不同工艺即食烤鱼挥发性风味物质差异分析

张 艳，聂青玉，王圣开，付 勋，李 翔

（1.重庆三峡职业学院，重庆 404155；2.重庆市万州食品药品检验所，重庆 404155）

烤鱼是一种发源于重庆万州的特色美食，采用“先烤后炖”的方式烹饪，融合了腌、烤、炖3种烹饪技术，充分借鉴传统川菜及四川火锅的用料特点，口味奇绝、营养丰富，成为三峡库区的一张美食名片。传统烤鱼是将鱼腌制后，先用木炭烧烤，再加入调味料炖制而成，以现场烤制、现场消费为主。但鱼肉在传统炭烤过程中产生的多环芳烃、杂环胺等物质，具有致癌、致畸、致突变性，严重影响烤鱼的安全性[1-3]。同时传统烤鱼的工艺和风味仅凭经验来操作，缺乏完整的标准化生产，质量参差不齐。为了打破烤鱼传统炭火烧烤方式及消费模式，开发工业化生产的即食型烤鱼产品是推动地方经济发展的一大助力。即食烤鱼产品采用干燥、油炸工艺取代传统炭烤方式，以提高即食烤鱼产品的安全性。

风味是产品品质的重要特征。进行工艺改进后的即食烤鱼与传统烤鱼在风味方面有无差异性亟待深入研究。用于鱼类产品风味成分分析的方法主要包括气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）、电子鼻、电子舌等技术[4-7]。贡慧等[8]采用电子鼻、固相微萃取-气相色谱-质谱联用法测定秋刀鱼在不同热加工处理后挥发性风味成分，得到秋刀鱼产品热加工温度选择与优化方案。赵勇等[9]采用GC-MS检测出不同产地进口三文鱼中的特征指标。庞一扬等[10]采用电子鼻和GC-IMS分析料酒用量对不同品种鱼挥发成分的影响。GC-IMS检测技术因具有快速、灵敏、无需前处理等优点，常应用在食品风味分析、品质检测以及质量控制等多个领域[11-12]。近年来，众多学者采用GC-IMS对肉制品挥发性成分进行研究[13-15]，但对烤鱼挥发性风味成分的分析鲜有报道。本试验采用GC-IMS分析比较传统烤鱼与油炸即食烤鱼产品的特征挥发成分，通过指纹图谱的建立及主成分分析，探究不同工艺对烤鱼产品的风味影响，以期为烤鱼产品开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

鲜活草鱼（每条约1.5～2 kg）、辣椒粉、淀粉、食盐、复合磷酸盐、白糖、料酒、花椒、泡辣椒、姜、蒜、大葱、桶装菜籽油等，均购于万州区龙宝农贸市场，原辅料新鲜，无腐烂和霉变，无杂质。

1.1.2 仪器与设备

FlavourSpecR型气相离子迁移谱联用仪，德国G.A.S公司；25型油水混合油炸锅，瑞安市食品机械总厂；GZX-9140MBE型数显鼓风干燥箱，上海博讯实业公司医疗设备厂；DZ-600/2S真空包装机，诸城龙邦食品机械有限公司；YB202电子天平，上海海康电子仪器厂；其他为实验室常规仪器设备。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备

鲜活草鱼宰杀去鳞后，将鱼体剖开成2片，用清水洗净后除去鱼头、鱼尾，将鱼肉切分成约2 cm厚的鱼片，沥干。沥干后的鱼片，加入少量料酒、白糖、淀粉，用0.5%复合磷酸盐、8%食盐腌制20 min。腌制好的鱼片清洗、沥干水分后，分成4份。其中1份采用传统炭火烤制20 min（TK样品）；依据前期反复试验获得的经验，另外3份在干燥箱40℃下干燥1 h，再在50℃下干燥0.5 h后，分别在140℃下油炸8 min（P1样品），160℃下油炸6 min（P2样品），180℃下油炸4 min（P3样品），至色泽金黄，放入滤网中沥干明油，得到烤鱼片[16]。将4组烤鱼片分别加入鱼肉质量12%的相同麻辣调味料翻炒至香，冷却后进行真空包装。

