贾 莹，胡志和*
（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134）
摘 要：以南美白对虾为原料，研究超高压处理引发虾仁致敏性及感官品质的变化。将南美白对虾虾仁采用不同压力（0.1～800 MPa）处理，用间接酶联免疫吸附法检测致敏性消减效果，确定消减条件，并分别用电子眼、电子鼻和电子舌检测其颜色、气味和滋味的变化。结果表明：在压力600 MPa、温度40 ℃的条件下处理30 min，能够较好地消减虾仁致敏性（消减率为45.66%）。另外，高压处理也引发虾仁感官品质的变化，与未处理虾仁相比，随着压力的升高，超高压处理的虾仁的主色色号及占比逐渐增大；主要气味成分乙酰吡嗪的含量逐渐降低，且二甲基三硫类化合物消失；咸味和酸味逐渐增加，而鲜味增加了32～34 倍，并且出现了甜味和苦味；在相同压力下，甜味和苦味的强度值 相近。因此，超高压处理对虾仁致敏性有消减作用，同时，会引 起虾仁色、香、味等感官品质的变化。
关键词：南美白对虾；超高压；电子眼；电子鼻；电子舌
南美白对虾（Litopenaeus vannamei）学名凡纳滨对虾，因其抗病能力强、生长快、耐高密度养殖、肉质鲜美等优点成为我国虾类养殖的主导品种[1-2]。但是，虾类及其制品是引起食物过敏较常见的一种食品[3-4]。目前，国内外普遍采用物理法[5-6]、化学法[7]和生物法[8-9]来消减虾类致敏性。柳澜昱[10]研究显示，采用超高压（ultrahigh pressure，UHP）法也能消减虾过敏原的致敏性。超高压技术是食品加工领域的高新技术之一，对食品的色泽、天然风味和营养价值具有独特的保护效果[11-12]。超高压处理的虾仁感官品质用电子感官评价系统进行评价，其分为电子眼、电子鼻及电子舌等[13]。电子眼（electronic eye）是一种利用计算机模拟人视觉，分析样品颜色、颜色分布、形状等视觉参数的重要的快速且无损的仪器，它利用图像传感器将客观事物图像转化成数字图像，并利用模拟人辨别的计算机去处理和分析图像进而得出结论[14]。电子鼻（electronic nose）是一种模拟哺乳动物鼻子的嗅觉功能而建立人工嗅觉的，集分析、识别与检测复杂挥发性成分等功能于一体的新型仪器，因其准确、客观、重复性好、快捷及不损伤样品等特点，越来越得到人们的重视[15]。结合数据库能够对样品中的大部分成分进行定性分析，从而找出样品之间的差异性化合物，同时还能够给出不同化合物的感官评价，便于对不同样品的气味进行比较。电子鼻应用于肉类品质评价[16-19]、货架期的判别[20-23]、掺假奶粉的快速检测[24]、茶叶的分类[25-27]等方面。电子舌（electronic tongue）是在仿生学基础上发展起来的一种分析、识别液体滋味成分的检测仪器，主要由进样系统、传感器系列和数据处理系统3 个部分组成，对待测液体整体滋味品质进行客观分析，判别出样品之间整体味觉上的差异。电子舌被应用于饮料[28-29]、茶叶[30-31]及烟草[32]等的评价和质量鉴别以及药物药性的筛选[33]等诸多领域。陈少华等[34]研究超高压技术生产即食南美白对虾虾仁加工工艺条件，采用色度仪、电子鼻、电子舌进行检测，结果表明：超高压处理后虾仁的亮度、红度和黄度比对照组显著上升，气味和滋味也与对照组有显著差异；段小明等[35]研究不同压力处理大米制得米饭冷藏期间风味变化的电子鼻分析，结果表明：压力对米饭贮藏期间芳香类、乙醇、甲烷、硫化物及有机硫化物的影响较大。
本研究采用超高压法处理南美白对虾虾仁以消减其过敏原的致敏性，用电子眼、电子鼻和电子舌检测处理后虾仁的颜色、气味和滋味，评价其感官品质的变化，为超高压技术在水产加工的应用提供参考。
1.1 材料与试剂
新鲜活的南美白对虾 市售；海虾致敏的豚鼠血清由天津市食品生物技术实验室制备，血清置于－80 ℃冰箱冻存。辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase，HRP）标记的兔抗豚鼠免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）抗体G11403 美国Sigma公司；其他试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
