罗非鱼加工副产物速酿鱼露发酵过程中呈味物质分析

边昊，陈柏宇，杜金晶，陈志炎，李锐

1(安徽工商职业学院,安徽 合肥，231131) 2(广东海洋大学 食品科技学院，广东 湛江，524088) 3(扬州大学 食品科学与工程学院，江苏 扬州，225127) 4(岭南师范学院 生命科学与技术学院，广东 湛江，524048)

罗非鱼(tilapia)，又名非洲鲫鱼、福寿鱼等，具有生长快、抗病强、产量高等特点，是我国主要养殖经济鱼类之一[1]。据《2019年中国渔业统计年鉴》，2018年我国罗非鱼产量达162.45万t，而加工过程中副产物约38.23万t[2]。罗非鱼加工副产物包括鱼头、鱼皮、内脏和鱼骨等，约占整鱼体重48%～57%[3-4]。研究发现，罗非鱼加工副产物中粗蛋白含量约为14.4%～17.6%，同时含有丰富的矿物质以及ω-6、ω-3系列不饱和脂肪酸，具有较高的开发利用价值[5]。由于缺少有效的加工方法，这些副产物通常被丢弃，仅有小部分加工成饲料，这不仅浪费了蛋白资源，还对周围环境造成严重污染[6]。如何高值化地利用罗非鱼加工副产物中的蛋白，已成为近些年来研究的一个热点。

鱼露，又叫鱼酱油，是一种风味独特的传统水产调味料，滋味鲜美、营养丰富，深受国内外消费者的喜爱[7]。传统的鱼露以低价值的鱼虾(鯷鱼、毛虾、沙丁鱼等)或水产下脚料为原料，经过盐渍、发酵、熬炼等工序，一般需要1～3年方能制得，过长的发酵时间限制其规模化生产[8-9]。针对传统发酵法的弊端，鱼露速酿工艺逐渐成为鱼露生产技术的研究热点。李锐等[10]以沙丁鱼为原料，采用酶解、加曲和保温的方法生产鱼露，大大缩短了发酵时间，所得产品滋味醇厚，能达到商品要求。周敏等[11]以淡水鱼加工副产物为原料，采用分段加盐法和添加酱油酵母的方法制备速酿低盐鱼露，大大缩短了发酵周期，其产品达到了国家一级鱼露标准。目前国内外关于速酿鱼露的研究多集中在工艺优化，而关于发酵过程中滋味物质变化的研究鲜有报道。

鱼露产品的风味与发酵过程中滋味成分的变化密切相关[12]。另有研究发现，有机酸、呈味核苷酸、游离氨基酸、无机离子等滋味物质的含量与发酵过程存在一定的相关性[10,13]。目前快速发酵法生产的鱼露，总体风味上与传统发酵鱼露尚有一定差距，同时存在产品质量不稳定、生产过程中缺少科学控制标准等问题。本研究以罗非鱼加工副产物为原料，采用加曲、加酶的方法制备速酿鱼露，并对发酵过程中氨基态氮、可溶性总氮、无机离子、游离氨基酸、有机酸和呈味核苷酸的含量进行分析，探讨发酵各阶段呈味成分的变化规律，以期为鱼露的生产工艺优化、产品质量控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

罗非鱼下脚料，由福建海联进出口贸易有限公司提供，包括鱼头、内脏(除去胆囊)、鱼皮、鱼骨和鱼尾，平板冻结后于-10 ℃冷链运输到实验室，并于-20 ℃冷冻保存；其基本营养成分为：水分含量(76.49±1.37)%，粗蛋白含量(10.55±0.54)%，粗脂肪含量(9.68±0.37)%，灰分含量(5.89±0.17)%。

酱油曲精(米曲霉，沪酿3.042)，山东康源生物科技有限公司；复合蛋白酶，湖南奥驰生物科技有限公司；PDA 培养基，青岛捷世康生物科技有限公司；ADP、HxR、Hx、GMP、AMP、ATP、IMP标准品，上海源叶生物科技有限公司；有机酸和氨基酸标准品，美国Sigma公司；乙腈、甲醇(色谱纯)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

