食品科技論文低鹽蝦醬品質動力學模型

　　食鹽腌漬條件對氨基態氮和揮發性氨基態氮均有極顯著影響。食鹽添加量越低，蝦醬發酵速度越快，成熟期越短，成熟時的氨基態氮和揮發性鹽基氮含量越高。本篇食品科技論文探討食鹽腌漬條件對蝦醬發酵動力學的影響。　《江蘇食品與發酵》食品行業技術類刊物。主要報道該專業范圍內的科研論文，新工藝，新技術，專題調研報告，綜述，以及行業信息和最新科技動態等。讀者對象：食品、發酵、生物技術領域的大專院校師生，科研機構、企業的技術人員等。

　　摘要：為了探究溫度和食鹽含量對低鹽蝦醬發酵過程中品質動力學變化的影響，研究了不同發酵溫度(5℃、15℃、25℃)和不同食鹽腌漬條件(12%、16%、20%)下蝦醬中揮發性鹽基氮(TVB-N)、游離氨基態氮(FAN)和感官品質的變化，建立了蝦醬發酵過程中的品質動力學模型。結果表明：食鹽含量越低，蝦醬發酵速度越快，成熟期越短，成熟時的TVB-N值越高;不同食鹽含量下，FAN值與發酵時間呈指數關系，TVB-N值與發酵時間在發酵初期呈線性關系，但發酵后期呈指數關系;溫度越高，蝦醬發酵成熟時間越短，5℃、15℃、25℃下成熟時間分別為49d、38d、28d，FAN值與發酵時間呈線性關系，TVB-N值與發酵時間呈指數關系。所得方程均能準確模擬發酵過程中蝦醬的品質動力學變化。

　　關鍵詞：低鹽蝦醬;品質動力學;揮發性鹽基氮;游離氨基態氮

　　蝦醬是我國沿海地區以及東南亞各國的傳統發酵調味品[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等營養元素[3-4]。傳統蝦醬自然發酵過程溫度波動大，周期長[5]，且產品含鹽量高(25﹪～30%)[6-7]，不僅不利于產業化生產及產品質量的標準化，而且不符合現代低鹽飲食需求。因此，保溫發酵[2,8]、低鹽發酵[9-10]、酶法發酵[10-13]等現代發酵手段已成為縮短發酵時間、改進蝦醬產業化程度、提高蝦醬品質的重要研究課題。微生物在食品發酵過程中起著至關重要的作用，影響著發酵進程以及產品的風味[14]。低鹽條件下發酵蝦醬，由于滲透壓降低，微生物生長速率提高，發酵時間也會縮短，但是食鹽含量過低會導致微生物生長速度過快，成熟期短，蝦醬的風味、口感和色澤等品質下降[9]。溫度的高低也直接影響微生物的生長，從而影響發酵進程和產品品質。由此可見，食鹽含量和溫度控制是低鹽蝦醬生產和蝦醬品質控制的兩個重要因素。目前，研究學者主要針對蝦醬發酵過程中適用的食鹽含量和溫度對產品品質的影響做了諸多研究，但是針對發酵過程中蝦醬品質動力學的研究甚少。本文選取直接反應蝦醬成熟度和蝦醬品質的游離氨基態氮(Freeaminonitrogen,FAN)和揮發性鹽基氮(TotalVolatileBasicNitrogen，TVB-N)作為評價指標，并對產品進行感官評定，研究不同溫度和食鹽含量下的蝦醬品質變化，建立蝦醬發酵過程中的品質動力學方程，為預測蝦醬的品質提供技術參考。

　　1材料與方法

　　1.1材料與試劑

　　新鮮的鮮明鼓蝦(Alpheusdistinguendus)，購于煙臺文化路農貿市場;氫氧化鈉、硼酸、氧化鎂、甲醛、鹽酸、甲基紅、次甲級藍，分析純，國藥集團化學試劑有限公司

　　1.2儀器與設備

　　PB-10pH計，賽多利斯科學儀器(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型生化培養箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠;TDL-5-A飛鴿牌系列離心機，上海安亭科學儀器廠。

　　1.3實驗方法

　　1.3.1蝦醬的制備稱取一定量的鮮明鼓蝦，發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℃)下發酵，發酵過程中每隔一天攪拌一次，直至發酵結束。發酵過程中取樣進行指標測定和感官評價。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游離氨基態氮(FAN)的測定采用GB/T5009.39-2003甲醛值法測定[15]。1.3.3揮發性鹽基氮(TVB-N)的測定采用半微量定氮法[16]。1.3.4感官評定方法采用10分法，由10名感官評定人員從蝦醬的色澤、氣味、滋味和體態4個方面進行對蝦醬進行感官評定，感官評定標準見表1。1.3.5數據處理采用Excel進行數據的初步處理和作圖，并采用SAS軟件進行方差分析。

