不同煎炸用油制备河豚鱼汤挥发性风味成分的差异性

李晓朋,曾欢,林柳,陶宁萍*,徐逍,丛建华

1(上海海洋大学 食品学院,上海,201306) 2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海,201306) 3(江苏中洋生态鱼类股份有限公司,江苏 南通,226600)

河豚鱼肉丰腴鲜美,鱼皮胶质浓厚,与长江刀鲚、鲥鱼并称“长江三鲜”,自古就有“拼死吃河豚”的说法。近年来随着控毒技术的日渐成熟,养殖河豚的毒素含量逐渐降低,甚至无毒[1]。2016年9月,我国颁布了河豚产品购销的新政策,有限解禁了养殖暗纹东方鲀和红鳍东方鲀。根据2020年渔业年鉴统计显示,2019年我国养殖河豚产量共计27 384 t,其中淡水养殖9 911 t,主要为暗纹东方鲀,销售对象由出口日韩逐渐转向国内,吃河豚不再是少数人的专享[2-3]。目前国内养殖河豚主要以冻品形式销售,其原料利用率与附加值较低。因此,合理开发与综合加工利用河豚鱼资源具有良好的市场前景。

养殖暗纹东方鲀最适宜制作成白汁河豚鱼汤,将鱼进行煎炸经熬煮形成乳白浓汤,味道鲜美,滋味醇厚,深受消费者喜欢,其关键步骤主要为煎炸和熬煮。在煎炸过程中,油与食物接触发生脂质氧化,蛋白质发生变性、聚合、水解,美拉德反应等多种化学反应,使食物颜色加深并产生香味[4]。水煮的过程能使肌纤维束破裂、肉质变软,促进蛋白质、脂肪和糖类等物质降解溶出,使汤汁具有良好的风味[5]。李金林等[6]研究发现,不经油煎的鱼煮制后仅有浓浓的鱼腥味,而煎炸后熬煮鱼汤具有脂香、清香、瓜果香、醇香、甜味等令人愉悦的香味,表明油煎是控制脂肪适度氧化并形成风味化合物的重要条件。脂肪酸组成和油脂类型是影响食物介质氧化降解产生挥发性成分的重要因素,不同煎炸用油产生的挥发性风味物质不尽相同,其对鱼汤整体风味的贡献也存在差异[7]。

猪油在食品加工中被普遍使用,用于增香；大豆油、花生油为中国传统的烹饪用油；橄榄油因其较好的保健功能也在消费者中广泛使用。目前国内外对鱼汤的风味特性研究相对较少,未见不同煎炸用油对鱼汤挥发性成分影响的研究,本实验以暗纹东方鲀为研究对象,选用猪油、大豆油、花生油、橄榄油4种烹饪用油煎炸河豚制备鱼汤,对其挥发性成分进行分析比较,为合理选择烹饪用油以及河豚鱼汤的标准化生产提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

暗纹东方鲀,质量(201±4.95)g,长(22±1.31) cm,江苏中洋生态鱼类股份有限公司；猪油,河北大红门盛全油脂有限公司；大豆油、橄榄油,益海嘉里粮油食品有限公司；花生油,山东鲁花集团有限公司。

C6～C30正构烷烃标准品,美国Supelco公司；乙醇(色谱纯),美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

C21-WT2112T美的电磁炉,广州美的网络科技有限公司；HWS-24恒温水浴锅,上海-恒科学仪器有限公司；7890B/5977A型GC-MS联用仪,美国Agilent公司；固相微萃取手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头,美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 河豚鱼汤的制备

将锅于电磁炉1 400 W加热模式下预热1 min,在锅中加入40 g食用油(鱼质量的10%),加热1 min使油温升至140 ℃左右,将河豚鱼400 g放入锅中正反两面各煎2 min,随后加入1 600 g沸水(鱼水质量比为1∶4) 在500 W加热模式下继续加热2.5 h后,将鱼汤冷却至室温后过100目滤网备用。将河豚鱼不加油不经煎炸直接熬煮制备称为清汤。将猪油、大豆油、花生油、橄榄油煎炸后熬煮制备的河豚鱼汤分别简称为猪油鱼汤、大豆油鱼汤、花生油鱼汤、橄榄油鱼汤。

