基于HS-SPME-GC-MS与OAV对5种臭鳜鱼产品特征风味的分析

杨 柳, 陈亚林, 徐宝才, 孙汉巨, 吴永祥

(1.合肥工业大学 食品与生物工程学院,安徽 合肥 230601; 2.合肥工业大学 农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽 合肥 230601; 3.黄山学院 生命与环境科学学院,安徽 黄山 245041)

鳜鱼隶属鲈形目鳍科鳜鱼属,又称翘嘴鳜。鳜鱼膘肥体壮、生长速度快,而且鳜鱼的生长特性造成了鳜鱼的刺少、肉味鲜美、肥而不腻、营养丰富,鳜鱼的鱼肉中含有丰富的蛋白质、氨基酸、脂肪酸以及矿物质等营养物质[1-2]。除此之外,中医还认为鳜鱼性味甘平,有补气血、益脾胃之功效,适合脾胃虚的老年人以及消化不好的幼儿及老年人食用,既容易消化也能够补气血,经济价值很高。

臭鳜鱼又称腌鲜鱼,是由新鲜鳜鱼通过发酵生产而成的,是有名的一道徽式传统菜,代表着徽州地方特色的美食[3]。臭鳜鱼拥有两百多年的历史,在一次偶然中发现并一直传承下来,越来越深受广大消费者的喜爱。臭鳜鱼具有“闻起来臭,吃起来香”的特点,肉质滑嫩有弹性,口感好。

目前关于臭鳜鱼特征风味的研究较多,但是如何确定特征风味的研究甚少,臭鳜鱼中的挥发性风味物质成分较复杂,醇、醛、酮类化合物是臭鳜鱼中风味的重要组成成分[4]。除此之外,臭鳜鱼中还有一些特殊的挥发性物质,例如含氮化合物和一些含硫化合物也是臭鳜鱼中的风味组成成分[5]。气味活度值(odor activity value,OAV)对于食品香味的研究具有重要的作用,通过物质的质量浓度和阈值来评价风味在食品中的影响,根据OAV可以筛选关键风味物质[6]。

本文针对安徽黄山本地的5种臭鳜鱼产品进行研究,通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪(head space-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)、电子鼻测定臭鳜鱼产品中的挥发性风味化合物并结合OAV来筛选特征风味。

1 材料与方法

1.1 材料

5种臭鳜鱼产品分别来源于桃花流水臭鳜鱼(产品1)、徽三臭鳜鱼(产品2)、徽字一号臭鳜鱼(产品3)、同庆楼臭鳜鱼(产品4)以及寻徽记臭鳜鱼(产品5);2,4,6-三甲基吡啶(纯度≥99%)购于阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器

TA-XTPLUS物性测试仪(英国STABLE公司);8890-7000D气相色谱三重四级杆质谱联用仪(美国安捷伦科技公司);PEN3电子鼻(苏州申贝科学仪器有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 鱼肉质构质地剖面分析

取每种产品背部鱼肉,将鱼肉切成1 cm×1 cm×1 cm的块状,利用TA-XTPLUS物性仪进行质地剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式测试,方法参考文献[7]。探头选择P/36R,测试条件为:测试前速度2 mm/s,测试速度1 mm/s,测试后速度1 mm/s,压缩弹性形变50%。每个产品取3块,每块测试3次,取平均值。

1.3.2 挥发性风味物质测定

每种产品取5 g,将产品搅碎置于20 mL顶空瓶中,并加入质量浓度为100 μg/mL的内标物(2,4,6-三甲基吡啶)10 μL。将已经老化好的萃取头(DVB/CAR/PDMS)插入顶空瓶中,在70 ℃水浴条件下萃取40 min,每个产品2个平行。

对5种产品进行挥发性风味化合物的测定,采用HS-SPME-GC-MS,色谱柱采用DB-WAX毛细管色谱柱(30 m×0.20 mm×0.25 μm),色谱柱条件以及质谱条件参考文献[8]。

数据通过系统软件处理,挥发性风味化合物采用NIST17.LIBRARY数据谱库进行鉴定,筛选出匹配度大于80的化合物,根据添加的内标物质量浓度计算挥发性风味化合物的质量浓度。

