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      不同工藝對石螺肉酶解產(chǎn)物風(fēng)味物質(zhì)的影響

      2024-04-16 12:55:52周曉劉倩倩伍靈芝蔣立文黃海劉洋
      中國調(diào)味品 2024年2期
      關(guān)鍵詞:酶解腥味

      周曉 劉倩倩 伍靈芝 蔣立文 黃海 劉洋

      摘要:螺螄粉湯料包味道鮮美,但原料利用率低,螺肉固有的腥味嚴重影響其應(yīng)用前景。文章以新鮮石螺肉為原料,通過氮回收率和水解度評價炒制對螺肉蛋白利用的影響,并結(jié)合頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME-GC-MS)探究美拉德反應(yīng)對炒制/未炒制的石螺肉揮發(fā)性成分的影響。結(jié)果顯示,未炒制的石螺肉水解度低于炒制組,但其蛋白質(zhì)回收率遠高于炒制組,達67.60%。GC-MS共檢測出154種揮發(fā)性化合物,炒制后樣品中揮發(fā)性物質(zhì)較新鮮樣品減少,酶解組樣品中數(shù)量也出現(xiàn)明顯減少。而美拉德反應(yīng)后,形成了苯乙醛、2-乙基呋喃等香氣成分,具有不良氣味的壬醛、3-庚酮等物質(zhì)的相對含量降低,且新鮮組去腥效果更明顯。上述結(jié)果為石螺肉酶解產(chǎn)物脫腥工藝及石螺呈味基料的制備提供了理論基礎(chǔ)。

      關(guān)鍵詞:石螺肉;酶解;腥味;美拉德反應(yīng);揮發(fā)性化合物

      中圖分類號:TS201.1????? 文獻標(biāo)志碼:A???? 文章編號:1000-9973(2024)02-0137-10

      Effect of Different Processes on Flavor Substances of Enzymatic Hydrolysates of Pond Snail Meat

      Abstract: The soup package of river snails rice noodles is delicious, but the utilization rate of raw materials is low. The inherent fishy smell of snail meat seriously affects its application prospects. In this paper, with fresh pond snail meat as the raw material, the effect of frying on the protein utilization of snail meat is evaluated by nitrogen recovery rate and hydrolysis degree, and the effect of Maillard reaction on the volatile components of fried or unfried pond snail meat is investigated using headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). The results show that the hydrolysis degree of the unfried pond snail meat is lower than that of the fried group, but its protein recovery rate is much higher than that of the fried group, reaching 67.60%. A total of 154 volatile compounds are detected by GC-MS. After frying, the volatile substances in the sample decrease compared to the fresh sample, and the quantity in the enzymatic hydrolysis group sample also significantly decreases. After Maillard reaction, the aromatic components such as phenylacetaldehyde and 2-ethylfuran are formed. The relative content of substances with adverse odors such as nonanal and 3-heptanone decreases, and the deodorization effect of the fresh group is more obvious. The above results have provided a theoretical basis for the deodorization process of enzymatic hydrolysates of pond snail meat and the preparation of pond snail flavor basic materials.

      Key words: pond snail meat; enzymatic hydrolysis; fishy smell; Maillard reaction; volatile compounds

      螺是典型的高水分、高蛋白、低脂肪的淡水貝類動物,屬于軟體動物門[1]。國內(nèi)產(chǎn)地集中在山東、河北、遼寧、廣西等地,螺種類繁多,可食用螺主要包括石螺、香螺、泥螺、東風(fēng)螺等。石螺肉不僅味道鮮美,口感獨特,而且體內(nèi)氨基酸含量和分布比較均衡,包括天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸等,含有維生素E和微量元素[2],被廣泛用于螺螄粉和肉醬等產(chǎn)品中。

