摘要：为了探究温度和食盐含量对低盐虾酱发酵过程中品质动力学变化的影响，研究了不同发酵温度（5℃、15℃、25℃）和不同食盐腌渍条件（12%、16%、20%）下虾酱中挥发性盐基氮(TVB-N)、游离氨基态氮(FAN)和感官品质的变化，建立了虾酱发酵过程中的品质动力学模型。结果表明：食盐含量越低，虾酱发酵速度越快，成熟期越短，成熟时的TVB-N值越高；不同食盐含量下，FAN值与发酵时间呈指数关系，TVB-N值与发酵时间在发酵初期呈线性关系，但发酵后期呈指数关系；温度越高，虾酱发酵成熟时间越短，5℃、15℃、25℃下成熟时间分别为49d、38d、28d，FAN值与发酵时间呈线性关系，TVB-N值与发酵时间呈指数关系。所得方程均能准确模拟发酵过程中虾酱的品质动力学变化。
关键词：低盐虾酱；品质动力学；挥发性盐基氮；游离氨基态氮
虾酱是我国沿海地区以及东南亚各国的传统发酵调味品[1-2]，富含游离氨基酸、不饱和脂肪酸（富含EPA、DHA）、虾青素、钙、铁、硒、维生素A等营养元素[3-4]。传统虾酱自然发酵过程温度波动大，周期长[5]，且产品含盐量高（25﹪～30%）[6-7]，不仅不利于产业化生产及产品质量的标准化，而且不符合现代低盐饮食需求。因此，保温发酵[2,8]、低盐发酵[9-10]、酶法发酵[10-13]等现代发酵手段已成为缩短发酵时间、改进虾酱产业化程度、提高虾酱品质的重要研究课题。微生物在食品发酵过程中起着至关重要的作用，影响着发酵进程以及产品的风味[14]。低盐条件下发酵虾酱，由于渗透压降低，微生物生长速率提高，发酵时间也会缩短，但是食盐含量过低会导致微生物生长速度过快，成熟期短，虾酱的风味、口感和色泽等品质下降[9]。温度的高低也直接影响微生物的生长，从而影响发酵进程和产品品质。由此可见，食盐含量和温度控制是低盐虾酱生产和虾酱品质控制的两个重要因素。目前，研究学者主要针对虾酱发酵过程中适用的食盐含量和温度对产品品质的影响做了诸多研究，但是针对发酵过程中虾酱品质动力学的研究甚少。本文选取直接反应虾酱成熟度和虾酱品质的游离氨基态氮（Freeaminonitrogen,FAN）和挥发性盐基氮（TotalVolatileBasicNitrogen，TVB-N）作为评价指标，并对产品进行感官评定，研究不同温度和食盐含量下的虾酱品质变化，建立虾酱发酵过程中的品质动力学方程，为预测虾酱的品质提供技术参考。
1材料与方法
1.1材料与试剂
新鲜的鲜明鼓虾（Alpheusdistinguendus），购于烟台文化路农贸市场；氢氧化钠、硼酸、氧化镁、甲醛、盐酸、甲基红、次甲级蓝，分析纯，国药集团化学试剂有限公司
1.2仪器与设备
PB-10pH计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；AP-9925真空泵，天津奥特塞恩斯仪器有限公司；SPX-150B-Z型生化培养箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；TDL-5-A飞鸽牌系列离心机，上海安亭科学仪器厂。
1.3实验方法
1.3.1虾酱的制备称取一定量的鲜明鼓虾，发酵罐中按照一层虾一层盐的方式加入一定量的食盐（12%、16%、20%），置于不同温度（（5℃、15℃、25℃）下发酵，发酵过程中每隔一天搅拌一次，直至发酵结束。发酵过程中取样进行指标测定和感官评价。研究不同食盐腌渍条件下选用的温度为25℃，不同温度条件下选用的食盐腌渍条件为20%食盐添加量。1.3.2游离氨基态氮（FAN）的测定采用GB/T5009.39-2003甲醛值法测定[15]。1.3.3挥发性盐基氮（TVB-N）的测定采用半微量定氮法[16]。1.3.4感官评定方法采用10分法，由10名感官评定人员从虾酱的色泽、气味、滋味和体态4个方面进行对虾酱进行感官评定，感官评定标准见表1。1.3.5数据处理采用Excel进行数据的初步处理和作图，并采用SAS软件进行方差分析。