JJ-2（2003-61）型组织捣碎匀浆机 常州国华电器有限公司；HPP.L2-1000/1型超高压设备 华泰森淼生物工程技术有限公司；DC-2030型控温水浴槽、Scientz-50N冷冻干燥机 宁波新芝生物科技股份有限公司；3-18K型离心机 美国Sigma公司；FA1104N型电子天平上海精密科技仪器有限公司；SpectraMax 190型酶标分析仪 深圳市山特科技有限公司；IRIS VA400电子眼、Heracles Ⅱ电子鼻、ASTREE电子舌 法国Alpha M.O.S公司。
1.3 方法
1.3.1 超高压处理对虾仁致敏性消减效果的影响
1.3.1.1 超高压处理南美白对虾虾仁
将新鲜南美白对虾去头、壳以及肠线后称质量，按照1 孔/cm2的密度用7号针头对虾仁进行打孔[36]，将虾仁与0.9% NaCl溶液按照1∶4（m/V）混合，装入聚乙烯塑料袋，真空密封后，于40 ℃条件下，将样品分别用不同压力（0.1、100、200、300、400、500、600、700、 800 MPa）处理30 min。
1.3.1.2 虾仁粗提蛋白的制备
将超高压处理后的虾仁按照1 g/mL的比例加入生理盐水后匀浆，加入4 倍体积冷丙酮（－20 ℃预冷过夜），放在0 ℃条件下封口搅拌30 min，于4 000 r/min、 4 ℃条件下离心15 min，收集沉淀物，将沉淀物再次用冷丙酮悬浮、搅拌后离心，反复4～5 次，直到上清液澄清，不再有颜色，将沉淀物移至干净滤纸上，分散并自然风干，即为丙酮粉。将丙酮粉与1 mol/L KCl抽提液（含有5 mmol/L二硫苏糖醇）按1∶15（m/V）的比例4 ℃条件下抽提过夜（12～17 h）后于4 000 r/min、4 ℃条件下离心30 min，收集上清液，沉淀物与抽提液按1∶15（m/V）比例继续在4 ℃条件下静提4 h，按上述条件离心后收集上清液，两次上清液合并即为蛋白粗提液，将蛋白粗提液经透析后冷冻干燥获得虾仁粗提蛋白[37]。
1.3.1.3 间接酶联免疫方法检测虾仁致敏性
包被时在酶标板上每孔加100 μL抗原稀释液（粗提蛋白质量浓度为50 μg/mL），每个样品做3 个平行孔，置于4 ℃条件下存放26 h后拍干，每孔加300 μL含吐温-20的磷酸盐缓冲溶液（phosphate-buffered saline with Tween-20，PBST），洗3 次，每次5 min，拍干。每孔加200 μL封闭液（100 mL PBST含1 g牛血清白蛋白（albumin from bovine serum，BSA），37 ℃水浴2.5 h，洗涤后拍干，每孔加入100 μL一抗（用封闭液按1∶1 600体积比进行稀释的过敏豚鼠血清），37 ℃水浴2 h，洗涤后拍干，每孔加入100 μL HRP标记的兔抗豚鼠IgG二抗（用封闭液按1∶1 000进行稀释），37 ℃水浴1.5 h。洗涤拍干，每孔加含有0.4 mg/mL的邻苯二胺的底物液100 μL，37 ℃避光放置15 min后取出，每孔加50 μL终止液（2 mol/L H2SO4），最后用酶标仪在492 nm波长处检测其OD492nm值[38]。按照公式（1）计算虾仁蛋白致敏性的消减率。
1.3.2 超高压处理虾仁的电子眼检测
按照1.3.1.1节，将处理后的虾仁依次放置在黑色背景板上，IRIS VA400电子眼经过校正后对样品逐个采集图像，每个样品采集3 次图像后采用颜色数据统计分析和主成分分析（principal component analysis，PCA）的方法对样品的颜色变化进行分析。
1.3.3 超高压处理虾仁的电子鼻检测
精确称取1.0 g处理后的虾仁放入10 mL的顶空瓶中，加盖密封后在HeraclesⅡ超快速气相色谱电子鼻上进行测定分析，采用AlphaSoft V 14.2软件进行数据处理。HeraclesⅡ电子鼻系统采用两根并行不同极性的金属毛细管色谱柱MXT-5和MXT-1701，升温速率10 ℃/s，使用双氢火焰离子化检测器（f l ame ionization detector，FID），平均每个样品分析时间不超过5 min。采用正构烷烃标准溶液（nC6～nC16）进行校准，将保留时间转化为保留指数，然后通过AroChemBase数据库对化合物进行定性分析。
实验参数如下：顶空进样参数：加热振荡时间15 min；加热温度40 ℃；进样体积5 000 μL；进样速率500 μL/s；进样口温度200 ℃；进样持续时间15 s。捕集阱参数：初始温度15 ℃；分流10 mL/min；捕集持续时间20 s；最终温度240 ℃。柱温参数：初始温度40 ℃，5 s；程序升温3.0 ℃/s，至240 ℃；采集时间110 s。检测器参数：检测器温度270 ℃，FID增益12。对挥发性气味信息进行PCA和化合物定性分析。