1.3.2 挥发性风味成分萃取

采用固相微萃取法对鱼汤中风味物质进行提取,准确称量5.0 g鱼汤样品于20 mL顶空瓶中迅速旋紧瓶盖,将经过老化处理的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头插入顶空瓶中于65 ℃水浴中吸附30 min,随后在GC-MS进样口解吸5 min。

1.3.3 GC-MS条件

色谱条件：HP-5MS弹性毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；采用不分流模式进样,载气He,流速1.0 mL/min；升温程序：起始温度40 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升至240 ℃,保持15 min。

质谱条件：电子电离源；解吸时间5 min；解吸温度250 ℃；电子能量70 eV；灯丝发热电流200 μA；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃；检测器电压1.2 kV；质量扫描范围m/z30～350。

定性分析：挥发性物质通过NIST 2008和Wiley质谱库中标准物质的图谱比对定性确认,仅报道正反匹配度均大于800的物质。并通过正构烷烃(C6～C30)计算各挥发性化合物的保留指数(retention index,RI),与文献报道进行比对。RI按公式(1)计算：

(1)

式中：Rt(x), 被分析组分的保留时间,min;Rt(n), Rt(n+1), 碳原子数为n和n+1的正构烷烃保留时间,min。

定量分析：采用峰面积归一化法,根据色谱图保留峰面积计算各个香气成分的相对含量,每个样品重复3次取平均值。

1.3.4 特征风味的确定与分析

采用相对气味活度值(relative odor activity value, ROAV)法[8]来衡量挥发性成分对风味的贡献,其中ROAV≥1为特征风味成分,对样品总体风味起关键性作用；0.1≤ROAV<1为重要风味成分,对样品总体风味具有重要的修饰作用。选择样品中总体风味贡献最大的组分ROAVstan=100,其他挥发性物质ROAV则按公式(2)计算：

(2)

式中：Ci,各个挥发性组分的相对含量；Ti为各个挥发性组分的气味阈值,μg/kg；Cstan和Tstan,对样品总体风味贡献最大组分的相对含量和气味阈值。

1.3.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 不同煎炸用油制备河豚鱼汤的挥发性成分

使用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(solid-phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)分别对不同鱼汤样品的挥发性风味成分进行分析,结果如表1所示。5种鱼汤样品中共检测出69种挥发性物质,可分为醛类、醇类、烃类、含氮含氧类、芳香族、酯类、酸类7个类别,其中清汤、猪油鱼汤、大豆油鱼汤、花生油鱼汤、橄榄油鱼汤分别检测出46、30、38、32、32种挥发性物质。

各类挥发性组分的数量见图1-a,各类挥发性组分占总挥发性组分的相对含量见图1-b。不同处理组鱼汤中醛类物质的种类与相对含量均最高,为其主体风味成分。河豚鱼未经煎炸直接熬煮的清汤中挥发性物质种类最多,其烃类物质和醇类物质种类与相对含量均高于其他处理组。3种植物油煎炸河豚鱼后熬煮制备而成的鱼汤中挥发性物质的种类与相对含量也有差异性,其酸类物质相对含量高于其他处理组。猪油煎炸河豚鱼熬煮形成的鱼汤中挥发性物质的种类最少,且数量和相对含量和其他处理组差异较大。

表1 不同煎炸用油制备的河豚鱼汤中挥发性成分及相对含量Table 1 Volatile components and relative contents in puffer fish soup prepared with different frying oils n=3)

续表1

图1 不同煎炸用油制备河豚鱼汤中挥发性物质数量(a)及相对含量(b)Fig.1 Numbers of volatile compounds belong to different chemical classes (a) and relative content of volatile compounds (b) in puffer fish soup prepared with different frying oils

2.2 不同煎炸用油制备的河豚鱼汤中各类挥发性成分的比较分析

2.2.1 醛类

醛类物质因其较低的阈值而对风味具有较大的贡献。醛类物质的生成与甘油三酯的自动氧化降解以及多不饱和脂肪酸中碳碳双键的氧化降解有关[9]。饱和醛类物质主要来源于n-6或n-9不饱和脂肪酸的氧化降解,其中C6～C12饱和醛类物质阈值较低,对风味贡献较大[10]。在5种鱼汤中共检测出18种醛类物质,与清汤相比,河豚鱼经过煎炸后熬煮制成的鱼汤增加了2种醛类物质,分别为反-2-庚烯醛和反-2-辛烯醛,通常表现为青草味、甜味与水果味,这2种醛阈值较低,对鱼汤风味有一定的贡献作用。

