加工方式對(duì)玉筋魚(yú)干風(fēng)味的影響

劉勝男，劉云鋒，曹 榮,3，劉 淇,

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；2.青島卓越海洋集團(tuán)有限公司，山東 青島 266408；3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266235）

玉筋魚(yú)（Ammodytes personatus）屬鱸形目、玉筋魚(yú)亞目、玉筋魚(yú)科，俗稱(chēng)“面條魚(yú)”、“沙鉆”，是黃渤海地區(qū)中上層水域重要的地方性小型漁業(yè)資源[1]。馬紹賽等[2]采用底網(wǎng)浮拖捕獲魚(yú)類(lèi)的方式對(duì)膠州灣南沙水域漁業(yè)資源進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)玉筋魚(yú)資源量占總資源量的96.5%，是2001年5—6月在該水域可形成漁汛的唯一品種。據(jù)《2020中國(guó)漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》[3]報(bào)道，山東省2019年玉筋魚(yú)年捕獲量為33 776 t，占年總捕獲量的38.2%。玉筋魚(yú)營(yíng)養(yǎng)豐富、肉鮮味美、價(jià)格低廉，多被加工成食品或冷凍品，魚(yú)干作為其主要加工產(chǎn)品，多采用直接風(fēng)干或加鹽煮制后風(fēng)干的工藝制作。區(qū)別于傳統(tǒng)日曬干制方式，冷風(fēng)干燥（cold air drying，CD）技術(shù)能提高生產(chǎn)效率、避免環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響[4]，現(xiàn)已逐步運(yùn)用到食品加工過(guò)程中。加工方式對(duì)玉筋魚(yú)干的外觀、風(fēng)味有較大影響，影響機(jī)理鮮見(jiàn)報(bào)道。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)食品風(fēng)味有更高要求。水產(chǎn)品風(fēng)味包括滋味、氣味兩部分。滋味物質(zhì)多為一些小分子游離氨基酸、呈味核苷酸、有機(jī)酸、無(wú)機(jī)離子、呈味肽等。近年來(lái)，基于氣相離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）技術(shù)在食品風(fēng)味研究領(lǐng)域[5-9]得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)結(jié)合二者在分離、檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，具有高分辨率、高靈敏度、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[10]，為食品氣味研究提供新的技術(shù)手段。本實(shí)驗(yàn)以捕撈自黃海海域的玉筋魚(yú)為研究對(duì)象，采用 GC-IMS、高效液相色譜等技術(shù)分析不同加工方式對(duì)玉筋魚(yú)干風(fēng)味特征的影響，以期為玉筋魚(yú)的高質(zhì)化加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)用玉筋魚(yú)采集自山東青島市黃島區(qū)積米崖，采集后迅速加冰袋置于2～6 ℃保溫箱中，2 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑選形態(tài)完整、質(zhì)量為（1.93±0.26）g/尾的樣品，按不同工藝處理后待用。

17 種必需氨基酸混樣標(biāo)準(zhǔn)品（脯氨酸除外） 西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；腺苷酸（adenosine 5’-monophosphate disodium salt，5’-AMP）、肌苷酸（inosine 5’-monophosphate disodium salt，5’-IMP）、鳥(niǎo)苷酸（guanosine 5’-monophosphate disodium salt， 5’-GMP）（純度均大于99%） 北京索萊寶科技有限 公司；乙腈（色譜純） 德國(guó)默克股份兩合公司；其他常規(guī)試劑（分析純） 中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PEN-3型電子鼻 德國(guó)Airsense公司；GC-IMS儀 德國(guó)G.A.S.公司；PM1000高效液相色譜儀 日立儀器（大連）有限公司；LA8080型高速氨基酸自動(dòng)分析儀 日本株式會(huì)社日立高新技術(shù)公司；BR4I離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司；冷風(fēng)干燥機(jī) 大連中通食品機(jī)械有限 公司；C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm） 沃特世科技（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 加工工藝

將樣品分為3 組，一組為加鹽煮后冷風(fēng)干燥（boiling in salt solution followed by cold air drying，SCC）組，樣品于3 g/100 mL食鹽水中煮開(kāi)鍋后繼續(xù)煮30 s，盛出放涼，35 ℃ CD工藝處理20 h；一組為CD組，將樣品鋪平后，在35 ℃冷風(fēng)干制20 h；另設(shè)鮮魚(yú)為對(duì)照組。

