蝦頭酶解產(chǎn)物混合發(fā)酵前后揮發(fā)性成分分析

付光中，章超樺，吉宏武，解萬翠，高加龍，盧虹玉

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025；2.廣東省高等學(xué)校水產(chǎn)品深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江524088）

蝦頭酶解產(chǎn)物混合發(fā)酵前后揮發(fā)性成分分析

付光中1，章超樺2，*，吉宏武2，解萬翠1，高加龍2，盧虹玉2

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025；2.廣東省高等學(xué)校水產(chǎn)品深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江524088）

為了考察混合液體發(fā)酵對(duì)蝦頭酶解產(chǎn)物揮發(fā)性成分的影響，本研究采用固相微萃取技術(shù)提取發(fā)酵前后酶解物的揮發(fā)性成分，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜進(jìn)行分析，結(jié)果表明，蝦頭酶解產(chǎn)物經(jīng)混合發(fā)酵以后，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類增加了2種，醛類、酮類、酯類三類物質(zhì)總量占整個(gè)揮發(fā)性組分的87%，和發(fā)酵前的85%相當(dāng)，香味物質(zhì)在原有的蝦風(fēng)味組分較好保留的基礎(chǔ)上更加豐富，具有刺激性氣味的飽和直鏈醛減少。

蝦頭酶解物，混合發(fā)酵，揮發(fā)性成分，氣相色譜-質(zhì)譜

蝦頭是生產(chǎn)去頭蝦、蝦仁等產(chǎn)品的加工副產(chǎn)物，數(shù)量大，營養(yǎng)成分豐富，具有重大的開發(fā)與利用價(jià)值［1］。利用蝦頭內(nèi)源酶和外源酶協(xié)同作用獲得的蝦頭酶解產(chǎn)物粗蛋白含量高，富含氨基酸、短肽，易于被人體吸收，溶解度也好，具有廣闊的應(yīng)用前景［2-3］，但其強(qiáng)烈的刺激性氣味嚴(yán)重影響消費(fèi)者的接受性。為了改良蝦頭酶解物風(fēng)味，作者接種肉制品混合發(fā)酵劑對(duì)其發(fā)酵，采用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了發(fā)酵前后的揮發(fā)性成分變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凡納濱對(duì)蝦蝦頭 廣東省湛江國聯(lián)水產(chǎn)開發(fā)有限公司提供；諾維信風(fēng)味蛋白酶（1.2萬U/g） 廣州明遠(yuǎn)工貿(mào)公司；戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、木糖葡萄球菌（Staphylococcus xylosus） 中國科學(xué)院微生物研究所菌種保藏中心。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 Trace MS美國Finnigan質(zhì)譜公司；SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄及50μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS）萃取頭（纖維頭） 美國Supelco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蝦頭酶解產(chǎn)物混合發(fā)酵 蝦頭打漿后調(diào)節(jié)底物濃度為25g/100mL，添加144U/g風(fēng)味蛋白酶協(xié)同蝦頭內(nèi)源酶50℃水解3h，100℃滅酶10min，6000r/min離心得到酶解液。接種戊糖片球菌、木糖葡萄球菌（菌種濃度為108cfu/mL，菌種比例1∶1，接種量2%），30℃發(fā)酵14h后滅菌得到樣品。

1.2.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

1.2.2.1 頂空固相微萃取條件 萃取頭的老化：第一次使用時(shí)，需要在氣相色譜進(jìn)樣口（氮?dú)獗Ｗo(hù)下）于270℃老化2h以上；以后使用時(shí)需于270℃下處理30min，以確保脫去其可能吸附的揮發(fā)性成分。在20mL的樣品瓶中裝入樣品5mL于60℃下頂空吸附40min，于250℃下解吸2min。

1.2.2.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件 氣相色譜條件：毛細(xì)管柱：DB-5柱（60m×0.32mm；液膜厚度1μm）；柱溫升溫程序：起始溫度40℃，保持1min，然后以5℃/min的升溫速率升溫到130℃，再以8℃/min的升溫速率升溫到 200℃，最后以 12℃/min的速度升溫到250℃，保持7min；汽化室溫度：250℃；載氣為He，流速0.8mL/min；進(jìn)樣方式：起始2min不分流進(jìn)樣，隨后按分流比12∶1進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子能量70eV，燈絲發(fā)射電流200μA，離子源溫度200℃，接口溫度250℃；掃描質(zhì)量范圍33～450u。

