熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦滋味物質(zhì)變化研究

沈思遠，施文正，曲映紅，汪之和

(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院， 上海 201306)

南美白對蝦(Litopenaeusvannamei)是世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大蝦類之一[1]，也是我國養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的蝦類，具有很高的經(jīng)濟價值[2]。干制是南美白對蝦的重要加工方式之一，在有效提升對蝦保質(zhì)期的同時還能夠形成獨特的滋味。目前干制蝦的生產(chǎn)主要采用熱風(fēng)干燥方法，熱風(fēng)干燥不易使蝦肉內(nèi)部的水分蒸發(fā)，但長時間熱風(fēng)干燥會造成蝦肉表面出現(xiàn)結(jié)痂現(xiàn)象[3]。不同的干燥條件對滋味的形成有不同的影響，已有研究主要是集中在干燥方式及其預(yù)處理過程中蝦肉風(fēng)味的變化[4-7]，關(guān)于熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中滋味物質(zhì)變化的研究少見報道。

本文擬研究熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦的滋味及其相關(guān)物質(zhì)的變化。希望通過對干制過程中蝦肉呈味核苷酸、游離氨基酸的測定，計算蝦肉味精當量值與滋味活性值，并根據(jù)干燥中蝦肉的水分含量變化計算其呈味核苷酸與游離氨基酸的干基含量變化，以期為南美白對蝦干制加工以及獲得滋味更好的干制蝦產(chǎn)品提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦，2020年8月購于上海市古棕路農(nóng)工商超市，蝦體質(zhì)量為(17.00±0.50) g。

氫氧化鈉、氫氧化鉀、高氯酸、三氯乙酸，購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；馬來酸、氯化鉀，購于源葉生物科技有限公司。以上試劑均為分析純。

三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸肌苷(AMP)、肌苷酸(IMP)、肌苷(HxR)和次黃嘌呤(Hx)，購于美國Sigma公司；磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、甲醇，購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；17種氨基酸混合標準品，購于中國計量科學(xué)研究院化學(xué)計量與分析科學(xué)研究所。以上試劑均為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

MM721NG1- P1150型微波爐，美的集團；FGJ- 10型熱風(fēng)干燥機，德國Demashi公司；H2050R型高速冷凍離心機，長沙湘儀有限公司；A25型實驗室小型均質(zhì)機，上海?？嗽O(shè)備有限公司；LA- 8080型全自動氨基酸分析儀，日本Hitachi 公司；W26955型高效液相色譜儀，美國Waters公司；GL Inertsil ODS- 3型液相色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，上海安譜科學(xué)儀器公司；HP- 2500型低溫生化培養(yǎng)箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；UV- 2450型紫外分光光度計，日本島津公司。

1.3 實驗方法

1.3.1樣品處理

將南美白對蝦去頭、去殼、去蝦線，沖洗干凈后低溫瀝干，得到的蝦仁質(zhì)量為(8.50±0.50) g，長度為(8.00±0.25) cm。根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，將蝦仁先60 ℃熱風(fēng)干燥12 h，再以385 W功率微波干燥120 s，得到的干制蝦仁總體質(zhì)量較好。分別在熱風(fēng)干燥0、3、6、9、12 h與微波干燥40、80、120 s時取樣。

1.3.2水分含量測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中直接干燥法測定。

1.3.3水分活度測定

參照GB 5009.238—2016《食品安全國家標準 食品水分活度的測定》中水分活度儀擴散法測定，以飽和氯化鈉為校正溶液。

1.3.4呈味核苷酸測定

參考Wang等[8]的方法，稍做修改。稱取5.00 g樣品于50 mL離心管中，加入10 mL預(yù)冷至4 ℃高氯酸(體積分數(shù)為10%)后均質(zhì)，4 ℃離心15 min(10 000 r/min)，過濾取上清液。用5 mL預(yù)冷高氯酸(體積分數(shù)為5%)洗滌沉淀后再離心，合并上清液，重復(fù)該操作兩次。用氫氧化鉀溶液(1 mol/L和10 mol/L)調(diào)節(jié)得到的上清液pH值至6.50后，靜置30 min，待沉淀與溶液分離后僅將澄清溶液倒入50 mL容量瓶中，并用超純水迅速定容，過0.22 μm水相膜至進樣瓶中待測。每組樣品平行測定3次。操作過程中樣品溫度保持在4 ℃以下。

