鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中理化特性及揮發(fā)性風(fēng)味成分變化

李培瑜　劉弈彤　李思源　張紀(jì)棟　張澤俊　沙坤

摘 要：研究戊糖片球菌發(fā)酵鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中理化特性及揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化規(guī)律。結(jié)果表明：在發(fā)酵36 h過(guò)程中，鲅魚(yú)糜pH值從6.16降低到4.84，水分含量從66.85%顯著增加到75.00%（P<0.05），白度先降低后顯著增加（P<0.05），總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量及總抗氧化活性呈現(xiàn)先增加后降低又增加的波動(dòng)變化，相較于原料鲅魚(yú)糜，發(fā)酵36 h鲅魚(yú)糜TVB-N含量顯著降低、總抗氧化活性顯著增加（P<0.05）;采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，共檢出36 種風(fēng)味化合物，包括醇類(lèi)9 種、醛類(lèi)8 種、酯類(lèi)5 種、烴類(lèi)4 種、酮類(lèi)3 種、酸類(lèi)3 種、芳香類(lèi)2 種及其他類(lèi)2 種，各類(lèi)化合物的含量在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生顯著變化（P<0.05）。

關(guān)鍵詞：鲅魚(yú)糜;發(fā)酵;戊糖片球菌;理化特性;風(fēng)味成分

Abstract： The objective of this study was to investigate the pattern of changes in the physicochemical properties and volatile flavor compounds of Scomberomorus niphonius surimi during fermentation by Pediococcus pentosaceus. The results showed that the pH value of surimi decreased from 6.16 to 4.84， and the water content increased from 66.85% to 75.00% during the 36 h fermentation period （P < 0.05）. The whiteness decreased first and then increased （P < 0.05）. The total volatile base nitrogen （TVB-N） content and total antioxidant activity first increased， then decreased and finally increased once again. Compared with raw surimi， the TVB-N content of surimi fermented for 36 h was significantly reduced， and the total antioxidant activity was significantly increased （P < 0.05）. A total of 36 flavor compounds were detected using solid phase microextraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）， including 9 alcohols， 8 aldehydes， 5 esters， 4 hydrocarbons， 3 ketones， 3 acids， 2 aromatics and 2 other types. The contents of all types of compounds changed significantly during the fermentation process （P < 0.05）.

Keywords： Scomberomorus niphonius surimi; fermentation; Pediococcus pentosaceus; physicochemical properties; flavor compounds

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200305-061

中圖分類(lèi)號(hào)：TS254.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2020）05-0059-05

鲅魚(yú)（Scomberomorus niphonius）學(xué)名為藍(lán)點(diǎn)馬鮫，是一種味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富、價(jià)格低廉的海魚(yú)，但因其有集中捕獲、容易腐敗等特點(diǎn)需要借助加工技術(shù)來(lái)增加貯藏性能。目前鲅魚(yú)的加工方式相對(duì)簡(jiǎn)單，以冷凍為主，部分采用傳統(tǒng)技術(shù)制作熏魚(yú)、腌制魚(yú)干，其他產(chǎn)品形式很少，導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。

魚(yú)糜是新鮮魚(yú)肉經(jīng)擂潰、斬拌、成型等過(guò)程制成的凝膠食品，因營(yíng)養(yǎng)豐富、食用方便、適于工廠(chǎng)化大規(guī)模生產(chǎn)，近年來(lái)魚(yú)糜及其制品在國(guó)內(nèi)外得到快速發(fā)展。將微生物發(fā)酵技術(shù)引入魚(yú)糜加工，制成發(fā)酵魚(yú)糜，如泰國(guó)傳統(tǒng)的Somfug、菲律賓傳統(tǒng)的Balaobalao等產(chǎn)品具有營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、耐貯藏等優(yōu)點(diǎn)[1]。由于傳統(tǒng)發(fā)酵魚(yú)糜多屬于自然發(fā)酵，發(fā)酵周期長(zhǎng)，產(chǎn)品品質(zhì)也難以控制，近年越來(lái)越傾向于借助現(xiàn)代微生物技術(shù)定向接種益生菌來(lái)控制發(fā)酵過(guò)程，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性[2]。通過(guò)接種單一或混合菌種進(jìn)行發(fā)酵，可以增加魚(yú)糜凝膠強(qiáng)度和彈性[3-4]，去腥、改善風(fēng)味[5-6]，抑制生物胺、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、亞硝酸鹽含量和有害微生物的增長(zhǎng)，提高其安全品質(zhì)[7-10]，還可以提高產(chǎn)品的抗氧化能力[11]。Yin等[12]研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌發(fā)酵鯖魚(yú)糜對(duì)原發(fā)性高血壓小鼠有顯著的降膽固醇和降血糖作用。但由于原料魚(yú)及發(fā)酵菌株不同，不同發(fā)酵魚(yú)糜制品間品質(zhì)差異較大，特別是各具不同風(fēng)味，而目前對(duì)發(fā)酵鲅魚(yú)品質(zhì)及風(fēng)味特征的研究還鮮有報(bào)道。

