海藻腥味成分分析与脱腥方法研究进展

黄小青 ，郭洪辉，张怡评，张峰，郑泉兴，谢全灵*

1. 自然资源部第三海洋研究所（厦门 361005）；2. 集美大学 海洋食品与生物工程学院（厦门 361021）；3. 福建中烟工业有限责任公司技术中心（厦门 361022）

“海藻”是海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类的总称，主要分为褐藻、绿藻和红藻等大型海藻种类[1]。我国拥有丰富的海藻资源，海藻养殖产量位居世界第一，由于海藻生长在海洋（高盐、高压等）特殊环境中，其所含的功效成分与陆地生物相比具有明显的差异性。

海藻中含有丰富的多糖、蛋白质、食物纤维等活性成分。研究发现它们具有生物活性功能，同时还具有药理价值，如抗炎症[2]、抗肿瘤[3-4]、抗病毒[5]、抗氧化[6-7]、降低血压[8]、降低血液胆固醇及血糖量[9-10]、增强免疫力[11]、预防癌症发生[12-13]、增加肠胃运动抑制便秘[14-15]等功效。此外，海藻中含有的矿物质元素、无机元素、氨基酸和脂肪酸等物质，能促进细胞膜的流动，防止血栓形成及心肌梗塞[16-17]，对循环系统疾病有预防作用。

随着生活水平的不断提高，人们越来越注重饮食营养与健康，海藻因具有上述诸多功效与益处，海藻类食品与保健品受到越来越多消费者的关注。但由于海藻中含有各种挥发性物质而具有特殊的腥味，影响其在消费者中的受欢迎程度，极大限制了海藻行业的发展。

1 海藻腥味成分分析

海藻腥味是由海藻中各种挥发组分相互混杂、共同作用而形成的特有味道。海藻中挥发性成分主要分为烃类、酚类、酮类、醛类、醇类、羧酸类、酯类、卤代化合物、硫化合物、呋喃类、吡嗪类、吡啶类、胺类和挥发性代谢物[18]。研究发现，脂肪酸氧化、酶催化、类胡萝卜素的降解是海藻形成挥发性物质的重要途经，而这些挥发性成分构成了海藻腥味的物质基础[19]。段吴勇[20]对海带中腥味成分进行了鉴定，检测出多种醇类和酮类物质，其中不饱和醇类主要是由脂肪酸在酶作用下分解或羰基化合物还原而得到的产物，而酮类物质主要是由不饱和脂肪酸氧化分解而得到的产物。应苗苗等[21]对不同收割期的坛紫菜的挥发性成分进行了分析，鉴定出8-十七烯、壬醛和己醛是坛紫菜中主要的挥发性物质，其中通过生物体内酶促反应生成的8-十七碳烯含量很高，对坛紫菜的气味的影响较大[22]。Yamamoto等[23]发现浒苔的主要挥发性成分为十七碳烯、紫罗兰酮等胡萝卜素降解产物。

海藻中腥味成分定性与定量分析方法主要包括顶空固相微萃取（Headspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME）、气相色谱-质谱（Gas chromatography- mass spectrometry，GC-MS）、电子鼻、水蒸馏法提取、超临界萃取法。其中固相微萃取法（Solid-phase Micro-extraction，SPME）是一种样品前处理新技术，具有所需样品量少、无有机溶剂、灵敏度高等特点，与GC-MS联用可集成采样、萃取、进样等环节，大大提高了分析速度和灵敏度[24]。

目前，国内外多利用HS-SPME结合GC-MS对多种海藻进行了挥发性成分的分析[25]。陈婉珠等[26]采用HS-SPME结合GC-MS从海带中检测出的挥发性成分多是一些烃类、羰基类及醇类化合物，其中的3-羟基-1-辛烯醇、四甲基十七烷、异丙基豆蔻酸酯等这些物质共同形成海带特殊的味道。López-Pérez等[18]也利用HS-SPME-GC-MS方法从裙带菜中鉴定出34种酮、22种醇和4种呋喃，其中酮类物质以(Z,E)-3, 5-辛二烯-2-酮、2-丙酮和2-丁酮为主，醇类以1-辛烯-3-醇和1-戊烯-3-醇为主，呋喃以2-乙基呋喃和2-戊基呋喃为主，它们共同构成了裙带菜的风味。杨少玲等[27]也采用该方法对龙须菜中挥发性成分进行鉴定分析，共检测出87种挥发性成分，其中醛类28种、酮类14种、烃类17种，它们对龙须菜的风味贡献较大。

