低值虾发酵制备传统虾酱风味的综合分析与比较

2016-11-15杨锡洪解万翠吉宏武刘书成

食品科学 2016年2期

吴帅，杨锡洪,2，解万翠,3,*，吉宏武，刘书成

（1.广东海洋大学食品科技学院，广东省水产品加工与安全重点实验室，水产品深加工广东普通高等学校重点实验室，广东湛江 524088；2.青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛 266042；3.青岛科技大学化工学院，山东青岛 266042）

吴帅1，杨锡洪1,2，解万翠1,3,*，吉宏武1，刘书成1

为研究虾酱的工艺、营养及风味特色，探讨中国传统发酵调味料的产业化。以低值虾为原料，模拟传统虾酱工艺，在恒温40 ℃条件下自然发酵42 d。然后与市售产品（S1、S2）相对照，检测了产品发酵过程中的游离氨基酸、固相微萃取-气相色谱-质谱挥发性风味成分及变化，同时以感官品评结合电子鼻对风味特点进行综合分析与比较。结果表明，游离氨基酸总量从发酵开始到结束由2 590 mg/100 mL增加到7 826 mg/100 mL；鉴定了3 种虾酱中的主要挥发性风味成分：自制虾酱53 种、S1 62 种、S2 62 种。发酵过程中醛类和吡嗪类化合物相对含量分别由0.62%、1.73%增加到了10.92%、8.48%，胺类和醇类相对含量则分别由77.4%、12.3%降低到了13.35%、6.75%，增加及下降均较显著（P＜0.05）；电子鼻检测发现自制虾酱与S2相似度最高，这与感官品评的结果一致。感官评价结合氨基酸分析、固相微萃取-气相色谱-质谱和电子鼻技术，综合评价了传统水产发酵调味品虾酱的风味。

虾酱；风味；氨基酸；固相微萃取-气相色谱-质谱；电子鼻

传统虾酱是将低值虾经腌制、自然发酵而成的一种黏稠状紫红色酱状，风味独特，富含游离氨基酸及不饱和脂肪酸等营养物质，是我国以及马来西亚、新加坡、泰国等东南亚地区的传统发酵调味品[1]。传统发酵虾酱存在生产周期长、含盐量高（30%～35%）等问题，影响其产业化进程。因而，保温发酵法[2-3]、外加酶发酵[4-5]及外加微生物发酵[6-7]等现代发酵手段成为近年来的研究热点，对于推进传统食品的产业化发展具有一定的现实意义。

食品风味包括气味和滋味，是消费者在品尝食品时各种感觉的复杂结合，良好的风味或独特的风味会更吸引消费者[8]。发酵过程伴随着糖类、蛋白质、脂肪等物质的降解、缩合以及反应，会产生一些风味物质或其前体物，这些物质在一定程度上会影响产品的品质和风味，如何利用适宜的分析评价技术，发酵食品的特色风味及风味形成机理研究成为科学家关注的问题。感官分析在风味评价方面较现代风味评价技术（电子鼻、电子舌、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS））差。韩姣姣等[9]成功利用电子鼻技术实现了草鱼发酵过程中风味变化的检测；王伟君等[10]采用同时蒸馏萃取-GC-MS技术分析发酵乳中的挥发性风味成分，成功将其主要的13 种风味物质进行了鉴定；另外，氨基酸作为一种滋味物质或其前体物，对风味也有一定的贡献，如鲜甜味游离氨基酸的组成及含量决定滋味鲜美的程度[11-12]。由此可见，运用现代风味评价技术检测物质的风味具有可行性。但是，风味是一种综合感觉，如何从挥发性香气成分以及非挥发性风味2 个方面进行全面描述，并能够将理论分析与感官评价相结合，一直是风味化学方向有意义的研究课题。