1.3.4 超高压处理虾仁的电子舌检测
称取10 g处理后的虾仁将其剪碎后匀浆，离心后过滤，取滤液放置于电子舌专用烧杯（25 mL）中待测。本次分析采用第5套传感器系统，包括SRS、GPS、STS、UMS、SPS、SWS、BRS共7 根传感器，选择Ag/AgCl作为参比电极。其中SRS、STS、UMS、SWS和BRS分别为对酸味、咸味、鲜味、甜味和苦味敏感地专一性传感器，GPS和SPS是通用型传感器，测试整体滋味。传感器经活化、校正后测样。
1.4 数据处理
采用Origin 8.0和Excel软件作图，采用电子眼、电子鼻和电子舌自带软件进行PCA。
2.1 超高压处理对虾仁致敏性消减效果的影响
图1 不同压力对虾仁致敏性消减效果
Fig.1 Effect of different pressures on allergenicity of shrimp
在40 ℃，不同压力（0.1、100、200、300、400、500、600、700、800 MPa）条件下处理30 min后虾仁致敏性变化见图1。在100～600 MPa范围内，随着压力的升高，虾仁致敏性的消减率从21.16%升高到45.66%，压力为600 MPa时，消减率达到最大值，此时，虾仁致敏性的OD492nm值为0.187，消减率为45.66%；在600～800 MPa范围内，随着压力的升高，虾仁致敏性的消减率反而降低，800 MPa时，虾仁致敏性的OD492nm值为0.206，消减率为40.11%。不同压力处理虾仁的消减率与600 MPa相比，均有显著性差异（P＜0.05）。超高压能够破坏蛋白质的空间结构，主要作用于非共价键，掩盖或破坏过敏原的表位，从而使虾仁致敏性降低，到达一定压力（600 MPa）后，超高压对致敏性的抑制效果降低，这可能是由于过大的压力使蛋白质的结构再次发生改变，过敏源的表位又显露出来[39]。因此，在温度40 ℃、保压时间30 min、压力为600 MPa时，虾仁致敏性的消减率最大，为45.66%。
2.2 超高压法消减虾仁致敏性引起的色泽变化
利用IRIS VA400电子眼采用颜色数据统计分析和PCA的方法分别对超高压处理（40 ℃、30 min、100～800 MPa）虾仁的颜色进行分析，从颜色数据统计分析报告中选出各样品主要颜色（颜色比例大于等于5%）进行统计，虾仁样品电子眼图片见图2；色号与颜色变化的关系见图3；主要颜色及其所占比例的变化见图4；PCA结果见图5。
图2 不同压力处理虾仁
Fig.2 Pictures of shrimp treated at different pressures
图3 色号与颜色的关系
Fig.3 Relationship between color and color number
图4 超高压法处理虾仁的主要颜色的变化
Fig.4 Changes in the main color of shrimp after ultra-high pressure treatment
不同压力条件下处理虾仁的颜色及比例随压力变化而变化（图4）。未处理（0.1 MPa）虾仁样品中的主要颜色（所占比例大于5%）色号有：2167、2184、2440、2457、2713、2730；随着压力的增大，虾仁颜色的主要色号逐渐增大。当压力在100～300 MPa范围内，主要颜色色号增大的为：2712、2713、2730、2986、3003；在该压力范围内，各压力条件下处理虾仁的主要色号的变化和所占比例相接近。400 MPa为过渡色，主要颜色色号有：2985、2986、3003、3258、3259、3276。当压力在500～600 MPa范围内，主要颜色色号有：2985、3241、3258、3259。700～800 MPa范围内，主要颜色色号有：3241、3258，其主要色号和所占比例相近。作为致敏性消减效果最好的600 MPa下处理虾仁的主要颜色色号为：2985、3241、3258、3259、3532，这些颜色色号在未处理虾仁中均为非主色调。超高压处理引起的颜色变化一方面与肌原纤维蛋白、肌质蛋白和肌浆蛋白的变性有关[40]，另一方面与虾仁体内含有的色素变化相关[41]。
图5 超高压法处理虾仁的电子眼PCAA结果
