不同蛋白酶对红鳍笛鲷鱼排酶解液风味影响

宿小杰，王珊珊，崔青曼，马玉洁，于莹，周德庆*

（1.天津科技大学海洋与环境学院，天津300457；2.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛266071）

红鳍笛鲷（Lutjanus erythrina），又名红笛鲷鱼、赤鳍笛鲷、红鸡鱼、红曹鱼、红鱼，是我国南海重要的经济鱼类之一，个体近椭圆形，体长可达82 cm，属上等食用鱼[1]。其风味醇厚鲜甜，适合煮汤、煎食，也适合加工成盐渍制品或罐头[2]。海捕红鳍笛鲷从船载制冷设备进入工厂加工时鱼肉被剖下进行下一步精加工，而剩余的加工副产物约占鱼体总重的40%，主要包括鱼鳍、鱼尾、鱼排（附着残余鱼肉的鱼骨）等，常被作为废弃物弃掉或以低廉的价格卖给鱼粉加工厂，不但降低了红鳍笛鲷本身的价值，使得大量的蛋白质资源流失，而且造成了环境的污染[3]。

红鳍笛鲷鱼排具有较高的蛋白质含量，红鳍笛鲷本身浓郁的鲜味成分和丰富的口感来源于本身富有的呈味肽[4]。呈味肽的呈味特性与其氨基酸的组成密切相关，具有复杂而微妙的风味，可以使口腔总体呈味协调[5]。对于多肽呈味特性的研究始于上世纪六十年代，最初的研究认为氨基酸使得食物呈现丰富滋味，由氨基酸组成的多肽只有缓冲平衡滋味的作用。Kirimura等[6]于1969年发现L-Leu-L-Leu和γ-L-Glu-L-Glu这两个二肽的呈味阈值远低于氨基酸L-Leu和L-Glu的阈值，表明特定结构的肽可能比游离氨基酸具有更鲜的滋味呈现。张典等[7]采用超高效液相色谱-串联质谱（ultra performance liquid chromatography tande mass spectrometry，UPLC-MS/MS）和从头测序法从牡蛎酶解液中分离鉴定出31种呈味肽并固相合成了其中4种，合成的牡蛎呈味肽在食盐以及食盐味精混合溶液中均具有明显的鲜味增强效果。刘源等[8]对热加工暗纹东方鲀肌肉中呈味肽进行分离鉴定及呈味特性研究，分别得到新的呈味五肽（Cys-Ala-Leu-Thr-Pro）和六肽（Arg-Pro-Leu-Gly-Asn-Cys），与谷氨酸钠和氯化钠具有滋味协同作用，能够增强鲜味强度。谢晓霞[9]从文蛤水提液中制备呈味肽，最终获得一种九肽（Ser-Thr-Met-Leu-Leu-Glu-Ser-Glu-Arg），具有鲜味，略微咸味。在呈味肽的研究过程中，应用蛋白酶水解技术，反应条件温和，反应过程可控，不仅大大提高了红鳍笛鲷鱼排中活性物质的利用，而且节约了反应时间。目前酶解提升产品风味多见于虾蟹[10]、扇贝[11]、罗非鱼[12]、鳕鱼[13]的加工副产物中的应用，而以红鳍笛鲷鱼排为原料的研究报道相对较少。本试验以红鳍笛鲷鱼排为原料，分别采用中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶4种酶制剂进行水解，在最佳酶解条件下制备具有良好风味的酶解液，进而通过感官评价与电子舌试验确定最终的呈味特性，选出最佳蛋白酶，以期为后续研发富含红鳍笛鲷鱼排呈味肽的海鲜调味品提供一定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

红鳍笛鲷鱼排：烟台市蓬莱京鲁渔业有限公司提供，海捕红鳍笛鲷由工厂剖肉后，将鱼排速冻置于隔热泡沫箱内，速运至实验室（期间不超过4 h），于-40℃冷藏备用；中性蛋白酶（4.8×104U/g）、碱性蛋白酶（8.6×104U/g）：丹麦诺维信生物技术有限公司；木瓜蛋白酶（1.5×105U/g）、风味蛋白酶（1.5×104U/g）：北京索莱宝科技有限公司；茚三酮、D-果糖、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯化钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

