不同工藝即食烤魚揮發性風味物質差異分析

張 艷，聶青玉，王圣開，付 勛，李 翔

（1.重慶三峽職業學院，重慶 404155；2.重慶市萬州食品藥品檢驗所，重慶 404155）

烤魚是一種發源于重慶萬州的特色美食，采用“先烤后燉”的方式烹飪，融合了腌、烤、燉3種烹飪技術，充分借鑒傳統川菜及四川火鍋的用料特點，口味奇絕、營養豐富，成為三峽庫區的一張美食名片。傳統烤魚是將魚腌制后，先用木炭燒烤，再加入調味料燉制而成，以現場烤制、現場消費為主。但魚肉在傳統炭烤過程中產生的多環芳烴、雜環胺等物質，具有致癌、致畸、致突變性，嚴重影響烤魚的安全性[1-3]。同時傳統烤魚的工藝和風味僅憑經驗來操作，缺乏完整的標準化生產，質量參差不齊。為了打破烤魚傳統炭火燒烤方式及消費模式，開發工業化生產的即食型烤魚產品是推動地方經濟發展的一大助力。即食烤魚產品采用干燥、油炸工藝取代傳統炭烤方式，以提高即食烤魚產品的安全性。

風味是產品品質的重要特征。進行工藝改進后的即食烤魚與傳統烤魚在風味方面有無差異性亟待深入研究。用于魚類產品風味成分分析的方法主要包括氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）、氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）、電子鼻、電子舌等技術[4-7]。貢慧等[8]采用電子鼻、固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法測定秋刀魚在不同熱加工處理后揮發性風味成分，得到秋刀魚產品熱加工溫度選擇與優化方案。趙勇等[9]采用GC-MS檢測出不同產地進口三文魚中的特征指標。龐一揚等[10]采用電子鼻和GC-IMS分析料酒用量對不同品種魚揮發成分的影響。GC-IMS檢測技術因具有快速、靈敏、無需前處理等優點，常應用在食品風味分析、品質檢測以及質量控制等多個領域[11-12]。近年來，眾多學者采用GC-IMS對肉制品揮發性成分進行研究[13-15]，但對烤魚揮發性風味成分的分析鮮有報道。本試驗采用GC-IMS分析比較傳統烤魚與油炸即食烤魚產品的特征揮發成分，通過指紋圖譜的建立及主成分分析，探究不同工藝對烤魚產品的風味影響，以期為烤魚產品開發提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

鮮活草魚（每條約1.5～2 kg）、辣椒粉、淀粉、食鹽、復合磷酸鹽、白糖、料酒、花椒、泡辣椒、姜、蒜、大蔥、桶裝菜籽油等，均購于萬州區龍寶農貿市場，原輔料新鮮，無腐爛和霉變，無雜質。

1.1.2 儀器與設備

FlavourSpecR型氣相離子遷移譜聯用儀，德國G.A.S公司；25型油水混合油炸鍋，瑞安市食品機械總廠；GZX-9140MBE型數顯鼓風干燥箱，上海博訊實業公司醫療設備廠；DZ-600/2S真空包裝機，諸城龍邦食品機械有限公司；YB202電子天平，上海海康電子儀器廠；其他為實驗室常規儀器設備。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

鮮活草魚宰殺去鱗后，將魚體剖開成2片，用清水洗凈后除去魚頭、魚尾，將魚肉切分成約2 cm厚的魚片，瀝干。瀝干后的魚片，加入少量料酒、白糖、淀粉，用0.5%復合磷酸鹽、8%食鹽腌制20 min。腌制好的魚片清洗、瀝干水分后，分成4份。其中1份采用傳統炭火烤制20 min（TK樣品）；依據前期反復試驗獲得的經驗，另外3份在干燥箱40℃下干燥1 h，再在50℃下干燥0.5 h后，分別在140℃下油炸8 min（P1樣品），160℃下油炸6 min（P2樣品），180℃下油炸4 min（P3樣品），至色澤金黃，放入濾網中瀝干明油，得到烤魚片[16]。將4組烤魚片分別加入魚肉質量12%的相同麻辣調味料翻炒至香，冷卻后進行真空包裝。

