不同工艺下北极甜虾头调味基料的特征风味分析

付雪媛 郭晓华 董浩 杜芬 李八方

摘要：以北极甜虾头为原料，采用物理抽提法、生物酶解法以及两者联合法制备海鲜调味基料，探究其风味特征及形成机理。采用氨基酸自动分析仪、高效液相色谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱仪、电子舌分析呈味氨基酸、5′-呈味核苷酸以及无机离子等非挥发性风味物质，并采用味觉活性值（taste activity value，TAV）确定其中主要的呈味物质及贡献度，采用电子鼻分析其挥发性风味特征。结果表明，生物酶解法所得调味基料的蛋白质含量、氨基酸评分更高，氨基酸组成更加合理，无机离子Na+、Cl-对其风味贡献度更高；物理抽提法所得还原糖含量更高，呈味氨基酸、5′-核苷酸对其风味贡献度较高；3种基料的分子量无显著差异；电子鼻、电子舌结果显示物理抽提法所得基料具有更加明显的鲜味特征。物理抽提法联合生物酶解法所得北极甜虾头调味基料兼具风味与营养价值，且生物资源利用率高，该法所得调味基料可进一步复配加工成相关海鲜调味料。

关键词：北极甜虾；海鲜调味基料；营养评价；风味特征

中图分类号：TS254.5      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）04-0090-06

Abstract： Pandalus borealis head is used as the raw material to prepare seafood seasoning basic materials by physical extraction method， biological enzymolysis method and the combination of the two methods， and their flavor characteristics and formation mechanism are explored. The non-volatile flavor substances including flavor amino acids， 5'-nucleotides and inorganic ions are analyzed by automatic amino acid analyzer， high performance liquid chromatograph （HPLC）， inductively coupled plasma atomic emission spectrometry （ICP-AES） and electronic tongue， the taste activity value （TAV） is adopted to determine the main flavor substances and their contribution degree， and the volatile flavor characteristics are analyzed by electronic nose. The results show that the seasoning basic materials obtained by biological enzymolysis method have higher protein content and amino acid score， the amino acid composition is more reasonable， and the inorganic ions Na+ and Cl- contribute more to their flavor. The seasoning basic materials obtained by physical extraction method have higher reducing sugar content， flavor amino acids， 5'-nucleotides contribute more to their flavor. There is no obvious difference in the molecular weight of the three basic materials. The results of electronic nose and electronic tongue analysis show that the seasoning basic materials obtained by physical extraction method have more obvious umami characteristic. Pandalus borealis head seasoning basic materials obtained by the combination of physical extraction method and biological enzymolysis method have both flavor and nutritional value， and the biological resource utilization rate is higher. The seasoning basic materials obtained by this method can be further compounded and processed into relevant seafood seasonings.

Key words： Pandalus borealis; seafood seasoning basic materials; nutritional evaluation; flavor characteristics

北極甜虾（Pandalus borealis），学名北方长额虾，分布于北冰洋和北大西洋海域[1]，肉质紧密、口感微甜、味道鲜美，具有丰富的营养价值。研究表明，北极甜虾油脂中含有大量甘油三酯形式的n-3多不饱和脂肪酸以及长链单不饱和脂肪酸，并具有天然虾青素异构体以及营养类胡萝卜素[2]；同时蛋白质含量丰富，氨基酸组成合理，含有多种必需氨基酸[3]；北极甜虾副产物的酶解物具有抗氧化及血管紧张素转换酶抑制活性[4]；微量元素分析显示北极甜虾中含有丰富的Ca2+和Mg2+[5]。

目前市面上常见的海鲜调味料主要以鱼、虾、贝类为原料，经过抽提、分解、加热、浓缩等工艺[6]，使天然鲜味释放，加工成为鱼露、蚝油、海鲜酱等形式，常见的加工方式有分解型和抽提型。分解型调味料是通过加酸、加酶、发酵等方式将原料分解，形成富含氨基酸、多肽、有机酸的调味液；抽提型海鲜调味料是经过抽提、分离、混合等产生鲜味浓郁的天然浸出物，常用方法有水提法、醇提法。

