酵母抽提物替代味精对鱼糕冻藏品质的影响及其品质预测模型的建立

聂景贵 张茜 黄琪琳 熊建 覃先武 沈硕 李沛

摘要：酵母抽提物（YE）作为一种风味改良剂，在鱼糕的生产中具有替代味精（MSG）、增强其风味和凝胶强度的作用。为进一步探讨添加YE替代味精对鱼糕后续冻藏品质的影响，该研究选用了3种YE（KA66、FA31和KU012）制作鱼糕，监测鱼糕冻藏期间的品质变化。结果表明，冻藏前期，鱼糕的硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和挥发性盐基氮（TVB-N）含量均维持较低的水平且组间差异较小，YE组鱼糕的白度低于MSG组，硬度、咀嚼性和感官评分均高于MSG组；冻藏后期，TBARS、TVB-N含量和pH值逐渐升高，白度、硬度与咀嚼性逐渐下降。FA31和KU012组的感官评分逐渐低于MSG组，而KA66组的感官评分始终维持较高的水平。相关性分析显示，感官评分与TBARS值、TVB-N含量和白度之间存在极显著的相关性。此外，建立了鱼糕冻藏品质的预测模型。经预测，4组鱼糕的冻藏货架期分别为320，259，238，200 d。综上，以YE替代味精有助于维持鱼糕冻藏前期的感官品质，但会促使冻藏后期品质加速恶化。

关键词：酵母抽提物；替代味精；鱼糕；冻藏品质；预测模型

中图分类号：TS254.4      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0024-07

Abstract： As a flavor improver， yeast extract （YE） can replace monosodium glutamate （MSG） in the production of fish cake and enhance its flavor and gel strength. In order to further explore the effect of adding YE instead of monosodium glutamate on the subsequent frozen storage quality of fish cake， three types of YE （KA66， FA31 and KU012） are selected to make fish cake in this study， and the quality change of fish cake during storage is monitored. The results show that in the early stage of frozen storage， both thiobarbituric acid reactive substances （TBARS） and volatile basic nitrogen （TVB-N） content of fish cake maintain a low level with little difference between groups.The whiteness of the fish cake in YE groups is lower than that in MSG group， while the hardness， chewiness and sensory score are all higher than those in MSG group. In the later stage of frozen storage， TBARS， TVB-N content and pH value gradually increase， and whiteness， hardness and chewiness decrease gradually. The sensory scores of FA31 and KU012 groups are gradually lower than that of MSG group， while the sensory score of KA66 group always maintains a higher level. Correlation analysis shows that there is a very significant correlation between sensory score and TBARS value，TVB-N content and whiteness. In addition， the prediction model of frozen storage quality of fish cake is established. It is predicted that the frozen shelf life of the four groups of fish cake is 320， 259， 238， 200 d respectively. In conclusion， replacing monosodium glutamate with YE is helpful to maintain the sensory quality of fish cake in the early stage of frozen storage， but will accelerate the deterioration of the quality in the later stage of frozen storage.

Key words： yeast extract; replacing monosodium glutamate; fish cake; frozen storage quality; prediction model

酵母抽提物是一種优良的天然调味品，已经被广泛用于风味食品的生产， YE被归类为 GRAS（一般认为安全）成分[1]。YE是在受控条件下分解酵母细胞并去除细胞壁制得，含有酵母细胞的水溶性成分，包括蛋白质、功能性多肽（包括谷胱甘肽）、氨基酸、核酸、核苷酸、B族维生素和多种微量元素[2-3]。随着生活质量的改善，健康饮食被逐渐重视，人们意识到减少味精和食盐的摄入量可能降低相关疾病的发病风险[4-5]。因此，目前广泛研究使用天然产物改善食品的味道以减少味精和食盐的摄入量。YE中除了含有谷氨酸和天冬氨酸外，还含有50-鸟苷一磷酸和 50-肌苷一磷酸两种核苷酸，使YE具有类似于味精的鲜味[6]，YE可以替代味精使鸡汤维持较好的味道[7]。此外，YE中还含有咸味肽，如Asp-Asp、Glu-Asp、Asp-Asp-Asp、Ser-Pro-Glu和Phe-Ile[8]，添加YE可以弥补使用氯化钾和氯化钙部分替代氯化钠给肉制品带来的风味缺陷[9-10]。因此，YE被提出可以作为盐和味精的替代成分。目前，对YE的研究主要集中于其风味改善作用，添加YE对食品其他品质的影响相关研究较少，尤其是对食品储藏品质的影响尚未见报道。