采用不同方法所获得的挥发性成分也有所差异。Hattab等[28]对网翼藻（Dictyopteris membranacea）采用水蒸馏法进行提取，得到的产物主要是C11烃类化合物，微波辅助水蒸馏法得到的主要成分是倍半萜类化合物，而超临界萃取法得到含硫化合物。王丽娟等[29]采用顶空进样法和蒸馏萃取法从杜氏盐藻中萃取得到挥发性成分，其中顶空进样法检测出19种挥发性成分，相对含量较高的是3-甲基-1-丁醇和十七烷等；蒸馏萃取法检测出29种挥发性成分，相对含量较高的是十七烷和邻二甲苯等。此外，Takahashi等[30]使用毛细管柱在海带中鉴定出10种醛类，其中己醛含量最高。

海藻的挥发性成分含量与采收季节、生长周期、养殖环境、贮藏方式等因素密切相关。即使是同一种海藻，其挥发性组分的含量也可能因其生长条件的不同而不同[31]。Mirzayeva等[32]采用顶空吸附法和GC-MS来分析4个影响因素（海藻种类、采收季节、养殖环境和预处理方法）对海藻挥发性成分的影响，结果发现采收季节是影响最大的因素，而样品预处理方法（生料、腌制和脱水）对大型藻类挥发性成分的影响最小。缪芳芳等[33]通过电子鼻和HS-SPME-GC-MS相结合的方法对比冬季与春季浒苔挥发性组分差异，检测发现春季浒苔的挥发性组分以烃类和醛类物质为主，而冬季浒苔则以醛类和酮类为主。

2 海藻脱腥技术

海藻腥味成分种类多、结构复杂、含量低，与海藻活性组分共存，因此，如何高效脱除海藻腥味成为海藻资源高值化开发的关键共性技术难题之一。脱腥方法可以分为物理脱腥、化学脱腥、生物脱腥和复合脱腥法[34]。

2.1 物理脱腥

物理脱腥是将腥味物质进行掩盖、包埋等，具有操作简单、成本较低等优点，但很难彻底去除腥味，主要包括吸附法、掩盖法、包络结合法、微胶囊法、蒸汽脱腥法。

2.1.1 吸附法

吸附法是利用吸附剂对液体或气体中的某一组分或多种组分进行吸附，使其富集在吸附剂表面。最常见的吸附剂是活性炭，因其稳定性高，具备高度发达的孔隙结构，并且比表面积大，对于腥臭成分、色素等都有较好的吸附作用[35]。活性炭脱腥不仅经济而且方便，同时活性炭也是可再生物质。王新广等[36]对比活性炭脱腥、溶剂脱腥和发酵脱腥3种方法对马尾藻的脱腥效果，结果发现利用2%活性炭吸附2 h处理后的马尾藻腥味最小，风味最好。活性炭对于大分子腥味物质或高含量腥味物质的吸附效果并不甚理想。张丽君等[37]利用活性炭对螺旋藻进行除腥，不仅脱腥效果并不明显，而且螺旋藻中的部分营养成分也被活性炭吸附。

除了活性炭以外，茶也是很好的吸附剂。单联刚[38]利用菊花茶对裙带菜浸提液进行脱腥，在菊花茶浓度为6%、温度为90 ℃的条件下浸提处理30 min后，裙带菜无腥味且带有菊花茶风味。王黎颖等[39]研究了茉莉花茶对杜氏盐藻腥味的脱除效果，研究发现当茉莉花茶∶杜氏盐藻粉为50∶1（mg/g）时，在40 ℃水浴中搅拌处理30 min后，杜氏盐藻的脱腥效果最佳。利用茶吸附海藻中腥味物质的过程，不仅使得腥味减少，还能赋予茶独有的清香。

总之，吸附法具有操作简单、经济、可循环利用与再生的优点，是一种非常简单有效的脱腥技术，但其吸附能力的专一性差，因此，亟需加大对吸附剂的深入基础研究，增强吸附效果，扩大其应用范围。