1.3.3 气味活度值的计算

挥发性风味化合物的OAV通过风味物质的质量浓度与其阈值的比值计算得到[9]。

1.3.4 电子鼻的测定

电子鼻方法参考文献[10]并加以改动,具体为:取鱼肉5 g,搅碎置于20 mL顶空瓶中,在60 ℃下孵育30 min后再富集20～30 min,富集完成后通过电子鼻进行测定,电子鼻的清洗时间为100 s,检测时间为100 s,进样时间为5 s,气体流量为120 mL/min。每种产品3个平行,取平均值。电子鼻的阵列序号及识别物质传感器见表1所列。

表1 电子鼻阵列序号及识别物质传感器

1.3.5 感官评价

根据文献[11]基于模糊学对鳜鱼的感官评定标准来评价5种产品,其评分标准和评分指标见表2所列。

表2 感官评分标准和指标

评价小组由嗅觉正常、经验丰富的10个人(5男5女)组成,由这10个人对5种产品进行打分,结果取均值。

1.3.6 数据处理

采用Excel和SPSSv26.0对数据进行处理分析,采用GraphPad Prism 9、Origin 2021对数据进行可视化处理。

2 结果与分析

2.1 不同产品鱼肉的质构分析

鱼肉的质构特性一般与其口感是直接相关的,若鱼肉的硬度、咀嚼性、弹性、黏附力和恢复力越高,则其口感会相对较好[12]。不同发酵条件下臭鳜鱼的质构会有差异,TPA主要是利用探头去模拟人口腔的咀嚼运动,通过软件分析得出硬度(hardness)、弹性(springiness)、黏附力(adhesiveness)、咀嚼性(chewiness)和恢复力(Resilience)等。产品的质构分析结果如图1所示。

图1 5种臭鳜鱼产品质构分析雷达图

图1中,5种产品鱼肉的硬度均在1 600～2 000 g以内,其中产品2和产品3的硬度略高,鱼肉的硬度与盐水的渗透有关,鱼肉中的水分会流出,导致鱼肉的硬度增加[13]。几种产品的弹性、黏附力和咀嚼性差异不大,产品3的恢复力较其他产品高0.1左右,说明鱼肉在受压条件下快速恢复形变的能力较好,肉质相对更紧致。

不同发酵条件对发酵鱼肉的质构产生影响,TPA分析可以反映不同产品鱼肉的质构特性,对臭鳜鱼的食用方面、品质评价及控制方面提供理论参考。

2.2 不同产品挥发性风味化合物的分析

2.2.1 挥发性风味化合物数量和种类的分析

臭鳜鱼中挥发性风味化合物种类繁多、成分复杂,可将化合物分为醇类、酸类、酯类、醛类、酮类等[14-16]。本文利用HS-SPME-GC-MS从5种臭鳜鱼产品中共检测到86种挥发性化合物,将其分成醇类、酸类、酯类、醛类、酮类、碳氢化合物、芳烃化合物以及其他类(含氮、含硫化合物),5种臭鳜鱼产品分别有45、43、52、47、55种挥发性化合物,如图2所示,5种产品共有的化合物有13种,分别为1辛烯3-醇、正丁醇、乙酸、肉豆蔻酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、3,5,5-三甲基2-己烯、十六烷、苯酚、吲哚、二甲基三硫化物和甲氧基苯肟。

图2 5种臭鳜鱼产品化合物种类韦恩图

5种产品挥发性风味化合物的柱状图如图3所示。

图3 5种产品挥发性风味化合物的柱状图

从图3a可以看出,在5种产品中数量上占优势的化合物为醇类、酸类、芳烃类以及碳氢化合物,醛酮类以及其他化合物在5种产品中的数量都较少;从图3b可以看出,在质量分数上占优势的化合物也是上述几种,其中产品5中酯类化合物的质量分数最多,产品1～3中质量分数最多的是酸类。正是由于各种化合物的存在及相互影响形成了臭鳜鱼的风味。

2.2.2 OAV对臭鳜鱼特征风味的鉴定

由于臭鳜鱼中的挥发性风味化合物种类较多、成分较复杂,通过查阅文献[17]以及相关文献不同化合物的气味阈值,计算产品中检测的挥发性风味化合物的OAV来筛选出关键化合物。

当化合物OAV大于等于1时,被认为是关键物质,该物质对总体风味有贡献,对总体风味有显著影响;当OAV小于1时,化合物被认为对整体风味没有显著影响[18-19]。一般阈值越高的化合物对产品整体风味的贡献值较小;相反,阈值较低的化合物对产品整体风味的贡献值较高,影响较大。所有产品中OAV大于等于1的化合物见表3所列。