2021年《中国渔业统计年鉴》显示，我国2020年鱼糜制品的年产量约为127.77万吨。限制鱼糜制品发展的主要因素是鱼糜凝胶的稳定性和鱼腥味，使用风味增强剂掩盖鱼腥味是常被使用的便捷方法[11]。鱼糕是我国一种传统的鱼糜制品，具有营养丰富、口感嫩爽且食用方便的特点，深受消费者的喜爱。前期的实验已经表明添加合适的YE可以改善鱼糕的凝胶品质和感官特性[12-13]。在此基础上，本文选取了3种酵母抽提物KA66、FA31和KU012，研究YE替代味精加入鱼糕后，对其冻藏过程中食用品质的影响，以期为生产中利用YE改善鱼糜品质提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼（约3.5 kg/条）、葱、姜、鸡蛋、肥膘肉：武汉市华中农业大学中百超市；食盐：中盐长江盐化有限公司；白砂糖：湖北亿龙源食品有限公司；马铃薯淀粉：武汉和兴行食品有限公司；添加剂均为食品级。

三氯乙酸、乙二胺四乙酸二钠、2-硫代巴比妥酸、氧化镁、硼酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；KA66、FA31、KU012酵母抽提物：安琪酵母股份有限公司，其种类及营养组成见表1。

1.2 仪器与设备

OIDIRE食品调理机 中山市优益电器实业有限公司；鱼糕模具 广州绿宝烘焙有限公司；TA-XT Plus型物性测试仪 英国Stable Micro System公司；CR-400型色差仪 日本柯尼卡-美能达公司；UV-1700型紫外分光光度计 日本岛津公司；K9840型半自动凯氏定氮仪 海能仪器有限公司；Avanti J-E型高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司；PHS-25型pH计 上海智光仪器仪表有限公司；XHF-DY型均质机 宁波森兹生物技术有限公司；HH-4型恒温水浴锅 常州国华电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鱼糕的制备与冻藏

鱼糕的制备需要经过复杂的工艺流程，包括采肉、漂洗、加料斩拌、成型、蒸煮、冷却、切片、真空包装，详细的操作参数与张茜等[13]报道的鱼糕制备方法相同。前期试验确定了鱼糕的最优配方为：酵母抽提物或味精添加量0.5%、食盐添加量2%、淀粉添加量10%、肥膘肉添加量10%、白砂糖添加量0.5%、鸡蛋清添加量8%、葱姜汁添加量10%（以鱼肉总质量计）。

制备完成的鱼糕先经过液氮浸渍冻结，再进行冻藏，即将样品置于液氮中冻结至中心温度达到－18 ℃后（约90 s），转移至－18 ℃冰箱中贮藏。4组鱼糕样品分别命名为KA66、FA31、KU012和MSG（对照），在冻藏0，10，20，30，40，50，80 d时分别取样，用于不同指标的检测。

1.3.2 白度的测定

将鱼糕样品切成边长为2 cm的立方体，使用经标准白板校正后的色差仪测定样品的L*（亮度）、a*（红绿度）和b*（黄蓝度）值。鱼糕样品的白度值W按式（1）计算[14]：

W=100－ （100－L*）2+（a*）2+（b*）2。（1）

1.3.3 质构特性的测定

鱼糕样品的质构特性如硬度、咀嚼性、内聚性、弹性的测定参考杜智翔等[12]的方法并稍作修改。将平衡至室温的鱼糕切成边长为2 cm的立方体，置于测试台上进行测试。测试条件：P/36R探头，测前、测中、测后速率均为1 mm/s，样品压缩比30%，两次压缩间隔时间5 s，触发力5 g。

1.3.4 pH值的测定

pH值的测定参考罗华彬等[14]的方法，并稍作修改。称取绞碎的鱼糕样品3 g 于50 mL 锥形瓶中，加27 mL 蒸馏水，攪拌混匀后用均质机均质2 min，室温静置35 min 后过滤，取滤液用pH 计直接测定。

1.3.5 挥发性盐基氮含量的测定

TVB-N含量根据GB 5009.228－2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中半微量定氮法进行测定。

1.3.6 硫代巴比妥酸值的测定

TBARS值根据GB 5009.181－2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》中分光光度法进行测定。

1.3.7 感官评价

感官评价由8位经过专业培训的感官人员采用双盲法对鱼糕的色泽、气味、滋味、组织形态和弹性等感官指标进行评价，按各指标的权重计算获得鱼糕的感官评分。鱼糕的感官评价标准见表2[12]。

1.4 数据处理

采用SPSS 21.0软件中的单因素方差分析（Duncan检验）对实验数据进行显著性分析，P＜0.05为差异显著，并采用Cytoscape软件可视化相关性。采用Origin 2021软件拟合模型和绘图。每组样品至少平行测定3次，计算结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 酵母抽提物对鱼糕冻藏过程中理化品质的影响