本实验以低值猛子虾为原料，模拟传统恒温发酵方法，将得到的虾酱与现有市售虾酱进行了风味成分比较及评价，以期得到一种发酵周期较传统法短、风味良好的虾酱。

1 材料与方法

1.1 材料

低值猛子虾市售；李锦记虾酱（S1）李锦记（新会）食品有限公司；黄陂柏霖陵虾酱（S2）广东省湛江市吴川黄陂柏霖食品加工厂。

1.2 仪器与设备

HR2648型绞碎机菲利普电器（亚洲）有限公司；HPX-9052MBE型恒温培养箱博讯实业有限公司医疗设备厂；AY-120型电子天平深圳巨杰科技有限公司；L8900型全自动氨基酸自动分析仪日本Hitachi公司；50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）萃取头美国Finnigan公司；固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）手动进样柄美国Supelco公司；QP-2010 Plus GC-MS仪日本岛津公司；I-Nose型电子鼻上海瑞玢科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 虾酱制备

称取低值小虾500 g添加150 g的盐，室温盐浸3 d后打浆，将浆液装入发酵罐，置于40 ℃条件下恒温发酵42 d，在此期间每隔7 d取一次样，分别记为C1（发酵0 d）、C3（发酵14 d）、C5（发酵28 d）、C7（发酵42 d），将样品置于-20 ℃保藏[3]。

1.3.2 感官评价

采用描述性定量分析（quantitative descriptive analysis，QDA）法[13]。感官评定小组由9 人组成，在感官评定前，先进行风味品评的培训，对样品的风味特征（鲜味、虾味、咸味、发酵味、腥味、氨气味、苦涩味及整体可接受性）进行评分（表1）。评分包括0～9 分，总计10 个分数，“0”代表没感受到该风味，“9”代表这种风味浓郁。

1.3.3 游离氨基酸含量测定

采用日立L8900型全自动氨基酸自动分析仪分析氨基酸含量。离子交换柱规格：26 mm×150 mm；交换树脂型号：No.2619；柱温53 ℃；泵流速0.225 mL/min；泵压力8.8 MPa；洗脱液：IPH-1、2、3、4；分析时间72 min；进样体积50 μL[14]。

1.3.4 电子鼻分析

精密称取虾酱样品5 g，做4 个平行。传感器以洁净空气进行清洗，时长120 s，继而利用真空泵吸入样品中的气体到电子鼻中，进气速率0.3 L/min，检测时间150 s。

1.3.5 挥发性风味成分分析

顶空S P M E捕集：手动S P E M装置，选择50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头；最初使用前需要在GC的进样口老化1 h。准确称量样品2 g，置于15 mL顶空进样瓶中（预先在40 ℃烘箱平衡10 min），然后利用静态顶空SPME装置萃取40 min后进样，进样时解吸温度、时间：250 ℃、5 min。

GC-MS分析条件[15]：SupelcoWaxTM-10毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温：起始温度40 ℃，保持5 min，以2.5 ℃/min的速度升至250 ℃，保持10 min；载气（He）流速0.7 mL/min；压力25 kPa；不分流进样；气化室、进样口温度250 ℃；质谱以电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度200 ℃；质量扫描范围m/z 40～350；检测电压350 V。

2 结果与分析

2.1 游离氨基酸种类及含量

游离氨基酸是水产品中一类重要的滋味物质和风味前体物质[16-19]，其呈味作用主要取决其味道特征，如鲜味、苦味、甜味等，及其各自的阈值、含量和其他成分的相互作用[20-21]。

表2 传统发酵虾酱各阶段游离氨基酸种类及含量Table 2 Changes in free amino acid composition in traditional shrimppaste during fermentation

由表2可知，虾酱在发酵初游离氨基酸总量为2 590 mg/100 mL，发酵结束后增加到了7 826 mg/100 mL，其中鲜味氨基酸含量在发酵成熟后达到发酵前的2.2 倍，甜味氨基酸达到2.9 倍，苦味氨基酸达到3.9 倍。文献[22]研究了发酵为期12 d的干贝风味酱，发现总游离氨基酸含量从最初的（9.55±1.38）mg/100 mL上升到了（30.73±0.71）mg/100 mL，明显随着发酵时间的延长而增加；而文献[16]在以虾副产物为原料，对发酵酱的相关研究中也给出了相似的结果。

2.2 电子鼻分析虾酱发酵过程及市售虾酱风味的变化

图1 6种虾酱样品的主成份分析图Fig.1 Principal component analysis (PCA) plots of six kinds of shrimp paste samples

