鱼露也被称为鱼酱油,通过不同的原料和发酵工艺产生独特风味,在调味和烹饪过程中加入鱼露,不仅可以增加独特风味,还可增强口感丰度,在我国广东、福建地区及泰国等东南亚国家广受欢迎[1]。我国渔业发展迅速,伴随大量的副产品产生,如鱼头、鱼骨、鱼皮和鱼内脏等,可用于加工饲料和生物燃料,以及价值较高的胶原蛋白。但鱼副产品中大量的蛋白质、氨基酸、有机酸及活性成分如牛磺酸等未被充分利用[2]。
目前鱼露发酵主要分为传统发酵、快速发酵及复合发酵。传统鱼露发酵采用低价值鱼虾或水产下脚料,加入大量盐后发酵制备鱼露产品,耗时1～3年,发酵周期长,且发酵过程除鱼露的酱香味外,微生物自然代谢可能产生多种不良风味,如腥臭味和酸味等,严重影响鱼露产品品质。李锐等[3]采用不同发酵方法制备远东拟沙丁鱼鱼露,快速发酵总氮含量最高,而传统发酵中氨基态氮和小分子肽明显高于其他2种发酵方式。赵帅东等[4]发现使用外源蛋白酶和曲霉菌复合发酵,鱼露中氨基酸态氮和总氮的含量分别增加39.5%和14.8%,鱼露呈味物质含量提高,且发酵周期大大缩短。新型发酵技术高值化利用鱼副产品中的营养成分,改善鱼露等发酵产品生产工艺成为研究热点。大量研究表明,磁场处理对微生物生长、发酵及代谢活性具有显著影响,生物酶在磁场环境下催化活性发生改变。LIAO等[5]采用1.6 mT静磁场培养紫红曲霉菌,其次生代谢产物黄色素、橘色素和红色素的产量分别提高26.0%、128.8%和29.5%。ZIELINSKI等[6]利用静磁场进行乳品废水的厌氧发酵,总固体浓度增加43.5%,有机物含量从98%下降至76.5%,挥发性脂肪酸浓度降低58.3%。朱一帆等[7]采用100 mT磁场处理胰蛋白酶,并用其水解梅鱼,胰蛋白酶活性提高52.5 U/min,必需氨基酸含量上升。GAO等[8]利用1 mT磁场进行黑曲霉液态培养生产柠檬酸,随磁场处理时间的增加,柠檬酸产量增加。薛丽萍等[9]采用低频交变磁场处理过氧化氢酶,发现磁场强度、处理时间及温度均会影响酶结构。
本文以淡水鱼下脚料为原料,在静磁场环境下发酵制备鱼露,研究不同静磁场环境下,鱼露发酵过程中氨基态氮、总氮、挥发性盐基氮、无盐固形物、总酸、pH值和非酶褐变的变化,探究静磁场环境发酵对鱼露品质的影响,为鱼露产业的生产及品质改善提供新的技术手段。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
淡水鱼下脚料包括鱼头、鱼内脏、鱼皮和鱼骨等,舟山渔港；凤球唛鱼露,超市；沪酿3.042米曲霉,广东美味鲜调味食品有限公司；硝酸银、可溶性淀粉、荧光黄、铬酸钾、高氯酸、氢氧化钠、浓盐酸、硼酸、酚酞、甲基红、乙醇、硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸等试剂均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 设备及仪器
MFI-A2磁场生化培养箱(静磁场强度0～20 mT),英都斯特(无锡)感应科技有限公司；V-800紫外分光光度计,上海美谱达仪器有限公司；AL204分析天平、FE28 pH计,瑞士METTLER TOLEDO仪器有限公司；C-MAG磁力搅拌器,德国IKA公司；TGL-16B离心机,上海安亭科学仪器厂。
1.3 实验方法
参照黄紫燕[10]的方法,并加以改进,将淡水鱼下脚料经清洗切块后粉碎成糜,按鱼糜质量加入1倍水、80 g/L的食盐和由沪酿3.042米曲霉制成的酱油曲,混合均匀置于发酵瓶密封,放入磁场生化培养箱发酵,于40 ℃下发酵30 d,每天搅拌1次。发酵结束后加热灭菌,冷却后于5 000×g离心20 min,取上清液后过滤即为鱼露。在发酵周期中,每隔5 d定期取样,研究0、5、10、15、20 mT静磁场对发酵过程中氨基态氮、总氮、挥发性盐基氮、无盐固形物、总酸、pH值和非酶褐变指数的影响,其中0 mT静磁场为对照组。
1.4 鱼露产品理化指标测定
氨基态氮质量浓度的测定按照GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》、总氮质量浓度的测定按照GB/T 18186—2000《酿造酱油》、挥发性盐基氮质量浓度的测定按照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》、无盐固形物质量浓度的测定按照SB/T 10326—1999《无盐固形物测定法》、总酸质量浓度的测定按照GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》、pH值用pH计测定、非酶褐变指数参考韩智等[11]的方法。
