锈斑蟳蒸煮液和酶解液氨基酸组成及滋味分析

陈瑜，许丹，何鹏飞，方益，孟春英，张小军*

（1.浙江省海洋水产研究所，浙江 舟山 316021；2.农业农村部重点渔场渔业资源科学观测实验站，浙江 舟山 316021；3.浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江 舟山 316021）

锈斑蟳（Charybdis feriatus Linnaeus）为梭子蟹科（Portunidae）蟳属（Charybdis）动物，俗称“斑纹蟳”、“花蟹”、“十字蟹”等，分布在我国东海和南海浅海海域[1]，主要捕捞季节为夏秋季。锈斑蟳肉质鲜美紧实，口感媲美梭子蟹和青蟹，其营养价值较高，除了作为鲜食外还被加工成切蟹和罐制品等。锈斑蟳在加工过程中会产生一系列副产物如蟹壳、蟹脚及蒸煮液，有食品企业将蟹壳作为盛放蟹肉的容器，填充蟹肉等辅料后加工成冷冻预制产品；在蟹壳中还可以提取出甲壳素、葡萄胺等活性物质[2]，蟹钳可直接冷冻销售或裹粉油炸制作成小吃，因此锈斑蟳是一种发展前景良好的海水养殖品种。

近年来，海产品蒸煮液开发利用热度提高，对加工过程产生的蒸煮液回收利用不但可以减少对环境的污染，更有助于水产品加工副产物的高值化利用。于亚辉等[3]以鲍鱼蒸煮液为原料，通过美拉德反应制备了海鲜风味基料；陈启航等[4]以金枪鱼蒸煮液作为原料，制备了风味海鲜调味汁。锈斑蟳蒸煮液中含有蛋白质、核苷酸、氨基酸等多种营养成分和风味物质，是开发天然功能性海鲜调味料的理想基料。本研究参考几种经济海产品蒸煮液酶解工艺，利用碱性蛋白酶和风味蛋白酶对锈斑蟳蒸煮液进行分步酶解，分析蒸煮液和酶解液中氨基酸组成和滋味成分，为深入挖掘锈斑蟳酶解液潜在价值、开发酶解液加工产品提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

锈斑蟳蒸煮液：舟山兴泰水产有限公司；碱性蛋白酶（2.0×105U/g）、风味蛋白酶（1.5×104U/g）：北京索宝生物科技有限公司；盐酸、氢氧化钠、磺基水杨酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；氨基酸标准品：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；核苷酸标准品：美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：邦西仪器科技（上海）有限公司；L-8900型氨基酸自动分析仪：日本日立高新技术公司；50/30 μm PDMS/CAR/DVB（2 cm）萃取纤维头：美国Supelco公司；7890A-5975C型气质联用仪：美国安捷伦科技有限公司；2695型高效液相色谱仪（配2489紫外检测器）：美国Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

在锈斑蟳蒸煮液中先加入6 825 U/g碱性蛋白酶，初始水解pH值为8.45、水解时间为2.50 h，再加入3 750 U/g风味蛋白酶，初始水解pH值为6.8、水解时间为3.30 h，经两次分步酶解后得到酶解液。

1.3.2 游离氨基酸组成和含量测定

游离氨基酸组成和含量参考王虎虎等[5]的方法测定并稍作修改。吸取1mL蒸煮液或酶解液，加入2mL3%的磺基水杨酸溶液，充分混匀后沉淀2 h，在10 000×g下离心15 min，取上清液用0.22 μm滤膜过滤，采用氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸组成和含量[6]。

1.3.3 呈味核苷酸含量测定

呈味核苷酸含量测定参考Yokoyama等[7]和Chen等[8]的方法并作适当调整。吸取5mL酶解液，用1.0mol/L HCl或1.0 mol/L NaOH调节pH值至6.5。静置30 min后移入50 mL容量瓶中，摇匀过0.45 μm滤膜装入进样瓶中。以上所有操作均在0℃～4℃下进行。

