谷文靜，金英善，鄭睿林，程裕東，金銀哲*

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院食品熱加工工程中心，上海，201306) 2(揚州大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚州，277600) 3(北倫敦濟州國際學(xué)校，韓國 濟州，697600)

通電加熱(ohmic heating，OH)，也稱為電阻加熱或焦耳加熱，是一種電流流經(jīng)食品物料從而直接進行加熱的加工方式[1]。與傳統(tǒng)加熱相比，它的主要優(yōu)點是加熱快速、均勻，即開即停，能量轉(zhuǎn)換率高，能最小程度地改變食品的結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)或感官，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)[2]。這項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高黏度和固液混合物的糊狀產(chǎn)品的滅菌，魚糜的烹飪和冷凍食品的解凍等方面[3-4]。

電導(dǎo)率(σ)是衡量通電加熱效應(yīng)的重要因素，是熱量產(chǎn)生的先決條件[5]。溫度、頻率、場強、電解質(zhì)/離子添加劑、食品成分和食品相態(tài)都會通過改變食品電導(dǎo)率從而影響加熱效果[6]。張烈等[7]測定了頻率、溫度對草魚魚塊和魚皮電導(dǎo)率的影響，發(fā)現(xiàn)樣品的電導(dǎo)率都呈現(xiàn)了溫度和頻率的依存性。SARANG等[8]認為，基于糖或鹽的總離子電導(dǎo)率的測定可能是未來研究通電加熱效果的方向，因此研究金屬離子對食品電導(dǎo)率的影響十分有意義。

電導(dǎo)率會影響通電加熱速率，而加熱速率不同也導(dǎo)致加熱過程中的一些化學(xué)變化的改變，如核苷酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的降解過程等。核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物(nucleotides and related compounds，NRCs)是蝦類等水產(chǎn)動物肌肉中重要組成成分，主要包含三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)、一磷酸鳥苷(guanosine monophosphate，GMP)、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate，AMP)、肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)、次黃嘌呤核苷(inosine，HxR)、次黃嘌呤(hypoxanthine，Hx)、腺苷(adenosine，AdR)、腺嘌呤(adenine，Ad)和黃嘌呤(xanthine，Xt)等[9]。水產(chǎn)動物死后，肌糖原分解并且在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量ATP，ATP逐漸降解為ADP和AMP。AMP在AMP脫氨酶作用下脫氨生成IMP[10]，IMP通過酸性磷酸酶(acid phosphatase，ACP)緩慢轉(zhuǎn)化為HxR和Hx[11]。死后肌肉中核苷酸及關(guān)聯(lián)化合物的變化與新鮮度和滋味有關(guān)。

核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量受到各種直接和間接因素影響，如年齡、性別、遷徙行為、物種、處理和季節(jié)變化。此外，溫度、離子的存在以及AMP脫氨酶和ACP活性的變化也會影響核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量[12-16]。

綜上所述，加熱方式和溫度，以及金屬離子含量或添加物會影響水產(chǎn)品中核苷酸及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)物。作為新興的加熱方式，通電加熱在水產(chǎn)品中的應(yīng)用會越來越廣泛。金屬離子的種類和含量會在很大程度上影響物料的電導(dǎo)率，導(dǎo)致通電加熱速率和效果的不同。因此，有必要探究水產(chǎn)品在通電加熱過程中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量的變化，特別是金屬離子含量或添加物對其核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量尤其是對滋味的影響。

本研究探究了通電加熱過程中金屬離子添加劑對凡納濱對蝦電導(dǎo)率的影響,并采用HPLC法檢測通電加熱期間蝦肉中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量。同時，研究了添加不同金屬離子的凡納濱對蝦在通電加熱過程中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的變化。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

鮮活的凡納濱對蝦于2019年6月購自菜市場，放置充氧袋中并迅速運送到實驗室，立即進行預(yù)處理。ATP、GMP、 ADP、AMP、IMP、HxR、Hx、AdR、Ad標準品,Sigma公司;去離子水和超純水來自上海海洋大學(xué);甲醇、K2HPO4、KH2PO4均為HPLC級，高氯酸、KOH、H3PO4、ZnCl2、CuCl2、AlCl3、FeCl3均為優(yōu)級純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BS224S電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；IMS-20制冰機，常熟市雪科電器有限公司；FSH-2可調(diào)高速勻漿機，常州國華電器有限公司；WRNK-135K型熱電偶，大華儀器儀表有限公司；TDGC2接觸調(diào)壓器，浙江德力西電器有限公司；LCR測量儀(IM3533),日置電機株式會社；DZF-2ASB真空干燥箱，中儀泓瑞科技發(fā)展(北京)有限公司；MP522型精密pH計，上海三信儀表廠；T-50溶劑過濾器，天津市津騰實驗設(shè)備有限公司；E2695高效液相色譜儀，美國沃特斯股份有限公司；ODS-3高效液相色譜柱，上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品的制備