　　2結果與分析

　　2.1食鹽腌漬條件對蝦醬發酵動力學的影響

　　游離氨態氮(FAN值)和揮發性鹽基氮(TVB-N值)的含量直接影響蝦醬的品質，為了研究食鹽含量對蝦醬的發酵進行的影響，在25℃下發酵，選用12%、16%、20%三個梯度食鹽含量進行蝦醬發酵動力學及品質變化研究。2.1.1游離氨基態氮含量的動力學變化游離氨基酸和肽是蝦醬中重要的呈味物質，是由蝦體中的內源蛋白酶和微生物生長代謝產生的蛋白酶共同降解蝦醬中的蛋白質而產生的[17]。游離氨基態氮是判定發酵產品發酵程度的特性指標，是判斷蝦醬成熟的重要指標，其含量是用來表示蝦醬中蛋白質被降解成氨基酸的程度，商業行業標準規定其含量應該大于1.1g/100g[9]，在發酵過程中其變化趨勢如圖1所示。不同食鹽腌漬條件下，因滲透壓的不同，因此在蝦醬的發酵過程中，游離氨態氮(FAN值)含量變化速度不同。

　　不同食鹽腌漬條件下，發酵時間對FAN值均有極顯著影響(P<0.01)。發酵初期，氨基態氮的增加量較少，三個樣本(食鹽含量分別為12%、16%、20%)的氨基態氮含量由發酵第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。食鹽含量對于FAN增長速度的影響主要體現在發酵后期，10d后發酵速度明顯增加，游離氨基態氮的生成量呈指數增加，其FAN值在不同食鹽含量下表現出顯著差異。食鹽含量越低，FAN生成量增加速度越快，達到國標規定含量的時間越短;食鹽含量越高，達到行業標準規定含量的時間越長。三個樣本分別在發酵第19d、第21d、第25d時，FAN值達到行業標準規定的1.1g/100g要求，分別達到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%)。經模擬，發酵時間與FAN值之間符合指數關系，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，三個方程能準確模擬不同食鹽腌漬條件下蝦醬中FAN值在發酵過程中的變化。2.1.2揮發性鹽基氮含量的動力學變化動物性食品在腐敗過程中，由于酶和微生物作用降解蛋白質產生的氨及低級胺類等具有揮發性的堿性含氮物質[18-19]，該類物質可以與腐敗過程中分解產生的有機酸結合，形成鹽基態氮(+NH4﹒R-)，此物質性食品中積聚，使食品中所含揮發性鹽基氮的量隨著腐敗的進行而逐漸增加[20-23]，TVB-N已成為鑒定水產品腐敗程度與鮮度的標準[9,16]。TVB-N值的大小指示蝦醬的腐敗程度，按照《SB/T10525-2009蝦醬》的規定，其含量不能超過450mg/100g的標準。不同食鹽腌漬條件下，蝦醬中揮發性鹽基氮含量的動力學變化如圖2所示。不同食鹽腌漬條件下，因滲透壓的不同，因此在蝦醬的發酵過程中，TVB-N值含量變化速度不同。不同食鹽含量下，發酵時間對TVB-N值均有極顯著影響(P<0.01)。在發酵初期，樣品中活菌數量較少，代謝產物生成量少。

　　在發酵前10d，TVB-N值增加速度較慢，在三個食鹽含量下，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。經模擬，發酵時間與TVB-N值之間符合線性關系，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，三個方程能準確模擬不同食鹽含量下發酵初期(前10d)蝦醬中TVB-N值的變化過程。發酵后期，揮發性鹽基氮含量呈指數增加，其TVB-N值在不同食鹽含量下表現出顯著差異，食鹽含量越低，TVB-N值增加速度越快。第19d(12%)、第21d(16%)、第25d(20%)發酵成熟后，TVB-N值分別達到123.00mg/100g、142.00mg/100g、66.23mg/100g，均低于行業標準要求的450mg/100g。發酵25d時，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，三個樣品的TVB-N值均低于行業標準要求的450mg/100g。經模擬，發酵時間與TVB-N值之間符合指數關系，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，三個方程能準確模擬不同食鹽含量下發酵后期(10d-25d)蝦醬中TVB-N值的變化過程。2.1.3食鹽含量對蝦醬感官評定的影響發酵結束后，對蝦醬的顏色、氣味、滋味和體態進行感官評價，評價結果見圖3。隨著食鹽添加量增加，蝦醬的感官評分增加，食鹽添加量為12%的蝦醬，其色澤發黃，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，色澤出現暗紅色，蝦醬香氣增加，滋味明顯，出現幼滑感;而食鹽添加量為20%的蝦醬，色澤呈紫紅色，具有發酵蝦醬的香氣和滋味，無異味，粘稠適中，質地均勻，符合蝦醬的感官指標要求。雖然食鹽含量的增加會延長蝦醬的成熟期，但是其揮發性鹽基氮生成量降低，且在相對長的發酵過程中，微生物和酶的分解作用更加充分，有利于風味成分的形成，增加了蝦醬的色、香、味、體態。

