魷魚下腳料復(fù)合酶法制備海鮮醬汁

陳惠云,王翰韜,曾紀(jì)豪,倪穗,張林楠,吳金鴻

1(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,浙江 寧波,315040) 2(寧波大學(xué) 海洋學(xué)院,浙江 寧波,315211) 3(寧波飛潤海洋生物科技股份有限公司,浙江 寧波,315000) 4(上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海,200240)

魷魚(Dosidicusgigas)是軟體動物頭足綱的海洋經(jīng)濟動物,生命周期短，繁殖力強，富含高蛋白和多種必需氨基酸,是一種低脂肪的水產(chǎn)品[1]。2019年我國魷魚捕獲量為29.2萬t,約占全年海洋捕撈量的2.8%[2],是重要的水產(chǎn)品加工組成部分。在魷魚加工過程中產(chǎn)生大量下腳料,如魷魚內(nèi)臟,占其鮮重約15%,直接丟棄不僅浪費資源,而且還會造成環(huán)境污染[3-6]。魷魚內(nèi)臟營養(yǎng)豐富,富含脂肪、蛋白質(zhì)和鐵、鈣、磷；特別是內(nèi)臟油脂脂肪酸中含有10.58%的EPA和15.23%的DHA[7-8]。此外,魷魚皮蛋白含量豐富,有多種維生素、礦物元素和氨基酸[9]；將魷魚皮與內(nèi)臟混合粉碎后進行蛋白酶酶解,可用于生產(chǎn)新型的海鮮醬汁[10-11]。所得酶解液通過美拉德生香反應(yīng),既去除了腥味和酶解后的苦味,又增添了肉香味[12]。

本研究以魷魚下腳料(魷魚內(nèi)臟和魷魚皮)為原料,通過生物酶解法,將魷魚下腳料中富含的蛋白質(zhì)水解為氨基酸,然后進行美拉德增香反應(yīng),再配以輔料蒸煮,研制一種風(fēng)味獨特富含營養(yǎng)的海鮮風(fēng)味調(diào)味品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魷魚下腳料,寧波市飛潤海洋生物有限公司；堿性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶,索萊寶科技有限公司；氫氧化鈉、乙酸、乙醚、乙酸鈉、丙酮、甲醛、乙酰丙酮、D-木糖、D-葡萄糖、L-谷氨酸,羅恩生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DF-6CD型磁力攪拌水浴鍋,常州市億能實驗儀器廠；H1650型臺式高速離心機,湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；Five Easy Plus pH計,Mettle Toledo儀器有限公司；L5S型紫外可見光分光光度計,上海精密儀器儀表有限公司；ME104E型電子天平,Mettle Toledo儀器有限公司；L-8900型全自動氨基酸分析儀,日立HITACHI；7890B型氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜儀,美國LECO公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 海鮮醬汁的生產(chǎn)工藝

魷魚下腳料→搗碎勻漿→酶解→滅酶→過濾、離心→水解液→美拉德生香反應(yīng)→加輔料調(diào)配風(fēng)味→攪拌、均質(zhì)、濃縮→包裝(軟包裝)→滅菌(高壓殺菌釜)→成品

1.3.2 氨基態(tài)氮含量測定

按GB/T 5009.39—2003《醬油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》進行測定。

1.3.3 游離氨基酸含量分析

按GB 5009.124—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》進行測定。

1.3.4 風(fēng)味成分分析

采用SPME固相微萃取GCxGC-TOFMS法進行分析測定。

1.3.4.1 SPME方法下GC×GC-TOFMS的條件

第一維柱DB-WAX(30 m×250 μm,0.25 μm)；進樣溫度250 ℃；初始溫度40 ℃保留5 min,以4 ℃/min升至220 ℃,然后以10 ℃/min升至250 ℃,保留 5 min；氦氣(99.999 9%)1.0 mL/min；分流比5∶1；二維柱DB-17MS(2 m×100 μm,0.10 μm)；柱溫高于第一維柱10 ℃；調(diào)制解調(diào)器溫度始終高于第二維柱15 ℃；全二維分析時調(diào)制周期6.0 s；接口溫度270 ℃；離子源溫度220 ℃；電子轟擊源70 eV；檢測器1 680 V；采集率50張/s；質(zhì)譜掃描范圍m/z33～500；NIST譜庫。

1.3.4.2 SPME樣品處理

取樣品放于頂空瓶中。然后采用DVB/CAR/PDMS纖維頭1 cm,對樣品進行SPME萃取。60 ℃下孵育10 min,萃取40 min,在GC進樣口中脫吸附5 min。然后按照設(shè)定參數(shù)進行GC×GC-TOFMS分析。

