虾油旋转蒸发降盐过程中风味物质变化检测方案

中国食品学报Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology第14卷 第4期2014年4月Vol. 14 No.4Apr. 2014 中由国食品学报2014年第4期232 虾油旋转蒸发降盐过程中风味物质的变化 董志俭 王庆军 李学鹏 励建荣*谢 晶2 陈华健 (渤海大学食品科学研究院 渤海大学化学化工与食品安全学院 辽宁省食品安全重点实验室 “食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”辽宁省高校重大科技平台 辽宁锦州121013?上海海洋大学食品学院 上海201306 3湛江国联水产开发股份有限公司 广东湛江524088) 摘要 为研究虾油旋转蒸发降低盐度过程中风味物质的变化，采用感官评价方法分析不同盐度虾油风味的变化趋势，用电子鼻结合 GC-MS研究虾油气味变化，通过氨基酸分析仪分析虾油滋味的变化。试验结果表明：虾油盐度降低的过程中，腥臭味和氨味减弱，肉香味增强，虾油的咸味和鲜味下降。随着虾油含盐量的降低，醛类、吡嗪类、酯类、芳香烃含量升高，胺类、烷类含量降低，并有含硫杂环化合物生成。影响虾油气味的主要挥发性物质是异戊戈、苯甲醛、三甲胺、2，3，5-三甲基吡嗪、2，5-二甲基吡嗪和二甲基二硫。随着虾油盐度的降低，氨基酸含量总体呈下降趋势，其中谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天门冬氨酸是影响虾油滋味的主要氨基酸。 关键词 虾油；旋转蒸发；降盐；风味物质；；气-质谱分析 水产品调味料也称海鲜调味料，主要包括蚝油、鱼露、虾酱、虾油等，其中鱼露、虾酱、虾油是通过传统的发酵方法制备而成，其特有的风味深受沿海地区人民喜爱。虾油是用新鲜虾为原料，经腌渍、发酵、熬炼后得到的汁液，虽然味道鲜美独特，但是其含盐量过高，易导致高血压、心脏病等发病率上升13。如何降低虾油盐度，制备低盐虾油已经成为亟待解决的问题。Nathamol 等通通过电渗析技术制备味道鲜美的低盐鱼露，研究了降盐过程中影响风味的香气成分和氨基酸的变化；Khaled 等等研究低盐金枪鱼调味汁在纳米过滤降盐过程中风味的变化； Cros 等6-7分别利用电渗析技术和反渗透技术对贻贝调味汁进行降盐，对降盐过程中挥发性风味物质的变化趋势进行深入研究。这些技术投资和生产费用较高，难以应用于工业化生产。例如电渗析技术要求溶液离子浓度不能过高，以防管路阻塞；反渗透比电渗析对溶液质量的要求更高；纳米过滤技术是通过粒子粒径进行选择，从 ( 收稿日期：2013-04-25 ) ( 基金项目：“十 二 五”国家科技支撑计划项目(2012BAD29B06) ) ( 作者简介：董志俭，男，1977年出生，博士，讲师 ) ( 通讯作者：励建荣 ) 而达到降盐目的，这就造成了许多风味物质一并损失。旋转蒸发技术是利用虾油的高盐度特征，通过少量蒸发就会析出大量盐分，再把蒸发液回倒至移除析出盐后的浓缩液内，达到降盐的目的。这种降盐技术生产成本较低，工业化操作简单，对溶液离子浓度的适用范围较广。目前国内外利用旋蒸技术降低虾油盐度的报道较少，对于旋蒸过程中虾油风味的变化更是缺乏深入的研究。 本文利用旋转蒸发技术制备低盐虾油，并通过感官评价方法分析虾油降盐过程中的风味变化趋势；利用电子鼻结合 GC-MS 技术研究虾油降盐过程中气味变化；利用氨基酸分析仪探索虾油滋味的变化原因，旨在为低盐虾油的制备提供理论与技术支持。 材料与方法 1.1 材料 虾油(35%盐度)，市售 1.2 仪器与设备 数显恒温水浴锅，郵城威瑞科教仪器有限公司；RE-2000 旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；FG214 盐度计，东莞市永淇电子设备有限公司；PEN3 便携式电子鼻系统，德国 Airsense 公司；L- 8900全自动氨基酸分析仪，日本日立公司；聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取头、SPME 固相微萃取器、50/30um DVB/CAR/PDMS 萃取头，美国 Supelco公司；7890N/5975气质联用(GC-MS)仪，美国 Ag-ilent 公司。 1.3 方法 1.3.1 不同盐度虾油的制备 量取50mL虾油至250 mL圆底烧瓶内，利用旋转蒸发器于80℃条件下对虾油进行浓缩，一定时间后(3，4，6 min 或9 min)会有盐析出，把接收瓶内蒸发出来的液体和除盐后的浓缩液倒入50ml烧杯内，冷却至室温，用盐度计测量盐度，得到盐度为30%，25%，20%或15%的虾油。1.3.2 感官评定方法 选定7位有经验的感官评定员，采用综合评分法对不同盐度(15%，20%，25%，30%，35%(原虾油))的虾油进行风味感官评定，评价标准见表1. 