由图1可知，2 个主成分的贡献率为99.7%，完全能够反映样品的整体信息，且不同系列的虾酱样品均分布在不同区域，说明电子鼻能够较好地区分开不同系列的产品。由电子鼻分析虾酱发酵过程中的风味检测信号结果如图2所示。

图2 发酵虾酱不同阶段及两种市售虾酱检测信号图Fig.2 Flavor signal charts of traditional shrimp paste samples from different fermentation stages and two commercial shrimp pastes

由图2可知，随着发酵时间的延长除传感器S8增大以外，其他传感器响应值呈现减小的趋势，可见虾酱风味形成过程中以传感器S8检测到的风味成分为主。通过将6 种虾酱的气味检测信号图对比发现，样品C7气味非常接近市售产品S1，而样品C3与市售产品S2气味相近。市售样品S1和S2整体风味相似，但S2数值高，风味强度表现更浓郁。从检测信号图中可知，传统虾酱气味与市售产品接近。虽然气味感官分析无法确定具体挥发性成分，但所有虾酱样品的传感器S8响应值随发酵时间延长而增加，可判断其为特征性风味。

2.3 SPME-GC-MS测定挥发性风味成分

2.3.1 挥发性风味成分总离子流图

图3 传统发酵虾酱不同阶段和市售虾酱挥发性风味成分的总离子流图Fig.3 Total ion chromatogram of volatile flavor components from different fermentation stages of traditional shrimp paste and from two commercial shrimp pastes

表3 取样虾酱的挥发性风味成分组成Table 3 Volatile flavor components from different fermentation stagesof traditional shrimp paste and from commercial shrimp pastes

续表3

由图3和表3可知，醛类化合物在发酵期间，明显随着发酵时间的延长而上升，其中以苯甲醛相对含量最多，这类化合物往往能令人感觉到愉快的杏仁香、水果香等风味[23]；吡嗪类化合物相对含量也明显有所增加，该类化合物能够赋予虾酱坚果香、烘烤香等风味；醇类化合物主要是2-乙基己醇相对含量较高，醇类化合物具有肉味、蘑菇味和温和油脂味[24]；市售虾酱S1中以吡嗪类化合物为主，其次是二甲胺、N-甲基甲胺等，这些物质能够使水产品具有腥味、氨味[25]；市售虾酱S2中以烃类化合物为主，此外，吡嗪、醛、酮、酯、胺类化合物均有检出。除此之外，其他化合物如酚类、酯类、含硫化合物等，其相对含量较低但对虾酱风味的形成也有一定的贡献。

2.3.2 挥发性风味成分种类及相对含量

从图4可知，对比虾酱发酵始末，醛类化合物相对含量分别为0.62%和10.92%；吡嗪类化合物相对含量分别为1.73%和8.48%；是赋予虾酱浓香发酵味和新鲜虾味的主要香气物质[22]；烃类化合物相对含量分别为5.37%和57.40%，烃类化合物相对含量虽高，但对整体风味贡献较小；醇类化合物相对含量分别为12.30%和6.75%；胺类化合物相对含量分别为77.4%和13.35%，胺类化合物相对含量显著降低（P＜0.05），使虾酱在发酵成熟后腥味和氨气味减小；酮类化合物相对含量分别为0.71%和0.86%；酯类化合物相对含量分别为1.60%和0.83%。而市售虾酱S1和S2中醇类化合物相对含量分别为6.19%和14.00%；醛类化合物的相对含量分别为0.27%和2.40%；酮类化合物相对含量分别为3.42%和0.95%；酯类化合物相对含量分别为0.18%和0.96%；胺类化合物相对含量分别为7.05%和0.27%；吡嗪类化合物相对含量分别为29.38%和13.37%。

图4 传统发酵虾酱（A）不同阶段和市售虾酱（B）挥发性风味成分的种类及含量Fig.4 Total content of each class of volatile flavor components identified in different fermentation stages of traditional shrimp paste and in two commercial shrimp pastes

对比2 种市售产品与传统发酵虾酱的挥发性成分发现，传统发酵虾酱与市售虾酱2的挥发性成分相近，但种类更为丰富。正是由于这些风味化合物在发酵过程中的变化，导致了虾酱在感官评定上的差异。

