南美白對蝦蝦頭自溶產物主要呈味成分分析

伍 彬，章超樺,2,*，吉宏武,2，解萬翠，馮小敏，付光中

(1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088；2.廣東省高等學校水產品深加工重點實驗室，廣東 湛江 524088)

南美白對蝦蝦頭自溶產物主要呈味成分分析

伍 彬1，章超樺1,2,*，吉宏武1,2，解萬翠1，馮小敏1，付光中1

(1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088；2.廣東省高等學校水產品深加工重點實驗室，廣東 湛江 524088)

以南美白對蝦蝦頭為原料，制備風味良好的自溶產物。采用高效液相色譜法、原子吸收光譜等方法分析其主要的呈味物質。結果表明：游離氨基酸含量豐富，總量達9300mg/L，其中天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸4種呈鮮味氨基酸的總含量達2130mg/L，占總游離氨基酸的22.9%；核苷酸及其關聯化合物中，與鮮味有著密切聯系的肌苷酸(IMP)含量為6.12mg/L；無機質離子Na+、K+、Cl－含量分別達663.7、182.1、417.2mg/L；甜菜堿、乳酸和琥珀酸含量分別達2400、15.27、13.32mg/L。這些成分都影響著南美白對蝦蝦頭自溶產物的鮮味、甜味及整體的滋味。

南美白對蝦蝦頭；自溶產物；呈味物質

中國的南美白對蝦(Penaeus vannamei)產量居世界第一位，2007年的產量達86.7萬t，僅出口到美國的產量就達48.4萬t。在出口產品中又以冷凍去頭蝦為主，蝦頭約占蝦體重的35%～45%[1]，這勢必會產生大量的蝦頭下腳料，粗略統計達30.3萬t，如何充分利用蝦頭就成了亟待解決的問題。蝦頭中粗蛋白含量達14.1%，非蛋白氮含量為693mg/100g，富含Ca、Mg等礦物元素[2]，是生產調料與食品添加劑的良好資源。已有報道，直接將蝦頭研磨，噴霧干燥加工成蝦味調味料，或通過添加外源酶如中性蛋白酶等進行酶解，再經過調配將蝦頭制成蝦醬、蝦調味汁、蝦香味素等[3-4]，但對其中含有的呈味成分鮮有報道。本實驗擬利用蝦頭自身的內源酶進行酶解，研究酶解產物中的主要呈味物質，旨在為新型蝦味調味料的開發研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對蝦蝦頭 廣東湛江國聯水產有限公司(2009年4月)。

ATP、GMP、IMP、ADP、Hx、AMP、HxR、AdR、乳酸、琥珀酸(標準品) Sigm a公司；甲醇(色譜純)，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、甘氨酸、甜菜堿

等(分析純) 國藥集團上?；瘜W試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

LC-20A高效液相色譜儀(配有紫外檢測器) 日本Shimadzu公司；Thermo M原子吸收光譜儀 德國Thermo公司；CF16RX冷凍離心機、835-50型高速氨基酸自動分析儀 日本Hitachi公司；DS-1高速組織搗碎機 上海標本模型廠。

1.3 方法

1.3.1 自溶產物的制備[2]

將蝦頭在高速組織勻漿器中勻漿，勻漿后置于燒杯中，按料液比1:3(m/V)加水攪拌混勻，調節pH值至7.85，置于50℃水浴鍋中保溫3h，后于100℃水浴滅酶10min，冷卻，5000r/min離心15min，取上清液，即為樣品溶液。

1.3.2 游離氨基酸的測定

儀器：日立835-50型高速氨基酸分析儀；柱：離子交換柱，26mm×150mm；柱溫：53℃；進樣體積：50μL；洗脫液：IPH-1、2、3、4；泵流速：0.225mL/ min；分析時間：72min。

1.3.3 ATP及其關聯化合物的測定[5]

樣品處理：取樣品溶液10mL，用30mL 8%的冷的高氯酸(PCA)均質2min。在4℃條件下10000r/min離心20min，取上清液，沉淀重新提取兩次，上清液用10mol/L的KOH調節pH6.5，在0℃保存30min以沉淀高氯酸鉀，過濾取上清液，用中性PCA(pH6.5)定容至100mL，4℃保存備用。