ZHSY-50N型水浴恒温振荡器：上海知楚仪器有限公司；JYL-CO12E型破壁机：九阳股份有限公司；UV-9000型紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；EL204型电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；STARTER3C型pH计：奥豪斯仪器有限公司；HH-21-4型电热恒温水浴锅：常州诺基仪器有限公司；XT5118-OV50型电热鼓风干燥箱：杭州雪中炭恒温技术有限公司；LC-4012型低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；iTongue电子舌：上海昂申智能科技有限公司；Sykam S-433D全自动分析仪：东莞市谱标实验器材科技有限公司；MixMax漩涡振荡器：合肥艾本森科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理

取红鳍笛鲷鱼排解冻后，洗净，将鱼排剪成2 cm×2 cm左右的小块，经126℃高温高压处理40 min后进行匀浆。蒸馏水漂洗脱脂30 min[14]。

1.3.2 酶解液的制备

取红鳍笛鲷鱼排匀浆100 g置于500 mL三角锥形瓶中，加入纯净水100 mL，用HCl和NaOH溶液调节pH值为蛋白酶的最佳pH值。按照3000U/g的加酶量加入各蛋白酶，在50℃条件下酶解4 h。酶解结束后沸水中10 min灭酶，冷却后4 000 r/min离心10 min，收集上清液备用。

4种蛋白酶酶解条件见表1。

表1 4种蛋白酶酶解条件Table 1 Conditions for hydrolysis of 4 different proteases

1.3.3 氨基酸组成分析

参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》方法进行测定，使用全自动分析仪对酶解液进行氨基酸组成分析[15]。

1.3.4 水解度的测定

采用茚三酮比色法[16]测定水解度。水解度（degree of hydrolysis，DH）可以反映蛋白质的水解程度。准确称量0.100 0 g干燥过的甘氨酸，定容至100 mL，取出2.00 mL定容至100 mL，得到20 μg/mL的溶液。取该溶液稀释成2 μg/mL～20 μg/mL的溶液用于标准曲线的制作。取2 mL试液于具塞试管中，分别加入1 mL茚三酮显色剂，混匀，同时做空白试验。沸水浴15 min后立即放入冷水中冷却，加入5.00 mL 40%乙醇溶液，于漩涡振荡器剧烈振荡数分钟至棕红色褪去，25℃室温下放置15 min，570 nm处测定吸光值。以甘氨酸摩尔数为横坐标，吸光值为纵坐标，制作标准曲线。标准曲线方程为y=0.040 7x-0.012 1，R2=0.999 5。

将酶解液稀释2 000倍，取2.00 mL稀释液于试管中并加入1.00 mL茚三酮显色剂，混匀，同时做空白试验。其余操作同上。利用标准曲线计算出酶解液中-NH2含量。水解度计算公式如下。

式中：DH为水解度，%；h为酶解后每克蛋白质被裂解的肽键毫摩尔数，mmol/g；htot为每克原料蛋白质的肽键毫摩尔数，mmol/g。

1.3.5 多肽含量的测定

三氯乙酸法[17-18]测定多肽含量。取酶解液10 mL，加入20%三氯乙酸10 mL，漩涡振荡器混匀后静置10 min，4 500 r/min离心10 min。检测上清液中总氮含量用以计算酶解液中多肽含量。

1.3.6 感官评价

参考杨琬琳[19]感官评价方法对红鳍笛鲷鱼排酶解液的风味进行感官评价。感官评价由6名感官评价员组成，均经过专业的感官培训，评分采用5分制（1表示味道极弱，5表示味道极强），对酶解产物的风味（包括鲜味、苦味、醇厚味、涩味、整体喜好度）进行评价。每个样品的每种滋味特征取评分的平均值作为感官评价结果。

1.3.7 电子舌测定

采用itongue电子舌系统，对酸、甜、苦、咸、鲜5种基本味觉具有专一响应性。将酶解液与超纯水按体积比1∶9进行稀释处理。其标准品为0.2、0.3、0.4 mg/mL的 NaCl（代表咸味）和 0.2、0.3、0.4 mg/mL的谷氨酸钠（monosodium glutamate，MSG，代表鲜味）[20]。检测前仪器需自检、活化预热、校准、诊断。设置检测条件为每个样品检测定6次，检测时间120 s，每个样品检测结束后以超纯水进行清洗。

1.4 数据分析

试验数据均以“平均值±标准偏差”表示，采用SPSS 22.0进行相关数据的方差分析和显著性检验，每组试验数据重复3次，采用SciDAVis1.26制图。

2 结果与分析

2.1 蛋白酶种类对红鳍笛鲷鱼排水解度及多肽含量的影响

不同蛋白酶对水解度和多肽含量的影响见表2。

表2 不同蛋白酶对水解度和多肽含量的影响Table 2 Effects of different proteases on hydrolysis degree and polypeptide content