挑選體長、體積相近，質(zhì)量約為10 g的鮮蝦去頭去尾脫殼除蝦線，清洗并瀝干表面水分。取150 g凡納濱對蝦置于預(yù)冷勻漿儀中，以30 s的間隔在10 000 r/min下攪拌5 min，以蝦與溶液料液比為10∶1(g∶mL)加入預(yù)冷金屬離子溶液(1、5、10 mmol/L)，對照組加入等量去離子水，形成均勻的復(fù)合蝦肉糜?；旌虾螅瑢悠忿D(zhuǎn)移到500 mL容器中并用保鮮膜密封以防止水分的蒸發(fā)。共13組樣品，在(4.0±0.1) ℃下保持30 min。

1.3.2 金屬離子溶液的制備

稱取1.36 g ZnCl2粉末，去離子水溶解并定容到1 L容量瓶中，得到10 mmol/L ZnCl2溶液，并稀釋得到1、5 mmol/L ZnCl2溶液。用同樣的方法分別配制1、5、10 mmol/L的CuCl2、AlCl3、FeCl3溶液，共得到12組離子溶液。

1.3.3 通電加熱及電導(dǎo)率的測定

靜態(tài)通電加熱裝置由加熱腔體、鈦電極、K型熱電偶等組成。自制的加熱腔(20 mm×20 mm×20 mm，厚5 mm)由聚乙烯材料與絕緣膠帶制成。鈦電極(20 mm×60 mm，厚0.1 mm)作為導(dǎo)電極板，在氯化物環(huán)境中具有高度耐腐蝕性。腔體外部包裹泡沫塑料隔熱以減少樣品的熱量損失。K型熱電偶探針(φ=0.5 mm)裹上聚四氟乙烯膜(防止電場干擾熱電偶的信號傳輸)從頂部插入至樣品幾何中心。

將4 ℃復(fù)合蝦肉糜樣品約8 g快速填充至總體積為8 cm3的加熱腔中。通電加熱的關(guān)鍵是電極與腔體中樣品表面之間達到完全接觸，接觸不良可能導(dǎo)致加熱不均。接觸調(diào)壓器通過電極板將20 V恒定電壓施加到電極上，加熱樣品直到樣品中心溫度達到指定溫度(25、40、55、65、75、85和95 ℃)。此時停止加熱并記錄加熱時間。電極兩側(cè)連接LCR測量儀，并在50 Hz～20 kHz下測量樣品的瞬時阻抗(Z)。由于在此頻段下樣品阻抗(Z)在數(shù)值上幾乎與電阻(R)相同。因此阻抗(Z)用于計算樣品的電導(dǎo)率，如公式(1)所示。

(1)

式中：R，樣品電阻，Ω；L，兩電極之間的間隙，m；S，電極表面積，m2。

通電加熱后，取出樣品在冰水浴中冷卻至4 ℃，然后立即進行下一步實驗操作。

1.3.4 核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的提取

核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的提取參考ZHANG等[13]的方法，并作適當修改。稱取冷卻后的樣品5.0 g于離心管中，加入20 mL預(yù)冷的100 g/L高氯酸溶液充分勻漿，將懸浮液在5 000 r/min下冷凍離心10 min，收集上清液，沉淀物中再次加入10 mL預(yù)冷的50 g/L高氯酸溶液浸提、離心(條件同上)，合并2次離心的上清液，調(diào)pH至5.8。將上清液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中并用超純水定容。使用孔徑為0.22 μm微孔濾膜過濾。將樣品保持于-20 ℃冰箱備用。

1.3.5 核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的測定

核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的檢測參考QIU等[17]的方法，并作適當修改。在裝有Waters 2996光電二極管陣列檢測器和empower 2軟件包(Waters Co.，Massachusetts，MA，USA)的Waters Alliance 2695 HPLC系統(tǒng)上進行NRC分析。色譜條件如下：色譜柱Shimadzu ODS-3 C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)柱；流動相A為甲醇，B為V(20 mmol/L KH2PO4)∶V(20 mmol/L K2HPO4)=1∶1，用磷酸調(diào)節(jié)pH至5.8(所有溶劑通過0.45 μm膜濾器過濾并脫氣)；柱溫30 ℃；進樣量10 μL；檢測波長254 nm；流速1.0 mL/min；梯度洗脫：0～8 min 100% B，8～10 min 3% A，10～15 min 6% A，15～23 min A線性增加至30%，23～26 min 30% A，26～30 min 100% B。