表1 不同盐度的虾油感官评价评分标准 Table 1 Standard of sensory evaluation for different salinity shrimp sauces 评分项目 评定术语 得分 气味(50分) 具有虾油的香气，无腥臭味 40~50 滋味(50分) 香气稍淡，略有腥臭味 30~39 香气消失，腥臭味较重 <30 口感较好，咸度适宜，鲜度适宜 40~50 口感一般，咸度稍咸或者稍淡，鲜度稍淡 30~39 口感较差，咸度过咸或者过淡，咸度消失 <30 1.3.3 电子鼻检测 准确量取 30 mL 不同盐度的虾油(35%，30%，25%，20%，15%)于50mL烧杯中，用保鲜膜封口，在室温条件下测定，测定时间70 s，传感器清洗时间100s，样品流速 300mL/min，设3个平行样，对样品进行电子鼻分析。 1.3.4 GC-MS 检测 顶空固相微萃取条件：将SPME 针头插入待测样品瓶中，于40℃平衡15min，吸附30 min，并立即在气质联用仪上250℃解析5min，然后进行色谱和质谱分析。 气相色谱条件：HP-5MS毛细管柱(30 mx0.25mm，0.25 um)；进样口温度250℃；载气为 He，流速1.0 mL/min；不分流模式进样；程序升温：柱初温40℃，保持5 min，以4℃/min 升至200℃并保持5 min。 质谱条件：色谱-质谱接口温度280℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃；电子电离(electron ionization，EI)源；电子能量70eV；质量扫描范围mz：30~550。 1.3.5 游离氨基酸检测 取1mL虾油加超纯水稀释定容至100mL， 然后取 800 uL稀释液加入200 pL 10%磺基水杨酸溶液，4℃条件下放置 1h， 145 000 r/m 离心5 min，把离心清液通过0.22 pm 针头过滤器膜过滤，取100 uL 过滤样品加900 u.L超纯水于1.5 mL样品瓶中混匀，做为上机液。用全自动氨基酸分析仪进样20 uL，检测氨基酸含量。 1.3.6 数据处理 对感官评价得分进行统计分析，对电子鼻测定的数据进行负荷加载分析(Loadings)和主成分分析(PCA)法分。对样品中各挥发性成分采用计算机的 NIST 质谱和 Wiley 标准质谱库做自动检索，进行定性分析。对各挥发性化合物的相对含量采用峰面积归一法进行分析。 ②结果与讨论 2.1 不同盐度虾油的感官评价 由表2可知，在虾油盐度降低的过程中，腥臭味和氨味越来越淡，肉香味越来越浓，虾油的咸味和鲜味随盐度的降低而下降，35%盐度的虾油过咸，鲜味过于强烈，而当盐度降到15%~20%时，虾油咸度和鲜度适宜。Nathamol 等通过电渗析技术制备低盐鱼露，发现盐度从25%降到18%的过程中，风味发生显著变化，腥臭味和氨味变淡，咸味和鲜味随盐度的降低而变弱；Khaled 等利用纳米过滤技术对金枪鱼调味汁降盐，发现经过纳米过 滤后的金枪鱼调味汁，虽然香气平衡发生改变，并且总体风味强度显著下降，但是保留了海鲜风味；Cros 等利用电渗析技术制备低盐贻贝调味汁，其风味发生显著改变，由主体风味的煮贻贝味(未降 盐处理的贻贝调味汁)向海鲜风味(低盐贻贝调味汁)转变。可见旋转蒸发和膜分离降盐技术都会改变海鲜调味料的风味，对于旋转蒸发过程中虾油风味的变化机制则需深入研究。 表22不同盐度虾油感官评价分析结果 Table 2SSensory evaluation analysis results of different salinity shrimp sauces 盐度/% 感官描述 评分 35 腥臭明显，氨味过重，肉香味很淡，过咸，鲜味过于强烈 50.00 30 腥臭味较重，氨味较重，肉香味淡，咸，鲜味强烈 56.18 25 腥臭味淡，氨味较淡，肉香味较淡，稍咸，鲜味稍强烈 60.36 20 无腥臭味，氨味较淡，肉香味较浓，稍咸，鲜味适宜 66.23 15 无腥臭味，氨味较淡，肉香味浓烈，咸度适宜，鲜味适宜 73.10 2.2 不同盐度虾油的电子鼻分析 2.2.1 载荷分析 由图1可知10种传感器对不同盐度虾油的敏感程度，根据传感器响应值来判断其对虾油香气识别能力的强弱。。7号传感器对第1主成分的贡献率最大，9号传感器对第1主成分的贡献率较大，说明了第1主成分主要反映的是无机硫化物(7号)、芳香成分有机硫化物(9号)气味的变化。6号传感器对第2主成分的贡献率最大，考虑到第2主成分贡献率远低于第1主成分的贡献率，6号传感器对虾油风味的影响忽略不计。1，3，4，5，10号传感器分布较接近(0.0)，说明信号较弱，贡献率较小，其对虾油风味的敏感 图1 虾油的 Loadings 分析结果 Fig. 1 Loadings analysis results of shrimp sauces 程度很弱，可以忽略。综上，对虾油风味影响较大的挥发性成分为：无机硫化物、芳香成分有机硫化物。 2.2.2 主成分分析 由图2可知，第1主成分(PC1)贡献率为95.05%，第2主成分贡献率为4.91%，总贡献率为99.96%，几乎可以反映不同盐度虾油风味的全部特征信息。