本研究以戊糖片球菌為菌種發(fā)酵鲅魚(yú)糜，對(duì)其發(fā)酵過(guò)程中理化特性及揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化進(jìn)行分析，為新型鲅魚(yú)制品的開(kāi)發(fā)提供理論支持，對(duì)我國(guó)魚(yú)制品加工業(yè)的發(fā)展同樣具有重要借鑒和指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鲅魚(yú) 青島黃島區(qū)九頂山冷藏廠(chǎng);食鹽、綿白糖、玉米淀粉（均為食品級(jí)） 北京美廉美超市。

硼酸、甲基紅、亞甲基藍(lán)、乙醇、碳酸鉀、硫酸、甘油、氫氧化鈉、甲醛（均為分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;總抗氧化活性測(cè)定試劑盒 北京索萊寶科技有限公司;C7～C22系列正構(gòu)烷烴 美國(guó)Sigma公司;直投式戊糖片球菌 丹麥Danisco集團(tuán)。

1.2 儀器與設(shè)備

IQ 160 pH計(jì) 美國(guó)Spectrum Technologies公司;CR-400色差儀 日本柯尼卡-美能達(dá)公司;PT-3502酶標(biāo)儀 北京普天新橋技術(shù)有限公司;7890A-7000氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀 美國(guó)安捷倫科技有限公司;DB-WAX色譜柱（30 m×250 μm，0.25 μm） 美國(guó)J&W Scientific公司;固相微萃取頭（50/30 μm CAR/DVB/PDMS） 美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵鲅魚(yú)糜的制備

將冷凍鲅魚(yú)在4 ℃解凍，去除魚(yú)頭和內(nèi)臟，將魚(yú)肉切片，在冰水中清洗3 次，瀝干水分，用攪拌機(jī)攪成肉糜，以原料魚(yú)糜質(zhì)量為基準(zhǔn)加入2%食鹽、8%淀粉、2%綿白糖、0.1%戊糖片球菌，混合均勻，真空包裝。20 ℃發(fā)酵培養(yǎng)，取樣點(diǎn)為發(fā)酵0、6、12、24、36 h。

1.3.2 理化指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 pH值

參照GB 5009.237—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測(cè)定》[13]。

1.3.2.2 水分含量

參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[14]，采用直接干燥法測(cè)定。

1.3.2.3 色澤

參照石碩等[15]的方法，用白度表示樣品色澤，使用色差計(jì)測(cè)定樣品的亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*），白度按下式計(jì)算。

1.3.2.4 TVB-N含量

參照GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[16]，采用微量擴(kuò)散法測(cè)定。

1.3.2.5 總抗氧化活性

采用總抗氧化活性試劑盒法測(cè)定。

1.3.2.6 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

稱(chēng)取2.5 g魚(yú)糜置于15 mL樣品瓶，密封，放入50 ℃油浴中平衡20 min，之后插入固相微萃取進(jìn)樣器，頂空萃取40 min，然后將進(jìn)樣器插入GC-MS儀進(jìn)樣口，250 ℃解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

GC條件：DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×250 μm，0.25 μm），升溫程序設(shè)置：起始溫度40 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升溫到230 ℃，保持3 min，氣化室溫度250 ℃，載氣（He）流速1 mL/min，無(wú)分流進(jìn)樣。

MS條件：電離方式為電子轟擊，電子能量70 eV，接口溫度250 ℃，傳輸線(xiàn)溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，掃描范圍m/z 55～500。

化合物定性：通過(guò)保留時(shí)間與NIST 2.0質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，同時(shí)計(jì)算保留指數(shù)（retention indices，RI）[17]（以C7～C22系列烷烴為標(biāo)準(zhǔn)），并與文獻(xiàn)[18-25]的RI進(jìn)行比較確定化合物。