　　2.2溫度對蝦醬發酵動力學的影響

　　為了研究溫度對鮮明鼓蝦蝦醬發酵動力學的影響，選取20%的食鹽添加量，研究在5℃、15℃、25℃三個溫度梯度下，溫度對蝦醬中游離氨態氮含量和揮發性鹽基氮含量的影響。2.2.1游離態氨基酸態氮含量的動力學變化研究了三個溫度(5℃、15℃、25℃)下鼓蝦蝦醬發酵過程中游離氨基態氮含量的變化，如圖4所示。三個發酵溫度下，發酵時間對FAN值均有極顯著影響(P<0.0001)。發酵溫度越高，發酵速度越快，FAN生成速度越快。根據SB/T10525-2009中理化指標要求，25℃下發酵，蝦醬在28d時FAN值已符合指標要求，蝦醬已經成熟，而其他兩個溫度下的蝦醬均未成熟;15℃下，發酵持續到38d時，FAN值達到行業標準要求(FAN值達到1.104g/100g)，而5℃下繼續發酵至49d時，FAN值(1.111g/100g)才達到指標要求，此時15℃、25℃下發酵蝦醬的FAN值達到1.251g/100g、1.551g/100g。三個發酵溫度下，FAN值達到行業標準指標要求的時間相差10d左右。微生物生長過程中產生的蛋白酶以及蝦體內存在的內源蛋白酶都會降解蛋白質生成游離的氨基酸，蛋白酶的活性溫度在37℃左右[4]，溫度越高，蛋白酶酶活越高，促進了蛋白質的分解，生成的游離態氨態氮越多。因此，在37℃以下溫度發酵時，溫度越高到達發酵終點所需時間越短。

　　經模擬，發酵時間與FAN值之間符合線性關系，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，三個方程能準確模擬不同溫度下蝦醬中FAN值的變化過程。2.2.2揮發性鹽基氮含量的動力學變化研究了三個溫度(5℃、15℃、25℃)下，鮮明鼓蝦蝦醬發酵過程中TVB-N含量的變化，如圖5所示。三個發酵溫度下，發酵時間對TVB-N值均有極顯著影響(P<0.0001)。在整個發酵過程中，蝦醬中TVB-N的含量呈現穩定上升的趨勢，而且在較高發酵溫度下，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，當發酵至30d時，三個發酵溫度(5℃、15℃、25℃)下TVB-N值分別增加到90.83mg/100g、132.54mg/100g、166.97mg/100g，均在行業標準要求(≦450mg/100g)范圍內。經模擬，發酵時間與TVB-N值之間符合線性關系，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，三個方程能準確模擬不同溫度下蝦醬中TVB-N值的變化。2.2.3溫度對蝦醬發酵過程中感官評定的影響研究了溫度(5℃、15℃、25℃)對蝦醬發酵過程中感官品質的影響，感官指標包括顏色、氣味、滋味和體態，評價結果見表2。相同發酵時間時，不同發酵溫度下蝦醬的感官評分不同，溫度越高，感官評分越高。發酵15d內，三個溫度下蝦醬的感官評分差異不大，但發酵20d后，感官評分差異越來越大。隨著發酵時間延長，感官評分顯著增加。當發酵到30d時，25℃發酵蝦醬的感官評分達到37.6的高分，15℃和5℃的感官評分也達到32.8和28.0。根據溫度對FAN值的影響，在25℃下發酵時，蝦醬在28d時已成熟，而15℃和5℃發酵的蝦醬在30d時仍未成熟，從而導致感官評分出現明顯差異。

　　3結論

　　在25d內，氨基態氮含量達到行業標準要求的1.1g/100g，揮發性鹽基氮含量低于行業標準要求的450mg/100g。發酵時間與氨基態氮之間符合指數模型，建立的指數方程能準確模擬氨基態氮在發酵過程中的動力學變化過程。發酵初期，揮發性鹽基氮含量呈線性增加，發酵后期直至成熟(10-25d)，其含量呈指數增加，建立的線性和指數方程能準確模擬揮發性鹽基氮在不同發酵期的動力學變化。發酵溫度(5℃、15℃、25℃)對氨基態氮和揮發性鹽基態氮均有極顯著影響。溫度越高，蝦醬發酵成熟時間越短，三個發酵溫度下，蝦醬的成熟時間分別為49d、38d、28d。氨基態氮含量與發酵時間呈線性關系，揮發性鹽基氮含量與發酵時間呈指數關系，建立的方程均能準確模擬發酵過程中氨基態氮和揮發性氨基態氮的動力學變化。食鹽含量為20%的蝦醬，在25℃下發酵28d時即可成熟，發酵蝦醬的色澤呈紫紅色，具有發酵蝦醬的香氣和滋味，無異味，粘稠適中，質地均勻。揮發性鹽基氮、氨基態氮含量和感官指標均符合《SB/T10525-2009蝦醬》的要求。

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