1.4 工藝優(yōu)化試驗說明

1.4.1 酶解工藝

取質(zhì)量比為3∶1的魷魚內(nèi)臟與魷魚皮混合物于反應(yīng)罐中,按1∶1(g：mL)的比例加水稀釋,調(diào)節(jié)pH,加入生物酶,置于恒溫磁力攪拌器中進行酶解反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束立即進行100 ℃沸水浴滅酶,冷卻后罐裝儲存。

1.4.2 酶制劑的篩選

以魷魚下腳料混合液為底物,分別添加0.4%中性蛋白酶、0.4%堿性蛋白酶、0.4%風(fēng)味蛋白酶以及0.2%中性蛋白酶與0.2%風(fēng)味蛋白酶、0.2%堿性蛋白酶與0.2%風(fēng)味蛋白酶(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),選擇pH 7(風(fēng)味蛋白酶)或8.5(堿性蛋白酶),溫度50 ℃條件下酶解5 h。以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),比較各種蛋白酶及其組合對魷魚下腳料水解效果的影響,篩選較優(yōu)酶制劑或組合。

1.4.3 復(fù)合酶配比的影響

在酶解時間5 h,溫度50 ℃,pH 8.5,酶添加量0.4%,控制風(fēng)味蛋白酶與堿性蛋白酶質(zhì)量比為1∶1、1∶2、1∶3進行復(fù)配,以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),研究復(fù)合酶比例對魷魚下腳料酶解效率的影響。

1.4.4 酶添加量的影響

在50 ℃下,pH 7或8.5,酶解5 h,分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.2%、0.4%、0.8%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的酶,以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),比較酶添加量對酶解效率的影響。

1.4.5 酶解時間的影響

在50 ℃下,pH 7或8.5,添加0.4%的酶,分別酶解4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h,以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),比較酶解時間對酶解效率的影響。

1.4.6 酶解溫度的影響

在pH 7或8.5,酶解5 h,添加0.4%的酶,分別在45、50、55、60、65 ℃條件下,以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),比較酶解溫度對酶解效率的影響。

1.4.7 酶解工藝參數(shù)的正交優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上,采用正交試驗對酶解工藝參數(shù)進行優(yōu)化,以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),綜合考慮復(fù)合酶配比,酶解溫度、酶解時間對魷魚下腳料酶解效果的影響。

表1 酶解過程正交試驗L933設(shè)計表Table 1 Factor and levels of enzymolysis process orthogonal array L9(33) design

1.5 美拉德反應(yīng)工藝優(yōu)化

1.5.1 美拉德反應(yīng)工藝

取上述實驗酶解液離心后的上清液經(jīng)過活性炭振蕩吸附24 h,再次離心,取10 mL上清液置于燒杯中,加水稀釋至100 mL,調(diào)節(jié)pH,并添加一定量的D-木糖、D-葡萄糖和L-谷氨酸,攪拌均勻后放入油浴鍋進行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫,進行感官評價。

1.5.2 美拉德反應(yīng)工藝優(yōu)化

魷魚下腳料酶解液美拉德反應(yīng)的固定反應(yīng)條件為還原糖30 g/L。在單因素預(yù)實驗基礎(chǔ)上,以感官評定為評價指標(biāo),設(shè)計關(guān)于反應(yīng)pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間以及氨基酸添加量的正交試驗,優(yōu)化美拉德反應(yīng)的工藝參數(shù)。

表2 美拉德反應(yīng)工藝正交試驗L934設(shè)計表Table 2 Factor and levels of Maillard reaction process orthogonal array L934 design

表3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evalution standard of Maillard reaction products

1.6 數(shù)據(jù)處理

每組實驗平行測定3次,實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 25.0及Excel 2019 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解單因素試驗條件的確定

不同水解酶的特性能夠影響魷魚下腳料酶解產(chǎn)物的品質(zhì)與風(fēng)味。堿性蛋白酶具有較強分解蛋白的能力,在水產(chǎn)資源上有一定的優(yōu)越性[13-14]。由圖1-a可以得到堿性蛋白酶與風(fēng)味蛋白酶復(fù)配,有較好的酶解效率。此外,在使用堿性蛋白酶的情況下復(fù)配使用風(fēng)味蛋白酶,能夠起到掩蔽苦味,降低腥味的作用[15-16]。

由圖1-b可知,在酶添加量達0.8%時,達到游離氨基態(tài)氮含量較高值,隨后酶添加量的增加未顯著增加酶解效果。酶添加量是生產(chǎn)工藝中重要的成本影響因素,為了完全酶解并且不造成額外成本,應(yīng)選擇酶添加量0.8%左右。

由圖1-c可知,在5 h時,達到游離氨基態(tài)氮含量最高值。酶解時間是生產(chǎn)工藝中重要的成本影響因素,為了充分酶解并且取得最大效益,酶解時間應(yīng)選擇在5 h左右。