化合物定量：采用峰面積歸一化法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析和多重比較法進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中pH值和水分含量的變化

小寫(xiě)字母不同，表示同一指標(biāo)組間差異顯著（P<0.05）。圖2～4同。

由圖1可知，鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中pH值在0～12 h（6.16～6.04）內(nèi)呈現(xiàn)小幅下降，之后大幅降低至36 h時(shí)的4.84（P<0.05），表明發(fā)酵36 h內(nèi)發(fā)酵菌種快速繁殖，產(chǎn)生大量有機(jī)酸。鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中水分含量則由0 h時(shí)的66.85%逐漸升高至36 h的75.00%（P<0.05）。水分含量的升高可能與pH值的變化有關(guān)，當(dāng)pH值降低至肌肉蛋白等電點(diǎn)附近時(shí)，會(huì)導(dǎo)致肌肉蛋白保水性下降，使自由水游離出來(lái)[26]。

2.2 鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中色澤的變化

色澤是影響?hù)~(yú)糜制品感官品質(zhì)的重要因素之一，與魚(yú)糜蛋白凝膠的顏色有關(guān)[15]。由圖2可知，鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中白度在0～12 h（73.46～71.83）顯著降低

（P<0.05），這可能是由于發(fā)酵過(guò)程引起蛋白質(zhì)和脂肪氧化褐變，使色澤變暗[15];但之后又顯著升高至36 h時(shí)的77.03（P<0.05），且高于初始值，表明鲅魚(yú)糜發(fā)酵36 h后白度增加，王乃富等[8]研究利用乳酸菌發(fā)酵鳙魚(yú)肉糜（發(fā)酵32 h）時(shí)也報(bào)道了相似的結(jié)果，推測(cè)白度的增加可能是由于蛋白質(zhì)被乳酸菌蛋白酶水解，且因乳酸菌代謝生成乳酸等有機(jī)酸造成pH值下降，誘發(fā)魚(yú)肉蛋白質(zhì)膠凝的形成，進(jìn)而影響?hù)~(yú)糜的顏色。

2.3 鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中TVB-N含量及總抗氧化活性的變化

在酶和微生物作用下，發(fā)酵肉制品中的蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生分解，引起游離氨基酸、氨及胺類(lèi)等含氮物質(zhì)的改變，進(jìn)而影響產(chǎn)品的安全性及功能性。

TVB-N含量是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的常用指標(biāo)，根據(jù)GB 2733—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品》[27]，海水魚(yú)蝦中的TVB-N含量≤30 mg/100 g。由圖3可知，鲅魚(yú)糜發(fā)酵0 h時(shí)的TVB-N含量為35.0 mg/100 g，稍高于GB 2733—2015的標(biāo)準(zhǔn)，這可能與原料魚(yú)貯藏及加工條件有關(guān)，發(fā)酵6 h時(shí)TVB-N含量稍有增加（37.30 mg/100 g），而發(fā)酵12 h時(shí)顯著降低至21.70 mg/100 g（P<0.05），之后呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，發(fā)酵36 h時(shí)TVB-N含量為28.70 mg/100 g，表明發(fā)酵12 h后鲅魚(yú)糜中TVB-N的積累得到有效抑制。這一變化規(guī)律與楊菊[10]用混合菌種發(fā)酵淡水魚(yú)糜時(shí)的研究結(jié)果一致。可能是由于發(fā)酵12 h后發(fā)酵菌種快速生長(zhǎng)，pH值降低，抑制了腐敗菌的生長(zhǎng)，從而抑制了TVB-N含量的增加，此外，生成的酸性物質(zhì)中和了氨及胺類(lèi)等堿性物質(zhì)，進(jìn)而降低TVB-N含量[9]。

鲅魚(yú)糜總抗氧化活性的變化與TVB-N含量變化趨勢(shì)一致，呈現(xiàn)先增加后降低又增加的波動(dòng)變化，相較于發(fā)酵0 h的原料魚(yú)糜，發(fā)酵36 h的樣品抗氧化活性顯著增加（P<0.05）。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，魚(yú)糜內(nèi)產(chǎn)生酸、豐富的水解酶系及水解產(chǎn)生氨基酸、多肽等代謝產(chǎn)物，可能對(duì)魚(yú)糜抗氧化活性提高有貢獻(xiàn)[11]。