高效液相色谱条件：色谱柱为Waters X Bridge C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相A为磷酸盐缓冲溶液（0.05 mol/L的 KH2PO4与 K2HPO4按 1∶1体积比混合）；流动相B为甲醇溶液；洗脱方式为等梯度洗脱；流速为0.8 mL/min，柱温为23℃，检测波长254 nm。

采用高效液相色谱法测定酶解液中5'-腺苷酸（5'-adenosine monophosphate，5'-AMP）、5'-肌苷酸（5'-inosine monophosphate，5'-IMP）、5'-鸟苷酸（5'-guanosine monophosphate，5'-GMP）、次黄嘌呤（hypoxanthine，Hx）及次黄嘌呤核苷（inosine，HxR）的含量。

1.3.4 挥发性风味物质测定

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分析检测样品的挥发性风味物质组成和含量。顶空固相微萃取条件：选择 50/30 μm PDMS/CAR/DVB（2 cm）萃取纤维头，设定萃取装置温度为70℃，顶空萃取50 min，250℃解吸5 min，进样分析；色谱和质谱条件参考陶美洁等[9]的方法。

1.3.5 滋味强度值（taste activity value，TAV）

滋味强度值可以表示一种物质对该物质呈味特征的贡献度[10]，游离氨基酸的TAV按下式计算。

式中：C为滋味物质的质量浓度，mg/100 mL；T为滋味物质的呈味阈值，mg/100 mL。

1.3.6 鲜味评价方法——等效鲜味浓度（equivalent umami concentration，EUC）值

等效鲜味浓度[11]表示鲜味氨基酸与呈味核苷酸混合物协同作用所产生的鲜味强度相当于谷氨酸钠（monosodium glutamate，MSG）的量，EUC值按下式计算。

式中：ai为鲜味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）含量，g/100 mL；bi为鲜味氨基酸相对于谷氨酸钠的相对鲜度系数；aj为呈味核苷酸含量，g/100 mL；bj为呈味核苷酸相对于IMP的相对鲜度系数；1 218为基于浓度的协同作用系数，g/100 mL。

1.4 数据处理

采用Excel 2016软件绘图，采用DPS 9.50软件对数据进行处理和统计分析，结果以平均值±标准差表示，差异性分析采用单因素方差分析方法（P＜0.05为差异显著）。

2 结果与分析

2.1 氨基酸组成及营养评价

锈斑蟳蒸煮液和酶解液中氨基酸组成、含量及TAV见表1，必需氨基酸组成及分析见表2。

表1 蒸煮液和酶解液中氨基酸组成、含量及TAVTable 1 Composition，content，and TAV of amino acid in cooking liquid and hydrolysis liquid

表2 蒸煮液和酶解液中必需氨基酸组成Table 2 Essential amino acid composition in cooking liquid and hydrolysis liquid

由表1和表2可知，蒸煮液和酶解液中均检测出16种氨基酸，在蒸煮液中甘氨酸含量最高，酶解液中丙氨酸含量最高。经酶解后，总氨基酸含量由1 582.76 mg/100 mL增加到2 704.42 mg/100 mL，提高了70.9%，其中天冬氨酸和丝氨酸的增幅最为明显，分别提高了272%和377.9%，说明利用蛋白酶水解能使大分子蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸等产物，提高酶解液滋味物质含量。经计算，蒸煮液中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的38.5%，高于联合国粮农组织及世界卫生组织（World Health Organization and Food and Agriculture Organization of the United Nations，WHO/FAO）提出的标准蛋白必需氨基酸含量（35.00%），低于全鸡蛋标准（49.70%），而酶解液中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的46.1%，均高于这两个标准。

氨基酸评分（amino acid score，AAS）和化学评分（chemical score，CS）作为营养学中对蛋白质营养进行评价的重要指标，常被用作判断该食物营养价值的高低[13]。表3为蒸煮液和酶解液的氨基酸评分和化学评分。

表3 蒸煮液和酶解液氨基酸评分和化学评分Table 3 Amino acid scores and chemical scores in cooking liquid and hydrolysis liquid