如表2所示，风味蛋白酶的酶解产物水解度最高，为29.14%，其次是木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶，远高于中性蛋白酶17.03%。由此可见，在相同酶解条件下，酶解效果与酶的种类有较大的关系。蛋白质水解度是反映酶解程度的一个指标[21]，中性蛋白酶是一种内切酶，作用于蛋白质肽链的中间位点；而风味蛋白酶兼具内切酶和外切酶的特性[22]，既可以切开肽链内部肽键又可以从肽链的末端切断并释放游离氨基酸，因此风味蛋白酶的水解度要远远高于中性蛋白酶。这表明风味蛋白酶的水解效率最高。结果与范秀萍等[23]研究结果相似，仇泓博等[24]也发现风味蛋白酶有较好的水解效果。

通过多肽含量的比较，结果表明，风味蛋白酶多肽含量最高为4.27 g/100 g，多肽含量可以反映蛋白质水解程度，多肽含量的趋势大致与水解度趋势相似，说明风味蛋白酶有较高的水解效率。整体呈味受多肽含量的影响[25]，多肽的呈味具有复杂而微妙的风味，可以使口腔总体的呈味具有协调的口感。通过红鳍笛鲷鱼排酶解液中水解度和多肽含量的差异，说明风味蛋白酶制备呈味肽效果较木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶更加优异。

2.2 红鳍笛鲷鱼排酶解液氨基酸组成分析

红鳍笛鲷鱼排酶解液氨基酸组成分析见表3。

表3 红鳍笛鲷鱼排酶解液氨基酸组成分析Table 3 Analysis of amino acid composition in enzymatic hydrolysate of crimson snapper frame

续表3 红鳍笛鲷鱼排酶解液氨基酸组成分析Continue table 3 Analysis of amino acid composition in enzymatic hydrolysate of crimson snapper frame

天然蛋白质中的氨基酸及其盐大多具有甜味或苦味，少数几种具有鲜味或酸味。氨基酸组成对于鉴别整体呈味具有重要作用[26]。Umayaparvathi等[27]发现牡蛎酶解产物富含半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸等鲜味氨基酸，从而使得牡蛎具有鲜甜的滋味；郭淋凯等[28]通过碱性蛋白酶水解章鱼-鲍鱼加工副产物制备氨基酸含量较高的海鲜风味酶解液。由表3可知，4种酶解液中的氨基酸含量最高的是风味蛋白酶酶解液，氨基酸含量8520mg/100g，其次是木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶，氨基酸含量分别为7 460 mg/100 g和7 140 mg/100 g。而中性蛋白酶的酶解液中氨基酸含量最低，为6720mg/100 g，说明中性蛋白酶水解能力较差。

红鳍笛鲷鱼排中呈味氨基酸总占比见表4。

表4 红鳍笛鲷鱼排中呈味氨基酸总占比Table 4 Total percentage of flavored amino acids in crimson snapper frame

由表4可知，4种蛋白酶酶解液的鲜甜味氨基酸均高于苦味氨基酸的含量，相关研究表明，鲜甜味氨基酸的存在，正是海产品浓郁鲜美味的主要来源，这些氨基酸含量越高，海产品的鲜美味道越高[29]。红鳍笛鲷鱼排4种酶解液中，一些苦味氨基酸含量虽然较高，例如精氨酸，但是Zhang等[30]在对暗纹东方鲀进行鲜味评估时发现精氨酸与蔗糖、味精、NaCl、咖啡因和柠檬酸溶液等溶液具有协同作用，添加精氨酸可以提高蔗糖的感知力，并增加鲜味、咸味和苦味，同时降低酸味，有助于产生整体愉悦的味道，而不是苦味。Chen等[31]发现一些不具有呈味特性的氨基酸可以增加整体的鲜味和甜味，或者与其它物质产生协同作用。因此，探究红鳍笛鲷鱼排不同酶解液中氨基酸组成和含量，对于研究酶解液呈味特性和应用具有重要意义。

2.3 红鳍笛鲷鱼排酶解液感官评价结果

红鳍笛鲷鱼排酶解液感官评分见表5。

表5 红鳍笛鲷鱼排酶解液感官评分Table 5 Scores of sensory evaluation for crimson snapper frame hydrolysates

