食品科技論文低鹽蝦醬品質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型

　　食鹽腌漬條件對(duì)氨基態(tài)氮和揮發(fā)性氨基態(tài)氮均有極顯著影響。食鹽添加量越低，蝦醬發(fā)酵速度越快，成熟期越短，成熟時(shí)的氨基態(tài)氮和揮發(fā)性鹽基氮含量越高。本篇食品科技論文探討食鹽腌漬條件對(duì)蝦醬發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的影響。　《江蘇食品與發(fā)酵》食品行業(yè)技術(shù)類刊物。主要報(bào)道該專業(yè)范圍內(nèi)的科研論文，新工藝，新技術(shù)，專題調(diào)研報(bào)告，綜述，以及行業(yè)信息和最新科技動(dòng)態(tài)等。讀者對(duì)象：食品、發(fā)酵、生物技術(shù)領(lǐng)域的大專院校師生，科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的技術(shù)人員等。

　　摘要：為了探究溫度和食鹽含量對(duì)低鹽蝦醬發(fā)酵過程中品質(zhì)動(dòng)力學(xué)變化的影響，研究了不同發(fā)酵溫度(5℃、15℃、25℃)和不同食鹽腌漬條件(12%、16%、20%)下蝦醬中揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、游離氨基態(tài)氮(FAN)和感官品質(zhì)的變化，建立了蝦醬發(fā)酵過程中的品質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明：食鹽含量越低，蝦醬發(fā)酵速度越快，成熟期越短，成熟時(shí)的TVB-N值越高;不同食鹽含量下，F(xiàn)AN值與發(fā)酵時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系，TVB-N值與發(fā)酵時(shí)間在發(fā)酵初期呈線性關(guān)系，但發(fā)酵后期呈指數(shù)關(guān)系;溫度越高，蝦醬發(fā)酵成熟時(shí)間越短，5℃、15℃、25℃下成熟時(shí)間分別為49d、38d、28d，F(xiàn)AN值與發(fā)酵時(shí)間呈線性關(guān)系，TVB-N值與發(fā)酵時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系。所得方程均能準(zhǔn)確模擬發(fā)酵過程中蝦醬的品質(zhì)動(dòng)力學(xué)變化。

　　關(guān)鍵詞：低鹽蝦醬;品質(zhì)動(dòng)力學(xué);揮發(fā)性鹽基氮;游離氨基態(tài)氮

　　蝦醬是我國(guó)沿海地區(qū)以及東南亞各國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品[1-2]，富含游離氨基酸、不飽和脂肪酸(富含EPA、DHA)、蝦青素、鈣、鐵、硒、維生素A等營(yíng)養(yǎng)元素[3-4]。傳統(tǒng)蝦醬自然發(fā)酵過程溫度波動(dòng)大，周期長(zhǎng)[5]，且產(chǎn)品含鹽量高(25﹪～30%)[6-7]，不僅不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化，而且不符合現(xiàn)代低鹽飲食需求。因此，保溫發(fā)酵[2,8]、低鹽發(fā)酵[9-10]、酶法發(fā)酵[10-13]等現(xiàn)代發(fā)酵手段已成為縮短發(fā)酵時(shí)間、改進(jìn)蝦醬產(chǎn)業(yè)化程度、提高蝦醬品質(zhì)的重要研究課題。微生物在食品發(fā)酵過程中起著至關(guān)重要的作用，影響著發(fā)酵進(jìn)程以及產(chǎn)品的風(fēng)味[14]。低鹽條件下發(fā)酵蝦醬，由于滲透壓降低，微生物生長(zhǎng)速率提高，發(fā)酵時(shí)間也會(huì)縮短，但是食鹽含量過低會(huì)導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)速度過快，成熟期短，蝦醬的風(fēng)味、口感和色澤等品質(zhì)下降[9]。溫度的高低也直接影響微生物的生長(zhǎng)，從而影響發(fā)酵進(jìn)程和產(chǎn)品品質(zhì)。由此可見，食鹽含量和溫度控制是低鹽蝦醬生產(chǎn)和蝦醬品質(zhì)控制的兩個(gè)重要因素。目前，研究學(xué)者主要針對(duì)蝦醬發(fā)酵過程中適用的食鹽含量和溫度對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響做了諸多研究，但是針對(duì)發(fā)酵過程中蝦醬品質(zhì)動(dòng)力學(xué)的研究甚少。本文選取直接反應(yīng)蝦醬成熟度和蝦醬品質(zhì)的游離氨基態(tài)氮(Freeaminonitrogen,FAN)和揮發(fā)性鹽基氮(TotalVolatileBasicNitrogen，TVB-N)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，研究不同溫度和食鹽含量下的蝦醬品質(zhì)變化，建立蝦醬發(fā)酵過程中的品質(zhì)動(dòng)力學(xué)方程，為預(yù)測(cè)蝦醬的品質(zhì)提供技術(shù)參考。

