臭氧气浮漂洗对鲢鱼糜挥发性成分的影响

周鸿宇，刘欢，熊善柏，刘友明

华中农业大学食品科学技术学院/长江经济带大宗水生生物产业绿色发展教育部工程研究中心/国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心（武汉），武汉 430070

鲢作为我国四大家鱼之一，分布广泛，具有产量高、价格低、肉质白等特点，已成为我国生产冷冻鱼糜的主要原料［1］。由于鲢以水中的藻类为食，鱼肉中土腥味较重，且不易去除，这在很大程度上限制了鲢鱼制品的开发和深加工［2］。

漂洗是鱼糜制作的关键步骤之一，可以有效除去碎鱼肉中的肌浆蛋白、血液、脂肪和其他含氮化合物，使得最终产品的质地、颜色和气味得到很大程度的改善［3］。据统计，每生产1 t的鱼糜，需要消耗10～15 t 的水［4］。漂洗消耗的水和漂洗后的废水增加了鱼糜的生产成本，并对自然环境造成影响［5］，不符合绿色可持续发展的理念。臭氧的强氧化性，使其拥有良好的脱腥效果与杀菌能力，可与食品直接接触，使用后易分解，不产生二次污染等，现已逐渐运用于鱼糜漂洗工艺中。阮秋凤等［6］研究发现，使用适当浓度的臭氧水和自来水混合漂洗鲢鱼糜，可有效减少漂洗用水量，增加鱼糜凝胶的白度和胶凝强度。肖淑婷等［7］研究发现，使用臭氧水漂洗鲢鱼糜，去除土腥味能力与传统漂洗相当，且随着臭氧漂洗次数增加会加剧哈喇味。臭氧气浮漂洗是将臭氧气体源源不断通入水中，在漂洗液中形成气-液两相流体，节约漂洗用水的同时，解决了臭氧溶解度小与碎鱼肉接触不充分的问题。有研究表明，臭氧气浮漂洗用水量仅为传统漂洗的50%左右，漂洗后鱼糜的气味感官评价，两者也有较大差异［8］。 虽然目前已有很多关于臭氧处理鱼糜的报道，但臭氧处理对鱼糜挥发性成分变化的研究并不多，尤其采用臭氧气浮漂洗处理鱼糜，对鱼糜具体挥发性成分变化的研究更是空白。

本研究选用臭氧气浮漂洗工艺制备鲢鱼糜，采用电子鼻对鱼糜整体挥发性成分进行检测，并结合HS-SPEM-GC-MS法对不同漂洗方式处理后鱼糜中的具体挥发性成分进行鉴定。对比分析臭氧气浮漂洗和传统漂洗方式对鲢鱼糜腥味的影响，确定臭氧气浮漂洗鱼糜的最佳时间，以期对鲢冷冻鱼糜生产工艺的改良提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜鲢，体质量（3 000±200）g，购于华中农业大学校内农贸市场。

FOX4000 型电子鼻，法国Alpha M.O.S 公司；7890A-5975C GC-MS联用仪，美国Agilent公司。

1.2 试验方法

1）臭氧气浮漂洗处理。对鲢鱼肉进行漂洗过程中，将三叉导管插入容器底部，持续向漂洗水通入臭氧，并持续搅拌溶液使臭氧产生的气泡充分与原料鱼肉接触。臭氧气流速率保持恒定状态（2.5 L 漂洗液通入臭氧流量为7.5 mg/min），通过控制通入时长以确定不同剂量的臭氧对鲢鱼糜品质的影响。

2）不同漂洗处理的冷冻鱼糜样品的制备。鲢去鳞、去头、去内脏，使用0 ℃的冰水清洗、采肉，分别进行1 次臭氧气浮漂洗（漂洗液与鱼糜的质量比为5∶1）5 、10、15、20 min，漂洗结束后静置 5 min，将漂洗后的鱼糜在2 500 r/min 下离心脱水5 min，加入4%蔗糖，自封袋包装后于-80 ℃速冻2 h。采用传统的3 次漂洗作为常规对照组，即4 ℃自来水漂洗2次后，用0.5% NaCl 溶液漂洗1 次（每次漂洗液与鱼糜的质量比为5∶1）。每次漂洗时，先缓慢搅拌5 min，再静置5 min。

3）电子鼻检测。参考尤娟等［9］的方法。电子鼻各传感器相应嗅觉指标如表1所示。

表1 电子鼻18根传感器的相应特性Table 1 The corresponding characteristics of 18 sensors of electronic nose

4）HS-SPME-GC-MS 法测定鱼糜挥发性成分。参考王方［10］的方法。

ROAV 分析参考刘登勇等［11］的分析方法，判断产品关键性风味物质成分。挥发性风味物质对食品风味贡献情况以相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）大小进行判断，将对风味贡献最大的物质的ROAV设为100，公式如下：