JMS-110型涡流式胶体磨，河北廊坊汇通机械厂；L-P1200型粉碎机，郑州力威设备有限公司；835-50型氨基酸自动分析仪，日本Hitachi公司；LDZX-5OKBS 型立式蒸汽灭菌锅，上海深谙医疗器械厂；Aglient 6410 高效液相色谱仪，美国安捷伦公司；BSC-250型恒温培养箱，上海博讯实业有限公司；PHS-3C 型酸度计，上海仪电科学仪器股份有限公司；H-2050R型冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酱油曲制备

参照FENG等[14]的方法，稍作改动。将酱油曲接种于PDA培养基上，置于30 ℃恒温培养箱静置培养2 d，挑选长势良好的菌落，接入斜面培养基，置于30 ℃恒温培养箱继续培养，待斜面长满黄绿色孢子，储存于4 ℃冰箱备用。取50 g麸皮和60 mL蒸馏水加入到250 mL三角培养瓶中，于121℃灭菌20 min，冷却后接入菌种，置于30 ℃的恒温培养箱中培养60 h，每隔20～24 h轻轻摇晃培养瓶使培养基翻动均匀，待黄绿色颗粒长满培养基时，种曲成熟。

1.2.2 速酿鱼露制备工艺

工艺流程：罗非鱼下脚料→解冻清洗→切块粉碎→加水均质→加食盐→加复合蛋白酶和酱油曲→恒温发酵→过滤→灭菌→成品。

参照李锐等[10]的方法，稍作改动。罗非鱼下脚料解冻、清洗，切块后粉碎为肉糜，按照鱼质量25%的比例加入蒸馏水，然后使用胶体磨均质，然后以混合物料重7%的比例加入食盐，混合均匀后于10 ℃静置2 h，加入酱油曲[m(酱油曲)∶m(混合物料)=0.004]和复合蛋白酶[m(酶)∶m(混合物料)=0.002]，混合均匀后置于35 ℃恒温培养箱，每隔3 d搅拌1次，直至发酵完成。发酵0、1、2、3、4、5、6、7、8周时取样，取样前将鱼露发酵液搅拌均匀，用200目纱布过滤，滤液于90 ℃水浴15 min，然后用定性滤纸过滤后用于理化指标分析。

1.2.3 其他理化指标的测定

1.3 数据处理

2 结果与讨论

2.1 可溶性总氮和氨基态氮含量的变化

可溶性总氮和氨基态氮含量是评价鱼露产品质量的重要参考标准[18-19]。如图1所示，可溶性总氮和氨基态氮含量在整个发酵过程中均呈先升高后降低的变化趋势。发酵时间为0～3周时，鱼露中可溶性总氮的含量迅速上升，于第3周达到最大值，为1.82 g/100 g，随后逐渐下降；而氨基态氮含量在发酵时间为0～3周时增加速度较快，3～5周增加速率减缓，于第5周达到最大值,为1.46 g/100 g，随后逐渐下降。这一结果与周敏等[11]的试验结果相一致。

图1 鱼露发酵过程中可溶性总氮和氨基态氮含量的变化

根据前人的报道，鱼露在发酵初期，蛋白在内源酶和微生物的作用下被充分降解，生成氨基酸、肽类等物质，可溶性氮和氨基态氮含量迅速增加[20]。相比可溶性总氮,氨基态氮含量达到最大值的时间延迟2周，这可能是由于随着发酵的进行，蛋白酶活力会逐渐降低，鱼肉蛋白降解会逐渐趋于平衡。在发酵第3周蛋白的降解产物中含有一定量的可溶性多肽、小分子蛋白等，在内源酶和微生物的作用下，被继续分解为氨基酸，使得氨基态氮含量持续增加[21]。发酵后期，部分氨基酸易与羰基化合物发生美拉德反应而被消耗，同时在一部分腐败微生物的作用下，部分蛋白氮会转化为挥发性盐基氮和生物胺等物质[8]。发酵结束，可溶性总氮与氨基态氮含量分别为1.59和1.24 g/100 g，根据鱼露的商业标准SB/T 10324—1999，两者都超过国家一级鱼露的标准。李锐等[10]以远东拟沙丁鱼为原料，通过传统发酵法制备鱼露，可溶性总氮与氨基态氮含量分别为2.98和0.94 g/100 g。据报道，发酵液中蛋白的降解程度与发酵时间呈正相关[22]。速酿鱼露由于发酵时间不足，可溶性总氮含量要低于传统鱼露，但传统鱼露在发酵后期，部分氨基酸会被不断消耗，因此氨基态氮含量会低于速酿鱼露。

