暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽脱苦前后苦味物质的变化

乐彩虹1,陶宁萍1, 2*,徐逍3

1(上海海洋大学 食品学院,上海,201306)2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海,201306)3(江苏中洋生态鱼类股份有限公司,江苏 南通, 226600)

摘 要 采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察暗纹东方鲀鱼皮内外2层皮肤微观结构,基于实验室前期优化的提取和脱苦工艺,用复合蛋白酶提取暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽,活性炭和硅藻土对其酶解液进行吸附脱苦,最后以感官、电子舌、氨基酸组成和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析评价脱苦效果。结果表明,暗纹东方鲀鱼皮外层皮肤的刺排列规则,内层皮肤则有褶皱,不平整;胶原蛋白肽酶解液经活性炭和硅藻土脱苦后苦味感官评分为3.3,低于脱苦前评分4.8(P<0.05);经电子舌分析脱苦后苦味响应值为5.2,低于脱苦前响应值6.8(P<0.05);脱苦后疏水性氨基酸含量为29.75%,低于脱苦前含量33.63%(P<0.05);脱苦后呈苦味的物质对乙酰氨基酚相对含量为4.36%,低于脱苦前相对含量26.58%(P<0.05)。该研究用活性炭和硅藻土对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液苦味物质进行吸附后取得了一定的脱苦效果,为多肽苦味物质的脱除提供一定的理论支撑。

关键词 暗纹东方鲀鱼皮;胶原蛋白肽;苦味;电子舌;氨基酸;气相色谱-质谱

河豚是鲀形目、鲀科各属鱼类的统称[1]。河豚鱼又名气泡鱼,其肉质鲜美、营养丰富,深受人们喜爱,但野生河豚体内所含有的河豚毒素化学性质稳定,难以破坏[2]。经过20多年的发展,我国养殖技术逐渐成熟,养殖的河豚大多数已达无毒级,主要养殖暗纹东方鲀与红鳍东方鲀两种类型。据2020年渔业年鉴[3]可知,2019年河豚淡水养殖和海水养殖产量分别为0.99万t和1.75万t,是国外主要的无毒河豚供应源[4]。鱼皮是鱼类加工副产物,含有大量胶原蛋白,但只有一小部分比例鱼皮用于生产皮革材料和动物饲料等,大部分被丢弃而造成浪费与污染[5]。暗纹东方鲀鱼皮肤分内外两层,体表有刺,同大多数鱼皮一样,含有大量的胶原蛋白,是提取胶原蛋白肽理想的原料[6]

胶原蛋白肽是以胶原蛋白为原料,在酸、碱、热处理或酶解的作用下得到的一种产物[7],具有良好的生物活性[8-9]。1952年有研究者首次提出蛋白酶解物具有苦味,这种苦味是由多肽引起的而不是游离氨基酸[10]。GORDON等[11]在1965年第一次报道了在乳清培养发酵过程中产生具有苦味的肽。苦味肽也是一种生物活性肽[12],但苦味很难让人接受,其苦的呈现味主要与肽的疏水性氨基酸有关,由肽中疏水性氨基酸的组分和序列决定[13]。目前对苦味进行脱苦的方法主要有选择分离法[14]、掩盖法[15]、酶法[16]和微生物法[17],其中活性炭吸附法属于选择分离法类,活性炭比表面积大、微孔数量多、化学性质稳定、pH范围广,且完全不溶于水和其他溶剂[18],常被用于作为吸附剂脱苦。硅藻土具有较大的表面积和孔体积,因而具有较强的吸附能力,其作为助滤剂,还有去除异味的功能[19]。MURRAY等[20]最先采用活性炭对酪蛋白水解物进行苦味的脱除。徐锦等[21]研究发现,在活性炭添加量为0.6%,时间为1.5 h,温度50 ℃条件下,草鱼蛋白水解液的苦味能很好的去除。张瑞瑞等[22]用硅藻土作为助滤剂对罗非鱼酶解液进行脱苦取得了一定的效果。

