海带浓缩调味汁生产工艺条件的优化

余 洋 定, 李 冬 梅, 启 航, 朱 蓓 薇, 周 大 勇

( 1.大连工业大学 食品学院, 辽宁 大连 116034; 2.大连工业大学 海洋食品教育部工程研究中心, 辽宁 大连 116034; 3.大连工业大学 辽宁省海洋食品科学与技术重点实验室, 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

随着人民生活水平的提高和生活节奏的加快、饮食方式和观念的改变,以及现代食品工业的快速发展,调味品市场已由单一的鲜味型向复合、营养、方便型转变[1]。海鲜调味料含有丰富的呈鲜味成分,具有浓郁的海鲜风味和较高的营养价值[2]。近年来,研究人员以贝类[3]、虾头[4]、低值鱼[5-6]为原料,利用各种技术先后制备了富含多种营养元素和氨基酸的海鲜调味品。

海带又名昆布,属于褐藻纲海带科植物,是一种富含活性多糖[7],可以防止血液酸化、肝硬化、癌症、溃疡等疾病的营养价值极高的海洋蔬菜[8-9]。1996年刘惠宾等[10]利用调味的方法开发出了无色无腥味的海带汁制品,此后,研究人员相继研制出海带汁和胡萝卜汁复合汁饮料[11],以及茉莉花香海带汁饮料[12]等产品。作者以料液比、提取时间和提取温度作为考察因素,以海带提取物得率和呈味游离氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸)总量为主要检测指标,优化海带浓缩调味汁的生产工艺条件,以期为海带浓缩调味汁的生产及品质评价提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

干海带,大连水产养殖集团有限公司；混合氨基酸标准品(天冬氨酸、谷氨酸、羟脯氨酸、丝氨酸、精氨酸、甘氨酸、苏氨酸、脯氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、酪氨酸)、衍生化试剂、平衡缓冲液以及流动相添加剂,大连伊利特分析仪器公司；羟脯氨酸(Sigma公司生产),添加入混合氨基酸中以后,混合氨基酸标准品包含19种氨基酸；乙腈,国产色谱纯；其余试剂均为国产分析纯试剂。

1.2 主要仪器与设备

LC-10ATvp型高效液相色谱,日本岛津公司；LIM-2A低速离心机,北京医用离心机厂；HH-4数显恒温水浴锅,江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；LG-1.0型真空冷冻干燥机,沈阳航天新阳速冻设备制造有限公司。

1.3 原料组成成分测定

水分含量测定:AOAC(1990)标准方法952.08[13]。

灰分含量测定:AOAC(1990)标准方法938.08[13]。

粗蛋白含量测定:AOAC(1990)标准方法981.10[13],N×6.25。

总糖含量测定:苯酚硫酸法(以葡萄糖为标准)[14]。

总脂含量测定:索氏提取法[15]。

1.4 生产工艺

原料→预处理→浸泡→提取→浓缩→包装→成品。

1.5 方 法

1.5.1 原料预处理

干海带剪成50 mm×20 mm。

1.5.2 提取条件的优化

(1)料液比优化:称取干海带210 g分别加入到2.25、3.00、3.75、4.50、5.25 L(即料液比为7/75、7/100、7/125、7/150、7/175)的去离子水中,50 ℃浸泡60 min,升温至60 ℃,提取60 min后的溶液过200目筛,真空浓缩至固形物质量分数为40%～50%,冻干,称重,保存,每个样品平行3组。

(2)温度优化:称取干海带210 g加入到体积为3.75 L(料液比为7/125)的去离子水中,50 ℃浸泡60 min,分别升温至40、50、60、70、80 ℃,提取60 min后的溶液过200目筛,真空浓缩至固形物质量分数为40%～50%,冻干,称重,保存,每个样品平行3组。

(3)时间优化:称取干海带210 g加入到体积为3.75 L(料液比为7/125)的去离子水中,50 ℃浸泡60 min,升温至60 ℃,提取时间分别为30、60、90、120、150 min,所得溶液过200目筛,真空浓缩至固形物质量分数为40%～50%,冻干,称重,保存,每个样品平行3组。

