南美白对虾虾头自溶产物主要呈味成分分析

伍 彬，章超桦,2,*，吉宏武,2，解万翠，冯小敏，付光中

(1.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；2.广东省高等学校水产品深加工重点实验室，广东 湛江 524088)

南美白对虾虾头自溶产物主要呈味成分分析

伍 彬1，章超桦1,2,*，吉宏武1,2，解万翠1，冯小敏1，付光中1

(1.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；2.广东省高等学校水产品深加工重点实验室，广东 湛江 524088)

以南美白对虾虾头为原料，制备风味良好的自溶产物。采用高效液相色谱法、原子吸收光谱等方法分析其主要的呈味物质。结果表明：游离氨基酸含量丰富，总量达9300mg/L，其中天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸4种呈鲜味氨基酸的总含量达2130mg/L，占总游离氨基酸的22.9%；核苷酸及其关联化合物中，与鲜味有着密切联系的肌苷酸(IMP)含量为6.12mg/L；无机质离子Na+、K+、Cl－含量分别达663.7、182.1、417.2mg/L；甜菜碱、乳酸和琥珀酸含量分别达2400、15.27、13.32mg/L。这些成分都影响着南美白对虾虾头自溶产物的鲜味、甜味及整体的滋味。

南美白对虾虾头；自溶产物；呈味物质

中国的南美白对虾(Penaeus vannamei)产量居世界第一位，2007年的产量达86.7万t，仅出口到美国的产量就达48.4万t。在出口产品中又以冷冻去头虾为主，虾头约占虾体重的35%～45%[1]，这势必会产生大量的虾头下脚料，粗略统计达30.3万t，如何充分利用虾头就成了亟待解决的问题。虾头中粗蛋白含量达14.1%，非蛋白氮含量为693mg/100g，富含Ca、Mg等矿物元素[2]，是生产调料与食品添加剂的良好资源。已有报道，直接将虾头研磨，喷雾干燥加工成虾味调味料，或通过添加外源酶如中性蛋白酶等进行酶解，再经过调配将虾头制成虾酱、虾调味汁、虾香味素等[3-4]，但对其中含有的呈味成分鲜有报道。本实验拟利用虾头自身的内源酶进行酶解，研究酶解产物中的主要呈味物质，旨在为新型虾味调味料的开发研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南美白对虾虾头 广东湛江国联水产有限公司(2009年4月)。

ATP、GMP、IMP、ADP、Hx、AMP、HxR、AdR、乳酸、琥珀酸(标准品) Sigm a公司；甲醇(色谱纯)，磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、甘氨酸、甜菜碱

等(分析纯) 国药集团上海化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

LC-20A高效液相色谱仪(配有紫外检测器) 日本Shimadzu公司；Thermo M原子吸收光谱仪 德国Thermo公司；CF16RX冷冻离心机、835-50型高速氨基酸自动分析仪 日本Hitachi公司；DS-1高速组织捣碎机 上海标本模型厂。

1.3 方法

1.3.1 自溶产物的制备[2]

将虾头在高速组织匀浆器中匀浆，匀浆后置于烧杯中，按料液比1:3(m/V)加水搅拌混匀，调节pH值至7.85，置于50℃水浴锅中保温3h，后于100℃水浴灭酶10min，冷却，5000r/min离心15min，取上清液，即为样品溶液。

1.3.2 游离氨基酸的测定

仪器：日立835-50型高速氨基酸分析仪；柱：离子交换柱，26mm×150mm；柱温：53℃；进样体积：50μL；洗脱液：IPH-1、2、3、4；泵流速：0.225mL/ min；分析时间：72min。

1.3.3 ATP及其关联化合物的测定[5]

样品处理：取样品溶液10mL，用30mL 8%的冷的高氯酸(PCA)均质2min。在4℃条件下10000r/min离心20min，取上清液，沉淀重新提取两次，上清液用10mol/L的KOH调节pH6.5，在0℃保存30min以沉淀高氯酸钾，过滤取上清液，用中性PCA(pH6.5)定容至100mL，4℃保存备用。