1.2.2.3 定性、定量方法 把分離的化合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NISTDEMO、MAINLIB與Wiley標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫相匹配，只有當(dāng)正反匹配度均大于800（最大值為1000）的鑒定結(jié)果才予以確認(rèn)，譜圖中最后出現(xiàn)棕櫚酸等物質(zhì)為柱殘留，處理數(shù)據(jù)時(shí)予以去除。以3-辛醇為標(biāo)準(zhǔn)物，采用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵型蝦風(fēng)味料在發(fā)酵前后的揮發(fā)性成分檢測

采用頂空固相微萃取-氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)發(fā)酵型蝦風(fēng)味料在發(fā)酵前后的揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測，除去內(nèi)標(biāo)物外，共檢測到39種物質(zhì)，通過數(shù)據(jù)庫檢索確認(rèn)了它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)標(biāo)法計(jì)算得出各組分在所在樣品中的含量，總離子流色譜圖見圖1、圖2，分析結(jié)果見表1。

圖1 蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵前揮發(fā)性化合物的GC總離子流色譜圖

從表1可以看出，發(fā)酵前后共檢測出醛類、酮類、含氮化合物、含硫化合物、碳?xì)浠衔?、酸類、酚類、酯?類物質(zhì)共39種。

發(fā)酵前的蝦頭酶解產(chǎn)物中，共檢出25種揮發(fā)性組分，其中，醛類含量最高，占總的揮發(fā)性組分的68.4%，酮類、酯類次之，分別為8.7%、8.3%，碳?xì)浠衔锖繛?.9%，此外還檢出少量的酚類、酸類組分，以及含氮、含硫化合物。醛類化合物閾值較低，能給予清香、果香和堅(jiān)果香的芳香特質(zhì)［4］。酮類貢獻(xiàn)甲殼綱魚肉甜的花香和果香風(fēng)味［5］，酯類常帶有水果香，各種烷烴具有高芳香閾值，對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)很?。?］。由此可以推斷，醛類、酮類、酯類為發(fā)酵前蝦頭酶解產(chǎn)物的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

圖2 蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵后揮發(fā)性化合物的GC總離子流色譜圖

發(fā)酵后的蝦頭酶解產(chǎn)物中，共檢出27種揮發(fā)性組分，醛類、酮類和酯類依然是含量較高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，分別為60.6%、15.7%和10.9%。碳?xì)浠衔镎紦]發(fā)性組分的4.3%，含氮化合物為1.2%，含硫化合物為2.7%。含氮、含硫化合物閾值較低，是海洋甲殼類魚肉的重要揮發(fā)性成分，它們和醛類、酮類、酯類共同組成混合發(fā)酵后蝦頭酶解產(chǎn)物的主要揮發(fā)性風(fēng)味成分。

2.2 蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵前后揮發(fā)性組分比較分析

首先從總體上看，蝦頭酶解產(chǎn)物混合發(fā)酵后，揮發(fā)性組分的種類比發(fā)酵前多2種，風(fēng)味更加豐富；在發(fā)酵前占整個(gè)揮發(fā)性組分約85%的醛類、酮類、酯類三種主要組分在發(fā)酵后達(dá)到了約87%，說明蝦頭酶解產(chǎn)物經(jīng)發(fā)酵以后，蝦風(fēng)味依然是揮發(fā)性風(fēng)味的主體。