海带提取物得率计算公式:

1.5.3 色谱分析条件

色谱柱:Elite-AAK氨基酸专用分析柱(250 mm×4.6 mm i.d)；体积流量:1.2 mL/min；柱温:25 ℃；UV检测波长:360 nm；进样量:10 μL(20 μg/mL)；流动相A:乙腈/水(体积比为1/1)；流动相B:含有1% N,N-二甲基甲酰胺和0.43%流动相添加剂的去离子水(pH=6.6),用0.45 μm的膜过滤；梯度洗脱程序如表1所示。

表1 流动相梯度洗脱表

根据得到的峰面积计算游离氨基酸的质量分数(μg/g),即每克冻干样中所含氨基酸的微克数。呈味游离氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸)总量的相对值计算公式:

1.5.4 样品和氨基酸标准品的衍生化

5 mL样品溶液(5 mg/mL)与25 mL丙酮混合后剧烈震动5 min,10 000 r/min离心15 min,收集上清液。80 ℃氮气吹干溶剂后,样品溶解在25 mL衍生溶液中,0.45 μm微孔膜过滤,5 mL滤液装入25 mL棕色容量瓶,加入2.5 mL衍生化缓冲液,60 ℃密封保存60 min。冷却到室温后,用平衡缓冲液定容至25 mL,避光室温下放置15 min。溶液经0.45 μm微孔膜过滤后,10 mL滤液用于HPLC分析氨基酸组成。用相同方法处理混合氨基酸标准品。

1.5.5 统计学分析

数据的统计分析借助SPSS 16.0分析软件(SPSS Inc. Chicago, IL, USA),组间差异性检验采用单因素方差分析中的LSD法。

2 结果与讨论

干海带原料的化学组成如表2所示。与Dawczynski C.等[16]报道的海带原料的化学组成略有不同,这可能是由于产地、季节以及干制方法等差异造成的。

表2 原料的化学成分

游离氨基酸是提取液呈味的基础物质,每种氨基酸都会呈现一种味道,其中呈鲜/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、丝氨酸和苏氨酸,呈甜/苦(+)味的氨基酸有脯氨酸,呈苦(+)味的氨基酸有组氨酸和酪氨酸,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(-)味的氨基酸有缬氨酸和赖氨酸,呈苦(-)味的氨基酸有苯丙氨酸、异亮氨酸和亮氨酸[17]。水产品的鲜美程度与含有的呈味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、 甘氨酸、 丙氨酸、丝氨酸、脯氨酸)的组成和含量有关[18]。天冬氨酸与谷氨酸为呈鲜味的特征氨基酸[19],甘氨酸与丙氨酸为呈甘味的特征氨基酸,丝氨酸与脯氨酸也同甘味有关[20],其中谷氨酸是重要的鲜味氨基酸,鲜味最强[21]。因此选用天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸5种呈味氨基酸作为海带浓缩汁鲜味的检测指标。

如图1所示,料液比从7/75降至7/100时,海带提取物得率显著上升(P<0.05),此后,料液比降低至7/150,产品得率在数值上虽略有增加,但差异不显著(P≥0.05),料液比达到7/175时,产品得率比7/125增加5.33%。料液比降低时呈味游离氨基酸总量先上升后下降,在7/125时达到最大值,呈味氨基酸总量比7/175时增加33.38%。在生产过程中,降低料液比,意味着设备的负荷及能源的损耗都增加,因此选择料液比7/125较适合工业化生产。

图1 不同料液比条件下海带提取物得率及呈味游离氨基酸总量的相对值[各点标注不同的大小写字母表示同一系列数据间存在显著差异(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)]

如图2所示,随着提取温度的提高,海带提取物得率先上升后下降,在70 ℃时达到最大值,但数值间不存在显著性差异(P≥0.05)。样品的呈味游离氨基酸总量在60 ℃之前随温度上升而明显增加,此后增幅下降。与60 ℃相比,70 ℃下提取的产品的呈味氨基酸总量仅高出6.67%。考虑海带提取物得率、呈味氨基酸含量并兼顾降低能耗、节约成本,60 ℃的提取温度较适合工业化生产。

