14、14.49 mg/100 g,根據(jù)蝦中兩種ATP降解途徑推測(cè),AMP可能通過分解為AdR后進(jìn)行降解,所以IMP沒有富集。經(jīng)過200、400 MPa壓力作用的實(shí)驗(yàn)組中AMP含量與對(duì)照組相比無顯著變化(p>0.05),而經(jīng)過500 MPa處理組中AMP的含量顯著(p<0.05)增大。IMP經(jīng)過超高壓處理后均顯著(p<0.05)減少,其中在200 MPa處理的實(shí)驗(yàn)組中IMP減少的最多,僅含有4.48 mg/100 g,可能是在200 MPa壓力處理下的IMP發(fā)生降解作用,所以使其含量降低。GMP含量較小,經(jīng)過超高壓處理后的變化不大。綜合得出,超高壓處理會(huì)影響熟蝦仁中核苷酸的降解,影響到蝦仁的風(fēng)味。
表1 超高壓處理對(duì)蝦仁游離氨基酸含量的影響(mg/100 g)Table 1 Influence of pressure treatment on free amino acid content of shrimp meat(mg/100 g)
圖3 超高壓處理對(duì)蝦仁鮮、甜味氨基酸含量的影響Fig.3 Influence of pressure treatment umami and sweet amino acids content of shrimp meat
2.2超高壓處理對(duì)游離氨基酸含量的影響
不同超高壓處理后蝦仁中游離氨基酸含量見表1。由表1可知熟蝦仁中含量較高的有Arg、Gly、Pro、His和Ala,其中呈鮮甜味氨基酸主要有7種,即Asp、Thr、Ser、Glu、Gly、Ala和Pro。Asp與Glu稱為鮮味氨基酸,但它們本身只具有酸味,而它們的鈉鹽具有“味精”般的鮮味。鮮味氨基酸與呈味核苷酸(AMP、IMP、GMP等)一起使用時(shí),具有協(xié)同效應(yīng)[9],能夠顯著的提高鮮味。Gly與Ala具有愉快的甜味,廣泛存在于各種海鮮中,甜味氨基酸與IMP也有協(xié)同作用,有少量IMP存在的條件下,能夠顯著提高Gly與Ala的甜味[10]。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超高壓處理會(huì)對(duì)蝦仁中呈味氨基酸有所影響,蝦仁中鮮甜味氨基酸中Gly的含量最多,經(jīng)過300 MPa處理后能夠?qū)ly的含量提高26.82%,其他壓力組也使得Gly的含量顯著增加(p<0.05)。Pro的含量也會(huì)隨著壓力的改變而有所變化,在100、200、500 MPa壓力下,Pro含量無顯著變化,但在300、400 MPa處理后其含量有所減少。經(jīng)過200和500 MPa壓力處理后Ala的含量從311.57 mg/100 g分別提升至417.86 mg/100 g和410.55 mg/100 g。從鮮甜味氨基酸總量上來看不同壓力處理對(duì)其影響不一,由圖3可以看出200、500 MPa處理能顯著(p<0.05)增加鮮甜味氨基酸的含量,而100、300和400 MPa處理后對(duì)其無顯著影響。說明適當(dāng)?shù)膲毫μ幚硐履苡欣诔饰栋被岬姆e累,提高蝦仁風(fēng)味物質(zhì)的含量。
2.3電子鼻分析
電子鼻是模仿人和動(dòng)物的鼻子,用于分析、識(shí)別、檢測(cè)復(fù)雜氣味和揮發(fā)性成分的新型儀器,與常用的分析儀器相比電子鼻具有客觀、準(zhǔn)確、快捷地評(píng)價(jià)氣味,并且重復(fù)性好的特點(diǎn)[11]。對(duì)不同壓力處理組南美白對(duì)蝦蝦仁進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析,得到18根電子鼻金屬氧化物傳感器對(duì)氣味的響應(yīng)值,如圖4所示。
圖5 不同蝦仁揮發(fā)性成分PCA圖Fig.5 PCA analysis of E-nose of shrimp meat with different pressure treatment
圖5為各組樣品的揮發(fā)性成分PCA圖,以二維散點(diǎn)圖顯示出來,其中第一主成分PC1貢獻(xiàn)率為84.43%,第二主成分PC2貢獻(xiàn)率為8.06%,兩者之和為92.49%,證明兩個(gè)主成分所包含的樣本原始信息完善。通過圖5可以看出,這六組樣品主要分為兩大部分,其中0、100和200 MPa超高壓處理下的樣品位于第二主成分軸左側(cè),并且三者沒有重疊區(qū)域,說明經(jīng)過這三種超高壓壓力下樣品的揮發(fā)性成分有明顯差異;而300、400和500 MPa超高壓處理的樣品位于第二主成分軸右側(cè),由圖5可以看出300 MPa與400 MPa樣品能區(qū)分開,但500與400和300 MPa超高壓處理下的樣品都有重疊區(qū)域,說明這三組樣品的揮發(fā)性成分相似,雖然有所不同但是差異并不大。因此可以推斷經(jīng)過超高壓處理對(duì)熟制蝦仁中的揮發(fā)性成分是有影響的,且根據(jù)壓力的大小而有所不同。
2.4SPME-GC-MS測(cè)定揮發(fā)性成分
采用SPME-GC-MS對(duì)不同壓力處理后蝦仁進(jìn)行揮發(fā)性成分分析,結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)六組樣品中分別檢測(cè)出36、36、37、36、33和35種揮發(fā)性化合物。主要是烷烴類、醇類、醛類、酮類及芳香族化合物。烷烴類含量較高,賦予對(duì)蝦清香和甜香的氣味,雖然整體含量較高,但通常閾值較高,所以對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)與含量不成正比[12]。實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)出的醇類化合物含量相對(duì)較低,各組樣品中都檢測(cè)出柏木醇,其具有愉快而持久的柏木香氣,但是由于醇類的閾值也較高,所以濃度較低的情況下對(duì)食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)不大[13]。與烷烴和醇類相比,羰基化合物的閾值較低,其對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大[14],除未經(jīng)超高壓處理組外其余樣品組中的醛類化合物含量都顯著高于酮類化合物的含量,并且差別較大。所有實(shí)驗(yàn)組中低于十碳的醛含有種類較少,只有具有青草和脂肪味的壬醛和癸醛。酮類化合物主要貢獻(xiàn)于蝦肉的甜的花香和果香風(fēng)味,可能是由于脂肪氧化或氨基酸降解產(chǎn)生,六組樣品中都含有香葉基丙酮,在香料工業(yè)上用于配制蘋果等水果香味的香精,其賦予蝦肉具有愉快的水果香。實(shí)驗(yàn)中還檢測(cè)出一些酯類化合物及萘等芳香族化合物,酯類化合物通常是脂質(zhì)代謝生成的羧酸和醇的酯化作用的產(chǎn)物,在蝦的肉味特征具有重要風(fēng)味貢獻(xiàn)[15];而芳香族化合物具有煤焦油等令人不愉快的氣味,說明樣品可能有所污染,是由蝦的生活環(huán)境所造成。