HPLC条件：色谱柱：Cosmosil 5 C18(4.6mm× 250mm，5μm)；检测波长：254nm；柱温：25℃；进样量10μL；流动相：A为50mmol/L KH2PO4-K2HPO4缓冲液(pH6.5)；B由流动相A与甲醇以体积比9:1的比例混合组成，流速0.7mL/min。梯度洗脱程序：0～14min，流动相A为100%；14～18min，流动相B由0增至25%；18～22min，流动相B由25%增至90%；25min，流动相B增至100%，保持B洗脱25min。

1.3.4 有机酸的测定

样品处理：取样品溶液1 0 m L，用3 0 mL 2% NH4H2PO4(pH2.5)混匀，在20℃条件下14000r/min离心20min，取上清液，沉淀重新提取两次，定容至50mL，4℃保存备用。

HPLC条件：色谱柱：Cosmosil 5 C18(4.6mm× 250mm，5μm)；检测波长：205nm；柱温：25℃；进样量10μL；流动相：2% N H4H2PO4(pH2.5)，流速1.0mL/min。

1.3.5 无机离子的测定

阳离子：取一定量的样品溶液经湿法消化，用原子吸收光谱仪测定[6]。

阴离子：PO43－用钼蓝比色法[7]；Cl－用硝酸银滴定法[8]。

1.3.6 糖原的测定

采用苯酚-硫酸法[9]。

1.3.7 甜菜碱的测定

采用雷氏盐结晶比色法[10-11]。

2 结果与分析

2.1 游离氨基酸含量的测定结果

表1 虾头自溶酶解产物中游离氨基酸含量Table 1 Free amino acid composition in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

南美白对虾虾头酶解液中的游离氨基酸组成如表1所示，样品中游离氨基酸的总量达9300mg/L。其中丙氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸、精氨酸的含量均在700mg/L以上，仅此5种氨基酸即占游离氨基酸总量的49%。Asp、Glu、Gly、Ala 4种呈鲜味的氨基酸总含量达2130mg/L，占总游离氨基酸的22.9%，尤其是丙氨酸的含量较高为820mg/L。这和甲壳类动物中的游离氨基酸组成是一致的。一般认为这几种氨基酸在甲壳动物中之所以含量较高，是因为它们起着调节渗透压的作用[12]。

游离氨基酸是虾头酶解产物滋味的重要组成成分。鲜味氨基酸是指一些具有鲜味的L型天然氨基酸，其中最具代表性的是谷氨酸一钠(monosodium glu tamate，MSG)，它也是鲜味物质的最典型代表。普遍认为谷氨酸具有鲜味，甘氨酸具有爽快的甜味，丙氨酸、脯氨酸是略带苦味的甜味氨基酸，精氨酸是一种苦味氨基酸，有增加风味的复杂性程度以及提高鲜度的作用，组

氨酸可以增强风味效果，蛋氨酸、缬氨酸是与苦味有关的氨基酸[13]。

本实验中游离氨基酸总量达9300mg/L，鲜味氨基酸占22.9%，由此可以认为游离氨基酸对南美白对虾自溶产物的呈味起着主体作用，Asp、Glu、Gly、Ala 4种氨基酸影响着自溶产物鲜味和甘味。这一发现与陈琴等[14]、薛长湖[15]的研究结果相一致，虾肉滋味鲜美的程度主要由其肌肉中游离的鲜味氨基酸的组成及含量来决定，特别是天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸3种氨基酸对虾味影响很大。当然，氨基酸对滋味的影响是十分复杂的，不仅跟原料自身所含的氨基酸的种类、含量，还跟氨基酸本身的阈值有关。

2.2 ATP及其关联化合物含量测定结果

表2 虾头自溶酶解产物中ATP及其关联化合物含量Table 2 Contents of nucleotide-related compounds in autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

图1 虾头自溶酶解产物中ATP及其关联化合物的HPLC图谱Fig.1 HPLC chromatogram of nucleotide-related compounds in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