目前对北极甜虾的生物利用主要集中在其副产物的高值化开发方面，例如采用超临界流体萃取技术或溶剂法对加工副产物中类胡萝卜素、n-3多不饱和脂肪酸的提取[2]，或对其蒸煮液中蛋白质的分离[3]，以及对虾壳中甲壳素的提取[7]，利用北极甜虾副产物加工海鲜调味品目前尚未见报道。有学者以竹节虾虾头为原料，利用酶解技术制备液体调味料[8]；还有学者以冷冻南极磷虾为原料，采用复合酶解的方式制备具有浓郁虾味的调味粉[9]；姚玉静等[10]以牡蛎和虾头、虾壳为原料研制了一款即食海鲜调味酱。本研究以北极甜虾加工副产物为原料，比较研究了物理抽提法、生物酶解法以及联合法對调味基料风味特征的影响，确定最佳加工方式，为北极甜虾副产物开发海鲜调味料提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

北极甜虾头：日照美佳集团有限公司；风味蛋白酶（130 000 U/g）：北京索莱宝科技有限公司；色谱用标准品及试剂：国家标准物质研究中心；石油醚、甲醛、氢氧化钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Agilent 1260高效液相色谱仪、7700e电感耦合等离子体原子发射光谱仪 美国安捷伦科技有限公司；L-8900氨基酸自动分析仪 日本日立公司；PEN3电子鼻 德国AIRSENSE公司；TS5000Z电子舌 日本Insent公司；SKD-100凯氏定氮仪 上海沛欧分析仪器有限公司；BSA2202S电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 北极甜虾头调味基料制备

以3种不同方式制备北极甜虾头调味基料，制备工艺条件见表1。

1.3.2 营养成分

水分：参照GB 5009.3—2016，采用直接干燥法；灰分：参照GB 5009.4—2016，采用灼烧法；蛋白质：参照GB 5009.5—2016，采用半微量凯氏定氮法；总脂：参照GB 5009.6—2016，采用索氏抽提法；还原糖：参照GB 5009.7—2016，采用直接滴定法。

1.3.3 氨基酸分析

参照GB 5009.124—2016，采用氨基酸自动分析仪测定。称取10～20 mg固体样品于具塞试管中，加入10 mL盐酸溶液（6 mol/L），于110 ℃消化22 h，冷却后定容至50 mL，取1 mL赶酸后，用纯水定容至2 mL，经0.22 μm水相微孔滤膜过滤后进样。仪器参数：855-4506型离子交换柱（4.6 mm×60 mm，3 μm），柱温57 ℃，泵流速0.4 mL/min，进样体积20 μL，分析时间50 min。

1.3.4 分子量分析

参照GB 31645—2018，采用高效液相色谱法进行测定。称取固体样品大约10 mg，用2 mL超纯水溶解。5 000 r/min离心10 min，采用0.22 μm水膜过滤后上样。仪器参数：TSKgel G2000SWXL色谱柱，柱温30 ℃，体积流量0.8 mL/min，流动相为乙腈与0.2%三氟乙酸体积比1∶1的混合溶液，检测波长220 nm，结果通过GPC软件进行分析。

1.3.5 呈味离子分析

Ca2+、Mg2+、Na+、K+采用电感耦合等离子体原子发射光谱法[11]进行测定；Cl-按照GB 5009.44—2016，采用直接沉淀滴定法测定。

1.3.6 呈味核苷酸分析

参照Chen等[12]的方法，采用高效液相色谱法，准确称取2.00 g样品，然后加入10 mL 4 ℃的5%高氯酸于冰浴中匀浆，4 000 r/min离心10 min，取上清液，再用10 mL高氯酸溶液对沉淀物重提2次，合并上清液，用NaOH溶液调节pH至6.5，定容至100 mL。仪器参数：色谱柱：Extend-C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱温25 ℃；流动相A：超纯水，流动相B：甲醇（色谱纯），采用90% A、10% B洗脱；进样量10 μL，流速为0.5 mL/min。检测器：Waters 2998紫外检测器，检测波长为260 nm。

1.3.7 电子鼻分析

准确称取2 g待测样品，溶解于100 mL温水中，置于顶空瓶中密封静置30 min。电子鼻清洗和采集时间均为80 s，进样流速为400 mL/min，结果以传感器响应信号值表示。电子鼻传感器性能描述见表2。

1.3.8 电子舌分析

准确称取2 g待测样品，溶解于100 mL温水中，置于电子舌专用烧杯中。电子舌传感器依次在清洗液中清洗90 s，在参比溶液中清洗120 s，在另一组参比溶液中清洗120 s，使传感器归零30 s至平衡条件后开始采集，采集时间为30 s，循环3次取平均值，结果以传感器响应信号值表示。