高效液相色譜條件：Cosmosil 5C18- PAQ 型液相色譜柱，SPD- 10A檢測器；流動相為磷酸鹽緩沖溶液(0.05 mol/L，pH值為6.5)和甲醇溶液，以1 mL/min速度進行等梯度洗脫20 min；柱溫為30 ℃，進樣量為10 μL，檢測波長為254 nm。

1.3.5游離氨基酸測定

根據(jù)Yu等[9]的方法提取游離氨基酸，并稍做修改。將0.50 g樣品與15 mL三氯乙酸溶液(質(zhì)量分數(shù)為15%)勻漿1 min，并在靜置2 h后離心15 min(10 000 r/min)，過濾。取上清液5 mL，用NaOH溶液(3 mol/L)調(diào)節(jié)pH值至2.00，并用超純水迅速定容至10 mL，過0.22 μm膜待測。每組樣品平行測定兩次。操作過程中溫度保持在4 ℃以下。

游離氨基酸采用全自動氨基酸分析儀測定。流動相為檸檬酸鈉和檸檬酸的混合緩沖液(pH值為3.2、3.3、4.0和4.9)和茚三酮緩沖液(體積分數(shù)為4%)。流速分別為0.4 mL/min和0.35 mL/min。

1.3.6滋味活性值計算

滋味物質(zhì)的滋味活性值(taste activity value，TAV)，也稱為滋味強度值，能夠表明某種滋味物質(zhì)是否對味覺產(chǎn)生明顯作用，計算公式見式(1)[10]。

TAV=C/T。

(1)

式(1)中，C代表樣品中滋味物質(zhì)的濃度，T代表該滋味物質(zhì)的閾值。當TAV<1時，表示該物質(zhì)對滋味貢獻不大；當TAV>1時，該物質(zhì)對滋味貢獻較大，且數(shù)值越大，貢獻越大。

1.3.7味精當量值的計算

味精當量(equivalent umami concentration，EUC)的計算公式見式(2)(采用濕基含量計算)。

(2)

式(2)中，EUC為味精當量，以單位質(zhì)量蝦肉中的谷氨酸鈉質(zhì)量表示，g/100 g；ai和aj分別代表游離鮮味氨基酸和鮮味核苷酸的質(zhì)量分數(shù)，g/100 g；bi和bj分別代表游離鮮味氨基酸和鮮味核苷酸的相對呈鮮系數(shù)(谷氨酸, 1; 天冬氨酸, 0.077; IMP, 1; AMP, 0.18)；1 218代表協(xié)同作用常數(shù)[11]。

1.3.8肌漿蛋白與肌原纖維蛋白提取與含量測定

肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的提取參考Lü等[12]的方法，并略做修改。準確稱取2 g絞碎的蝦肉于50 mL離心管中，加入10倍體積緩沖液A(20 mmol/L Tris-maleate，pH 值7.0，0.05 mol/L KCl)，4 ℃下勻漿。勻漿液在4 ℃以10 000 r/min離心15 min，并分別收集沉淀與上清液，上清液即為肌漿蛋白。將沉淀重復(fù)添加緩沖液A，勻漿、離心2次，合并上清液。沉淀加入10倍體積緩沖液B(20 mmol/L Tris-maleate，pH 值為7.0，0.6 mol/L KCl)勻漿，勻漿后在4 ℃下浸提1 h，并以10 000 r/min (4 ℃)離心15 min，上清液即為肌原纖維蛋白溶液。將沉淀重復(fù)添加緩沖液B，勻漿、離心2次，合并上清液。

肌漿蛋白與肌原纖維蛋白含量采用雙縮脲法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗結(jié)果以平均值±標準差表示。使用 IBM SPSS Statistics 19軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，平均值比較采用單因素ANOVA法，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中水分含量與水分活度變化分析

圖1為南美白對蝦在熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中水分含量和水分活度的變化情況。由圖1可知：在熱風(fēng)干燥初期，水分含量迅速下降，之后其下降速率不斷減緩，這主要是由于南美白對蝦在干燥初期自由水含量高，而自由水在高溫下容易蒸發(fā)；隨著干燥時間延長，自由水含量降低，結(jié)合水含量相對增加，同時南美白對蝦表面出現(xiàn)輕微的結(jié)痂現(xiàn)象，水分含量下降速率減緩；進入微波干燥階段后，由于微波干燥直接作用在蝦肉內(nèi)部，不受到蝦肉表面的結(jié)痂現(xiàn)象與自由水含量減少的影響，因此能夠在短時間內(nèi)完成干燥；干燥結(jié)束時，蝦肉水分含量為19.36%，水分活度受到自由水揮發(fā)的影響也從0.945下降到0.697。