1.2.2 GC-IMS测定

顶空进样条件：顶空孵化温度50℃，孵化时间15 min，孵化转速500 r/min，加热方式为振荡加热，顶空进样针温度55℃，进样量500μL，不分流模式，载气为高纯氮气（纯度≥99.999%）。载气流量：0～2 min，2mL/min；2～20min，100mL/min；20～25min，100mL/min。

GC-IMS条件：色谱柱MXT-5 15 m×0.53 mm，分析时间25 min，柱温60℃，漂移管温度40℃，流速150 mL/min，IMS探测器温度45℃，漂移气（高纯氮气，纯度≥99.999%），漂移气流速：150 mL/min。

取上述样品2 g，置于20 mL顶空瓶中，用于GCIMS分析。每个样品重复测定3次。

1.2.3 数据处理

采用工作站分析软件VOCal、软件内置的NIST数据库和IMS数据库对样品挥发组分进行定性分析；运用Reporter插件分析TK、P1、P2、P34组样品间的谱图差异；采用Gallery Plot插件进行指纹图谱对比，分析不同加工工艺烤鱼挥发性风味物质的差异；通过Dynamic PCA插件进行样品主成分分析。

2 结果与分析

2.1 传统炭烤与即食型烤鱼的GC-IMS谱图对比分析

采用GC-IMS对样品TK、P1、P2和P3的挥发性成分进行检测分析，得到样品挥发性有机化合物谱图，如图1所示。

图1 不同加工工艺烤鱼挥发性成分GC-IMS谱图Fig.1 GC-IMSspectra of volatilecompounds in roasted fishes with different processing technologies

图1中标识的TK、P1、P2和P3分别为4个样品的GC-IMS三维谱图。以传统炭烤样品TK为参比，其他样品在原有基础上扣减参比，扣减后原有背景色褪至白色。图中纵坐标表示气相色谱保留时间，横坐标表示离子迁移时间（归一化处理）。横坐标1.0处红色竖线为经过归一化处理反应离子峰（RIP），RIP峰右侧的每一亮点代表一种挥发性有机物。颜色代表物质的浓度，颜色越深表示浓度越大。在非参比图中，若挥发性有机物（VOCs）含量高于参比，则该物质显示红色；若低于参比，该物质显示蓝色。

由图1可知，不同加工烤鱼样品的VOCs种类及浓度差异明显。P1、P2和P3与TK相比，组分在GC-IMS谱图上出峰时间、位置大致相同，但多种VOCs峰强度表现出明显差异。样品P1、P2和P3色谱图中A1、A2、A3区域的VOCs与参比样品TK谱图相比，VOCs种类和含量明显增加，其中A2区域比A1、A3颜色更深，这与烤鱼油炸温度、时间对挥发性成分有一定影响有关。样品P1、P2和P3色谱图中B1、B2、B3区域的VOCs较参比样品TK明显颜色变蓝，即浓度减低，说明传统炭烤与油炸工艺对烤鱼风味的形成有较明显差异。若要进一步研究VOCs的变化情况以及不同加工方式对烤鱼风味物质的影响，需进行指纹图谱对比。

2.2 烤鱼风味的GC-IMS定性分析

通过GC-IMS软件NIST数据库和IMS数据库对样品挥发性组分进行定性分析，结果见表1。

表1 烤鱼部分挥发性物质定性分析结果Table 1 Qualitative resultsof partial volatile compounds in roasted fishes

续表1 烤鱼部分挥发性物质定性分析结果Continue table 1 Qualitative results of partial volatile compoundsin roasted fishes

由表1的定性分析可得出，即食烤鱼中可检测出60种挥发性物质，定性出50种化合物（包含二聚体），主要包括醇类10种、酮类10种、醛类13种、烃类8种、酯类6种、吡嗪类3种。由于目前软件内置NIST2014气相保留指数数据库与IMS迁移时间数据库二维定性数据库还不够完善，被检测出但未定性的物质有10种，用数字表示。