2.1.1 酵母抽提物对鱼糕冻藏过程中TVB-N含量的影响

TVB-N通常用作蛋白质和其他含氮化合物降解的生物标志物，是评价肉类腐败程度的重要指标[15]。鱼糕冻藏期间TVB-N含量的变化趋势见图1。

由图1可知，在冻藏的前30 d，各组鱼糕的TVB-N含量均维持在较低的水平，随着冻藏时间的延长而缓慢上升，均在冻藏结束时达到最大值。TVB-N含量上升可能是由于鱼糕冻藏过程中微生物缓慢增殖，以及蛋白降解酶的活性逐渐恢复。80 d冻藏结束时KU012组的TVB-N含量最高，为10.50 mg/100 g，但仍低于GB 2733－2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》针对贮藏期间淡水鱼和虾所要求的TVB-N限量（≤20 mg/100 g），说明各组鱼糕冻藏80 d后仍然保持较高的食用安全性。

对于组间比较，添加3种YE的鱼糕其TVB-N含量始终高于味精添加组，尤其在冻藏后期， 组间差异逐渐增大。有研究表明YE在多种培养基中能够促进细菌的生长，如产琥珀酸放线杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等[16-17]。这可能是由于添加YE为微生物的增殖提供了必需营养素，如肽、氨基酸、微量矿物质和 B 族维生素。这使得YE添加组鱼糕的微生物活动比味精添加组鱼糕更活跃，蛋白质的降解反应更剧烈。对于3种YE之间的比较，在冻藏后期，KA66组的TVB-N含量低于另外两组，可能是因为KA66的营养组成中蛋白质、糖类、脂质的比例低于FA31和KU012。陈澄研究发现添加YE会提高调理草鱼片贮藏过程中 TVB-N 含量，可能是因为YE促进了细菌对蛋白质的分解作用[18]，这与本研究的结果类似。此外，根据谢青青等[19]的研究，添加味精能提高鱼糜制品的冻融稳定性，减缓碱性含氮物质的生成速度。

2.1.2 酵母抽提物对鱼糕冻藏过程中TBARS值的影响

鱼糜制品在冻藏过程中脂质会被氧化，生成氢过氧化物，随后分解成次级产品，包括丙二醛和其他会引起不良味道的羰基化合物，这会导致鱼糜的酸败[20]。TBARS值可反映鱼糕在冻藏过程中的脂质氧化程度。鱼糕冻藏期间TBARS值的变化见图2。

由图2可知，TBARS值随着冻藏时间的延长而逐渐上升。冻藏前期YE组与MSG组鱼糕的TBARS值差异较小，在冻藏结束时，YE组的TBARS值明显高于MSG组。造成该结果的原因可能有两点：其一，YE组在冻藏后期的微生物活动比MSG组活跃，导致脂质氧化程度更高；其二，3种YE中均含有脂质，使添加YE的鱼糕中有更多脂质参与氧化。该现象在陈澄的研究中也有观察到，添加YE会提高调理草鱼片贮藏过程中TBARS值，并减缓其上升趋势[18]。此外，與FA31组和KU012组相比，KA66组的TBARS值在冻藏期间始终维持更高的水平，这可能是由于KA66酵母抽提物中的脂质含量最高，为8.9%，而其他两种YE中只有1.9%和0.4%。

2.1.3 酵母抽提物对鱼糕冻藏过程中pH值的影响

pH值是评价水产品新鲜度的重要指标。鱼糕冻藏期间pH值的变化见图3。

由图3可知，随着冻藏时间的延长，4组鱼糕的pH值整体上呈现先下降后上升的趋势，这与杜杰等观察到的鱼糕冷藏期间pH值的变化趋势一致[21]。冻藏前期，微生物代谢利用小分子发酵产酸，如糖类无氧酵解产生乳酸，导致pH值下降[14]。冻藏后期，微生物活动加剧，蛋白质被微生物快速分解，产生大量氨或胺类碱性代谢物，即TVB-N含量增加，致使pH值快速上升[22]。与MSG组相比，YE组鱼糕在冻藏期间pH值的变化波动更大，在冻藏前期其pH值低于MSG组，而在冻藏后期却高于MSG组。这可能是因为YE组鱼糕的营养成分更复杂，由此引起的化合物降解更加复杂和剧烈，从而导致pH值的波动，并在冻藏后期高于MSG组。此外，研究表明添加YE能促进有机酸产生，如琥珀酸、乳酸、甲酸等，这可能是导致冻藏前期YE组的pH值低于MSG组的原因[16]。

