不同煎炸用油制備河豚魚湯揮發性風味成分的差異性

李曉朋,曾歡,林柳,陶寧萍*,徐逍,叢建華

1(上海海洋大學 食品學院,上海,201306) 2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海,201306) 3(江蘇中洋生態魚類股份有限公司,江蘇 南通,226600)

河豚魚肉豐腴鮮美,魚皮膠質濃厚,與長江刀鱭、鰣魚并稱“長江三鮮”,自古就有“拼死吃河豚”的說法。近年來隨著控毒技術的日漸成熟,養殖河豚的毒素含量逐漸降低,甚至無毒[1]。2016年9月,我國頒布了河豚產品購銷的新政策,有限解禁了養殖暗紋東方鲀和紅鰭東方鲀。根據2020年漁業年鑒統計顯示,2019年我國養殖河豚產量共計27 384 t,其中淡水養殖9 911 t,主要為暗紋東方鲀,銷售對象由出口日韓逐漸轉向國內,吃河豚不再是少數人的專享[2-3]。目前國內養殖河豚主要以凍品形式銷售,其原料利用率與附加值較低。因此,合理開發與綜合加工利用河豚魚資源具有良好的市場前景。

養殖暗紋東方鲀最適宜制作成白汁河豚魚湯,將魚進行煎炸經熬煮形成乳白濃湯,味道鮮美,滋味醇厚,深受消費者喜歡,其關鍵步驟主要為煎炸和熬煮。在煎炸過程中,油與食物接觸發生脂質氧化,蛋白質發生變性、聚合、水解,美拉德反應等多種化學反應,使食物顏色加深并產生香味[4]。水煮的過程能使肌纖維束破裂、肉質變軟,促進蛋白質、脂肪和糖類等物質降解溶出,使湯汁具有良好的風味[5]。李金林等[6]研究發現,不經油煎的魚煮制后僅有濃濃的魚腥味,而煎炸后熬煮魚湯具有脂香、清香、瓜果香、醇香、甜味等令人愉悅的香味,表明油煎是控制脂肪適度氧化并形成風味化合物的重要條件。脂肪酸組成和油脂類型是影響食物介質氧化降解產生揮發性成分的重要因素,不同煎炸用油產生的揮發性風味物質不盡相同,其對魚湯整體風味的貢獻也存在差異[7]。

豬油在食品加工中被普遍使用,用于增香；大豆油、花生油為中國傳統的烹飪用油；橄欖油因其較好的保健功能也在消費者中廣泛使用。目前國內外對魚湯的風味特性研究相對較少,未見不同煎炸用油對魚湯揮發性成分影響的研究,本實驗以暗紋東方鲀為研究對象,選用豬油、大豆油、花生油、橄欖油4種烹飪用油煎炸河豚制備魚湯,對其揮發性成分進行分析比較,為合理選擇烹飪用油以及河豚魚湯的標準化生產提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

暗紋東方鲀,質量(201±4.95)g,長(22±1.31) cm,江蘇中洋生態魚類股份有限公司；豬油,河北大紅門盛全油脂有限公司；大豆油、橄欖油,益海嘉里糧油食品有限公司；花生油,山東魯花集團有限公司。

C6～C30正構烷烴標準品,美國Supelco公司；乙醇(色譜純),美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

C21-WT2112T美的電磁爐,廣州美的網絡科技有限公司；HWS-24恒溫水浴鍋,上海-恒科學儀器有限公司；7890B/5977A型GC-MS聯用儀,美國Agilent公司；固相微萃取手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭,美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 河豚魚湯的制備

將鍋于電磁爐1 400 W加熱模式下預熱1 min,在鍋中加入40 g食用油(魚質量的10%),加熱1 min使油溫升至140 ℃左右,將河豚魚400 g放入鍋中正反兩面各煎2 min,隨后加入1 600 g沸水(魚水質量比為1∶4) 在500 W加熱模式下繼續加熱2.5 h后,將魚湯冷卻至室溫后過100目濾網備用。將河豚魚不加油不經煎炸直接熬煮制備稱為清湯。將豬油、大豆油、花生油、橄欖油煎炸后熬煮制備的河豚魚湯分別簡稱為豬油魚湯、大豆油魚湯、花生油魚湯、橄欖油魚湯。