表3中两种评价标准结果显示，蒸煮液中第一限制氨基酸为异亮氨酸，酶解液中第一限制氨基酸为甲硫氨酸+半胱氨酸。以AAS为评价标准，蒸煮液和酶解液的AAS分别为95.25和95.43，以CS为评价标准，蒸煮液和酶解液的CS分别为57.73和60.73，因此酶解液的AAS和CS评分均略高于蒸煮液。必需氨基酸指数（essential amino acids index，EAAI）是评价蛋白质营养价值的常用指标之一，数值越高说明该蛋白质越接近人体营养所需，蛋白质质量和利用率越高，由表3可知，酶解液的 EAAI（103.07）远高于蒸煮液（87.95），依据EAAI评价标准[14]，酶解液为优质蛋白源，蒸煮液为良好蛋白源。综上所述，酶解液中氨基酸组成更为平衡，具有更高的营养价值。

2.2 鲜味氨基酸含量及TAV

鲜味氨基酸含量对锈斑蟳蒸煮液和酶解液滋味具有重要作用，由表1可知，4种呈味氨基酸在蒸煮液中含量为560.51 mg/100 mL，经分步酶解后在酶解液中含量为808.47 mg/100 mL。呈味氨基酸在酶解液中占总氨基酸含量的29.9%，其中呈鲜味特征的谷氨酸和天冬氨酸[15]总和占总氨基酸含量的10.8%。酶解液中游离氨基酸组成均衡，品质优良，呈味氨基酸含量突出，适合作为风味前体物质生产调味料。

TAV作为评价滋味物质对食物滋味贡献大小的指标，已广泛应用于各类食物的滋味物质的研究[16]。在蒸煮液中有9种氨基酸的TAV>1，酶解液中有11种氨基酸的TAV>1，其中TAV最高的氨基酸均为谷氨酸，谷氨酸的TAV在蒸煮液中为3.95，在酶解液中为7.68。谷氨酸和呈味核苷酸之间具有协同增鲜的作用，进一步说明锈斑蟳蒸煮液滋味鲜美，经酶解后释放出更多的鲜味物质，是开发调味品的理想基料。

2.3 呈味核苷酸含量及TAV

在核糖部分的5位碳上形成磷酸脂的核苷酸才呈现鲜味[17]，5'-AMP、5'-IMP和5'-GMP是自然界中存在的几种单核苷酸，具有强烈的呈味作用。其中对滋味有较大贡献的是5'-IMP与5'-AMP，5'-IMP是鲜味核苷酸，具有强烈鲜味，低浓度的5'-IMP对5'-AMP呈现的鲜味和甜味都有增效作用，同时对咸、酸、苦味及腥、焦味有抑制作用，低浓度的5'-AMP可以产生适当的甜味[18]，蒸煮液和酶解液中呈味核苷酸含量及其TAV见表4。

表4 蒸煮液和酶解液中5′-核苷酸组成及TAVTable 4 Composition and TAV of 5′-nucleotides in cooking liquid and hydrolysis liquid

由表4可知，虽然在蒸煮液中5'-AMP含量高于5'-IMP，而在酶解液中5'-IMP含量要高于5'-AMP，总体上看5'-AMP和5'-IMP的TAV均较低，只有酶解液中5'-IMP的TAV接近1，说明从TAV角度呈味核苷酸对滋味贡献不大。然而，核苷酸类物质是一类呈味活性物质，可以与谷氨酸、天冬氨酸等鲜味氨基酸协同增鲜，通过等效鲜味强度体现对总体风味的提升作用。

2.4 EUC评价

核苷酸类物质可以与谷氨酸起到协同增鲜的作用，Maga[19]研究发现当谷氨酸与IMP以相同比例混合，其味觉鲜味强度是单独使用谷氨酸的7倍。鲜味氨基酸和呈味核苷酸之间存在协同增效作用，采用EUC值直观表征鲜味氨基酸与呈味核苷酸混合物协同作用所产生的鲜味强度，将蒸煮液和酶解液的鲜味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）和5'-核苷酸（5'-GMP、5'-IMP、5'-AMP）的含量代入1.3.6的公式，EUC值计算结果如表5所示。