1.5 数据分析
使用Origin 8.5进行制图,SPSS 22.0软件进行数据分析。每个样品重复测定3次,取平均值。
2 结果与分析
2.1 静磁场对鱼露中氨基态氮和总氮质量浓度的影响
氨基态氮和总氮质量浓度是评价发酵鱼露产品品质的重要指标。氨基态氮的质量浓度可反映发酵过程中氮源利用程度,其浓度越高,鲜味物质越多。总氮的质量浓度则是发酵过程中产生的含氮物质总量,包括氨基酸、多肽和蛋白质,溶出的氮质量浓度越高,鱼露品质越好[12]。由图1可知,在40 ℃下发酵30 d,随着发酵时间的增加,氨基态氮质量浓度逐渐增加,但淡水鱼糜中内源性蛋白酶及酱油曲中米曲霉活性下降,鱼肉蛋白降解趋于平缓。与对照组相比,静磁场环境下,氨基态氮质量浓度显著提高,20 mT静磁场发酵30 d时,氨基态氮质量浓度增加81.9%。由图2可知,随着发酵时间的延长,鱼露中总氮质量浓度逐渐增加。静磁场环境下总氮质量浓度均高于对照组,20 mT静磁场发酵30 d时,总氮质量浓度为45.9 g/L,而对照组仅为25.1 g/L。TAN等[13]利用95 mT磁场培养酵母菌,发现其木质素过氧化物酶及漆酶活性增强50%。蓝尉冰等[14]采用超声波协同酶提取牡蛎中活性肽,发现物理法处理可有效提高氨基态氮含量。静磁场环境可有效提高蛋白酶活性,促进蛋白质水解,提高氨基态氮及总氮的质量浓度。
图1 静磁场环境下鱼露发酵过程中氨基态氮质量浓度的变化
Fig.1 Changes of amino nitrogen concentration in fish sauce fermentation under static magnetic field
图2 静磁场环境下鱼露发酵过程中总氮质量浓度的变化
Fig.2 Changes of total nitrogen concentration in fish sauce fermentation under static magnetic field
2.2 静磁场对鱼露中挥发性盐基氮质量浓度的影响
挥发性盐基氮反映发酵过程中腐败微生物对蛋白质的分解情况,其浓度越高,氨基酸被破坏越严重[15]。由图3可知,随着发酵过程的进行,挥发性盐基氮质量浓度不断增加。发酵初期,酱油曲中有益微生物作为优势菌大量繁殖,抑制了腐败菌的生长,挥发性盐基氮质量浓度较低,但随着发酵时间的增加,腐败菌快速分解淡水鱼糜中的蛋白质,挥发性盐基氮质量浓度呈上升趋势。静磁场环境可有效抑制腐败微生物滋生,发酵过程中,挥发性盐基氮质量浓度远低于对照组,发酵30 d后,20 mT静磁场下挥发性盐基氮含量仅为对照组含量的34.9%。KORZELECKA等[16]发现在5 mT静磁场环境下,水霉菌菌丝体的生长速度及细胞毒性显著下降,有效避免真菌感染。MARIA等[17]发现在300 mT静磁场下暴露6 h,黄色镰刀菌的分生孢子生长率降低40.8%。磁场环境下腐败菌生长受到抑制,鱼糜中蛋白质降解减缓,挥发性盐基氮含量下降。
图3 静磁场环境下鱼露发酵过程中挥发性盐基氮 质量浓度的变化
Fig.3 Changes of total volatile basic nitrogen concentration during fish sauce fermentation under static magnetic field
2.3 静磁场对鱼露中无盐固形物质量浓度的影响
无盐固形物的主要成分是氨基酸、蛋白质、肽、有机酸和糖类等物质[12]。由图4可知,随发酵的进行,无盐固形物质量浓度呈现先增加后下降的趋势,这与发酵过程中各类物质的变化有关。与对照组相比,无盐固形物质量浓度随磁场强度的增加而增大。与氨基态氮、总氮和总酸等结果保持一致,静磁场环境下,无盐固形物有不同程度的增加,20 mT静磁场环境下发酵30 d,无盐固形物质量浓度较对照组提高54.9%。此结果与熊越[18]研究结果相似,采用微生物发酵制备食醋,随着发酵的进行,可溶性无盐固形物含量均增加,还原糖含量下降。无盐固形物具有一定的电导率,在静磁场环境下,自由离子和带电溶质的传质效率提高。金亚美等[19]采用磁场与流动盐水腌渍芥菜,磁场处理可加速浸渍。磁场环境下,蛋白酶活性增强,无盐固形物质量浓度增加,进一步促进发酵。
图4 静磁场环境下鱼露发酵过程中无盐固形物 质量浓度的变化