1.3.2 揮發性風味成分萃取

采用固相微萃取法對魚湯中風味物質進行提取,準確稱量5.0 g魚湯樣品于20 mL頂空瓶中迅速旋緊瓶蓋,將經過老化處理的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭插入頂空瓶中于65 ℃水浴中吸附30 min,隨后在GC-MS進樣口解吸5 min。

1.3.3 GC-MS條件

色譜條件：HP-5MS彈性毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；采用不分流模式進樣,載氣He,流速1.0 mL/min；升溫程序：起始溫度40 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升至240 ℃,保持15 min。

質譜條件：電子電離源；解吸時間5 min；解吸溫度250 ℃；電子能量70 eV；燈絲發熱電流200 μA；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸線溫度280 ℃；檢測器電壓1.2 kV；質量掃描范圍m/z30～350。

定性分析：揮發性物質通過NIST 2008和Wiley質譜庫中標準物質的圖譜比對定性確認,僅報道正反匹配度均大于800的物質。并通過正構烷烴(C6～C30)計算各揮發性化合物的保留指數(retention index,RI),與文獻報道進行比對。RI按公式(1)計算：

(1)

式中：Rt(x), 被分析組分的保留時間,min;Rt(n), Rt(n+1), 碳原子數為n和n+1的正構烷烴保留時間,min。

定量分析：采用峰面積歸一化法,根據色譜圖保留峰面積計算各個香氣成分的相對含量,每個樣品重復3次取平均值。

1.3.4 特征風味的確定與分析

采用相對氣味活度值(relative odor activity value, ROAV)法[8]來衡量揮發性成分對風味的貢獻,其中ROAV≥1為特征風味成分,對樣品總體風味起關鍵性作用；0.1≤ROAV<1為重要風味成分,對樣品總體風味具有重要的修飾作用。選擇樣品中總體風味貢獻最大的組分ROAVstan=100,其他揮發性物質ROAV則按公式(2)計算：

(2)

式中：Ci,各個揮發性組分的相對含量；Ti為各個揮發性組分的氣味閾值,μg/kg；Cstan和Tstan,對樣品總體風味貢獻最大組分的相對含量和氣味閾值。

1.3.5 數據處理

2 結果與分析

2.1 不同煎炸用油制備河豚魚湯的揮發性成分

使用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術(solid-phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)分別對不同魚湯樣品的揮發性風味成分進行分析,結果如表1所示。5種魚湯樣品中共檢測出69種揮發性物質,可分為醛類、醇類、烴類、含氮含氧類、芳香族、酯類、酸類7個類別,其中清湯、豬油魚湯、大豆油魚湯、花生油魚湯、橄欖油魚湯分別檢測出46、30、38、32、32種揮發性物質。

各類揮發性組分的數量見圖1-a,各類揮發性組分占總揮發性組分的相對含量見圖1-b。不同處理組魚湯中醛類物質的種類與相對含量均最高,為其主體風味成分。河豚魚未經煎炸直接熬煮的清湯中揮發性物質種類最多,其烴類物質和醇類物質種類與相對含量均高于其他處理組。3種植物油煎炸河豚魚后熬煮制備而成的魚湯中揮發性物質的種類與相對含量也有差異性,其酸類物質相對含量高于其他處理組。豬油煎炸河豚魚熬煮形成的魚湯中揮發性物質的種類最少,且數量和相對含量和其他處理組差異較大。

表1 不同煎炸用油制備的河豚魚湯中揮發性成分及相對含量Table 1 Volatile components and relative contents in puffer fish soup prepared with different frying oils n=3)

續表1

圖1 不同煎炸用油制備河豚魚湯中揮發性物質數量(a)及相對含量(b)Fig.1 Numbers of volatile compounds belong to different chemical classes (a) and relative content of volatile compounds (b) in puffer fish soup prepared with different frying oils

2.2 不同煎炸用油制備的河豚魚湯中各類揮發性成分的比較分析

2.2.1 醛類

醛類物質因其較低的閾值而對風味具有較大的貢獻。醛類物質的生成與甘油三酯的自動氧化降解以及多不飽和脂肪酸中碳碳雙鍵的氧化降解有關[9]。飽和醛類物質主要來源于n-6或n-9不飽和脂肪酸的氧化降解,其中C6～C12飽和醛類物質閾值較低,對風味貢獻較大[10]。在5種魚湯中共檢測出18種醛類物質,與清湯相比,河豚魚經過煎炸后熬煮制成的魚湯增加了2種醛類物質,分別為反-2-庚烯醛和反-2-辛烯醛,通常表現為青草味、甜味與水果味,這2種醛閾值較低,對魚湯風味有一定的貢獻作用。

