不同蒸制时间下鲟鱼背部肉的滋味特征差异分析

钟明慧，徐新星，刘 康，李钰金，高瑞昌，白 帆，赵元晖,*

（1.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 206003；2.江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江 212013；3.衢州鲟龙水产食品科技开发有限公司，浙江衢州 324002）

素有“水中活化石”之称的鲟鱼，是世界上最大的淡水鱼类。近年来，我国的鲟鱼养殖规模不断扩大，养殖地域几乎遍布全国。有数据表明，我国鲟鱼年产量占世界鲟鱼养殖总产量80%以上[1]。鲟鱼子酱因富含人体必需氨基酸、维生素、矿物质，以及以含有丰富的DHA 和EPA 为代表的多不饱和脂肪酸而被作为人工养殖鲟鱼的目标产物[2−3]。采卵后的鲟鱼鱼肉，则作为副产物以冷鲜鲟鱼片的形式，出口或内销[4]。因此，提高鲟鱼综合利用率，拓宽鲟鱼肉的加工方式，明确加工工艺参数及其品质变化规律，将为鲟鱼产业的高质量、规模化发展提供借鉴意义。

热处理作为肉类加工和食用的主要方法，不仅可以赋予产品诱人的香气和可口的滋味，还可以消灭微生物提高产品质量。另外，常见的热处理方式有蒸、煮、烤、炸、红烧等传统模式，也有微波加热、真空低温烹饪、欧姆加热等新型模式。胡吕霖等[5]研究了5种不同烹饪方式（水煮、汽蒸、微波、烤箱烤制、油炸）对鲟鱼肉脂肪和蛋白质氧化的影响，结果证明，蒸、煮两种烹饪方式能够有效避免鱼肉蛋白、脂肪的过度氧化。孙丽等[6]研究发现随着金枪鱼肉蒸汽加热时间的延长，蛋白质组分发生明显变化。孙灵霞等[7]研究表明蒸制加工下鸡肉中总游离氨基酸含量显著高于烤制和煮制样品。目前，关于蒸煮水产品的研究主要集中在蒸煮过程中理化指标、微观结构和营养价值的研究[8−9]，关于风味变化规律及形成机制的研究较少。

风味是评判鱼肉加工条件是否适宜的关键指标，直接影响消费者的喜好和接受程度[10]。不同鱼类在蒸制过程中的质量变化和最佳加工条件各不相同，加热时间过短，鱼肉未经过充分加工而带有鱼腥味，并且可能造成安全隐患；加热时间过长，会破坏鱼肉原有的质构，造成鱼肉老化。合理的加热时长会使蛋白质的消化吸收率得以提高，赋予食物更好的滋味[5]。目前，对于滋味的评价大多数依靠感官，其判断存在一定的主观性。电子舌是模拟人的舌头对待测样品进行分析、识别和判断，接近人的感官，因其操作方便，客观性强，已广泛应用于食品领域[11]。此外，据报道[12]，游离氨基酸、风味核苷酸、有机酸、有机碱和无机离子是鱼类滋味成分的贡献者，目前尚缺乏采用分子感官组学对鲟鱼肉热加工过程中滋味特征及组分的全面研究。

本研究以鲟鱼背部肉为原料，对游离氨基酸、风味核苷酸、有机酸、甜菜碱和无机离子等滋味组分在热加工过程中的变化规律进行系统分析，采用电子舌结合人工感官对不同蒸制时间的鲟鱼肉进行滋味分辨和味觉评价，为明确鲟鱼肉适宜加工方式及工艺参数、探索鲟鱼肉市场产品多样化开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验所用鲟鱼 青岛市城阳区海鲜市场，体重为3～3.5 kg，品种为西伯利亚鲟和施氏鲟的杂交鲟，活体充氧运送到实验室；三氯乙酸、氢氧化钠、高氯酸、磷酸、雷氏盐（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；甲醇（色谱纯） 德国Merck 公司。

高效液相色谱仪 美国安捷伦有限公司；L-8900 高速氨基酸分析仪 日立高新技术公司；电子舌 上海昂申智能科技有限公司；酶标仪 美国佛蒙特州宝特仪器有限公司；AA-6800 原子吸收分光光度计 济南捷岛分析仪器有限公司；FJ-200 高速均质机 上海标本模型厂；JD500-2 型电子天平 沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；CV-600 型恒温水浴锅 上海福马实验设备有限公司；LG10-3A 型冷冻离心机 北京医用离心机厂；温度巡检仪 上海亚度电子科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲟鱼前处理 宰杀鲟鱼，取一整条鱼背部肉并分成均一块状（9 cm×6 cm×1.5 cm），用普通电磁炉进行蒸制，水沸腾后将5 块鱼肉放入蒸锅并开始计时，在不直接与水接触的前提下，分别蒸制4、8、12、16、20 min。