Fig.5 PCA analysis of electronic eye data for ultra-high pressure treated shrimp
另外，通过PCA（图5）可知，PC1与PC2之和达到了79.41%，代表了样品绝大部分信息，其区分指数为98，说明各个样品之间的色泽存在差异。虾仁样品随处理压力的增大在PC1轴上呈现规律排布，100、200、 300 MPa条件下处理的虾仁颜色较为接近，致敏性消减率分别为：21.16%、26.97%、30.79%（图1）。500、600、700、800 MPa条件下处理的虾仁颜色较为接近，致敏性消减率分别为：42.77%、45.66%、42.67%、40.11%（图1）。600 MPa条件下处理的虾仁致敏性的消减率最高，为45.66%，与之颜色最为接近的处理条件是700 MPa，但700 MPa条件下处理的虾仁致敏性的消减率为42.67%，500 MPa条件下处理的虾仁与700 MPa条件下处理的虾仁颜色最为接近，致敏性的消减率也最为接近。
从图5 PCA结果中更能直观地看出，600 MPa条件下处理的虾仁与未处理虾仁在颜色上有较大差异，但差异最大的是800 MPa处理的虾仁，其致敏性消减率为40.11%，差异最小的是100 MPa处理的虾仁，其致敏性的消减率为21.16%。
因此，超高压对虾仁致敏性以及颜色的改变都有一定的作用，并且在PCA图上点的远近即颜色差异的大小与致敏性的消减率也存在关系。
2.3 超高压消减虾仁致敏性引起的气味变化
利用Heracles Ⅱ电子鼻采用PCA和化合物定性分析方法对超高压处理的虾仁样品的气味进行分析，结果分别见图6、表1。虾类主要的风味物质为核苷酸、游离氨基酸、肽类等，一定压力下会引起虾仁中风味物质更多的释放[42]。
图6 超高压法处理虾仁的电子鼻PCAA结果
Fig.6 PCA analysis of electronic nose data for ultra-high pressure treated shrimp
由图6可知，第1主成分（PC1）与第2主成分（PC2）的贡献率之和达到了99.92%，能很好地反映样品的实际情况，区分指数达到83，说明不同超高压处理条件对虾仁的气味产生影响。PCA发现，在100～200 MPa处理的虾仁的气味与未处理的鲜虾仁较为接近，随着压力的升高，300～800 MPa处理虾仁的气味较接近。说明当压力大于300 MPa，虾仁的挥发性成分会有较多的变化。用AroChemBase数据库对虾仁样品中的挥发性化合物（差异色谱峰）进行定性分析，可能含有的化合物及其含量见表1。
由表1可知，未处理虾仁中挥发性化合物相对含量所占比例最大的是乙酰吡嗪，相对含量为23 406（峰面积，下同），其次是2-苯基，相对含量为4 088，然后是3-甲基壬烷，相对含量为1 081。当虾仁被高压处理后，二甲基三硫化物消失；并且，在500 MPa条件下，还有两种化合物（乙醛和异丙醇）消失；在700 MPa条件下处理的虾仁中，异丙醇消失，且出现新的化合物2-甲基丁酸乙酯。
表1 挥发性化合物相对含量
Table1 Relative contents of volatile compounds present in ultra-high pressure treated shrimp
注：相对含量为采用色谱柱MXT-5检测出的峰面积。
在不同压力下，依然保留的气味成分中，变化最大的是乙酰吡嗪，在压力为100、200 MPa条件下，其变化率分别为37.23%和26.05%；而300～800 MPa压力范围内，其变化率为从79.55%～92.99%。可能正是该成分的变化，将100～200 MPa条件下处理的虾仁与300～800 MPa条件下处理的虾仁从气味上区分开。乙酰吡嗪作为肉的特殊香气成分，随着压力的增大而减小，也说明鲜虾与高压处理虾的差异。
2.4 超高压法处理虾仁引起滋味的变化
利用ASTREE电子舌采用PCA和味觉分析的方法分别对超高压处理虾仁的滋味进行分析，PCA结果见图7，样品在电子舌第5套传感器上各种滋味的相对强度见表2。
图7 超高压法处理虾仁的电子舌PCA结果
Fig.7 PCA analysis of electronic tongue data for ultra-high pressure treated shrimp