己醛主要通过亚油酸在自动氧化过程中生成的13-氢过氧化物断裂生成,在适宜的浓度下表现为清香、草香和脂香味[11]。己醛在猪油鱼汤中的相对含量(24.5%)显著高于其他处理组,史亚静等[12]发现在猪油中有较高含量的己醛,猪油鱼汤中高含量的己醛可能与此有关。庚醛具有油脂氧化的味道,也有报道称其与鱼腥味有关[13],冯媛等[14]在海鲶鱼汤中检出一定量的庚醛,本实验在除橄榄油鱼汤外的样品中均检出此物质。

壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、十一醛、反,反-2,4癸二烯醛、反-2-十一醛在5种鱼汤中均被检出,但相对含量差异较大。壬醛通常表现出清香与脂香,但在浓度过大时也会表现出较重的动物油脂味[15],其在清汤中相对含量(22.91%)最高,可能对风味产生不良影响。壬醛、癸醛常被认为是淡水鱼肉中土腥味的主要成分[16],在经煎炸后熬煮的鱼汤中的相对含量与清汤相比均有不同程度地降低。王清等[17]研究发现,油炸过程可降低鱼肉中壬醛、癸醛的含量,与本实验研究结果一致,说明煎炸过程对于鱼汤风味的改善具有一定的效果。反-2-癸烯醛通常表现为青草味、脂香味,其含量虽不高,但阈值极低,即使痕量存在也会产生很强的风味物质重叠效应[18],对河豚鱼汤风味具有重要贡献。反-2-癸烯醛在煎炸后熬煮的4种鱼汤中相对含量显著提高。反,反-2,4-癸二烯醛主要由亚油酸的13-氢过氧化物断裂生成,通常表现为脂香味、青草味、炸土豆味,其在清汤中相对含量(0.39%)显著低于其他处理组,而在猪油鱼汤中相对含量(3.32%)显著低于其他经过油炸后熬煮的鱼汤。赵梦瑶[19]研究发现,反,反-2,4-癸二烯醛的含量与亚油酸含量呈显著正相关,而河豚鱼肉中脂肪含量较低,猪油中亚油酸含量较植物油低,这可能是不同鱼汤中反,反-2,4癸二烯醛相对含量差异显著的原因。LI等[20]在草鱼汤烹制过程中也检测出反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛与反-2-十一醛,这可能与鱼肉在油煎或水煮的过程中发生了脂肪酸的酶解氧化和自动氧化有关。

在除了猪油鱼汤的其他4种不同鱼汤样品中,检出含量较高的长链饱和醛类物质有肉豆蔻醛、十五醛、十六醛、(Z)-9-十八碳烯醛、(Z)-13-十八碳烯醛、十八醛等,其中肉豆蔻醛具有淡油脂味与花香,十六醛具有特殊的果香,(Z)-13-十八碳烯醛具有脂肪味、油脂气,对风味也有一定的贡献[21-22]。通过对比发现,猪油鱼汤中长链饱和醛类物质几乎未被检出,这可能与使用的猪油含抗氧化剂有关,其抑制了部分长链饱和醛类物质的生成。橄榄油鱼汤中十五醛、十六醛、(Z)-9-十八碳烯醛、十八醛的相对含量高于另外2种植物油鱼汤,可能与橄榄油中更高含量的多不饱和脂肪酸有关。

2.2.2 醇类

醇类物质(包括饱和醇、不饱和醇和环状醇)一般是通过n-3和n-6不饱和脂肪酸的酶促氧化分解和羰氨类物质的还原形成[23]。在5种鱼汤样品中共检出8种醇类,在清汤中检出5种(4.72%),猪油鱼汤中检出3种(1.69%),3种植物油鱼汤均未检出醇类物质。且已检出物质均有较高的阈值与较低的含量,对鱼汤的风味贡献较小。

