李苗苗,王 玉,薛 勇,李兆杰,薛長(zhǎng)湖

(中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266003)

南極磷蝦(Euphausiasuperba)是一類生活在南極的浮游動(dòng)物,是地球上數(shù)量最大的單種生物資源,每年采捕量可達(dá)1億噸,相當(dāng)于全球海洋魚(yú)類和甲殼類的捕撈總量,目前主要通過(guò)遠(yuǎn)洋捕撈來(lái)獲得,由于磷蝦體內(nèi)含有高活性的自溶酶,采捕后機(jī)體迅速發(fā)生自溶,導(dǎo)致南極磷蝦的加工價(jià)值大大降低。因此,捕撈后的南極磷蝦會(huì)被迅速加工成為冷凍原料蝦、磷蝦蝦糜或者磷蝦粉等,運(yùn)回陸上,進(jìn)行加工處理[1-3]。

南極磷蝦約含有10%～14%的粗蛋白和0.5%～3.6%的粗脂肪,可作為重要的蛋白質(zhì)和脂肪來(lái)源,是一種生物量和應(yīng)用潛力都非常大的新型食品原料[4]。隨著南極磷蝦探捕并統(tǒng)籌發(fā)展磷蝦產(chǎn)業(yè),南極磷蝦經(jīng)脫殼、噴淋、脫水、凍結(jié)等工序生產(chǎn)的南極磷蝦蝦糜,可以直接作為水產(chǎn)制品的原料或配料高值化利用。在開(kāi)發(fā)的不同時(shí)期,其產(chǎn)品形式不斷革新:在南極磷蝦漁業(yè)發(fā)展初期,南極磷蝦產(chǎn)品主要為冷凍蝦,在漁業(yè)飼料及肥料原料中具有廣泛的應(yīng)用;通過(guò)引入發(fā)酵技術(shù),開(kāi)發(fā)了蝦醬系列產(chǎn)品等;隨著海洋資源精深加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,又相繼開(kāi)發(fā)了南極磷蝦粉和具有高附加值的南極磷蝦油,南極磷蝦蛋白活性肽、蝦青素、甲殼素等產(chǎn)品[5];作為尚未被充分開(kāi)發(fā)利用的巨大的蛋白資源,通過(guò)生物技術(shù)將其脫氟后成為可食用蛋白,制備更有益于健康的海洋食品[6]。現(xiàn)今推出的各種類型的南極磷蝦風(fēng)味制品大多含有濃郁的南極磷蝦的味道,食用后容易使人產(chǎn)生不悅的風(fēng)味感受。但目前在對(duì)南極磷蝦風(fēng)味成分的研究中,多集中在整蝦、蝦仁、冷藏過(guò)程中風(fēng)味的變化上[7],而對(duì)于熱加工過(guò)程中南極磷蝦蝦糜的揮發(fā)性風(fēng)味變化以及風(fēng)味改良尚無(wú)確切報(bào)道。

本文以未經(jīng)熱處理的生南極磷蝦蝦糜作為對(duì)照組,對(duì)南極磷蝦蝦糜進(jìn)行蒸煮處理,取蒸煮液和蒸煮后脫水的蝦糜,并將部分蒸煮后脫水的蝦糜烘炒,采用電子鼻技術(shù)區(qū)別風(fēng)味的變化,同時(shí)采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定了樣品在不同處理后的風(fēng)味成分。通過(guò)對(duì)比風(fēng)味成分的差異與變化,為南極磷蝦蝦糜在水產(chǎn)制品中的風(fēng)味改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南極磷蝦蝦糜 捕獲后在加工船上采肉制作為南極磷蝦蝦糜,-18 ℃凍結(jié)儲(chǔ)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,-30 ℃凍藏備用,由中國(guó)水產(chǎn)集團(tuán)提供。

AB135-S型精密電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司;DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 邦西科技有限公司;TDL-5-A 型低速大容量離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠,50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)萃取頭、SPME手動(dòng)進(jìn)樣柄、HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm) 美國(guó)Supelco公司;6890N-5973i型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司;PEN3型電子鼻 德國(guó) Airsense公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 取-30 ℃凍藏的南極磷蝦蝦糜,4 ℃解凍4 h,取生南極磷蝦樣品A。將南極磷蝦蝦糜置于蒸鍋中,蒸15 min。取出蒸熟后的蝦糜,靜置冷卻至室溫后,5000 r/min離心15 min,得沉淀物蒸煮南極磷蝦蝦糜B和蒸煮液C。

將沉淀物蒸煮南極磷蝦蝦糜在炒鍋中烘炒5 min,制得樣品烘炒南極磷蝦蝦糜D。

1.2.2 電子鼻檢測(cè)條件 測(cè)定時(shí)間70 s;頂空溫度25 ℃;內(nèi)部流量300 mL/min;進(jìn)樣流量300 mL/min。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