从图7可以看出，第1主成分（PC1）与第2主成分（PC2）的贡献率之和达到了98.27%，能很好地反映样品的实际情况。且样品的PCA的识别指数为93，说明在采用超高压消减虾仁致敏性过程中，会引起虾仁滋味的变化。通过PCA，与未处理虾仁的滋味相对较接近是400 MPa下处理的虾仁；其次是500 MPa和600 MPa处理的虾仁。3 种压力下虾仁致敏性消减率分别为36.04%、42.77%和45.66%。
高压处理引起虾仁的各种滋味变化（表2），与未处理虾仁相比，随着压力的增大，虾仁的酸味（SRS）由2.6增加至7.2，增加0.27～1.77 倍；咸味（STS）为未处理的0.61～2.16 倍；鲜味（UMS）增加32～34 倍；另外，处理后出现了甜味（SWS）和苦味（BRS）。滋味的相对强度对应于表2的传感器响应值，响应值越高，滋味的相对强度越大。因此，高压处理后，虾仁的滋味发生了较大变化。但对于高压处理后出现了甜味和苦味的原因还有待更深入的研究。压力/MPa酸味（SRS）咸味（STS）鲜味（UMS）甜味（SWS）苦味（BRS）
表2 各种滋味的相对强度
Table2 Relative intensities of fi ve tastes for ultra-high pressure treated shrriimmpp
超高压处理虾仁可以消减虾仁的致敏性，处理条件不同，其致敏性消减效果不同。国内外很多研究学者采用超高压法消减虾过敏原蛋白致敏性。董晓颖等[39]采用超高压法处理虾过敏蛋白，发现适当高压处理对虾过敏蛋白的致敏性有降低作用，继续增大压力，致敏性反而上升。这与本实验得出的结果相一致，可能是由于随着压力的增加蛋白质的结构发生变化，使过敏原表位被破坏或掩盖，从而使其致敏性降低，当压力继续增大时，蛋白质结构进一步发生变化，被掩盖的抗原表位又表露出来，使过敏蛋白的致敏性增加。Kim等[43]也得出超高压处理可使虾过敏原致敏性降低的结论。本研究结果显示，超高压处理能够引发虾仁致敏性的变化，并且，在40 ℃不同压力（0.1～800 MPa）条件下处理30 min，600 MPa下处理，更有利于消减虾仁致敏性。
另外，超高压处理还会引发虾仁色泽、气味和滋味等感官品质的变化。对不同压力下处理的虾仁采用电子眼、电子鼻和电子舌进行感官品质评价，结果显示，超高压处理的虾仁在颜色、气味和滋味上与未处理虾仁均有差别。刘延奇等[44]研究超高压对食品品质的影响，发现超高压一般对食品原有的味道没有影响，对食品的色泽会有改变，但有些色素（例如花青素、类胡萝卜素、叶绿素）等对超高压有抵抗能力。可能是由于检测对象和方法不同，与本研究结果存在差异。张蕾等[45]研究发现，随着处理压力的增大和保压时间的延长，对虾的颜色变淡，L值明显增大，但对红度和黄度并无明显影响，出现轻微的类似蒸煮的成熟风味，其结果与本研究结果类似。但在高压处理后，虾仁出现色泽、气味和滋味变化的原因，还有待进行更深入的研究。
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Changes in Allergenicity and Sensory Quality of Peeled Shrimp Caused by Ultra-High Pressure
JIA Ying, HU Zhihe*
(Tianjin Key Laboratory of Food and Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)
Abstract：The aim of this investigation was to research the changes in the allergenicity and sensory quality of peeled shrimp after ultra-high pressure (UHP) t reatment. Fresh peeled shrimp (Litopenaeus vannamei) were treated at different pressures (0.1–800 MPa). After that, the allergenicity of shrimp was examined by indirect enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and electronic eye, electronic nose and electronic tongue were used to evaluate the changes