1.3.6 滋味活性值的計算

滋味活性值(taste active value，TAV)為食品基質(zhì)中某一呈味物質(zhì)的濃度與其相應(yīng)的味道識別閾值之比。盡管TAV方法沒有考慮到同時存在的化合物在食品基質(zhì)中的掩蔽、增強或協(xié)同作用的可能性，但TAV被廣泛用于評估那些單獨的味道活性化合物的味道影響。

(2)

式中：C，某一呈味物質(zhì)的濃度，mg/100 g；T，呈味物質(zhì)的味道識別閾值，mg/100 g。

1.3.7 統(tǒng)計分析

使用SPSS軟件(版本13.0，SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)對實驗結(jié)果進行方差分析和平均值比較。顯著性差異為P<0.05。所有數(shù)據(jù)使用Origin 9.1(Origin Lab，Massachusetts，MA，USA)作圖。所有實驗平行測定3次。

2 結(jié)果與討論

2.1 凡納濱對蝦蝦肉糜電導(dǎo)率的變化

2.1.1 電導(dǎo)率的頻率依存性

在不同溫度下，蝦肉糜在50 Hz～20 kHz的電導(dǎo)率為0.15～1.36 S/m(圖1)。這符合ZELL等[18]提出的通電加熱物料的電導(dǎo)率值在0.01～10 S/m范圍內(nèi)，最佳效率在0.1～5 S/m范圍內(nèi)的結(jié)論。

如圖1所示，頻率和電導(dǎo)率具有對數(shù)函數(shù)關(guān)系。在50 Hz～20 kHz內(nèi)，樣品電導(dǎo)率隨頻率先顯著增加(P<0.05)，后趨于穩(wěn)定。在較低溫度(25～40 ℃)，頻率低于1 000 Hz時，電導(dǎo)率急劇增加，之后變化不大；在高溫(55～95 ℃)， 電導(dǎo)率隨頻率不斷增長，但在5 000 Hz后無顯著變化(P>0.05)。當頻率接近測定終點頻率(20 kHz)時，樣品電導(dǎo)率略有下降。這與SHYNKARYK等[19]和GUO等[1]的結(jié)論一致。

圖1 通電加熱過程中蝦肉糜的電導(dǎo)率Fig.1 Electrical conductivity of minced shrimpduring ohmic heating

電導(dǎo)率的頻率依存性可能與細胞膜的滲透性和頻率的分散機制有關(guān)。在低頻下，樣品組織中存在α-分布機理，當施加電壓時，細胞膜滲透性的變化為離子運動打開許多通道[20]，此時內(nèi)源酶與大分子物質(zhì)的相互作用也將增加離子的數(shù)量，導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性增強。在高頻率下，由于細胞結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全透化，電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定。并且完整細胞和破裂細胞的電導(dǎo)率差異幾乎可以忽略不計[1]。當接近20 kHz時，細胞可能存在的β-分散機制，導(dǎo)致細胞膜逐漸失去通透性[21]，另外細胞膜可能的可逆透化也會造成電導(dǎo)率的輕微減小。

作為絕緣細胞膜在電場中充電極化的結(jié)果，電導(dǎo)率的頻率依存性存在于所有生物細胞中。因此，研究特定頻率范圍(例如本實驗使用的頻率段是在α色散范圍內(nèi)和僅高于α色散頻段的β色散范圍內(nèi))對電導(dǎo)率的影響，這對于預(yù)測具有細胞結(jié)構(gòu)的食品材料在加工、貯藏和運輸時發(fā)生的細胞損傷和破裂行為是十分有價值的。

2.1.2 電導(dǎo)率的溫度依存性

樣品的電導(dǎo)率隨溫度升高而升高(圖2)，這是由于高溫處理對離子運動的阻礙作用不如低溫時顯著，即溫度升高導(dǎo)致離子遷移率增加[22]。電導(dǎo)率也與離子電荷密度有關(guān)，在通電加熱過程中，隨著加熱溫度的升高，蝦肉糜的內(nèi)源性酶促進了帶電荷量少的大分子聚合物(如蛋白質(zhì)和脂肪)分解成帶電荷量多的小分子物質(zhì)，這可能會增加樣品的電導(dǎo)率[23-24]。此外，蛋白質(zhì)通道和細胞膜中脂質(zhì)結(jié)構(gòu)域的熱損傷，肌原纖維蛋白的熱變性和蒸煮損失也影響樣品在高溫下的電導(dǎo)率[24]。

