鲍鱼蒸煮液美拉德反应制备海鲜调味基料工艺优化

吴靖娜，靳艳芬，陈晓婷，潘 南，叶琳弘，刘智禹,*

（1.福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心（厦门），福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013；2.福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013；3.集美大学食品与生物工程学院，福建 厦门 361021）

鲍鱼蒸煮液美拉德反应制备海鲜调味基料工艺优化

吴靖娜1,2，靳艳芬3，陈晓婷1，潘 南1,2，叶琳弘1,2，刘智禹1,2,*

（1.福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心（厦门），福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013；2.福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013；3.集美大学食品与生物工程学院，福建 厦门 361021）

为研制新型的海鲜调味品基料，以鲍鱼蒸煮液为原料，加入木糖进行美拉德反应，对样品进行感官评定及pH值测定，同时辅以电子鼻分析美拉德产物的气味变化，研究不同木糖添加量、反应温度及反应时间对美拉德反应程度及产物的影响，确定鲍鱼蒸煮液美拉德反应的制备工艺。结果表明，不同反应条件对反应程度及产物气味组成均有影响，正交试验得出鲍鱼蒸煮液美拉德反应工艺的最优参数为木糖添加量10%、反应温度110 ℃、反应时间40 min，此条件下产物的pH值为4.73±0.08，A280 nm为0.37±0.02，A420 nm为0.27±0.02。

鲍鱼蒸煮液；美拉德反应；电子鼻

鲍鱼自古被誉为海味珍品之冠，素有“一口鲍鱼一口金”之说，我国是世界第一养鲍大国[1]，据报道，2014年，全国的鲍鱼养殖量达到11.539 7万 t[2]。随着鲍鱼养殖业的发展壮大，推动了鲍鱼加工业的迅猛发展，鲍鱼冻

制品、干制品及罐制品等加工产品层出不穷。然而，鲍鱼加工过程中产生了大量富含肽类及氨基酸的鲍鱼蒸煮液未得到充分利用。美拉德反应是一种羰氨缩合的非酶褐变反应，该反应会产生大量的美拉德反应产物，其中包括了起始阶段的香味物质前驱物，挥发性香气物质、高活性的中间产物和大分子质量棕黑色的聚合物[3]，这些产物可赋予产品特殊的色泽与风味[4]，而且产生大量的强抗氧化性物质[5-7]。研究表明，多肽或氨基酸与还原糖经美拉德反应能够提高其抗氧化活性，且产生独特的香味[8]，于是通过美拉德反应制备海鲜味香料，既可充分利用鲍鱼蒸煮液提高其附加值，又可开发新型的香精，具有广阔的前景和市场价值。因此，本研究选用鲍鱼蒸煮液为原料，与木糖进行美拉德反应制备独特风味的海鲜调味品基料，以感官评价、气味变化及pH值为主要考核指标，研究木糖添加量、反应温度和反应时间对美拉德反应的影响，并对制备工艺进行优化，为实现鲍加工副产物的高值化利用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鲍鱼蒸煮液 厦门岛之原生物科技有限公司。

42795陶瓷膜（孔径200 nm）、1438210009纳滤膜（截留分子质量150 D）、Roll812sun10110200反渗透膜厦门福美科技有限公司。

1.2 仪器与设备

PEN 3型电子鼻 德国Airsense公司；FE20型pH计梅特勒-托利多仪器有限公司；DU-30G型电热恒温油浴锅 上海恒科学仪器有限公司；多功能卷式膜小试设备厦门福美科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鲍鱼蒸煮浓缩液的制备

鲍鱼蒸煮液经200 nm陶瓷膜除杂，再经反渗透膜和截留分子质量150 D的纳滤膜浓缩过滤，获得2 800 mL可溶性固形物含量为10%的鲍鱼蒸煮浓缩液。经测定，鲍鱼蒸煮液的蛋白质含量为4.50%，多肽含量为0.35 mg/mL，游离氨基酸含量为1.58 mg/mL。

1.3.2 美拉德反应条件优化

1.3.2.1 木糖添加量对美拉德反应的影响

分别取20 mL的鲍鱼蒸煮液，按不同的添加量（2%、4%、6%、8%、10%和12%）加入木糖，置于110 ℃条件下反应60 min，自然pH值，反应后测定pH值，进行感官评价及电子鼻分析。

1.3.2.2 反应温度对美拉德反应的影响

分别取20 mL的鲍鱼蒸煮液，添加10%的木糖，置于不同温度（80、90、100、110 ℃和120 ℃）条件下反应60 min，自然pH值，反应后测定pH值，进行感官评价及电子鼻分析。