2.2 无机离子含量的变化

表1 鱼露发酵过程中无机离子含量的变化 单位：mg/100 g

2.3 游离氨基酸含量的变化

游离氨基酸与鱼露滋味形成密切相关[23]。速酿鱼露发酵过程中游离氨基酸含量的变化如表2所示，速酿鱼露未发酵时游离氨基酸总量为979.01 mg/100 g，鲜甜味氨基酸含量为186.8 mg/100 g，占总量的19.08%。鱼露中鲜甜味氨基酸含量在发酵第0～5周快速增加，与发酵时间呈正相关性，并于发酵第5周达到最大值，为4 692.16 mg/100 g，占总量的39.24%；在发酵第6～8周鲜甜味氨基酸含量逐渐下降，与发酵时间呈负相关，这与氨基态氮含量的分析结果相一致。李锐等[10]报道了传统发酵鱼露中游离氨基酸总量为10 869.51 mg/100 g，其中鲜甜味氨基酸占比为48.2%。据报道，鱼露中氨基酸的代谢过程与发酵过程中微生物活动密切相关，氨基酸含量会随着发酵时间延长而增加[24]。传统鱼露经过长时间发酵能积累较多的鲜甜味氨基酸，而速酿鱼露通过添加酱油曲和蛋白酶的方法虽然能加速蛋白的水解，但同时产生较多的苦味氨基酸，鲜甜味氨基酸比例要低于传统鱼露。速酿鱼露在风味上稍劣于传统鱼露，其优点在于降低了产品盐度，同时缩短了生产周期，便于工业化生产。

表2 鱼露发酵过程中游离氨基酸含量的变化 单位：mg/100 g

续表2

在鲜味氨基酸中，天门冬氨酸和谷氨酸的含量在发酵第0～7周时迅速增加，分别于发酵第6周和第7周达到最大值(1 240.51和1 398.84 mg/100 g)，随后含量稍有下降；而在甜味氨基酸中，甘氨酸和丙氨酸均在发酵第5周达到最大值(973.60和1 146.15 mg/100 g)，随后逐渐下降。速酿鱼露在发酵后期苦味氨基酸含量大幅度增加，特别是赖氨酸和精氨酸，与未发酵时相比，其含量在发酵第8周分别增加14.27和17.75倍。精氨酸在较低浓度时呈现清爽的鲜味，与其他鲜甜味氨基酸协调能增加产品的醇厚感和风味层次，而在高浓度时产生苦味，使产品风味变差[24]。ZHAO等[25]报道了鱼露中耐盐微生物的次级代谢产物中存在核苷酸、氨基酸、糖类等极性物质，而过长的发酵时间可能会使苦味氨基酸大量积累，使产品风味劣化。游离氨基酸含量的变化主要是由于在发酵初期鱼肉蛋白被不断水解，使游离氨基酸含量快速增加；随着发酵时间的延长，微生物的代谢活动会产生新的氨基酸，同时部分氨基酸转化为生物胺和挥发性盐基氮等物质，非酶促褐变反应也会不断地消耗氨基酸，这使得氨基酸含量发生变化[26]。

2.4 有机酸含量的变化

如表3所示，鱼露在未发酵时有机酸中含量最高的是乙酸(257.88 mg/100 g)，其次为琥珀酸(212.05 mg/100 g)，含量最低为苹果酸(35.63 mg/100 g)。速酿鱼露中有机酸总量由未发酵时的758.01 mg/100 g，于第8周增加到2 326.20 mg/100 g，含量增加了2.07倍，这说明速酿鱼露在发酵过程中有大量有机酸生成。苹果酸、乳酸、柠檬酸、乙酸和琥珀酸的含量随发酵时间延长均逐步增加，且与发酵时间呈正相关性。其中乙酸含量增速最快，由未发酵时257.88 mg/100 g，增加到第8周的1 150.67 mg/100 g，含量增加了3.46倍。琥珀酸含量从212.05 mg/100 g(发酵第0周)增加到652.19 mg/100 g(发酵第8周)，含量增加了2.18倍；而乳酸在发酵0～4周时，其含量缓慢增加，从第5周开始迅速增加，从未发酵时198.24 mg/100 g增加到发酵第8周的384.68 mg/100 g。苹果酸和柠檬酸含量在发酵过程中增加幅度较小，与未发酵时相比，这2者在发酵第8周含量分别增加74.49%和41.1%。