1-辛烯-3-醇具有类似蘑菇和泥土的气味,对鱼腥味有贡献,是淡水鱼体内普遍存在的挥发性风味物质,且在鱼皮中含量较高[24]。但1-辛烯-3-醇在5种鱼汤中均未检出,这可能因为本实验所用河豚鱼养殖技术较为成熟,当越冬后均在洁净流水池中养殖,池中无泥土,腥味物质经由体表吸附的过程得到抑制,且在宰杀后去除外表皮。蒋晨毓等[25]研究发现,草鱼块经油爆过后,醇类物质含量明显下降。游刚等[26]研究发现,方格星虫肉经过水煮与煎炸后,醇类物质含量与新鲜生样相比均有显著降低。本实验中河豚鱼经过煎炸后熬煮的鱼汤中醇类物质种类与相对含量均显著降低,原因可能是鱼在煎炸过程中发生了脂质氧化和美拉德反应,酶促氧化和羰氨还原受到抑制,因此醇类物质含量减少[27]。

2.2.3 烃类

烃类主要来源于不饱和脂肪酸的氧化分解,自由基反应以及饱和脂肪酸的热脱羧作用[28-29]。在5种鱼汤样品中共检出19种烃类物质,由于其气味阈值较高，对样品整体风味贡献小于其他化合物。在清汤中共检出11种烃类物质(10.34%),而在经过煎炸后熬煮的鱼汤中烃类物质种类与相对含量均显著降低。烷烃类的沸点与煎炸温度接近,在煎炸过程中其大量挥发导致鱼汤中含量较少[30]。

猪油鱼汤中的烃类物质在煎炸后熬煮的鱼汤样品中种类与相对含量较高,可能与在油煎及水煮过程中发生了饱和脂肪酸的热脱羧作用有关。部分烯烃类化合物在一定条件下可形成醛和酮,对风味有增强作用,也是产生鱼腥味的潜在因素[31]。在猪油鱼汤中检出微量的α-蒎烯,其在煎炸鱼肉中也被检出[17],对土腥味具有一定的促进作用[32]。在橄榄油鱼汤中检测出一定量的α-法呢烯,具有柑橘等果香,其检出可能与橄榄油自身存在某种物质有关。

2.2.4 含氮、含氧及芳香族化合物

含氮、含氧化合物大多来源于氨基酸与还原糖之间的美拉德反应和氨基酸的热降解,此外,还可由美拉德反应中间产物中的二羧基化合物进一步与脂质的降解产物经醇醛缩合、醛胺聚合生成,大多数具有肉香味[33]。呋喃是一类重要的风味化合物,可由多种途径产生,如碳水化合物的热降解、氨基酸与还原糖间的美拉德反应以及脂质氧化[34]。2-戊基呋喃是研究最普遍的挥发性呋喃,由亚油酸氧化过程中亚油酸甲酯氢过氧化物降解生成,具有类似火腿的香味和植物芳香,其阈值较低,对鱼汤的风味具有重要贡献[35-36]。2-戊基呋喃仅在清汤样品中未检出,可能与河豚肉中脂肪含量较低有关[37],煎炸是生成2-戊基呋喃的关键步骤。在5种鱼汤样品中均检测出一定量的三甲胺,其阈值较低并具有强烈的鱼腥味,对鱼汤的整体风味有不良影响。猪油鱼汤中检出的三甲胺相对含量最低,可能使猪油鱼汤中腥味减弱。

芳香族化合物在水产品中通常表现出不良的风味,在5种鱼汤中检出的芳香族化合物阈值较高且相对含量较低,对鱼汤的风味影响较小。在猪油鱼汤中检出较高含量的2,6-二叔丁基对甲酚(6.28%),其通常作为动植物油的抗氧化剂被广泛使用,鱼汤中此物质可能来源于猪油,较高含量的2,6-二叔丁基对甲酚可能会抑制鱼汤熬煮过程中的脂质氧化过程,进而影响部分挥发性风味物质的生成。

2.2.5 酯类、酸类

酯类物质一般由羧酸和醇通过酯化反应生成,短链酸生成的酯具有水果香味、而长链酸生成的酯具有轻微的油脂味[38]。在5种鱼汤中检出的酯类均为长链酯,阈值高相对含量低,对鱼汤风味贡献较小。酸类主要由甘油三酯脂肪酸的降解,或者高级脂肪酸变为低级脂肪酸生成,其中短、中链酸的阈值较低,长链酸的阈值较高。5种鱼汤中检出的酸类均为长链酸,且相对含量较低,对风味贡献较小。肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸在3种植物油鱼汤中含量均显著高于清汤,推测3种酸含量的增加与在煎炸和水煮过程中植物油的甘油三酯脂肪酸降解有关。橄榄油鱼汤中酯类、酸类物质相对含量在3种植物油鱼汤中最低,张东等[39]发现橄榄油中富含天然抗氧化剂—角鲨烯,可能对酯类、酸类的生成具有一定的抑制作用。在猪油鱼汤中未检出酸类,其原因可能是猪油中多为饱和脂肪酸,且添加了一定量的抗氧化剂,使脂肪酸和甘油三酯较稳定,不易发生降解。