      螺螄粉是廣西柳州的特色美食,具有當(dāng)?shù)靥赜械目诟?,在軟韌的米粉基礎(chǔ)上,輔以酸筍、花生、油炸腐竹等,用濃而不膩的酸辣味螺肉湯調(diào)和而成[3]。螺螄粉湯離不開石螺,但現(xiàn)有的熬煮工藝原料利用率低、成本高,且螺肉固有的腥味影響了消費者的可接受程度。利用生物酶解制備石螺肉呈味基料反應(yīng)條件溫和、水解效率高,但腥味明顯,嚴重影響其應(yīng)用前景[4]。通常美拉德反應(yīng)可通過產(chǎn)生吡嗪類、吡啶類等一系列香味物質(zhì)來掩蓋產(chǎn)品的不良氣味。高加龍等[5]實驗證明美拉德反應(yīng)后牡蠣酶解產(chǎn)物的腥味得到了較大的改善。步營等[6]以實現(xiàn)藍蛤酶解液的風(fēng)味修飾為目的,對美拉德反應(yīng)進行工藝優(yōu)化,最終得到了無腥味、整體協(xié)調(diào)性好且肉香味濃郁的反應(yīng)產(chǎn)物。

      本實驗利用蛋白酶解技術(shù)和美拉德反應(yīng),并通過HS-SPME-GC-MS分析,研究比較了經(jīng)炒制、酶解和美拉德反應(yīng)后石螺肉的氮回收率、水解度和揮發(fā)性物質(zhì)的變化情況,探究了美拉德反應(yīng)對石螺肉的脫腥效果,以期為石螺肉產(chǎn)品的進一步開發(fā)利用提供理論支持。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      石螺肉:市購,放入-20 ℃低溫冰箱中冷凍保藏。氫氧化鈉、硼酸、鹽酸、葡萄糖、磺基水楊酸、茚三酮、NaCl、十二烷基硫酸鈉、硼砂(均為AR):國藥集團化學(xué)試劑(上海)有限公司;2-甲基-3-庚酮、鄰苯二甲醛、1,4-二疏基蘇糖醇、絲氨酸(均為色譜純):Sigma-Aldrich公司;木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶(500 IU/mg):比利時Enzybel公司。

      1.2 儀器與設(shè)備

      萃取頭(50/30 μm DVB/CAR/PDM)、萃取瓶 美國Supelco公司;7890B-5977A GC-MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 安捷倫科技有限公司;AUY220分析天平 日本島津公司;DW-HL218型超低溫冷凍儲存箱 中科美菱低溫科技股份有限公司;SHZ-82B水浴恒溫振蕩器 常州金南儀器制造有限公司;ReadMax 1900光吸收型全波長酶標(biāo)儀 上海閃譜生物科技有限公司;KDN-19Y 凱氏定氮儀 上海纖檢儀器有限公司;SB-5200DT 超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司。

      1.3 方法

      1.3.1 樣品制備

      石螺肉酶解液:分別取新鮮石螺肉和已炒制過的石螺肉50 g,按料液比1∶1(g/mL)加水50 mL,根據(jù)預(yù)實驗優(yōu)化的最佳酶解條件為木瓜蛋白酶0.03 g,風(fēng)味蛋白酶0.03 g,調(diào)節(jié) pH至7.0左右,在55 ℃下恒溫水浴酶解5 h。冷卻后離心(8 000 r/min,20 min),取上清液,加入0.2 g葡萄糖,用保鮮膜封口,于100 ℃條件下熱反應(yīng)1 h。

      1.3.2 蛋白質(zhì)含量的測定

      參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》進行測定。石螺肉蛋白質(zhì)換算系數(shù)為6.25。酶解產(chǎn)物蛋白質(zhì)回收率計算公式如下:

      1.3.3 水解度(DH)的測定

      石螺肉酶解液中的游離氨基酸態(tài)氮含量依據(jù)甲醛電位滴定法進行測定,計算公式如下:

      1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

      參照周曉等[7]的方法進行測定。

      1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

      利用Origin 2021對數(shù)據(jù)進行繪圖分析;采用NIST 20質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫對各色譜峰進行定性分析,篩除匹配度小于80%的物質(zhì),選擇匹配度最高的物質(zhì)作為定性結(jié)果。 通過CAS號在http://search.ichemistry.cn/網(wǎng)站上查詢中英文名稱,并使用面積歸一化法計算各成分的相對百分含量。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 熱處理對石螺肉酶解液中蛋白質(zhì)回收率和水解度的影響

      炒制以油作為加熱介質(zhì),通常烹飪溫度較高,由圖1可知,新鮮組(X)的氮回收率(67.60%)遠高于炒制組(C:24.91%)??赡芘c炒制時溫度較高引起蛋白質(zhì)變性,造成蛋白質(zhì)損失有關(guān),潘冬梅等測定了炒制后的豬肝中的營養(yǎng)損失,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)從22.1 g/100 g降低至2.1 g/100 g[8]。此外,石螺肉炒制后水分喪失,導(dǎo)致水的有效濃度降低,整個反應(yīng)體系偏黏稠,不利于熱處理時蛋白質(zhì)的充分溶出,同時也使蛋白酶與底物蛋白酶切位點碰撞的幾率變小,最終造成蛋白質(zhì)回收率下降[9]。此外,炒制后的石螺肉表面疏水性增加,部分蛋白質(zhì)發(fā)生了交聯(lián)及氧化修飾,出現(xiàn)蛋白質(zhì)的聚集,產(chǎn)生了抵抗酶切的密集結(jié)構(gòu)和氧化型氨基酸殘基,導(dǎo)致這部分蛋白質(zhì)序列不能夠被有效水解[10],可能造成炒制后石螺肉蛋白質(zhì)回收率下降。水解度通常被用作蛋白質(zhì)水解程度的評價指標(biāo)。樣品C2的水解度明顯高于新鮮石螺肉酶解樣品(X2),提升了6.85倍,這可能是炒制后的石螺肉蛋白質(zhì)變性結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,酶切位點被隱藏,難以被水解,而溶于水中的蛋白、肽類被蛋白酶反復(fù)降解所導(dǎo)致的,與李小鋒等[11]針對多寶魚不同水解物肽段的研究結(jié)果相似。

      2.2 美拉德反應(yīng)對石螺肉酶解液風(fēng)味物質(zhì)的影響

      2.2.1 GC-MS離子流圖分析

      HS-SPME-GC-MS具有檢出限低、靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點,其中GC(氣相色譜)主要起分離作用,MS(質(zhì)譜)發(fā)揮檢測作用[12]。從總離子色譜圖中可以直觀地看出不同熱處理后石螺肉中各物質(zhì)峰的變化情況。由圖2可知,C1和X1樣品峰形狀較相似,說明炒制對螺肉揮發(fā)性成分的影響有限。而酶解及美拉德反應(yīng)后,15 min后的色譜峰明顯增加,表明產(chǎn)生了一些極性較弱的揮發(fā)性成分。特別是X3樣品在30~35 min處出現(xiàn)了響應(yīng)值超過5.0×106 mV的色譜峰,說明新鮮螺肉酶解產(chǎn)物在美拉德反應(yīng)后生成了較多新的揮發(fā)性成分。董燁等[13]、柯志剛等[14]也有類似的發(fā)現(xiàn)。

      2.2.2 不同樣品中揮發(fā)性物質(zhì)種類分析

      由圖3可知,樣品炒制后(C1)較新鮮樣品僅有1種物質(zhì)差異,說明炒制對螺肉揮發(fā)性成分種類的影響較小,而經(jīng)過酶解后,C2及X2分別增加了7~10種新的物質(zhì),說明酶解會促使新的風(fēng)味物質(zhì)形成。美拉德反應(yīng)后,C3和X3中特有的揮發(fā)性物質(zhì)分別達到27種和32種,說明美拉德反應(yīng)導(dǎo)致形成了新的化合物,如具有堅果香味的2,5-二甲基吡嗪和具有魚肉香的2-正戊基呋喃、2-正丙基呋喃等,與董燁等[13]的研究結(jié)果一致。此外,與炒制螺肉酶解產(chǎn)物(C2)相比,未炒制的螺肉酶解產(chǎn)物(X2)經(jīng)過美拉德反應(yīng)后的揮發(fā)性物質(zhì)種類增加更明顯(15種),說明未炒制的螺肉的美拉德反應(yīng)更劇烈,這可能與其較高的蛋白濃度有關(guān)。

