即食蝦干加工過(guò)程風(fēng)味變化

胡夢(mèng)月，王善宇，薛勇，曹榮*

(1.中國(guó)海洋大學(xué)食品學(xué)院， 山東 青島 266003； 2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所， 山東 青島 266071)

蝦肉質(zhì)鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。中國(guó)蝦類以鮮銷為主，但由于多酚氧化酶和微生物的作用[1]，蝦易腐敗變質(zhì)，貨架期短，生產(chǎn)和銷售受到地域和季節(jié)的限制。蝦類常見(jiàn)的加工方式有冷凍、干制、油炸及罐裝等。其中，干制是指通過(guò)熱風(fēng)干燥處理，加工成的即食蝦干產(chǎn)品，不僅可以保留蝦的營(yíng)養(yǎng)成分，還可以賦予產(chǎn)品鮮美的滋味和富有嚼勁的口感，滿足了消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)和美味的雙重需求。

目前，關(guān)于即食蝦干的研究主要集中在不同干燥方法對(duì)品質(zhì)的影響方面，如李亞敏等[2]研究了滲透脫水膜干燥方式對(duì)蝦干制品的質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響；張高靜[3]研究了自然晾曬、太陽(yáng)能干燥、熱風(fēng)干燥及真空冷凍干燥4種干燥方式對(duì)南美白對(duì)蝦(Penaeusvannamei)蝦干制品的基本營(yíng)養(yǎng)成分、脂肪酸、硬度和色澤等的影響。關(guān)于水產(chǎn)品風(fēng)味研究方面，蔡路昀等[4]比較了不同干燥方式對(duì)中國(guó)對(duì)蝦(Fenneropenaeuschinensis)風(fēng)味的影響，隨新平等[5]研究了油炸對(duì)黑虎蝦(Penaeusmondon)關(guān)鍵性風(fēng)味的影響，而有關(guān)即食蝦干風(fēng)味形成的研究鮮有報(bào)道。

本研究以凡納濱對(duì)蝦為原料，模擬工廠生產(chǎn)工藝加工即食蝦干產(chǎn)品，對(duì)加工過(guò)程中蝦的質(zhì)構(gòu)特性、游離氨基酸含量、呈味核苷酸含量及揮發(fā)性成分等進(jìn)行了測(cè)定，以探究即食蝦干產(chǎn)品風(fēng)味形成規(guī)律，為生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和產(chǎn)品品質(zhì)控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

鮮活凡納濱對(duì)蝦于2019年10月購(gòu)自青島市埠東海鮮市場(chǎng)，體長(zhǎng)12.0～13.0 cm。采集后立即裝入塑料袋，充氧密封條件下1 h內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，選取鮮活個(gè)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

腺苷酸(adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)、鳥(niǎo)苷酸(guanosine monophosphate，GMP)及氨基酸混樣標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99%)，其他均為分析純，購(gòu)于Sigma公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

DHG-9423A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏設(shè)備有限公司)；TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀(英國(guó)Stable Micro System公司)；L-8800型氨基酸自動(dòng)分析儀(日本日立公司)；2695型高效液相色譜系統(tǒng)(美國(guó)Waters公司)；Pen 3型電子鼻(德國(guó)Airsense公司)；Floorspace?氣相色譜-離子遷移譜儀(德國(guó)G.A.S公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 加工工藝

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝稍作修改。選擇完整、大小規(guī)格一致的凡納濱對(duì)蝦，流水沖洗后在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的鹽水中預(yù)煮，料液比為1∶4(w∶v)，沸水煮5 min；然后平鋪在90 ℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘制4 h。分別取鮮蝦、煮后、干燥2 h及干燥4 h的樣品進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.2.2 水分含量測(cè)定方法

參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[6]，采用直接干燥法測(cè)定。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)分析方法

參照曹榮等[7-8]的方法稍作修改。將蝦去頭、去尾并去殼，采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀對(duì)蝦肉第三腹節(jié)以穿刺模式測(cè)定硬度，測(cè)定參數(shù)：測(cè)試前速率5 mm/s，測(cè)試速率1 mm/s，測(cè)試后速率5 mm/s，穿刺位移5 mm，觸發(fā)力5.0 g，探頭類型P2/N。

1.2.4 游離氨基酸含量測(cè)定方法

參照GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》[9]，采用磺基水楊酸法[10]處理樣品，氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定，以濕基計(jì)。