图2 不同温度条件下海带提取物得率及呈味游离氨基酸总量的相对值[各点标注不同的大小写字母表示同一系列数据间存在显著差异(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)]

如图3所示,随着提取时间的延长,海带提取物得率逐渐提高,60～120 min,数值间已无显著性差异(P≥0.05),150 min得率比60 min增加1.77%。呈味游离氨基酸总量也逐渐上升,但60和90 min之间不存在显著性差异(P≥0.05)。

图3 不同时间条件下海带提取物得率及呈味游离氨基酸总量的相对值[各点标注不同的大小写字母表示同一系列数据间存在显著差异(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)]

考虑到时间延长生产效率下降,并兼顾降低能耗、节约成本,因此选择60 min的提取时间较适合工业化生产。

以海带提取物得率和呈味游离氨基酸总量为主要指标,并兼顾降低能耗、节约成本的因素,通过对以上3种单因素的考察,确定料液比为7/125,提取温度60 ℃,提取时间60 min为最优条件,此时海带提取物得率可达32.4%。Katsube T.等[22]采用沸水浸提法制备裙带菜孢子叶多糖,水溶性物质的得率可达49.6%。该优化条件下,呈味游离氨基酸总量较大,比较适合工业化生产。

表3 优化条件下游离氨基酸组成量

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

游离氨基酸w/(μg·g-1)天冬氨酸2 474.35±22.40谷氨酸8 998.33±275.08羟脯氨酸79.44±13.84精氨酸17.95±0.67甘氨酸55.24±0.94苏氨酸135.80±3.40脯氨酸1 483.35±117.00丙氨酸1 515.51±105.50缬氨酸210.10±12.96蛋氨酸9.90±0.42异亮氨酸101.06±1.49亮氨酸88.24±4.48苯丙氨酸49.04±3.51组氨酸1 640.04±59.99赖氨酸35.35±0.87色氨酸42.92±2.83游离氨基酸总量16 936.62±25.57呈味游离氨基酸总量14 526.77±324.80呈味氨基酸比例85.77%

在优化提取条件下分析海带浓缩调味汁的游离氨基酸组成,结果见表3。天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸5种呈味游离氨基酸的总量占游离氨基酸总量的85.77%,说明海带调味汁中主要呈味的游离氨基酸占总游离氨基酸比例较高,这也是海带调味汁具有浓厚鲜甜味道的主要原因之一。谷氨酸具有鲜味,其钠盐是味精的主要成分[23],其质量分数为(8 998.33±275.08) μg/g,是所分析的游离氨基酸中含量最高的成分,也是海带调味汁中较重要的呈味物质。天冬氨酸具有鲜味[17],质量分数为(2 474.35±22.40) μg/g,是所分析的游离氨基酸中含量仅次于谷氨酸的成分,也是较重要的呈味物质。丙氨酸、脯氨酸是略带苦味的甜味氨基酸[23],质量分数分别为(1 515.51±105.5)、(1 483.35±117) μg/g,列于所分析的游离氨基酸量第4位和第5位。甘氨酸具有甜味,其产生的甜味浓厚并能去除酸味、苦味,与其他鲜味物质有相乘作用[23],尽管甘氨酸的质量分数为(55.24±0.94) μg/g,但甘氨酸与其他鲜味物质的相乘作用,可以增强海带调味汁的鲜味。5种主要呈味氨基酸以外,组氨酸的质量分数为(1 640.04±59.99) μg/g,虽然有报道称组氨酸是呈苦味的氨基酸[17],但组氨酸不但不会破坏海带调味汁的鲜甜风味,反而增强特有的海带风味。这与文献[23]中组氨酸可以增强水产品风味效果的记载相一致。

3 结 论

(1)海带浓缩调味汁的优化提取条件为:料液比7/125(g/mL),温度60 ℃,时间60 min。

(2)优化提取条件下,海带提取物得率为32.4%,呈味游离氨基酸总量为14 526.77 μg/g,占游离氨基酸总量的85.77%,产品具有鲜甜的海带风味。

[1] 周雪松,赵谋明. 肽的呈味功能研究[J]. 中国调味品, 2005(6):38-42.