2结果与分析
2.1食盐腌渍条件对虾酱发酵动力学的影响
游离氨态氮（FAN值）和挥发性盐基氮（TVB-N值）的含量直接影响虾酱的品质，为了研究食盐含量对虾酱的发酵进行的影响，在25℃下发酵，选用12%、16%、20%三个梯度食盐含量进行虾酱发酵动力学及品质变化研究。2.1.1游离氨基态氮含量的动力学变化游离氨基酸和肽是虾酱中重要的呈味物质，是由虾体中的内源蛋白酶和微生物生长代谢产生的蛋白酶共同降解虾酱中的蛋白质而产生的[17]。游离氨基态氮是判定发酵产品发酵程度的特性指标，是判断虾酱成熟的重要指标，其含量是用来表示虾酱中蛋白质被降解成氨基酸的程度，商业行业标准规定其含量应该大于1.1g/100g[9]，在发酵过程中其变化趋势如图1所示。不同食盐腌渍条件下，因渗透压的不同，因此在虾酱的发酵过程中，游离氨态氮（FAN值）含量变化速度不同。不同食盐腌渍条件下，发酵时间对FAN值均有极显著影响（P<0.01）。发酵初期，氨基态氮的增加量较少，三个样本（食盐含量分别为12%、16%、20%）的氨基态氮含量由发酵第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。食盐含量对于FAN增长速度的影响主要体现在发酵后期，10d后发酵速度明显增加，游离氨基态氮的生成量呈指数增加，其FAN值在不同食盐含量下表现出显著差异。食盐含量越低，FAN生成量增加速度越快，达到国标规定含量的时间越短；食盐含量越高，达到行业标准规定含量的时间越长。三个样本分别在发酵第19d、第21d、第25d时，FAN值达到行业标准规定的1.1g/100g要求，分别达到1.28g/100g（食盐含量为12%）、1.16g/100g（食盐含量为16%）、1.18g/100g（食盐含量为20%）。经模拟，发酵时间与FAN值之间符合指数关系，其模拟方程分别为y=0.1233e0.0937x（R2=0.0.9871）（食盐含量12%），y=0.1171e0.1019x（R2=0.9909）（食盐含量16%），y=0.2648e0.0655x（R2=0.9953）（食盐含量20%）。从R2值可以看出，三个方程能准确模拟不同食盐腌渍条件下虾酱中FAN值在发酵过程中的变化。2.1.2挥发性盐基氮含量的动力学变化动物性食品在腐败过程中，由于酶和微生物作用降解蛋白质产生的氨及低级胺类等具有挥发性的碱性含氮物质[18-19]，该类物质可以与腐败过程中分解产生的有机酸结合，形成盐基态氮（+NH4﹒R-），此物质性食品中积聚，使食品中所含挥发性盐基氮的量随着腐败的进行而逐渐增加[20-23]，TVB-N已成为鉴定水产品腐败程度与鲜度的标准[9,16]。TVB-N值的大小指示虾酱的腐败程度，按照《SB/T10525-2009虾酱》的规定，其含量不能超过450mg/100g的标准。不同食盐腌渍条件下，虾酱中挥发性盐基氮含量的动力学变化如图2所示。不同食盐腌渍条件下，因渗透压的不同，因此在虾酱的发酵过程中，TVB-N值含量变化速度不同。不同食盐含量下，发酵时间对TVB-N值均有极显著影响（P<0.01）。在发酵初期，样品中活菌数量较少，代谢产物生成量少。在发酵前10d，TVB-N值增加速度较慢，在三个食盐含量下，每天增加量约为0.5mg/100g。