2.2 酵母抽提物对鱼糕冻藏过程中感官品质的影响

2.2.1 鱼糕冻藏过程中白度的变化

白度可以反映鱼糕的色泽与品质，直接影响消费者的购买和食用欲望。鱼糕冻藏期间白度的变化见图4。

由图4可知，随着冻藏时间的延长，所有鱼糕的白度均逐渐降低。这与此前的推测相符，微生物活动和酶活性在冻藏过程中逐渐恢复，使鱼糕中的脂质和蛋白质被氧化、降解，产物之间可能发生复杂的化学反应（如美拉德反应）并产生有色物质[20]，致使鱼糕色泽逐渐恶化。在冻藏开始前，YE组鱼糕的白度均低于MSG组，因为酵母抽提物普遍为淡黄色，将其加入鱼糕使其白度降低。例如实验中使用的FA31为乳白色，KA66和KU012为浅黄色，三者的白度值分别为67.01，57.09和39.07[12]。

2.2.2 鱼糕冻藏过程中质构特征的变化

质构特征是评价鱼糕口感的重要指标，不同鱼糕在冻藏期间硬度、弹性、咀嚼性和内聚性的变化见图5。

由图5可知，鱼糕硬度与咀嚼性的变化趋势相似，冻藏期间先急剧上升后缓慢下降；而弹性与内聚性的变化趋势相似，冻藏40 d前呈波动性下降，40 d后略有上升。一方面，冻藏后鱼糕内部水分发生冻结，且蛋白质失水变性，网络结构收缩，导致鱼糕肉质更紧实[23]；另一方面，短期的冻藏有利于肌原纤维蛋白的交联和凝胶化[24]。这些原因可能导致鱼糕在冻藏前期硬度和咀嚼性快速上升，弹性和内聚性下降。冻藏后期，鱼糕中蛋白质变性和脂质氧化程度加剧，且冰晶对细胞造成机械损伤，大量汁液流失，鱼糕肉质变得松散软烂，导致鱼糕质构特征不断劣化[16-17]。

硬度、咀嚼性和弹性的适当提高，使鱼糕具有更佳的口感。与添加味精的鱼糕相比，添加YE使鱼糕在冻藏期间维持相对更高的硬度、咀嚼性和弹性，甚至在部分冻藏期出现显著的差异（P＜0.05）。这可能是由于酵母抽提物中含有的特殊成分能促进并稳定鱼肉蛋白的交联和凝胶化，例如糖类。Zhang等[25]研究发现添加酵母葡聚糖能够显著提高鱼糜凝胶的硬度、弹性、咀嚼性和凝胶强度。对于不同YE组鱼糕之间的比较，KA66组鱼糕的硬度和咀嚼性在冻藏20 d后始终高于其他两组。原因可能是KA66酵母抽提物中含有更多的脂质，且KA66组鱼糕的脂质氧化程度更高，脂质氧化凝固可能会提高鱼糕的硬度与咀嚼性。此外，有研究表明，脂质氧化会诱导蛋白质氧化，使蛋白质的溶解度和保水能力降低，从而影响质构特性[26-27]。

2.2.3 鱼糕冻藏过程中感官评分的变化

感官评定人员从色泽、气味、滋味、组织形态和弹性方面评价了鱼糕在冻藏期间的感官质量，其感官评分的变化见图6。

由图6可知，随着冻藏时间的延长，所有鱼糕的感官评分都呈下降趋势，这受到鱼糕的理化品质、白度、质构特征的综合影响。YE作为优良的风味增强剂，前期研究已证明添加YE可以显著改善鱼糕的风味品质[12]。以YE替代味精加入鱼糕中使其初始感官评分显著高于MSG组，虽然添加YE使鱼糕的白度降低，但是风味的显著改善和质构品质的提高弥补了白度的损失。在冻藏前30 d内，YE组鱼糕色泽微黄、无鱼腥味、鲜味明显、断面紧密、富有弹性，其感官评分均高于MSG组。这段时期YE组的蛋白质和脂质的氧化降解程度虽然略高于MSG组，但并没有对鱼糕的感官品质造成显著的负面影响。当冻藏时间超过30 d后，YE组的蛋白质和脂质的氧化降解程度大幅增加，给鱼糕的感官品质造成了显著的负面影响，致使冻藏后期部分YE组的感官评分低于MSG组。此外，KA66组鱼糕的感官评分始终维持较高的水平，这与其理化、感官品质的变化相符。