[2] 綦翠华. 值得开发的海产鲜味凋味品[J]. 中国调味品, 2006(1):85-90.

[3] 李苹苹,丁霄霖. 功能性天然贻贝调味汁的研制及营养成分分析[J]. 中国调味品, 2006(2):17-19.

[4] 梁郁强,孙俊华. 酶法水解虾头生产虾调味汁[J]. 中国调味品, 2001(9):20-22.

[5] 叶强,贾彩荷. 海鲜调味料的研究[J]. 肉类工业, 2010(10):33-35.

[6] 靳挺,武玉学,徐东. 龙头鱼海鲜调味料的制备研究[J]. 中国食品学报, 2010, 10(1):127-132.

[7] 罗丽萍,朱蓓薇. 海带加工废弃碎料中多糖提取条件优化[J]. 大连轻工业学院学报, 2005, 24(3):199-201.

(LUO Li-ping, ZHU Bei-wei. Optimal condition of laminarin extraction from waste material in kelp processing[J]. Journal of Dalian Institute of Light Industry, 2005, 24(3):199-201.)

[8] 袁永辉,殷悦. 海带系列产品的加工[J]. 中国水产, 1999(5):44-47.

[9] 邓随胜. 海带-苹果复合果汁饮料的研制[J]. 食品科学, 1999(1):60-61.

[10] 刘惠宾,金承涛,刘苏杭.脱色脱腥海带调味料生产技术[J]. 中国调味品, 1996(12):19-20.

[11] 曾少葵,蒋志红. 海带胡萝卜番茄复合汁的研制[J]. 食品工业, 2001(2):14-16.

[12] 黄丽,翟彩麟,苏钰铒. 茉莉花香海带汁饮料加工技术研究[J]. 食品研究与开发, 2006, 27(11):138-141.

[13] HORWITZ W, SENZEL A, REYNOLDS H, et al. Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists[M]. 15th ed. Washington, DC:Association of Official Analytical Chemists, 1975.

[14] DUBOIS M, GILLES K A, HAMILTON J K, et al. Colorimetric method for determination of sugars and related substances[J]. Analytical Chemistry, 1956, 28(3):350-356.

[15] HEEMKEN O P, THEOBALD N, WENCLAWIAK B W. Comparison of ASE and SFE with soxhlet, sonication, and methanolic saponification extractions for the determination of organic micropollutants in marine particulate matter[J]. Analytical Chemistry, 1997, 69(11):2171-2180.

[16] DAWCZYNSKI C, SCHUBERT R, JAHREIS G. Amino acids, fatty acids, and dietary fibre in edible seaweed products[J]. Food Chemistry, 2007, 103:891-899.

[17] SHALLENBERGER R S. Taste of Amino Acids. In Taste Chemistry[M]. London:Blackie Academic and Professional, 1993:22-33.

[18] 许庆陵,崔铁军,刘靖,等. 速冻河蟹肉及蟹黄的营养成分分析[J]. 水产科学, 2003, 22(6):12-14.

[19] 廖兰,赵谋明,崔春. 肽与氨基酸对食品滋味贡献的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2009, 35(12):107-113.

[20] 章超桦,吴红棉,洪鹏志,等. 马氏珠母贝肉的营养成分及其游离氨基酸组成[J]. 水产学报, 2000, 24(2):180-184.

[21] HAYASHI T H, ASAKAWA A, YAMAGUEHIK K, et al. Studies on flavor components in boiled crabs Ⅲ. Sugars, organic acids and minerals in the extracts[J].Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 1979, 45:1325-1329.

[22] KATSUBE T, YAMASAKI Y, IWAMOTO M, et al. Hyaluronidase-inhibiting polysaccharide isolated and purified from hot water extract of sporophyll ofUndariapinnatifida[J]. Food Science and Technology Research, 2003, 9(1):25-29.

[23] 常行五,娄燕冰. 水产品加工技术文集[M]. 上海:上海科学技术文献出版社, 1992:12-15.