食盐含量越高，TVB-N值越低，说明食盐含量越高越能有效抑制腐败微生物的生长。经模拟，发酵时间与TVB-N值之间符合线性关系，其线性模拟方程分别为y=0.5556x+35.468（R2=0.9456）（食盐含量12%），y=0.5464x+34.907（R2=0.9537）（食盐含量16%），y=0.5116x+33.7（R2=0.9991）（食盐含量20%）。从R2值可以看出，三个方程能准确模拟不同食盐含量下发酵初期（前10d）虾酱中TVB-N值的变化过程。发酵后期，挥发性盐基氮含量呈指数增加，其TVB-N值在不同食盐含量下表现出显著差异，食盐含量越低，TVB-N值增加速度越快。第19d（12%）、第21d（16%）、第25d（20%）发酵成熟后，TVB-N值分别达到123.00mg/100g、142.00mg/100g、66.23mg/100g，均低于行业标准要求的450mg/100g。发酵25d时，12%和16%食盐含量的虾酱TVB-N值接近，分别为234mg/100g、223.45mg/100g，而20%食盐含量的仅为66.23mg/100g，三个样品的TVB-N值均低于行业标准要求的450mg/100g。经模拟，发酵时间与TVB-N值之间符合指数关系，其模拟方程分别为y=12.072e0.1192x（R2=0.9890）（食盐含量12%），y=8.7903e0.1295x（R2=0.9857）（食盐含量16%），y=25.737e0.034x（R2=0.9250）（食盐含量20%）。从R2值可以看出，三个方程能准确模拟不同食盐含量下发酵后期（10d-25d）虾酱中TVB-N值的变化过程。2.1.3食盐含量对虾酱感官评定的影响发酵结束后，对虾酱的颜色、气味、滋味和体态进行感官评价，评价结果见图3。随着食盐添加量增加，虾酱的感官评分增加，食盐添加量为12%的虾酱，其色泽发黄，有虾酱香气，但是香气较淡，粘稠度较小；食盐添加量为16%的虾酱，色泽出现暗红色，虾酱香气增加，滋味明显，出现幼滑感；而食盐添加量为20%的虾酱，色泽呈紫红色，具有发酵虾酱的香气和滋味，无异味，粘稠适中，质地均匀，符合虾酱的感官指标要求。虽然食盐含量的增加会延长虾酱的成熟期，但是其挥发性盐基氮生成量降低，且在相对长的发酵过程中，微生物和酶的分解作用更加充分，有利于风味成分的形成，增加了虾酱的色、香、味、体态。
2.2温度对虾酱发酵动力学的影响
为了研究温度对鲜明鼓虾虾酱发酵动力学的影响，选取20%的食盐添加量，研究在5℃、15℃、25℃三个温度梯度下，温度对虾酱中游离氨态氮含量和挥发性盐基氮含量的影响。2.2.1游离态氨基酸态氮含量的动力学变化研究了三个温度（5℃、15℃、25℃）下鼓虾虾酱发酵过程中游离氨基态氮含量的变化，如图4所示。三个发酵温度下，发酵时间对FAN值均有极显著影响（P<0.0001）。发酵温度越高，发酵速度越快，FAN生成速度越快。根据SB/T10525-2009中理化指标要求，25℃下发酵，虾酱在28d时FAN值已符合指标要求，虾酱已经成熟，而其他两个温度下的虾酱均未成熟；15℃下，发酵持续到38d时，FAN值达到行业标准要求（FAN值达到1.104g/100g），而5℃下继续发酵至49d时，FAN值（1.111g/100g）才达到指标要求，此时15℃、25℃下发酵虾酱的FAN值达到1.251g/100g、1.551g/100g。三个发酵温度下，FAN值达到行业标准指标要求的时间相差10d左右。微生物生长过程中产生的蛋白酶以及虾体内存在的内源蛋白酶都会降解蛋白质生成游离的氨基酸，蛋白酶的活性温度在37℃左右[4]，温度越高，蛋白酶酶活越高，促进了蛋白质的分解，生成的游离态氨态氮越多。