兩種濃縮方式對扇貝蒸煮液色澤及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

步營，胡顯杰，劉瑛楠，朱文慧*，李學(xué)鵬，劉賀*，王玉亭，于志國

(1.渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.榮成協(xié)匯食品股份有限公司，山東 榮成 246309；3.丹東泰豐食品有限公司，遼寧 丹東 118300)

扇貝屬軟體動物門(Mollusca)、扇貝科(Pectinidae)，是世界重要的海洋漁業(yè)資源之一，也是我國主要水產(chǎn)品之一[1]。與其他魚貝類相比，扇貝富含核苷酸和與呈味有關(guān)的氨基酸如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、纈氨酸等，風(fēng)味獨特。目前，除了鮮活扇貝外，扇貝產(chǎn)品主要以凍煮貝柱、鮮凍貝柱和貝丁為主，加工方式主要采取傳統(tǒng)的蒸煮方法，導(dǎo)致大量扇貝汁液的流失，汁液中大量的呈味物質(zhì)以及部分蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、多糖等營養(yǎng)成分也隨之丟失，不僅降低了扇貝產(chǎn)品的風(fēng)味，而且導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的浪費，同時給企業(yè)污水處理增加了成本。因此，如何有效回收利用扇貝蒸煮液、減少資源浪費是學(xué)者亟待研究解決的問題。

風(fēng)味是海產(chǎn)品整體可接受性的重要衡量指標(biāo)，不同的加工方法會對產(chǎn)品的風(fēng)味產(chǎn)生不同的影響，甚至?xí)a(chǎn)生一些新的特征風(fēng)味[2，3]。貝類產(chǎn)品的氣味主要分為新鮮的氣味和加工后的氣味，前者隨著新鮮度的變化而不斷變化，最后達(dá)到腐敗的程度，后者因加工方式的不同而產(chǎn)生不同的氣味。加熱濃縮與真空濃縮不僅可以保留食品風(fēng)味，減輕食品重量，還能通過增加濃度達(dá)到提高風(fēng)味、易于貯藏的目的[4]。加熱濃縮，可以通過簡單的加熱處理蒸發(fā)產(chǎn)品水分，有效地控制產(chǎn)品水分含量，操作簡單，工藝實施性高，但加熱處理有可能會影響到產(chǎn)品的營養(yǎng)組成。真空濃縮，是近幾年廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品處理手段，利用真空手段進(jìn)行風(fēng)味濃縮可以有效地保留原料的營養(yǎng)成分和香氣，是一種更好保留產(chǎn)品營養(yǎng)成分的加工手段[5]。

鑒于此，本研究對扇貝蒸煮液進(jìn)行不同濃縮方式的加工處理，以氨基酸態(tài)氮、總酸、電子鼻、色差等為指標(biāo)，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(HS-SPME-GC-MS)聯(lián)用方法對未處理的蒸煮液、加熱濃縮的蒸煮液和真空濃縮的蒸煮液進(jìn)行風(fēng)味及色澤分析，旨在探討不同濃縮方式在風(fēng)味方面的差異性，為有效利用扇貝蒸煮液提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

扇貝蒸煮原液：榮成協(xié)匯食品股份有限公司提供。

氫氧化鈉(標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液)：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；甲醛溶液(分析純)：遼寧泉瑞試劑有限公司；C8～C20正構(gòu)烷烴(標(biāo)準(zhǔn)品)：瑞士Fluka公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；PEN3 便攜式電子鼻 德國Airsense公司；CR-400色彩色差計 日本Konica Minolta公司；7890N-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；固相微萃取裝置、固相微萃取手柄、20 mL頂空樣品瓶 美國Supelco公司。

1.3 樣品的處理

試驗原料分為三組：一組以扇貝蒸煮原液作為對照；一組在真空度-0.1 MPa、溫度60～70 ℃下真空濃縮至固形物含量為40%；一組常壓加熱濃縮至固形物含量為40%。

1.4 試驗方法

1.4.1 氨基酸態(tài)氮和總酸的測定

采用甲醛滴定法，參考李河等[6]的方法進(jìn)行氨基酸態(tài)氮的測定；參考GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》中的酸堿中和滴定法進(jìn)行總酸的測定[7]。