其次從貢獻(xiàn)香味的物質(zhì)來看，醛類里的苯甲醛在發(fā)酵前后都有較高的檢出量，占揮發(fā)性組分45%以上，苯甲醛是小龍蝦的重要風(fēng)味成分［7］，呈堅(jiān)果味、水果味，其在發(fā)酵前后的高含量說明發(fā)酵保留了蝦頭酶解產(chǎn)物優(yōu)良的蝦風(fēng)味；2-甲基丁醛和3-甲基丁醛有綠色植物的風(fēng)味［8］，蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵后2-甲基丁醛、3-甲基丁醛比發(fā)酵前含量分別增加了77%和86%；酯類常帶有水果香，在發(fā)酵前檢出5種，而發(fā)酵后檢出了6種，含量上，發(fā)酵液中亦比酶解液中要多約29%，其中2-甲基丁酸甲酯、鄰苯二甲酸二異丁酯為發(fā)酵后新增酯類化合物；碳?xì)浠衔锞哂懈叻枷汩撝?，但支鏈烷烴例外，酶解產(chǎn)物發(fā)酵前檢測的支鏈烷烴只有2，3-二氫-1，1，3-三甲基-3-苯基-1H-茚一種，而在發(fā)酵后，檢測到的支鏈烷烴，除該物質(zhì)外，還有2，4聯(lián)苯-4-甲基-2（反）戊烯，且含量較高；含硫化合物是肉香味的主要成分，也是海洋甲殼類魚肉的重要揮發(fā)性成分，在發(fā)酵前，只檢測到硫代硫酸這一種含硫化合物，而在發(fā)酵后，檢測出2 -甲基苯丙噻唑和含量較高的二甲基二硫兩種物質(zhì)，二甲基二硫具有白菜、似洋蔥的香氣［9］，該物質(zhì)閾值很低，對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。綜合香味物質(zhì)比較可以得出，混合發(fā)酵使蝦頭酶解產(chǎn)物在不失原有蝦味的同時(shí)，香味更加豐富飽滿。

表1 蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵前、發(fā)酵后揮發(fā)性化合物的GC鑒定結(jié)果和含量

從貢獻(xiàn)不良風(fēng)味的物質(zhì)來看：飽和直鏈醛常有令人不愉快、尖刺和刺激性味道［10］。酶解產(chǎn)物發(fā)酵前檢測出了己醛和十四烷醛，發(fā)酵后只檢測到少量的庚醛，沒有檢測到己醛，而十四烷醛含量減少，這使得酶解產(chǎn)物的刺激性氣味減弱。

蝦頭酶解產(chǎn)物中接種的微生物能夠在代謝過程中分泌脂肪酶和蛋白酶，脂肪酸氧化和降解可產(chǎn)生醛類、酮類等物質(zhì)，這是酶解產(chǎn)物發(fā)酵前后揮發(fā)性成分變化的原因。

3 結(jié)論

蝦頭酶解產(chǎn)物接種肉制品發(fā)酵劑混合發(fā)酵以后，其揮發(fā)性風(fēng)味在較好地保留了原有蝦風(fēng)味的同時(shí)，使得香味更加豐富飽滿，而原有的不良風(fēng)味如刺激性氣味減弱。通過本研究說明采用肉制品發(fā)酵劑混合發(fā)酵可以改良蝦頭酶解產(chǎn)物風(fēng)味。

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Analysis of volatile constituents of enzymatic hydrolysate from shrimp head before and after mixed fermentation

FU Guang-zhong1，ZHANG Chao-hua2，*，JI Hong-wu2，XIE Wan-cui1，GAO Jia-long2，LU Hong-yu2
（1.College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，China；2.Key Laboratory of Guangdong Higher Education Institutions for Advanced Processing of Aquatic Product，Zhanjiang 524088，China）

ln order to investigate the effect of volatile constituents of enzymatic hydrolysate from shrimp head after mixed liquid fermentation，head space solid phase microextraction（SPME）technique was employed to extract volatile flavor compounds from enzymatic hydrolysate before and after mixed fermentation.Volatile flavor components were isolated and identified by capillary gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）.The results indicated that the varieties of volatile flavor compounds from enzymatic hydrolysate increased by two，and totals of aldehydes，diketones and esters were 87%of volatile flavor components，corresponded with 85%of enzymatic hydrolysate before mixed fermentation.Fragrant components were richer when original shrimp flavor was better retained，and saturated linear chain aldehydes which supplied pungency decreased，after mixed fermentation.

enzymatic hydrolysate from shrimp head；mixed fermentation；volatile constituents；capillary gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）

TS254.1

A

1002-0306（2010）11-0065-04

2009-11-12 *通訊聯(lián)系人

付光中（1984-），男，碩士研究生，研究方向：海洋生物資源利用。

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2007BAD29B09）；國家科技支撐計(jì)劃和政策引導(dǎo)類計(jì)劃項(xiàng)目（2008BAD94B08）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2008A020100002）。