核苷酸及其关联化合物是影响虾头酶解产物滋味的另一重要成分，其出峰的先后顺序见图1，分别为GMP (7.068min)、IMP(7.287min)、ATP(8.531min)、ADP (9.698min)、Hx(12.426min)、AMP(未检出)、HxR (30.899min)、AdR(未检出)。含量如表2所示，HxR含量最高达196.49mg/L，其次是Hx达81.64mg/L，及与鲜味有着密切联系的IMP含量为6.12mg/L。AMP和AdR并未检出。

虾中的ATP的降解存在两条途径[16]：(1)ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx；(2)ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx。若通过途径(1)降解则AMP容易积累；通过途径(2)降解，则IMP更容易积累。本实验中，只检测出IMP，未检出AMP。

从食品化学角度来看，AMP有着压抑苦味的特性，能使食物产生理想的甜味和咸味，是种良好的风味增强剂。而与AMP所产生的鲜味相反，ATP降解得到的一种最终产物——次黄嘌呤会产生苦味[17]，使虾风味变差。肌苷酸(IMP)和鸟苷酸(GMP)是典型的鲜味剂，实际使用时多为它们的二钠盐，鲜味比味精强，GMP的鲜味比IMP更强。

本实验中IMP的含量较低，AMP未测出，Hx、HxR含量远高于前两者。这一发现跟王士稳等[18]发现凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)中的AMP和IMP都非常高有所差异，推测原因可能是在水产动物死后，ATP也存在着降解，且由于虾头中存在较多的酶，ATP在虾头内的降解速度较快，导致Hx、HxR二者含量较高。

2.3 甜菜碱、有机酸、糖原含量测定结果

虾头自溶酶解产物中甜菜碱的含量见表3，为2400mg/L。甜菜碱是一种带有爽快甜味的物质，广泛分布于海产无脊柱动物的肌肉、生殖腺、内分泌腺组织中，与无脊柱动物的呈味相关。Konosu等[19]对鲍鱼、雪蟹、海胆等水产品的提取物进行了研究，发现鲍鱼中的甜菜碱比其他水产品含量高，是产生鲍鱼味和增加鲜味和甜味不可缺少的成分。而在扇贝中，虽然甜菜碱含量比雪蟹高，但不能作为呈味组分之一，这可能是由于含有大量甘氨酸产生的强烈甜味掩盖了甜菜碱产生的相当弱的风味。薛长湖[15]发现虽然海水养殖对虾中甘氨酸的含量比淡水养殖对虾略低，但甜菜碱的含量明显高于淡水养殖对虾。因此海水养殖对虾的爽快甜味可能是甜菜碱的原因造成的。

表3 虾头自溶酶解产物中有机酸、甜菜碱和糖原含量Table 3 Contents of organic acid, betaine and glycogen in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

图2 虾头自溶产物中乳酸和琥珀酸的HPLC图谱Fig.2 HPLC chromatogram of lactic acid and succinic acid in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

乳酸和琥珀酸是对呈味有着重要贡献的两种有机酸，尤其是琥珀酸及其钠盐。虾头自溶酶解产物中乳酸和琥珀酸的出峰先后顺序见图2，分别为乳酸(4.880min)，琥珀酸(8.150min)，含量分别达15.27、13.32mg/L。琥珀酸及其钠盐在海产贝类中含量甚多，如干贝含0.37%，牡蛎含0.05%等，是贝类特征滋味形成的主要物质之一[20]。Fuke等[21]对菲律宾蛤(Ruditapes philippinarum)仔浸出物成分的进行了分析，通过减缺和添加实验，确认了琥珀酸是贝类特征滋味成分之一。

虾头自溶产物中糖原含量达42.33mg/L。贝类特别是双壳的主要能源贮藏形式是糖原，因此其含量往往比鱼类多10倍，而且贝类糖原的代谢产物也和鱼类不同，其代谢产物为琥珀酸。渡边胜子等[22]对贝类含量较高的糖原同味的相关进行了探讨，认为糖原具有调和浸出物成分的味，增强浓厚感，并使之产生鱼贝类特有风味的作用，盘鲍(Haliotis discus)的研究也证实了糖原的这一作用。