1.2.3.1 固相微萃取方法 稱取樣品放入20 mL頂空瓶中,水浴60 ℃平衡5 min,將固相微萃取萃取頭插入到頂空瓶中頂空60 ℃吸附30 min,萃取完成后氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進(jìn)樣口解析。

1.2.3.2 GC-MS分析條件 色譜條件:色譜柱:HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫:初溫35 ℃,保持3 min,以8.0 ℃/min升溫至250 ℃,保持10 min;進(jìn)樣口和汽化室溫度均為250 ℃;載氣為He,體積流量 1.3 mL/min,不分流。

1.2.3.3 質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源;電子能量70 eV;接口溫度280 ℃;離子源溫度230 ℃;掃描周期2.84次/s;質(zhì)量掃描范圍m/z 50～500。

1.3 數(shù)據(jù)處理

電子鼻數(shù)據(jù)分析:采用Winmuster軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理,取穩(wěn)定后第65～70 s間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析,使用Origin 8.1軟件作圖;GC-MS定性:樣品揮發(fā)性成分通過(guò)氣相色譜分離后,采用質(zhì)譜儀進(jìn)行分析鑒定,通過(guò)NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)進(jìn)行未知化合物檢索匹配,當(dāng)鑒定結(jié)果的正反匹配度均大于800(最大值1000)時(shí),匹配出物質(zhì)名稱;GC-MS半定量分析:通過(guò)Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,其中色譜圖中因?yàn)檩腿☆^、頂空瓶隔墊等帶來(lái)的硅氧烷類雜峰和非嗅感物質(zhì)雜峰統(tǒng)一扣除,計(jì)算揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總峰面積,采用面積歸一化法進(jìn)行半定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻檢測(cè)結(jié)果

不同加工處理的南極磷蝦蝦糜對(duì)傳感器的響應(yīng)值雷達(dá)圖如圖1所示,從雷達(dá)圖中可以看出，電子鼻的十根傳感器對(duì)4種樣品的揮發(fā)性物質(zhì)都有明顯響應(yīng),同時(shí)對(duì)各樣品的響應(yīng)強(qiáng)度各不同。不同樣品風(fēng)味輪廓之間存在明顯差異,響應(yīng)值變化較為明顯的傳感器分別是R(2)、R(3)、R(6)、R(8)和R(9),且由表1可知它們的敏感物質(zhì)為氮氧化合物,醇類、醛酮類,含硫有機(jī)無(wú)機(jī)化合物等,說(shuō)明熱加工處理,對(duì)南極磷蝦蝦糜的風(fēng)味化合物的變化有一定影響。

圖1 電子鼻對(duì)四種樣品的雷達(dá)圖Fig.1 Radar chart of 4 kinds of samples by electronic nose

表1 電子鼻傳感器對(duì)物質(zhì)響應(yīng)類型[8-9]Table 1 Type of material response of electronic nose sensors

2.2 揮發(fā)性成分相對(duì)含量

通過(guò)GC-MS檢測(cè),并經(jīng)NIST譜庫(kù)檢索分析,得到南極磷蝦蝦糜揮發(fā)性風(fēng)味成分鑒定結(jié)果,見(jiàn)表2。南極磷蝦蝦糜及其蒸煮液中共分離鑒定出100余種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),主要由醛類、酮類、酸類、醇類、吡嗪類、烴類及含氮、硫類化合物組成,其中對(duì)南極磷蝦蝦糜風(fēng)味影響較大的是醛酮類、醇酚類、吡嗪類、含氮化合物及含硫化合物。

表2 揮發(fā)性風(fēng)味成分相對(duì)含量和感官描述Table 2 Relative content and sensory discription of volatile compounds

續(xù)表

續(xù)表

2.2.1 醛酮類化合物的變化 在A、B、C、D四組樣品中分別檢測(cè)到8種、8種、13種,8種醛類物質(zhì)。蒸煮處理后,正辛醛、癸醛、3-甲硫基丙醛、2-己烯醛等醛類物質(zhì),集中出現(xiàn)在蒸煮液中,在蒸煮后的南極磷蝦蝦糜中未檢測(cè)到,推測(cè)這可能與這些醛類的水溶性及揮發(fā)性有關(guān);與此同時(shí),在蒸煮后的南極磷蝦蝦糜中,檢測(cè)到了3-甲基丁醛、異戊烯醛、羊脂醛、苯甲醛、苯乙醛等醛類物質(zhì)。這些醛類化合物主要由氨基酸的脫氨基作用生成,如亮氨酸經(jīng)脫氨基作用轉(zhuǎn)變成3-甲基丁醛或2-甲基丙醛,氫過(guò)氧化物的降解產(chǎn)生烯醛[12]。己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛飽和的直鏈醛通常會(huì)產(chǎn)生一些令人不愉快的、辛辣的刺激性氣味[13],在本實(shí)驗(yàn)中,這些直鏈醛大多集中在蒸煮液中,在經(jīng)烘炒處理的南極磷蝦蝦糜中含量較低,結(jié)合電子鼻實(shí)驗(yàn),熱加工處理后,醇類、醛酮類響應(yīng)值變化較為明顯,原因可能是產(chǎn)生青草味、脂肪味、肥皂味、苦味、刺激性氣味的直鏈醛轉(zhuǎn)移在了蒸煮液中。因此推測(cè)醛類成分的變化可能是南極磷蝦蝦糜在熱加工處理后有明顯的風(fēng)味變化的主要原因之一。

