预制水产品风味劣变机制及其调控方式研究进展

赵 茜，陈 剑，李 欢，王彦波,2,*

（1.浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江 杭州 310018；2.北京工商大学食品与健康学院，北京 100048）

近年来，在国家经济发展和居民消费方式转变背景下，预制菜呈现出迅猛发展的强劲势头，已成为食品行业发展速度最快的品类之一。预制菜即预制食品，通常是指以农、畜、禽或水产品为原料，经适当加工，在常温、冷藏或冷冻下贮藏、流通、销售的直接食用或食用前简单加工的产品，一般可依据食用方式分为即食、即热、即烹、即配食品[1]。我国是水产品生产大国，多年居世界首位，2021年全国水产品总产量达到6 690.29万 t[2]。在营养、健康饮食大趋势下，消费者对富含蛋白质、维生素、多不饱和脂肪酸等营养成分的预制水产品需求也在逐年增加[3-4]。然而，由于中性pH值、高水分、高蛋白以及贮存和销售过程中易发生温度波动等特点，预制水产品会受到蛋白质氧化、脂质氧化的影响，易在微生物、内源酶作用下发生降解，导致风味劣变[5-6]。风味劣变限制了水产品预制菜的工业化生产和推广应用，因此深入探讨风味劣变机理，调控水产品风味变化，延长预制水产品的保质期，对推动预制菜产业发展具有深远意义。鉴于此，本文对蛋白质氧化、脂质氧化、微生物及内源酶作用下预制水产品风味劣变的机制进行了详细阐述，对预制水产品风味调控方式进行了归纳总结，以期为预制水产品风味保持、“风味＋健康”双导向调控及预制菜行业发展提供参考。

1 预制水产品风味劣变机制

预制水产品在加工、运输和贮藏过程中易发生腐败变质，产生风味劣变，进而对水产品食用品质、安全性及经济效益产生巨大影响。预制水产品的风味变化源于3 种基本机制：氧化、微生物降解及内源酶作用，其中氧化作用主要包括蛋白质氧化和脂质氧化[7-8]。

1.1 蛋白质氧化作用下预制水产品风味劣变机制

作为水产品肌肉组织的重要组成成分，贮藏期间蛋白质易发生氧化，导致预制水产品的风味劣变。蛋白质氧化作用下的预制水产品风味劣变机制如图1所示[9]。蛋白质在自由基的直接作用下或脂质氧化、金属离子及其他氧化剂间接诱导所发生的共价键修饰变化，引起蛋白质结构与功能性质改变的过程即为蛋白质氧化[10]。氧化产生的羰基与游离氨基酸的α-氨基以Strecker途径发生反应，降解生成的醛类物质会引起水产品不良风味[11]。由氧化产生的游离氨基酸进一步分解产生的醛、酮、醇、酸、胺类等物质导致水产品风味的风味劣变。氧化导致的蛋白质主链断裂及侧链氨基酸氧化修饰，使得风味前体相关的氨基酸损失，影响预制水产品的风味。另外，氧化诱导造成的蛋白质构象变化，使维系蛋白质和风味物质结合的作用力发生改变，对水产品风味造成不良影响。蛋白质在微生物和内源蛋白酶作用下降解也会产生醛、酮、醇、酸、胺类等物质导致产品发生风味劣变[12]。预制加工方式如加热、蒸煮、烤制、腌制、冷藏及冻藏处理期间，水产品的蛋白质发生氧化及变性，也会带来风味劣变的不良影响。Wang Yixin等[13]对青鱼进行研究发现，蒸汽预制青鱼能够降低鱼肉营养成分的损失，另外蒸制工艺下鱼肉的风味变化与蛋白质氧化和脂肪氧化密切相关。因此，在预制水产品的加工过程中，以适宜的加工工艺正向影响产品风味，减小蛋白质氧化对风味的不良作用，对预制水产品的风味调控具有重要意义。

图1 蛋白质氧化作用下预制水产品风味劣变机制Fig.1 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of protein oxidation