Fig.4 Changes of salt free solids concentration in fish sauce fermentation under static magnetic field
2.4 静磁场对鱼露中总酸质量浓度及pH的影响
在整个鱼露发酵过程中,总酸质量浓度增加而pH下降。发酵过程中微生物产生挥发性碱性成分,如挥发性盐基氮及其他降解物。发酵底物中的多糖被消耗产生单糖,微生物进一步利用单糖分泌有机酸,促使pH下降,而总酸质量浓度增加。由图5和图6可知,有机酸质量浓度随磁场强度增加而增大。20 mT静磁场发酵30 d后,总酸质量浓度为对照组的1.34倍。
图5 静磁场环境下鱼露发酵过程中总酸质量浓度的变化
Fig.5 Changes of total acid concentration in fish sauce fermentation under static magnetic field
图6 静磁场环境下鱼露发酵过程中pH的变化
Fig.6 Changes of pH in fish sauce during fermentation under static magnetic field
崔文甲等[20]采用物理法探究香菇柄中呈味物质释放的变化,物理法处理后游离氨基酸、有机酸及可溶性糖醇含量显著提高。万云雷等[21]则利用1.6 mT低频磁场处理红曲菌,发酵8 d后γ-氨基丁酸的增长率和产量分别提高31.6%和35.7%。发酵过程中,静磁场环境下的蛋白酶活性增强,淡水鱼中蛋白质进一步水解,游离氨基酸和寡肽氨基酸等物质增加,pH下降,总酸质量浓度增加。
2.5 静磁场对鱼露中非酶褐变指数的影响
酶促褐变是由于氧化产物醌的累积及聚合氧化,产生褐色或黑色素。非酶褐变主要是由美拉德反应产生,随着非酶褐变指数的增加,鱼露的颜色由浅变深。非酶褐变是羟醛缩合反应,其中间产物在420 nm处吸收波长最大[22]。由图7可知,随着磁场强度的增加,非酶褐变指数提高。与对照相比,20 mT静磁场发酵后,鱼露非酶褐变指数为对照组的1.41倍。鱼露发酵过程中还原糖与氨基酸、蛋白质和多肽等物质发生美拉德反应。在各类物理场的应用方面,徐茜等[23]利用28 kV/cm的高压脉冲电场处理葡萄糖/甘氨酸溶液,美拉德反应受到显著促进作用,且该促进作用与其热效应无关。冯耀华等[24]利用1 400 W超声波作用于天冬酰胺和果糖溶液50 min后,反应产物抗氧化活性提高47.6%,天冬酰胺减少30%,果糖降低68%,超声波可促进天冬酰胺-果糖模式美拉德反应。随磁场强度的增加,鱼露产品颜色加深,且20 mT静磁场环境下发酵产品与市售凤球唛鱼露产品颜色相近。静磁场环境可强化鱼露发酵过程中的美拉德反应,鱼露产品颜色加深,在提高产品稳定性的同时,可有效减少后续焦糖色素等外源色素的使用。
图7 静磁场环境下鱼露发酵过程中非酶褐变指数的变化
Fig.7 Changes of non enzymatic browning index during fish sauce fermentation under static magnetic field
3 结论
本研究以淡水鱼下脚料为原料,粉碎成鱼糜与80 g/L盐、沪酿3.042米曲霉制成的酱油曲,在静磁场环境下进行混合发酵,并对发酵过程中的鱼露品质进行分析。研究发现静磁场环境下40 ℃发酵30 d,随着磁场强度的增加,鱼露发酵过程中的氨基态氮、总氮、挥发性盐基氮、无盐固形物、总酸、pH值和非酶褐变指数均有不同程度的变化。其中,20 mT静磁场环境下,氨基态氮和总氮显著增加,磁场辅助发酵提高淡水鱼糜中内源性蛋白酶及米曲霉中蛋白酶活性,促进鱼糜中蛋白质水解,产生更多无盐固形物及有机酸,美拉德反应增强,且磁场可抑制腐败菌的生长,挥发性盐基氮下降,鱼露发酵性能提升。研究了发酵过程中不同时间下鱼露品质的变化,以及磁场对淡水鱼下脚料生产鱼露发酵性能的影响,为酿造鱼露工艺提供了一种新的技术手段。同时,磁场辅助发酵现阶段能实现实验室规模的工艺研究,但对于鱼露产品的工业化磁场辅助发酵而言,仍存在一定距离。作为一项新的前处理手段,原料经磁场环境发酵一定时间后再进行后续大罐发酵,有利于缩短整体发酵时间并改善产品品质,但鱼露发酵过程中氨基酸及有机酸等物质的分子结构变化,及静磁场环境对微生物促进发酵的机理有待进一步研究。
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