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真空浓缩对河蟹酶解液蟹味挥发性风味物质的影响
发布日期:2023-09-12
        河蟹,又称“大闸蟹”,是中国重要的经济类淡水养殖产品之一。优质的河蟹只能以最初级的“鲜活”方式贩售,而且受养殖季节的限制,蟹多价贱,无法体现应有的高附加值,严重制约了养蟹业的发展。低值蟹经过蛋白酶作用形成富含鲜味氨基酸的酶解液,可用于制备水产调味(基料)品。随着科学技术的进步,新型天然海鲜调味品已成为当前水产品开发热点。
        本试验前期以残肢、断肢河蟹为原料,经高压浸提、风味蛋白酶酶解,得到一种蟹味浓郁的河蟹酶解液。在后续研究中发现,将蟹味浓郁的酶解液再进行热处理时,因为受热作用而使蟹味发生挥发,导致热加工后的产品蟹味明显降低。这一现象对于后续酶解液的进一步加工会带来不利影响。真空浓缩可以很好地保留原料的营养成分和香气,是一种很好的加工手段。因此,本试验采用电子鼻、顶空-固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)探究真空浓缩对河蟹酶解液蟹味挥发的影响。
        材料与方法
        材料与仪器
        低值河蟹;风味蛋白酶(36000U/g)
        HERACLES II快速电子气味分析仪;气相质谱仪
        实验方法
        真空浓缩单因素实验设计影响 RCEL真空浓缩后蟹味挥发程度的因素主要考查真空浓缩温度和真空浓缩体积,真空度为0.125MPa。
        真空浓缩温度对RCEL蟹味挥发程度的影响 试验过程中设置真空浓缩的温度分别为20、30、40、50、60、70℃,这样就可以得到6组CES和6组EW,分别记为20CES、30CES、40CES、50CES、60CES、70CES;20EW、30EW、40EW、50EW、60EW、70EW。将所得到的12份样品(6组CES和6组EW)和RCEL进行电子鼻PCA分析。根据电子鼻(PCA)分析结果,试验取HPEC、RCEL、50CES、50EW样品,采用顶空-固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)进一步定性定量分析,以探究RCEL的主要挥发性风味物质。
真空浓缩体积对RCEL蟹味挥发程度的影响
        当真空浓缩体积分别浓缩至原体积的3/4、1/2、1/4时,停止旋转蒸发过程,得到CES,同时收集EW,分别记为3/4CES、1/2CES、1/4CES;3/4EW、1/2EW、1/4EW。最后将3/4CES、1/2CES、1/4CES;3/4EW、1/2EW、1/4EW以及RCEL进行电子鼻PCA分析。
        指标测定方法
        HeraclesII超快速气相电子鼻分析 取5mL样品于20mL顶空样品瓶中,将样品放置于50℃水浴锅中水浴24min,用10mL进样针吸取顶空瓶中5mL气体,手动进样,注射入HERACLESII快速电子气味分析仪进样口中。试验参数:进样口温度200℃,持续进样时间10s,捕集阱温度40℃,捕集井分流速率10mL/min,阀温度250℃,柱温的程序升温方式0.5℃/min升到100℃,1℃/min,100~200℃,采集时间140s。
香气感官评定 随机选择10名经过感官评定培训的人员,对制备的HPEC、RCEL、50CES和50EW蟹味强弱进行评定,蟹味浓,取7~10分;蟹味稍浓,取4~7分;蟹味较淡,取0~4分。
挥发性风味物质的检测 分别取待测样品于20mL的顶空瓶中,加入5mL饱和NaCl溶液和1μL的2-甲基-3-庚酮(0.08μg/μL),将老化的萃取头插入样品瓶,恒温60℃吸附45min后拔出,萃取头在GC进样口(240℃)下解吸附4min。
        结果与分析
        不同真空浓缩温度下RCEL蟹味挥发程度的电子鼻主成分分析
        真空浓缩温度对RCEL蟹味挥发程度的电子鼻PCA分析结果如图1所示,图1A和图1B分别代表在不同真空浓缩温度下浓缩得到的各组酶解液(CES)和蒸馏出来的水分(EW)的PCA分析。由图1可知,图1A和图1B的第一主成分的方差贡献率分别为88.535%和99.967%,第二主成分的方差贡献率分别为5.041%和0.021%,两者累计的总贡献率为93.576%和99.988%,表明该图谱能够真实地反映出所测样品中气味数据的完整性。在PCA图谱中,样品之间的相对距离越近,说明样品的整体气味越接近,反之差异则越大。从图1可以看出,在不同真空浓缩温度下浓缩得到的酶解液(CES)和蒸馏出来的水分(EW)与河蟹酶解液原液(RCEL)之间的相对距离均较远,说明RCEL只要经过真空浓缩,无论真空浓缩的温度如何变化,其风味均发生了显著变化。由图1A可知,随着真空浓缩温度的升高,各组之间距离发生不同程度的变化,除20CES之外,30CES、40CES、50CES、60CES和70CES在第一主成分上的相对距离非常近。从第二主成分上看20CES、30CES、40CES之间距离较大,而50CES、60CES、70CES之间的距离较近,且在同一象限中。第一主成分的贡献率远大于第二主成分,说明样品在横坐标上距离越大,差异性也越大。