1.3.2 揮發(fā)性成分分析

1.3.2.1 電子鼻分析

稱(chēng)取0.5 g樣品置于50 mL頂空瓶中，加蓋密封后，用電子鼻進(jìn)行檢測(cè)。采用Winmuster軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，并進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

1.3.2.2 GC-IMS分析

稱(chēng)取0.1 g待測(cè)樣品于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，30 ℃富集10 min后上機(jī)檢測(cè)，通過(guò)軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫(kù)和IMS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，用設(shè)備自帶LAV軟件的Gallery Plot功能繪制樣品的揮發(fā)性成分譜圖。

GC條件：MXT-WAX極性柱（15.00 m×0.53 mm，1.00 μm）；色譜柱溫度40 ℃；載氣為N2（純 度≥99.999%）；載氣流速程序：初始流速2 mL/min，瞬時(shí)增速至5 mL/min，保持2 min；瞬時(shí)增速至15 mL/min，保持8 min；瞬時(shí)增速至50 mL/min，保持5 min；瞬時(shí)增速至100 mL/min，保持5 min。

IMS條件：漂移管溫度45 ℃；漂移氣N2（純度≥ 99.999%）。

1.3.3 滋味成分分析

1.3.3.1 呈味核苷酸的測(cè)定

按劉勝男[11]的方法進(jìn)行測(cè)定，色譜柱為C18（250.0 mm× 4.6 mm，5.0 μm）柱。

1.3.3.2 游離氨基酸含量的測(cè)定

取適量樣品于10 mL離心管中，加入0.02 mol/L鹽酸溶液定容，再分別加入5 mL甲醇、5 mL水，對(duì)C18柱進(jìn)行活化，加入2.5 mL樣品，再加1.5 mL 0.02 mol/L鹽酸溶液，過(guò)柱后的樣品用0.02 mol/L鹽酸溶液定容到5 mL，過(guò)0.45 μm濾膜后，參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測(cè)定》[12]，采用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3.3 滋味活性值（taste activity value，TAV）的計(jì)算

TAV按式（1）計(jì)算[13]：

式中：C1為樣品中某呈味物質(zhì)的含量/（mg/100 g）；T1為該物質(zhì)的閾值/（mg/100 g）。

1.3.3.4 味精當(dāng)量（equivalent umami concentration，EUC）的計(jì)算

EUC按式（2）計(jì)算[13]：

式中：1 218為協(xié)同作用常數(shù)；ai為鮮味氨基酸含量/（g/100 g）；bi為鮮味氨基酸相對(duì)于谷氨酸單鈉（monosodium glutamate，MSG）的鮮味系數(shù)（bGlu=1、bAsp=0.077）；aj為呈味核苷酸含量/（g/100 g）；bj為呈味核苷酸相對(duì)于IMP的鮮味系數(shù)（bAMP=0.18、bIMP=1、bGMP=2.3）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 不同工藝制作的玉筋魚(yú)干氣味特征分析

2.1.1 PCA結(jié)果

PCA為若干綜合指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法[14]。通過(guò)對(duì)10 個(gè)傳感器的響應(yīng)值進(jìn)行PCA，結(jié)果如圖1所示，其中PC1、PC2的貢獻(xiàn)率分別為95.91%、3.38%，總貢獻(xiàn)率為99.29%，基本包含所有氣味信息，且3 組樣品檢測(cè)信號(hào)的特征區(qū)域間無(wú)重合，分離度較高，說(shuō)明PCA能有效區(qū)分鮮魚(yú)、不同工藝加工的玉筋魚(yú)干氣味。

圖1 不同樣品的電子鼻分析結(jié)果Fig. 1 PCA plot of electronic nose data of different samples

2.1.2 GC-IMS分析結(jié)果

采用GC-IMS技術(shù)從3 組樣品中鑒別出醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、烴類(lèi)、芳香族等共68 種揮發(fā)性成分。如圖2所示，有9 種成分以單體（dimer，D）、二聚體（monomer，M）的形式共存。因GC-IMS Library數(shù)據(jù)庫(kù)不完善，有17 種成分未能定性。圖中每一豎列代表一種樣品含有的揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，VOCs），每一橫行代表同一VOCs在不同樣品的信號(hào)峰，顏色代表各種氣味物質(zhì)含量差異，藍(lán)色越深，表示相對(duì)濃度越低；紅色越深，表示相對(duì)濃度越高。

圖2 不同樣品的氣味指紋圖譜Fig. 2 GC-IMS fingerprints of the major volatile components in three samples

