蝦頭酶解產(chǎn)物微生物混合發(fā)酵工藝及其風味成分的變化.pdf

1、蝦頭是生產(chǎn)去頭蝦和蝦仁等產(chǎn)品的主要副產(chǎn)物，富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、各種氨基酸、蝦青素、維生素、人體必需的微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，是生產(chǎn)海鮮調(diào)味料的優(yōu)質(zhì)原料。充分利用蝦頭內(nèi)源酶的活性，來提取蝦頭內(nèi)含物（自溶），具有成本低、條件溫和、反應易控制等諸多優(yōu)點，但是自溶法提取的蝦頭內(nèi)含物常常具有苦味、腥味等不良風味，影響產(chǎn)品質(zhì)量。而在自溶的同時添加風味蛋白酶可以降低苦味，但對腥味、異味的改善作用不大。目前改良蝦頭酶解產(chǎn)物不良風味的方法主要有物理法、

2、化學法和生物法。而利用微生物發(fā)酵的方法具有促進蛋白質(zhì)水解、增加發(fā)酵香味、抑制腥味、異味等優(yōu)點，能夠較好的解決酶解產(chǎn)物不良風味的問題。本論文針對蝦頭酶解產(chǎn)物風味上的缺點，采用混合微生物發(fā)酵法改良風味，首先研究了發(fā)酵工藝，然后分析了在發(fā)酵過程中風味成分及生化指標的變化規(guī)律，在此基礎上，初步研究了風味變化的形成機理。主要研究內(nèi)容與結果如下：
　?。?）以感官評分和氨基態(tài)氮含量為考察指標，首先對發(fā)酵菌種組合進行了優(yōu)化。然后利用正交試驗法對

3、蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，具體考察了發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、接種量對發(fā)酵指標的影響。結果表明：發(fā)酵的最佳菌種組合為木糖葡萄球菌、戊糖片球菌和枯草桿菌（比例為1:1:1）。發(fā)酵最佳工藝為發(fā)酵溫度30℃，接種量3％，發(fā)酵時間8h。在最佳條件下，獲得的發(fā)酵產(chǎn)物蝦味濃郁，風味飽滿，氨基態(tài)氮含量達到0.453g/100mL。
　?。?）采用化學分析法和儀器分析法分析了蝦頭酶解產(chǎn)物在發(fā)酵過程中主要呈味成分（滋味）的變化。結果表明：蝦頭酶解產(chǎn)物

4、呈味成分在0-72h發(fā)酵過程的主要呈現(xiàn)如下5種變化規(guī)律：1）含量變化不顯著或含量低于呈味閾值，主要成分有無機離子、蘋果酸和 AMP；2）含量逐漸減少，主要成分有糖原和葡萄糖；3）含量逐漸增加，主要成分有乙酸、檸檬酸和甜菜堿；4）含量先增加后減少，主要成分有核苷酸關聯(lián)化合物、GMP、Hx、乳酸、琥珀酸，并且這些呈味成分都在發(fā)酵15h含量達到最大值；5）含量先減少再增加之后再減少，主要成分有氨基酸和呈鮮甘味的氨基酸；氨基酸總量在發(fā)酵0-25

5、h逐漸減少，在25-48h漸漸增加，而在48-72h又減少；呈鮮甘味的氨基酸含量在發(fā)酵0-8h略微減少，在8-48h逐漸增加，而在48-72h又減少。
　　蝦頭酶解產(chǎn)物在發(fā)酵8h時，主要呈味成分為核苷酸關聯(lián)化合物、甜菜堿、糖原和葡萄糖等。與發(fā)酵0h時的產(chǎn)物相比，雖然氨基酸總量與呈鮮甘味氨基酸含量分別減少了360mg/100mL、20mg/100mL，但核苷酸關聯(lián)化合物總量增加了13.11 mg/100 mL；同時甜菜堿、GMP、乳

6、酸、琥珀酸、乙酸和檸檬酸的含量在發(fā)酵8h時也有所增加；AMP在發(fā)酵8h時的含量最高，雖然未達到其呈味閾值，但能在一定程度上壓抑苦味，增強蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵液的滋味。而與發(fā)酵15h相比，Hx含量少了3.62 mg/100 mL，同時糖原和葡萄糖含量分別多了1.34mg/100 mL、666.5mg/100 mL。
　?。?）采用固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用（SPME-GC-MS）研究了蝦頭酶解產(chǎn)物在發(fā)酵過程中揮發(fā)性風味成分的變化。結果表明：在0

7、-72h發(fā)酵過程中，揮發(fā)性物質(zhì)種類呈先增加后減少趨勢，在發(fā)酵0-25h增加了16種；在25-72h減少了11種。揮發(fā)性成分主要為醛類、醇類、酮類和含氮化合物。醛的種類在發(fā)酵0-25h由5種增加到7種，在25h-72h從7種減少到2種；醛類的相對含量在0-72h一直減少，從20.45%減少到1.39%；但是直鏈的脂肪醛、支鏈醛、不飽和醛的含量變化呈現(xiàn)出不同的趨勢；直鏈的脂肪醛相對含量在發(fā)酵0-8h增加，8h之后開始減少；支鏈醛相對含量隨著