1.2 脂质氧化作用下预制水产品风味劣变机制

水产品在捕获、运输、预制加工及贮藏过程中极易受到贮藏温度、光照及氧气等促氧化条件的影响，发生脂质氧化反应，造成水产品颜色变化、醛类物质积累及典型酸败异味产生[14-16]。脂质氧化作用下的预制水产品风味劣变机制如图2所示。自由基链式反应、光敏氧化及酶促氧化是脂质氧化的主要类型，其中不饱和脂肪酸发生的自由基链式反应及内源脂肪氧合酶催化下多不饱和脂肪酸被氧化的酶促反应是水产品脂质氧化的主要方式[17-18]。在内源脂肪氧合酶、磷脂酶及脂酶作用下，磷脂和三酰基甘油产生的脂肪酸易氧化生成醇类、羰基化合物等物质[19]。在引发剂及光敏物质的作用下，水产品中的脂质发生氧化，形成的不饱和脂肪酸进一步生成氢过氧化物，再分解成醛、酮、醇、酸等物质，导致水产品的风味劣化。另外，脂质氧化的终产物丙二醛引发蛋白质交联，进一步氧化产生的醇、醛、酮类挥发性物质会增加水产品腐败腥味[20]。在富含多不饱和脂肪酸的水产品中，脂质氧化可以先于微生物作用导致制品腐败及风味劣变[21]。预制水产品的低温冷藏、冷冻贮藏及冷链物流，虽能延缓脂肪氧化速度，但无法完全抑制脂肪氧化的进程。即使在低温冻结状态下，水产品表面冰晶升华形成细微孔洞，脂肪酸仍会与空气接触发生氧化，影响产品风味。Shen Shike等[22]研究低温真空加热处理的鲟鱼鱼片脂质氧化和风味变化发现，低温真空加热可以抑制鱼片中共轭二烯和硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）的生成。Kawabe等[23]研究发现贮藏过程中牡蛎的多不饱和脂肪酸氧化会产生己醛、戊醇等物质，对风味造成不良影响，三甲胺及挥发性羧酸类物质不断积累，也会造成牡蛎的风味劣变。因此，从预制工艺、添加抗氧化物质、采用适宜包装方式角度调控脂肪氧化，减少预制水产品的风味劣变受到了广泛关注。

图2 脂质氧化作用下预制水产品风味劣变机制Fig.2 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of lipid oxidation

1.3 微生物作用下预制水产品风味劣变机制

水产品的腐败是微生物活动、自溶及化学氧化作用的结果，其中，微生物活动更容易造成腐败，导致水产品风味劣变，品质快速下降[24-25]。微生物作用下的预制水产品风味劣变机制如图3所示。蛋白质被微生物蛋白酶水解成多肽和氨基酸，释放的氨基酸可转化为α-酮酸、硫化物、氨、三甲胺等物质，导致预制水产品的风味劣变[26-27]。同时，分解脂肪的微生物能生成脂肪酶使脂肪水解为甘油和脂肪酸，加之氧化作用生成醛、酮、醇、酸、酯等物质影响水产品风味。Odeyemi等[8]对冷鲜及加热后的预制鱼、虾产品的腐败菌进行分析，指出希瓦氏菌、假单胞菌、嗜冷杆菌属等微生物是导致水产品腐败及风味变化的重要微生物。因此，对水产品腐败微生物群及其互作机制进行分析，表征腐败菌与预制水产品风味变化的相关性，对预制水产品的品质保持与风味变化分析具有重要意义。另外，也可以从贮存温度、处理条件和包装方式角度控制微生物的生长，进而调控预制水产品的风味及保质期。

图3 微生物作用下预制水产品风味劣变机制Fig.3 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of microorganisms

1.4 内源酶作用下预制水产品风味劣变机制

水产品的内源酶活性高并携带有大量微生物，冷藏及冷冻过程可以有效延长水产品的货架期，但其中的风味劣变仍在持续。内源酶作用下的预制水产品风味劣变机制如图4所示。内源性蛋白酶在水产品中以酶原形式存在，细胞凋亡程序在鱼体死后被启动，内源性蛋白酶被激活导致蛋白质分解[28-29]。主要的内源蛋白酶包括钙蛋白酶、组织蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶等，在水产品的预制加工和贮存过程中持续作用，使蛋白质降解生成氨基酸再转化为醛、酮、酸、胺类等不良风味物质[30-32]。同时，水产品风味劣变的产生与脂肪酶和磷脂酶对脂质的水解有关，脂氧合酶也能够诱导预制水产品贮藏期间的脂质氧化及降解，释放的游离脂肪酸进一步氧化产生醛、酸等不良风味物质[33]。Yilmaz等[34]研究发现贮藏温度升高沙丁鱼内源脂氧合酶活性提升，加速了鱼片脂质氧化进程，对风味产生了不良影响。另外，预制加热等处理会影响水产品内源酶的活性，也会改变肌原纤维的构象，从而改变其对内源性蛋白酶的敏感性，进而影响预制水产品风味。总体而言，内源酶引起的水产品风味劣变与蛋白质降解、脂质的氧化及水解高度相关，采用适宜的预制方式及加工手段，调控内源酶对蛋白质及脂质的作用，可以控制内源酶引起的预制水产品风味劣变。