2.1.2 掩盖法

掩盖法是指利用一些含有特殊的风味物质以掩盖一些不被人们所接受的味道，如葱、姜、蒜、辣椒、桂皮、八角、甘草等，这些香辛料的特殊风味物质能对异味物质起到掩盖、削弱并且增香的作用，让其能被大众所接受喜欢。孔珮雯等[40]以盐渍裙带菜为原料，当添加2%甘草∶八角∶桂皮比例为1∶0.3∶0.3的遮蔽液时，经掩盖法脱腥后的发酵型裙带菜调味酱产品腥味小、风味独特。俞静芬等[41]在用干海带加工即食海带脱腥过程中，通过比较氢氧化钙、柠檬酸、醋酸和甘草对海带的脱腥效果，发现使用甘草遮蔽液的脱腥效果最佳，经掩盖处理后的产品无腥味，且带有淡甘草味。

2.1.3 包络结合法

包络结合法是指利用一些笼型分子对分子质量较低的物质进行包合达到去除腥味的目的。最常见的是环糊精包合法[42]，β-环糊精是一种应用广泛的食品添加剂，不易吸潮且化学性质稳定，无毒副作用，是一种理想的海藻脱腥剂。张晓梅[43]在对羊栖菜多糖复合饮品的研究中得到利用4%浓度β-环糊精和0.6%浓度绿茶，在65 ℃下水浴120 min处理后的羊栖菜提取液基本无腥味且带有淡淡的茶香的结论。付桂明等[44]通过比较添加葡萄糖矫味、β-环糊精包合、活性炭吸附、酵母发酵4种脱腥方法对蓝绿藻提取液的脱腥效果，结果表明使用β-环糊精对蓝绿藻提取液脱腥可制得无藻腥味、颜色美观的蓝绿藻营养口服液。包络结合法与吸附法类似，操作都比较简单，但同样会损失部分营养成分。

2.1.4 微胶囊法

微胶囊法是使用天然或者合成的高分子材料作为壁材，将分散的固体、液体甚至是气体物质包裹起来，形成半透性或密封囊膜的微小粒子，从而起到屏蔽气味、免受环境影响等作用。丁洁[45]利用微胶囊技术对螺旋藻进行脱腥处理，将阿拉伯胶、麦芽糊精和β-环糊精以1∶1∶1混合为壁材，与螺旋藻粉按10∶1的比例混合（总固形物浓度为15%）再进行乳化，得到乳化液。乳化液经过喷雾干燥后制得螺旋藻微胶囊。得到的微胶囊基本无腥味、储存方便。微胶囊法的操作设备昂贵，成本较高，难以普遍推广应用。

2.1.5 蒸汽脱腥法

蒸汽脱腥（加热脱腥）法是通过加热后水蒸气带出腥味物质或者将样品置于真空装置中，达到一定的真空度，同时加热使异味物质挥发排出，达到脱腥的效果（真空脱腥）[19]。蒸汽脱腥过程不会引入其他物质，其安全性较好。谢林明等[46]对比真空脱腥、掩蔽脱腥、吸附脱腥以及发酵脱腥等方法对螺旋藻粉及其溶液的脱腥效果，结果发现真空脱腥法的脱腥效果最好，螺旋藻经真空脱腥后基本无腥味且不变色。张丽君等[37]也对比了加热脱腥法、酶解脱腥法、β-环糊精包埋法对螺旋藻的脱腥效果，试验结果表明加热脱腥对螺旋藻溶液的脱腥效果最好，但加热温度过高会产生异味，且变色严重以及产生沉淀。

2.2 化学脱腥

化学脱腥是利用腥味成分在一定条件下与化学试剂发生化学反应而生成无腥味物质，从而达到除腥效果的方法。一般使用的化学试剂有酸、碱、盐溶液。最常用的是酸碱处理法，如林学清[47]采用3%柠檬酸和0.2%盐酸的混合溶液，对羊栖菜浸泡脱腥处理40 min，处理后的羊栖菜基本无腥味。江洁等[48]使用醋酸对海带进行脱腥处理，海带经1%醋酸溶液脱腥20 min后，基本无腥臭味，再经过灭菌后，其色泽翠绿、口感脆嫩。周峙苗等[49]利用7%过氧化氢、95%乙醇、10%乙酸酐、1%冰醋酸的混合溶液对羊栖菜进行脱腥脱色，其脱色脱腥效果好，且固形物损失较少。由于酸碱溶于液体后不易去除，所以大多用于固态制品的脱腥处理。