1.2.2 传热曲线的测定 采用温度巡检仪测定中心温度，探头插入鱼块中央，深度约0.7 cm，数据记录频率为30 s/次。

1.2.3 游离氨基酸的测定 参考文献[13]的方法并略作修改。取1 g 样品，加入15 mL 质量分数15%的三氯乙酸，匀浆后4 ℃静置2 h。然后匀浆液在冷冻离心机中10000 r/min 离心15 min，取上清液过滤后收集，用浓度为3 mol/L 的NaOH 调节pH 至2.0，混匀过0.22 μm 的膜，通过高速氨基酸分析仪进行测定。

1.2.4 风味核苷酸的测定 参考文献[14]的方法并略作修改，取5 g 样品，加入10 mL 质量分数为10%的预冷高氯酸，匀浆，匀浆液在冷冻离心机中10000 r/min离心15 min，收集上清液。沉淀用5%的高氯酸洗涤，离心收集上清。合并上清液用KOH 调pH 至6.5，4 ℃静置1 h，过0.22 μm 的膜，通过高效液相色谱检测。色谱条件：C18色谱柱；柱温25 ℃；流动相A 为（磷酸氢二钾溶液：磷酸二氢钾溶液）=3:7（v/v）混合均匀；流动相B 为流动相A 与甲醇以9:1 混合（pH 均为6.5）；检测波长254 nm；流速0.7 mL/min；进样量10 μL。

1.2.5 有机酸、甜菜碱的测定 参考文献[15]的方法并略作修改。取5 g 样品，加入25 mL 质量分数为0.05%的磷酸，匀浆，匀浆液在冷冻离心机中10000 r/min离心25 min，收集上清液过0.22 μm 的膜，通过高效液相色谱检测。色谱条件：C18色谱柱；柱温25 ℃；流动相A 为0.05%的磷酸溶液；流动相B 为甲醇（色谱纯）；检测波长214 nm；流速1 mL/min；进样量10 μL。参考文献[16]的方法，存在于样品中的甜菜碱首先在酸性（pH=1.0）冰浴（3 h）条件下与饱和雷氏盐溶液生成沉淀，冷冻离心机11000 r/min 离心20 min，弃上清，加入99%乙醚5 mL 使其重结晶，弃上清，待乙醚自然挥发，加入70%丙酮5 mL，振荡溶解，在525 nm 处检测吸光值。

1.2.6 无机离子的测定 K+和Na+的测定方法：称取1 g 样品于玻璃消解管中，加入硝酸和高氯酸混合液（体积比4:1）充分消解，用原子吸收分光光度计测定。PO43−测定参考GB 5009.87-2016《食品安全国家标准 食品中磷的测定》。Cl−测定参考GB 5009.44-2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》。

1.2.7 电子舌分析 电子舌（含有6 个工作电极）测试条件：取5 g 样品，加入20 mL 水，匀浆后静置10 min，10000 r/min 离心15 min，收集上清。取15 mL 上清液加到电子舌样品杯中进行测试，每个样品3 个平行，每个平行样品重复测定3 次。

1.2.8 感官评价 培训14 名小组成员，按照表1对蒸制不同时间的鲟鱼背部肉进行外观、风味、组织形态和口感的感官评价[17]，采用20 分制，最后的感官得分为4 部分加和。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.3 数据处理

上述每组实验均重复三次，数据以“平均值±标准差”表示。主成分分析由电子舌分析软件完成。使用Origin 2018 软件进行数据处理及绘图。采用SPSS 19 软件进行数据分析。指标内部均值采用最小差异法，取95%置信度（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 鲟鱼背部肉在蒸制过程中的传热曲线

中心温度的变化能够反映蒸制过程中升温速率的大小[18]。从图1中可以看出，随着加热时间的延长，鱼块的升温速率呈现由慢到快后减缓的趋势。加热初期，鱼块表面的热量向中心传递需要一定的时间，因此升温速率缓慢，当热量传递到鱼体中心导致中心温度迅速升高，因而升温速率加快。蒸制后期升温速率降低，温度趋于平缓，由于鱼体表面的蛋白质在高温下变性产生不溶性的凝胶，阻碍热量的传递，从而导致升温速率下降[19]。