因此，在37℃以下温度发酵时，温度越高到达发酵终点所需时间越短。经模拟，发酵时间与FAN值之间符合线性关系，其线性模拟方程分别为y=0.0183x+0.2642（R2=0.9628）（食盐含量12%），y=0.018x+0.4295（R2=0.9681）（食盐含量16%），y=0.0231x+0.4406（R2=0.9876）（食盐含量20%）。从R2值可以看出，三个方程能准确模拟不同温度下虾酱中FAN值的变化过程。2.2.2挥发性盐基氮含量的动力学变化研究了三个温度（5℃、15℃、25℃）下，鲜明鼓虾虾酱发酵过程中TVB-N含量的变化，如图5所示。三个发酵温度下，发酵时间对TVB-N值均有极显著影响（P<0.0001）。在整个发酵过程中，虾酱中TVB-N的含量呈现稳定上升的趋势，而且在较高发酵温度下，TVB-N含量一直高于较低温度下的虾酱。鲜明鼓虾的TVB-N值仅为27.71mg/100g，当发酵至30d时，三个发酵温度（5℃、15℃、25℃）下TVB-N值分别增加到90.83mg/100g、132.54mg/100g、166.97mg/100g，均在行业标准要求（≦450mg/100g）范围内。经模拟，发酵时间与TVB-N值之间符合线性关系，其线性模拟方程分别为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℃）。从R2值可以看出，三个方程能准确模拟不同温度下虾酱中TVB-N值的变化。2.2.3温度对虾酱发酵过程中感官评定的影响研究了温度（5℃、15℃、25℃）对虾酱发酵过程中感官品质的影响，感官指标包括颜色、气味、滋味和体态，评价结果见表2。相同发酵时间时，不同发酵温度下虾酱的感官评分不同，温度越高，感官评分越高。发酵15d内，三个温度下虾酱的感官评分差异不大，但发酵20d后，感官评分差异越来越大。随着发酵时间延长，感官评分显著增加。当发酵到30d时，25℃发酵虾酱的感官评分达到37.6的高分，15℃和5℃的感官评分也达到32.8和28.0。根据温度对FAN值的影响，在25℃下发酵时，虾酱在28d时已成熟，而15℃和5℃发酵的虾酱在30d时仍未成熟，从而导致感官评分出现明显差异。
3结论
食盐腌渍条件（12%、16%、20%）对氨基态氮和挥发性氨基态氮均有极显著影响。食盐添加量越低，虾酱发酵速度越快，成熟期越短，成熟时的氨基态氮和挥发性盐基氮含量越高。在25d内，氨基态氮含量达到行业标准要求的1.1g/100g，挥发性盐基氮含量低于行业标准要求的450mg/100g。发酵时间与氨基态氮之间符合指数模型，建立的指数方程能准确模拟氨基态氮在发酵过程中的动力学变化过程。发酵初期，挥发性盐基氮含量呈线性增加，发酵后期直至成熟（10-25d），其含量呈指数增加，建立的线性和指数方程能准确模拟挥发性盐基氮在不同发酵期的动力学变化。发酵温度（5℃、15℃、25℃）对氨基态氮和挥发性盐基态氮均有极显著影响。温度越高，虾酱发酵成熟时间越短，三个发酵温度下，虾酱的成熟时间分别为49d、38d、28d。氨基态氮含量与发酵时间呈线性关系，挥发性盐基氮含量与发酵时间呈指数关系，建立的方程均能准确模拟发酵过程中氨基态氮和挥发性氨基态氮的动力学变化。食盐含量为20%的虾酱，在25℃下发酵28d时即可成熟，发酵虾酱的色泽呈紫红色，具有发酵虾酱的香气和滋味，无异味，粘稠适中，质地均匀。挥发宏观经济期刊性盐基氮、氨基态氮含量和感官指标均符合《SB/T10525-2009虾酱》的要求。
作者：刘海梅 王静 伊东 于慧 赵芹 李海燕 单位：鲁东大学食品工程学院