随着盐度的下降，虾油样品呈由右逐渐向左分布的趋势；盐度为15%，20%，25%虾油样品分布比较集中，说明此盐度区间的虾油风味比较相近。采用 GC-MS 方法对盐度为35%，30%和15%虾油的挥发性成分进一步分析。 第1主成分-95.05% 图2 不同盐度的虾油的 PCA分析结果 Fig.2PCA analysis results of different salinityshrimp sauces 2.3 不同盐度虾油的 GC-MS分析 由表3可知，35%，30%和15%这3种虾油分别检测出52，43，37种挥发性风味物质。由图3可知，随着虾油盐度的降低，醛类、酯类、芳香烃含量升高，而胺类、烷类含量降低。醛类含量由51.00%增加至57.44%，其含量的增加可能是虾油中脂肪酸氧化或是氨基酸发生 Strecker 降解引起图；醛类中含量较高的是异戊醛、苯甲醛，降盐过程中含量均有明显增加，异戊醛具有清香、巧克力的香气和味道，苯甲醛则具有小龙虾的特有风味。虾油降盐过程中吡嗪含量的增加主要是由于氨基酸发生Strecker 反应，吡嗪类物质阈值较低，具有肉香味和烤香味10，其含量的增加导致虾油的肉香味增强；吡嗪类物质中含量较高的是2，3，5-三甲基吡嗪和2，5-二甲基吡嗪，研究发现2，5-二甲基吡嗪具有烤香和肉香风味，对虾风味贡献较大。烃类、醇类的阈值较高，对食品风味的贡献度不大。胺类物质的含量由 28.27%降至19.40%，其含量的下降主要是由于加热促进了胺类物质的挥发；其中最主要的胺类物质是三甲胺，低浓度的三甲胺具有强烈的鱼腥气味，高浓度时具有类似于氨的气味卫，胺类物质含量的下降使得虾油风味得到改善。在降盐过程中产生了含硫风味化合物二甲基二硫，该化合物是由半是氨酸发生 Strecker 降解形成的，具有硫磺、肉香、洋葱似的香气3，阈值较低，对虾油的整体风味贡献较大。虾油中检测出含氮杂环化合物吲哚，该化合物具有腥臭味，随着降盐程度增加，其含量降低，腥臭味减弱。在虾 油中还检测出少量萘，该化合物在降盐过程中含量略有升高。刘晓娟等4在对毛虾酶解液进行分析中也检测出萘。萘一直被认为是环境污染造成的，由动物不断从环境中积累，也有人认为萘可由苯丙氨酸热降解产生5。 2.4 不同盐度虾油的氨基酸结果分析 由图4可知，虾油中氨基酸种类齐全，其中含量最高的是谷氨酸，其次是甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸。其中天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸为鲜味氨基酸，可使虾油具有较强的鲜味16。陈琴等的研究发现，虾肉的鲜美程度主要与游离氨基酸有关，其中天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸3种氨基酸对风味影响较大。 随着虾油盐度的降低，氨基酸含量总体呈下降趋势。30%盐度的虾油具有最高的氨基酸含量，可能是由于虾油受热后，内部的一些小肽进一步裂解成为游离的氨基酸，使其含量升高；随着降盐程度增加，长时间加热会使美拉德反应程度加深，游离氨基酸含量下降[18]，虾油鲜味减弱，此外盐与鲜味氨基酸之间具有协同作用，盐度降低也是导致虾油鲜味减弱的重要原因。Nathamol 等研究了利用电渗析技术制备低盐鱼露过程中氨基酸的变化，发现由于氨基酸与带电膜之间的吸附作用，在降盐程度增加的过程中，谷氨酸、苏氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸呈下降趋势，并认为这些氨基酸是影响低盐鱼露滋味的主要氨基酸。由此可知，旋转蒸发及电渗析降盐技术均会导致虾油氨基酸含量下降，鲜味减弱。 表3 不同盐度虾油的 GC-MS分析结果 Table 3 GC-MS analysis results of different salinity shrimp sauces 分类 RT 化合物名称 35%虾油 30%虾油 15%虾油 相对含量/% 相对含量/% 相对含量/% 醛类 3.15 异戊醛 28.78 30.67 28.11 12.62 苯甲醛 20.62 22.47 25.58 16.12 苯乙醛 0.60 0.94 0.66 18.60 壬醛 0.32 0.20 1.19 10.39 甲硫基丙醛 0.29 0.38 0.36 20.54 苯基丙烯醛 0.16 0.00 0.00 22.40 癸醛 0.13 0.06 0.27 10.24 庚醛 0.09 0.00 0.00 (续表3) 图3 不同盐度虾油的挥发性风味物质的种类及相对含量 Fig.3 Varieties and relative contents of volatile flavorcompounds for different salinity shrimp sauces 3 结论 1)感官分析表明：虾油盐度降低的过程中，腥臭味和氨味减弱，肉香味增强，虾油的咸味和鲜味随盐度的降低而下降，15%~20%盐度的虾油风味最优，品质最佳。 