式（1）中，Crs、Cri分别为贡献最大的物质与各挥发物质的相对含量；Ts、Ti分别为贡献最大的物质与各挥发性物质的阈值。

本研究中，对于传统漂洗的鱼糜，定义壬醛为ROAVstan=100；对于臭氧气浮漂洗的鱼糜，定义己醛ROAVstan=100；其他挥发性物质的ROAV值依式（1）计算。0.1 ≤ROAV＜1，表示该物质对总体风味有重要修饰作用；1≤ROAV≤100，表示该物质是样品的关键风味物质。

1.3 数据统计与分析

电子鼻数据用FOX4000 电子鼻自带软件（AlphaSoft 12.0 工作站）和SPSS 25.0 软件处理，采用主成分分析法分析数据，Origin2018b软件绘图。

2 结果与分析

2.1 电子鼻法判别臭氧气浮漂洗对鲢鱼肉挥发性成分的影响

由表2 可知，与传统漂洗鱼糜相比，臭氧气浮漂洗5、10、15、20 min 的鱼糜分别有5、9、8、9 个电子鼻的传感器在响应值上有显著差异（P＜0.05）。与传统漂洗鱼糜相比，当臭氧气浮漂洗时间超过10 min时，传感器LY2/LG、LY2/AA、LY2/gCTL、T30/1、T70/2、P30/1、P40/2、P30/2 的响应值皆有显著变化（P＜0.05），而在其他传感器中差异不明显。这表明臭氧气浮漂洗达到一定时间后，鱼糜中的挥发性成分在氧化能力较强的气体（氯、氟）、有机化合物（乙醇）、有毒气体（硫化氢）、极性化合物、芳香族化合物（甲苯、二甲苯）、可燃性气体物（碳氢化合物）几类挥发性物质中出现差异。

表2 不同漂洗处理的鱼糜的电子鼻传感器响应值Table 2 Response values of E-nose sensors for surimi by different rinsing treatments

为进一步探究传统漂洗和臭氧气浮漂洗鱼糜间风味成分的差异，对传统漂洗和臭氧气浮漂洗鱼糜的电子鼻检测数据进行PCA 分析，三维主成分分析的结果见图1。由图1 可知，3 个主成分的总贡献率为96.58%，可以充分反映原始数据信息。样品之间的距离越远说明区分效果越明显。图1 中传统漂洗和臭氧气浮漂洗10 min 后的鱼糜间有一定距离，臭氧气浮漂洗20 min 鱼糜同其他臭氧气浮漂洗鱼糜间距离也较远。此结果表明臭氧气浮漂洗鱼糜达到10 min 以上时，其整体挥发性气味相比传统漂洗鱼糜出现较大差异，且随着臭氧气浮漂洗鱼糜时间的延长，臭氧气浮鱼糜间的整体气味也将有所区别。

图1 不同漂洗方式处理鱼糜的电子鼻PCA图Fig.1 Electronic nose PCA diagram of surimi treated by different rinsing methods

2.2 HS-SPME-GC-MS技术分析臭氧漂洗鲢鱼糜的挥发性成分

通过HS-SPME-GC-MS 技术共检测出24 种挥发性物质，在传统漂洗鱼糜以及臭氧气浮漂洗5、10、15、20 min 的鱼糜样品中分别检测出 15、9、12、11 和11 种挥发性物质，包括醛、醇、酮、碳氢化合物和其他物质等，结果见表3。

表3 不同漂洗处理的鱼糜中挥发性物质的相对含量Table 3 The relative content of volatile substance in surimi treated by different rinsing methods %

在漂洗后鲢鱼糜挥发性成分中，醛类化合物具有较高的相对含量，主要包括己醛、壬醛、庚醛、癸醛等。在传统漂洗鱼糜中，这4 种醛类的含量分别为8.62%、2.87%、1.20%、0.81%，均高于臭氧气浮漂洗鱼糜中的含量，且随着臭氧气浮漂洗时间的增加，壬醛的相对含量呈先降低后升高的趋势；醇、酮类化合物在漂洗后的鲢鱼糜中种类较少，随着臭氧气浮漂洗时间的增加，1-辛烯-3-醇的相对含量呈上升趋势，而3，5-辛二烯-2-酮相对含量呈先降低后升高的趋势；在鱼糜挥发性成分中碳氢化合物种类较多，而1-甲基-4-硝甲基-哌啶和5-甲基-2-苯基-吲哚等其他化合物在臭氧气浮漂洗鱼糜中并未被检测出。

样品总体风味一般由挥发性物质的浓度和感觉阈值共同决定。为进一步确定传统漂洗鲢鱼和臭氧气浮漂洗鲢鱼糜的主体风味成分，我们采用ROAV分析法分析鱼糜中的挥发性成分对鱼糜气味的贡献程度，结果见表4。