2.4 鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化

對(duì)不同發(fā)酵時(shí)間魚(yú)糜樣品中揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果如表1所示。共檢測(cè)出36 種化合物，包括醇類(lèi)9 種、醛類(lèi)8 種、酯類(lèi)5 種、烴類(lèi)4 種、酮類(lèi)3 種、酸類(lèi)3 種、芳香類(lèi)2 種、其他類(lèi)2 種，各類(lèi)化合物在發(fā)酵過(guò)程中的組成變化如圖4所示。

由表1和圖4可知，醇類(lèi)是鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中檢出種類(lèi)最多的化合物，發(fā)酵0 h時(shí)相對(duì)含量為29.60%，發(fā)酵過(guò)程中波動(dòng)變化但變化幅度不大（P<0.05）。其中，1-戊烯-3-醇和1-辛烯-3-醇相對(duì)含量較高，它們?cè)谄渌~(yú)肉中也是重要的氣味活性物質(zhì)[28-29]，而順-2-戊烯-1-醇僅在發(fā)酵0 h時(shí)檢出，其對(duì)腥味有一定貢獻(xiàn)[28]。

醛類(lèi)在發(fā)酵0 h相對(duì)含量最高，達(dá)到55.72%，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，呈波動(dòng)下降趨勢(shì)（P<0.05），發(fā)酵36 h時(shí)下降到19.91%。其中，己醛、壬醛、辛醛的相對(duì)含量相對(duì)較高，它們是典型的脂肪氧化產(chǎn)物，被認(rèn)為是與魚(yú)肉風(fēng)味形成相關(guān)的重要化合物[29]。而反-2-辛烯醛和反，反-2，4-癸二烯醛主要存在于原料魚(yú)糜中，被認(rèn)為是引起魚(yú)腥味的特征物質(zhì)[30]。

酯類(lèi)相對(duì)含量在發(fā)酵過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)（P<0.05），從發(fā)酵0 h的2.24%增加至發(fā)酵36 h的22.92%，其中，苯甲酸芐酯和鄰苯二甲酸二丁酯存在于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，相對(duì)含量變化幅度較小，而己酸乙酯、辛酸乙酯和己二酸二甲酯則形成于發(fā)酵階段，在發(fā)酵過(guò)程中相對(duì)含量逐漸增加，可能通過(guò)微生物的酯化作用生成[19]。

烴類(lèi)相對(duì)含量在發(fā)酵過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)（P<0.05），由發(fā)酵0 h的4.92%增加到發(fā)酵36 h的25.02%，其中，十五烷和十六烷僅在發(fā)酵階段檢出，而姥鮫烷和十七烷則存在于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中。

酮類(lèi)相對(duì)含量較低，其中，2，3-戊二酮和3，5-辛二烯-2-酮僅在發(fā)酵0 h和6 h鲅魚(yú)糜中檢出，它們也被認(rèn)為是引起魚(yú)腥味的主要物質(zhì)[29]，而6-甲基庚烯酮僅在發(fā)酵36 h時(shí)檢出。

3 種酸類(lèi)（丁酸、己酸和壬酸）在發(fā)酵36 h時(shí)檢出，相對(duì)含量?jī)H為2.87%，它們由微生物代謝生成。檢測(cè)到2 種芳香類(lèi)化合物，間二氯苯存在于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，而2，4-二叔丁基苯酚在發(fā)酵36 h時(shí)才檢出。

3 結(jié) 論

戊糖片球菌在鲅魚(yú)糜發(fā)酵過(guò)程中快速繁殖產(chǎn)酸，引起鲅魚(yú)糜理化特性及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化。36 h發(fā)酵過(guò)程中，鲅魚(yú)糜pH值逐漸下降、水分含量逐漸增加，而白度表現(xiàn)為先降低后增加。相較于原料鲅魚(yú)糜，發(fā)酵36 h后鲅魚(yú)糜TVB-N含量顯著降低、總抗氧化活性顯著增強(qiáng)，產(chǎn)品安全性和功能活性得到改善。采用固相微萃取-GC-MS技術(shù)對(duì)不同發(fā)酵時(shí)間的鲅魚(yú)糜進(jìn)行分析，共檢出62 種風(fēng)味化合物，包括醇類(lèi)9 種、醛類(lèi)8 種、酯類(lèi)5 種、烴類(lèi)4 種、酮類(lèi)3 種、酸類(lèi)3 種、芳香類(lèi)2 種、其他類(lèi)2 種，各類(lèi)化合物的含量在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生顯著變化。本研究為乳酸菌發(fā)酵技術(shù)在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用提供了一定參考。

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