1.4.2 扇貝液色度的測定

使用CR-400測色色差計對3組扇貝液進(jìn)行色澤測定，一式三份，每份5 g，分別記錄扇貝液的色差值L*、a*、b*及總色差。

參考黃卉等[8]表述的方法改進(jìn)進(jìn)行色差分析。測定參數(shù)主要包括亮度值(Lightness, L*)、紅度值(Redness, a*)和黃度值(Yellowness, b*)，總色差值按照下式計算：

式中：ΔL*表示扇貝液所測亮度值與初始亮度值之差，Δa*表示扇貝液所測紅度值和初始紅度值之差，Δb*表示扇貝液所測黃度值與初始黃度值之差?！鱁ab越大說明扇貝液試驗過程中色澤變化越明顯。

1.4.3 揮發(fā)性化合物電子鼻的測定

參考文獻(xiàn)[9，10]并適當(dāng)改進(jìn)如下：稱取5 g樣品，存放于50 mL的燒杯中，保鮮膜密封，室溫下靜置30 min，利用電子鼻進(jìn)行檢測。每種樣品做3次生物學(xué)重復(fù)，分別計算每個傳感器生物學(xué)重復(fù)的均值。檢測條件：清洗時長90 s，檢測時長120 s，進(jìn)樣流量和內(nèi)部流量均為300 mL/min，數(shù)據(jù)采集時間為90 s和95 s，數(shù)據(jù)采用電子鼻自帶分析軟件Winmuster進(jìn)行分析。

1.4.4 GC-MS的測定

參考文獻(xiàn)[11-13]并適當(dāng)改進(jìn)如下：量取5 mL待測扇貝液，裝入20 mL固相微萃取小瓶(含轉(zhuǎn)子)，加蓋密封，在45 ℃、2000 r/min條件下，平衡10 min，插入固相微萃取針，推動手柄，使纖維頭處于頂空狀態(tài)，同等條件下吸附30 min，進(jìn)樣。

色譜條件：Agilent 7890N氣相色譜儀，HP-5MS毛細(xì)管(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為氦氣，流速為1.5 mL/min；不分流模式進(jìn)樣；程序升溫：起始溫度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速率上升至90 ℃，再以升溫速率5 ℃/min上升至230 ℃，保持4 min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊(EI源)，電子能量70 eV；色譜-質(zhì)譜接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍30～550 m/z。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用軟件SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析，采用鄧肯多重比較分析法對各處理組進(jìn)行顯著性分析，P<0.05為差異顯著，采用Origin 8.5作圖；利用計算機質(zhì)譜庫(Nist 11/Wiley 7.0)、保留時間(RT)和保留指數(shù)(RI)對GC-MS分析檢測到的揮發(fā)性化合物進(jìn)行鑒定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式扇貝液的色差分析

色澤是影響消費者購買行為的決定性因素，也是貨架期的一個重要影響因素，可直接作為產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)劣感官判斷的一個重要指標(biāo)[14]。色差儀可以客觀、穩(wěn)定、快速地檢測扇貝液的色澤變化，更具有參考價值。不同濃縮方式扇貝液的亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)和總色差(ΔEab)值見表1。

表1 不同處理方式扇貝液色差值Table 1 Color difference values of scallop liquortreated by different methods

L*表示亮度，L*=0表示黑色；L*=100表示白色。由表1可知，各組L*值差異顯著(P<0.05)，其中對照組最大，加熱濃縮組最小，說明真空濃縮組對亮度的影響小于加熱濃縮組。濃縮處理使水分含量減少，溶液濃度增大，顏色加深，同時加熱過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成棕色大分子物質(zhì)類黑精，溶液顏色加深。

由表1可知，各組a*值差異顯著(P<0.05)，a*>0表示紅度，相反則為綠度，因此加熱濃縮組偏紅，而對照組和真空濃縮組偏綠，真空濃縮處理對a*值的影響小于加熱濃縮組；對照組的b*值與真空濃縮組和加熱濃縮組相比差異顯著(P<0.05)，而真空濃縮組和加熱濃縮組無差異。b*>0表示黃度，相反則為藍(lán)度，說明3組的主色調(diào)均為黃色。有研究表明，脂肪氧化是引起色澤變化的原因之一，而且紅度值、黃度值的上升與脂肪氧化有關(guān)[15]。扇貝液濃縮過程中a*、b*值發(fā)生變化可能是由脂質(zhì)發(fā)生氧化分解反應(yīng)導(dǎo)致的。