酮類可能是通過(guò)氨基酸的Strecke降解以及不飽和脂肪酸的熱氧化或降解作用而產(chǎn)生的[10]。烘炒處理后的南極磷蝦蝦糜的檢測(cè)出異戊基丙酮,2-庚酮,2-辛酮,1-戊烯-3-酮,苯乙酮等酮類物質(zhì)。檢出的2-庚酮對(duì)南極磷蝦蝦糜中果香風(fēng)味有貢獻(xiàn),并且隨著碳鏈的增長(zhǎng)會(huì)給出更強(qiáng)的花香特征[14],而烯酮類化合物如實(shí)驗(yàn)中所確定的1-戊烯-3-酮是在加熱期間生成的、脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物,并且有玫瑰香味的氣味特征[15]。熱處理前后揮發(fā)性物質(zhì)醛酮類成分中2-甲基丙醛、庚醛和3-甲硫基丙醛分別貢獻(xiàn)了堅(jiān)果香、花果香和蝦肉香,同時(shí)己醛產(chǎn)生的青草味也可能是蒸煮液產(chǎn)生腥味的原因。故醛酮類成分的變化可能是導(dǎo)致南極磷蝦蝦糜熱處理反應(yīng)前后風(fēng)味變化的主要原因之一。

2.2.2 醇類化合物的變化 醇類物質(zhì),通過(guò)羰基化合物還原生成,或由脂肪酸的降解產(chǎn)物氫過(guò)氧化物的分解、脂肪的氧化分解和脂質(zhì)氧化酶對(duì)脂肪酸的作用來(lái)生成[11]。其中短鏈醇類物質(zhì)具有較高的閾值,對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)度不大;而長(zhǎng)鏈醇,如辛醇、庚醇等,因其較低的閾值,對(duì)食品的風(fēng)味有較大的貢獻(xiàn)。GC-MS實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出多種醇類化合物,在檢出的醇類成分中,1-戊烯-3-醇是烘炒后南極磷蝦蝦糜的有效氣味成分,具有烤洋蔥的香味,與南極磷蝦蝦糜蝦香味的產(chǎn)生有關(guān)[16]。本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到的戊醇、辛醇等飽和醇多見(jiàn)于一些經(jīng)蒸煮處理的甲殼類動(dòng)物及魚(yú)肉的揮發(fā)性物質(zhì)中,這可能是脂肪在加熱過(guò)程中氧化分解生成的或是羰基化合物還原生成醇的緣故。從表2中可以看出在蒸煮液中飽和醇異辛醇的百分含量為3.39%,所占的濃度比較高,由于異辛醇閾值為0.0093,其閾值較低,對(duì)南極磷蝦蝦糜蒸煮液中的刺激性特征風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。因此推測(cè)采用蒸煮方式處理南極磷蝦蝦糜后,分離蒸煮液與沉淀物,可能有利于去除南極磷蝦蝦糜中的刺激性氣味。

2.2.3 酸類化合物的變化 南極磷蝦蝦糜中的酸類化合物可能由以下兩種途徑產(chǎn)生:一種是脂質(zhì)氧化引起;另一種途徑是蝦死后體內(nèi)微生物無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酸類物質(zhì)。南極磷蝦蝦糜熱處理前酸類物質(zhì)含量較高,相對(duì)峰面積達(dá)到11%,蒸煮后酸類物質(zhì)主要集中在蒸煮液中,相對(duì)峰面積約10%,烘炒后酸類物質(zhì)相對(duì)含量明顯降低。熱加工處理前后出現(xiàn)明顯變化的有機(jī)酸主要為肉豆蔻酸和乙酸。烘炒后,酸類物質(zhì)化合物含量較低,推測(cè)酸類成分對(duì)烘炒后的南極磷蝦蝦糜風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[17]。