由图1B可知,EW整体上与RCEL和HPEC之间相对距离较远,但除20EW之外,30EW、40EW、50EW、60EW和70EW基本都重叠在一起,这说明不管真空浓缩温度如何变化,蒸馏出来的水中(EW)的风味基本一致,与RCEL和HPEC的风味完全不同。由此可以看出,结合第一主成分和第二主成分的分析结果,除20℃外,其它6个温度下的真空浓缩样品在第一主成分的PCA几乎重叠在一起,而在第二主成分上则是50CES、60CES、70CES、50EW、60EW、70EW样品也重叠在一起,但它们均与RCEL和HPEC距离较远。可见不同真空浓缩的温度下各样品的变化是一致的。所以,根据实际生产中常应用的真空浓缩温度,选择50℃下真空浓缩的50CES和50EW样品与RCEL和HPEC样品进行HS-SPME-GC-MS分析,以了解发生变化,如丢失使得蟹味强度降低的挥发性风味物质。
        不同真空浓缩体积下RCEL蟹味挥发程度的电子鼻主成分分析
        真空浓缩不同体积下RCEL蟹味挥发程度的电子鼻PCA分析结果如图2所示,图2A和图2B分别代表在不同真空浓缩体积下浓缩得到的各组酶解液(CES)和蒸馏出来的水分(EW)的PCA分析。由图2可知,图2A和图2B的第一主成分的方差贡献率分别为91.643%和65.667%,第二主成分的方差贡献率分别为4.488%和20.058%,两者累计的总贡献率为96.131%和85.725%。从图2可以看出,在不同真空浓缩体积下浓缩得到的酶解液(CES)和蒸馏出来的水分(EW)与河蟹酶解液原液(RCEL)之间的相对距离均较远,但3/4CES、2/4CES、1/4CES之间距离很近,3/4EW、2/4EW、1/4EW之间的距离也很近,且基本处于同一象限中,说明虽然随着真空浓缩体积的变化,RCEL的蟹味也发生了变化,但与真空浓缩体积之间关系并不密切。由图2A和图2B可知,3/4CES、2/4CES、1/4CES之间和3/4EW、1/2EW、1/4EW之间从第一主成分和第二主成分上分析得出,三者的位置基本一致,这也说明虽然RCEL的蟹味发生了变化,但主要是与真空浓缩温度有关,与真空浓缩体积之间的关系并不密切。

        香气感官评定
        图3为HPEC、RCEL、50CES及50EW四组样品蟹味强弱的感官评定,由图3可知,RCEL的蟹味最强,这是由于风味蛋白酶的酶解作用,产生了更多的挥发性风味物质,使得RCEL的蟹味更加浓郁;HPEC和50CES两者的蟹味强弱基本一致;50EW的蟹味最弱,可能是因为RCEL在真空浓缩50℃条件下,虽然失去部分挥发性风味物质,但是并未被蒸发出的水分吸收。
        HPEC、RCEL、50CES、50EW样品挥发性风味物质GC-MS分析
        由图1的试验说明RCEL经过真空浓缩,其风味会发生显著的变化,为进一步了解具体挥发性风味物质的变化情况,试验分析了HPEC、RCEL、50CES、50EW样品挥发性风味物质的GC-MS变化,共有8大类36种挥发性风味物质被检测出,主要有醛类5种、醇类2种、酯类4种、酮类5种、烃类6种、酚类2种、醚类1种、杂环类(包括喹啉、吡嗪、吲哚)11种。HPEC、RCEL、50CES、50EW样品中的挥发性风味物质含量大小关系依次为RCEL>50CES>HPEC>50EW,其值分别为13.9753、8.3862、6.2235、1.0855μg/L,由此说明,河蟹高压浸提液(HPEC)蟹味并不浓郁,但经酶解后产生了更多的挥发性风味物质[5],使河蟹酶解液(RCEL)具有浓郁的蟹味,但RCEL在真空浓缩温度为50℃的条件下浓缩至其体积的一半时,其挥发性风味物质有明显的减少,即使在真空浓缩条件下对RCEL中蟹味的挥发也会造成很大程度的影响。
        结论
        电子鼻分析结果表明,河蟹酶解液只要经过真空浓缩处理,无论温度和体积如何变化,CES与RCEL之间的距离都相对较远,即两者整体气味差异越大。相比较而言,真空浓缩温度比浓缩体积的变化对蟹味的影响更大。GC-MS分析结果表明,4组样品共有8大类36种挥发性风味物质被检出,主要有醛类5种、醇类2种、酯类4种、酮类5种、烃类6种、酚类2种、醚类1种、杂环类(包括喹啉、吡嗪、吲哚)11种等。4组样品中的挥发性风味物质的含量大小关系为RCEL>50CES>HPEC>50EW,其值分别为13.9753、8.3862、6.2235、1.0855μg/L,RCEL经过50℃的真空浓缩后,风味物质含量明显降低。根据GC-MS结果分析发现,形成蟹味的物质可能是由醛类(苯甲醛、大茴香醛、3-乙基苯甲醛和2,4,5-三甲基苯甲醛)、酯类(N-苯甲酰基甘氨酸甲酯)、酮类(丁酰基丙酮和苯亚甲基苯乙酮)、烃类(2,2-二甲基十四烷、十一烷、9-辛基-二十烷和正二十烷)、醚类(4-烯丙基苯甲醚)和杂环类(2,5-二甲基吡嗪)等构成的。
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参考文献:符慧靖,李彦,沈德熊等.真空浓缩对河蟹酶解液蟹味挥发性风味物质的影响[J].食品工业科技,2023,44(16):280-287.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022080291.
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