1.3.2.3 反应时间对美拉德反应的影响

分别取20 mL的鲍鱼蒸煮液，添加10%的木糖，110 ℃条件下设定不同的反应时间（30、40、50、60、70、80 min）进行反应，自然pH值，反应后测定pH值，进行感官评价及电子鼻分析。

1.3.2.4 正交试验优化美拉德反应

在单因素试验的基础上，以感官评分为评价指标，同时对各组试验进行电子鼻分析。选取木糖添加量、反应温度、反应时间3个因素进行正交试验设计，各因素水平见表1。

表1 正交试验因素与水平Table1 The coded levels and corresponding actual levels of factors used in orthogonal array design

1.3.3 感官评定

由10 位评价人员组成评价小组对样品进行感官评价。将气味单个指标，分设为差、较差、一般、较好、很好5个等级，根据感官评价结果，建立单因素评价矩阵，采用模糊综合评价模型对其进行分析[9-10]。

1.3.4 电子鼻分析

根据样品顶空挥发物通过传感器的电阻值G与基准气体通过传感器的电阻值G0的比值而进行数据处理和模式识别[11]。传感器阵列由10 个金属氧化物传感器组成：1号传感器W1C对芳香成分灵敏；2号传感器W5S对氮氧化合物很灵敏，灵敏度大；3号传感器W3C对氨水、芳香成分灵敏；4号传感器W6S对氢气有选择性；5号传感器W5C对烷烃芳香成分灵敏；6号传感器W1S对甲烷灵敏；7号传感器W1W对硫化物灵敏；8号传感器W2S对乙醇灵敏；9号传感器W2W对芳香成分、有机硫化物灵敏；10号传感器W3S对烷烃灵敏。

将15 mL的反应产物置于离心管中，密封，室温静置40 min，使管中样品与气体部分达到一个相的平衡，采用顶空吸气法进行电子鼻检测，每组均3 个平行。

测定条件为：传感器清洗时间80 s，归零时间10 s，样品准备时间5 s，样品测试时间60 s，内部流量300 mL/min。为保证数据的稳定性和精确性，经预实验选取测定过程中50～52 s的数据用于后续分析[12]。

1.3.5 美拉德反应产物pH值的测定

pH值下降的程度是衡量美拉德反应剧烈程度的一个指标。待反应产物自然冷却到室温后，用pH计直接测定反应产物的pH值[13]。

1.3.6 美拉德反应产物中间产物的测定

美拉德反应产物中的低分子质量香味中间体可以用280 nm波长处紫外吸光度表示，吸光度越大，香味物质越多。将美拉德反应产物稀释500 倍，在280 nm波长处测定吸光度。

1.3.7 美拉德反应产物褐变程度的测定

褐色的类黑精是美拉德反应的重要产物，褐变程度提供了一个可视化的测量手段。将美拉德反应产物稀释200 倍，在420 nm波长处测定吸光度。

2 结果与分析

2.1 美拉德反应条件的优化

2.1.1 木糖添加量对美拉德反应的影响

图1 木糖添加量对产物pH值（A）和感官评分（B）的影响Fig.1 Effect of xylose concentration on the pH value and sensory score of Maillard reaction products

木糖物美价廉，具有较好的反应活性[14]，并且是生成呋喃类物质的良好前体物，能够促进产物产生甜味和焦糖香[15]。美拉德反应过程中会产生甲酸和乙酸等有机酸，pH值是衡量美拉德反应剧烈程度的一个重要参数[16-17]，由图1可知，随着木糖添加量的增加，各体系的pH值呈下降的趋势，说明在氨基含量一定的条件下，增加木糖的添加量有助于美拉德反应的进行；其中2%、4% 和6%反应体系间的pH值差异不显著（P＞0.05），4%、6%、8%和10%反应体系间的pH值差异不显著（P＞0.05），6%、8%、10%和12%反应体系间的pH值差异不显著（P＞0.05）；从感官评分发现随着木糖添加量的增加感官评分逐渐升高，但是木糖添加量为12%时，感官评分低于10%的反应体系，这可能是因为糖质量浓度的增加，提高了美拉德反应和焦糖化的反应物质量浓度，有利于反应朝低糖方向发展，加速了美拉德反应的进程，具有香味的小分子物质不断形成，然而，焦糖化也导致了色泽的加深，导致了感官评分的下降。

由图2可发现，随着木糖添加量的增加，2、7和9号传感器的响应值不断升高，其中2号传感器对氮氧化合物较敏感，7号传感器对硫化物类物质最为敏感，9号传感器对有机硫物质敏感，根据电子鼻检测分析，木糖添加量的变化对产物的含硫和含氮化合物具有明显的影响。

图2 10 个传感器对不同木糖添加量美拉德反应风味物质的响应图Fig.2 Responses of 10 sensors to the odorants of Maillard reaction products formed with different amounts of xylose