      進一步分析可知,6種樣品中共有的化合物僅10種(見圖3),以醛類和酮類物質(zhì)為主,包括苯甲醛、反-2-辛醛、壬醛、3-庚酮、4-辛酮和甲基庚烯酮等。其中苯甲醛、壬醛和3-庚酮已被證實是水產(chǎn)品中重要的腥味物質(zhì)[15],推測這些物質(zhì)可能是石螺肉腥味的主要來源,且炒制和美拉德反應(yīng)均不能完全除去石螺肉中的腥味。

      2.2.3 不同樣品中揮發(fā)性物質(zhì)組成分析

      揮發(fā)性化合物的組成和含量在一定程度上決定了樣品的風(fēng)味特征。在不同熱處理后的石螺肉中共鑒定出154種揮發(fā)性化合物,其中炒制后C1樣品較新鮮,樣品揮發(fā)性物質(zhì)減少了2種,分別為二氫獼猴桃內(nèi)酯和2-甲基-4-庚酮。酶解后,X2和C2樣品中揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量明顯減少,相較于酶解前,分別減少了8種和5種,主要為醛類物質(zhì),包括具有魚腥味的癸醛、具有辛辣味的丙醛等物質(zhì),說明酶解起到一定的脫腥效果。而美拉德反應(yīng)后,X3和C3樣品中分別檢測出75種和58種物質(zhì),相較于酶解后的樣品出現(xiàn)了增加,且新鮮組增加更明顯。有研究表明,美拉德反應(yīng)后揮發(fā)性物質(zhì)種類增加,其反應(yīng)產(chǎn)物的新增豐富了肉制品的香味,掩蓋了不良氣味,從而達到脫腥的效果[16]。

      由圖4中B可知,不同樣品檢出的風(fēng)味物質(zhì)的含量占比差異明顯,醛類、醇類和酮類化合物是6種樣品中的主要化合物。在6個樣品中,醇類、烴類和酸類物質(zhì)均呈先減少后增加的趨勢,其中醛類物質(zhì)為所有樣品中的主要揮發(fā)性化合物,相對含量變化明顯。炒制后石螺肉C1對比新鮮石螺肉相對含量出現(xiàn)了輕微增加(X1:28.80%;X2:28.88%),說明脂肪酸的氧化隨著炒制加工而加劇。酶解后其相對含量出現(xiàn)顯著降低,杜慧穎等[17]也有類似的發(fā)現(xiàn)。而美拉德反應(yīng)后新鮮組的醛類物質(zhì)含量降低至16.22%,相比于X2降低了7.17%,而炒制組石螺肉C3中醛類物質(zhì)含量降低至21.19%,相較于酶解后C2出現(xiàn)了一定的上升,說明炒制對石螺肉的物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響,導(dǎo)致其酶解反應(yīng)和美拉德反應(yīng)效果與新鮮組產(chǎn)生差異。

      2.2.4 GC-MS揮發(fā)性化合物分析

      醛類主要來源于不飽和脂肪酸氧化或氨基酸降解,低級醛具有其自身的氣味,如C2~C4醛具有刺激性氣味如腥味、辛辣味,而C5~C9醛具有青氣、油脂哈喇味和油蠟味,其閾值通常比其他化合物低,因此醛類經(jīng)常被作為評價肉類及其制品風(fēng)味的有效指標(biāo)[18]。在本研究中,醛類是美拉德反應(yīng)后樣品中最主要的揮發(fā)性化合物,而其他研究也表明醛類是水產(chǎn)品中最主要的風(fēng)味物質(zhì)。壬醛相對含量最高(X1:4.62%;C1:4.64%),具有強烈的魚腥味和油脂氣味[4],酶解后相對含量出現(xiàn)了一定降低。美拉德反應(yīng)后,相對含量顯著下降(X3:1.02%;C3:0.30%)。構(gòu)成水產(chǎn)品腥味的主要物質(zhì)(E,E)-2,4-庚二烯醛[19]在X3和C3中也表現(xiàn)出明顯降低。除苯甲醛(苦杏仁味)和苯乙醛(花香味)外,其余醛類均在美拉德反應(yīng)后出現(xiàn)了明顯的下降,說明其可能在美拉德反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),如雜環(huán)小分子物質(zhì)、類黑素物質(zhì)等。

