加工方式對玉筋魚干風味的影響

劉勝男，劉云鋒，曹 榮,3，劉 淇,

（1.中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；2.青島卓越海洋集團有限公司，山東 青島 266408；3.青島海洋科學與技術試點國家實驗室海洋藥物與生物制品功能實驗室，山東 青島 266235）

玉筋魚（Ammodytes personatus）屬鱸形目、玉筋魚亞目、玉筋魚科，俗稱“面條魚”、“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)浮拖捕獲魚類的方式對膠州灣南沙水域漁業(yè)資源進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)玉筋魚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中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》[3]報道，山東省2019年玉筋魚年捕獲量為33 776 t，占年總捕獲量的38.2%。玉筋魚營養(yǎng)豐富、肉鮮味美、價格低廉，多被加工成食品或冷凍品，魚干作為其主要加工產(chǎn)品，多采用直接風干或加鹽煮制后風干的工藝制作。區(qū)別于傳統(tǒng)日曬干制方式，冷風干燥（cold air drying，CD）技術能提高生產(chǎn)效率、避免環(huán)境因素對產(chǎn)品品質(zhì)的影響[4]，現(xiàn)已逐步運用到食品加工過程中。加工方式對玉筋魚干的外觀、風味有較大影響，影響機理鮮見報道。

隨著經(jīng)濟發(fā)展，消費者對食品風味有更高要求。水產(chǎn)品風味包括滋味、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、有機酸、無機離子、呈味肽等。近年來，基于氣相離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）技術在食品風味研究領域[5-9]得到廣泛應用，該技術結(jié)合二者在分離、檢測的優(yōu)勢，具有高分辨率、高靈敏度、操作簡便等優(yōu)點[10]，為食品氣味研究提供新的技術手段。本實驗以捕撈自黃海海域的玉筋魚為研究對象，采用 GC-IMS、高效液相色譜等技術分析不同加工方式對玉筋魚干風味特征的影響，以期為玉筋魚的高質(zhì)化加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用玉筋魚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)運回實驗室，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準品（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） 德國默克股份兩合公司；其他常規(guī)試劑（分析純） 中國醫(yī)藥集團有限公司。

1.2 儀器與設備

PEN-3型電子鼻 德國Airsense公司；GC-IMS儀 德國G.A.S.公司；PM1000高效液相色譜儀 日立儀器（大連）有限公司；LA8080型高速氨基酸自動分析儀 日本株式會社日立高新技術公司；BR4I離心機 美國Thermo公司；冷風干燥機 大連中通食品機械有限 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 ℃冷風干制20 h；另設鮮魚為對照組。

1.3.2 揮發(fā)性成分分析

1.3.2.1 電子鼻分析

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

1.3.2.2 GC-IMS分析

稱取0.1 g待測樣品于20 mL頂空進樣瓶中，30 ℃富集10 min后上機檢測，通過軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對物質(zhì)進行定性分析，用設備自帶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，瞬時增速至5 mL/min，保持2 min；瞬時增速至15 mL/min，保持8 min；瞬時增速至50 mL/min，保持5 min；瞬時增速至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 呈味核苷酸的測定

按劉勝男[11]的方法進行測定，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C18柱進行活化，加入2.5 mL樣品，再加1.5 mL 0.02 mol/L鹽酸溶液，過柱后的樣品用0.02 mol/L鹽酸溶液定容到5 mL，過0.45 μm濾膜后，參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》[12]，采用氨基酸自動分析儀進行測定。

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

TAV按式（1）計算[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 味精當量（equivalent umami concentration，EUC）的計算

EUC按式（2）計算[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干氣味特征分析

2.1.1 PCA結(jié)果

PCA為若干綜合指標的統(tǒng)計方法[14]。通過對10 個傳感器的響應值進行PCA，結(jié)果如圖1所示，其中PC1、PC2的貢獻率分別為95.91%、3.38%，總貢獻率為99.29%，基本包含所有氣味信息，且3 組樣品檢測信號的特征區(qū)域間無重合，分離度較高，說明PCA能有效區(qū)分鮮魚、不同工藝加工的玉筋魚干氣味。

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技術從3 組樣品中鑒別出醇類、醛類、酮類、酯類、烴類、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)性有機物（volatile organic compounds，VOCs），每一橫行代表同一VOCs在不同樣品的信號峰，顏色代表各種氣味物質(zhì)含量差異，藍色越深，表示相對濃度越低；紅色越深，表示相對濃度越高。