1.2.2 GC-IMS測定

頂空進樣條件：頂空孵化溫度50℃，孵化時間15 min，孵化轉速500 r/min，加熱方式為振蕩加熱，頂空進樣針溫度55℃，進樣量500μL，不分流模式，載氣為高純氮氣（純度≥99.999%）。載氣流量：0～2 min，2mL/min；2～20min，100mL/min；20～25min，100mL/min。

GC-IMS條件：色譜柱MXT-5 15 m×0.53 mm，分析時間25 min，柱溫60℃，漂移管溫度40℃，流速150 mL/min，IMS探測器溫度45℃，漂移氣（高純氮氣，純度≥99.999%），漂移氣流速：150 mL/min。

取上述樣品2 g，置于20 mL頂空瓶中，用于GCIMS分析。每個樣品重復測定3次。

1.2.3 數據處理

采用工作站分析軟件VOCal、軟件內置的NIST數據庫和IMS數據庫對樣品揮發組分進行定性分析；運用Reporter插件分析TK、P1、P2、P34組樣品間的譜圖差異；采用Gallery Plot插件進行指紋圖譜對比，分析不同加工工藝烤魚揮發性風味物質的差異；通過Dynamic PCA插件進行樣品主成分分析。

2 結果與分析

2.1 傳統炭烤與即食型烤魚的GC-IMS譜圖對比分析

采用GC-IMS對樣品TK、P1、P2和P3的揮發性成分進行檢測分析，得到樣品揮發性有機化合物譜圖，如圖1所示。

圖1 不同加工工藝烤魚揮發性成分GC-IMS譜圖Fig.1 GC-IMSspectra of volatilecompounds in roasted fishes with different processing technologies

圖1中標識的TK、P1、P2和P3分別為4個樣品的GC-IMS三維譜圖。以傳統炭烤樣品TK為參比，其他樣品在原有基礎上扣減參比，扣減后原有背景色褪至白色。圖中縱坐標表示氣相色譜保留時間，橫坐標表示離子遷移時間（歸一化處理）。橫坐標1.0處紅色豎線為經過歸一化處理反應離子峰（RIP），RIP峰右側的每一亮點代表一種揮發性有機物。顏色代表物質的濃度，顏色越深表示濃度越大。在非參比圖中，若揮發性有機物（VOCs）含量高于參比，則該物質顯示紅色；若低于參比，該物質顯示藍色。

由圖1可知，不同加工烤魚樣品的VOCs種類及濃度差異明顯。P1、P2和P3與TK相比，組分在GC-IMS譜圖上出峰時間、位置大致相同，但多種VOCs峰強度表現出明顯差異。樣品P1、P2和P3色譜圖中A1、A2、A3區域的VOCs與參比樣品TK譜圖相比，VOCs種類和含量明顯增加，其中A2區域比A1、A3顏色更深，這與烤魚油炸溫度、時間對揮發性成分有一定影響有關。樣品P1、P2和P3色譜圖中B1、B2、B3區域的VOCs較參比樣品TK明顯顏色變藍，即濃度減低，說明傳統炭烤與油炸工藝對烤魚風味的形成有較明顯差異。若要進一步研究VOCs的變化情況以及不同加工方式對烤魚風味物質的影響，需進行指紋圖譜對比。

2.2 烤魚風味的GC-IMS定性分析

通過GC-IMS軟件NIST數據庫和IMS數據庫對樣品揮發性組分進行定性分析，結果見表1。

表1 烤魚部分揮發性物質定性分析結果Table 1 Qualitative resultsof partial volatile compounds in roasted fishes

續表1 烤魚部分揮發性物質定性分析結果Continue table 1 Qualitative results of partial volatile compoundsin roasted fishes

由表1的定性分析可得出，即食烤魚中可檢測出60種揮發性物質，定性出50種化合物（包含二聚體），主要包括醇類10種、酮類10種、醛類13種、烴類8種、酯類6種、吡嗪類3種。由于目前軟件內置NIST2014氣相保留指數數據庫與IMS遷移時間數據庫二維定性數據庫還不夠完善，被檢測出但未定性的物質有10種，用數字表示。