由圖2可知，SCC組、CD組、對(duì)照組的氣味成分有顯著差異，可明顯區(qū)分加工前后3 種樣品的VOCs指紋圖譜。對(duì)照組VOCs種類(lèi)最多，其次是CD組，SCC組的VOCs種類(lèi)最少。加工后SCC組中2-戊酮、E,E-2,4-庚二烯、甲苯、1,1-二乙氧基乙烷、丁醛（M）含量明顯增加，2-丁酮（D）、2-丁酮（M）、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛（M）、丁酸甲酯、丙烯酸甲酯、1-丙醇（D）、1-丙醇（M）、2-甲基-1-丙醇、2-甲基丁酸乙酯、丁醛（D）、4-甲基-2-戊醇、α-水烯芹、乙酸戊酯、庚醛、丙酮、2,3-戊二酮、2-丙醇（M）、己-2-酮、己醛（D）、己醛（M）等含量明顯減少。

CD組丙二醇、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛（D）、 2-甲基丁醛（M）、丁酸甲酯、丙烯酸甲酯、戊醇、 1-丙醇（D）、1-丙醇（M）、2-甲基-1-丙醇、2-甲基丁酸乙酯、乙基吡嗪、丁醛（M）、2-丙醇（M）的含量明顯增加。丙烯醛、甲苯、2-丁酮（D）、2-丁酮（M）、丁醛（D）、4-甲基-2-戊醇、α-水烯芹、戊酸乙酯、庚醛、丙酮、2,3-戊二酮、戊醛（D）、戊醛（M）、2-甲基-3-甲基硫代呋喃、噻唑、2-甲基-3-丁烯-1-醇、2-己烯醛（D）、2-己烯醛（M）、丁酸丁酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯、丙酮酸乙酯、2-丙醇（D）、丁醇、雙乙炔、乙酸乙酯、3-戊酮、E-2-戊烯（D）、戊烯（M）、己-2-酮、己醛（D）、己醛（M）、E-2-戊烯（D）、E-2-戊烯（M）等含量明顯減少。

由此可知，加工后，鮮魚(yú)中的大部分揮發(fā)性物質(zhì)含量明顯降低或消失，CD組比SCC組生成更多種揮發(fā)性物質(zhì)，不同加工方式形成自己的風(fēng)味特征。

由圖2可知，SCC組中相對(duì)濃度較高的物質(zhì)以醛類(lèi)、酮類(lèi)、烴類(lèi)和醇類(lèi)為主，CD組中相對(duì)含量較高的物質(zhì)以醛類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)為主。有研究[15-17]指出醛類(lèi)物質(zhì)閾值較低，又有疊加效應(yīng)，對(duì)食品風(fēng)味的形成有重要作用。酮類(lèi)物質(zhì)的閾值較高，但對(duì)魚(yú)肉氣味的貢獻(xiàn)相對(duì)較小[18]。碳水化合物在加熱、貯藏、煙熏等條件可形成低碳鏈的醛類(lèi)，此過(guò)程是產(chǎn)生腥臭味等不愉快氣味的潛在因素[19]。 烷烴類(lèi)化合物、飽和醇類(lèi)化合物由于閾值較高，對(duì)水產(chǎn)品整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大[20-21]。酯類(lèi)化合物可能是醇類(lèi)、酸類(lèi)經(jīng)酯化反應(yīng)的產(chǎn)物，其多呈芳香味，以油香氣息占主導(dǎo)[22]。由圖2可知，SCC組、CD組中戊醛、庚醛的相對(duì)含量均較高，戊醛（閾值20.0 μg/kg）可產(chǎn)生果香、面包香；庚醛（閾值3.0 μg/kg）有類(lèi)似堅(jiān)果的香氣[23-24]；CD組中還生成較多3-甲基丁醛（閾值1.2 μg/kg），其主要是Strecker降解的產(chǎn)物，可產(chǎn)生麥芽味和花香味[25]。戊醛、庚醛、3-甲基丁醛的閾值均較低，相對(duì)含量較高，推測(cè)其對(duì)玉筋魚(yú)干風(fēng)味的形成有較大貢獻(xiàn)。因?yàn)镃D組生成較多3-甲基丁醛，所以3-甲基丁醛可能為CD、SCC工藝產(chǎn)生風(fēng)味差異的關(guān)鍵物質(zhì)，而檢測(cè)到大部分其他物質(zhì)因其閾值過(guò)高或相對(duì)含量較低，對(duì)魚(yú)干整體風(fēng)味的影響可以忽略。王玨等[26]的研究報(bào)道也認(rèn)為脂肪氧化產(chǎn)生的醛類(lèi)物質(zhì)一定程度上決定了魚(yú)干的風(fēng)味。