图3为不同木糖添加量美拉德反应产物电子鼻区分的主成分分析（princial components analysis，PCA）图，可以看出，不同木糖添加量的美拉德反应产物第1主成分（75.39%）和第2主成分（14.31%）累积方差贡献率为89.70%，两个因素包含了样品的大部分信息，可以较好地反映原来多指标的信息。从图3可发现，不同木糖添加量美拉德反应产物风味上有部分重叠，这是因为各反应体系的主体芳香成分接近，只是含量上有区别。在第1主成分上，从左到右点的方向，木糖添加量依次增加，10%和12%的木糖添加量与其他组别处于不同的区域。结合各个指标的分析结果，选择10%为适宜的木糖添加量。

图3 6 组样品电子鼻区分的PCA图Fig.3 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed with different amounts of xylose

2.1.2 反应温度对美拉德反应的影响

图4 反应温度对美拉德产物pH值（A）和感官评分（B）的影响Fig.4 Effects of reaction temperature on the pH value (A) and sensory score (B) of Maillard reaction products

由图4可知，随着反应温度的升高，反应产物的pH值不断降低，反应进程不断加速，不同温度的反应体系间差异达到显著水平（P＜0.05），这与大量研究结果[18-20]相同；经感官评定，温度为110 ℃时，产物的色泽和风味较好，这与丛艳君等[21]的研究结果相同。当温度超过110 ℃时，会导致产物炭化，杂味成分增多并带有焦臭，这是因为美拉德反应是一个复杂的反应网络，每步反应对温度的敏感性都各不相同，温度的高低会促使反应网络沿着不同的反应支路而生成不同的产物[22]，通常，反应温度升高，美拉德反应加快，温度每升高10 ℃，反应速率增加3～5 倍，温度过高，会产生较强烈的异味，降低食品中营养物质氨基酸和糖类的营养价值，温度过低，反应程度不够，产生的香气不够浓郁[23-24]。

图5 10 个传感器对不同温度的美拉德反应风味物质的响应图Fig.5 Responses of 10 sensors to the odrants of Maillard reaction products formed at different reaction temperatures

由图5发现，随着反应温度的升高，传感器1、3和5的响应值缓慢降低，传感器2、4、6、7、8、9和10的响应值不断加强，说明温度升高对各种风味均有影响。

图6 5 组样品电子鼻区分的PCA图Fig.6 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed at different reaction temperatures

从图6可以看出，不同反应温度条件下美拉德反应产物第1主成分（92.84%）和第2主成分（3.85%）的累积方差贡献率为96.69%，两个因素包含了样品的大部分信息，可以较好地反映原来多指标的信息，其区别主要体现在第1主成分上。从图6可发现，在第1主成分上，从左到右点的方向，温度逐渐升高，不同反应温度的美拉德反应产物呈现出良好的单向性，区分明确；其中，80 ℃和90 ℃反应温度条件下的美拉德反应产物风味有部分重叠，100、110 ℃和120 ℃反应温度条件下的产物风味PCA分析处于不同的区域。综合考虑各个指标，选择110 ℃为较佳的反应温度。

2.1.3 反应时间对美拉德反应的影响

图7 反应时间对美拉德产物pH值（A）和感官评分（B）的影响Fig.7 Effects reaction time on the pH value and sensory score of Maillard reaction products

图8 10 个传感器对不同反应时间的美拉德反应风味物质的响应图Fig.8 Responses of 10 sensors to the odorants of Maillard reaction products formed at different reaction times

由图7发现，随着反应时间的延长，反应产物的pH值不断降低，美拉德反应程度持续加深，反应50、60、70 min的pH值不存在显著性差异（P＞0.05），其他组别间均差异显著（P＜0.05）；经感官评定发现，美拉德反应由30 min延长至80 min的过程中，感官评分并非随着时间的增加而提高，这与张彩菊等[25]研究结果相似，反应50 min时产生的风味较好，合理控制反应时间的长短对于风味物质的生成非常关键，时间过短，反应不完全，反应中间体还没有充分转化为风味化合物，呈味、呈香

不理想；而反应时间过长，则反应液颜色较深且呈焦糊味，影响呈味物质的可接受性。因此选择50 min为适宜的反应时间。

如图8所示，随着反应时间的延长，传感器1、3和5的响应值缓慢降低，传感器2、4、6、7、8、9和10的响应值不断加强，这与反应温度对产物风味特性的影响结果相同。

图9 6 组样品电子鼻区分的PCA图Fig.9 Principal component analysis of electronic nose data for Maillard reaction products formed at different reaction times

从图9可以看出，不同反应时间条件下美拉德反应产物第1主成分（80.71%）和第2主成分（13.97%）的累积方差贡献率为94.68%。反应50、60、70 min产物的风味几乎重叠，说明3 个时间段产生的风味物质差异不明显，这与pH值的变化规律相似。综合考虑，选择50 min为适宜的反应时间。