HPLC條件：色譜柱：Cosmosil 5 C18(4.6mm× 250mm，5μm)；檢測波長：254nm；柱溫：25℃；進樣量10μL；流動相：A為50mmol/L KH2PO4-K2HPO4緩沖液(pH6.5)；B由流動相A與甲醇以體積比9:1的比例混合組成，流速0.7mL/min。梯度洗脫程序：0～14min，流動相A為100%；14～18min，流動相B由0增至25%；18～22min，流動相B由25%增至90%；25min，流動相B增至100%，保持B洗脫25min。

1.3.4 有機酸的測定

樣品處理：取樣品溶液1 0 m L，用3 0 mL 2% NH4H2PO4(pH2.5)混勻，在20℃條件下14000r/min離心20min，取上清液，沉淀重新提取兩次，定容至50mL，4℃保存備用。

HPLC條件：色譜柱：Cosmosil 5 C18(4.6mm× 250mm，5μm)；檢測波長：205nm；柱溫：25℃；進樣量10μL；流動相：2% N H4H2PO4(pH2.5)，流速1.0mL/min。

1.3.5 無機離子的測定

陽離子：取一定量的樣品溶液經濕法消化，用原子吸收光譜儀測定[6]。

陰離子：PO43－用鉬藍比色法[7]；Cl－用硝酸銀滴定法[8]。

1.3.6 糖原的測定

采用苯酚-硫酸法[9]。

1.3.7 甜菜堿的測定

采用雷氏鹽結晶比色法[10-11]。

2 結果與分析

2.1 游離氨基酸含量的測定結果

表1 蝦頭自溶酶解產物中游離氨基酸含量Table 1 Free amino acid composition in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

南美白對蝦蝦頭酶解液中的游離氨基酸組成如表1所示，樣品中游離氨基酸的總量達9300mg/L。其中丙氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、賴氨酸、精氨酸的含量均在700mg/L以上，僅此5種氨基酸即占游離氨基酸總量的49%。Asp、Glu、Gly、Ala 4種呈鮮味的氨基酸總含量達2130mg/L，占總游離氨基酸的22.9%，尤其是丙氨酸的含量較高為820mg/L。這和甲殼類動物中的游離氨基酸組成是一致的。一般認為這幾種氨基酸在甲殼動物中之所以含量較高，是因為它們起著調節滲透壓的作用[12]。

游離氨基酸是蝦頭酶解產物滋味的重要組成成分。鮮味氨基酸是指一些具有鮮味的L型天然氨基酸，其中最具代表性的是谷氨酸一鈉(monosodium glu tamate，MSG)，它也是鮮味物質的最典型代表。普遍認為谷氨酸具有鮮味，甘氨酸具有爽快的甜味，丙氨酸、脯氨酸是略帶苦味的甜味氨基酸，精氨酸是一種苦味氨基酸，有增加風味的復雜性程度以及提高鮮度的作用，組

氨酸可以增強風味效果，蛋氨酸、纈氨酸是與苦味有關的氨基酸[13]。

本實驗中游離氨基酸總量達9300mg/L，鮮味氨基酸占22.9%，由此可以認為游離氨基酸對南美白對蝦自溶產物的呈味起著主體作用，Asp、Glu、Gly、Ala 4種氨基酸影響著自溶產物鮮味和甘味。這一發現與陳琴等[14]、薛長湖[15]的研究結果相一致，蝦肉滋味鮮美的程度主要由其肌肉中游離的鮮味氨基酸的組成及含量來決定，特別是天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸3種氨基酸對蝦味影響很大。當然，氨基酸對滋味的影響是十分復雜的，不僅跟原料自身所含的氨基酸的種類、含量，還跟氨基酸本身的閾值有關。

2.2 ATP及其關聯化合物含量測定結果

表2 蝦頭自溶酶解產物中ATP及其關聯化合物含量Table 2 Contents of nucleotide-related compounds in autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

圖1 蝦頭自溶酶解產物中ATP及其關聯化合物的HPLC圖譜Fig.1 HPLC chromatogram of nucleotide-related compounds in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