圖2 蝦肉糜在不同溫度下的電導(dǎo)率Fig.2 Electrical conductivity of minced shrimp atdifferent temperature注：圖中同一折線圖上不同字母代表著差異性顯著，P<0.05

圖2顯示了50 Hz和20 kHz(20 kHz為通電加熱的工業(yè)用頻率)下的電導(dǎo)率的溫度依存性，樣品的電導(dǎo)率與溫度呈線性關(guān)系而高于65 ℃時電導(dǎo)率非線性增加。這可能是由于在60～70 ℃時肌動蛋白、肌束膜和肌外膜膠原蛋白變性，導(dǎo)致離子運動發(fā)生變化[25]。此外，由于部分蛋白質(zhì)熱變性，樣品也有一些收縮，這導(dǎo)致樣品與電極接觸不良[26]。如DARVISHI等[22]所示，樣品電導(dǎo)率下降的另一個主要結(jié)構(gòu)變化是由于樣品中蒸汽的產(chǎn)生和氧化還原反應(yīng)副產(chǎn)物中氣體(例如H2或O2)的增加導(dǎo)致樣品體積膨脹，而這些氣體通常是電絕緣體。SARANG等[8]指出，樣品中更多的孔隙和大量的氣體是樣品電導(dǎo)率降低的原因。這種同時膨脹和收縮將導(dǎo)致通電加熱中整體體積變化，進而影響電導(dǎo)率。

在95 ℃，20 kHz下樣品的電導(dǎo)率約為50 Hz時的5倍左右(分別為0.28 S/m和1.36 S/m)。20 kHz條件下，由σ-T曲線的斜率可以看出，隨著溫度升高，這兩者的差異更為明顯。20 kHz時樣品溫度升高到95 ℃所用時間約50 Hz條件下的1/6，這意味著在指定溫度，高頻條件下電導(dǎo)率的增加速率比低頻條件快，也就是說，與低頻相比，電導(dǎo)率的溫度依賴性在高頻時表現(xiàn)得更為明顯。

2.1.3 金屬離子濃度對蝦肉糜電導(dǎo)率的影響

通電加熱過程中經(jīng)不同濃度的Zn2+、Cu2+、Al3+和Fe3+處理的蝦肉糜的電導(dǎo)率的變化見圖3、圖4。發(fā)現(xiàn)含金屬離子添加物的蝦肉糜的電導(dǎo)率高于沒有添加金屬離子的電導(dǎo)率，這是因為可電離的鹽在通電加熱中充當電流載流子，導(dǎo)電性增強。

經(jīng)不同種類的金屬離子(濃度分別為1、5和10 mmol/L)處理的蝦肉糜在通電加熱下的電導(dǎo)率見圖3。在相同溫度下，經(jīng)同一種金屬離子處理的蝦肉糜的電導(dǎo)率與離子濃度的關(guān)系Zn2+：σ(1 mmol/L)>σ(5 mmol/L)>σ(10 mmol/L)；Cu2+： σ(5 mmol/L)>σ(10 mmol/L)>σ(1 mmol/L)；Al3+：σ(10 mmol/L)>σ(1 mmol/L)>σ(5 mmol/L);Fe3+：σ(10 mmol/L)>σ(5 mmol/L)>σ(1 mmol/L)。

a-Zn2+處理組;b-Cu2+處理組;c-Al3+處理組;d-Fe3+處理組圖3 不同濃度的金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱下的電導(dǎo)率Fig.3 Electrical conductivity of minced shrimp treated with different concentrations of metal ions during OH注：圖中不同字母表示差異顯著(P<0.05)

從圖3可以看出，電導(dǎo)率與金屬離子濃度之間沒有強烈的相關(guān)性。這是由于電導(dǎo)率取決于游離或未結(jié)合的金屬離子量而不是與蝦肌肉蛋白結(jié)合的金屬量或給定金屬的離子量[27]。Zn2+易與蛋白質(zhì)表面氨基酸殘基中的咪唑基、硫醇和吲哚基等官能團結(jié)合[28]，低濃度的Zn2+只能與部分氨基酸殘基相結(jié)合，而高濃度的Zn2+能夠與更多氨基酸殘基結(jié)合使暴露的氨基酸殘基的離子量減小[28]，電導(dǎo)率相應(yīng)也減小。Cu2+與蛋白質(zhì)結(jié)合的官能團與Zn2+相同，但是Cu2+具有比Zn2+更強的結(jié)合能力[29]，低濃度的Cu2+可與蛋白質(zhì)結(jié)合形成更緊密的結(jié)構(gòu)，1 mmol/L Cu2+處理組的電導(dǎo)率大于5、10 mmol/L處理組。Al3+、Fe3+與蛋白質(zhì)結(jié)合的特征官能團是羧基和磷酸酯，且二者與蛋白質(zhì)的結(jié)合能力弱于Zn2+、Cu2+[28]。濃度越大，未能與蛋白質(zhì)結(jié)合的Fe3+量越多，所以對于Fe3+處理組來說，濃度越高，電導(dǎo)率越大。此外，金屬與蛋白質(zhì)螯合物的穩(wěn)定性受到金屬離子的半徑和電荷密度的影響[28]，這可能是造成Al3+處理組與Fe3+處理組的結(jié)果有差異的原因。