40、80、120 s表示熱風(fēng)干燥后再進行微波干燥的時間。圖1 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦水分含量 與水分活度變化Fig.1 Changes of moisture content and water activity of Litopenaeus vannamei during hot air-microwave combined drying

2.2 呈味核苷酸含量變化分析

呈味核苷酸分解順序為ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx[13]。ATP是其余呈味核苷酸的前體物質(zhì)，所以ATP及其關(guān)聯(lián)物是蝦肉中重要呈味核苷酸。對蝦肉滋味有較大貢獻的是IMP與AMP。IMP是鮮味核苷酸，具有強烈鮮味，蝦類肉質(zhì)鮮美程度與IMP含量的高低密切相關(guān)[14]，其閾值為25 mg/100 g；AMP可以產(chǎn)生適當?shù)奶鹞?，其閾值?0 mg/100 g。表1為南美白對蝦熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中呈味核苷酸含量變化情況。由表1可知：IMP含量先顯著上升(6h)，再顯著下降(40 s)，最后顯著上升(120 s)，在微波干燥120 s時達到最大值(405.96 mg/100 g)；IMP含量較高與在干燥過程中AMP的分解相關(guān)，AMP大部分分解為IMP，僅有很少一部分直接分解為Hx；在干燥的加熱作用下，HxR與Hx含量整體呈上升趨勢；在干燥過程中AMP含量呈先下降后上升的趨勢，在未進行干燥時其含量最高(88.89 mg/100 g)；在熱風(fēng)干燥時，AMP含量一直下降并于熱風(fēng)干燥9 h后趨于平穩(wěn)，而在微波干燥過程中AMP含量則顯著上升。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)、式(1)以及IMP的閾值(25 mg/100 g)綜合可知，在熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中，蝦肉中IMP的TAV始終大于1，說明IMP在干燥過程中對南美白對蝦蝦肉整體滋味貢獻顯著。AMP的TAV僅在干燥前期大于1，但TAV只能表示單個物質(zhì)對滋味的單獨貢獻，無法判定滋味物質(zhì)之間的疊加、協(xié)同與抑制等交互作用對滋味的貢獻。有研究發(fā)現(xiàn)，AMP可以與其他呈味核苷酸或者游離氨基酸協(xié)同產(chǎn)生強烈的滋味[15]。

南美白對蝦蝦肉的基本營養(yǎng)成分構(gòu)成中水分占總質(zhì)量的80%左右，由于干燥會造成蝦肉中水分揮發(fā)，蝦肉中的成分構(gòu)成比例會有較大的變化。為了考察在干燥過程中蝦肉的呈味物質(zhì)的具體變化，采用干基含量表示比較合適。表2為南美白對蝦熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中呈味核苷酸干基含量變化情況。由表2可知，呈味核苷酸干基含量整體呈下降趨勢[16]。在熱風(fēng)干燥過程中，IMP干基含量在前3 h顯著上升，在3 h時達到最大值(862.48 mg/100 g)，之后干基含量不斷顯著下降；在微波干燥前期IMP干基含量依舊在下降，并在微波干燥40 s時達到最低值(396.82 mg/100 g)，在微波干燥中后期又開始顯著上升。在熱風(fēng)干燥階段，AMP干基含量顯著下降，特別是前3 h，AMP的干基含量從411.72 mg/100 g下降到了77.31 mg/100 g，并在接下來的6 h熱風(fēng)干燥中繼續(xù)顯著下降，一直到熱風(fēng)干燥的后3 h，AMP干基含量才沒有顯著變化；在微波干燥過程中AMP含量有所上升，特別是在后80 s均有顯著上升，但其含量仍然很低，干燥結(jié)束時AMP干基含量為43.37 mg/100 g。這可能是因為熱風(fēng)干燥條件下AMP更容易分解，而在溫度更高的微波干燥時ADP更容易分解產(chǎn)生AMP。

表1 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦呈味核苷酸含量的變化Tab.1 Changes of flavor nucleotide content in Litopenaeus vannamei during hot air-microwave combined drying mg/100 g

表2 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦呈味核苷酸干基含量變化Tab.2 Changes of content of flavor nucleotide in dry basis in Litopenaeus vannamei during hot air-microwave combined drying mg/100 g

