热反应虾味香精制备过程中的色泽变化及抑菌性研究

董志俭，李世伟，李冬梅，励建荣，* ，黄 和，陈华健，李钰金

(1.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;2.广东海洋大学食品科技学院，广东湛江524088;3.湛江国联水产开发股份有限公司，广东湛江524088;4.泰祥集团，山东荣成264300)

美拉德反应广泛存在于食品贮存及加工过程中，是引起食品非酶褐变的主要因素之一，在美拉德反应过程中，通过合理控制氨基化合物与还原糖或其他羰基化合物之间的反应，则能赋予食品良好的风味和令人愉悦的色泽［1-3］。由于美拉德热反应能很好的模拟出原料的香味，及其具有天然健康的特点，近年来已成为调味品行业的热门研究领域之一［4-7］。以鱼虾等动物蛋白为原料，采用酶水解技术获得具有呈味特性的氨基酸和短肽类水解物，再通过美拉德反应，可制成具有海鲜风味的调味料［8-10］。在美拉德反应中，pH、还原糖、氨基酸添加量、反应时间及温度等因素均会对反应产生影响［11］。目前关于美拉德热反应香精的研究多集中于对香气的各种分析，而关于反应产物色泽及抑菌性的研究较少［12］。本文通过测定不同反应条件下美拉德反应产物的色度值来分析各因素对反应进行的影响，同时研究了美拉德产物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌这三种常见菌的抑菌效果。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

虾 市售;风味蛋白酶(Flavorzyme)，500LAPU/g、复合蛋白酶(Protamex)，1.5AU/g 诺维信公司;葡萄糖、木糖、丙氨酸、精氨酸、牛磺酸、硫胺素 均为食品级。

CR-400色彩色差计 KONICA MINOLTA;PB-10pH计 赛多利斯公司;280B灭菌锅 上海申安医疗器械厂。

1.2 实验方法

1.2.1 虾酶解液的制备［9］将一定质量的虾仁切碎后，按水料比2∶1加入水，煮沸5min，待冷却后加入底物重量0.3%的风味蛋白酶和0.6%的复合蛋白酶。调节体系初始p H为7，置于60℃的恒温水浴锅中，搅拌酶解4h后，煮沸5min灭酶，4500r/min离心20min，取上清液即得。通过测定，其水解率约达19.8%。

1.2.2 热反应虾味香精的制备 在锥形瓶中加入10mL的酶解液，加入占酶解液量一定比例的糖(木糖∶葡萄糖 =1∶4)、氨基酸(丙氨酸∶精氨酸 =1∶2)、0.3%的牛磺酸和0.8%的硫胺素，再加入10mL蒸馏水，搅拌均匀。用0.5mol·L-1NaOH溶液和1mol·L-1冰醋酸溶液调至一定pH，封口。置于一定温度的高压灭菌锅中反应一定时间后取出，迅速于-18℃下冷却。

1.2.3 热反应虾味香精色度测定 打开色彩色差计，校对标准(调白)。然后将待测样品置于透明玻璃杯中，以白板为底板进行测量，测定其 L*、a*、b*值。

1.2.4 热反应虾味香精抑菌性测定［13］本实验采用滤纸片法。向培养皿中倒入约20mL营养琼脂培养基，凝固后在平板中加入0.2mL供试菌，用玻璃棒涂布均匀后放上已于反应液中浸泡30min的滤纸片，等距离分散。用水做对照实验，每组做3次平行实验。置于37℃恒温培养箱培养24h后用卡尺测定抑菌圈直径，取其平均值。

2 结果与讨论

2.1 糖添加量对虾味香精色泽的影响

精氨酸和丙氨酸添加量2%，p H8，时间30min，温度115℃。由图1可以看出，L*值(明度)随糖添加量的增加而逐渐降低，说明虾味香精的色泽加深;a*值(红度)先略有增加，而后保持稳定，说明红色强度先增大而后保持不变;而b*值(黄度)随糖添加量的增加逐渐降低，变化趋势并不明显。反应液的颜色由糖添加量为4%处的浅红褐色到7%处的红褐色，直到糖添加量为8%处的深红褐色，颜色逐渐加深。还原糖含量增加导致美拉德反应速度加快，色泽加深。余善鸣［14］等人报道了冷藏的马铃薯中还原糖的变化对油炸马铃薯片色泽的影响，结果发现:随马铃薯中还原糖含量的增加，油炸马铃薯片由于发生美拉德反应颜色逐渐加深，其色泽变化与本实验结果相同。

图1 葡萄糖和木糖添加量对虾味香精色泽的影响Fig.1 Effect of adding amount of glucose and xylose on the colour of shrimp flavor