2.1.4 金屬離子種類對蝦肉糜電導(dǎo)率的影響

經(jīng)不同濃度的金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱下的電導(dǎo)率見圖4。在相同溫度下，經(jīng)同一離子濃度處理蝦肉糜的電導(dǎo)率與離子種類的關(guān)系：1 mmol/L：σ(Zn2+)>σ(Al3+)>σ(Fe3+)>σ(Cu2+)；5 mmol/L：σ(Fe3+)>σ(Zn2+)>σ(Cu2+)>σ(Al3+)；10 mmol/L：σ(Fe3+)>σ(Al3+)>σ(Zn2+)>σ(Cu2+)。

離子種類和濃度會對樣品的電導(dǎo)率產(chǎn)生影響。Zn2+和Cu2+比Al3+和Fe3+對蛋白質(zhì)有更強的親和力，而Cu2+與蛋白質(zhì)的結(jié)合能力稍強于Zn2+ [28]。在高濃度下Zn2+和Cu2+優(yōu)先中和蛋白質(zhì)表面上的電荷，導(dǎo)致樣品的自由離子更少。AROCKIADOSS等[27]也認為，銅比鐵更有效地結(jié)合蛋白質(zhì)。金屬離子與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物大分子的結(jié)合機理復(fù)雜，且食品生物大分子中的游離電荷量不能確定，目前金屬離子對食品電導(dǎo)率的影響機理沒有準確的理論，有待進一步研究。

圖4 不同種類的金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱過程中的電導(dǎo)率(P<0.05)Fig.4 Electrical conductivity of minced shrimp treated with different metal ions during OH(P<0.05)

此外，當達到指定加熱溫度時，較高的電導(dǎo)率導(dǎo)致較快的加熱速率和較短的加熱時間。95 ℃時，經(jīng)10 mmol/L Fe3+處理的樣品中，電導(dǎo)率(1.86 S/m)增加了37%并且加熱時間(239 s)縮短了19%。因此，具有最大電導(dǎo)率，最短加熱時間以及最弱金屬結(jié)合水平的10 mmol/L Fe3+是蝦肉糜樣品中的最佳導(dǎo)體。

2.2 通電加熱對蝦肉糜中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物變化的影響

2.2.1 通電加熱溫度對蝦肉糜核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量的影響

通電加熱過程中蝦肉糜的9種核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物含量的變化情況如圖5所示。ATP含量在7.7～8.2 mg/100 g范圍內(nèi)波動，ADP含量隨著溫度的升高而增大，到達高溫(85～95 ℃)后略有下降。凡納濱對蝦存活時，蝦肉中的核苷酸主要是ATP和ADP。在死后初期，Ca2+-ATP酶受膜上大量Ca2+激活并分解ATP。在蝦死后1 d內(nèi)，大部分ATP和ADP主要降解為AMP和IMP，所以僅剩下少量ATP和ADP。

AMP、IMP都在65 ℃達到最大值，溫度升高促進了AMP、IMP的積累，溫度進一步升高時，二者均略有下降。這是由于溫度升高，Ca2+-ATP酶的活性增強，而溫度過高導(dǎo)致該酶失活，這與ZHANG等[13]的研究結(jié)果一致。HxR分別在40 ℃和65 ℃時達到最小和最大值，而AdR在75 ℃時達到最大值，GMP在55 ℃時達到最大值。故通電加熱溫度最好控制在40～65 ℃之間，不宜超過75 ℃。

a-7種核苷酸;b-GMP和AdR圖5 通電加熱過程中9種核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的變化Fig.5 Changes of 9 NRCs during OH注：不同字母代表著差異性顯著(P<0.05)