2.3 不同煎炸用油制备的河豚鱼汤特征挥发性成分分析

河豚鱼汤的风味是多种物质协同作用的总体体现,计算出各种挥发性成分的ROAV,如表2所示,以此确定了鱼汤中的特征挥发性物质。

表2 不同煎炸用油制备的河豚鱼汤中挥发性物质的ROAV值及气味描述Table 2 ROAV and odor description of volatile compounds in puffer fish soup prepared with different frying oils

由表2可知,清汤中有6种特征成分(ROAV≥1),分别为庚醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛和三甲胺,对整体风味具有重要修饰的物质为己醛、十一醛、2-十一醛、十二醛、十三醛和肉豆蔻醛；猪油鱼汤中有9种特征成分,分别为己醛、庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛、2-十一醛和2-戊基呋喃,对整体风味具有重要修饰的物质为反-2-庚烯醛、十一醛、十二醛、三甲胺；大豆油鱼汤、花生油鱼汤和橄榄油鱼汤中具有4种相同的特征成分,分别为壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛和反,反-2,4癸二烯醛,对整体风味有重要修饰作用的物质为反-2-辛烯醛、2-十一醛、三甲胺。

对表2中样品整体风味轮廓有重要影响的15种挥发性物质(ROAV≥0.1)进行主成分分析,结果如表3所示。

表3 主成分特征值及方差贡献率Table 3 Eigenvalues of PCA and variance contribution rate

利用这15种挥发性物质在前2个主成分上的双图如图2所示,主成分分析可很好地区分不同煎炸用油制备的河豚鱼汤样品。大豆油鱼汤、花生油鱼汤、橄榄油鱼汤在得分图上距离较近,表明3种植物油煎炸制备的河豚鱼汤挥发性物质组分和相对含量相似度较高；清汤、3种植物油鱼汤以及猪油鱼汤之间距离较远,样品之间区分度较高,不同鱼汤样品之间风味差异较大。5种不同鱼汤中共有的特征成分有4种,分别为壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛。庚醛、三甲胺赋予清汤一定的鱼腥味；反,反-2,4癸二烯醛赋予3种植物油鱼汤浓郁的脂香；己醛、反-2-癸烯醛和2-戊基呋喃赋予猪油鱼汤浓郁的脂香与肉香。

图2 不同煎炸用油制备河豚鱼汤中挥发性物质的主成分双图Fig.2 Principal component analysis biplot of volatile compounds in puffer fish soup prepared with different frying oils

3 结论

应用SPME-GC-MS对不同煎炸用油制备的河豚鱼汤的挥发性物质进行分析,在5种鱼汤中共鉴定出69种挥发性物质,包括醛类、醇类、烃类、含氮含氧类、芳香族、酯类、酸类7个类别。煎炸过程可降低鱼汤中壬醛、癸醛的相对含量,使鱼汤不良风味减弱,并使反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛相对含量增加,生成2-戊基呋喃赋予鱼汤浓郁的脂香。不同煎炸用油制备的河豚鱼汤中,挥发性风味物质种类与相对含量有较大差异,结合ROAV和主成分分析结果表明,不同煎炸用油制备的河豚鱼汤中,特征挥发性物质差异较大,主成分分析能较好地区分不同组鱼汤,其中清汤的特征挥发性物质为庚醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4癸二烯醛、三甲胺；猪油鱼汤的特征挥发性物质为己醛、庚醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、反-2-十一醛、2-戊基呋喃；大豆油鱼汤、花生油鱼汤、橄榄油鱼汤的特征挥发性物质为壬醛、癸醛、反-2-癸烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛。庚醛、三甲胺赋予清汤一定的鱼腥味；反,反-2,4癸二烯醛赋予3种植物油煎炸熬制鱼汤浓郁的脂香；己醛、反-2-癸烯醛和2-戊基呋喃赋予猪油鱼汤浓郁的脂香味与肉香味。