2.2 氨基酸含量对虾味香精色泽的影响

葡萄糖和木糖添加量6%，p H为8，时间30min，温度115℃。由图2可知，L*值随氨基酸添加量增加而逐渐降低;a*值先增加而后呈下降趋势;b*值随氨基酸添加量增加而逐渐降低。在反应过程中，添加氨基酸加快了反应速度，反应液颜色由淡黄色逐渐变为黄褐色。在虾仁酶解液中加入氨基酸，与糖充分反应，既可改变美拉德反应液的风味，又可使产物褐变程度增大，色泽加深。

图2 精氨酸和丙氨酸添加量对虾味香精色泽的影响Fig.2 Effect of adding amount of arginine and alanine on the colour of shrimp flavor

2.3 pH对虾味香精色泽的影响

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，时间30min，温度115℃。从图3可以看出，随p H的增加，L*值、b*值下降，而a*值增大;当p H大于7时，L*值、a*值、b*值变化较为明显。在酸性条件下，美拉德褐变反应受到抑制，产物为浅黄色;在碱性条件下，美拉德褐变反应迅速进行，产物为红褐色甚至是黑褐色。据报道，美拉德反应体系的初始p H能够严重影响反应进行的程度，随初始pH的增大，产物褐变程度逐渐增强［15-16］。

图3 pH对虾味香精色度的影响Fig.3 Effect of pH on the colour of shrimp flavor

2.4 温度对虾味香精色泽的影响

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，pH为8，时间30min。由图4可知，L*值随温度的增加而逐渐降低，a*值随温度的升高而逐渐升高，b*值随温度的增加而逐渐降低，L*值、a*值和b*值在温度高于111℃时变化程度均明显增大，虾味香精的颜色由橘黄色逐渐加深至深红褐色。Lan［17］等人研究了温度对木糖/大豆肽体系中美拉德反应非挥发性化合物的影响，实验结果也表明:随着温度升高，美拉德反应色泽逐渐加深。美拉德反应包括一系列的反应步骤，每一步反应对温度的要求不同，因此反应温度在很大程度上决定着美拉德反应的路线，从而决定产物的色泽变化。

图4 反应温度对虾味香精色度的影响Fig.4 Effect of reaction temperature on the colour of shrimp flavor

2.5 反应时间对虾味香精色泽的影响

葡萄糖和木糖添加量6%，精氨酸和丙氨酸添加量2%，pH为8，温度115℃。由图5可以看出，L*值随反应时间的延长而逐渐降低，从10～20min，L*值明显降低，说明产物色泽已开始迅速变暗。然后L*值继续下降，但幅度并不大，说明20min内反应液中大量原料已经反应。a*值随反应时间延长先升高后降低，b*值随反应时间延长而降低。Arda Serpen［18］在对油炸土豆片的美拉德反应产物色泽的研究中也发现，随反应时间的延长，油炸土豆片美拉德反应产物的L*值下降，色泽加深。

图5 反应时间对虾味香精色度的影响Fig.5 Effect of reaction time on the colour of shrimp flavor

2.6 虾味香精对致病菌的抑制作用

抑菌实验所用虾味香精在糖添加量为6%、氨基酸添加量为2%、p H8、反应温度115℃、反应时间30min的条件下制备。

在美拉德反应后期，由于产生一类棕褐色、结构复杂的大分子化合物，即类黑精，使食品色泽加深。类黑精具有明显的抗氧化、抗诱变、抗癌、抗菌以及结合风味物质等功能［19］。实验结果表明(表1)，热反应虾味香精对金黄色葡萄球菌的抑菌直径D=15.7mm＞15mm 为高度敏感［20］;对大肠杆菌的抑菌圈直径10mm＜D=10.1mm＜15mm为中度敏感;对于沙门氏菌的抑菌圈直径5mm＜D=6.7mm＜10mm为低度敏感。因此美拉德反应虾味香精具有一定的抑菌性，其对几种菌的抑菌性的强弱依次为:金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞沙门氏菌。

表1 虾味香精对不同致病菌的抑菌圈直径Table 1 The antibacterial circle diameter of shrimp flavor on different pathogenic bacteria

3 结论

3.1 随着还原糖和氨基酸含量的增加，L*、b*值逐渐减小，a*值则先增大而后降低;随着p H、反应温度及时间增加，L*、b*值逐渐减小，a*值逐渐增大或呈先升后降的趋势;反应温度、p H及反应时间对虾味香精色泽均具有明显影响。

3.2 热反应虾味香精具有一定的抑菌性，产物对几种菌的抑菌性从强至弱依次为:金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞沙门氏菌。

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