本文选用暗纹东方鲀鱼皮,用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)对其微观结构进行观察,并在前期优化提取和脱苦工艺的基础上,采用复合蛋白酶提取胶原蛋白肽,用活性炭和硅藻土对其酶解液进行吸附脱苦,以感官评价结合电子舌、氨基酸组成和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析评价脱苦效果,以期为暗纹东方鲀鱼皮的精深加工以及胶原蛋白肽酶解液苦味的脱除提供理论依据,从而创造更大的经济价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验所用原料暗纹东方鲀鱼皮[获得时间2020年6月13日,鱼皮长(22.46±0.73) cm,重(28.33±5.12) g,背面呈褐色,腹面呈白色,周围呈黄色],由江苏中洋生态鱼类股份有限公司提供。

HCl、H2SO4、高氯酸均为分析纯,上海柯灵斯试剂有限公司;NaOH、硼酸、石油醚、氯胺T(3H2N-氯-对甲苯磺酰胺钠盐)、一水柠檬酸、无水乙酸钠、正丙醇、异丙醇、柠檬酸钠、苯酚均为分析纯,羟脯氨酸(4-羟基-α-吡咯甲酸)标准品为色谱级,活性炭、硅藻土为食品级,上海麦克林生物科技有限公司;复合蛋白酶(酶活1.5 AU/g,由地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌发酵而得),诺维信生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪,丹麦FOSS公司;Soxtec 2050自动索式抽提仪,丹麦FOSS公司;HP10电热板,德国艾卡公司;FineBox-6100 马弗炉,浙江泛泰仪器有限公司;UV-2200 紫外分光光度计,美国Unico公司;TG16-WS 台式高速离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;HWS-24 电热恒温水浴锅,上海恒科学仪器有限公司;Hitachi S-3400 N 扫描电镜,日立高新技术公司;L-8800 氨基酸自动分析仪,日本日立公司;DHG-9140A电热鼓风干燥箱,上海慧泰仪器制造有限公司;FD-80真空干燥箱,北京博医康实验仪器有限公司;ASTREE电子舌,法国Alpha MOS公司;6 890-5975B气相色谱-质谱联用仪,美国Agilent公司。

1.3 实验方法

1.3.1 暗纹东方鲀鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量测定

1.3.1.1 样品处理

暗纹东方鲀鱼皮切成1 cm×1 cm左右大小粒状,分装于自封袋,置于-40 ℃冰箱保存待用。

1.3.1.2 基本营养成分测定

水分含量测定:参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。蛋白质含量测定:参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。脂肪含量测定:参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》。灰分含量测定:参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》。

1.3.1.3 胶原蛋白含量测定

参照GB/T 9695.23—2008《肉与肉制品 羟脯氨酸含量测定》,采用分光光度法测定鱼皮中羟脯氨酸含量,乘以系数11.1[23]便可得暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白含量。

1.3.2 暗纹东方鲀鱼皮扫描电子显微镜结构观察

参照王超[24]的方法并稍作修改,将洁净的铝箔片粘于样品盘上,选取均匀的暗纹东方鲀鱼皮内外两层皮肤分别粘于铝箔片上,将样品盘置于离子溅射仪的样品舱中,喷金5 min,将样品盘放入扫描电子显微镜观察室,选取清晰视野进行观察。

1.3.3 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液的提取与脱苦

按照实验室前期优化提取工艺,在酶添加量为2%,温度53 ℃的条件下用复合蛋白酶处理暗纹东方鲀鱼皮1.5 h,即为脱苦前胶原蛋白肽酶解液。移取一部分酶解液用于脱苦,按照实验室前期优化脱苦条件,在活性炭与硅藻土添加量为6%,活性炭与硅藻土添加比例为1∶5(质量比),温度65 ℃,时间20 min的条件下对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液进行脱苦,即为脱苦后多肽酶解液。