1.2.5 呈味核苷酸含量測(cè)定方法

參照YOKOYAMA等[11]的方法稍作修改。取樣品5.0 g，加入15.0 mL預(yù)先冷卻的過(guò)氯乙酸溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%)，均質(zhì)后再離心，收集上清液，中和至pH 6.5，過(guò)0.45 μm濾膜，濾液用高效液相色譜進(jìn)行測(cè)定。

色譜分析條件：色譜柱Shiseido C18SG(4.6 mm×150 mm)；流動(dòng)相為乙酸、檸檬酸、三乙胺混合溶液，濃度分別為20、20、40 mmol/L，pH 5.5；流速0.8 mL/min；柱溫40 ℃；紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)260 nm；進(jìn)樣量10 μL。比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)化合物色譜圖峰值的保留時(shí)間及峰高來(lái)確定AMP、IMP和GMP含量，以濕基計(jì)。

1.2.6 滋味活性值計(jì)算

滋味活性值(taste active value，TAV)按照式(1)[12]計(jì)算：

式(1)

1.2.7 鮮味評(píng)定方法

采用味精當(dāng)量(equivalent umami concentration，EUC)評(píng)定鮮味程度[12]。按照式(2)進(jìn)行計(jì)算。

EUC(g MSG/100 g)=
∑aibi+1218(∑aibi)(∑ajbj)

式(2)

式(2)中：1218為協(xié)同作用常數(shù)；ai為鮮味氨基酸的量g/100g；bi為鮮味氨基酸相對(duì)于谷氨酸單鈉(monosodium glutamate，MSG)的鮮味系數(shù)(Glu 1.0；Asp 0.077)；aj呈味核苷酸的量g/100g；bj為呈味核苷酸相對(duì)于IMP的鮮味系數(shù)(AMP 0.18、IMP 1.0、GMP 2.3)。

1.2.8 氣味特征分析方法

蝦肉剪碎，精確稱取2.0 g置于50 mL 錐形瓶中，密封后置于60 ℃水浴鍋中平衡5 min，用電子鼻進(jìn)行檢測(cè)。電子鼻傳感器構(gòu)成及其性能如表1所示。測(cè)定參數(shù)為：清洗時(shí)間120 s，氣體流速 200 mL/min，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為70 s。采用電子鼻內(nèi)置程序WinMuster處理數(shù)據(jù)。

表1 電子鼻傳感器構(gòu)成及其性能Tab.1 Composition of sensors in electronic nose and their performances

1.2.9 揮發(fā)性成分檢測(cè)方法

準(zhǔn)確稱取1.0 g蝦肉，放入20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，60 ℃平衡20 min后，通過(guò)自動(dòng)頂空進(jìn)樣用氣相色譜-離子遷移譜儀(GC-IMS)進(jìn)行檢測(cè)。色譜條件：氣相色譜柱采用FS-SE-54-CB毛細(xì)管柱(15 m，ID 0.53 mm)，柱溫為40 ℃。運(yùn)行20 min，載氣N2，純度≥99.999%。流速：初始2 mL/min；增速至5 mL/min，保持2 min；增速至15 mL/min，保持8 min；增速至50 mL/min，保持5 min；增速至100 mL/min，保持5 min。IMS條件：IMS溫度45 ℃，載氣N2，純度≥99.999%。通過(guò)比對(duì)NIST氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)與IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，采用設(shè)備自帶LAV軟件的Gallery Plot功能繪制樣品中的揮發(fā)性成分圖譜。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0，采用t-檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異顯著性分析，P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 加工過(guò)程水分含量和質(zhì)構(gòu)變化情況

水分含量是即食蝦干的重要指標(biāo)之一，與產(chǎn)品硬度、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)密切相關(guān)。硬度是指使樣品達(dá)到一定形變所必需的力[8]，在一定程度上反映食品的咀嚼難易程度。水分含量過(guò)高時(shí)，肉質(zhì)軟、無(wú)嚼勁，且不易儲(chǔ)藏；水分含量過(guò)低時(shí)，則肉質(zhì)硬、難以咀嚼，影響口感。