由表1可知，烤魚揮發成分中醇類物質有對異丙基苯甲醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、1-戊醇、M-正己醇、D-正己醇（二聚體）、D-戊醇（二聚體）、3-甲基丁醇、4-甲基-2-戊醇、1-薄荷醇。醇類物質主要來源于脂質的降解，不飽和脂肪醇的閾值低，對烤魚風味有較大影響[17]。脂肪氧化或羰基化合物還原產生的飽和醇類，因閾值高，對烤魚產品風味影響不大。其中，1-辛烯-3-醇具有蘑菇、干草香氣，芳樟醇等賦予了烤魚特有風味。

鑒定出酮類物質有6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-吡喃酮、呋喃酮、D-2-丁酮、M-2-丁酮、M-2-庚酮、3-羥基丁烷-2-酮、二氫-2(3H)-呋喃酮、D-2-庚酮、2,3-丁二酮。酮類物質具有特殊的香氣，多數呈現脂肪味和焦燃味，可能通過脂肪氧化產生，對烤魚香味的形成起著不可忽視的作用[18]。

烤魚產品中醛類物質種類較多，有壬醛、苯乙醛、辛醛、M-苯甲醛、D-苯甲醛（二聚體）、M-己醛、D-己醛（二聚體）、M-戊醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、D-戊醛（二聚體）、丁醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛。烤魚中醛類物質閾值低，對烤魚風味有較大影響。醛類物質主要來自于烤魚不飽和脂肪酸氧化，對魚類腥味形成亦有促進作用[19-20]。其中(E,E)-2,4-庚二烯醛、壬醛、正已醛被證實為魚類腥味物質[21]。魚肉烤制后形成的辛醛、壬醛具有油脂氣味，苯乙醛有煙熏味，這也反應出烤魚在加熱烤制、油炸過程中形成了烤魚特有的魚肉香味。酯類物質有丙酸乙酯、乙酸乙酯、2-羥基丙酸乙酯和甲酸乙酯。其余被檢測到的物質有順-羅勒烯、檸檬烯、蒎烯等，其中檸檬烯可能來源于辣椒，蒎烯可能來源于香辛調味料。

2.3 傳統炭烤與即食型烤魚風味的揮發性物質指紋譜圖分析

采用Gallery Plot插件進行樣品間揮發性物質差異性分析，TK、P1、P2和P3樣品所得GC-IMS二維圖譜中所有的待分析峰自動生成指紋圖譜，結果如圖2所示。圖譜中每一行為1個烤魚樣品，一個樣品做3個平行，每一列代表同一保留、遷移時間下揮發性物質的信號峰。

圖2 不同工藝即食烤魚中揮發性成分的指紋譜圖Fig.2 Fingerprintsof volatile compounds in instant roasted fishes with different technologies

由圖2可知，4種烤魚樣品VOCs種類、含量差異明顯。所有被檢測出的揮發性物質分布在不同區域，4個烤魚樣品主要VOCs分布為A、B、C、D 4個區域。

A區為樣品TK的特征峰區域，主要特征峰物質為醛酮酯類。包括對異丙基苯甲醇、3-甲基丁醛、苯乙醛、丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、丙酸乙酯、戊醛、丁酮等28種，其中3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯甲醛、苯乙醛、甲基吡嗪含量明顯高于其他樣本。

B區為樣品P1的特征峰區域，主要風味物質為醛酮醇類，如M-2-丁酮、D-已醛、戊醇、M-戊醛等22種。其中P1樣本中則含有較多的萜類物質，如檸檬烯、羅勒烯、焦烯、側柏烯、水芹烯、β-蒎烯等，含量明顯高于其他樣本。

C區為樣品P2的特征峰區域，主要特征物質為酮醇酯類，包括2-羥基丙酸乙酯、二氫-(3H)-呋喃酮、M-正己醇、4-甲基-2-戊醇等13種，其中2-羥基丙酸乙酯、二氫-(3H)-呋喃酮、2,3-丁二酮含量較其他樣本高。

D區為樣品P3的特征峰區域，主要特征峰物質與P2部分重疊，包括M-2-庚酮、1-辛烯-3-醇、呋喃酮等14種，其中呋喃酮、辛醛、甲酯乙酯、3-羥基-2-丁酮、α-葑烯、α-蒎烯較其他樣本含量高。