由表1可知，烤鱼挥发成分中醇类物质有对异丙基苯甲醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、1-戊醇、M-正己醇、D-正己醇（二聚体）、D-戊醇（二聚体）、3-甲基丁醇、4-甲基-2-戊醇、1-薄荷醇。醇类物质主要来源于脂质的降解，不饱和脂肪醇的阈值低，对烤鱼风味有较大影响[17]。脂肪氧化或羰基化合物还原产生的饱和醇类，因阈值高，对烤鱼产品风味影响不大。其中，1-辛烯-3-醇具有蘑菇、干草香气，芳樟醇等赋予了烤鱼特有风味。

鉴定出酮类物质有6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-吡喃酮、呋喃酮、D-2-丁酮、M-2-丁酮、M-2-庚酮、3-羟基丁烷-2-酮、二氢-2(3H)-呋喃酮、D-2-庚酮、2,3-丁二酮。酮类物质具有特殊的香气，多数呈现脂肪味和焦燃味，可能通过脂肪氧化产生，对烤鱼香味的形成起着不可忽视的作用[18]。

烤鱼产品中醛类物质种类较多，有壬醛、苯乙醛、辛醛、M-苯甲醛、D-苯甲醛（二聚体）、M-己醛、D-己醛（二聚体）、M-戊醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、D-戊醛（二聚体）、丁醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛。烤鱼中醛类物质阈值低，对烤鱼风味有较大影响。醛类物质主要来自于烤鱼不饱和脂肪酸氧化，对鱼类腥味形成亦有促进作用[19-20]。其中(E,E)-2,4-庚二烯醛、壬醛、正已醛被证实为鱼类腥味物质[21]。鱼肉烤制后形成的辛醛、壬醛具有油脂气味，苯乙醛有烟熏味，这也反应出烤鱼在加热烤制、油炸过程中形成了烤鱼特有的鱼肉香味。酯类物质有丙酸乙酯、乙酸乙酯、2-羟基丙酸乙酯和甲酸乙酯。其余被检测到的物质有顺-罗勒烯、柠檬烯、蒎烯等，其中柠檬烯可能来源于辣椒，蒎烯可能来源于香辛调味料。

2.3 传统炭烤与即食型烤鱼风味的挥发性物质指纹谱图分析

采用Gallery Plot插件进行样品间挥发性物质差异性分析，TK、P1、P2和P3样品所得GC-IMS二维图谱中所有的待分析峰自动生成指纹图谱，结果如图2所示。图谱中每一行为1个烤鱼样品，一个样品做3个平行，每一列代表同一保留、迁移时间下挥发性物质的信号峰。

图2 不同工艺即食烤鱼中挥发性成分的指纹谱图Fig.2 Fingerprintsof volatile compounds in instant roasted fishes with different technologies

由图2可知，4种烤鱼样品VOCs种类、含量差异明显。所有被检测出的挥发性物质分布在不同区域，4个烤鱼样品主要VOCs分布为A、B、C、D 4个区域。

A区为样品TK的特征峰区域，主要特征峰物质为醛酮酯类。包括对异丙基苯甲醇、3-甲基丁醛、苯乙醛、丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、丙酸乙酯、戊醛、丁酮等28种，其中3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯甲醛、苯乙醛、甲基吡嗪含量明显高于其他样本。

B区为样品P1的特征峰区域，主要风味物质为醛酮醇类，如M-2-丁酮、D-已醛、戊醇、M-戊醛等22种。其中P1样本中则含有较多的萜类物质，如柠檬烯、罗勒烯、焦烯、侧柏烯、水芹烯、β-蒎烯等，含量明显高于其他样本。

C区为样品P2的特征峰区域，主要特征物质为酮醇酯类，包括2-羟基丙酸乙酯、二氢-(3H)-呋喃酮、M-正己醇、4-甲基-2-戊醇等13种，其中2-羟基丙酸乙酯、二氢-(3H)-呋喃酮、2,3-丁二酮含量较其他样本高。

D区为样品P3的特征峰区域，主要特征峰物质与P2部分重叠，包括M-2-庚酮、1-辛烯-3-醇、呋喃酮等14种，其中呋喃酮、辛醛、甲酯乙酯、3-羟基-2-丁酮、α-葑烯、α-蒎烯较其他样本含量高。