2.2.4 吡嗪類化合物的變化 從GC-MS結(jié)果可以看出,在烘炒的南極磷蝦蝦糜中檢測(cè)到多種吡嗪類物質(zhì),可能來(lái)源于氨基酸或氨與二羰基化合物之間的縮合反應(yīng)[18],也可能來(lái)自烘炒中的美拉德反應(yīng)[19]。吡嗪類化合物是一種非常重要的風(fēng)味成分,風(fēng)味閾值相對(duì)較低[20],一般具有烤香、堅(jiān)果香、爆玉米花、咖啡等香味特征;盡管它不具有肉香味特征,但卻是肉味香精和調(diào)味基料配方中常用的香料,能使食品呈現(xiàn)燒烤香味且整體香味更飽滿,賦予食品濃郁的肉香味[21]。經(jīng)過(guò)烘炒處理后,南極磷蝦蝦糜樣品中檢測(cè)出多種的吡嗪類化合物,反應(yīng)前揮發(fā)性成分中幾乎不含吡嗪類物質(zhì),推測(cè)蝦糜在高溫下通過(guò)美拉德反應(yīng),產(chǎn)生2,5-二甲基吡嗪,2,3-二甲基吡嗪,2-乙基-5-甲基吡嗪,2,3,5-三甲基吡嗪,2-甲基吡嗪,2-乙基-3,5-二甲基吡嗪等吡嗪類化合物,對(duì)產(chǎn)物中烤香味、堅(jiān)果香味貢獻(xiàn)顯著。因此,賦予產(chǎn)品烤香味的吡嗪類化合物的產(chǎn)生對(duì)烘炒處理后南極磷蝦蝦糜的風(fēng)味變化可能有較大貢獻(xiàn),這一變化可能是導(dǎo)致熱加工處理前后風(fēng)味不同的重要原因。

2.2.5 胺類(含氮化合物)的變化 含氮化合物中,三甲胺是熱加工處理后含量相對(duì)較多的種物質(zhì)。水產(chǎn)品中的三甲胺由氧化三甲胺在酶和微生物的作用下產(chǎn)生,水產(chǎn)品的新鮮度越低,含量越高,三甲胺與魚(yú)貝蝦等腥味的產(chǎn)生有關(guān)。其揮發(fā)性與pH和溫度有關(guān),pH在5.8～6.4時(shí)揮發(fā)率為0.2%～0.5%,溫度越高,揮發(fā)性也隨之提高[22]。從表2可以看出,經(jīng)過(guò)熱加工處理,與未熱處理的生南極磷蝦蝦糜相比,蒸煮南極磷蝦蝦糜、蒸煮液以及烘炒后的南極磷蝦蝦糜中三甲胺的揮發(fā)性程度均有較大幅度升高,這一結(jié)果與電子鼻實(shí)驗(yàn)保持一致。

2.2.6 呋喃類化合物的變化 呋喃類化合物,由脂肪酸的氧化作用生成,也可以通過(guò)Heyns化合物(或 Amadori化合物)通過(guò)1,2-烯醇化途徑產(chǎn)生[23],是肉類食品加工過(guò)程中重要的添加劑。一般呈現(xiàn)出甜香、堅(jiān)果香、焦糖香和水果香,對(duì)食品風(fēng)味的形成有重要貢獻(xiàn),另外含硫呋喃類化合物呈現(xiàn)肉香,呋喃類化合物閾值非常低[24],對(duì)烘炒后南極磷蝦蝦糜的風(fēng)味形成有重要影響作用。

3 結(jié)論

南極磷蝦蝦糜熱處理前后揮發(fā)性成分組成復(fù)雜:主要有醛類、酮類、酯類、醇類、酚類、酸類、呋喃類、含氮化合物、烴類及吡嗪類等。未經(jīng)熱處理的生南極磷蝦蝦糜直接用于食品的生產(chǎn)加工,會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)令人不悅的風(fēng)味。經(jīng)熱加工處理后,青草味、肥皂味、脂肪味、刺激性風(fēng)味驟減,并通過(guò)烘炒處理產(chǎn)生烘烤香味和肉香味風(fēng)味物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)認(rèn)為蒸煮和烘炒等熱加工預(yù)處理方式在一定程度上可以去除南極磷蝦蝦糜的不良風(fēng)味:擠壓蒸煮后南極磷蝦蝦糜的水分得到的樣品,可去除青草味、肥皂味、脂肪味、刺激性氣味;烘炒蒸熟的南極磷蝦蝦糜,會(huì)產(chǎn)生大量的吡嗪類物質(zhì),賦予南極磷蝦蝦糜濃郁的烘烤香味和肉香味,克服南極磷蝦蝦糜在加工過(guò)程中的不良風(fēng)味影響。在未來(lái)的南極磷蝦風(fēng)味制品加工中,可考慮先將南極磷蝦蝦糜進(jìn)行蒸煮并去除水分,再進(jìn)行烘炒等預(yù)處理操作,可以為制品提供烘烤香味、肉香味等風(fēng)味,改善制品的風(fēng)味。