in the color, odor and taste, respectively. Results showed that the allergenicity of peeled shrimp could be effectively decreased (by 45.66%) after treatment at 600 MPa and 40 ℃ for 30 min. In addition, UHP treatment could also change the sensory quality of peeled shrimp. Compared with the untreated shrimp, the color number and proportion of the main color increased gradually with increasing pressure, the content of the main odorant acetylpyrazine gradually decreased, and dimethyl trisulf i de tended to disappear. The salty and sour taste gradually increased, and the umami taste increased by about 32–34 times. At the same time, sweet and bitter taste appeared. Moreover, at the same pressure, the intensity of sweet and bitter taste had similar values. Therefore, the allergenicity of shelled shrimp could be reduced by UHP treatment. Furthermore, UHP treatment could cause changes in the sensory quality of shelled shrimp in terms of color, odor and taste.
Key words：Litopenaeus vannamei; ultra-high pressure; electronic eye; electronic nose; electronic tongue
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201709003
中图分类号：TS254.1
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）09-0014-07
引文格式：
贾莹, 胡志和. 超高压引发虾仁致敏性及感官品质的变化[J]. 食品科学, 2017, 38(9): 14-20. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201709003. http://www.spkx.net.cn
JIA Ying, HU Zhihe. Changes in allergenicity and sensory quality of peeled shrimp caused by ultra-high pressure[J]. Food Science, 2017, 38(9): 14-20. (in Chinese with English abstract)
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201709003. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-09-27
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31271841）；天津市高等学校创新团队项目（TD12-5049）
作者简介：贾莹（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail：18920728601@163.com
*通信作者：胡志和（1962—），男，教授，硕士，研究方向为专用功能食品。E-mail：hzhihe@tjcu.edu.cn