2)电子鼻结合GC-MS分析表明：随着虾油盐度的降低，醛类、吡嗪类、酯类、芳香烃含量升高，胺类、烷类含量降低，并且伴随着含硫杂环化合物的生成。虾油降盐过程中氨味和腥臭味减弱 图4 不同盐度虾油的氨基酸分析 Fig.4 Amino acid analysis of different salinityshrimp sauces 的主要原因分别是三甲胺含量减少和吲哚含量的下降，而肉香味增强主要是由含硫杂环化合物的形成和吡嗪类物质含量的增加所致。 3)氨基酸分析表明：虾油的鲜度主要受游离氨基酸含量以及鲜味氨基酸与盐之间的协同作用共同影响。随着虾油盐度的降低，游离氨基酸含量总体呈下降趋势，影响虾油鲜味的最主要的氨基酸是谷氨酸，其次是甘氨酸、丙氨酸和天门冬氨酸。 ( 参 考 文 献 ) ( Bock A . T h e influence o f s a lt in take on h y pertension[J]. T herapeutische U mschau， 20 0 9， 66( 1 1)： 7 21-7 2 4. ) ( Ian JB ， Ioanna T， Vanessa C， et al. Sa l t intakes aroud th e wo r ld： im p lications fo r pubic h e a lth[J. I n ternational Journalof Epidemiology， 2009， 38(3)： 791-813. ) ( 31 Feng J H， K a tharine H J ， G r aham AM. Wash - word action on sa l t a nd healt h [J]. Kid n ey Inte r national， 20 10 ， 78( 8) ：745-753. ) ( [41 Nathamol C ， Sakamon D， Naphaporn C， e t a l . D esa l ination of f is h sa u ce by electrodialysis： e f fect o n s elected aro-ma c ompounds and amino acid compositions[J]. Joumal of Food Scienc e ， 2011，76(7)：451-457. ) ( 51 Khaled W ， R a ja BA ， Ant h ony M， e t al. Arom a s poten t iality of t un a coo k ing juice con c entrated by nanofiltration[J].Food Science and Techno l ogy， 2011 ， 44(1)：153-157. ) ( 6] Cros S， L i gnot B ， Bourseau P， et al. D esalin a tion of mussel cooki n g juices by ele c tr od ial y sis： effect on t h e ar o maprofile[J]. Journ a l o f Foo d Engineering ， 2005， 69(4)：42 5 -436. ) ( 7 Cros S ， L i gnot B， B o u rseau P， et al. Reverse osmosis for the prod u ction of arom a tic conc e ntrates from musselc o oking juices： a t echnical assessment[J]. Desalinatio n ， 2005，180(1/ 3 )：263 - 269. ) ( 薛长湖，孔繁明，李兆杰，等.中国对虾风味物质的产生机理[[].水产学报，1997，2 1 (1)：57-62. ) ( 张晓鸣，夏书芹，贾承胜，等 . 食品风味化学[M].北京：中 国 轻工业出版社，2009. ) ( [10] ，方杰，冯小敏，王 维 民，等.对虾头酶解液 Maillard 反应中挥发性成分变化及影响因素[J].食品与机械，2011，27 (5)： 3 9-43. ) ( [11] ： 孟绍凤，顾小红，王 利 平，等.中国对虾、秀丽白虾及日本昭虾风味成分的研成[J].河南工业大学学报，2006，27 (3)： 3 9-44. ) ( [1 2 ]邓后勤，夏延斌，邓友光，等. . 三 三 甲胺测定方法的研究进展.食品与发酵工业，2005，31(12)：84-88. ) ( [13 ] 刘源，周光宏，徐幸莲，等.南京盐水鸭挥发性风味化合物的研究[J.食品科学，2006，27(1)：166-170. ) ( [14 ] 刘晓娟，杜 征 ，赵力超，等. HS-SPME-GC-MS分析毛虾酶解液挥发性成分[.