2.2 不同工藝加工的玉筋魚(yú)干滋味特征分析

2.2.1 呈味核苷酸含量分析結(jié)果

呈味核苷酸是評(píng)價(jià)食品滋味的重要指標(biāo)，食品中的呈味核苷酸主要指5’-單磷酸呈味核苷酸二鈉鹽（以 5’-IMP、5’-GMP、5’-AMP為主），這些呈味核苷酸可沖淡不良滋味，增強(qiáng)良好滋味[27]。根據(jù)呈味核苷酸的測(cè)定結(jié)果（表1）可知，3 種樣品的主要呈味核苷酸含量關(guān)系為5’-IMP＞5’-AMP＞5’-GMP，其與脊尾白蝦[13]、 條斑紫菜[28]、咸鲅魚(yú)[10]等水產(chǎn)品的呈味核苷酸組成相似。玉筋魚(yú)干中5’-IMP含量有明顯積累，表明ATP降解途徑可能以ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx為主。與對(duì)照組相比，加工后樣品的5’-IMP含量均顯著降低， 5’-AMP含量均顯著升高，表明ATP降解過(guò)程中，5’-AMP的分解速度低于生成速度，5’-IMP的分解速度大于生成速度。吳依蒙等[29]發(fā)現(xiàn)，ATP降解主要來(lái)源于外源微生物產(chǎn)生的酶與內(nèi)源酶的疊加作用。SCC組經(jīng)過(guò)煮制工藝，內(nèi)源酶活性基本消失，大部分外源微生物被抑制或滅殺，因此CD組的5’-AMP能更多地被降解為5’-IMP，其顯著高于SCC組（P＜0.05）。氯化鈉能促進(jìn)三磷酸腺苷的降解[30]，因此SCC組5’-AMP含量顯著高于對(duì)照組和CD組。

表1 不同樣品的呈味核苷酸含量Table 1 Contents of nucleotide-related compounds in different samples mg/100 g

2.2.2 游離氨基酸含量的分析結(jié)果

由表2可知，不同加工方式影響玉筋魚(yú)干游離氨基酸的種類(lèi)和含量，對(duì)照組中共檢測(cè)12 種游離氨基酸（Try除外，以下同），總含量為579.2 mg/100 g。SCC組中檢出15 種游離氨基酸，其總含量為430.2 mg/100 g。CD組檢出17 種游離氨基酸，其總量為1 509.4 mg/100 g。魚(yú)干加工時(shí)，水解蛋白質(zhì)的過(guò)程促進(jìn)游離氨基酸的生成， 熊添[31]、陳惠[32]等發(fā)行熱加工處理后的魚(yú)肌肉中游離氨基酸含量較處理前增加，但SCC組中的游離氨基酸含量低于對(duì)照組，其原因可能為游離氨基酸為水溶性成分，在煮制過(guò)程中游離氨基酸溶出至煮制液中，導(dǎo)致SCC組中的游離氨基酸含量顯著降低。

表2 3 種樣品的游離氨基酸含量Table 2 Free amino acid composition of three dried fish samples mg/100 g

SCC組、CD組玉筋魚(yú)干的鮮味氨基酸分別占游離氨基酸總含量的8.55%、13.38%，其中Glu占比較大，且Glu和5’-IMP可協(xié)同作用增加產(chǎn)品的鮮味[33]；SCC組和CD組甜味氨基酸分別占游離氨基酸總含量的47.6%～48.0%、49.9%～50.1%，2 組甜味氨基酸含量均低于對(duì)照組（61.5%～61.8%），其中Ala、Lys是主要的甜味氨基酸，且CD組所有甜味氨基酸含量均顯著 （P＜0.05）高于SCC組、對(duì)照組。Park等[34]發(fā)現(xiàn)Ala對(duì)去除食品苦味有一定作用；苦味氨基酸占SCC組、CD組游離氨基酸總含量分別為65.9%～67.9%、59.2%～60.1%，其中His、Lys為占比最高的2 種氨基酸，加工后SCC組和CD組樣品均生成Leu、Tyr，CD組還生成Met、Phe，Leu、Tyr、Met、Phe均對(duì)生成玉筋魚(yú)干苦味有一定影響。雖然CD組苦味氨基酸占總氨基酸質(zhì)量的比例低于SCC組，但CD組的苦味氨基酸總含量顯著高于SCC組。感官評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)CD組苦味明顯強(qiáng)于SCC組，且主要集中在腹部（內(nèi)臟部位），其原因可能為CD工藝制作的玉筋魚(yú)干腹部含有更多苦味氨基酸或其他苦味物質(zhì)，而煮制后這些苦味成分溶出至煮制液中或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌强辔段镔|(zhì)。