　　1材料與方法

　　1.1材料與試劑

　　新鮮的鮮明鼓蝦(Alpheusdistinguendus)，購(gòu)于煙臺(tái)文化路農(nóng)貿(mào)市場(chǎng);氫氧化鈉、硼酸、氧化鎂、甲醛、鹽酸、甲基紅、次甲級(jí)藍(lán)，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

　　1.2儀器與設(shè)備

　　PB-10pH計(jì)，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;AP-9925真空泵，天津奧特塞恩斯儀器有限公司;SPX-150B-Z型生化培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;TDL-5-A飛鴿牌系列離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

　　1.3實(shí)驗(yàn)方法

　　1.3.1蝦醬的制備稱取一定量的鮮明鼓蝦，發(fā)酵罐中按照一層蝦一層鹽的方式加入一定量的食鹽(12%、16%、20%)，置于不同溫度((5℃、15℃、25℃)下發(fā)酵，發(fā)酵過程中每隔一天攪拌一次，直至發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵過程中取樣進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定和感官評(píng)價(jià)。研究不同食鹽腌漬條件下選用的溫度為25℃，不同溫度條件下選用的食鹽腌漬條件為20%食鹽添加量。1.3.2游離氨基態(tài)氮(FAN)的測(cè)定采用GB/T5009.39-2003甲醛值法測(cè)定[15]。1.3.3揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測(cè)定采用半微量定氮法[16]。1.3.4感官評(píng)定方法采用10分法，由10名感官評(píng)定人員從蝦醬的色澤、氣味、滋味和體態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行對(duì)蝦醬進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。1.3.5數(shù)據(jù)處理采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步處理和作圖，并采用SAS軟件進(jìn)行方差分析。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1食鹽腌漬條件對(duì)蝦醬發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的影響

　　游離氨態(tài)氮(FAN值)和揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N值)的含量直接影響蝦醬的品質(zhì)，為了研究食鹽含量對(duì)蝦醬的發(fā)酵進(jìn)行的影響，在25℃下發(fā)酵，選用12%、16%、20%三個(gè)梯度食鹽含量進(jìn)行蝦醬發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及品質(zhì)變化研究。2.1.1游離氨基態(tài)氮含量的動(dòng)力學(xué)變化游離氨基酸和肽是蝦醬中重要的呈味物質(zhì)，是由蝦體中的內(nèi)源蛋白酶和微生物生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的蛋白酶共同降解蝦醬中的蛋白質(zhì)而產(chǎn)生的[17]。游離氨基態(tài)氮是判定發(fā)酵產(chǎn)品發(fā)酵程度的特性指標(biāo)，是判斷蝦醬成熟的重要指標(biāo)，其含量是用來(lái)表示蝦醬中蛋白質(zhì)被降解成氨基酸的程度，商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其含量應(yīng)該大于1.1g/100g[9]，在發(fā)酵過程中其變化趨勢(shì)如圖1所示。不同食鹽腌漬條件下，因滲透壓的不同，因此在蝦醬的發(fā)酵過程中，游離氨態(tài)氮(FAN值)含量變化速度不同。

