利用Flash E-Nose方法探究漂洗处理对鲶鱼鱼糜的脱腥效果

2015-12-10刘晓华范三红马俪珍郭耀华樊晓盼李平兰

食品科学 2015年2期

刘晓华，范三红,*，马俪珍，郭耀华，樊晓盼，李平兰，肖艳

（1.山西大学生命科学学院，山西太原 030006；2.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；3.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083；4.天津市宽达水产食品有限公司，鱼糜高值转化及品质控制技术企业重点实验室，天津 300304）

刘晓华1，范三红1,*，马俪珍2，郭耀华2，樊晓盼2，李平兰3，肖艳4

目的：探索不同漂洗方法对鲶鱼碎肉的脱腥效果。方法：测定不同漂洗处理（未漂洗、调配液漂洗和清水漂洗）的鲶鱼碎肉的营养成分，并利用超快速电子鼻（Flash E-Nose）检测在冷藏过程中的挥发性气味物质变化，测定的时间点为pH值的起始点、极限pH值点和鱼肉腐败点，通过对所获数据进行主成分分析，来判断不同漂洗处理对鲶鱼肉的脱腥效果。结果：漂洗后的碎肉蛋白质含量，水分含量均比对照组高，而脂肪含量明显减少，调配液漂洗效果更佳；Flash E-Nose可以将不同漂洗处理的鱼肉样品中的挥发性气味物质很好地分离开来，未漂洗的鲶鱼肉检出醛类、烃类、醇类、呋喃类、三甲胺等成分，它们的协同作用构成了鲶鱼肉的土腥味，而经过漂洗处理能够有效地去除三甲胺。结论：调配液漂洗能够提高鱼肉品质；并且鲶鱼鱼肉中含有较多的腥味成分如2-甲基戊醛、3-甲基-3-磺酰基-1-羟基丁醇和三甲胺等，通过漂洗处理后前2种成分的相对含量明显减少，三甲胺能够被完全去除。所以漂洗能够有效地达到脱腥的效果，调配液漂洗的效果更佳。

鲶鱼；鱼糜；漂洗；电子鼻；挥发性物质；脱腥

我国是世界上淡水水产养殖水面最多的国家之一，淡水水产品产量居世界首位。近年来，由于海洋捕捞零增长政策和禁鱼期的执行，我国海水鱼类产量趋于稳定，而淡水鱼类产量呈现持续、快速增长趋势[1]。对于淡水鱼的加工利用，加工鱼糜制品是一条极好的途径。鲶鱼刺少肉多，是作为淡水鱼糜生产的极佳原料。鲶鱼因其富含蛋白质、多不饱和脂肪酸和维生素等营养成分而倍受人们的青睐，但鲶鱼肉的土腥味比较严重[2]，从而阻碍了其作为水产品加工原料的利用。在世界范围内，无论是自然捕捞的鱼类还是人工养殖的鱼类，都不同程度地存在着土腥味问题[3]。目前，国外对鱼类土腥味的问题报道主要集中于养殖水体中的土腥味成分变化[4-6]。我国学者对于鱼糜脱腥的研究主要通过改善鱼类养殖饲养环境、漂洗过程和在鱼糜中添加脱腥剂等方法[7-9]。对于鱼肉的土腥味判定方法国内外一些学者依靠感官评定[10-12]，但感官评定有一定的不确定性，近些年一些学者采用气相色谱-质谱（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）联用技术、气相色谱（gas chromatography，GC）等方法对挥发性物质进行了分析研究[13-15]。但是这些检测方法都需要把分析结果进行重组才可作对比，耗时长，且测定结果不能代表食品的整体气味，更难与人的嗅觉作出系统、科学的对比[16]。随着电子鼻技术的发展，用电子鼻进行挥发性物质检测更加可靠，电子鼻能够给出挥发性成分的整体信息，也可以说是一种“指纹数据”[17-19]，它模拟了人的嗅觉神经系统，将闻得的不同成分的不同信号与已经建立的数据库中的信号进行对比，作出识别，因此具有类似鼻子的功能[20]。采用该技术进行酒[21]、醋[22]、鸡肉[23]等方面研究较多，而鱼腥味的测定极少报道。HeraclesⅡ型快速电子鼻（Flash E-Nose），较传统电子鼻测定速度更快，测定成分种类更多，可以用于快速定量的分析鱼肉土腥味的变化。