食品科学，2012，33(14)：175-180. ) ( [15] ： Senger-Emonnot P ， Rochard S， P e l legrin F， et al. Od o ur act i ve aroma com p ounds of sea f ig g ( Microcosmus s ulca- tus )[J]. Food Chemistry，200 6 ，97(3) ： 465-471. ) ( [16] i 薛长湖.养殖对虾和天然对虾的风味比较[D].青岛：青岛海洋大学，1995. ) ( [17 ] 陈琴，陈晓汉，谢达祥，等.不同盐度养殖的南美白对虾含肉率及其肌肉营养成分[J].海洋科学，2001，25(8)： 16-18. ) ( [181 童彦，雒莎莎，应铁进.鱼蛋白水解液美拉德反应条件优化及反应前后氨基酸组成变化[].中国食品学报，2011， 11(8)： 1 01-106. ) Change of Flavor Compounds during Shrimp Sauces Desalting Process by Rotary Evaporator Dong Zhijian'Wang QingjunLi XuepenggLi Jianrong* Xie JingChen Huajian’ (Research Institute of Food Science Bohai University， College of Chemistry， Chemical Engineering and Food Safety Bohai University， Food Safety Key Lab of Liaoning Prouince， Engineering and Technology Research Center of Food Preseruation， Processing and Safety Control of Liaoning Province， Jinzhou 121013， LiaoningCollege of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306 3Zhanjiang Guolian Aquatic Products Co. Ltd， Zhanjiang 524088， Guangdong) Abstract The aim of this study was to investigate change of flavor compounds during shrimp sauce desalting pro-cess by rotary evaporator. Flavor of different salinity Shrimp sauces was evaluated by sensory. Aroma compoundsS wereanalyzed using electronic nose coupled with gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS)， and change of taste wexplored by amino acid analysis. The results showed that with shrimp sauces salinity decreasing， smell of fishy， ammoni-acal， umami and saline became weak， simultaneously， meat odour increased. Content of Aldehydes， esters and aromaticsincreased， whereas content of amine and alkanes decreased and sulfur-containing heterocyclic compounds were formedwith the decrease of salt content for shrimp sauces. 3-methyl butanal， benzaldehyde， trimethylamine， 2， 3， 5-trimethylpyrazine， 2， 5-dimethyl pyrazine and dimethyl disulfide were dominating volatile compounds inflecting shrimp sauce aro-ma. With shrimp sauces salinity decreasing， amino acid content presented downtrend basically. Glutamic acid， glycineand alanine and aspartic acid were predominant amino acid influencing the shrimp sauce taste. Key words shrimp sauce； rotary evaporation； desalting； flavor compounds； GC-MS