图1 鲟鱼背部肉蒸制过程中的传热曲线Fig.1 Heat transfer curve of dorsal meat in sturgeon during steaming

根据中心温度的变化情况，设定蒸制时间分别为4、8、12、16 和20 min，以此探究蒸制过程中非挥发性风味成分含量的变化。

2.2 鲟鱼背部肉蒸制过程中游离氨基酸含量的变化

氨基酸可以分为游离氨基酸和结合氨基酸，其中水溶性的游离氨基酸在食品风味中发挥重要作用。游离氨基酸自身带有独特的味道，它们内部或与其它呈味物质之间的相互作用使食品呈现出独特的味道[20]。甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸和丝氨酸具有令人愉悦的甜味，精氨酸能够赋予海产品特有风味，具有疏水性侧链的氨基酸（缬氨酸、甲硫氨酸等）通常具有苦味[21]；甘氨酸和谷氨酸的协同作用可以增加食物的鲜味，游离氨基酸和核苷酸之间也存在协同作用[22−23]。表2显示了鲟鱼背部肉在蒸制过程中游离氨基酸含量的变化。甜味氨基酸和鲜味氨基酸在蒸制过程中发生了明显变化，蒸制12 min 时，天冬氨酸、丝氨酸和甘氨酸显著降低（P<0.05），蒸制16 min时显著升高（P<0.05），同时谷氨酸含量也显著升高（P<0.05）。缬氨酸、异亮氨酸、酪氨酸和脯氨酸等苦味氨基酸的含量几乎不受蒸制时间影响，在整个过程中无显著变化。天冬氨酸和谷氨酸的组合有助于产生可口的鲜味，其总量逐渐减少，但在蒸制16 min 时出现了短暂的明显升高。甜味氨基酸总量呈现先降低后升高的趋势，在蒸制12 min 时达到最低值18.43±0.1 mg/100 g，在随后的蒸制中增加。原因可能是热处理导致的含氮化合物成分发生变化[24]，一方面温度升高引发美拉德反应和蛋白质降解，造成游离氨基酸含量的增加[25]；另一方面，游离氨基酸发生脱氨、脱羧等化学反应转化为烃、醛、胺等物质，因而含量降低[26]。

表2 鲟鱼背部肉蒸制过程中游离氨基酸含量的变化Table 2 Changes of free amino acid contents of dorsal meat in sturgeon during steaming

2.3 鲟鱼背部肉蒸制过程中风味核苷酸含量的变化

风味核苷酸是影响鱼肉滋味的另一种重要成分，其在水产生物肌肉中主要呈鲜味。5'-腺苷酸（AMP）能够促进甜味，5'-鸟苷酸（GMP）赋予鱼肉肉味，5'-肌苷酸（IMP）通过其他与其它核苷酸和氨基酸的相互作用增强风味，因此也被称为风味核苷酸[27]。风味核苷酸在鱼肉蒸制过程中的变化如表3所示：蒸制不同时间，鲟鱼肉中的AMP 和IMP 含量存在差异，GMP 则没有显著变化。加热开始时，IMP 含量降低，随着蒸制时间延长，鱼肉中心温度趋于稳定，IMP 含量呈现先降低再升高后降低的趋势，在蒸制16 min 时含量达到最高值83.18±1.08 mg/100 g。鱼类死亡后，三磷酸腺苷（ATP）会发生一系列降解反应，生成AMP 和IMP 等中间产物[28]，GMP 和IMP受热易分解，发生核苷酸脱磷酸反应和脱碱基反应，因此含量会降低；随着蒸制时间延长，鲟鱼肉中的ADP 发生热转化，生成AMP，AMP 进一步转化为GMP 和IMP，因此IMP+GMP 的含量会增加[29]。结果表明，当鱼肉蒸制12～16 min 时，IMP+GMP 总量较高，此时鲜味最佳。

2.4 鲟鱼背部肉蒸制过程中有机酸、甜菜碱含量的变化

有机酸是水产品中重要的酸味成分，其含量和种类影响食品的风味。共检测了5 种有机酸，分别是乳酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸和酒石酸，其中柠檬酸和酒石酸未在蒸制鲟鱼肉中检测到。三种有机酸本身具有独特的酸味，能够起到增强呈味的作用，还有助于鱼肉产生特殊的“鲜味”[30]。不同蒸制时间的鲟鱼背部肉中有机酸种类和含量如表4所示，鲟鱼肉中乳酸的含量最高，其次是苹果酸，琥珀酸的含量较低。随着蒸制时间的延长，有机酸不断溶入到汤汁中，因此鱼肉中有机酸的含量在降低。