1.3.4 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味感官分析

参照潘印卿[25]的方法并稍作修改,选取柠檬酸、蔗糖、咖啡粉、食盐和味精分别作为酸、甜、苦、咸和鲜的标准品,对应的浓度及分值如表1所示。

表1 不同浓度滋味标准品评分值
Table 1 Standard tasting scores of different concentrations of taste

标准品浓度/[g·(100mL)-1] 酸(柠檬酸)00.020.040.060.080.1甜(蔗糖)00.050.10.150.20.3苦(咖啡粉)00.050.10.150.20.3咸(食盐)00.10.20.30.40.5鲜(味精)00.040.080.120.160.2分值0246810

选取10名(5男5女)经过专业培训的感官品评员进行感官分析,10名感官品评员在感官评价过程中全程无交流。取其中一个味道的低浓度标准品放入口中感受其滋味,5 s后吐出,用水漱口,接着品尝下一个浓度标准品,至全部浓度感受完成;取样品少量放入口中感受其滋味,5 s后吐出,用水漱口,3 min后品尝下一个样品。根据标准品浓度对应的分值对样品进行对照打分,得到样品的分值。剩余味道分析同上。

1.3.5 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后电子舌分析

本实验所用电子舌传感器能直接检测出酸、咸、鲜3种滋味响应值,苦和甜响应值需以标准添加的方式获得,具体添加方法如下:称取不同质量咖啡粉和蔗糖标准品分别加入暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽脱苦前酶解液中,使得苦味和甜味浓度梯度均为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25和0.30 g/100mL。参照周纷等[26]的方法稍作修改,各移取2 mL脱苦前后暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液和苦味、甜味不同浓度梯度标准添加样品于离心管中,加入25 mL超纯水,超声5 min,在冷冻离心机中以10 000 r/min转速离心15 min,过滤至100 mL容量瓶,用超纯水定容,移取5 mL于电子舌专用进样杯中,超纯水定容至80 mL,室温条件下进行测定。电子舌传感器每次检测后均用去离子水进行清洗,清洗周期10 s。

1.3.6 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后氨基酸组成分析

参照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定进行测定》,分别称取暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽脱苦前后酶解液各0.300 0 g于水解管中,加入10 mL 6 mol/L HCl,再加入3滴苯酚,抽真空,立即封口,放入110 ℃干燥箱中水解22 h,取出冷却至室温,打开水解管,酶解液过滤至50 mL容量瓶中,少量水冲洗水解管,合并水解液,用水定容,吸取1 mL滤液于15 mL试管中,放入50 ℃真空干燥箱中真空干燥,蒸干,残留物再用1 mL水溶解,再放入50 ℃真空干燥箱中真空干燥,蒸干,加入2 mL pH 2.2柠檬酸钠缓冲液溶解,振荡混匀,用0.22 μm水相膜过滤至进样瓶中,采用氨基酸自动分析仪进行测定。

1.3.7 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后GC-MS分析

参照TAN等[27]的方法并稍作修改,采用65 μm DVB/ PDMS萃取头,各吸取暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽脱苦前后酶解液5 mL于顶空瓶中,再加入5 mL 0.18 mol/L NaCl以促进挥发,在50 ℃水浴锅中萃取45 min,迅速将SPME针插入GC-MS进样口进行分析。

色谱条件:HP-5 ms弹性毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升温:初始温度30 ℃,保持3 min,以8 ℃/min升至70 ℃,5 ℃/min升至150 ℃,5 ℃/min升至260 ℃保持5 min,载气(He)流速1.5 mL/min。

质谱条件:电子电离源;解吸时间5 min;电子能量70 eV;灯丝发热电流200 μA;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;传输线温度280 ℃;检测器电压1.2 kV;质量扫描范围m/z 50~350。

1.4 数据分析

所有实验均重复3次,结果以平均值±标准偏差(mean±S.D.)的形式表示。采用SPSS 23.0软件,根据单因素方差(One-Way ANOVA)方法对数据进行差异显著性比较分析,电子舌结果采用Alpha Soft 软件进行分析;Origin 8.6(Origin Lab,USA)软件用于处理和生成图像。