2.2 美拉德反应条件正交试验优化

选择单因素试验中木糖添加量、反应温度和反应时间作L9（34）正交试验，对美拉德反应条件参数进行优化，试验方案及结果见表2。

表2 正交试验设计与结果Table2 Orthogonal array design with experimental results

由表2可知，影响感官评分的各因素主次顺序为：反应温度（B）＞木糖添加量（A）=反应时间（C），从表3的方差分析可知，反应温度对美拉德反应感官评分影响显著，木糖添加量和反应时间的影响不显著。根据极差分析得到美拉德反应的最优组合为A2B2C2，即木糖添加量10%、110 ℃条件下反应40 min。而表2中的最优工艺为A2B2C3和A3B2C1，即10%木糖、110 ℃条件下反应60 min 和12%木糖、110 ℃条件下反应50 min。以所得的3 个工艺参数进行验证实验，结果如表4所示，发现各反应组的反应进程和反应产物差异不显著，这与方差分析结果中温度的影响因素显著相吻合，因此，从节约能源的角度考虑，选用A2B2C2为最优方案。

图10 10 个传感器对不同反应基料的美拉德反应风味物质的响应图和PCA图Fig.10 Responses of 10 sensors to Maillard reaction products formed under different reaction conditions

从图10可发现，试验组3、5、7，试验组2、4、9、试验组1、6、8处于相对靠近的区域，这与感官评分基本吻合。

表3 感官评价方差分析Table3 Analysis of variance (ANOVA) of sensory score

表4 验证实验结果Table4 Results of verification experiments

3 结 论

通过单因素试验对鲍鱼蒸煮液美拉德反应的影响因素进行考察，结果表明木糖添加量、反应温度及反应时间对鲍蒸煮液美拉德反应产均有影响，其中反应温度对鲍蒸煮液美拉德反应的影响最为显著。在单因素试验的基础上进行了正交试验，确定了美拉德反应的最佳反应条件为：在鲍蒸煮液中添加10%木糖，于110 ℃条件下反应40 min。所得反应汁色泽较佳，有较好的鲜味且无腥臭味，符合调味品基料的要求。

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Optimization of Preparation of Seafood Flavor Condiment Base from Cooked Abalone Juice by Maillard Reaction

WU Jingna1,2, JIN Yanfen3, CHEN Xiaoting1, PAN Nan1,2, YE Linhong1,2, LIU Zhiyu1,2,*
(1. Fisheries Research Institute of Fujian, National Research and Development Center for Marine Fish Processing (Xiamen), Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province, Xiamen 361013, China; 2. Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources, Xiamen 361013, China; 3. College of Food and Biological Engineering, Jimei University, Xiamen 361021, China)

In this study, cooked abalone juice was used to produce seafood flavor condiment base via Maillard reaction with xylose under heating conditions. Sensory evaluation and pH value of the reaction products were determined and odor changes were analyzed using electronic nose. Using orthogonal array design, the reaction conditions xylose concentration, temperature and time were optimized to be 10%, 110 ℃, and 40 min, respectively. Under the optimized conditions, the pH value of the Maillard reaction products was 4.73 ± 0.08, and absorbance values at 280 and 420 nm (A280 nmand A420 nm) were 0.37 ± 0.02, and 0.27 ± 0.02, respectively.

cooked abalone juice; Maillard reaction; electronic nose

10.7506/spkx1002-6630-2016220010

TS254.4

A

1002-6630（2016）22-0069-08

吴靖娜, 靳艳芬, 陈晓婷, 等. 鲍鱼蒸煮液美拉德反应制备海鲜调味基料工艺优化[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 69-76. DOI:10.7506/spkx1002-6630-2016220010. http://www.spkx.net.cn

WU Jingna, JIN Yanfen, CHEN Xiaoting, et al. Optimization of preparation of seafood flavor condiment base from cooked abalone juice by Maillard reaction[J]. Food Science, 2016, 37(22): 69-76. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-2016220010. http://www.spkx.net.cn

2016-04-19

国家海洋公益性科研专项（201405016）；福建省科技重大专项（2014NZ0001-1）；

厦门市海洋经济发展专项（14CZP041HJ15）；福建省海洋高新产业发展专项；

福建省海洋经济创新发展区域示范项目（2014FJPT01）；厦门南方海洋研究中心项目（14PZY017NF17）

吴靖娜（1984—），女，助理研究员，硕士，研究方向为水产品加工与综合利用。E-mail：31301863@qq.com

*通信作者：刘智禹（1972—），男，教授级高级工程师，博士，研究方向为水产品加工与综合利用。E-mail：13906008638@163.com