總色差代表處理前后扇貝液表面顏色的改變，總色差越小，表示和未處理的扇貝液顏色越接近，差異不明顯；總色差越大，表示和未處理的扇貝液顏色差異明顯?？偵钤?～0.5時為極小的差異；在0.5～1.5時為稍有差異；在1.5～3.0時為感覺到有點差異；在3.0～6.0時為顯著性差異(P<0.05)；在6.01～12.0時為極顯著差異(P<0.01)；>12.0為不同顏色[16，17]。

由表1可知，真空濃縮組和加熱濃縮組總色差為6.04和7.70，兩組扇貝濃縮液的總色差均大于6，濃縮組與對照組扇貝液差異極顯著(P<0.01)，說明濃縮處理對扇貝液造成了很大的影響，綜合L*值、a*值和b*值，真空濃縮處理對扇貝蒸煮液的影響小于加熱濃縮組。

2.2 不同處理方式扇貝液的總酸與氨基酸態(tài)氮

不同濃縮方式對扇貝液總酸和氨基酸態(tài)氮的影響見圖1。

圖1 不同處理方法扇貝液總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量Fig.1 Total acid content and amino acid nitrogen content of scallop liquor treated by different methods

由圖1可知，加熱濃縮組和真空濃縮組的氨基酸態(tài)氮和總酸含量遠(yuǎn)高于未處理組，真空濃縮組氨基酸態(tài)氮含量和總酸含量均高于加熱濃縮組，說明濃縮體積比與總酸、氨基酸態(tài)氮含量呈正相關(guān)，濃縮溫度升高，蒸煮液中固形物含量增加，總酸和氨基酸態(tài)氮含量上升。而相同固形物含量情況下，真空濃縮組優(yōu)于加熱濃縮組，也有可能是高溫使氨基酸聚合導(dǎo)致氨基酸態(tài)氮含量降低，說明真空濃縮有助于風(fēng)味的保持。

2.3 不同處理方式扇貝液電子鼻分析

加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組扇貝液的PCA分析圖見圖2。

圖2 不同處理方式對扇貝蒸煮液揮發(fā)性成分的PCA分析圖Fig.2 Principal component analysis of the volatile compounds of scallop cooking liquor treated by different methods

圖2中每個橢圓代表加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組樣液的數(shù)據(jù)采集點。經(jīng)分析可知，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率分別為98.62%和1.12%，總貢獻(xiàn)為99.74%，表明數(shù)據(jù)真實可用。未處理、加熱濃縮和真空濃縮的扇貝液PC1和PC2都發(fā)生了變化，PC1先增大后減小，PC2依次減小，且分布較散，差異顯著。說明隨著溫度的變化，扇貝液的氣味發(fā)生了變化，在經(jīng)過真空濃縮和加熱濃縮后，扇貝液的氣味變化更加明顯。此后，運用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組樣液的揮發(fā)性成分做進(jìn)一步分析，以探究扇貝液在兩種不同濃縮方式下的主要揮發(fā)性物質(zhì)，從而提高鑒定扇貝液呈味物質(zhì)的準(zhǔn)確性。

2.4 不同處理方式扇貝液的GC-MS分析

不同處理方式下扇貝液揮發(fā)性成分見表2。

表2 兩種濃縮方式對扇貝蒸煮液揮發(fā)性物質(zhì)的影響Table 2 Effects of two concentration methods on volatile compounds in scallop cooking liquor

續(xù) 表

注:“ND”表示該物質(zhì)未檢出。

由表2可知，揮發(fā)性成分共分為7類，分別是醛類7種、酯類4種、含氮化合物3種、酮類2種、酸類2種、醇類1種、其他9種，共有28種。其中未經(jīng)處理的扇貝蒸煮液揮發(fā)性成分比處理后的扇貝液揮發(fā)性成分種類少，呈香物質(zhì)含量低。由此可知，經(jīng)過處理后的扇貝液能更有效地增香。