2 结果与分析

2.1 暗纹东方鲀鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量

表2为暗纹东方鲀鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量。由表2可知,暗纹东方鲀鱼皮水分含量为75.03%,灰分含量为1.14%,粗脂肪含量仅为0.09%,粗蛋白含量为23.39%。其粗蛋白含量高于比目鱼皮[28]、鳙鱼鱼皮[29]等;粗脂肪含量低于大西洋鲑鱼鱼皮[30]、鳕鱼鱼皮[31]、比目鱼皮[32]等。可见暗纹东方鲀鱼皮是一种高蛋白低脂肪的原料,且胶原蛋白含量高达18.99%,占总蛋白含量的81.19%,其胶原蛋白含量高于鳕鱼鱼皮[31]、鲤鱼皮、鱿鱼皮[32]。由此可知暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白含量丰富,是提取胶原蛋白肽理想的原料。

表2 暗纹东方鲀鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量 单位:g/100g
Table 2 Nutrient composition and collagen content of Takifugu obscurus skin

成分水分粗蛋白粗脂肪灰分胶原蛋白含量75.03±0.0223.39±0.910.09±0.011.14±0.0018.99±0.11

2.2 暗纹东方鲀鱼皮扫描电子显微镜结构观察

暗纹东方鲀鱼皮体表有刺,皮肤分内外2层。外层皮肤扩展时很快变硬,身上的刺竖起,既能进攻,也能防范;内层皮肤能协助稳固外皮层的刺和防止自身受伤害。暗纹东方鲀鱼皮可以最大限度拉伸扩展成一个球形,这可能是因为其含有大量的胶原蛋白和弹性蛋白[33]

暗纹东方鲀鱼皮扫描电子显微镜微观结构如图1所示。图1-a是暗纹东方鲀鱼皮外层皮肤在35×下的扫描电镜图,可以看到外层皮肤表面全是刺,这些刺呈规则排列,似钉子状,这是暗纹东方鲀鱼皮具有良好性质的基础;图1-b是外层皮肤上的某一根刺在300×下的扫描电镜图,可以看到在刺的尖部有很多长短不一的类似绒毛一样的形状,其具体成分和性质有待进一步研究;图1-c是暗纹东方鲀鱼皮内层皮肤在100×下的扫描电镜图,可以看到内层皮肤整体来看不平整,有褶皱,类似起伏不平的小山丘状,这可能是因为暗纹东方鲀鱼皮能够自由收缩而导致的;图1-d是内层皮肤在300×下的扫描电镜图,可知内层皮肤放大后呈排列不规则的纤维状,还可见其中有一些大小不一的空隙。由暗纹东方鲀鱼皮扫描电子显微镜图可知,暗纹东方鲀鱼皮具有很好的性质,多纤维、褶皱、有弹性,是提取胶原蛋白肽的理想原料。

a-外皮,35×;b-外皮,300×;c-内皮,100×;d-内皮,300×
图1 暗纹东方鲀鱼皮扫描电子显微镜图
Fig.1 SEM image of Takifugu obscurus skin

2.3 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味感官分析

本实验感官评分采用十分制,酸、甜、苦、咸、鲜标准品浓度越大,滋味评分越高。将10名感官品评员对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后5种滋味的感官评价平均分制得柱状图如图2所示,可直观看出脱苦前后5种滋味变化情况。

由图2可知,在5种滋味中,咸味感官评分最高,可能与人工养殖暗纹东方鲀水质环境有关,且暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦前后咸味无显著性变化(P>0.05);鲜味感官评分次之,且酶解液在脱苦前后鲜味也无显著性变化(P>0.05),可以看出暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液以咸鲜味为主;暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦前苦味感官评分为4.8,脱苦后降低为3.3(P<0.05),说明用活性炭和硅藻土对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液进行吸附脱苦取得了一定的效果,这与吕锦弟等[34]用复合吸附剂脱除酪蛋白磷酸肽的苦味结果一致;暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后酸味与甜味均不明显,感官评分也较低,苦味的脱除使酸味与甜味感官评分均高于脱苦前(P<0.05)。