      酮類具有脂肪和堅果的良好風(fēng)味,但是其相對含量較低并且具有較高的氣味閾值,可以起到使產(chǎn)品整體風(fēng)味更加飽滿的輔助作用[20]。6種樣品中共檢測出22種酮,其中3-庚酮、3-辛烯-2-酮和3,5-辛二烯-2-酮具有土腥味、哈喇味和腐臭味[21-22]。前者在新鮮組呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢,美拉德反應(yīng)后其相對含量降低至0.36%,但在炒制組則表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢,美拉德反應(yīng)后相較于酶解后出現(xiàn)了一定的增加(C2:0.67%;C3:0.91%),而后兩者在酶解后和美拉德反應(yīng)后均未檢出。這可能是在熱反應(yīng)過程中,酮類作為肉類風(fēng)味的前體物質(zhì)參與美拉德反應(yīng)生成吡嗪、噻唑、吡啶等具有肉味的雜環(huán)類化合物[23]。

      醇類主要來源于多不飽和脂肪酸的降解或羰基化合物的還原,具有植物芳香味,但由于醇類的感官閾值高,其風(fēng)味貢獻較小[20]。1-辛烯-3-醇,又稱“蘑菇醇”,是貝類水產(chǎn)品的特征風(fēng)味物質(zhì),主要表現(xiàn)為土腥味,是花生四烯酸氧化的產(chǎn)物[24],在6種樣品中均有檢出。X1和C1差異較小,但酶解后均出現(xiàn)增加,X2中增加了8.44%(19.33%),炒制后的樣品酶解后僅增加了0.07%(C2:10.99%),可能是由于高溫炒制造成脂肪氧化酶活力降低。美拉德反應(yīng)后,X3和C3中醇類物質(zhì)相對含量分別降低至6.34%和7.35%,與郭淑等[25]的研究結(jié)果類似,表明醇類在熱處理過程中容易發(fā)生醇類氧化反應(yīng)及美拉德反應(yīng)。

      吡嗪和呋喃類化合物來源于氨基酸與還原糖的美拉德反應(yīng)以及氨基酸的熱分解反應(yīng),它們大都具有很強的肉香味以及極低的香氣閾值[26]。美拉德反應(yīng)后,吡嗪類物質(zhì)在新鮮組和炒制組均出現(xiàn)了增加,其中具有巧克力味和黃油味[6]的2,5-二甲基吡嗪從未檢出增加至0.75%(X3)和0.43%(C3)。呋喃類化合物僅在炒制組C3中檢出,包括具有類似火腿香味的2-戊基呋喃和肉香味及焦香味的2-乙基呋喃[27],說明美拉德反應(yīng)具有較好的改善食品風(fēng)味的效果。

      短鏈酯類化合物能賦予食品脂肪香、水果香和玫瑰香等,本實驗共檢出10種酯類,但相對含量均較小。此外,美拉德反應(yīng)后,酸類和烴類物質(zhì)的種類和含量都出現(xiàn)了增加,酚類物質(zhì)相對含量出現(xiàn)了一定程度的降低,但是由于其閾值普遍較高,通常對樣品風(fēng)味的影響較小。同時美拉德反應(yīng)后還鑒定出一些芳香族化合物,其主要來源于芳香族氨基酸的分解代謝。而在石螺肉原料中相對含量較高的對甲基苯酚(X1:3.28%;C1:3.29%)具有窖泥臭味和皮革味[28],在美拉德反應(yīng)后均未檢出。