　　不同食鹽腌漬條件下，發(fā)酵時(shí)間對(duì)FAN值均有極顯著影響(P<0.01)。發(fā)酵初期，氨基態(tài)氮的增加量較少，三個(gè)樣本(食鹽含量分別為12%、16%、20%)的氨基態(tài)氮含量由發(fā)酵第1d的0.33g/100g、0.30g/100g、0.12g/100g增加至第10d的0.60g/100g、0.52g/100g、0.34g/100g。食鹽含量對(duì)于FAN增長(zhǎng)速度的影響主要體現(xiàn)在發(fā)酵后期，10d后發(fā)酵速度明顯增加，游離氨基態(tài)氮的生成量呈指數(shù)增加，其FAN值在不同食鹽含量下表現(xiàn)出顯著差異。食鹽含量越低，F(xiàn)AN生成量增加速度越快，達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定含量的時(shí)間越短;食鹽含量越高，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定含量的時(shí)間越長(zhǎng)。三個(gè)樣本分別在發(fā)酵第19d、第21d、第25d時(shí)，F(xiàn)AN值達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.1g/100g要求，分別達(dá)到1.28g/100g(食鹽含量為12%)、1.16g/100g(食鹽含量為16%)、1.18g/100g(食鹽含量為20%)。經(jīng)模擬，發(fā)酵時(shí)間與FAN值之間符合指數(shù)關(guān)系，其模擬方程分別為y=0.1233e0.0937x(R2=0.0.9871)(食鹽含量12%)，y=0.1171e0.1019x(R2=0.9909)(食鹽含量16%)，y=0.2648e0.0655x(R2=0.9953)(食鹽含量20%)。

　　從R2值可以看出，三個(gè)方程能準(zhǔn)確模擬不同食鹽腌漬條件下蝦醬中FAN值在發(fā)酵過程中的變化。2.1.2揮發(fā)性鹽基氮含量的動(dòng)力學(xué)變化動(dòng)物性食品在腐敗過程中，由于酶和微生物作用降解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的氨及低級(jí)胺類等具有揮發(fā)性的堿性含氮物質(zhì)[18-19]，該類物質(zhì)可以與腐敗過程中分解產(chǎn)生的有機(jī)酸結(jié)合，形成鹽基態(tài)氮(+NH4﹒R-)，此物質(zhì)性食品中積聚，使食品中所含揮發(fā)性鹽基氮的量隨著腐敗的進(jìn)行而逐漸增加[20-23]，TVB-N已成為鑒定水產(chǎn)品腐敗程度與鮮度的標(biāo)準(zhǔn)[9,16]。TVB-N值的大小指示蝦醬的腐敗程度，按照《SB/T10525-2009蝦醬》的規(guī)定，其含量不能超過450mg/100g的標(biāo)準(zhǔn)。不同食鹽腌漬條件下，蝦醬中揮發(fā)性鹽基氮含量的動(dòng)力學(xué)變化如圖2所示。不同食鹽腌漬條件下，因滲透壓的不同，因此在蝦醬的發(fā)酵過程中，TVB-N值含量變化速度不同。不同食鹽含量下，發(fā)酵時(shí)間對(duì)TVB-N值均有極顯著影響(P<0.01)。在發(fā)酵初期，樣品中活菌數(shù)量較少，代謝產(chǎn)物生成量少。

　　在發(fā)酵前10d，TVB-N值增加速度較慢，在三個(gè)食鹽含量下，每天增加量約為0.5mg/100g。食鹽含量越高，TVB-N值越低，說明食鹽含量越高越能有效抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)。經(jīng)模擬，發(fā)酵時(shí)間與TVB-N值之間符合線性關(guān)系，其線性模擬方程分別為y=0.5556x+35.468(R2=0.9456)(食鹽含量12%)，y=0.5464x+34.907(R2=0.9537)(食鹽含量16%)，y=0.5116x+33.7(R2=0.9991)(食鹽含量20%)。從R2值可以看出，三個(gè)方程能準(zhǔn)確模擬不同食鹽含量下發(fā)酵初期(前10d)蝦醬中TVB-N值的變化過程。發(fā)酵后期，揮發(fā)性鹽基氮含量呈指數(shù)增加，其TVB-N值在不同食鹽含量下表現(xiàn)出顯著差異，食鹽含量越低，TVB-N值增加速度越快。第19d(12%)、第21d(16%)、第25d(20%)發(fā)酵成熟后，TVB-N值分別達(dá)到123.00mg/100g、142.00mg/100g、66.23mg/100g，均低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的450mg/100g。發(fā)酵25d時(shí)，12%和16%食鹽含量的蝦醬TVB-N值接近，分別為234mg/100g、223.45mg/100g，而20%食鹽含量的僅為66.23mg/100g，三個(gè)樣品的TVB-N值均低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的450mg/100g。經(jīng)模擬，發(fā)酵時(shí)間與TVB-N值之間符合指數(shù)關(guān)系，其模擬方程分別為y=12.072e0.1192x(R2=0.9890)(食鹽含量12%)，y=8.7903e0.1295x(R2=0.9857)(食鹽含量16%)，y=25.737e0.034x(R2=0.9250)(食鹽含量20%)。