由表4可知，ROAV≥1的挥发性物质有己醛、庚醛、壬醛、癸醛和1-辛稀-3-醇，说明它们在传统漂洗和臭氧气浮漂洗鱼糜中，对鱼糜的气味都有较大的贡献；ROAV 在0～1 的挥发性物质有D-柠檬烯和萘，说明它们对鱼糜气味起修饰作用。

表4 特征挥发性风味物质的阈值、相对气味活度值及气味Table 4 Threshold，ROAV and odour of characteristic volatile flavor substance

3 讨 论

本研究结果表明，使用臭氧气浮漂洗鱼糜同传统漂洗鱼糜在整体挥发性气味上有差异。付湘晋等［13］认为，T30/1、T70/2 、P30/2 、LY2/AA 传感器对鲢鱼糜中的哈喇味有特异响应，而众多的研究已表明，使用一定浓度臭氧处理鱼肉会加速鱼肉中脂肪氧化，从而产生哈喇味。因此，臭氧气浮漂洗鱼糜与传统漂洗鱼糜在呈现哈喇味的挥发性成分上存在显著差异（P＜0.05）。

通过 HS-SPME-GC-MS 和ROAV 分析法进一步探究臭氧气浮漂洗对鱼糜挥发性成分的影响。本研究表明，醛类化合物是鱼糜的主要气味贡献成分，在臭氧气浮漂洗鱼糜中的含量均低于传统漂洗鱼糜中，这说明臭氧气浮漂洗鱼糜在一定程度上可以有效脱除鱼糜中的腥味。Yang 等［14］研究表明，醛类多源于肉中多不饱和脂肪酸氧化产生，因其阈值不高，相对含量的不同会造成产品气味差异较大，其对产品风味的形成产生很大影响，与本研究结果一致。壬醛的相对含量随臭氧气浮漂洗时间的增加呈现先降低后升高趋势。这可能是因为随着臭氧气浮漂洗时间的延长，脂肪酸和醇类被氧化为醛类。

在漂洗鲢鱼糜中，1-辛烯-3-醇也是鱼糜气味的主要贡献物质，相对含量较高的。这是因为鱼肉中含有丰富的亚油酸，1-辛烯-3-醇作为不饱和醇，一般由亚油酸的过氧化物降解产生［15］，在臭氧气浮漂洗鱼糜中，臭氧加速了鱼糜中脂肪酸的氧化，从而在鱼糜中生成了较多的1-辛烯-3-醇。由于1-辛烯-3-醇的阈值较低，也常被认为可作为评价鱼肉腥味和柔和香味的风味标志物［16］。

酮类物质产生的主要来源是鱼肉中游离氨基酸的降解以及不饱和脂肪酸的氧化和醇类物质氧化产生［17］。因此，3，5-辛二烯-2-酮相对含量的变化和臭氧气浮漂洗鱼糜中检测出甲基壬基甲酮，可能是随着臭氧气浮漂洗时间的延长，脂肪酸和醇类被臭氧氧化，或者是由于臭氧的强氧化作用导致不饱和脂肪酸的降解更严重。

鲢鱼糜挥发性物质中检测出较多的碳氢化合物，这可能是烷基自由基的脂质自动氧化或类胡萝卜素的分解生成所致。由于碳氢化合物的整体阈值相较其他产物高很多，对于鱼糜整体的风味贡献很小［18］。挥发性物质中被检测出的萘、间二甲苯、对二甲苯等物质，可能是从环境污染物中迁移而来［19］。

有研究认为，直链胺和吡啶、吲哚等环状胺与鱼体的腥味有关［20］。与传统漂洗的鱼糜相比，臭氧气浮漂洗鱼糜的挥发性物质中未检测出1-甲基-4-硝甲基-哌啶和5-甲基-2-苯基-吲哚。由此说明相比传统漂洗，臭氧气浮漂洗对鲢鱼糜中的腥味物质有一定脱除作用。

综上所述，传统漂洗和臭氧气浮漂洗鱼糜在整体挥发性气味上有显著差别，二者在挥发性物质的种类和相对含量上均有较大差异。与传统漂洗鱼糜相比，臭氧气浮漂洗鱼糜中挥发性成分较少，对鱼腥味贡献较大（ROAV≥1）的己醛、庚醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇等相对含量均有所降低，且在臭氧气浮漂洗15～20 min 后，在鲢鱼糜中未检出庚醛和癸醛。相比传统漂洗和臭氧气浮漂洗5、10 min，臭氧气浮漂洗鱼糜时间达到15 min 及以上时，可更有效脱除鱼糜腥味。但也有研究表明，随着臭氧漂洗过程中臭氧浓度与时间的增加，会造成鲢鱼糜中蛋白的过度氧化及其凝胶能力变弱等不利影响［21-22］。因此，采用臭氧气浮漂洗脱除鱼糜腥味时间应控制在10～15 min。