对4种酶解液进行感官评价，发现4种酶解液都具有鲜味、苦味、醇厚味及涩味，基本无咸味或甜味，整体喜好度较高，说明酶解过程中蛋白酶对红鳍笛鲷鱼排中的蛋白质和多肽类物质进行作用并产生了呈味肽及呈味氨基酸，综上蛋白酶具有一定的增味效果。从酶解液的鲜味评分来看，风味蛋白酶＞中性蛋白酶＞碱性蛋白酶＞木瓜蛋白酶（P＜0.05）；从酶解液的苦味评分来看，木瓜蛋白酶＞碱性蛋白酶＞中性蛋白酶＞风味蛋白酶（P＜0.05）。这与蛋白酶的水解作用方式有关[32]，根据切割位点的不同，将蛋白酶分为内切酶和外切酶。碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶属内切酶，通过作用于特定的切割位点将蛋白质的肽键切断之后，可能会暴露出位于蛋白质内部结构的疏水基团，疏水基团往往呈现苦味，因而内切酶作用下的酶解液呈味时具有较多的苦味。然而，风味蛋白酶同时具有内切酶和外切酶的特性，内切酶暴露出疏水基团后，外切酶从肽链末端切断肽键，释放一个氨基酸，不仅提高了蛋白质的水解度，而且将苦味肽降解成氨基酸。综上，在感官评价试验中，风味蛋白酶与中性蛋白酶呈现出较高的鲜味，具有类似烤鱿鱼、烤肉香味，且苦涩味较低，具有更高的整体喜好度，比较适用于制备海鲜调味品基料。

2.4 电子舌测定结果

红鳍笛鲷鱼排酶解液电子舌主成分分析见图1。

图1 红鳍笛鲷鱼排酶解液电子舌主成分分析Fig.1 Principal component analysis of electronic tongue of crimson snapper frame excretion hydrolysate

图1显示了不同蛋白酶酶解液的电子舌传感器的主成分分析（principal component analysis，PCA）图，图中前二维主成分累计贡献率达88.07%，高于75%，说明了PC1与PC2包含了PCA转换中绝大部分的信息，提取的主成分能够反映原来多指标的信息，且电子舌能够将4种蛋白酶解液在滋味方面存在的显著差异进行完全区分[33]。不同样品之间的距离可以通过判别指数表示，相同样品散点越聚拢，判别指数越小，表明平行样品之间差异性越小；不同的样品之间互相没有重叠，表明样品之间具有差异性，判别指数越大说明样品之间的差异性越大。以不同浓度梯度的NaCl和MSG作为判别指数中的参比溶液，根据不同浓度的NaCl和MSG来确定样品的咸味和鲜味的滋味强度。由图1可知，中性蛋白酶和风味蛋白酶的酶解液与MSG之间判别指数最小，表明与MSG的呈味特性最为接近，从感官评价结果来看，风味蛋白酶鲜味评分较高，结果与感官评价基本一致。易宇文等[34]以鱼香调味汁为研究对象，分析了人工感官评价与电子舌感官之间的相关性，结果表明，人工感官评价结果与电子舌传感器之间具有良好的一致性。

3 结论

采用电子舌与感官评价相结合的方式对红鳍笛鲷鱼排酶解呈味肽进行评价，并且对4种酶解液进行氨基酸组分分析，同时测定其水解度与多肽含量。在水解度与多肽含量的测定试验中，风味蛋白酶的水解度与多肽含量高于其它3种酶；由氨基酸组分分析结果可知，就鲜味组分占比，中性蛋白酶最高，其次是木瓜蛋白酶、风味蛋白酶、碱性蛋白酶；苦味组分占比，中性蛋白酶与木瓜蛋白酶最高，其次是碱性蛋白酶，风味蛋白酶苦味氨基酸含量最低；感官评价试验中，4种蛋白酶都具有一定的鲜味特性，就苦味特性而言，风味蛋白酶的苦味远低于其它3种酶；通过电子舌主成分分析结果可知，中性蛋白酶和风味蛋白酶与MSG之间的判别指数最小，说明其呈味特性与MSG较接近。结果表明风味蛋白酶是最适合红鳍笛鲷鱼排水解的蛋白酶。其鲜味浓郁，类似烤鱿鱼、烤肉香味，是感官评价最高的酶解液，为下一步制作海鲜调味品基料提供了一定的理论依据。