　　從R2值可以看出，三個(gè)方程能準(zhǔn)確模擬不同食鹽含量下發(fā)酵后期(10d-25d)蝦醬中TVB-N值的變化過程。2.1.3食鹽含量對(duì)蝦醬感官評(píng)定的影響發(fā)酵結(jié)束后，對(duì)蝦醬的顏色、氣味、滋味和體態(tài)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見圖3。隨著食鹽添加量增加，蝦醬的感官評(píng)分增加，食鹽添加量為12%的蝦醬，其色澤發(fā)黃，有蝦醬香氣，但是香氣較淡，粘稠度較小;食鹽添加量為16%的蝦醬，色澤出現(xiàn)暗紅色，蝦醬香氣增加，滋味明顯，出現(xiàn)幼滑感;而食鹽添加量為20%的蝦醬，色澤呈紫紅色，具有發(fā)酵蝦醬的香氣和滋味，無(wú)異味，粘稠適中，質(zhì)地均勻，符合蝦醬的感官指標(biāo)要求。雖然食鹽含量的增加會(huì)延長(zhǎng)蝦醬的成熟期，但是其揮發(fā)性鹽基氮生成量降低，且在相對(duì)長(zhǎng)的發(fā)酵過程中，微生物和酶的分解作用更加充分，有利于風(fēng)味成分的形成，增加了蝦醬的色、香、味、體態(tài)。

　　2.2溫度對(duì)蝦醬發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的影響

　　為了研究溫度對(duì)鮮明鼓蝦蝦醬發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的影響，選取20%的食鹽添加量，研究在5℃、15℃、25℃三個(gè)溫度梯度下，溫度對(duì)蝦醬中游離氨態(tài)氮含量和揮發(fā)性鹽基氮含量的影響。2.2.1游離態(tài)氨基酸態(tài)氮含量的動(dòng)力學(xué)變化研究了三個(gè)溫度(5℃、15℃、25℃)下鼓蝦蝦醬發(fā)酵過程中游離氨基態(tài)氮含量的變化，如圖4所示。三個(gè)發(fā)酵溫度下，發(fā)酵時(shí)間對(duì)FAN值均有極顯著影響(P<0.0001)。發(fā)酵溫度越高，發(fā)酵速度越快，F(xiàn)AN生成速度越快。根據(jù)SB/T10525-2009中理化指標(biāo)要求，25℃下發(fā)酵，蝦醬在28d時(shí)FAN值已符合指標(biāo)要求，蝦醬已經(jīng)成熟，而其他兩個(gè)溫度下的蝦醬均未成熟;15℃下，發(fā)酵持續(xù)到38d時(shí)，F(xiàn)AN值達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求(FAN值達(dá)到1.104g/100g)，而5℃下繼續(xù)發(fā)酵至49d時(shí)，F(xiàn)AN值(1.111g/100g)才達(dá)到指標(biāo)要求，此時(shí)15℃、25℃下發(fā)酵蝦醬的FAN值達(dá)到1.251g/100g、1.551g/100g。三個(gè)發(fā)酵溫度下，F(xiàn)AN值達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求的時(shí)間相差10d左右。微生物生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的蛋白酶以及蝦體內(nèi)存在的內(nèi)源蛋白酶都會(huì)降解蛋白質(zhì)生成游離的氨基酸，蛋白酶的活性溫度在37℃左右[4]，溫度越高，蛋白酶酶活越高，促進(jìn)了蛋白質(zhì)的分解，生成的游離態(tài)氨態(tài)氮越多。因此，在37℃以下溫度發(fā)酵時(shí)，溫度越高到達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)所需時(shí)間越短。