鲶鱼刚宰杀后pH值呈中性（7.0～7.2），在冷藏过程中，由于糖原进行无氧酵解生成乳酸，致使鱼肉的pH值逐渐下降，当pH值下降到糖酵解酶活性被阻止为止，即达到pH值最低点（极限pH值），随后pH值又慢慢回升，当pH值升高到7.0以上时，多数细菌最适于繁殖，最终导致鱼肉的腐败，所以本研究以鲶鱼为实验材料，采用2 种不同的漂洗水对鲶鱼碎肉进行漂洗脱腥处理，选取鱼糜在冷藏过程中的3 个关键时间点，即刚宰杀时（起始点）、极限pH值（pH值最低点）、鱼肉腐败时（pH大于7.0），采用Flash E-Nose检测漂洗处理对鲶鱼鱼糜挥发性风味成分的变化，评判漂洗过程对鱼肉土腥味的脱除情况，用以指导实际生产。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取活的质量为1.0～1.5 kg的革胡子鲶鱼（Clarias gariepinus），从天津红旗农贸市场购买后，置于盛有常温水的塑料袋中快速运送到天津农学院食品加工车间（约10 min车程）。

甲醇、正构烷（均为色谱纯），氯仿、硼酸、盐酸、焦磷酸四钠、碳酸氢钠（均为分析纯）天津科密欧化学试剂公司。

1.2 仪器与设备

UDK159全自动凯式定氮仪、DK20消化炉意大利Velp公司；绞肉机中国山东诸城金山机械有限公司；PB-10酸度计赛多利斯科学仪器有限公司；DC-B5/11马弗炉北京独创科技有限公司；FA25高速乳化分散机上海弗鲁克机械制造有限公司；Heracles Ⅱ超快速气相色谱电子鼻法国Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 原料鱼的处理

将活鲶鱼置于冰水（5～7 ℃）中保持20 min使之休眠，立即进行宰杀（去头、去皮和开膛）、清洗，然后采肉、绞碎、漂洗和脱水等过程均在4～10 ℃的冷藏间中进行。具体分组情况如下：将绞碎的鲶鱼碎肉分3等份（每份900 g），其中一份未漂洗用M1表示；第2份进行2 次漂洗，首先用质量分数0.5%碳酸氢钠溶液和质量分数0.25%焦磷酸四钠溶液，用磷酸调pH值至6.5，按肉∶漂洗水=1∶3（m/m）（水温为（4±1） ℃）的比例漂洗，漂洗采用静置90 s→搅拌30 s→静置90 s→搅拌30 s→静置360 s的方法，漂洗后用2 层纱布过滤。第2次漂洗用质量分数0.3%氯化钠溶液进行漂洗，方法同上，脱水后得到的鲶鱼碎肉用M2表示；第3份鲶鱼碎肉用4 ℃蒸馏水漂洗2 次，漂洗过程同上，脱水后的鲶鱼碎肉用M3表示。分别将M1、M2和M3用托盘保鲜膜包装，每托盘肉100g，先分别测定M1、M2和M3鲶鱼碎肉的营养指标（水分、蛋白质、脂肪、总糖和灰分），然后（4±1） ℃冰箱中冷藏贮存。