核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物對蝦類滋味的產(chǎn)生具有重要貢獻，在本研究中，GMP、AMP和IMP是對凡納濱對蝦滋味貢獻最大的核苷酸，且它們的TAV都大于1。GMP和IMP是水產(chǎn)品呈現(xiàn)鮮味的核心物質(zhì)，二者濃度越大，呈味效果越好。而AMP的呈味效果取決于AMP在樣品中的濃度，低濃度(50～100 mg/100 g)下即TAV在1～2之間，AMP呈現(xiàn)甜味，但沒有鮮味；中等濃度(100～200 mg/100 g)下即TAV在2～4之間，AMP呈現(xiàn)甜味和輕微的咸味。

4種呈味核苷酸的TAV隨通電加熱溫度的變化如圖6所示。GMP、IMP的TAV均大于1，其中GMP的TAV最大，并在55 ℃時達到最大值；AMP、IMP的TAV均在65 ℃達到最大值；Hx的TAV隨著溫度的升高略有降低且始終遠遠小于1，故通電加熱過程中凡納濱對蝦能夠產(chǎn)生一定的鮮味但不會產(chǎn)生明顯的苦味。IMP和AMP的TAV都在65 ℃達到最大值，故通電加熱溫度控制在55～65 ℃之間更有利于蝦肉糜良好滋味的產(chǎn)生。

圖6 四種呈味核苷酸的TAVFig.6 TAVs of four kinds of taste nucleotides注：同一折線圖上不同字母代表差異性顯著(P<0.05)

2.2.2 通電加熱過程中金屬離子對蝦肉糜中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的影響

不同金屬離子添加劑對蝦肉糜中核苷酸的降解途徑的影響如表1所示，對照組(純蝦肉糜)與Zn2+處理組均有2種降解途徑，分別是IMP途徑：ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx和AdR途徑：ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx→Ad，而10 mmol/L Zn2+處理組蝦肉糜中未檢測到AdR卻有Ad的積累，這可能是由于高濃度的Zn2+更多地與AMP脫氨酶與酸性磷酸酶形成配合物，從而改變了IMP的降解途徑與產(chǎn)物。Cu2+、Al3+處理組的蝦肉糜都只有1種降解途徑為ATP→ADP→AMP→IMP→Hx，而Fe3+處理組也只有1種降解途徑為ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx，二者之間的差異可能是由于金屬離子種類不同，對關(guān)鍵酶的構(gòu)象與活性的影響不同所致。

表1 不同金屬離子處理下蝦肉糜中核苷酸的降解途徑Table 1 Degradation pathways of nucleotides in shrimptreated with different metal ions

注：空白處表示該途徑有對應(yīng)物質(zhì)，但實際未測出

不同金屬離子對ATP降解途徑的影響作用主要是通過改變酶的構(gòu)象及影響酶活性實現(xiàn)的，目前研究最多的是AMP脫氨酶和ACP，這2種酶與IMP的生成和降解有關(guān)。LI等[15]發(fā)現(xiàn)Na+、K+、5 ～ 9 mmol/L Fe2+和Zn2+通過增強AMP脫氨酶活性進而產(chǎn)生大量IMP，F(xiàn)e2+和Zn2+抑制ACP活性進而減少了IMP的分解和Hx的形成。金屬離子對ATP降解途徑的影響機理還與加工方式(如通電加熱等)和物種(水產(chǎn)品魚、蝦、貝等)有關(guān)，這有待進一步研究。

不同濃度Zn2+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化如圖7所示。其中ATP、ADP的含量沒有明顯地變化(P<0.05)，始終保持在較低的水平(<10 mg/100 g)，這是由于凡納濱對蝦死后，ATP、ADP迅速降解為AMP與IMP。AMP的含量分別在65 ℃(1 mmol/L)、65 ℃(5 mmol/L)、75 ℃(10 mmol/L)達到最大值,而IMP的含量分別在40 ℃(1 mmol/L)、75 ℃(5 mmol/L)、40 ℃(10 mmol/L)達到最大值。1 mmol/L Zn2+處理組的AMP+IMP最大，說明1 mmol/L Zn2+處理的蝦肉糜的鮮味與甜味呈味效果更好。而對同樣呈鮮味的GMP來說，3種濃度處理的蝦肉糜中均呈上下波動趨勢，但在加熱溫度25～65 ℃時，GMP(1 mmol/L Zn2+)> GMP(10 mmol/L Zn2+)> GMP(5 mmol/L Zn2+)，并且在添加1 mmol/L Zn2+加熱到40 ℃時，GMP含量達到最大值。1 mmol/L Zn2+處理組蝦肉糜的AdR隨溫度的升高緩慢增大，直到85 ℃時達到最大值，然后略有下降；5 mmol/L Zn2+處理組蝦肉糜的AdR隨溫度的升高持續(xù)下降，直到95 ℃時，樣品中無法檢測到AdR。添加10 mmol/L Zn2+加熱到55 ℃時，HxR的含量誤差較大(n=4)。其原因有待進一步證實。加熱溫度超過55 ℃后，HxR的含量較低且變化不大。