己醛主要通過亞油酸在自動氧化過程中生成的13-氫過氧化物斷裂生成,在適宜的濃度下表現為清香、草香和脂香味[11]。己醛在豬油魚湯中的相對含量(24.5%)顯著高于其他處理組,史亞靜等[12]發現在豬油中有較高含量的己醛,豬油魚湯中高含量的己醛可能與此有關。庚醛具有油脂氧化的味道,也有報道稱其與魚腥味有關[13],馮媛等[14]在海鯰魚湯中檢出一定量的庚醛,本實驗在除橄欖油魚湯外的樣品中均檢出此物質。

壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、十一醛、反,反-2,4癸二烯醛、反-2-十一醛在5種魚湯中均被檢出,但相對含量差異較大。壬醛通常表現出清香與脂香,但在濃度過大時也會表現出較重的動物油脂味[15],其在清湯中相對含量(22.91%)最高,可能對風味產生不良影響。壬醛、癸醛常被認為是淡水魚肉中土腥味的主要成分[16],在經煎炸后熬煮的魚湯中的相對含量與清湯相比均有不同程度地降低。王清等[17]研究發現,油炸過程可降低魚肉中壬醛、癸醛的含量,與本實驗研究結果一致,說明煎炸過程對于魚湯風味的改善具有一定的效果。反-2-癸烯醛通常表現為青草味、脂香味,其含量雖不高,但閾值極低,即使痕量存在也會產生很強的風味物質重疊效應[18],對河豚魚湯風味具有重要貢獻。反-2-癸烯醛在煎炸后熬煮的4種魚湯中相對含量顯著提高。反,反-2,4-癸二烯醛主要由亞油酸的13-氫過氧化物斷裂生成,通常表現為脂香味、青草味、炸土豆味,其在清湯中相對含量(0.39%)顯著低于其他處理組,而在豬油魚湯中相對含量(3.32%)顯著低于其他經過油炸后熬煮的魚湯。趙夢瑤[19]研究發現,反,反-2,4-癸二烯醛的含量與亞油酸含量呈顯著正相關,而河豚魚肉中脂肪含量較低,豬油中亞油酸含量較植物油低,這可能是不同魚湯中反,反-2,4癸二烯醛相對含量差異顯著的原因。LI等[20]在草魚湯烹制過程中也檢測出反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛與反-2-十一醛,這可能與魚肉在油煎或水煮的過程中發生了脂肪酸的酶解氧化和自動氧化有關。

在除了豬油魚湯的其他4種不同魚湯樣品中,檢出含量較高的長鏈飽和醛類物質有肉豆蔻醛、十五醛、十六醛、(Z)-9-十八碳烯醛、(Z)-13-十八碳烯醛、十八醛等,其中肉豆蔻醛具有淡油脂味與花香,十六醛具有特殊的果香,(Z)-13-十八碳烯醛具有脂肪味、油脂氣,對風味也有一定的貢獻[21-22]。通過對比發現,豬油魚湯中長鏈飽和醛類物質幾乎未被檢出,這可能與使用的豬油含抗氧化劑有關,其抑制了部分長鏈飽和醛類物質的生成。橄欖油魚湯中十五醛、十六醛、(Z)-9-十八碳烯醛、十八醛的相對含量高于另外2種植物油魚湯,可能與橄欖油中更高含量的多不飽和脂肪酸有關。

2.2.2 醇類

醇類物質(包括飽和醇、不飽和醇和環狀醇)一般是通過n-3和n-6不飽和脂肪酸的酶促氧化分解和羰氨類物質的還原形成[23]。在5種魚湯樣品中共檢出8種醇類,在清湯中檢出5種(4.72%),豬油魚湯中檢出3種(1.69%),3種植物油魚湯均未檢出醇類物質。且已檢出物質均有較高的閾值與較低的含量,對魚湯的風味貢獻較小。