蝦干加工過(guò)程中水分和硬度的變化如圖1所示。鮮蝦的水分含量為74.05%，硬度值為31.86 g。隨著加工的進(jìn)行，蝦干的水分含量逐漸減小，而硬度逐漸增大，呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)效應(yīng)，這與魯淑彥等[13]的研究結(jié)果基本一致。熱處理會(huì)造成組織細(xì)胞破裂，水分流失[14]，同時(shí)破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，肌原纖維變性收縮，造成硬度值增大。干燥過(guò)程，水分含量快速下降，硬度值急速上升。烘至4 h時(shí)，蝦干的水分含量為43.33%，硬度值為413.47 g，此時(shí)蝦干色澤均勻，呈淡粉紅色，肉質(zhì)柔韌，富有嚼勁，滋味鮮美，并具有濃厚的蝦干香味，符合SC/T 3305—2003《烤蝦》[15]中一級(jí)品的感官要求。

圖1 即食蝦干加工過(guò)程水分含量和硬度變化Fig.1 Water content and hardness of shrimps during processing

2.2 加工過(guò)程滋味物質(zhì)變化情況

2.2.1 游離氨基酸

游離氨基酸是水產(chǎn)品滋味物質(zhì)的重要組成部分。表2為蝦干加工過(guò)程中游離氨基酸的變化情況。鮮蝦中游離氨基酸含量最高，煮后含量顯著降低(P<0.05)，這與游離氨基酸受熱發(fā)生降解以及部分水溶性氨基酸損失有關(guān)；干燥過(guò)程中，隨著水分含量的減少，以及熱處理使部分蛋白質(zhì)降解為游離氨基酸[16]，游離氨基酸含量略有增加；干燥后期，因游離氨基酸參與美拉德反應(yīng)以及Strecker降解反應(yīng)，含量略有減少。鮐(Scomberjaponicus)魚(yú)干制過(guò)程中，其游離氨基酸含量呈現(xiàn)出類似的變化規(guī)律[17]。

游離氨基酸對(duì)滋味的貢獻(xiàn)程度可以用TAV表示。即食蝦干加工過(guò)程中，TAV大于1的氨基酸有絲氨酸、丙氨酸和組氨酸。其中，組氨酸的TAV最大，表明組氨酸對(duì)蝦干滋味貢獻(xiàn)較大；絲氨酸和丙氨酸都為甜味氨基酸，絲氨酸略帶有鮮味，而丙氨酸能與谷氨酸、天門(mén)冬氨酸及AMP等鮮味物質(zhì)產(chǎn)生鮮味協(xié)同作用。蝦干加工過(guò)程中谷氨酸的TAV范圍在0.72～1.08，谷氨酸不僅僅對(duì)鮮味有貢獻(xiàn)，而且還賦予產(chǎn)品整體滋味的復(fù)雜性，使整體滋味更濃厚[18]。

2.2.2 呈味核苷酸

呈味核苷酸是水產(chǎn)品中滋味的另一重要組成成分。鮮蝦AMP含量為341.14 mg/100g，煮后AMP含量顯著增加(P<0.05)，這可能與熱處理導(dǎo)致ATP降解有關(guān)。IMP同樣是ATP降解的產(chǎn)物[19]，煮后含量顯著增加(P<0.05)。干燥過(guò)程中，IMP含量迅速減少，這與IMP進(jìn)一步降解為HxR和Hx有關(guān)。當(dāng)樣品含水量高時(shí)，核苷酸的熱穩(wěn)定性往往較差[20]，隨著干燥的進(jìn)行，水分含量進(jìn)一步降低，IMP生成速率大于降解速率，其含量增加。GMP含量在煮制和干燥過(guò)程略有波動(dòng)，但含量相對(duì)較低，對(duì)鮮味貢獻(xiàn)不大。

AMP呈甜味和鮮味，有助于增加食品滋味的豐富性[21]。蝦干加工過(guò)程中，AMP的TAV大于1，對(duì)蝦干整體愉悅滋味有重要貢獻(xiàn)。IMP和GMP雖然含量相對(duì)較低，但與Asp、Glu等鮮味氨基酸之間存在協(xié)同增鮮作用。這種協(xié)同增鮮作用可以用味精當(dāng)量表示。經(jīng)計(jì)算，鮮蝦的味精當(dāng)量為3.32 g MSG/100g，煮制后味精當(dāng)量略下降至3.14 g MSG/100g，干燥4 h蝦干的味精當(dāng)量達(dá)到4.49 g MSG/100g，表明干燥過(guò)程對(duì)產(chǎn)品整體鮮味有提升作用。

表2 即食蝦干加工過(guò)程游離氨基酸含量變化Tab.2 The concentration of free amino acids in shrimps during processing

表3 即食蝦干加工過(guò)程中呈味核苷酸含量變化Tab.3 The concentration of nucleotides in shrimps during processing