核苷酸及其關聯化合物是影響蝦頭酶解產物滋味的另一重要成分，其出峰的先后順序見圖1，分別為GMP (7.068min)、IMP(7.287min)、ATP(8.531min)、ADP (9.698min)、Hx(12.426min)、AMP(未檢出)、HxR (30.899min)、AdR(未檢出)。含量如表2所示，HxR含量最高達196.49mg/L，其次是Hx達81.64mg/L，及與鮮味有著密切聯系的IMP含量為6.12mg/L。AMP和AdR并未檢出。

蝦中的ATP的降解存在兩條途徑[16]：(1)ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx；(2)ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx。若通過途徑(1)降解則AMP容易積累；通過途徑(2)降解，則IMP更容易積累。本實驗中，只檢測出IMP，未檢出AMP。

從食品化學角度來看，AMP有著壓抑苦味的特性，能使食物產生理想的甜味和咸味，是種良好的風味增強劑。而與AMP所產生的鮮味相反，ATP降解得到的一種最終產物——次黃嘌呤會產生苦味[17]，使蝦風味變差。肌苷酸(IMP)和鳥苷酸(GMP)是典型的鮮味劑，實際使用時多為它們的二鈉鹽，鮮味比味精強，GMP的鮮味比IMP更強。

本實驗中IMP的含量較低，AMP未測出，Hx、HxR含量遠高于前兩者。這一發現跟王士穩等[18]發現凡納濱對蝦(Penaeus vannamei)中的AMP和IMP都非常高有所差異，推測原因可能是在水產動物死后，ATP也存在著降解，且由于蝦頭中存在較多的酶，ATP在蝦頭內的降解速度較快，導致Hx、HxR二者含量較高。

2.3 甜菜堿、有機酸、糖原含量測定結果

蝦頭自溶酶解產物中甜菜堿的含量見表3，為2400mg/L。甜菜堿是一種帶有爽快甜味的物質，廣泛分布于海產無脊柱動物的肌肉、生殖腺、內分泌腺組織中，與無脊柱動物的呈味相關。Konosu等[19]對鮑魚、雪蟹、海膽等水產品的提取物進行了研究，發現鮑魚中的甜菜堿比其他水產品含量高，是產生鮑魚味和增加鮮味和甜味不可缺少的成分。而在扇貝中，雖然甜菜堿含量比雪蟹高，但不能作為呈味組分之一，這可能是由于含有大量甘氨酸產生的強烈甜味掩蓋了甜菜堿產生的相當弱的風味。薛長湖[15]發現雖然海水養殖對蝦中甘氨酸的含量比淡水養殖對蝦略低，但甜菜堿的含量明顯高于淡水養殖對蝦。因此海水養殖對蝦的爽快甜味可能是甜菜堿的原因造成的。

表3 蝦頭自溶酶解產物中有機酸、甜菜堿和糖原含量Table 3 Contents of organic acid, betaine and glycogen in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

圖2 蝦頭自溶產物中乳酸和琥珀酸的HPLC圖譜Fig.2 HPLC chromatogram of lactic acid and succinic acid in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

乳酸和琥珀酸是對呈味有著重要貢獻的兩種有機酸，尤其是琥珀酸及其鈉鹽。蝦頭自溶酶解產物中乳酸和琥珀酸的出峰先后順序見圖2，分別為乳酸(4.880min)，琥珀酸(8.150min)，含量分別達15.27、13.32mg/L。琥珀酸及其鈉鹽在海產貝類中含量甚多，如干貝含0.37%，牡蠣含0.05%等，是貝類特征滋味形成的主要物質之一[20]。Fuke等[21]對菲律賓蛤(Ruditapes philippinarum)仔浸出物成分的進行了分析，通過減缺和添加實驗，確認了琥珀酸是貝類特征滋味成分之一。

蝦頭自溶產物中糖原含量達42.33mg/L。貝類特別是雙殼的主要能源貯藏形式是糖原，因此其含量往往比魚類多10倍，而且貝類糖原的代謝產物也和魚類不同，其代謝產物為琥珀酸。渡邊勝子等[22]對貝類含量較高的糖原同味的相關進行了探討，認為糖原具有調和浸出物成分的味，增強濃厚感，并使之產生魚貝類特有風味的作用，盤鮑(Haliotis discus)的研究也證實了糖原的這一作用。