图2 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味感官评分
Fig.2 The taste sensory scores of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debittering
注:字母不同代表差异显著(P<0.05),字母相同代表差异不显著(P>0.05)(下同)

2.4 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后电子舌分析

电子舌人工传感系统是一种新颖而快速的分析技术,受到了越来越多的关注[35],可以对样品的滋味差异进行评定。

图3为暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味的主成分分析图。由图3可知,脱苦前后主成分PC1和PC2贡献率分别为91.085%和8.79%,累计贡献率为99.875%,接近100%,表明主成分PC1、PC2包含了大量样品原始数据,可以整体反映样品信息[36]。判别指数(discrimination index,DI)是区分样品之间差异的表征值,该值越大,区分效果越好,本实验DI为94%,表明样品之间区分度大。不同样品之间滋味差异可以通过样品在主成分分析图中的距离远近来表征,样品间距离越远说明样品差异越大。由图3可以看到,暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后分别分布于主成分分析图中不同区域,脱苦前分布于2、3象限,脱苦后分布于1、4象限,且距离较远,表明脱苦前后样品滋味差异较大,能起到很好的区分作用。

图3 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味主成分分析
Fig.3 Analysis of taste principal components of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debittering

为了更直观看出电子舌系统传感器对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味的响应强度,制得雷达图,如图4所示(坐标轴表示滋味响应值)。由图4可知,电子舌传感器对脱苦前后2种酶解液的5种滋味均具有响应,但敏感程度各不相同。苦味响应值离散程度较大,说明它能更好地区分不同样品[37]。暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦后苦味响应值为5.2,低于脱苦前响应值6.8,两者存在显著性差异(P<0.05),说明暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液经活性炭和硅藻土吸附脱苦后取得了一定的脱苦效果,和感官评分结果相符。暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后咸味响应值分别为 5.9和6.0,鲜味响应值都为6.0,说明酶解液在脱苦前后咸味和鲜味均无显著性变化(P>0.05),且酶解液脱苦后酸味和甜味响应值均高于脱苦前(P<0.05),这与感官评分结果一致。

图4 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后滋味雷达图
Fig.4 Taste radar image of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debittering

2.5 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后疏水性氨基酸变化

有研究[38]表明在蛋白质分子结构中,大部分疏水性氨基酸侧链藏在内部,而当蛋白质水解成小分子肽时,肽链中疏水性氨基酸残基就暴露出来,从而产生苦味。多肽中疏水基团的数目会影响苦味阈值的大小,当疏水性较大的氨基酸在肽段中所占的比例增大时,产生的苦味也会随之变强[39-40]

表3为暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后氨基酸含量的变化。由表3可知,暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液中甘氨酸、丙氨酸和脯氨酸含量相对较高,这与RUI等[41]的研究结果一致,符合胶原蛋白氨基酸组成特征。本实验共检测出18种氨基酸,其中有7种疏水性氨基酸,分别是苯丙氨酸、丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和脯氨酸。图5-a为暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后总氨基酸变化,可见18种氨基酸含量在脱苦前后均有显著性变化(P<0.05),表明暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液被活性炭和硅藻土吸附后会改变其氨基酸含量;图5-b为暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后疏水性氨基酸变化,可以看到暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦后7种疏水性氨基酸含量均有不同程度减少,且酶解液在脱苦前疏水性氨基酸总含量为33.63%,脱苦后下降到29.75%,具有显著性差异(P<0.05),说明用活性炭和硅藻土对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液中的苦味物质进行吸附脱苦起到了一定的效果,这与解铭[42]的研究结果一致。且必需氨基酸含量在脱苦前后无明显变化,说明用活性炭和硅藻土对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液进行脱苦不会影响其必需氨基酸含量。

表3 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后氨基酸含量
Table 3 The contents of amino acids of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debitter