酶解溫度也是生產(chǎn)工藝影響品質(zhì)且影響成本的重要因素,由圖1-d可知,為了取得良好收益,酶解溫度應(yīng)選擇在55 ℃左右。

a-不同水解酶及組合的影響,b-酶添加量的影響,c-酶解時間的影響,d-酶解溫度的影響圖1 不同因素對酶解效果的影響Fig.1 Effect of different factors on enzymatic hydrolysis

2.2 酶解工藝的優(yōu)化

在單因素試驗的基礎(chǔ)上,綜合考慮酶解效果及輔料成本,進行正交試驗設(shè)計。L933正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表4。在所選定的因素中,C(酶解溫度)對酶解的影響最大,而酶配比和酶解時間對酶解的影響較小。將K值進行比較,可知A2B1C2為最佳工藝參數(shù),該工藝條件下的酶解液中游離氨基態(tài)氮含量可達1.085 mg/100 mL。與同類型海鮮酶解實驗比較,田愛民等[17]的魷魚內(nèi)臟酶解實驗工藝定在50 ℃下酶解6 h,陳美齡等[18]的魷魚調(diào)味品酶解工藝條件為50 ℃下酶解4 h；常鈺菲等[19]在關(guān)于鱈魚酶解的實驗中選擇55 ℃下酶解4 h作為最優(yōu)條件；王紅麗等[20]在對蝦下腳料的酶解實驗中選擇50 ℃下酶解4.5 h作為最佳工藝參數(shù)。本實驗選擇的最佳工藝參數(shù)在一個合適的區(qū)間范圍內(nèi)。

表4 酶解正交試驗L933設(shè)計及結(jié)果Table 4 Design and results of enzymolysis process L9(33) orthogonal array

2.3 美拉德反應(yīng)工藝的優(yōu)化

在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上,以美拉德反應(yīng)得物的感官評定得分為評價標(biāo)準(zhǔn),以420 nm紫外分光吸光度為參考,進行正交試驗設(shè)計[21]。正交試驗設(shè)計表及結(jié)果見表5。所選定因素中,C(反應(yīng)溫度)對反應(yīng)產(chǎn)物感官評定影響最大,影響程度依次為C(反應(yīng)溫度)>D(氨基酸添加量)>B(反應(yīng)時間)>A(pH),并且A1B2C3D2為最優(yōu)的工藝條件。

表5 美拉德反應(yīng)L934正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 5 Design and result of Maillard reaction L9(34) orthogonal array

2.4 風(fēng)味成分的分析

將最優(yōu)酶解工藝條件下的酶解液取出部分留樣后,在最優(yōu)美拉德工藝條件下進行美拉德反應(yīng),取部分樣,與酶解樣品一起進行風(fēng)味物質(zhì)分析,得到結(jié)果如表6。美拉德反應(yīng)大量減少了胺類物質(zhì)的含量,而胺類物質(zhì)是魚腥味的主要來源[22]。醇類物質(zhì)的風(fēng)味閾值較高,對風(fēng)味影響較小；而對風(fēng)味有正面影響的醛類、酮類,呋喃類、吡嗪類以及一些含硫化合物含量在美拉德反應(yīng)后都有一定增長。其中烷基吡嗪帶來的烘烤香增加幅度最高,總體風(fēng)味中烷基呋喃貢獻的蟹香味提升也較為顯著。

表6 魷魚酶解液與美拉德液特征風(fēng)味相對成分含量Table 6 Relative content of characteristic flavor components between squid hydrolysate and Maillard reaction products

3 結(jié)論

酶解技術(shù)因為條件溫和,反應(yīng)安全性高,蛋白酶解效率高等優(yōu)點,常用于水產(chǎn)品下腳料加工再利用。選擇合適的蛋白酶,尋找適合的酶解條件,能使魷魚下腳料得到最大利用。因此,本文以氨基態(tài)氮為評價指標(biāo),篩選最佳酶制劑,通過單因素與正交試驗確定酶解最佳工藝參數(shù)為：風(fēng)味與堿性蛋白酶質(zhì)量比1∶2,酶解時間5 h,酶解溫度55 ℃。在此優(yōu)化條件下,獲得游離氨基態(tài)氮1.085 mg/100 mL,氨基酸得率高,且大大提高了酶解效率。在此基礎(chǔ)上進行的美拉德反應(yīng),以感官評定得分為主要指標(biāo),通過正交試驗確定美拉德反應(yīng)最佳工藝參數(shù)為：反應(yīng)pH 7.0,反應(yīng)時間100 min,反應(yīng)溫度120 ℃,氨基酸添加量2%。此工藝下得到的美拉德反應(yīng)液顏色黑亮澄清,焦香濃郁,口味鮮香,具有開發(fā)成為海鮮醬汁的市場前景。本研究成果為魷魚下腳料綜合開發(fā)利用提供了一個新的產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)思路。