对4组样品已定性出的物质进行分析比较，共有挥发性物质为：2-甲基丁醛、M-乙酸乙酯、M-2-丁酮、D-2-丁酮、己醛、壬醛、戊醛等，这些挥发物质的生成主要与鱼肉中的不饱和脂肪酸发生氧化反应有关。这些共有物质在样品TK、P1中的含量明显高于在样品P2、P3中，这可能与脂肪氧化速度有关。其中己醛、壬醛是鱼肉本身带有的腥味物质，在P1样品中含量最高，这可能与P1样品油炸温度低、油炸时间较长有关。TK组与另3组样品对比，对异丙基苯甲醇、丁醛、1-薄荷醇、D-丙酸乙酯为TK样品特有物质，这些物质的生成可能与烟熏炭烤的木材中带入有关。在P1、P2与P3组图谱对比得知，P2、P3挥发性物质种类较为相似，能定性出的主要特征成分2,3-丁二酮和庚酮含量高，为两组样品共有成分。由此得出，P1、P2、P3组样品与TK组样品特征挥发性成分有明显差异，其中P1、P2、P3样品在其他条件相同情况下挥发性成分含量差异明显，这与油炸时间、油炸温度影响产品挥发性成分生成有关。

2.4 传统炭烤与即食型烤鱼风味的GC-IMS主成分分析

为更加直观地分析不同工艺加工烤鱼产品风味物质差异，使用Dynamic PCA插件程序绘制了主成分分析图，结果如图3所示。由图3可知，PC1的贡献率为64%，PC2的贡献率为26%，前2个主成分的累计贡献率高达90%。4组样品能很好分离，平行测定的样品点聚集在一起，而样本间则距离较远，其中TK样本聚集在主成分分析图的左侧，P1样品聚集在右上侧，P2和P3在主成分分析图的右侧，4个样本特征差异明显，其中P2和P3的距离相对近一些，特征差异相对较小。这与前面指纹图谱所得结论一致。

图3 不同加工工艺烤鱼的主成分分析Fig.3 Principal componentsanalysisof roasted fishes with different processing technologies

3 结论

应用GC-IMS分析不同工艺即食型烤鱼的挥发性风味物质差异，通过构建特征风味指纹图谱，分别确定出不同工艺烤鱼主要特征挥发性成分。

（1）采用不同工艺生产的4组烤鱼产品（TK、P1、P2、P3）的挥发性风味物质有较大差异。4组产品共检测鉴定出50种挥发性物质。其中醇类10种、酮类10种、醛类13种、烃类8种、酯类6种、吡嗪类3种。

（2）通过指纹谱图可直观地看出样本的挥发性物质组成及样本间的差异明显。TK样品中主要挥发性物质为醛酮类，包括3-甲基丁醛、苯乙醛、丁醛、6-甲基-5-庚烯二酮等28种，其中对异丙基苯甲醇、丁醛、1-薄荷醇、D-丙酸乙酯为TK样品特有物质；P1样品的主要挥发物质与炭烤样品部分重叠，除醛酮醇类外，还包括烯类，如α-松油烯、顺-罗勒烯、柠檬烯等22种；P2样品的挥发性物质为酮醇类，包括2-羟基丙酸乙酯、二氢-(3H)-呋喃酮、2,3-丁二酮、4-甲基-2-戊醇等13种；P3样品的主要挥发性成分包括M-2-庚酮、1-辛烯-3-醇、呋喃酮等14种。4组样品共有特征挥发性物质11种，但含量相差明显。共有物质在样品TK、P1中的含量明显高于在样品P2、P3中含量。P2与P3特征物质区域部分重叠，挥发性物质种类有相似部分。

（3）通过PCA分析，贡献率达90%，样本特征差异明显。其中P2和P3特征差异较小。

在后期工作中，应结合气相色谱-质谱联用仪对相应样品指纹图谱进行补缺，以期给烤鱼工业化生产中的风味调控、工艺参数确定和确保产品质量安全提供数据支撑。