氨基酸脱苦前/[g·(100g)-1]脱苦后/[g·(100g)-1]天冬酰胺(Asp)4.69±0.35a3.27±0.01b苏氨酸(Thr)#1.99±0.14a1.38±0.01b丝氨酸(Ser)3.14±0.23a2.42±0.36b谷氨酸(Glu)7.45±0.56a5.63±0.64b甘氨酸(Gly)16.70±1.23a12.71±0.22b丙氨酸(Ala)*7.61±0.56a4.52±0.37b半胱氨酸(Cys)0.15±0.01a0.16±0.02b缬氨酸(Val)*#2.10±0.14a1.28±0.05b甲硫氨酸(Met)*#1.09±0.23a0.41±0.09b异亮氨酸(Ile)*#0.86±0.06a0.67±0.13b亮氨酸(Leu)*#2.13±0.14a1.31±0.06b酪氨酸(Tyr)0.76±0.05a0.42±0.00b苯丙氨酸(Phe)*#1.72±0.12a1.06±0.04b赖氨酸(Lys)#2.92±0.21a2.19±0.22b组氨酸(His)0.86±0.05a0.52±0.03b精氨酸(Arg)6.44±0.48a4.26±0.08b羟脯氨酸(Hyp)4.30±0.18a2.86±0.04b脯氨酸(Pro)*9.52±0.46a5.92±0.08b疏水性氨基酸(%)33.6329.75必需氨基酸(%)17.2117.08

注:*表示疏水性氨基酸,#表示必需氨基酸,同一行字母不同代表差异显著(P<0.05)(下同)

a-总氨基酸;b-疏水性氨基酸
图5 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后氨基酸变化
Fig.5 Amino acid changes of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debittering

2.6 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后挥发性物质变化

呈苦味的挥发性物质会随着活性炭和硅藻土的添加而被吸附,从而导致脱苦前后含量变化。表4为暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后挥发性物质的相对含量。由表4可知,暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后挥发性物质共检出29种,其中有11种相同的物质。

表4 暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前后挥发性物质相对含量
Table 4 The relative contents of volatile substances of collagen peptide enzymatic hydrolysate from Takifugu obscurus skin before and after debittering

序号化合物名称阈值/(μg·kg-1)气味特征相对含量/%脱苦前脱苦后酚类1对乙酰氨基酚NF味苦26.58±3.47a4.36±1.13b22,4-二叔丁基苯酚500甜香味2.08±0.83a2.63±0.56b3辛基酚NFNF4.67±0.83a6.74±0.86b4对叔戊基苯酚NFNF5.56±0.70a4.83±0.52b5苯雌酚NFNF2.01±0.13a1.59±0.20b64,6-二叔丁基间甲酚NFNF-2.03±0.4972-甲基-4-叔辛基苯酚NFNF5.39±1.30-合计46.29±3.95a21.98±1.70b酯类8邻苯二甲酸二异丁酯NF芳香气味24.34±3.61a29.30±5.91b9邻苯二甲酸丁辛酯NFNF0.50±0.06a0.22±0.04b10邻苯二甲酸二丁酯1 000芳香气味5.74±0.13a9.70±1.45b11癸二酸二异丙酯NF特殊气味-7.37±1.16合计30.58±3.61a46.59±6.29b醇类122,6,6,8-四甲基三环[5.3.1.0]十一烷-8-醇(柏木脑)0.5膏香、木香1.35±0.41a16.89±1.59b131-辛烯-3-醇1蘑菇、薰衣草香3.71±0.69-14异辛醇25 482.2玫瑰味-0.75±0.3215十二醇16花香味、脂肪味-8.95±3.75161-庚醇330脂味、酒香-0.14±0.0117β-桉叶醇NFNF-0.36±0.07182-十六烷醇NFNF-0.17±0.03合计5.06±0.80a27.26±4.09b酮类192-莰酮NF樟木气味-0.23±0.0220香叶基丙酮10木兰香气、花香-0.39±0.24合计-0.62±0.25烃类21α-柏木烯NFNF0.52±0.07a0.69±0.06b22正十三烷2 140柑橘香-0.53±0.1323B-柏木烯NFNF-0.59±0.05合计0.52±0.07a1.81±0.15b醛类24壬醛1油脂气味3.54±0.53a1.05±0.21b254-庚烯醛4.2青草和油脂香气2.70±1.04-合计6.24±1.68a1.05±0.21b芳香类26间二甲苯68.6甜香、花香2.40±0.97-271,4-二甲苯0.33芳香气味-0.45±0.16合计2.40±0.97a0.45±0.16b其他281-乙基呋喃2.3焦香香气、辛辣8.92±0.74-292,6-二叔丁基苯醌NFNF-0.23±0.04合计8.92±0.74a0.23±0.04b