表2 超高壓對(duì)蝦仁揮發(fā)性成分含量的影響(%)Table 2 Influence of pressure treatment on volatile compounds contents of shrimp meat(%)
未經(jīng)超高壓處理樣品組中主要含有的是烷烴類化合物,醛類化合物幾乎檢測(cè)不出,這與麥雅彥等[12]的研究一致。經(jīng)過超高壓處理后烷烴相對(duì)含量有所下降,醛類物質(zhì)在種類上都有很大提升,增加了癸醛、十一醛、十二醛、十四醛、十六醛以及十八醛,并且在總含量上也有顯著提升,說明超高壓處理能夠提高醛類化合物的相對(duì)含量。六組實(shí)驗(yàn)樣品中羰基化合物總量分別3.16%、33.47%、20.15%、15.06%、15.86%、18.98%,其中300、400和500 MPa超高壓組羰基化合物含量相近,而0、100與200 MPa超高壓組羰基化合物含量有明顯差異,由于羥基化合物閾值較低,對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)較明顯,從而導(dǎo)致這三組樣品的氣味有所差異,電子鼻PCA分析結(jié)果也得出這三組的氣味有所區(qū)別。
續(xù)表
熟蝦仁經(jīng)過100 MPa與300 MPa超高壓的處理可能會(huì)促進(jìn)AMP降解,使AMP的含量有所下降,而在500 MPa壓力處理下AMP的含量顯著升高,并且500 MPa的壓力處理會(huì)使得樣品中整體呈味核苷酸有明顯提升。對(duì)風(fēng)味影響較大的鮮甜味氨基酸也會(huì)隨著超高壓的不同而有所變化,其中經(jīng)過200和500 MPa壓力處理后鮮甜味氨基酸的總體含量顯著升高(p<0.05)。經(jīng)過超高壓處理后能增加熟蝦仁中羰基化合物的含量,最顯著的物質(zhì)為十碳以上的醛類化合物。根據(jù)電子鼻結(jié)果,不同壓力處理對(duì)熟蝦仁的揮發(fā)性成分影響有明顯差異。綜合四種指標(biāo)的分析結(jié)果得出,超高壓處理能夠?qū)κ熘莆r仁中的風(fēng)味物質(zhì)有所提升,尤其在500 MPa超高壓處理后綜合效果最佳。
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YANG Yang1,SHI Wen-zheng1,WANG Zhi-he1,HE Guo-qing2,*
(1.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;2.Department of Food Science and Nutrition,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China)
The research object in this paper was based on the cooked white shrimp meat,the change of flavor substances in cooked white shrimp which treatment by different pressure(0,100,200,300,400,500 MPa)were studied using high performance liquid chromatograph,amino acid analyzer,electronic nose and gas chromatograph-mass.The results showed that the highest content was AMP in flavor-enhancing nucleotides,the content of AMP was reduced significantly after treated by 300 MPa(p<0.05),while the content of 500 MPa in the experimental group was significantly increased(p<0.05),however the IMP content by high pressure treatment showed a trend of decline.Compared the effect of pressure on the content of umami amino acids and sweet amino acids,the content of glycine(Gly)increased by 26.82%after treated by 300 MPa,the pressure of 200 and 500 MPa could increase the contend of alanine(Ala)from 311.57 mg/100 g to 417.86 mg/100 g and 410.55 mg/100 g respectively.The results of electronic nose showed that the aroma of samples that treated by 300,400 and 500 MPa were similarly.There were detected 36,36,37,36,33 and 35 kinds of volatile compounds. High pressure treatment could add some above ten carbon aldehydes according to the results of GC-MS and improve the carbonyl compounds in the samples.
ultra-high pressure;white shrimp;nucleotide-related compounds;amino acid;volatile compounds
TS201.1
A
1002-0306(2015)18-0087-07
10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.009
2015-01-30
楊陽(1991-),女,在讀碩士研究生,研究方向:水產(chǎn)品加工與貯藏,E-mail:13262970026@163.com。
何國慶(1957-),男,教授,研究方向:食品微生物,E-mail:gqhe@zju.edu.cn。
國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31471685);國家科技支撐計(jì)劃(2015BAD17B01);上海市蝦類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)(2014-5);教育部高等學(xué)校青年骨干教師國內(nèi)訪學(xué)項(xiàng)目。