表3 5种臭鳜鱼产品按挥发性风味化合物的OAV

由表3可知,根据OAV确定所有臭鳜鱼产品的关键化合物为1-辛烯-3-醇、乙酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、吲哚、二甲基三硫化物,在其他产品中还存在其他OAV较高的化合物,例如芳樟醇、4-甲基戊酸、乙酸乙酯、乙苯、二甲基二硫化物等,芳樟醇仅对产品1、2、5有贡献,4-甲基戊酸在产品2中没有出现,但在其他产品中OAV很高,乙酸乙酯对产品5的贡献较高。

挥发性风味化合物的形成是由于一些酶的存在分解了鱼肉的蛋白以及脂肪,产生了一些具有风味的小分子化合物,形成了鱼肉的特殊风味。酸类化合物是由于微生物酶和内源酶对脂肪的作用,导致脂肪分解产生乙酸和丁酸等酸类物质,酸类物质的阈值较低,也是臭鳜鱼中较为重要的化合物,其中乙酸具有醋香味,丁酸具有蛤蜊奶油味[20]。醇类化合物一般在发酵前期含量较多,随着发酵的进行醇类化合物会进一步氧化成醛、酮等化合物,也可与酸类化合物发生酯化反应生成酯类物质。

研究发现,1-辛烯-3-醇是发酵制品中普遍存在的物质,具有蘑菇的香气[21],芳樟醇一般是在香辛料中普遍存在的物质,臭鳜鱼中芳樟醇的存在也可能是由于在发酵过程中添加了少量香辛料而形成的。

对臭鳜鱼风味影响较大的硫化物和吲哚是在发酵过程中由于微生物的作用代谢产生的,这些化合物的刺激性较高,对风味有不好的影响,但是研究发现随着高温烹饪这类化合物会分解,烹饪好的臭鳜鱼并不会有任何不良的气味[22]。

2.3 不同产品鱼肉的电子鼻分析

电子鼻是一种仿生检测分析技术,是一种新型的快速检测食品的气味扫描仪,电子鼻拥有特定的传感器以及系统的识别模式对敏感气味进行识别,灵敏度高、响应速度快,广泛应用于挥发性气味分析[23],结果如图4所示。

图4 5种臭鳜鱼产品的电子鼻雷达图

由图4可知:电子鼻的10种传感器对5种产品的风味均有响应值,其中响应值略高阵列序号为R2、R7、R9,分别对应氮氧化合物、硫化物、芳烃类及有机硫化物;产品4的这3种传感器的响应值最高,从上述分析的结果来看产品4的硫化物以及含氮化合物(主要是吲哚)的OAV较其他几组高,电子鼻的测定也从侧面验证了关键化合物的存在。

2.4 感官评价分析

通过感官评价对上述5种臭鳜鱼产品进行分析,并验证化合物对风味的影响,评价结果见表4所列。从表4可以看出,分别从鱼肉的组织状态、色泽、气味和口感4个方面来评价鱼肉,其中感官评价结果较高的为产品3,产品4的感官评价最低,这与上述的分析结果中产品4的硫化物以及含氮化合物OAV较高的结果相对应,由于产品4中鱼肉的含硫化合物和吲哚的影响较大,导致产品4鱼肉的感官评价较其他组差,只有76.0分,评分较高的产品可达80.0分,说明硫化物和吲哚的存在会影响臭鳜鱼鱼肉的口感及风味,但是最后几种臭鳜鱼产品的感官评价总分相差并不大,说明在蒸煮后的臭鳜鱼风味良好,并不会因硫化物和吲哚的影响而对鱼肉口感造成太大影响。

表4 5种臭鳜鱼产品的感官评价结果

3 结 论

随着臭鳜鱼产品越来越受到消费者的喜爱,对于臭鳜鱼的研究也越来越多。臭鳜鱼是一种发酵产品,在发酵过程中影响因素较多,这些影响因素会导致生产的不稳定性。5种市售臭鳜鱼产品的质构没有太明显的差异,基于HS-SPME-GC-MS和电子鼻分析不同品牌臭鳜鱼的风味,共检测到86种挥发性风味化合物,其中有13种物质在5种产品中都存在,通过计算AOV最终得到7种关键风味化合物,分别为1-辛烯-3-醇、乙酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、吲哚、二甲基三硫化物,除了以上7种关键风味物质,其他物质例如芳樟醇、乙苯、4-甲基戊酸、乙酸乙酯等在个别产品中也是较为重要的物质。不同品牌臭鳜鱼的风味不同,但是也有共同的关键风味,这为其他研究臭鳜鱼发酵以及发酵终点的风味研究提供了基础。