1-辛烯-3-醇具有類似蘑菇和泥土的氣味,對魚腥味有貢獻,是淡水魚體內普遍存在的揮發性風味物質,且在魚皮中含量較高[24]。但1-辛烯-3-醇在5種魚湯中均未檢出,這可能因為本實驗所用河豚魚養殖技術較為成熟,當越冬后均在潔凈流水池中養殖,池中無泥土,腥味物質經由體表吸附的過程得到抑制,且在宰殺后去除外表皮。蔣晨毓等[25]研究發現,草魚塊經油爆過后,醇類物質含量明顯下降。游剛等[26]研究發現,方格星蟲肉經過水煮與煎炸后,醇類物質含量與新鮮生樣相比均有顯著降低。本實驗中河豚魚經過煎炸后熬煮的魚湯中醇類物質種類與相對含量均顯著降低,原因可能是魚在煎炸過程中發生了脂質氧化和美拉德反應,酶促氧化和羰氨還原受到抑制,因此醇類物質含量減少[27]。

2.2.3 烴類

烴類主要來源于不飽和脂肪酸的氧化分解,自由基反應以及飽和脂肪酸的熱脫羧作用[28-29]。在5種魚湯樣品中共檢出19種烴類物質,由于其氣味閾值較高，對樣品整體風味貢獻小于其他化合物。在清湯中共檢出11種烴類物質(10.34%),而在經過煎炸后熬煮的魚湯中烴類物質種類與相對含量均顯著降低。烷烴類的沸點與煎炸溫度接近,在煎炸過程中其大量揮發導致魚湯中含量較少[30]。

豬油魚湯中的烴類物質在煎炸后熬煮的魚湯樣品中種類與相對含量較高,可能與在油煎及水煮過程中發生了飽和脂肪酸的熱脫羧作用有關。部分烯烴類化合物在一定條件下可形成醛和酮,對風味有增強作用,也是產生魚腥味的潛在因素[31]。在豬油魚湯中檢出微量的α-蒎烯,其在煎炸魚肉中也被檢出[17],對土腥味具有一定的促進作用[32]。在橄欖油魚湯中檢測出一定量的α-法呢烯,具有柑橘等果香,其檢出可能與橄欖油自身存在某種物質有關。

2.2.4 含氮、含氧及芳香族化合物

含氮、含氧化合物大多來源于氨基酸與還原糖之間的美拉德反應和氨基酸的熱降解,此外,還可由美拉德反應中間產物中的二羧基化合物進一步與脂質的降解產物經醇醛縮合、醛胺聚合生成,大多數具有肉香味[33]。呋喃是一類重要的風味化合物,可由多種途徑產生,如碳水化合物的熱降解、氨基酸與還原糖間的美拉德反應以及脂質氧化[34]。2-戊基呋喃是研究最普遍的揮發性呋喃,由亞油酸氧化過程中亞油酸甲酯氫過氧化物降解生成,具有類似火腿的香味和植物芳香,其閾值較低,對魚湯的風味具有重要貢獻[35-36]。2-戊基呋喃僅在清湯樣品中未檢出,可能與河豚肉中脂肪含量較低有關[37],煎炸是生成2-戊基呋喃的關鍵步驟。在5種魚湯樣品中均檢測出一定量的三甲胺,其閾值較低并具有強烈的魚腥味,對魚湯的整體風味有不良影響。豬油魚湯中檢出的三甲胺相對含量最低,可能使豬油魚湯中腥味減弱。

芳香族化合物在水產品中通常表現出不良的風味,在5種魚湯中檢出的芳香族化合物閾值較高且相對含量較低,對魚湯的風味影響較小。在豬油魚湯中檢出較高含量的2,6-二叔丁基對甲酚(6.28%),其通常作為動植物油的抗氧化劑被廣泛使用,魚湯中此物質可能來源于豬油,較高含量的2,6-二叔丁基對甲酚可能會抑制魚湯熬煮過程中的脂質氧化過程,進而影響部分揮發性風味物質的生成。

2.2.5 酯類、酸類

酯類物質一般由羧酸和醇通過酯化反應生成,短鏈酸生成的酯具有水果香味、而長鏈酸生成的酯具有輕微的油脂味[38]。在5種魚湯中檢出的酯類均為長鏈酯,閾值高相對含量低,對魚湯風味貢獻較小。酸類主要由甘油三酯脂肪酸的降解,或者高級脂肪酸變為低級脂肪酸生成,其中短、中鏈酸的閾值較低,長鏈酸的閾值較高。5種魚湯中檢出的酸類均為長鏈酸,且相對含量較低,對風味貢獻較小。肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸在3種植物油魚湯中含量均顯著高于清湯,推測3種酸含量的增加與在煎炸和水煮過程中植物油的甘油三酯脂肪酸降解有關。橄欖油魚湯中酯類、酸類物質相對含量在3種植物油魚湯中最低,張東等[39]發現橄欖油中富含天然抗氧化劑—角鯊烯,可能對酯類、酸類的生成具有一定的抑制作用。在豬油魚湯中未檢出酸類,其原因可能是豬油中多為飽和脂肪酸,且添加了一定量的抗氧化劑,使脂肪酸和甘油三酯較穩定,不易發生降解。