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。對照組VOCs種類最多，其次是CD組，SCC組的VOCs種類最少。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味特征。

由圖2可知，SCC組中相對濃度較高的物質(zhì)以醛類、酮類、烴類和醇類為主，CD組中相對含量較高的物質(zhì)以醛類、醇類和酯類為主。有研究[15-17]指出醛類物質(zhì)閾值較低，又有疊加效應，對食品風味的形成有重要作用。酮類物質(zhì)的閾值較高，但對魚肉氣味的貢獻相對較小[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，此過程是產(chǎn)生腥臭味等不愉快氣味的潛在因素[19]。 烷烴類化合物、飽和醇類化合物由于閾值較高，對水產(chǎn)品整體風味的貢獻不大[20-21]。酯類化合物可能是醇類、酸類經(jīng)酯化反應的產(chǎn)物，其多呈芳香味，以油香氣息占主導[22]。由圖2可知，SCC組、CD組中戊醛、庚醛的相對含量均較高，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）有類似堅果的香氣[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，相對含量較高，推測其對玉筋魚干風味的形成有較大貢獻。因為CD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)生風味差異的關鍵物質(zhì)，而檢測到大部分其他物質(zhì)因其閾值過高或相對含量較低，對魚干整體風味的影響可以忽略。王玨等[26]的研究報道也認為脂肪氧化產(chǎn)生的醛類物質(zhì)一定程度上決定了魚干的風味。

2.2 不同工藝加工的玉筋魚干滋味特征分析

2.2.1 呈味核苷酸含量分析結(jié)果

呈味核苷酸是評價食品滋味的重要指標，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，增強良好滋味[27]。根據(jù)呈味核苷酸的測定結(jié)果（表1）可知，3 種樣品的主要呈味核苷酸含量關系為5’-IMP＞5’-AMP＞5’-GMP，其與脊尾白蝦[13]、 條斑紫菜[28]、咸鲅魚[10]等水產(chǎn)品的呈味核苷酸組成相似。玉筋魚干中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）。氯化鈉能促進三磷酸腺苷的降解[30]，因此SCC組5’-AMP含量顯著高于對照組和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干游離氨基酸的種類和含量，對照組中共檢測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。魚干加工時，水解蛋白質(zhì)的過程促進游離氨基酸的生成， 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照組，其原因可能為游離氨基酸為水溶性成分，在煮制過程中游離氨基酸溶出至煮制液中，導致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、對照組。Park等[34]發(fā)現(xiàn)Ala對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均對生成玉筋魚干苦味有一定影響。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。感官評價發(fā)現(xiàn)CD組苦味明顯強于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

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

SCC組、CD組、對照組的水分質(zhì)量分數(shù)分別為9.83%、12.63%、73.62%，由此計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均高于對照組。SCC組、CD組魚干的Asp、5’-AMP、5’-GMP對應的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對應的TAV外，CD組Asp、Glu、 5’-IMP、對應TAV均明顯高于SCC組，因此經(jīng)CD工藝制作的玉筋魚干能更好地保留產(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存在時，可協(xié)同作用而增強食品的鮮味，此協(xié)同效應用EUC表示。經(jīng)計算，對照組、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，說明CD工藝制作的玉筋魚干風味更鮮美，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，其相對含量較高，所以對玉筋魚干獨特風味的形成有重要影響。其中3-甲基丁醛是CD工藝風味區(qū)別于SCC工藝氣味的關鍵物質(zhì)。

通過量化加工方式生產(chǎn)的玉筋魚干中游離氨基酸、呈味核苷酸含量，能更準確地對滋味特征進行評價。首先，SCC組經(jīng)過煮制工藝，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干游離氨基酸的種類、含量。加工后，因發(fā)生蛋白質(zhì)水解，游離氨基酸的種類、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滲到煮制液中，因此游離氨基酸總含量關系為CD組＞對照組＞SCC組。CD組鮮味、甜味氨基酸含量均顯著高于SCC組。通過TAV、EUC分析可知，CD、SCC工藝制作的玉筋魚干中的主要呈味物質(zhì)均為Glu、5’-IMP，CD工藝制作的玉筋魚干的滋味優(yōu)于SCC工藝制作的玉筋魚干。