1.3.2 Flash E-Nose分析

分别对M1、M2和M3的3 个关键时间点（pH值初始点、极限pH值点和pH值大于7.0腐败点）取样，用Flash E-Nose测定鲶鱼碎肉的风味成分变化。M1的3 个时间点取样的鲶鱼碎肉分别用w1、w2和w3表示；M2分别用m1、m2和m3表示；M3分别用h1、h2和h3表示。鱼肉样品在HeraclesⅡ型Flash E-Nose上进行测定分析，采用优化后的实验条件（表1）对样品进行分析，每个样品重复4 次。利用分析软件进行主成分分析（principal component analysis，PCA）及通过不同处理之间的距离图优选较好的漂洗方法，除此之外，采用正构烷标准溶液进行校准，将保留时间转化为保留指数，然后用化学物质数据库对化合物进行定性分析。

表 1 Flash E-Nose的实验条件Table 1 Optimized experimental conditions of Flash E-Nose

1.3.3 pH值

将待测鱼肉样品按照水∶鱼肉为5∶1（m/m）的比例添加蒸馏水，用高速乳化分散机（B档）匀浆，用pH计进行测定，在冷藏过程中，每隔一定时间检测一次鲶鱼碎肉的pH值。

1.3.4 鲶鱼碎肉的营养指标测定[24]

水分测定参照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的测定》常压干燥法；粗蛋白质测定参照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白的测定》凯氏定氮法；粗脂肪测定参照GB/T 14772—2008《食品中脂肪的测定》索氏抽提法；灰分测定参照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的测定》灰化法；总碳水化合物参照GB/T 9695.31—2008《食品中总碳水化合物的测定》总糖测定法。

1.4 数据处理

采用2 次重复，每次至少一式3 份进行分析。数据采用Statistix 8.1软件包中Linear Models程序进行分析，差异显著（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序。绘图软件采用SigmaPlot 12.5。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析

表 2 鲶鱼碎肉样品的营养成分Table 2 Nutrient composition of catfi sh

由表2可以看出，不同漂洗处理的鲶鱼碎肉中各成分含量均发生了明显的变化。M2和M3的水分含量分别升高到75%和72%。M2组由于漂洗液中含有保水性物质焦磷酸四钠，因此M2组水分含量高于M1组，但均符合鱼糜生产中水分含量一般在72%～78%的要求范围。在实际生产中，漂洗处理可以除去微生物产生的酶、色素、腥味物质、血红素蛋白和含氮化合物等，从而有效提高了鱼糜的白度同时肌原纤维蛋白被浓缩，最终得到高品质的鱼糜。本实验通过漂洗处理，相比较对照组M1而言，M2组的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量比M1组明显降低（P＜0.05），说明M2组的漂洗效果好，尽管M2组蛋白质总量降低了，但漂洗过程主要除去的是水溶性蛋白（例如肌浆蛋白和血红蛋白），所以相对提高了肌原纤维蛋白的含量，鱼糜的弹性是鱼糜品质的重要指标，而鱼糜弹性的高低主要取决于肌原纤维蛋白含量的多少，漂洗可以提高肌原纤维蛋白的凝胶形成能力，故M2有效提高了鱼糜的品质。研究[25]表明用3 倍体积的清洗液每次搅动5 min漂洗2 次就可达到清洗的目的，清洗次数超过3 次肉中的营养物质将损失质量分数38%，故M2漂洗液漂洗2 次最佳。

2.2 3 组鲶鱼碎肉样品冷藏过程中的pH值变化规律

图 1 鲶鱼碎肉M1、M2和M3在冷藏过程中pH值的变化Fig.1 pH changes of catfi sh mince samples M1, M2and M3during cold storage