2.3 不同煎炸用油制備的河豚魚湯特征揮發性成分分析

河豚魚湯的風味是多種物質協同作用的總體體現,計算出各種揮發性成分的ROAV,如表2所示,以此確定了魚湯中的特征揮發性物質。

表2 不同煎炸用油制備的河豚魚湯中揮發性物質的ROAV值及氣味描述Table 2 ROAV and odor description of volatile compounds in puffer fish soup prepared with different frying oils

由表2可知,清湯中有6種特征成分(ROAV≥1),分別為庚醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛和三甲胺,對整體風味具有重要修飾的物質為己醛、十一醛、2-十一醛、十二醛、十三醛和肉豆蔻醛；豬油魚湯中有9種特征成分,分別為己醛、庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛、2-十一醛和2-戊基呋喃,對整體風味具有重要修飾的物質為反-2-庚烯醛、十一醛、十二醛、三甲胺；大豆油魚湯、花生油魚湯和橄欖油魚湯中具有4種相同的特征成分,分別為壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛和反,反-2,4癸二烯醛,對整體風味有重要修飾作用的物質為反-2-辛烯醛、2-十一醛、三甲胺。

對表2中樣品整體風味輪廓有重要影響的15種揮發性物質(ROAV≥0.1)進行主成分分析,結果如表3所示。

表3 主成分特征值及方差貢獻率Table 3 Eigenvalues of PCA and variance contribution rate

利用這15種揮發性物質在前2個主成分上的雙圖如圖2所示,主成分分析可很好地區分不同煎炸用油制備的河豚魚湯樣品。大豆油魚湯、花生油魚湯、橄欖油魚湯在得分圖上距離較近,表明3種植物油煎炸制備的河豚魚湯揮發性物質組分和相對含量相似度較高；清湯、3種植物油魚湯以及豬油魚湯之間距離較遠,樣品之間區分度較高,不同魚湯樣品之間風味差異較大。5種不同魚湯中共有的特征成分有4種,分別為壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛。庚醛、三甲胺賦予清湯一定的魚腥味；反,反-2,4癸二烯醛賦予3種植物油魚湯濃郁的脂香；己醛、反-2-癸烯醛和2-戊基呋喃賦予豬油魚湯濃郁的脂香與肉香。

圖2 不同煎炸用油制備河豚魚湯中揮發性物質的主成分雙圖Fig.2 Principal component analysis biplot of volatile compounds in puffer fish soup prepared with different frying oils

3 結論

應用SPME-GC-MS對不同煎炸用油制備的河豚魚湯的揮發性物質進行分析,在5種魚湯中共鑒定出69種揮發性物質,包括醛類、醇類、烴類、含氮含氧類、芳香族、酯類、酸類7個類別。煎炸過程可降低魚湯中壬醛、癸醛的相對含量,使魚湯不良風味減弱,并使反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛相對含量增加,生成2-戊基呋喃賦予魚湯濃郁的脂香。不同煎炸用油制備的河豚魚湯中,揮發性風味物質種類與相對含量有較大差異,結合ROAV和主成分分析結果表明,不同煎炸用油制備的河豚魚湯中,特征揮發性物質差異較大,主成分分析能較好地區分不同組魚湯,其中清湯的特征揮發性物質為庚醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛、三甲胺；豬油魚湯的特征揮發性物質為己醛、庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、反-2-十一醛、2-戊基呋喃；大豆油魚湯、花生油魚湯、橄欖油魚湯的特征揮發性物質為壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛。庚醛、三甲胺賦予清湯一定的魚腥味；反,反-2,4癸二烯醛賦予3種植物油煎炸熬制魚湯濃郁的脂香；己醛、反-2-癸烯醛和2-戊基呋喃賦予豬油魚湯濃郁的脂香味與肉香味。