表5 蒸煮液和酶解液的EUC值Table 5 EUC value in cooking liquid and hydrolysis liquid

由表5可知，EUC值从酶解前的3.90gMSG/100mL提升至酶解后的8.78 g MSG/100 mL，经分步酶解的风味前体物质的等效鲜味值是蒸煮液的2倍以上，此酶解方法可有效提高酶解产物的滋味。

2.5 挥发性风味物质种类及含量

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分析检测得到的各挥发性风味物质种类及其相对含量见表6和表7。

表6 蒸煮液中挥发性风味物质组成Table 6 Composition of volatile flavor substances in cooking liquid

表7 酶解液中挥发性风味物质组成Table 7 Composition of volatile flavor substances in hydrolysis liquid

由表6可知，在蒸煮液中发现16种挥发性风味物质，主要为吡嗪类，占总挥发物质含量的85.51%，还有少量醇类和酸类有效成分。吡嗪类化合物是典型的美拉德反应产物[20]，可赋予食品烤香或坚果香等香味。蒸煮液中检测到含量最高的2，5-二甲基吡嗪具有烤香、坚果香或肉香的风味特征[21]，是蒸煮液主要的风味物质。由表7可知，在酶解液中发现30种挥发性风味物质，主要为醇类和醛类，占总挥发物质含量的99.14%。醛类物质呈味阈值较低，是构成肉香风味的重要物质[22]，经酶解后醛类化合物中含量最高的是对甲基苯甲醛，具有肉桂香料的特质；醇类化合物对于香气的形成具有重要作用，特别是对海鲜类风味基料气味的形成[3]，醇类化合物中含量最高的芳樟醇，具有清甜果香[23]。

比较两种样品的挥发性风味物质整体构成，蒸煮液经酶解后吡嗪类化合物大量降低而烃类物质增加，烃类化合物通常具有清香和甜香的风味，对整体风味有一定的贡献。醇类和醛类化合物种类和含量明显提高，是海鲜香气的重要组成。尽管蒸煮液中含有大量吡嗪类化合物，但风味单一，经酶解后各类风味物质含量提高，使酶解液中香气更加浓郁，具有更强烈的海鲜香。此外，酶解液中还含有微量的角鲨烯，该化合物是一种多不饱和烯类物质，具有提高体内超氧化物歧化酶活性、增强机体免疫能力等生理功能[24]。

3 结论

锈斑蟳蒸煮液和酶解液中均检测出16种氨基酸，其中蒸煮液中必需氨基酸占比38.5%，酶解液中必需氨基酸占比46.1%。对比EAAI、AAS和CS 3个评价指标的得分值，酶解液均高于蒸煮液，说明其氨基酸组成更为平衡，具有更高的营养价值。鲜味氨基酸在蒸煮液中含量为560.51 mg/100 mL，经分步酶解后在酶解液中达到808.47 mg/100 mL，其中呈鲜味特征的谷氨酸和天冬氨酸总和占酶解液总氨基酸含量的10.8%。谷氨酸TAV在蒸煮液中为3.95，在酶解液中提高到7.68，酶解液的鲜味氨基酸含量突出，进一步说明其适合作为风味前体物质生产调味料。研究还发现呈味核苷酸的TAV普遍较低，从该角度说明呈味核苷酸对滋味贡献不大，然而核苷酸类物质可以与谷氨酸起到协同增鲜的作用，使酶解液的EUC值达到8.78 g MSG/100 mL。通过对蒸煮液和酶解液中挥发性风味物质定性和定量分析，在蒸煮液中发现16种挥发性风味成分，主要为吡嗪类，表明锈斑蟳在加热蒸煮过程中发生了美拉德反应，生成大量产物。酶解液中发现30种挥发性风味成分，主要为醇类和醛类物质，醇类化合物中含量最高的芳樟醇具有清甜果香，醛类化合物中含量最高的是对甲基苯甲醛，有肉桂香料的特质，是酶解液的主要特征性挥发物质。经试验综合评价，锈斑蟳蒸煮液经过分步酶解后，其酶解产物具有更高的营养价值和风味品质，更适合作为风味基料复配到调味品中。