2.4 感官评定及QDA评价

图5 3种不同虾酱的风味QDA图Fig.5 QDA of flavor characteristics of three different shrimp pastes

根据QDA感官评分（表1），对3 种虾酱分别进行感官评分，由评分结果，绘制风味轮廓图5。由图5可知，3 种虾酱综合评分分别为7.7、7.8和7.6，风味整体相似度较高。实验室自制虾酱以鲜甜味、发酵味较突出，不足之处还是咸味较重；市售虾酱S1各方面风味较好，发酵味最足，但仍有咸味过高的问题；市售虾酱S 2发酵味较好，腥味和氨气味也较自制虾酱好。市售虾酱可能由于经过后期加工及调味处理，故而在部分风味（腥味等）方面优于实验室自制虾酱。

3 结论

虾酱作为一种传统发酵调味品，在沿海地区具有广泛的消费市场，发酵期间其营养成分不断得到改善，且通过结合感官评定、电子鼻以及GC-MS 3 种风味评价手段，可以有效检测虾酱发酵过程中风味成分的变化，主要表现在发酵前后，醛类、烃类和吡嗪类化合物增加明显，醇类和胺类化合物相对含量随发酵时间延长降低，酮类、酯类和含硫化合物相对含量变化不明显，这些风味物质的变化造成了虾酱感官评价上的差异。

将实验室自制传统虾酱风味与市售虾酱比较，通过综合分析，风味整体具有相似性，但香气的特色和阈值有一定差异，模拟传统发酵方法，得到一种风味浓郁的海鲜调味品。

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Comprehensive Analysis and Comparison of the Flavor of Traditional Fermented Shrimp Paste Produced from Trash Shrimp

WU Shuai1, YANG Xihong1,2, XIE Wancui1,3,*, JI Hongwu1, LIU Shucheng1
(1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Products Processing and Safety, Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution, College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; 2. College of Chemistry and Molecular Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China; 3. College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)

This study aimed to explore the industrialization of traditional Chinese fermented shrimp paste the traditional fermentation process, i.e., natural fermentation for 42 days at a constant temperature of 40 ℃. Variations in free amino acid composition and volatile flavor composition during the fermentation process were detected using amino acid analyzer and solid-phase micro-extraction combined with gas chromatography (SPME-GC-MS), respectively. Sensory evaluation in combination with electronic nose (E-nose) was employed for comprehensive analysis and comparison of its flavor characteristics with those of two commercial shrimp pastes (S1 and S2). It was found that the total content of free amino acids in the traditional shrimp paste was increased from 2 590 to 7 826 mg/100 mL over the entire fermentation process; and the contents of aldehyde and pyrazine compounds were increased significantly from 0.62% to 10.92%, and from 1.73% to 8.48%, respectively, whereas the contents of amine and alcohol were significantly decreased from 77.4% to 13.35%, and from 12.3% to 6.75%, respectively (P ＜ 0.05). E-nose revealed the highest similarity in sensory flavor between the laboratory-produced shrimp paste and the commercial sample S2, which was consistent with the results of sensory evaluation. In addition, the combination of sensory evaluation, SPME-GC-MS and electronic nose can provide a good method for monitoring changes in the flavor characteristics of shrimp paste during the fermentation process.

shrimp paste; flavor compounds; amino acid; solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS); electronic nose

10.7506/spkx1002-6630-201602021

TS254.4

1002-6630（2016）02-0121-07

吴帅, 杨锡洪, 解万翠, 等. 低值虾发酵制备传统虾酱的风味综合分析与比较[J]. 食品科学, 2016, 37(2): 121-127. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602021. http://www.spkx.net.cn

WU Shuai, YANG Xihong, XIE Wancui, et al. Comprehensive analysis and comparison of the flavor of traditional fermented shrimp paste produced from trash shrimp[J]. Food Science, 2016, 37(2): 121-127. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602021. http://www.spkx.net.cn

2015-05-17

国家现代农业产业技术体系建设专项（GARS-47）

吴帅（1990—），男，硕士研究生，研究方向为水产品加工及贮藏工程。E-mail：918631712@qq.com

*通信作者：解万翠（1969—），女，教授，博士，研究方向为食品风味和食品质量与安全。E-mail：xiewancui@163.com