2.3 鱼糕冻藏品质的相关性分析

综上所述，针对鱼糕冻藏过程中的品质变化，分析了其中可能涉及的机理，发现理化品质与感官品质之间可能存在相互联系。因此，借助统计学方法进一步揭示了不同品质间的相关性，分析结果见图7。

由图7可知，4组鱼糕的相似之处在于，其感官评分均与TBARS值和TVB-N含量之间存在极显著负相关，与白度之间存在极显著正相关。这说明TBARS值、TVB-N含量和白度的变化显著影响鱼糕冻藏期间的感官评分。且4组鱼糕的TVB-N含量均与白度存在显著负相关，与4种质构参数之间均无显著相关性，说明TVB-N含量的增加主要通过降低鱼糕白度以影响其感官评分。对于组间的比较，MSG组鱼糕的TBARS值与弹性和咀嚼性显著相关，而在YE组鱼糕中无相关性，说明以YE替代味精可能减弱脂质氧化对鱼糕弹性和咀嚼性的影响。此外，在KA66和FA31组鱼糕中，感官评分与其白度和硬度显著相关，与其他质构参数和pH值不相关；而在KU012组鱼糕中，感官评分与其白度和pH值显著相关，与其他质构参数不相关。这说明添加KA66和FA31主要通过改变鱼糕的白度和硬度以影响其感官评分，而添加KU012对鱼糕质构参数的改变不足以显著影响其感官评分，它主要通过改变鱼糕的白度和pH值以影响其感官评分。感官评分与其他品质间的相关性分析很好地验证了上述对鱼糕冻藏期间品质变化机理的推测。

2.4 鱼糕冻藏期间品质预测模型的建立

由相关性分析可知鱼糕冻藏期间TBARS值和TVB-N含量与感官评分之间具有极显著的相关性。因此，采用动力学方程建立了TBARS值、TVB-N含量与感官评分的预测模型，以预估魚糕冻藏期间的品质变化。品质预测模型的建立将有助于提高本研究结果在实际生产中的指导价值。零级动力学（式2）和一级动力学（式3）经验方程常被用于预测食品贮藏过程中相关指标的变化情况[28-29]。因此，这两个方程被用于拟合数据以获得4种鱼糕冻藏期间的品质预测模型。

A=A0+k0t。（2）

A=A0exp （－k1t）。（3）

式中：A为品质因子浓度，mg/100 g； A0为初始时间品质因子浓度，mg/100 g；t为冻藏时间，d；k0为零级反应速率常数；k1为一级反应速率常数。

数据拟合后获得的模型方程和相关参数见表3。

调整后的R2值越大，说明数据拟合效果越好，模型的预测越精准。由表3可知，对于感官评分，一级动力学模型拟合后获得的R2均大于零级动力学，说明通过一级动力学模型预测获得的感官评分更接近真实值，因此一级动力学模型更适合用于预测鱼糕冻藏期间感官评分的变化。而对于TBARS值和TVB-N含量，零级动力学模型拟合后获得的R2均大于0.9，整体上优于一级动力学模型。因此，零级动力学模型更适合用于预测鱼糕冻藏期间TBARS值和TVB-N含量的变化。此外，国标规定鱼糕中的TVB-N含量不得超过20 mg/100 g。通过零级动力学模型的预测，添加味精组的鱼糕预计在冻藏320 d时达到TVB-N含量的限量。而KA66、FA31和KU012组的鱼糕分别在259，238，200 d达到菌落总数限量，与MSG组相比，冻藏保质期分别降低了19.06%、25.63%、37.50%。

3 结论

以KA66、FA31和KU012 3种YE替代味精加入鱼糕中，有助于维持鱼糕冻藏前期的感官品质。但是YE的高营养特性使鱼糕冻藏后期的蛋白质、脂质氧化降解程度更高，白度、硬度和咀嚼性显著下降。FA31和KU012组鱼糕的感官评分在冻藏后期低于MSG组，而KA66组鱼糕的感官评分始终高于MSG组，说明相对于另外两种YE，KA66更适于维持鱼糕的冻藏品质。此外， 感官评分与其他品质间的相关性分析很好地验证了对鱼糕冻藏期间品质变化机理的推测。动力学模型的拟合结果表明，一级动力学模型适用于预测鱼糕冻藏期间感官评分的变化，而零级动力学模型则更适用于TBARS值和TVB-N含量的预测。经预测，KA66、FA31和KU012组的鱼糕分别在259，238，200 d达到菌落总数限量，与MSG组相比，冻藏保质期分别降低了19.06%、25.63%、37.50%。因此，未来对酵母抽提物的研究应聚焦于调整其营养组成，以提高其对鱼糜制品冻藏品质的维持能力。

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