2.4.1 不同方式處理扇貝液與對照組中醛類化合物對比分析

醛類閾值比其他氣味物質(zhì)要低得多，并具有清香、果香和堅果香的芳香特質(zhì)，這些氣味物質(zhì)中的醛類物質(zhì)對扇貝液氣味的影響最重要，有研究表明[18，19]，在不同加熱溫度及條件下，扇貝液揮發(fā)性風(fēng)味成分不同，醛類變化最明顯。本研究中加熱處理后的扇貝液醛類化合物種類多，總相對含量較高。相比于未處理組、真空濃縮組，加熱濃縮組，還有己醛、庚醛、葵醛、壬醛等產(chǎn)生，這可能是由于在加熱過程中，脂肪氧化、蛋白質(zhì)的氧化降解和美拉德反應(yīng)所形成的。其次，處理后的扇貝液3-甲硫基丙醛的相對含量都有增加，且真空濃縮組的相對含量小于常壓加熱組，這說明在熱處理的過程中，隨著溫度的升高，3-甲硫基丙醛也會隨之增加，這應(yīng)該是其受熱后樣液水分蒸發(fā)導(dǎo)致的；其次，在加熱的情況下，其熔點低，更易析出，而使其相對含量增加；而真空濃縮溫度低于常壓加熱溫度，這也是3-甲硫基丙醛在真空濃縮組的相對含量小于常壓加熱組的原因。

還有研究表明[20]，不同的醛類呈現(xiàn)不同的氣味。C3～C4醛類化合物具有強烈的刺激氣味；C5～C9醛具有青香、油蠟和油膩味；C10～C12醛具有橘皮和檸檬味。加熱處理扇貝液中的苯甲醛相對含量比其余2種樣品均高，作為低閾值醛類，對其風(fēng)味有重要影響。加熱處理后扇貝中獨有的壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛和癸醛，這些低閾值醛類即使在痕量條件下，也與其他風(fēng)味物質(zhì)有很強的重疊的風(fēng)味效應(yīng)[21]，對加熱處理后扇貝液香味的構(gòu)成具有貢獻(xiàn)作用。加熱處理扇貝液中醛類物質(zhì)是未處理組的23倍多，是真空濃縮處理組的19倍多，這些醛類物質(zhì)可能是區(qū)別未處理組和真空組特征風(fēng)味的因素之一，所以醛類化合物也可以作為反映扇貝液風(fēng)味的參考之一。

2.4.2 不同方式處理扇貝液與對照組中酸類化合物對比分析

處理組和加熱組酸類物質(zhì)種類少，相對含量低，對其整體影響較小，可以忽略不計。而真空濃縮組酸類種類較多，相對含量高，對其呈味影響較大。其中異戊酸和2-甲基戊酸均呈不良?xì)馕?，是海產(chǎn)品臭味的特征成分[22]。

2.4.3 不同方式處理扇貝液與對照組中酯類化合物對比分析

酯類物質(zhì)是發(fā)酵或脂質(zhì)代謝產(chǎn)物生成的羧酸和醇酯化作用的產(chǎn)物，賦予食品甜香、水果香和花香[22，23]。由表2可知，未處理組、加熱濃縮組和真空濃縮組中酯類物質(zhì)種類并不多，分別為1，3，4 種，但其相對含量在揮發(fā)性物質(zhì)總量中占有很高的比例。其中鄰苯二甲酸二丁酯是3組樣品共有的酯類化合物，相比未處理組含量都有所下降，含量則是未處理組>加熱組>真空濃縮組。

2.4.4 不同方式處理扇貝液與對照組中酮類化合物對比分析

酮類物質(zhì)很可能是多不飽和脂肪酸受熱氧化和降解的產(chǎn)物，往往具有甜的花香和果香。由表3可知，扇貝液中香氣成分的酮類較少，其中2-戊酮可能由多不飽和脂肪酸的碳鏈在β-氧化和隨后的脫羧基作用中生成的[24]，有獨特的清香和果香，并且隨碳鏈的增長呈現(xiàn)更強的花香特征[26]；2,3-丁二酮可能是脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的，有研究表明[27]，2,3-丁二酮物質(zhì)是肉制品預(yù)煮異味的主要貢獻(xiàn)物之一?？偟膩碚f，相對未處理的扇貝液，真空濃縮和加熱處理的扇貝液的酮類物質(zhì)都有從無到有的變化，正是這些物質(zhì)的存在賦予了處理后扇貝液的香氣特征。

