海帶濃縮調味汁生產工藝條件的優化

余 洋 定, 李 冬 梅, 啟 航, 朱 蓓 薇, 周 大 勇

( 1.大連工業大學 食品學院, 遼寧 大連 116034; 2.大連工業大學 海洋食品教育部工程研究中心, 遼寧 大連 116034; 3.大連工業大學 遼寧省海洋食品科學與技術重點實驗室, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

隨著人民生活水平的提高和生活節奏的加快、飲食方式和觀念的改變,以及現代食品工業的快速發展,調味品市場已由單一的鮮味型向復合、營養、方便型轉變[1]。海鮮調味料含有豐富的呈鮮味成分,具有濃郁的海鮮風味和較高的營養價值[2]。近年來,研究人員以貝類[3]、蝦頭[4]、低值魚[5-6]為原料,利用各種技術先后制備了富含多種營養元素和氨基酸的海鮮調味品。

海帶又名昆布,屬于褐藻綱海帶科植物,是一種富含活性多糖[7],可以防止血液酸化、肝硬化、癌癥、潰瘍等疾病的營養價值極高的海洋蔬菜[8-9]。1996年劉惠賓等[10]利用調味的方法開發出了無色無腥味的海帶汁制品,此后,研究人員相繼研制出海帶汁和胡蘿卜汁復合汁飲料[11],以及茉莉花香海帶汁飲料[12]等產品。作者以料液比、提取時間和提取溫度作為考察因素,以海帶提取物得率和呈味游離氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸)總量為主要檢測指標,優化海帶濃縮調味汁的生產工藝條件,以期為海帶濃縮調味汁的生產及品質評價提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

干海帶,大連水產養殖集團有限公司；混合氨基酸標準品(天冬氨酸、谷氨酸、羥脯氨酸、絲氨酸、精氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、酪氨酸)、衍生化試劑、平衡緩沖液以及流動相添加劑,大連伊利特分析儀器公司；羥脯氨酸(Sigma公司生產),添加入混合氨基酸中以后,混合氨基酸標準品包含19種氨基酸；乙腈,國產色譜純；其余試劑均為國產分析純試劑。

1.2 主要儀器與設備

LC-10ATvp型高效液相色譜,日本島津公司；LIM-2A低速離心機,北京醫用離心機廠；HH-4數顯恒溫水浴鍋,江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；LG-1.0型真空冷凍干燥機,沈陽航天新陽速凍設備制造有限公司。

1.3 原料組成成分測定

水分含量測定:AOAC(1990)標準方法952.08[13]。

灰分含量測定:AOAC(1990)標準方法938.08[13]。

粗蛋白含量測定:AOAC(1990)標準方法981.10[13],N×6.25。

總糖含量測定:苯酚硫酸法(以葡萄糖為標準)[14]。

總脂含量測定:索氏提取法[15]。

1.4 生產工藝

原料→預處理→浸泡→提取→濃縮→包裝→成品。

1.5 方 法

1.5.1 原料預處理

干海帶剪成50 mm×20 mm。

1.5.2 提取條件的優化

(1)料液比優化:稱取干海帶210 g分別加入到2.25、3.00、3.75、4.50、5.25 L(即料液比為7/75、7/100、7/125、7/150、7/175)的去離子水中,50 ℃浸泡60 min,升溫至60 ℃,提取60 min后的溶液過200目篩,真空濃縮至固形物質量分數為40%～50%,凍干,稱重,保存,每個樣品平行3組。

(2)溫度優化:稱取干海帶210 g加入到體積為3.75 L(料液比為7/125)的去離子水中,50 ℃浸泡60 min,分別升溫至40、50、60、70、80 ℃,提取60 min后的溶液過200目篩,真空濃縮至固形物質量分數為40%～50%,凍干,稱重,保存,每個樣品平行3組。

(3)時間優化:稱取干海帶210 g加入到體積為3.75 L(料液比為7/125)的去離子水中,50 ℃浸泡60 min,升溫至60 ℃,提取時間分別為30、60、90、120、150 min,所得溶液過200目篩,真空濃縮至固形物質量分數為40%～50%,凍干,稱重,保存,每個樣品平行3組。

海帶提取物得率計算公式:

1.5.3 色譜分析條件

色譜柱:Elite-AAK氨基酸專用分析柱(250 mm×4.6 mm i.d)；體積流量:1.2 mL/min；柱溫:25 ℃；UV檢測波長:360 nm；進樣量:10 μL(20 μg/mL)；流動相A:乙腈/水(體積比為1/1)；流動相B:含有1% N,N-二甲基甲酰胺和0.43%流動相添加劑的去離子水(pH=6.6),用0.45 μm的膜過濾；梯度洗脫程序如表1所示。