3 组鲶鱼碎肉样品冷藏过程中的pH值变化规律见图1。3 组鲶鱼碎肉在冷藏过程中，pH值均呈现先下降后上升的趋势，与其他研究报道有相似的变化规律[26]，出现这种现象的原因是因为水产动物停止呼吸后，肌肉中的糖原无氧酵解产生乳酸，使肌肉的pH值下降，当糖酵解酶的活性被抑制时，鱼肉的pH值达到最低点，之后鱼肉内的蛋白质等物质在微生物的作用下分解产生含氮化合物，使pH值上升。因此pH值从最低点开始上升可视为鱼糜开始腐败的标志[7]。起始点M1、M2、M3的pH值分别是6.35、6.97、6.7，随后pH值显著下降（P＜0.05），在冷藏第84、86和88小时的时间点，3 组的pH值分别达到极限pH值（5.98、6.31和6.25）。随后pH值明显上升（P＜0.05），在冷藏时间达到103、109 h和109 h时，3 组的pH值分别达到6.9、7.04和7.25，从感官评定（外观发黏、色泽灰暗、有轻度酸味）上判断已接近腐败。结果表明，不同漂洗处理的鲶鱼碎肉，在冷藏过程中，极限pH值出现时间的先后顺序为M1（84 h）→M2（86 h）→M3（88 h）。同时实验发现，鲶鱼碎肉托盘保鲜膜包装，（4±1） ℃冷藏，保鲜期为84～86 h。

2.3 Flash E-Nose分析结果

2.3.1 PCA

图 2 9 个鱼肉样品的主成分分析图Fig.2 PCA of 9 catfi sh mince samples stored at (4±1) ℃

由图2可以看出，w1、m1、h13 组的气味存在较大差别，区分指数为93%，说明这3 种样品的气味被很好地分离。表3表示不同处理鱼肉样品的挥发性物质的距离表，距离越大表示在风味上差别越大。初始点时，w1与h1之间的风味差别最大；极限pH值点时，w2与m2处理之间的风味差别最大；最高pH值点时，w3与m3处理之间的风味差别最大。结果表明，在开始水处理效果比较显著，而在极限pH值以后，调配液漂洗的效果更加显著。

表 3 9 个鱼肉样品的距离表Table 3 Distance of 9 catfi sh mince samples stored at (4

2.3.2 电子鼻色谱图的积分

图 3 9 个鱼肉样品的色谱图及积分结果Fig.3 Chromatograms and integral results of 9 catfi sh mince samples

w1～w3、m1～m3、h1～h3分别代表M1、M2、M33 组鲶鱼碎肉3 个关键时间点的电子鼻色谱图的积分结果。从图3可以看出，9 个样品的色谱图在出峰时间和峰面积上都存在明显差异，由此可以推断，9 个鱼肉样品在气味上可能存在较大差别。这说明不同的漂洗处理对鲶鱼碎肉的风味有显著性影响。以w1的色谱图作为参照，比较其余8 组鱼肉样品之间的区别，结果表明，m1和h1样品的色谱峰面积相比较w1而言，均有不同程度的减少，同时也发现m1和h1样品中出现了w1中原本没有的新色谱峰，这一发现与化合物信息表中的成分变化一致。w2、w3、m2、m3、h2、h3也均有同样的规律。

2.3.3 样品色谱结果分析及化合物定性

表 4 不同处理不同时间点的挥发性化合物Table 4 Volatile compounds identifi ed in samples rinsed for different durations

采用化学物质数据库对样品中的挥发性化合物进行定性，各组鱼肉样品中可能含有的化合物见表4。本研究结果与前人研究的鱼肉中气味成分组成种类基本一致[27]。从表4可以看出，新鲜鱼肉样品中检测到的气味成分主要包括醛类中的2-甲基戊醛、醇类中的3-甲基-3-磺酰基-1-羟基丁醇和呋喃类物质。在醛类中，低级醛具有刺激性气味，一般被认为是鱼腥味的组成物质之一，本实验中检出的相对含量较多。除此之外还检测到了许多其他物质，包括三甲胺、噻吩、吡啶、2,3-二甲基吡嗪，这些物质应与鱼腥味有关，可能这些挥发性物质共同作用构成了淡水鱼肉特有的土腥味。本实验利用电子鼻还检测出三甲胺，当三甲胺与不新鲜鱼的六氢吡啶等成分共同存在时则会增强鱼的腥臭感，一般淡水鱼指标不高于6×10—6g[28]。本实验发现，未经漂洗处理的鲶鱼碎肉（M1）中检测出腥味的主要成分为三甲胺，而经过漂洗后的M2组和M3组，均未检测出三甲胺，实验充分说明漂洗处理可以明显降低鱼肉的土腥味。而M2和M3之间比较，M2的色谱峰数量明显少于M3的色谱峰（图3），说明用碳酸氢钠和焦磷酸四钠配制的漂洗液能有效地除去有机化合物，脱腥效果更好。