2.3 游離氨基酸含量變化分析

游離氨基酸是水產(chǎn)品提取物中呈味的基礎(chǔ)物質(zhì)，不同氨基酸呈現(xiàn)不同風(fēng)味特征，組合后就成為具有特征性的滋味[17]。表3為南美白對蝦熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中游離氨基酸含量變化情況。由表3中的蝦肉游離氨基酸含量、閾值與式(1)綜合可知，主要的游離氨基酸(TAV大于等于1)包括：谷氨酸(0 h除外)、甘氨酸(0 h除外)、丙氨酸(0、3 h除UFAA表示鮮味游離氨基酸總含量，SFAA表示甜味游離氨基酸總含量，BFAA表示苦味游離氨基酸總含量，TFAA表示游離氨基酸總含量，N.D.表示未發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)或者未找到相應(yīng)的閾值。同行數(shù)據(jù)不同上標字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)；40、80、120 s表示熱風(fēng)干燥后再進行微波干燥的時間。

外)、苯丙氨酸、賴氨酸(0 h除外)、組氨酸、精氨酸，這與蔡路昀等[16]的研究結(jié)果相似。

表3顯示：在鮮味游離氨基酸中，天冬氨酸的含量整體呈下降趨勢，根據(jù)表3中數(shù)據(jù)、其本身的閾值與式(1)綜合可知，天冬氨酸的TAV始終小于1，對干制蝦肉的鮮味貢獻較?。恢饕孽r味氨基酸是谷氨酸，谷氨酸含量在熱風(fēng)干燥過程中不斷上升，并在熱風(fēng)干燥完成時達到最大值；在微波干燥中谷氨酸含量先下降再上升，干燥結(jié)束時其含量變?yōu)?5.84 mg/100 g。干燥過程中蝦肉鮮味有所提升。

南美白對蝦的主要甜味氨基酸是甘氨酸、丙氨酸與精氨酸。由表3可見：甘氨酸與丙氨酸含量在前9 h的熱風(fēng)干燥過程中顯著上升，在后續(xù)的干燥過程中，其含量有所波動，但沒有顯著變化，干燥結(jié)束時甘氨酸與丙氨酸含量分別為402.59 mg/100 g與114.56 mg/100 g；精氨酸含量隨著干燥過程的進行不斷上升，在干制結(jié)束時為253.18 mg/100 g。干燥過程中蝦肉的甜味整體增強。

表3中，苦味游離氨基酸含量在熱風(fēng)干燥初期顯著上升，在后續(xù)的熱風(fēng)干燥過程中變化不大，在微波干燥過程中先顯著下降，之后略有上升但不顯著。苯丙氨酸含量先上升后下降，在熱風(fēng)干燥6 h時達到最大值(412.41 mg/100 g)；賴氨酸含量在熱風(fēng)干燥初期顯著上升，在微波干燥過程中顯著下降；組氨酸含量在熱風(fēng)干燥過程中變化不大，在微波干燥時顯著下降，之后的干燥過程中沒有顯著變化。組氨酸雖然是苦味氨基酸，但可以增添獨特的肉香[19]，并有研究發(fā)現(xiàn)，組氨酸有可能會成為酸味和美味的呈味物質(zhì)[20]。

表4為南美白對蝦熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中游離氨基酸干基含量變化情況。由表4可知：谷氨酸干基含量在熱風(fēng)干燥過程中先下降后上升，微波干燥過程中先下降接著基本不變，整體上谷氨酸的干基含量有所下降；甘氨酸干基含量則在熱風(fēng)干燥過程中先上升，再下降最后又上升，微波干燥過程中不斷下降，整體上甘氨酸干基含量有一定的上升；丙氨酸干基含量在熱風(fēng)干燥過程中整體上升，在微波干燥前期顯著下降，在后續(xù)的微波干燥過程中基本不變；精氨酸干基含量在熱風(fēng)干燥階段顯著上升而在微波干燥階段沒有顯著變化。

表4中，苯丙氨酸與組氨酸在熱風(fēng)干燥過程中不斷分解，其干基含量顯著下降，在微波干燥過程中則沒有顯著變化；賴氨酸干基含量先顯著上升，之后不斷下降，在微波干燥前期大幅下降之后沒有顯著變化。