表3 鱼露发酵过程中有机酸含量的变化 单位：mg/100 g

乙酸是一种具有爽快酸味的有机酸，其阈值仅为12 mg/100 g，对鱼露的滋味有重要贡献[12]。乙酸主要由糖类在厌氧菌的作用下产生，由于鱼肉中糖类含量很少，被厌氧菌作用的糖类可能来源于种曲中的麸皮。琥珀酸和乳酸是水产品中对呈味有重要贡献的2种有机酸，特别是琥珀酸及其钠盐[27-28]。有研究指出，丙酮酸脱水还原可形成琥珀酸，另外部分氨基酸在微生物作用下脱去氨基也可形成琥珀酸。部分乳酸可能来自于鱼肉本身，大多数则来自于发酵过程[12,21,25]。综上，5种有机酸中乙酸和琥珀酸含量增加幅度大，且阈值较低，对滋味有重要贡献，它们共同赋予速酿鱼露酸味、鲜味和发酵香味。

2.5 呈味核苷酸含量的变化

呈味核苷酸影响鱼露产品的口感和风味。这些核苷酸化合物中，IMP、GMP、AMP因其阈值低且鲜味突出，是重要的呈鲜物质[12,23,27]。HxR和Hx是核苷酸降解的最终产物，具有苦涩味，对整体风味有不良影响。速酿鱼露发酵过程中呈味核苷酸含量变化如表4所示。鱼露在未发酵时，HxR含量最高，为57.86 mg/100 g，呈鲜味的5种核苷酸(IMP、GMP、AMP、ATP和ADP)含量为111.65 mg/100 g，占总量的55.02%。在发酵过程中，AMP和Hx含量大幅度增加，其中AMP含量在发酵第0～6周快速增加，于第6周达到最大值，为169.26 mg/100 g(增加了4.05倍)，在后期有所下降，但始终处于较高水平；Hx含量变化与发酵时间呈正相关性，于发酵第8周达到最大值323.18 mg/100 g(增加了8.67倍)。GMP、IMP和HxR含量有小幅度增加，与未发酵时相比，在发酵第8周增加了88.67%、21.02%和65.64%。ATP含量在发酵第0～6周小幅度增加，自第6周后未检出；ADP含量与发酵时间呈负相关性，在发酵第0～4周含量逐渐下降，自第4周后未检出。

表4 鱼露发酵过程中呈味核苷酸含量的变化 单位：mg/100 g

鱼露发酵过程中呈味核苷酸含量变化是一个较为复杂的动态过程，受鱼肉内源酶和微生物中肌苷核苷酶的共同作用[29]。ATP和ADP的化学结构不稳定，随着发酵时间增加，两者易转化为其他关联化合物，而HxR和Hx作为最终降解产物，含量逐渐增加。有研究表明，鱼露中的耐盐微生物在发酵后期，会产生氨基酸、核苷酸、甘油和糖类等极性物质，用来调节细胞渗透压来获取水分[30]。随着发酵时间增加，速酿鱼露中呈鲜味的AMP含量大幅度增加，但HxR和Hx大量积累，使鱼露的苦味加重，风味劣化。因此速酿鱼露在生产过程中需合理控制发酵时间。

2.6 呈味核苷酸与游离氨基酸的协同增鲜作用

协同增鲜作用通过EUC来评价，表示呈味核苷酸与鲜味氨基酸的结合相当于一定浓度的味精所产生的鲜味强度[23]。速酿鱼露发酵过程中EUC变化如图2所示。在发酵过程中，EUC值呈先上升后下降的变化趋势。鱼露在未发酵时鲜味氨基酸和呈味核苷酸含量较低，EUC值仅为2.07 g MSG/100 g；随着发酵时间增加，蛋白被充分水解，产生大量的鲜味氨基酸，同时微生物的作用使得呈味核苷酸不断积累，EUC值迅速增加，于发酵第6周达到最大值，为17.59 g MSG/100 g。由于呈味核苷酸和鲜味氨基酸含量在发酵后期呈下降趋势，在发酵6～8周时，EUC值不断下降至10.54 g MSG/100 g。

图2 鱼露发酵过程中味精当量的变化

3 结论