3 结论

用Flash E-Nose测定鲶鱼肉腥味的主要成分有：醛类、醇类和呋喃类物质，并检测出三甲胺特征腥味物质。在确定腥味物质成分的前提下，分别利用调配液漂洗2 次（调配液配方：质量分数0.5%碳酸氢钠溶液和质量分数0.25%焦磷酸四钠溶液），清水漂洗2次，结果表明，2 种处理都能在不影响营养价值的前提下有效减少腥味物质，特别是可以去除三甲胺，尤其是调配液漂洗的方法对鱼糜脱腥效果更佳。

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Evaluation of Rinsing for Deodorization of Catfi sh Surimi by Flash E-Nose

LIU Xiaohua1, FAN Sanhong1,*, MA Lizhen2, GUO Yaohua2, FAN Xiaopan2, LI Pinglan3, XIAO Yan4
(1. College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2. College of Food Science and Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 3. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China; 4. Key Laboratory of High Value Transformation and Quality Control Technology of Surimi of Enterprise, Tianjin KUANDA Aquatic Food Co. Ltd., Tianjin 300304, China)

Objective: To investigate the effects of different rinsing treatments on the deodorization of minced catfish meat. Methods: The nutritional composition of catfish meat was measured under three different rinsing treatments, i.e., unrinsed (M1, control), rinsed with an aqueous solution of 0.5% sodium bicarbonate and 0.25% sodium pyrophosphate adjusted to pH 6.5 (M2) and with distilled water (M3). The changes in odor substances were measured by Flash E-Nose at three time points for pH (i.e., starting, extreme and fish spoilage points) during cold storage. The obtained data were subjected to principal components analysis (PCA), and changes in the main volatile compounds were examined to judge the effectiveness of different rinsing treatments for deodorizing catfish meat. Results: Rinsing resulted in an increase in both protein and moisture contents and a significant reduction in fat content compared with the control group, and M2was more effective than M3. The Flash E-Nose could detect and distinguish quite well the volatile substances of samples from the three groups. 2-Methyl amyl aldehyde, aldehydes, 3-methyl-3-sulfonyl-1-butanol, trimethylamine (TMA) and other compounds, which synergistically constituted to the fishy odor of catfish, were detected in the control sample. Effective removal of trimethylamine was achieved by rinsing. Conclusions: The quality of the fi sh can be improved by using the mixed rinsing solution. The major fi shy substances existing in catfi sh fl esh are 2-methyl aldehyde, 3-methyl-3-sulfonyl-1 hydroxy butylalcohol and TMA. After rinsing process, the relative contents of 2-methyl aldehyde, 3-methyl-3-sulfonyl-1 hydroxy butylalcohol decrease significantly, and TMA can be removed completely. Therefore rinsing could effectively deodorize catfish meat, especially by using the blended solution.

catfi sh; surimi; rinsing; electronic nose; volatile substances; deodorization

TS254.5

1002-6630（2015）02-0132-05

10.7506/spkx1002-6630-201502025

2014-06-06

天津市科委科技支撑项目（13ZCZDNC01600）

刘晓华（1987—），女，硕士研究生，研究方向为食品科学。E-mail：596104473@qq.com

*通信作者：范三红（1963—），男，副教授，硕士，研究方向为食品科学。E-mail：fsh729@sxu.edu.com