      2.2.5 GC-MS檢測后腥味物質(zhì)比較

      底物經(jīng)過酶解后可以起到脫除腥味的效果,但酶解液成分復(fù)雜,含有豐富的蛋白質(zhì)和多肽,酶解后的產(chǎn)物仍存在一定腥味。根據(jù)文獻[29-30]報道,本實驗中共鑒定出引起石螺肉腥味的物質(zhì)18種,包括醇類2種、醛類10種、酮類4種、酸類1種和其他化合物1種。乙酸是美拉德反應(yīng)中脫羧時的副產(chǎn)物,因此隨著反應(yīng)的進行,相對含量出現(xiàn)增加,但由于其閾值較高,因此對風(fēng)味的貢獻并不十分明顯[31]。除乙酸外,其余17種物質(zhì)的相對含量均在美拉德反應(yīng)后減少,其中壬醛減少最明顯,新鮮組從4.62%降低至1.02%,炒制組從4.64%降低至0.30%,與寧?;ǖ萚32]的研究結(jié)果一致,這可能是由于較高的熱反應(yīng)溫度加速了壬醛與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)或者轉(zhuǎn)化成羧酸等其他揮發(fā)性物質(zhì),從而導(dǎo)致其相對含量降低。從整體來看,X1(23.37%)和C1(23.43%)的腥味物質(zhì)含量差異較小,且美拉德反應(yīng)后,新鮮組的腥味物質(zhì)總相對含量降低明顯(X3:7.63%<C3:10.92%),說明炒制后的石螺肉去腥效果較差。研究表明,蛋白質(zhì)可以通過各種相互作用力,如非共價鍵合、共價鍵合和傳質(zhì)效應(yīng)等來影響食品中香氣化合物的保留與釋放,也可以通過物理截留方式來抑制香氣化合物的動態(tài)變化,而高溫炒制可能破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致炒制組的去腥效果相對較差[33]。

      3 結(jié)論

      本文以新鮮石螺肉為原料,以氮回收率和水解度評價石螺肉蛋白的利用情況,結(jié)合HS-SPME-GC-MS比較了不同工藝對石螺肉酶解產(chǎn)物風(fēng)味物質(zhì)的變化。結(jié)果表明,盡管炒制后石螺肉的水解度明顯高于新鮮石螺肉組,但新鮮組的氮回收率(67.60%)遠高于炒制組(24.91%),說明炒制會影響螺肉的蛋白質(zhì)利用率。HS-SPME-GC-MS結(jié)果表明,6種樣品中共檢出154種揮發(fā)性化合物,其中醛類、醇類和酮類的相對含量較高。炒制后的樣品較未炒制的樣品揮發(fā)性物質(zhì)減少2種,分別為二氫獼猴桃內(nèi)酯和2-甲基-4-庚酮。酶解后,X2和C2樣品中揮發(fā)性物質(zhì)特別是醛類物質(zhì)也明顯減少。而美拉德反應(yīng)后,醛類、醇類和酯類物質(zhì)總相對含量均出現(xiàn)明顯降低,其中具有苦杏仁味的苯甲醛、花香味的苯乙醛、肉香味及焦香味的2-乙基呋喃和巧克力味的2,5-二甲基吡嗪等物質(zhì)相對含量升高。此外,1-辛烯-3-醇、丙醛、壬醛等17種具有腥味或油脂哈喇味的物質(zhì)相對含量均出現(xiàn)一定程度的下降,且新鮮組的去腥效果相較于炒制組更明顯。綜上,炒制不僅不能起到去腥的作用,而且會影響石螺肉蛋白質(zhì)的利用及后續(xù)美拉德反應(yīng)對石螺肉風(fēng)味的改善效果。本研究為石螺呈味基料的制備工藝優(yōu)化及規(guī)?;瘧?yīng)用提供了理論支持。

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