注:-代表未检出;NF代表未查阅到相关信息

暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦前共检测出16种物质。酚类物质最多,共检出6种,占总物质含量的46.29%,其中对乙酰氨基酚呈苦味,相对含量较高,为26.58%,这可能是导致暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液呈苦味的原因之一,2,4-二叔丁基苯酚则呈甜香味[43],相对含量较少,为2.08%;酯类物质检出3种,占总物质含量的30.58%,主要是邻苯二甲酸二异丁酯,含量为24.34%,呈芳香气味[44];醇类物质检出2种,占总物质含量的5.06%,主要有1-辛烯-3-醇,呈蘑菇、薰衣草香[45],2,6,6,8-四甲基三环[5.3.1.0]十一烷-8-醇(柏木脑),有膏香及木香气味[46];醛类物质检出2种,占总物质含量的6.24%,主要是壬醛,呈油脂香[46],4-庚烯醛,呈青草香味;烃类物质检出1种,主要是α-柏木烯,相对含量为0.52%;芳香族类物质检出1种,主要是间二甲苯,相对含量为2.40%,具有甜香、花香气味;同时还检测出了2-乙基呋喃,相对含量为8.92%,呈焦香香味、辛辣味[46]。1-辛烯-3-醇、4-庚烯醛和2-乙基呋喃只在脱苦前暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液中检出,且三者阈值(见表4)都很低,可见其对脱苦前暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液的风味贡献较大。

暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦后共检测出24种物质。酚类物质最多,共检出6种,占总物质含量的21.98%,其中对乙酰氨基酚相对含量为4.36%,较脱苦前来说呈显著降低(P<0.05),说明用活性炭和硅藻土对乙酰氨基酚的脱除效果显著;酯类物质检出4种,占总物质含量的46.59%,较脱苦前增加了16%,可见用活性炭和硅藻土对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液脱苦后酯类物质含量会增加,且检出了脱苦前未有的癸二酸二异丙酯,相对含量为7.37%;醇类物质检出6种,占总物质含量的27.26%,主要有脱苦前酶解液未有的异辛醇(呈玫瑰味[47])、十二醇(呈花香味和脂肪味[48])、1-庚醇,呈脂味和酒香味[49],可见暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦后醇类物质也会相应增加;醛类物质检出1种,主要是壬醛,相对含量为1.05%;烃类物质检出3种,占总物质含量的1.81%,主要有脱苦前未有的正十三烷,呈柑橘香[50];芳香族类物质检出1种,主要是1,4-二甲苯,相对含量为0.45%,具有芳香气味;酮类物质检出2种,占总物质含量的0.62%,主要有2-莰酮(呈樟木气味)、香叶基丙酮(呈木兰香气和花香[44]),可见暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液在脱苦后会检出了酮类物质;同时还检测出2,6-二叔丁基苯醌,相对含量为0.23%。十二醇、香叶基丙酮和1,4-二甲苯只在脱苦后暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液中检出,且三者阈值也较低,可见其对脱苦后暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液的风味贡献较大。