　　經(jīng)模擬，發(fā)酵時(shí)間與FAN值之間符合線性關(guān)系，其線性模擬方程分別為y=0.0183x+0.2642(R2=0.9628)(食鹽含量12%)，y=0.018x+0.4295(R2=0.9681)(食鹽含量16%)，y=0.0231x+0.4406(R2=0.9876)(食鹽含量20%)。從R2值可以看出，三個(gè)方程能準(zhǔn)確模擬不同溫度下蝦醬中FAN值的變化過程。2.2.2揮發(fā)性鹽基氮含量的動(dòng)力學(xué)變化研究了三個(gè)溫度(5℃、15℃、25℃)下，鮮明鼓蝦蝦醬發(fā)酵過程中TVB-N含量的變化，如圖5所示。三個(gè)發(fā)酵溫度下，發(fā)酵時(shí)間對(duì)TVB-N值均有極顯著影響(P<0.0001)。在整個(gè)發(fā)酵過程中，蝦醬中TVB-N的含量呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì)，而且在較高發(fā)酵溫度下，TVB-N含量一直高于較低溫度下的蝦醬。鮮明鼓蝦的TVB-N值僅為27.71mg/100g，當(dāng)發(fā)酵至30d時(shí)，三個(gè)發(fā)酵溫度(5℃、15℃、25℃)下TVB-N值分別增加到90.83mg/100g、132.54mg/100g、166.97mg/100g，均在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求(≦450mg/100g)范圍內(nèi)。經(jīng)模擬，發(fā)酵時(shí)間與TVB-N值之間符合線性關(guān)系，其線性模擬方程分別為y=2.1165x+25.487(R2=0.9791)(5℃)，y=3.4842x+28.672(R2=0.9973)(15℃)，y=4.2697x+32.616(R2=0.9784)(25℃)。從R2值可以看出，三個(gè)方程能準(zhǔn)確模擬不同溫度下蝦醬中TVB-N值的變化。2.2.3溫度對(duì)蝦醬發(fā)酵過程中感官評(píng)定的影響研究了溫度(5℃、15℃、25℃)對(duì)蝦醬發(fā)酵過程中感官品質(zhì)的影響，感官指標(biāo)包括顏色、氣味、滋味和體態(tài)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。相同發(fā)酵時(shí)間時(shí)，不同發(fā)酵溫度下蝦醬的感官評(píng)分不同，溫度越高，感官評(píng)分越高。發(fā)酵15d內(nèi)，三個(gè)溫度下蝦醬的感官評(píng)分差異不大，但發(fā)酵20d后，感官評(píng)分差異越來(lái)越大。隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，感官評(píng)分顯著增加。當(dāng)發(fā)酵到30d時(shí)，25℃發(fā)酵蝦醬的感官評(píng)分達(dá)到37.6的高分，15℃和5℃的感官評(píng)分也達(dá)到32.8和28.0。根據(jù)溫度對(duì)FAN值的影響，在25℃下發(fā)酵時(shí)，蝦醬在28d時(shí)已成熟，而15℃和5℃發(fā)酵的蝦醬在30d時(shí)仍未成熟，從而導(dǎo)致感官評(píng)分出現(xiàn)明顯差異。

　　3結(jié)論

　　在25d內(nèi)，氨基態(tài)氮含量達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的1.1g/100g，揮發(fā)性鹽基氮含量低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的450mg/100g。發(fā)酵時(shí)間與氨基態(tài)氮之間符合指數(shù)模型，建立的指數(shù)方程能準(zhǔn)確模擬氨基態(tài)氮在發(fā)酵過程中的動(dòng)力學(xué)變化過程。發(fā)酵初期，揮發(fā)性鹽基氮含量呈線性增加，發(fā)酵后期直至成熟(10-25d)，其含量呈指數(shù)增加，建立的線性和指數(shù)方程能準(zhǔn)確模擬揮發(fā)性鹽基氮在不同發(fā)酵期的動(dòng)力學(xué)變化。發(fā)酵溫度(5℃、15℃、25℃)對(duì)氨基態(tài)氮和揮發(fā)性鹽基態(tài)氮均有極顯著影響。溫度越高，蝦醬發(fā)酵成熟時(shí)間越短，三個(gè)發(fā)酵溫度下，蝦醬的成熟時(shí)間分別為49d、38d、28d。氨基態(tài)氮含量與發(fā)酵時(shí)間呈線性關(guān)系，揮發(fā)性鹽基氮含量與發(fā)酵時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系，建立的方程均能準(zhǔn)確模擬發(fā)酵過程中氨基態(tài)氮和揮發(fā)性氨基態(tài)氮的動(dòng)力學(xué)變化。食鹽含量為20%的蝦醬，在25℃下發(fā)酵28d時(shí)即可成熟，發(fā)酵蝦醬的色澤呈紫紅色，具有發(fā)酵蝦醬的香氣和滋味，無(wú)異味，粘稠適中，質(zhì)地均勻。揮發(fā)性鹽基氮、氨基態(tài)氮含量和感官指標(biāo)均符合《SB/T10525-2009蝦醬》的要求。

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