不同濃度Cu2+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化如圖8所示。3種濃度下的IMP含量均處于較高的水平，分別在加熱到40 ℃(1 mmol/L Cu2+)、85 ℃(5 mmol/L Cu2+)、95 ℃(10 mmol/L Cu2+)達到最大值，分別為126.5、107.6、119.4 mg/100 g。3個濃度處理組的AMP的變化趨勢與IMP大致相同，進一步加強了樣品的鮮味和甜味。Hx含量始終很小。對于低濃度(1 mmol/L)處理組來說，較適宜的加熱溫度為中低溫(40 ℃)，對于高濃度(5、10 mmol/L)處理組來說，較適宜的加熱條件為高溫(85、95 ℃)。

a-1 mmol/L Zn2+處理組;b-5 mmol/L Zn2+處理組;c-10 mmol/L Zn2+處理組;d-GMP與AdR圖7 Zn2+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化(P<0.05)Fig.7 Changes of the content of NRCs in Zn2+ treated minced shrimp (P<0.05)

a-1 mmol/L Cu2+處理組;b-5 mmol/L Cu2+處理組;c-10 mmol/L Cu2+處理組圖8 Cu2+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化(P<0.05)Fig.8 Changes of the content of NRCs in Cu2+ treated minced shrimp (P<0.05)

不同濃度Al3+處理的蝦肉糜中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化如圖9所示。對于1 mmol/L Al3+處理組來說，ATP、ADP、GMP、Hx的含量隨通電加熱溫度的升高略有減小；AMP的含量先增大后減小，在75 ℃時達到最大值；IMP的含量在通電加熱前的初始溫度4 ℃時達到最大值后減小，在25～40 ℃短暫增大后持續(xù)減小。對于5 mmol/L Al3+處理組，AMP的含量隨著加熱溫度的升高先增大后減小，在65 ℃達到最大值；IMP的含量隨著溫度增大不斷上下波動，在低溫(25 ℃)下，達到最大值。對于10 mmol/L Al3+處理組，ATP、ADP、AMP的含量均隨溫度先增大后減小，在65 ℃達到最大值；IMP的含量先增大后減小，在25 ℃達到最大值。Al3+處理的蝦肉糜均在較低溫度下達到較好的風(fēng)味。

不同濃度Fe3+處理的蝦肉糜中核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化如圖10所示。1和5 mmol/L Fe3+處理組的IMP含量均在40 ℃達到最大值，而10 mmol/L Fe3+處理組的IMP含量在85 ℃達到最大值。3種不同濃度處理組的AMP的含量變化趨勢基本一致，均隨溫度的升高先增大后減小，分別在75、65、75 ℃達到最大值。低濃度Fe3+處理組在較低溫度(40 ℃)下獲得最佳風(fēng)味，高濃度Fe3+處理組在高溫(85 ℃)下獲得最佳風(fēng)味。

根據(jù)IMP是水產(chǎn)品中主要的鮮味相關(guān)物質(zhì)，Hx是苦味化合物，以二者含量的差異來確定蝦肉糜的最佳加熱條件。而Hx是首要考慮的滋味指標，若通電加熱期間Hx濃度很低且無明顯積累，則該研究才能進一步優(yōu)化蝦肉糜中存在的IMP量。經(jīng)金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱下其Hx的TAV變化如表2所示，在通電加熱期間，無論蝦肉糜是否經(jīng)金屬離子處理，Hx的TAV(<0.05)都遠遠低于1，這表明升高溫度和添加金屬離子都不會引起蝦肉糜滋味惡化和引起食品安全問題。

a-1 mmol/L Al3+處理組;b-5 mmol/L Al3+處理組;c-10 mmol/L Al3+處理組圖9 Al3+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化 (P<0.05)Fig.9 Changes of the content of NRCs in Al3+ treated minced shrimp (P<0.05)

a-1 mmol/L Fe3+處理組;b-5 mmol/L Fe3+處理組;c-10 mmol/L Fe3+處理組圖10 Fe3+處理的蝦肉糜中的核苷酸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)物的含量變化(P<0.05)Fig.10 Changes of the content of NRCs in Fe3+ treated minced shrimp (P<0.05)

表2 經(jīng)金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱下Hx的TAV變化Table 2 TAVs of Hx in the minced shrimp treated with different metal ions during OH

