虾头自溶产物苦味与蛋白平均疏水度的联系及脱苦

付光中，章超桦,,*，吉宏武,，解万翠，高加龙,，卢虹玉

虾头自溶产物苦味与蛋白平均疏水度的联系及脱苦

付光中1，章超桦1,2,*，吉宏武1,2，解万翠1，高加龙1,2，卢虹玉2

(1.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524025；2.广东省高等学校水产品深加工重点实验室，广东 湛江 524088)

为了探明虾头自溶产物中苦味肽的分布以及蛋白疏水性与苦味的联系，采用超滤将虾头自溶产物分成不同组分，分别检测其苦味与平均疏水度，并研究自溶过程中添加复合风味蛋白酶协同水解虾头对苦味的改善作用。结果表明：虾头自溶产物的苦味主要来自分子质量为3～5kD的肽；不同分子质量大小的自溶产物，平均疏水度越小苦味越大；添加复合风味蛋白酶协同水解虾头，与自溶比较，其蛋白回收率提高了3.5%，苦味降低了50%。关键词：虾头；自溶；苦味；平均疏水度；复合风味蛋白酶；脱苦

虾头是生产去头虾、虾仁等产品的加工副产物，数量大，营养成分丰富，具有重大的开发与利用价值[1]。有研究表明虾头中含有丰富的内源酶[2-4]，利用这些内源酶让虾头自溶生产海鲜调味品[5-6]是一种虾头高值化利用的有效手段，得到的酶解产物蛋白回收率高，呈鲜味的氨基酸、短肽等含量高，然而较重的苦味直接影响了虾头自溶产物的感官接受性。目前对于虾头酶解产物苦味的研究较少[7-8]，而对于虾头自溶产物苦味的深入研究更是鲜有报道。

有研究表明，蛋白水解产物的苦味主要来自其中的苦味肽[9-11]，而肽的苦味与其分子质量大小和疏水性相关联，Ney[12]提出可用Q值(平均疏水性)定性判断苦味和疏水性之间的关系。本实验将虾头自溶产物经过超滤分离，得到不同分子质量段的混合组分，研究其各组分的苦味与蛋白疏水性之间的关系，并采用复合风味蛋白酶协同虾头内源酶水解虾头，研究添加外源酶协同水解对虾头酶解产物苦味的改善作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

凡纳滨对虾虾头 广东省湛江国联水产开发有限公司；诺维信风味蛋白酶(1.2万U/g) 广州明远工贸公司。

1.2 仪器与设备

CR22Ⅱ型冷冻离心机、835-50型高速氨基酸分析仪日本日立公司；HR-2864飞利浦三合一捣碎机 珠海飞利浦家庭电器有限公司；PHS-25雷磁酸度计 上海精密科学仪器有限公司；AO35124型搅拌器 上海申生科技有限公司；XX80EL005型超滤设备 美国Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 虾头自溶产物的制备

虾头打浆后加水调节固形物质量浓度为25g/100mL，于50℃水浴锅边搅拌边自溶3h，100℃灭酶10min，6000r/min离心得到自溶产物。

1.3.2 虾头协同水解产物的制备

虾头打浆后加水调节固形物质量浓度为25g/100mL，添加144U/g风味蛋白酶协同虾头内源酶50℃水解3h，100℃灭酶10min，6000r/min离心得到酶解产物。

1.3.3 蛋白回收率(NR)的测定

取10mL蛋白水解液，离心后用凯氏定氮法测定上清液中蛋白含量；另取10mL水解前的虾头打浆液，未离心测定其总蛋白含量[13]。

1.3.4 虾头自溶产物的超滤分离

将离心后的虾头自溶产物用8层滤纸过后，先后过8、5、3、1kD的超滤膜，收集不同膜大小的自溶产物组分。超滤条件：进口压力：15～20psi；循环口压力：0～5psi；不同大小的超滤膜从8kD到1kD膜通量大小依次为40、45、10、7mL/min。

1.3.5 苦味感官评分[14]

以硫酸奎宁为苦味标准，制备不同质量浓度的苦味标准液，并赋予不同的苦味值，如表1所示。10名感官评价员(5男5女)先由弱到强品尝标准液，再品尝样品液，找到苦味值相对应的标准液，并打分，若介于两者之间可自行估计打分，求得平均值及苦味值，苦味越低，分值越低。

表1 硫酸奎宁质量浓度-苦味值Table 1 Quinine sulfate concentrations corresponding to five bitterness grades

1.3.6 虾头自溶产物蛋白平均疏水度(Q)的测定[15]

Q=ΣΔQi

ΔQ=[(AAi/Mi)/(ΣAAi/Mi)]×Δfti

式中：AAi为100mL蛋白质中各种氨基酸的含量/ (g/100mL)；Mi为各种氨基酸的摩尔质量/(g/mol)；ΣAAi/Mi为100mL蛋白质中氨基酸的总摩尔数/mol；Δfti为氨基酸侧链疏水性值/(kJ/mol)；ΔQ为蛋白质的疏水性值。

2 结果与分析

2.1 虾头自溶产物苦味与蛋白疏水度关系

将虾头自溶产物超滤以后得到分子质量为大于8、8～5、5～3、3～1、小于1kD的5个组分，分别通过感官评分得到每个组分苦味大小，并检测8～5、5～3、3～1kD三个组分的氨基酸组成，查阅氨基酸侧链疏水性值[12]后计算出各组分的平均疏水度如表1，自溶产物各超滤组分的苦味值与平均疏水度变化关系见图1。