2.3 揮發(fā)性成分變化情況

2.3.1 總體氣味差異

圖2電子鼻10個(gè)傳感器對(duì)不同加工階段蝦干樣品的響應(yīng)值。2、7和9號(hào)傳感器響應(yīng)值變化比較明顯，表明不同加工階段的氣味變化主要是氮氧化合物和硫化物等物質(zhì)引起的。

圖2 蝦干不同加工階段的氣味雷達(dá)圖Fig.2 Aroma radar diagram of shrimps at different processing stages

主成分分析法通過(guò)線性表達(dá)的降維思路將原始數(shù)據(jù)的多個(gè)指標(biāo)信息轉(zhuǎn)化為較少的具有代表性的信息數(shù)據(jù)[22]。圖3是蝦干不同加工階段電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)的PCA分析圖。第一主成分和第二主成分的貢獻(xiàn)率分別為95.73%和2.46%，總貢獻(xiàn)率達(dá)98.19%，表明這兩個(gè)主成分基本涵蓋了樣本信息，可以表征不同加工階段蝦干的氣味組成。鮮蝦、煮后樣品對(duì)應(yīng)的位置相對(duì)獨(dú)立，可以明顯區(qū)分開(kāi)，而干燥階段的蝦干區(qū)分不明顯，表明干燥階段蝦干的氣味變化相對(duì)較小。

圖3 不同加工階段蝦干的PCA分析圖Fig.3 Principal component analysis on aroma components of shrimps at different processing stages

2.3.2 GC-IMS分析結(jié)果

通過(guò)GC-IMS檢測(cè)不同加工階段蝦干中的揮發(fā)性物質(zhì)，生成氣味指紋圖譜如圖4所示。不同加工階段蝦干中的揮發(fā)性物質(zhì)差異較大。鮮蝦中的揮發(fā)性物質(zhì)較少，主要包含1-丙醇、苯甲醛和芳樟醇等。煮制后，蝦中揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量明顯增加，如戊醛、正己醛、2-戊酮、乙酸乙酯、丁酮及1-戊醇等，而1-丙醇、芳樟醇含量顯著減少。在干燥階段，蝦中部分揮發(fā)性物質(zhì)含量減少。同時(shí)，由于氨基酸和還原糖發(fā)生的美拉德反應(yīng)、脂肪氧化作用等，蝦肉中產(chǎn)生了丁醛、2-丁酮以及一些未確定的化合物，并且隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，丙酸乙酯含量增加。酮類化合物主要由脂肪酸的氧化降解以及醇類物質(zhì)的氧化生成[23]，2-丁酮具有水果香氣[24]，可以給蝦干帶來(lái)清香。酯類化合物由酸和醇類化合物酯化形成的，可以賦予食品一種香甜的果香[25]。另外，許多研究表明蝦干中濃郁的烤肉香味主要由吡嗪類化合物產(chǎn)生的[26-27]，所以，干燥4 h蝦肉中未定性的化合物有可能是吡嗪類化合物，可以賦予蝦肉燒烤香味。綜上，蝦干風(fēng)味物質(zhì)可能形成于干制階段，主要是干燥后期，最終形成了蝦干清甜的果香味和濃郁的烤肉香味。

圖4 不同加工階段蝦干的氣味指紋圖譜1、2、3和4分別為鮮蝦、煮后、干制2 h和干制4 h的樣品，每組2個(gè)平行。S1-S16為未確定的化合物。Fig.4 Fingerprint of the volatile components of shrimps at different processing stages1: Fresh raw shrimp; 2: Boiled shrimp; 3: 2 h dried shrimp; 4: 4 h dried shrimp. 2 parallels in each group. S1-S16 are unidentified compounds.

3 結(jié)論

即食蝦干加工過(guò)程中，煮制使蝦中水分含量減少，硬度增加，同時(shí)產(chǎn)生了硫化物、戊醛和丁酮等揮發(fā)性成分，賦予了產(chǎn)品熟蝦的特征風(fēng)味。在干燥過(guò)程中，水分含量迅速減少，硬度增大，形成了蝦干富有嚼勁的口感。干制過(guò)程使蝦肉中游離氨基酸和呈味核苷酸含量相對(duì)增加，味精當(dāng)量增大，同時(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含量和種類均增加，例如2-丁酮、丙酸乙酯等化合物含量增加，對(duì)蝦干特征香氣的形成起到重要作用。