注：同列不同小寫字母代表差異顯著(P<0.05)

4種金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱期間其IMP的TAV變化如圖11所示。除Zn2+處理組所有樣品中IMP的TAV均>1，這表明金屬離子處理的蝦肉糜中IMP是其主要的滋味物質(zhì)，對蝦肉糜的滋味產(chǎn)生明顯影響。

通電加熱過程中，金屬離子促進了IMP的產(chǎn)生。三價離子對IMP的促進作用要大于二價離子，這可能是因為三價離子所帶電荷量更多，從而更增強AMP脫氨酶的活性。5 mmol/L Zn2+對IMP影響最顯著，且隨著溫度的升高，IMP的TAV增大。1和10 mmol/L Cu2+均表現(xiàn)出高水平的IMP，1 mmol/L Cu2+處理組對低溫更敏感，而10 mmol/L Cu2+處理組對高溫更敏感。在低溫(4 ℃)下，1 mmol/L Al3+處理組的IMP水平高于5、10 mmol/L Al3+處理組，而通電加熱后，5 mmol/L Al3+處理組的IMP的TAV最大，10 mmol/L Al3+處理組IMP的TAV最小。除25 ℃，其他溫度條件下，10 mmol/L Fe3+處理組的IMP的TAV均大于1、5 mmol/L Fe3+處理組。通常，不同的金屬離子對IMP具有不同的影響，除了與AMP脫氨酶活性相關(guān)之外，還可能與金屬離子半徑，電荷密度，蛋白質(zhì)結(jié)合能力和穩(wěn)定性有關(guān)。

a-Zn2+處理組;b-Cu2+處理組;c-Al3+處理組;d-Fe3+處理組圖11 四種金屬離子處理的蝦肉糜在通電加熱期間其IMP的TAV變化Fig.11 TAVs of IMP in the minced shrimp treated with different metal ions during OH注：圖中不同小寫字母代表差異顯著(P<0.05)

與溫度相比，金屬離子(除Zn2+外)對IMP含量的影響更為明顯。這可能是因為金屬離子改變了AMP脫氨酶活性位點催化基團的構(gòu)象，而加熱對該酶的作用速率或效果不及金屬離子。金屬離子對酶的反應(yīng)速率有可能比熱效應(yīng)的反應(yīng)速率更快。另外，金屬離子可能會增加AMP脫氨酶活性隨溫度變化的穩(wěn)定性。

基于IMP量先確定最佳金屬離子再選擇最佳加熱溫度。將整個加熱過程劃分成低溫區(qū)(25、40、55、65 ℃)和高溫區(qū)(75、85、95 ℃)。在某些處理組中低溫范圍內(nèi)IMP的產(chǎn)生量略高于高溫區(qū)，但更高的溫度似乎更有利于抑制微生物生長并確保產(chǎn)品安全。因此，優(yōu)先考慮高溫處理組中IMP滋味的影響。在本研究中，10 mmol/L Fe3+處理組IMP的TAV最大，在85 ℃達到最大值8.06，對凡納濱對蝦的滋味貢獻最明顯。

3 結(jié)論

通電加熱中頻率、溫度和金屬離子添加物的種類及濃度均會影響凡納濱對蝦的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率與頻率呈對數(shù)關(guān)系，在低于65 ℃下與溫度呈線性關(guān)系(P<0.05)；添加金屬離子，電導(dǎo)率增大，10 mmol/L Fe3+處理的樣品電導(dǎo)率最大。通電加熱有利于蝦(未添加金屬離子)鮮味的產(chǎn)生和保持；高溫會積累AdR，通電加熱純蝦肉糜(未添加金屬離子)的溫度應(yīng)控制在55～65 ℃之間。水產(chǎn)品中ATP降解途徑的研究為控制水產(chǎn)品的加工及貯藏過程、條件提供了理論依據(jù)，以便優(yōu)化加工貯藏條件，獲得滋味良好的水產(chǎn)品。在本研究中添加金屬離子會改變凡納濱對蝦中ATP的降解途徑，對照組(純蝦肉糜)與Zn2+處理組ATP降解途徑有2種，分別為IMP途徑：ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx與AdR途徑：ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx→Ad，Cu2+、Al3+和Fe3+處理組ATP降解途徑為IMP途徑ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx。金屬離子處理的蝦肉糜不同加熱溫度下均產(chǎn)生大量IMP和少量Hx，有利于蝦鮮味的形成；添加10 mmol/L Fe3+通電加熱至85 ℃是一種較理想的處理方式，凡納濱對蝦產(chǎn)生更多鮮味。