表4 鲟鱼背部肉蒸制过程中有机酸、甜菜碱含量的变化Table 4 Changes of organic acid and betaine contents of dorsal meat in sturgeon during steaming

甜菜碱带有爽快的甜味和一定的鲜味，还具有调节渗透压、维持体内维生素稳定等生物学功能，作为呈味物质广泛存在于鱼类体内[31]。蒸制鲟鱼肉甜菜碱含量为200 mg/100 g 左右，并且在整个蒸制过程中没有显著变化。

2.5 鲟鱼背部肉蒸制过程中无机离子含量的变化

无机离子能够提供咸味和苦味，是鱼类特有风味形成不可缺少的辅助因子和鲜味增强物，目前已有文献[32]报道，阳离子K+、Na+，阴离子Cl−和PO43−对鱼肉的滋味形成有重要贡献。阳离子一般产生咸味，阴离子主要对呈味起到修饰作用。鲟鱼背部肉蒸制过程中无机离子的变化情况如图2所示。

图2 鲟鱼背部肉蒸制过程中无机离子含量的变化Fig.2 Changes of inorganic ions contents of dorsal meat in sturgeon during steaming

鲟鱼肉中K+含量最多，其次为Na+。随着蒸制时间的延长，无机离子的总量在减少，其中PO43−和Na+损失严重。加热不会破坏鱼肉中原有的无机离子，因此总量的减少主要是因为伴随汁液损失而流失。鱼肉的鲜味不是简单的鲜味成分的累积，还取决于各种鲜味组分间的相互作用，适量的无机离子可以与核苷酸等其它呈味物质以适宜的鲜味配比发生协同作用从而增强水产品鲜味[33]。因此，鲟鱼肉中各呈味物质间的相互作用赋予了其鲜美的味道。

2.6 电子舌及感官评价

鱼肉蒸制过程中的味道呈现是一个复杂的过程，仅仅依靠呈味物质的含量变化难以说明其整体呈味特点，因此采用电子舌辅助感官评价的方法来进行滋味分辨和味觉评价。电子舌使用多元数据分析处理收集的数据，利用PCA 降维分组后进行相似性分析。本研究利用电子舌自带的分析软件对包括新鲜样品在内的6 个样品进行PCA 分析，得到前两个主成分PC1 和PC2 的贡献率分别为16.73%和73.32%，其累积贡献率达90.05%（>85%），贡献率越高越能反映原始指标的信息[34]，因此说明这两个主成分可以代表大部分原始数据信息。PCA 分析用以表明不同样品的类间品质差异，各个样品的主成分得分值落在各自的区域，这个区域代表样品的整体特性，每组样品进行3 次重复。区域之间的距离表征了不同样品的差异性，距离越近表明特征品质越相似。

从图3的PCA 分析结果可以看出，蒸制8～20 min的鲟鱼肉样品距离接近，并且部分有重叠，说明蒸制8 min 后的鲟鱼肉味道差异不明显，电子舌无法准确区分，因而进行了感官实验，对蒸制8～20 min 的可食用鱼肉按照表1进行了感官分析和味道评价，包括外观、风味、组织形态和口感四部分，结果如图4所示。其结果与电子舌分析结果相一致，四部分样品的感官评分相似，但蒸制16 min 的鲟鱼肉具有相对较高的感官评分。因此，蒸制16 min 的鲟鱼肉口感最佳，另外，从结果来看，蒸制时间较长反而会造成味感下降。

图3 不同蒸制时间鲟鱼背部肉的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of dorsal meat in sturgeon at different steaming time

图4 不同蒸制时间对鲟鱼背部肉感官品质的影响Fig.4 Effect of different steaming time on the sensory quality of dorsal meat in sturgeon

3 结论

本研究以鲟鱼肉为原料，通过对游离氨基酸、风味核苷酸、有机酸、甜菜碱和无机离子含量的测定，分析鲟鱼肉在加热过程中非挥发性风味物质的变化规律。研究表明，蒸制时间为12～16 min 时，鲟鱼肉中的鲜味氨基酸、甜味氨基酸和风味核苷酸含量较高，滋味较好，说明三类成分对鲜味有直接贡献作用。因此，建议鲟鱼肉应在蒸制12～16 min 内食用。食品呈味是一个复杂的过程，各呈味物质之间的相互作用尚未明确，呈味机理还有待进一步探究。本研究不仅为鲟鱼肉加热过程中的质量控制提供了有效信息，而且为促进鲟鱼肉产品多样化开发提供了参考。