對4組樣品已定性出的物質進行分析比較，共有揮發性物質為：2-甲基丁醛、M-乙酸乙酯、M-2-丁酮、D-2-丁酮、己醛、壬醛、戊醛等，這些揮發物質的生成主要與魚肉中的不飽和脂肪酸發生氧化反應有關。這些共有物質在樣品TK、P1中的含量明顯高于在樣品P2、P3中，這可能與脂肪氧化速度有關。其中己醛、壬醛是魚肉本身帶有的腥味物質，在P1樣品中含量最高，這可能與P1樣品油炸溫度低、油炸時間較長有關。TK組與另3組樣品對比，對異丙基苯甲醇、丁醛、1-薄荷醇、D-丙酸乙酯為TK樣品特有物質，這些物質的生成可能與煙熏炭烤的木材中帶入有關。在P1、P2與P3組圖譜對比得知，P2、P3揮發性物質種類較為相似，能定性出的主要特征成分2,3-丁二酮和庚酮含量高，為兩組樣品共有成分。由此得出，P1、P2、P3組樣品與TK組樣品特征揮發性成分有明顯差異，其中P1、P2、P3樣品在其他條件相同情況下揮發性成分含量差異明顯，這與油炸時間、油炸溫度影響產品揮發性成分生成有關。

2.4 傳統炭烤與即食型烤魚風味的GC-IMS主成分分析

為更加直觀地分析不同工藝加工烤魚產品風味物質差異，使用Dynamic PCA插件程序繪制了主成分分析圖，結果如圖3所示。由圖3可知，PC1的貢獻率為64%，PC2的貢獻率為26%，前2個主成分的累計貢獻率高達90%。4組樣品能很好分離，平行測定的樣品點聚集在一起，而樣本間則距離較遠，其中TK樣本聚集在主成分分析圖的左側，P1樣品聚集在右上側，P2和P3在主成分分析圖的右側，4個樣本特征差異明顯，其中P2和P3的距離相對近一些，特征差異相對較小。這與前面指紋圖譜所得結論一致。

圖3 不同加工工藝烤魚的主成分分析Fig.3 Principal componentsanalysisof roasted fishes with different processing technologies

3 結論

應用GC-IMS分析不同工藝即食型烤魚的揮發性風味物質差異，通過構建特征風味指紋圖譜，分別確定出不同工藝烤魚主要特征揮發性成分。

（1）采用不同工藝生產的4組烤魚產品（TK、P1、P2、P3）的揮發性風味物質有較大差異。4組產品共檢測鑒定出50種揮發性物質。其中醇類10種、酮類10種、醛類13種、烴類8種、酯類6種、吡嗪類3種。

（2）通過指紋譜圖可直觀地看出樣本的揮發性物質組成及樣本間的差異明顯。TK樣品中主要揮發性物質為醛酮類，包括3-甲基丁醛、苯乙醛、丁醛、6-甲基-5-庚烯二酮等28種，其中對異丙基苯甲醇、丁醛、1-薄荷醇、D-丙酸乙酯為TK樣品特有物質；P1樣品的主要揮發物質與炭烤樣品部分重疊，除醛酮醇類外，還包括烯類，如α-松油烯、順-羅勒烯、檸檬烯等22種；P2樣品的揮發性物質為酮醇類，包括2-羥基丙酸乙酯、二氫-(3H)-呋喃酮、2,3-丁二酮、4-甲基-2-戊醇等13種；P3樣品的主要揮發性成分包括M-2-庚酮、1-辛烯-3-醇、呋喃酮等14種。4組樣品共有特征揮發性物質11種，但含量相差明顯。共有物質在樣品TK、P1中的含量明顯高于在樣品P2、P3中含量。P2與P3特征物質區域部分重疊，揮發性物質種類有相似部分。

（3）通過PCA分析，貢獻率達90%，樣本特征差異明顯。其中P2和P3特征差異較小。

在后期工作中，應結合氣相色譜-質譜聯用儀對相應樣品指紋圖譜進行補缺，以期給烤魚工業化生產中的風味調控、工藝參數確定和確保產品質量安全提供數據支撐。