2.4.5 不同方式處理扇貝液與對照組中含氮化合物對比分析

含氮化合物是海鮮類產(chǎn)品的重要氣味化合物，吡啶具有惡臭氣味，三甲胺帶有腥臭氣味，其他含氮化合物也均有不良?xì)馕?，而在其他含氮化合物中?-乙?；量┮驯粓蟮烙兴平固菤馕?，在3組扇貝液中均存在，相對含量為加熱組>真空濃縮組>未處理組。由表2可知，扇貝液經(jīng)過處理后，三甲胺相對含量大幅上升，這些均對扇貝蒸煮液產(chǎn)生了負(fù)面的影響，是扇貝蒸煮液不良?xì)馕兜闹饕颉Ｈ装吩谖刺幚斫M、加熱濃縮組和真空濃縮組中相對含量分別為8.81%、8.37%和9.71%(占總相對含量的百分比)，在整體呈味成分中占有較高比例[28，29]。所以含氮化合物含量可以作為反映不同加工處理后扇貝液風(fēng)味狀態(tài)的參考之一。

2.4.6 不同方式處理扇貝液與對照組中其他化合物對比分析

其他類中，含S、O、苯雜環(huán)類化合物貢獻(xiàn)較大(如吡嗪、萘等)。由表2可知，吡嗪類含量高達(dá)73.33%(在其他類中的百分比)，賦予了扇貝液烤香味、堅果香或肉香。加熱處理的扇貝液中吡嗪類揮發(fā)性化合物種類最多，未經(jīng)處理的扇貝液相對含量最高。有研究表明，吡嗪類是由于美拉德反應(yīng)和熱解反應(yīng)通過斯特克雷爾氨基酸反應(yīng)生成的。

二甲基二硫已被發(fā)現(xiàn)存在于大多數(shù)經(jīng)熱加工的海產(chǎn)品中，在蝦、蟹肉、牡蝸、小龍蝦、蝦和幾種亞洲魚露中因為它們的閾值很低，對扇貝蒸煮液的整體香氣有貢獻(xiàn)。二甲基二硫已被表征為似洋蔥或白菜的香氣，腐敗的硫和似壞的蛋的氣味，它可能是一種甲基乙硫醇的氧化產(chǎn)物或蛋氨酸的細(xì)菌降解產(chǎn)物。含硫雜環(huán)化合物是肉香味的主要成分，也是海洋甲殼類的重要揮發(fā)性成分[30]。

綜上所述，對加熱濃縮組風(fēng)味影響最大的是醛類物質(zhì)。與其他兩組相比，加熱濃縮處理能產(chǎn)生不同于其他兩組的特征香味主要是煮制過程中脂肪、蛋白質(zhì)的氧化降解和美拉德反應(yīng)所導(dǎo)致的。同時，海產(chǎn)品的不良?xì)馕?，也隨著扇貝液的處理而增加，這可能是因為處理組在加熱的情況下脂肪、蛋白質(zhì)的氧化降解和美拉德反應(yīng)產(chǎn)生了副產(chǎn)物，也可能是固形物含量增加，鹽分增大，使揮發(fā)性風(fēng)味更易析出導(dǎo)致的?？傊?，處理組較之未處理組，呈味揮發(fā)性物質(zhì)更豐富，能更大程度地將扇貝液呈味成分析出。

3 結(jié)論

色差結(jié)果表明，處理組與未處理組有顯著性差異。整體來看，處理組色澤鮮艷，促進(jìn)食欲，更易被消費者接受。利用HS-SPME-GC-MS，電子鼻、氨基酸態(tài)氮和總酸輔助，鑒定扇貝液特征風(fēng)味揮發(fā)性物質(zhì)的組成。與未處理組相比，加熱處理使加熱濃縮組的風(fēng)味變化比真空濃縮組更為明顯。分析得出：對加熱處理組香氣成分有貢獻(xiàn)的物質(zhì)主要有2,3-丁二酮、壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛、癸醛、苯甲醛和三甲胺等，這些成分可能是加熱濃縮組扇貝液的主要特征香氣成分；真空濃縮組較之沒有壬醛、己醛、庚醛等物質(zhì)的增加，且相對百分含量也少。但總的來看，處理組較未處理組揮發(fā)性成分和相對百分含量基本都有所提高。綜上所述，初加工的扇貝液進(jìn)一步處理，不僅運輸成本降低，貨架期延長，還能改善風(fēng)味，促進(jìn)消費，提高經(jīng)濟效益。

總之，本研究主要對扇貝液濃縮前后的色澤變化和風(fēng)味組成探討提供了一些初步的數(shù)據(jù)，同時為今后對扇貝液的生產(chǎn)加工以及熱加工過程中風(fēng)味成分變化規(guī)律的相關(guān)性研究提供了理論參考。