2.2.3 滋味物質(zhì)的TAV分析結(jié)果

味道閾值是人類(lèi)味覺(jué)可辨別的最低濃度，通常用TAV表示食品呈味強(qiáng)度[35]。TAV大于1表明該物質(zhì)對(duì)樣品味道有重要影響。

SCC組、CD組、對(duì)照組的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9.83%、12.63%、73.62%，由此計(jì)算的主要鮮味氨基酸、呈味核苷酸的TAV結(jié)果如表3所示。加工過(guò)程由于蛋白質(zhì)降解，5 種滋味物質(zhì)含量均增加，因此SCC組、CD組5 種呈味物質(zhì)的TAV均高于對(duì)照組。SCC組、CD組魚(yú)干的Asp、5’-AMP、5’-GMP對(duì)應(yīng)的TAV均小于1， 5’-IMP的TAV均大于1；CD組Glu的TAV大于1，SCC組Glu的TAV接近1，因此加工工藝制作玉筋魚(yú)干中的主要鮮味氨基酸為Glu，主要呈味核苷酸為5’-IMP；除5’-AMP、5’-GMP對(duì)應(yīng)的TAV外，CD組Asp、Glu、 5’-IMP、對(duì)應(yīng)TAV均明顯高于SCC組，因此經(jīng)CD工藝制作的玉筋魚(yú)干能更好地保留產(chǎn)品的鮮味。

表3 不同樣品的鮮味物質(zhì)及其TAVTable 3 Taste-active compounds and their TAV in three dried fish samples

呈味核苷酸與鮮味氨基酸同時(shí)存在時(shí)，可協(xié)同作用而增強(qiáng)食品的鮮味，此協(xié)同效應(yīng)用EUC表示。經(jīng)計(jì)算，對(duì)照組、SCC組、CD組的EUC值分別為0.37、1.04、8.17 g/100 g，CD組EUC值顯著高于SCC組，說(shuō)明CD工藝制作的玉筋魚(yú)干風(fēng)味更鮮美，此結(jié)果與TAV分析結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

不同加工方式制作的玉筋魚(yú)干在氣味方面存在顯著差異。PCA、GC-IMS均能區(qū)分不同工藝制作的玉筋魚(yú)干氣味，其中CD組樣品整體氣味組成更豐富；由于庚醛、戊醛、3-甲基丁醛閾值更低，其相對(duì)含量較高，所以對(duì)玉筋魚(yú)干獨(dú)特風(fēng)味的形成有重要影響。其中3-甲基丁醛是CD工藝風(fēng)味區(qū)別于SCC工藝氣味的關(guān)鍵物質(zhì)。

通過(guò)量化加工方式生產(chǎn)的玉筋魚(yú)干中游離氨基酸、呈味核苷酸含量，能更準(zhǔn)確地對(duì)滋味特征進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，SCC組經(jīng)過(guò)煮制工藝，內(nèi)源酶活性基本消失，大部分外源微生物被抑制或滅殺，因此CD組的5’-AMP能更多地被降解為5’-IMP。氯化鈉能促進(jìn)三磷酸腺苷的降解，因此CD組的5’-AMP含量低于SCC組，5’-IMP含量高于SCC組。加工方式影響玉筋魚(yú)干游離氨基酸的種類(lèi)、含量。加工后，因發(fā)生蛋白質(zhì)水解，游離氨基酸的種類(lèi)、含量均增加，但因游離氨基酸為水溶性物質(zhì)，SCC組生成的游離氨基酸在煮制時(shí)滲到煮制液中，因此游離氨基酸總含量關(guān)系為CD組＞對(duì)照組＞SCC組。CD組鮮味、甜味氨基酸含量均顯著高于SCC組。通過(guò)TAV、EUC分析可知，CD、SCC工藝制作的玉筋魚(yú)干中的主要呈味物質(zhì)均為Glu、5’-IMP，CD工藝制作的玉筋魚(yú)干的滋味優(yōu)于SCC工藝制作的玉筋魚(yú)干。