本实验中，甜菜碱的含量远远高于乳酸、琥珀酸和糖原的含量，可以认为甜菜碱对虾头自溶产物的呈味有一定贡献。据文献[20-22]报道，琥珀酸与糖原主要对贝类的呈味有贡献，它们两者加上乳酸是否对虾头呈味有贡献还需进一步的实验。

2.4 无机离子测定结果

表4 虾头自溶酶解产物中无机离子含量Table 4 Contents of inorganic ions in the autolysate of Penaeus vannamei shrimp heads

虾头自溶酶解液中无机离子含量见表4，其中阳离子K+、Na+、Ca2+含量较高，分别达182.1、663.7、115.6mg/L；阴离子PO43－、Cl－含量较高，分别达137.5、417.2mg/L。无机离子是海产品中必不可少的辅助呈味成分，Na+的减缺导致了贝类甜味、咸味、鲜味和特征风味的明显劣化，Cl－的减缺使合成浸出物几乎无味，而K+的减缺将降低贝类的鲜味和风味。一般认为鱼贝类的呈味同Na+、K+、PO43－、Cl－等无机离子有着密切的关系，尤其是Na+与Cl－对呈味影响更大。Konosu等[23]与Hayashi等[24-25]都证实了Na+、K+、C1－等无机离子是雪蟹，三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)等甲壳动物的主体滋味构成组分，PO43－等的对呈味起修饰作用。

本实验发现Na+、K+、PO43－、Cl－含量都比较高，可以认为这4种离子对虾头自溶产物的呈味有着贡献作用，特别是是Na+与Cl－两种离子，估计为虾头自溶产物的主体呈味的构成组分。

3 结 论

对南美白对虾虾头自溶酶解产物中的游离氨基酸、ATP及其关联化合物、有机酸、无机离子等含氮和非含氮成分的组成进行了研究，结果表明：游离氨基酸含量丰富，其中天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸4种呈鲜味氨基酸占22.9%；核苷酸及其关联化合物中，与鲜味有着密切联系的肌苷酸(IMP)为6.12mg/L；无机质离子Na+、K+、Cl－分别达663.7、182.1、417.2mg/L；甜菜碱、乳酸和琥珀酸含量分别达240 0、15.27、13.32mg/L。这些物质影响着南美白对虾自溶产物的滋味，但它们对自溶产物的呈味贡献有多大，以及彼此间的协同作用，还需进一步的实验研究分析。

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Analysis of Taste-active Components of Autolysate of Penaeus vannamei Shrimp Head

WU Bin1，ZHANG Chao-hua1,2,*，JI Hong-wu1,2，XIE Wan-cui1，FENG Xiao-min1，FU Guang-zhong1
(1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China；2. Key Laboratory of Aquatic Products Advanced Processing of Guangdong Higher Education Institution, Zhanjiang 524088, China)

The shrimp heads of Penaeus vannamei were homogenize mechanically and automatically hydrolyzed by endogenous enzymes in them and the main taste-active components in the autolysate were quantified using high performance liquid chromatography, automatic amino acid analyzer or atomic absorption spectrometry. Rich free amino acids (up to 9300 mg/L) were found in the autolysate, and aspartic acid, glutamic acid, glycine and alanine, which are main amino acids responsible for umami flavor, accounted for 22.9% of the total free amino acids. The content of inosine monophosphate (IMP) greatly contributing to umami flavor was 6.12 mg/L. The contents of Na+, K+and Cl－were 663.7, 182.1 and 417.2 mg/L, respectively. Moreover, the contents of betaine, lactic acid and succinic acid were 2400, 15.27 and 13.32 mg/L, respectively. All these components quantified contributed to umami taste, sweetness and overall taste of the autolysate.

Penaeus vannamei shrimp head；autolysate；taste-active components

TS254.9

A

1002-6630(2010)10-0184-04

2009-08-06

“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAD29B09)；国家科技支撑计划和政策引导课题项目(2008BAD94B08)

伍彬(1984—)，男，助理实验师，硕士研究生，研究方向为水产品加工及贮藏。E-mail：wubin23air@126.com

*通信作者：章超桦(1956—)，男，教授，博士，研究方向为水产品加工及贮藏。E-mail：zhangch@gdou.edu.cn