表2 虾头自溶产物不同分子质量大小超滤组分的氨基酸含量和平均疏水度Table 2 Amino acid composition and average hydrophobicity of ultrafiltration fractions of autolysis products of shrimp head

由于分子质量大于8kD已经不属于肽，而小于1kD的自溶产物中包含了游离氨基酸，所以本实验只选取8kD到1kD之间的3个超滤组分来检测它们的平均疏水度以研究其与苦味之间的联系。从表2可以看出，5～8、3～5、1～3kD三个超滤组分的平均疏水度都在4.7kJ/mol至4.9kJ/mol之间，而根据Ney[12]研究，单一的肽Q值大于5.855kJ/mol的时候才呈现苦味。这说明自溶产物的该3个组分中，苦味肽只是占一部分，而其他不成苦味的呈味肽使得总体的Q值偏低。

图1 虾头自溶产物不同分子质量大小超滤组分的苦味值和平均疏水度Fig.1 Bitterness and Q values of ultrafiltration fractions of autolysis products of shrimp head

从图1可知，首先看虾头自溶产物的苦味随不同分子质量大小的变化，总体趋势上，伴随分子质量的增大，苦味是先逐渐加重，3～5kD之间时苦味最大，接下来随分子质量的继续增大，苦味值开始降低。肽的分子质量在180～5000D之间，其中3～5kD之间的肽称为“大肽”，虾头自溶产物的苦味主要集中在大肽；而大于5kD的自溶产物组分推测是因为以一些可溶性蛋白为主要成分，所以苦味较弱。再看Q值的变化情况，Q值伴随分子质量的增加先降低再升高，3～5kD之间最小，1～3kD之间最大。Q值与苦味值之间呈现出Q值越小苦味值越大的变化规律，但是肽的苦味不仅与其疏水性和分子质量大小有关，还与其空间结构有关，国外研究也都认为Q值不能用于苦味的定量判别，因此本实验中总结出的这一规律只是在虾头自溶产物这一特定蛋白酶解产物中得出，不一定符合其他样品的蛋白酶解产物。

2.2 协同水解改善虾头酶解产物苦味

图2 协同水解与自溶酶解产物的蛋白回收率和苦味值Fig.2 Comparisons on bitterness and protein recovery between single autolysis and flavourzyme hydrolysis fortified autolysis

基于虾头自溶产物呈现苦味的原理，若在自溶时添加一种外切酶，使其作用于苦味肽的链端，将疏水性氨基酸切落就可达到改善苦味的目的。本实验采用在虾头配水打浆后添加少量的含外切酶的复合风味蛋白酶协同虾头内源酶一起水解的方法，比较研究协同水解对酶解产物苦味相对于自溶的改善效果。图2所示为协同水解与自溶产物的蛋白回收率(NR)和苦味值的比较结果。

由图2可知，首先比较二者的蛋白回收率，自溶产物为95.09%，协同水解为98.57%，两种水解方法的蛋白回收率都较高，协同水解比自溶产物高出接近3.5%，这说明虾头内源酶可以使虾头蛋白较完全水解，而添加少量的复合风味酶有助于提高水解程度。再比较两种水解方法的苦味值，协同水解产物比自溶产物的苦味值降低了约50%，在感官上已达到非常易于接受的程度。这说明复合风味蛋白酶中的外切酶较好的发挥了作用，起到了降低酶解产物苦味的效果。

3 结 论

3.1 比较不同超滤组分的苦味可得出虾头自溶产物的苦味主要来自分子质量为3～5kD的肽，大于5kD和小于

3kD的自溶产物苦味较小。

3.2 从苦味和蛋白平均疏水度随虾头自溶产物分子质量大小的变化趋势可以得出，不同分子质量大小的虾头自溶产物，存在平均疏水度越小苦味越大的规律。

3.3 利用含外切酶的复合风味蛋白酶协同虾头内源酶水解虾头可得到蛋白回收率高的酶解产物，且苦味值相对于自溶产物得到极大改善。

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Analysis of Bitterness-Average Protein Hydrophobicity Relationship and Debittering of Autolysis Products of Shrimp Head

FU Guang-zhong1，ZHANG Chao-hua1,2,*，JI Hong-wu1,2，XIE Wan-cui1，GAO Jia-long1,2，LU Hong-yu2
(1. College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524025, China；2. Key Laboratory of Guangdong Higher Education Institutions for Advanced Processing of Aquatic Product, Zhanjiang 524088, China)

In order to find out the distribution of bitter peptides in the autolysis products of shrimp head and the relationship between bitterness and their protein hydrophobicity, ultrafitration was employed to fractionate the autolysis products, and the separated fractions were tested for their bitterness and average protein hydrophobicity, and the bitterness-improving effect of synergetic hydrolysis by flavourzyme added during shrimp head autolysis was also investigated. The bitterness of the autolysis products mainly resulted from the presence of peptides with a molecular weight varying from 3 to 5 kD. The autolysis products with smaller average hydrophobicity presented stronger bitterness. Compared with single autolysis, the presence of flavourzyme resulted in an increase in protein recovery by 3.5% and a decrease in bitterness by 50%.

shrimp head；autolysis；bitter；average hydrophobicity；flavourzyme；debitter

TS254.9

A

1002-6630(2010)19-0121-03

2010-01-30

“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAD29B09)；国家科技支撑计划及政策引导类计划项目(2008BAD94B08)；广东省科技厅科技计划项目(2008A020100002)

付光中(1984—)，男，硕士研究生，研究方向为海洋生物资源利用。E-mail：fuguangzhong@126.com

*通信作者：章超桦(1956—)，男，教授，博士，研究方向为水产品高值化利用。E-mail：zhangch@gdou.edu,cn