1.3.9 TAV分析

TAV用以评价单种风味成分对食品滋味的贡献大小，其计算公式为：TAV=待测样品中呈味物质浓度/该物质的呈味阈值。TAV＜1表示该种物质对食物的滋味没有贡献；TAV≥1表示该种物质对食物的滋味产生贡献，且其数值越大，贡献度越大。

1.4 数据分析

对所有数据利用SPSS 21.0统计软件进行处理，多组数据之间统计学差异采用单因素方差分析，统计值为“平均值±标准差”，P<0.05表示有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分

北极甜虾头调味基料的基本营养成分见表3。

3种处理方式下未检测到水分含量，灰分和脂肪含量无明显差异；工艺2所得基料的蛋白质含量为（68.66±1.47）%，高于工艺1（P<0.05）和工艺3蛋白质含量，原因可能是蛋白质经酶解后更多的水溶性肽段和氨基酸释放，易被抽提出；工艺1所得基料的还原糖含量为（12.5±0.96）%，高于其他两种工艺所得还原糖含量（P<0.05），原因可能是高温处理过程中更多的可溶性还原糖溶出。综合来看，3种方式所得的北极甜虾头调味基料均具有高蛋白、低脂肪的特点，较低的油脂水平可以防止物料氧化，延长保存期限，同时降低人体对能量的摄入。

2.2 氨基酸组成

北极甜虾头调味基料的氨基酸组成见表4。

3种工艺所得基料的谷氨酸含量最高，分别为8.05%、7.88%、8.3%，色氨酸未检出。谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸等均为重要的呈味氨基酸，其总和占氨基酸总量比例（DAA/TAA）分别为51.67%、47.16%、49.75%，因此工艺1的鲜美程度优于工艺2和工艺3，说明物理抽提法可提取出更多的风味氨基酸，味道更加鲜美。FAO/WHO的理想模式认为，EAA/TAA接近40%说明营养价值较好，氨基酸评分接近1则结构合理，易被人体吸收利用[13]，3种工艺所得基料的EAA/TAA分别有32.46%、36.95%和34.51%，氨基酸评分分别为0.79，0.97，0.86，工艺2最接近FAO/WHO的标准，说明工艺2的营养价值优于工艺1和工艺3。

2.3 呈味氨基酸

水产食品的风味特征由呈味氨基酸、呈味核苷酸等物质共同呈现，其含量在一定程度上决定了水产食品的口味[14]。食物中当某种呈味氨基酸含量超过一定浓度时会被人体感知，该浓度即为呈味阈值。液体基料中呈味氨基酸的TAV值见表5。

3种工艺所得基料中谷氨酸的TAV值最高，分别为6.17，3.57，5.84，说明3种基料均能明显感知到谷氨酸的鲜味；工艺1的丙氨酸和甘氨酸的TAV均大于1，工艺3的天门冬氨酸和丙氨酸的TAV均大于1，说明这些氨基酸均为该基料贡献了可以被感知的鲜甜滋味；苦味氨基酸的TAV均小于1，无法被人体感知，酪氨酸因难溶于水故无法得出。研究表明，风味蛋白酶属于兼具内、外切作用的复合蛋白酶，可切断苦味肽末端的疏水性氨基酸，从而降低苦味[16]，因此这3种基料的苦味氨基酸不明显。综合来看，工艺1和工艺3的鲜甜味优于工艺2。

2.4 分子量

蛋白质分子量反映蛋白质的结构形式和消化吸收特性，相对分子量在2 000 Da以下的肽具有一定生理活性且更易被吸收[17]。3种工艺所得基料的分子量分布见图1，其蛋白质重均分子量分别为193，164，186 Da，从分布图谱看其分子量分布均较为集中。分子量在200 Da以下，说明3种工艺所得调味基料中蛋白质以小分子肽段或游离氨基酸形式存在，均易被人体吸收利用。研究表明，小分子肽段具有抗疲劳、增强人体免疫力、美容护肤等活性[18]，因此证明不同加工方式所得基料均具有良好的消化吸收性能并可能具备一定生理活性。

2.5 呈味离子

研究表明，无机离子虽然本身没有咸味和苦味，但其对鱼类、贝类等水产加工食品的风味形成具有辅助作用，被认为是水产食品中必要的呈味辅助物和咸味增强物[19]。基料中呈味离子含量及TAV见表6。