2.3 生物脱腥

生物脱腥是指微生物发酵脱腥，利用微生物合成代谢的转化功能将小分子腥味成分转变为无腥味的大分子物质，或者利用酶的作用对分子结构进行修饰从而达到除腥效果。生物脱腥是一种绿色的脱腥方法且能够彻底除去腥味[50]，但是生物脱腥技术对海藻的感官和风味影响较大。

王红丽等[51]利用副干酪乳杆菌副干酪亚种R37、酿酒酵母J4单菌、复合菌（R37+J4）对海带进行发酵脱腥，结果发现经复合菌发酵处理的海带兼具R37及J4的主要特征风味物质，风味更佳协调，脱腥效果最佳。孔繁东等[52]通过对比葡萄糖、活性炭、β-环糊精以及酵母发酵等脱腥方法，确定了酵母发酵法的脱腥效果最佳，腥味最小且带有淡淡清香。魏玉翠等[53]利用微生物发酵法对螺旋藻进行脱腥，并确定最佳的脱腥工艺参数：添加0.84%的活性干酵母、39 ℃水浴加热30 min。王海平等[54]先利用匀浆破碎仪对螺旋藻破壁，使其腥味物质完全释放出来，再接种0.5%高活性干酵母后在29 ℃条件下发酵1 h，制备获得基本无腥味的螺旋藻原料。目前，生物脱腥技术主要应用于水产品脱腥，在海藻脱腥的应用还不是很成熟，需要加大研究力度。

2.4 复合脱腥

复合脱腥是指将上述多种脱腥方法进行组合或集成，上述脱腥方法在单独使用时都存在各自的不足之处，将它们进行组合使用能实现有效互补，实现更高效的脱腥效果。阳晖等[55]比较了几种脱腥方法（遮蔽法、加热法、发酵法及遮蔽法与加热法混合脱腥）对螺旋藻的脱腥效果，结果发现遮蔽法与加热法联合使用的脱腥效果最佳。陈丽春等[56]利用复合脱腥液（2.5%紫苏液、4.5%酵母、5%β-环糊精配制的混合脱腥液）对羊栖菜进行脱腥，处理后的羊栖菜基本无腥味，且带有淡淡的酵母香味。

3 结语

文章总结了各种海藻的主要腥味成分、检测方法与脱腥方法（表1），并比较了不同脱腥方法的优缺点（表2）。从表1可知：以紫菜为代表的红藻，其挥发性成分主要以醛酮类和烃类物质为主；以海带为代表的绿藻，醛类、醇类和烃类为其主要挥发性成分；以马尾藻为例的褐藻，主要挥发性成分为醛类、烷烃类、酮类物质。目前主要采用顶空固相微萃取、气相色谱-质谱、电子鼻三者相结合方法对海藻腥味成分进行比较全面分析。不同海藻适用的脱腥方法不同，不同脱腥方法对同一海藻的脱腥效果也有所不同，每种脱腥方法都有各自的优缺点。物理法较为简单，但很难完全消除腥味，其中吸附法还会造成营养成分的损失；化学法需要添加化学试剂，引起化学试剂残留问题；生物法在海藻脱腥应用领域虽然还不够成熟，但是鉴于其能够极大保留海藻中的营养成分、绿色高效，应用潜力巨大。总之，高灵敏度的检测分析方法对海藻腥味成分分析至关重要，而海藻腥味成分分析对海藻脱腥方法又具有重要的指导意义。因此，亟需开发高灵敏度腥味成分检测分析方法，首先对海藻腥味成分进行全面分析，并发现主要海藻腥味成分；在此基础上，针对主要腥味成分开发特异性的高效脱腥方法，对海藻资源高值化开发利用具有重要的意义。

表1 典型海藻的主要腥味成分及检测、脱腥方法

表2 不同海藻脱腥方法的优缺点