本實驗中，甜菜堿的含量遠遠高于乳酸、琥珀酸和糖原的含量，可以認為甜菜堿對蝦頭自溶產物的呈味有一定貢獻。據文獻[20-22]報道，琥珀酸與糖原主要對貝類的呈味有貢獻，它們兩者加上乳酸是否對蝦頭呈味有貢獻還需進一步的實驗。

2.4 無機離子測定結果

表4 蝦頭自溶酶解產物中無機離子含量Table 4 Contents of inorganic ions in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

蝦頭自溶酶解液中無機離子含量見表4，其中陽離子K+、Na+、Ca2+含量較高，分別達182.1、663.7、115.6mg/L；陰離子PO43－、Cl－含量較高，分別達137.5、417.2mg/L。無機離子是海產品中必不可少的輔助呈味成分，Na+的減缺導致了貝類甜味、咸味、鮮味和特征風味的明顯劣化，Cl－的減缺使合成浸出物幾乎無味，而K+的減缺將降低貝類的鮮味和風味。一般認為魚貝類的呈味同Na+、K+、PO43－、Cl－等無機離子有著密切的關系，尤其是Na+與Cl－對呈味影響更大。Konosu等[23]與Hayashi等[24-25]都證實了Na+、K+、C1－等無機離子是雪蟹，三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)等甲殼動物的主體滋味構成組分，PO43－等的對呈味起修飾作用。

本實驗發現Na+、K+、PO43－、Cl－含量都比較高，可以認為這4種離子對蝦頭自溶產物的呈味有著貢獻作用，特別是是Na+與Cl－兩種離子，估計為蝦頭自溶產物的主體呈味的構成組分。

3 結 論

對南美白對蝦蝦頭自溶酶解產物中的游離氨基酸、ATP及其關聯化合物、有機酸、無機離子等含氮和非含氮成分的組成進行了研究，結果表明：游離氨基酸含量豐富，其中天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸4種呈鮮味氨基酸占22.9%；核苷酸及其關聯化合物中，與鮮味有著密切聯系的肌苷酸(IMP)為6.12mg/L；無機質離子Na+、K+、Cl－分別達663.7、182.1、417.2mg/L；甜菜堿、乳酸和琥珀酸含量分別達240 0、15.27、13.32mg/L。這些物質影響著南美白對蝦自溶產物的滋味，但它們對自溶產物的呈味貢獻有多大，以及彼此間的協同作用，還需進一步的實驗研究分析。

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Analysis of Taste-active Components of Autolysate of Penaeus vannamei Shrimp Head

WU Bin1，ZHANG Chao-hua1,2,*，JI Hong-wu1,2，XIE Wan-cui1，FENG Xiao-min1，FU Guang-zhong1
(1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China；2. Key Laboratory of Aquatic Products Advanced Processing of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China)

The shrimp heads of Penaeus vannamei were homogenize mechanically and automatically hydrolyzed by endogenous enzymes in them and the main taste-active components in the autolysate were quantified using high performance liquid chromatography, automatic amino acid analyzer or atomic absorption spectrometry. Rich free amino acids (up to 9300 mg/L) were found in the autolysate, and aspartic acid, glutamic acid, glycine and alanine, which are main amino acids responsible for umami flavor, accounted for 22.9% of the total free amino acids. The content of inosine monophosphate (IMP) greatly contributing to umami flavor was 6.12 mg/L. The contents of Na+, K+and Cl－were 663.7, 182.1 and 417.2 mg/L, respectively. Moreover, the contents of betaine, lactic acid and succinic acid were 2400, 15.27 and 13.32 mg/L, respectively. All these components quantified contributed to umami taste, sweetness and overall taste of the autolysate.

Penaeus vannamei shrimp head；autolysate；taste-active components

TS254.9

A

1002-6630(2010)10-0184-04

2009-08-06

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2007BAD29B09)；國家科技支撐計劃和政策引導課題項目(2008BAD94B08)

伍彬(1984—)，男，助理實驗師，碩士研究生，研究方向為水產品加工及貯藏。E-mail：wubin23air@126.com

*通信作者：章超樺(1956—)，男，教授，博士，研究方向為水產品加工及貯藏。E-mail：zhangch@gdou.edu.cn