8、發(fā)酵時間的延長一直減少；不飽和醛相對含量則隨著發(fā)酵時間的延長一直增加；貢獻的風味可能從香草、青草和辛辣的氣味轉變成魚腥味和植物的氣味。醇類的種類在發(fā)酵0-25h從6種增加到12種，而在25-72h從12種減少到10種；醇類的相對含量呈現(xiàn)先增加后減少再增加的變化趨勢，在發(fā)酵0-8h從12.64%增加到26.12%，在8-15h減少到23.72%，15-72h時又增加到25.08%；但長直鏈醇類、不飽和醇、支鏈醇的含量變化表現(xiàn)出不同的趨勢；

9、長直鏈醇類相對含量在發(fā)酵0-15h增加，15h之后逐漸減少；支鏈醇相對含量在發(fā)酵0-25h增加，25h之后逐漸減少；不飽和醇相對含量變化不大；貢獻的風味可能從清香、木香、脂肪香向酸敗、土氣味轉變。酮類種類在0-72h從3種增加到6種；酮類的相對含量也從8.16%增加到47.13%；并且甲基酮相對含量具有相同的變化趨勢，含量在0-72h也一直增加；貢獻的風味可能從甜的花香和果香風味向苯醌、黃油氣味轉變。含氮化合物種類在發(fā)酵0-72h從2種

10、增加到5種；含氮化合物的相對含量在發(fā)酵0-25h從10.35增加到12.44%，25h之后逐漸減少到4.4%。這四類化合物構成蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵液良好風味的主體，而其他類化合物也對發(fā)酵液的風味有一定貢獻。
　　蝦頭酶解產(chǎn)物在發(fā)酵8h時，主要嗅氣成分有酯類、具有芳香氣味直鏈醛、吡嗪類、2,3丁二酮、二甲硫和壬酸等。酯類和具有芳香氣味直鏈醛的相對含量在蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵8h最高，分別為5.6%、4.82%。而與發(fā)酵0h相比，2,3丁二酮、

11、吡嗪類化合物在發(fā)酵8h才開始出現(xiàn)；而與其他發(fā)酵時間相比，具有腐臭的、辛辣氣味的支鏈醇的含量相對較少，二甲硫和壬酸只在發(fā)酵0h和8h出現(xiàn)，并且發(fā)酵時間越長，呋喃類和芳香族化合物對風味貢獻度越小。
　　（4）利用化學分析法及儀器分析法測定蝦頭酶解產(chǎn)物在0-72h發(fā)酵過程中pH、總酸、不良含氮嗅氣成分含量，與風味變化相關酶類活性，以及微生物數(shù)量的變化。結果表明：pH值呈先下降再上升最后趨于穩(wěn)定的趨勢，在發(fā)酵25h時pH值最低，為5.52

12、；總酸含量呈先增加再減少最后趨于穩(wěn)定的趨勢，在發(fā)酵25h含量最高，為0.528g/100mL。不良含氮嗅氣成分含量一直增加；其中氨氣態(tài)氮、TVBN、腐胺和尸胺的含量分別從57.5mg/100mL增加到698.5mg/100mL，28.59 mg/100mL增加到203.51 mg/100mL，10.85mg/100mL增加到25.60 mg/100mL，7.3 mg/100mL增加到38.94 mg/100mL。與風味相關的主要酶類活性

13、呈現(xiàn)3種變化趨勢：1）呈上升下降上升再下降的趨勢，主要酶類為蛋白酶，并且在發(fā)酵0-8h時，蛋白酶活性上升；2）呈上升下降再上升的趨勢，主要酶類為谷氨酸脫羧酶與谷氨酸脫氫酶，在發(fā)酵0-8h時，2種酶活性上升；3）呈先下降再上升的趨勢，主要酶類為鳥氨酸脫羧酶和賴氨酸脫羧酶；并且在0-8h，2種酶活性下降。
　　菌相在0-72h發(fā)酵過程中呈現(xiàn)2種變化趨勢：1）有益菌數(shù)量呈先增加后減少趨勢；乳酸菌在發(fā)酵25h數(shù)量最多，為9.17 log

14、CFU/g；木糖葡糖球菌在發(fā)酵8h數(shù)量最多，為8.39 log CFU/g；2）腐敗菌數(shù)量一直增加；假單胞菌在0-72h逐漸從4.11log CFU/g增加到8.93 log CFU/g；腸道菌在0-72h逐漸從4.73log CFU/g增加到8.17 log CFU/g。
　　在發(fā)酵0-8h時，木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、枯草桿菌這3種有益菌具有最適生長 pH；且蛋白酶相對酶活上升，鳥氨酸脫羧酶和賴氨酸脫羧酶活性下降；腐胺等生物胺

15、增加不顯著，木糖葡萄球菌對蝦頭酶解產(chǎn)物良好風味的產(chǎn)生具有主要貢獻；而發(fā)酵8h之后腐胺等生物胺含量快速增加，風味劣變速度加劇，因此發(fā)酵8h時腐胺含量（11.5mg/100mL）可以成為蝦頭酶解產(chǎn)物發(fā)酵終點判斷依據(jù)。
　　發(fā)酵過程中蝦頭酶解產(chǎn)物風味的形成是一個復雜的過程，其主要動力來源于微生物代謝及其分泌的外源酶的作用，形成它風味的底物主要是酶解的蛋白質(zhì)、肽、氨基酸和添加的糖類，形成風味的途徑主要是通過蛋白質(zhì)的降解、氨基酸代謝、糖類降