游離氨基酸大多是在氨肽酶作用下將多肽和蛋白質(zhì)水解而產(chǎn)生的[21]，氨肽酶活性最高的溫度一般在30～40 ℃，在60 ℃條件下具有一定的活性[22-23]。表5為南美白對蝦中可溶性肌原纖維蛋白與肌漿蛋白干基含量在熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中的變化情況。從表5可知，隨著干燥的進行，蝦肉溫度不斷上升，蝦肉中的可溶性肌原纖維蛋白與肌漿蛋白干基含量不斷下降。這可能是由于高溫促使可溶性肌原纖維蛋白與肌漿蛋白水解，同時對兩種可溶性蛋白結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生影響并造成蛋白變性，從而使可溶性蛋白含量下降；而這些可溶性蛋白在降解過程中會分解為肽類與游離氨基酸，因此部分游離氨基酸的干基含量會上升[24]。由此可知，游離氨基酸總干基含量只在熱風(fēng)干燥初3 h有所上升，而在后續(xù)干燥過程中不斷下降，同時也說明游離氨基酸在大部分干燥過程中是大量分解的。表4顯示，干燥前后，鮮味氨基酸干基含量下降37.12%，甜味氨基酸干基含量上升16.31%，苦味氨基酸干基含量下降58.23%，這表明熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥可以有效改善南美白對蝦的滋味。

2.4 味精當量變化分析

EUC值表示的是實際鮮味程度的變化，所以采用對應(yīng)核苷酸與游離氨基酸的濕基含量進行計算比較合適。圖2為南美白對蝦在熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中EUC的變化情況。由圖2可知，EUC在熱風(fēng)干燥過程中顯著上升，在微波干燥前40 s時EUC值顯著下降，在微波干燥后期又顯著上升，在干燥最后達到最大值(3.50 g/100 g)，即100 g干制蝦肉的鮮味強度相當于3.50 g味精所產(chǎn)生的鮮味。干制蝦肉的EUC值是遠高于新鮮蝦肉(0.53 g/100 g)的，同時也遠高于干制鮐魚(1.94 g/100 g)[25]，但小于大閘蟹(4.20 g/100 g)[26]與中華絨螯蟹(4.23 g/100 g)[27]等蟹類。味精的閾值為0.03 g/100 g，在整個熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中，蝦肉EUC值的TAV始終大于1，說明干燥過程中南美白對蝦蝦肉呈味核苷酸與游離氨基酸協(xié)同作用產(chǎn)生的鮮味對蝦肉滋味貢獻顯著。

3 結(jié) 論

本研究對南美白對蝦在熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程UFAA表示鮮味游離氨基酸總含量，SFAA表示甜味游離氨基酸總含量，BFAA表示苦味游離氨基酸總含量，TFAA表示游離氨基酸總含量，N.D.表示未發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)。同行數(shù)據(jù)不同上標字母表示樣品間差異顯著(P<0.05)；40、80、120 s表示熱風(fēng)干燥后再進行微波干燥的時間。

表4 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦游離氨基酸干基含量變化Tab.4 Changes of content of free amino acid in dry basis in Litopenaeus vannamei during hot air-microwave combined drying mg/100 g

表5 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦可溶性肌漿蛋白與肌原纖維蛋白干基含量的變化

40、80、120 s表示熱風(fēng)干燥后再進行微波干燥的時間。圖2 熱風(fēng)微波聯(lián)合干燥過程中南美白對蝦味精當量變化Fig.2 Change of equivalent umami concentration in Litopenaeus vannamei during hot air-microwave combined drying

中呈味物質(zhì)進行了分析。研究表明：呈味核苷酸中IMP含量最高，干燥過程中蝦肉濕基含量增加，干基含量先上升或下降，且其TAV始終大于1，說明干燥對干制蝦肉的鮮味形成有顯著貢獻；而IMP干基含量則整體顯著下降。根據(jù)TAV來看，對蝦肉滋味有顯著貢獻的游離氨基酸有谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸等，以鮮甜味氨基酸為主，而其他游離氨基酸都能對良好滋味的形成做出貢獻。游離氨基酸總干基含量始終下降，而甘氨酸、丙氨酸、精氨酸與脯氨酸4種游離氨基酸的干基含量顯著上升。蝦肉中的肌原纖維蛋白與肌漿蛋白干基含量不斷下降，其中分解的部分會產(chǎn)生游離氨基酸從而對蝦肉滋味變化產(chǎn)生影響。味精當量整體呈顯著上升趨勢，在微波干燥初期，由于IMP與鮮味游離氨基酸的降解而有所下降，干制南美白對蝦的味精當量為3.50 g/100 g。本研究表明，加熱干燥帶來的水分損失使蝦肉內(nèi)滋味物質(zhì)整體相對含量上升，同時干燥也能促進部分滋味物質(zhì)形成，從而改善干制南美白對蝦的滋味。希望本研究能為南美白對蝦干制加工與獲得具有更好滋味的干制蝦肉產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。