表1 流動相梯度洗脫表

根據得到的峰面積計算游離氨基酸的質量分數(μg/g),即每克凍干樣中所含氨基酸的微克數。呈味游離氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸)總量的相對值計算公式:

1.5.4 樣品和氨基酸標準品的衍生化

5 mL樣品溶液(5 mg/mL)與25 mL丙酮混合后劇烈震動5 min,10 000 r/min離心15 min,收集上清液。80 ℃氮氣吹干溶劑后,樣品溶解在25 mL衍生溶液中,0.45 μm微孔膜過濾,5 mL濾液裝入25 mL棕色容量瓶,加入2.5 mL衍生化緩沖液,60 ℃密封保存60 min。冷卻到室溫后,用平衡緩沖液定容至25 mL,避光室溫下放置15 min。溶液經0.45 μm微孔膜過濾后,10 mL濾液用于HPLC分析氨基酸組成。用相同方法處理混合氨基酸標準品。

1.5.5 統計學分析

數據的統計分析借助SPSS 16.0分析軟件(SPSS Inc. Chicago, IL, USA),組間差異性檢驗采用單因素方差分析中的LSD法。

2 結果與討論

干海帶原料的化學組成如表2所示。與Dawczynski C.等[16]報道的海帶原料的化學組成略有不同,這可能是由于產地、季節以及干制方法等差異造成的。

表2 原料的化學成分

游離氨基酸是提取液呈味的基礎物質,每種氨基酸都會呈現一種味道,其中呈鮮/酸(+)味的氨基酸有天冬氨酸和谷氨酸,呈甜(+)味的氨基酸有甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸和蘇氨酸,呈甜/苦(+)味的氨基酸有脯氨酸,呈苦(+)味的氨基酸有組氨酸和酪氨酸,呈苦/甜(+)味的氨基酸有精氨酸,呈苦/甜/硫(-)味的氨基酸有半胱氨酸和蛋氨酸,呈甜/苦(-)味的氨基酸有纈氨酸和賴氨酸,呈苦(-)味的氨基酸有苯丙氨酸、異亮氨酸和亮氨酸[17]。水產品的鮮美程度與含有的呈味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、 甘氨酸、 丙氨酸、絲氨酸、脯氨酸)的組成和含量有關[18]。天冬氨酸與谷氨酸為呈鮮味的特征氨基酸[19],甘氨酸與丙氨酸為呈甘味的特征氨基酸,絲氨酸與脯氨酸也同甘味有關[20],其中谷氨酸是重要的鮮味氨基酸,鮮味最強[21]。因此選用天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸5種呈味氨基酸作為海帶濃縮汁鮮味的檢測指標。

如圖1所示,料液比從7/75降至7/100時,海帶提取物得率顯著上升(P<0.05),此后,料液比降低至7/150,產品得率在數值上雖略有增加,但差異不顯著(P≥0.05),料液比達到7/175時,產品得率比7/125增加5.33%。料液比降低時呈味游離氨基酸總量先上升后下降,在7/125時達到最大值,呈味氨基酸總量比7/175時增加33.38%。在生產過程中,降低料液比,意味著設備的負荷及能源的損耗都增加,因此選擇料液比7/125較適合工業化生產。

圖1 不同料液比條件下海帶提取物得率及呈味游離氨基酸總量的相對值[各點標注不同的大小寫字母表示同一系列數據間存在顯著差異(P<0.05)]

Fig.1 Brown seaweed (Laminariajaponica) extracted products yield rate and relative value of total amount of free flavor amino acid in the condition of different ratio of raw material and water [Different capital and lowercase letters respect significant differences in same serial data (P<0.05)]

如圖2所示,隨著提取溫度的提高,海帶提取物得率先上升后下降,在70 ℃時達到最大值,但數值間不存在顯著性差異(P≥0.05)。樣品的呈味游離氨基酸總量在60 ℃之前隨溫度上升而明顯增加,此后增幅下降。與60 ℃相比,70 ℃下提取的產品的呈味氨基酸總量僅高出6.67%。考慮海帶提取物得率、呈味氨基酸含量并兼顧降低能耗、節約成本,60 ℃的提取溫度較適合工業化生產。

圖2 不同溫度條件下海帶提取物得率及呈味游離氨基酸總量的相對值[各點標注不同的大小寫字母表示同一系列數據間存在顯著差異(P<0.05)]