3 结论

本研究对暗纹东方鲀鱼皮基本营养成分和胶原蛋白含量进行测定,结果表明,暗纹东方鲀鱼皮粗蛋白含量为23.39%,粗脂肪含量为0.09%,且胶原蛋白含量占总蛋白含量的81.19%,说明暗纹东方鲀鱼皮是提取胶原蛋白肽的理想原料。采用扫描电镜对暗纹东方鲀鱼皮内外2层皮肤微观结构进行观察,结果表明,暗纹东方鲀鱼皮外层皮肤的刺排列规则;内层皮肤则有褶皱,不平整。基于实验室前期优化的提取和脱苦工艺,用复合蛋白酶在酶添加量为2%,温度53 ℃,时间1.5 h的条件下提取暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽,并用活性炭和硅藻土在添加量为6%,质量比为1∶5,温度65 ℃,时间20 min的条件下对其酶解液进行吸附脱苦,以感官评价结合电子舌、氨基酸组成和GC-MS分析评价脱苦效果。结果表明,暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽酶解液经活性炭和硅藻土脱苦后,苦味感官评分为3.3,低于脱苦前4.8(P<0.05);脱苦后经电子舌分析苦味响应值为5.2,低于脱苦前苦味响应值6.8(P<0.05);脱苦后疏水性氨基酸含量为29.75%,低于脱苦前疏水性氨基酸含量33.63%(P<0.05);脱苦后呈苦味的物质对乙酰氨基酚相对含量为4.36%,低于脱苦前相对含量26.58%(P<0.05)。本研究对暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽进行脱苦后,将进一步模拟体外胃肠消化对胶原蛋白肽的消化性能进行研究探讨。

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Changes of bitter substances of collagen peptide in Takifugu obscurus skin before and after debittering

LE Caihong1,TAO Ningping1,2*,XU Xiao3

1(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)2(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing & Preservation, Shanghai 201306, China)3(Jiangsu Zhongyang Group Limited by Shared Ltd, Nantong 226600, China)

ABSTRACT The purpose of this study was to investigate the effects of activated carbon and diatomite on removing bitterness of collagen peptide enzymatic hydrolysate in Takifugu obscurus skin. The microstructure of the inner and outer skin of Takifugu obscurus were observed by scanning electron microscopy (SEM). Based on the previously extraction and debittering process optimized in the laboratory, the collagen peptide enzymatic hydrolysate of Takifugu obscurus skin was produced by composite protease and the activated carbon and diatomite was used to adsorb and remove the bitterness. Finally, the effect of debittering was evaluated using sensory, electronic tongue, amino acids profile and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis. The results showed that the thorns on the outer skin of the Takifugu obscurus were arranged regularly, while the inner skin was wrinkled and uneven. After debittering of the collagen peptide enzymatic hydrolysate of Takifugu obscurus skin by activated carbon and diatomite, the bitterness sensory score was 3.3, which was lower than the sensory score of 4.8 before debittering (P<0.05). Moreover, the bitterness response value, the contents of hydrophobic amino acids and the relative contents of acetaminophen showed significantly difference than control (P<0.05). In this study, the bitter substances of the collagen peptide enzymatic hydrolysate of Takifugu obscurus skin were absorbed by activated carbon and diatomite, and a certain debittering effect was achieved, which can provide theoretical support for the removal of bitter substances of the polypeptide.

Key words Takifugu obscurus skin;collagen peptide;bitterness;electronic tongue;amino acid;gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.025300

引用格式:乐彩虹,陶宁萍,徐逍.暗纹东方鲀鱼皮胶原蛋白肽脱苦前后苦味物质的变化[J].食品与发酵工业,2021,47(4):87-95.LE Caihong,TAO Ningping,XU Xiao.Changes of bitter substances of collagen peptide in Takifugu obscurus skin before and after debittering[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(4):87-95.

第一作者:硕士研究生(陶宁萍为通讯作者,E-mail:nptao@shou.edu.cn)

基金项目:校企合作项目(D-8006-20-0020)

收稿日期:2020-08-07,改回日期:2020-09-14