5种离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-的TAV均大于1，其中Na+的TAV分别为14.27，22.93，20.53，Cl-的TAV分别为13.08，17.97，14.91，高于其他离子，说明这两种离子对这3种基料的滋味均产生了主要影响；工艺2的Na+、Cl-水平显著高于其他两种工艺（P<0.05），这可能与pH调节过程中引入Na+和Cl-有关；工艺2和工艺3的K+水平显著高于工艺1（P<0.05）。

2.6 呈味核苷酸

呈味核苷酸具有强烈鲜味，IMP鲜味明显，GMP的鲜味强度约是IMP的2.3倍，AMP的呈味特点与其含量有关，低于100 mg/100 g时具有甜味，且可与IMP协同增强水产食品的鲜味，高于100 mg/100 g时具有鲜味[20]。基料中呈味核苷酸含量及TAV见表7。

工艺1下AMP、IMP与GMP的TAV均大于1，从高到低分别为IMP（3.49）、AMP（1.45）、GMP（1.41），说明这3种核苷酸对该基料均贡献了鲜甜口感；工艺2所得基料中IMP的TAV为3.73，AMP和GMP的TAV均小于1，说明IMP对该基料贡献了鲜味口感，AMP和GMP无明显贡献；工艺3所得基料的AMP、IMP与GMP的TAV均大于1，从高到低分别为IMP（3.87）、GMP（1.29）、AMP（1.23）。综合来看，物理抽提法（工艺1）得到的基料中AMP含量显著高于其他两种方法（P<0.05），GMP含量显著高于生物酶解法（工艺2）（P<0.05）。

2.7 電子鼻分析

电子鼻由多个性能彼此重叠的气体传感器和适当的模式识别方法组成，能够用来识别不同气味，其操作快速、简便、环保，结果可靠、客观[21]。选取电子鼻传感器对3种调味基料响应信号的最终稳定值，以3次结果的平均值绘制雷达图，见图2。

3种调味基料主要响应的传感器相似，均为2号、6号、7号、8号、9号传感器，但不同样品在传感器响应强弱上存在差异。据此判断，3种基料均具备一定的小分子氮氢化物类、无机硫类、有机硫类、甲烷类、乙醇类气味特征，其他气味特征不明显。

采用Loadings分析法确认特定实验样品下各传感器对样品区分的贡献率大小，从而可以考察在这个样品区分过程中哪一类气体起了主要区分作用。由图3可知，7号传感器对第一主成分的贡献最大，其次为9号、6号、8号和2号传感器；此外，2号传感器对第二主成分的贡献最大。由此推测3种调味基料在气味上的差异可能来自有机、无机硫类物质、小分子氮氧化合物类物质，其次为短链烷烃类物质和醇类、醚类、醛类、酮类物质，其具体差异有待进一步分析检测。

2.8 电子舌分析

电子舌技术是多技术融合体，可量化感官数据，客观分析水产食品整体滋味轮廓差异[22]。选取电子舌传感器对3种基料响应信号的最终稳定值，以3次结果的平均值绘制雷达图，见图4。

无味点是电子舌基准液的味觉值。3种基料的酸味、涩味均低于无味点的味觉值，可见均无明显酸涩味；3种基料在苦味、鲜味、咸味、甜味上存在较大差异，具体表现为工艺2的苦味、咸味值高于工艺1和工艺3，工艺1的鲜味、甜味高于其他两种工艺；3种基料的丰富性差别不大，工艺2存在微弱的苦味和涩味回味，推测可能是风味蛋白酶本身具有一定风味，影响酶解产物的味道；工艺3存在微弱的苦味回味。整体来看，3种调味基料表现最明显的滋味特征为鲜味，其次为丰富性、咸味、苦味，工艺1更具鲜甜味。

3 结论

本研究以北极甜虾头为原料，采用物理抽提法、生物酶解法及两者联合的方法制备海鲜调味基料，并比较了不同工艺下所得基料的营养和风味特征。在营养价值方面，生物酶解法所得调味基料蛋白质水平高、脂肪水平低、必需氨基酸构成合理且分子量低，其营养价值略胜一筹；在风味评价方面，物理抽提法所得调味基料具有更高的呈味氨基酸、核苷酸水平，因而鲜甜味更加明显；物理抽提法联合生物酶解法在营养价值和风味方面兼具两者优势，相比于物理抽提法具有更高的生物利用率，避免物料浪费，相比于生物酶解法口感更佳，该法得到的基料可进一步加工复配成海鲜调味料，填补此类产品市场空白。

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