Fig.2 Brown seaweed (Laminariajaponica) extracted products yield rate and relative value of total amount of free flavor amino acid in the condition of different extraction temperature [Different capital and lowercase letters respect significant differences in same serial data (P<0.05)]

如圖3所示,隨著提取時間的延長,海帶提取物得率逐漸提高,60～120 min,數值間已無顯著性差異(P≥0.05),150 min得率比60 min增加1.77%。呈味游離氨基酸總量也逐漸上升,但60和90 min之間不存在顯著性差異(P≥0.05)。

圖3 不同時間條件下海帶提取物得率及呈味游離氨基酸總量的相對值[各點標注不同的大小寫字母表示同一系列數據間存在顯著差異(P<0.05)]

Fig.3 Brown seaweed (Laminariajaponica) extracted products yield rate and relative value of total amount of free flavor amino acid in the condition of different extraction time [Different capital and lowercase letters respect significant differences in same serial data (P<0.05)]

考慮到時間延長生產效率下降,并兼顧降低能耗、節約成本,因此選擇60 min的提取時間較適合工業化生產。

以海帶提取物得率和呈味游離氨基酸總量為主要指標,并兼顧降低能耗、節約成本的因素,通過對以上3種單因素的考察,確定料液比為7/125,提取溫度60 ℃,提取時間60 min為最優條件,此時海帶提取物得率可達32.4%。Katsube T.等[22]采用沸水浸提法制備裙帶菜孢子葉多糖,水溶性物質的得率可達49.6%。該優化條件下,呈味游離氨基酸總量較大,比較適合工業化生產。

表3 優化條件下游離氨基酸組成量

Tab.3 Composition amount of free amino acid in optimal condition

游離氨基酸w/(μg·g-1)天冬氨酸2 474.35±22.40谷氨酸8 998.33±275.08羥脯氨酸79.44±13.84精氨酸17.95±0.67甘氨酸55.24±0.94蘇氨酸135.80±3.40脯氨酸1 483.35±117.00丙氨酸1 515.51±105.50纈氨酸210.10±12.96蛋氨酸9.90±0.42異亮氨酸101.06±1.49亮氨酸88.24±4.48苯丙氨酸49.04±3.51組氨酸1 640.04±59.99賴氨酸35.35±0.87色氨酸42.92±2.83游離氨基酸總量16 936.62±25.57呈味游離氨基酸總量14 526.77±324.80呈味氨基酸比例85.77%

在優化提取條件下分析海帶濃縮調味汁的游離氨基酸組成,結果見表3。天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸5種呈味游離氨基酸的總量占游離氨基酸總量的85.77%,說明海帶調味汁中主要呈味的游離氨基酸占總游離氨基酸比例較高,這也是海帶調味汁具有濃厚鮮甜味道的主要原因之一。谷氨酸具有鮮味,其鈉鹽是味精的主要成分[23],其質量分數為(8 998.33±275.08) μg/g,是所分析的游離氨基酸中含量最高的成分,也是海帶調味汁中較重要的呈味物質。天冬氨酸具有鮮味[17],質量分數為(2 474.35±22.40) μg/g,是所分析的游離氨基酸中含量僅次于谷氨酸的成分,也是較重要的呈味物質。丙氨酸、脯氨酸是略帶苦味的甜味氨基酸[23],質量分數分別為(1 515.51±105.5)、(1 483.35±117) μg/g,列于所分析的游離氨基酸量第4位和第5位。甘氨酸具有甜味,其產生的甜味濃厚并能去除酸味、苦味,與其他鮮味物質有相乘作用[23],盡管甘氨酸的質量分數為(55.24±0.94) μg/g,但甘氨酸與其他鮮味物質的相乘作用,可以增強海帶調味汁的鮮味。5種主要呈味氨基酸以外,組氨酸的質量分數為(1 640.04±59.99) μg/g,雖然有報道稱組氨酸是呈苦味的氨基酸[17],但組氨酸不但不會破壞海帶調味汁的鮮甜風味,反而增強特有的海帶風味。這與文獻[23]中組氨酸可以增強水產品風味效果的記載相一致。

3 結 論

(1)海帶濃縮調味汁的優化提取條件為:料液比7/125(g/mL),溫度60 ℃,時間60 min。

(2)優化提取條件下,海帶提取物得率為32.4%,呈味游離氨基酸總量為14 526.77 μg/g,占游離氨基酸總量的85.77%,產品具有鮮甜的海帶風味。

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