图4 内源酶作用下预制水产品风味劣变机制Fig.4 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of endogenous enzymes

2 预制水产品风味调控方式

基于预制水产品贮藏期间易导致腐败与风味损失的特点，可以采取适当的风味调控方式，如调整预制工艺以减少产品的风味损失，也可以通过外源添加物对预制产品的特定风味进行补偿。另外，真空包装、气调包装及涂膜保鲜等方式也被证实有不同的预制水产品风味调控效果。

2.1 以预制工艺调控水产品风味

以预制工艺调控水产品风味相关研究汇总见表1。预制工艺阶段，采用腌制法处理水产品，蛋白质降解产生的游离氨基酸和多肽可以作为挥发性风味物质的前体。食盐的抑制作用也可以改变内源蛋白酶、脂肪水解酶、脂肪氧化酶和磷脂酶的活性，调控内源酶引起的蛋白质水解和脂质氧化降解作用，进而调控预制水产品风味[35]。沈晖等[36]针对刀鱼直接蒸制存在的鲜味不足及腥味较大的问题，采用改进的腌制工艺提高了清蒸刀鱼组织结构及风味。超声辅助腌制、真空滚揉和超高压等预处理工艺也被证明能通过影响腌制效果提高产品的风味，提升预制水产品品质[37]。预制阶段的水产品去腥处理，酵母、乳酸菌、多酚、黄酮等物质的添加能够对水产品起到去腥增鲜、提升风味的效果。另外，以干燥方式进行水产品的预制加工，能够提高产品的贮藏性能，改善产品的质地并促进风味的形成。预制水产品加工过程的腌制、脱腥工艺、预制工艺通过直接引入风味前体物质，或调控蛋白质、脂肪、微生物活动等方式，为预制水产品风味改善提供了新思路。

表1 预制工艺调控水产品风味Table 1 Processing techniques used for regulating the flavor of aquatic products

2.2 以外源添加物调控水产品风味

酶及微生物具有为食品工业添加挥发性芳香化合物的特点，在水产品风味调控方面体现出显著优势[42]。外源添加物对水产品风味调控的相关研究汇总见表2。研究人员从发酵食品中分离出大量微生物作为风味改良剂，主要包括乳酸菌、葡萄球菌、酵母菌和霉菌等[43]。这些微生物在改善风味、促进色泽形成、提高产品安全性等方面发挥重要作用。如乳酸菌能够抑制食品中有害微生物的生长繁殖，可通过产蛋白酶来降解蛋白质，产生游离氨基酸、小分子肽等，从而增强产品的鲜味、厚味等味感[44-45]。在“健康”的“大食物观”引领下，植物提取物、天然抗氧化剂在控制水产品脂质氧化、调控预制水产品风味方面展现出显著优势[46]。这些物质多数因含有酚羟基，能清除过氧化物自由基、螯合金属离子，从而延缓氧化进程[47]。另外，酵母抽提物呈鲜增香效果明显，是当前常用去腥增鲜添加物之一，而呈味肽作用于水产品能够影响其风味形成，并能与其他呈味物质产生协同作用，进而调控预制水产品风味。Harada-Padermo等[48]研究从香菇副产物中提取出的鲜味成分，指出其在减盐增鲜及作为食品风味增强剂方面具有潜力。总体而言，以酶、微生物、抗氧化剂等外源添加物调控水产品风味得到了一定关注，但鲜有研究报道调控过程中的风味变化机制。预制水产品风味研究可以在开发新型外源添加物的基础上，着重关注添加物对水产品风味的调控机制，促进预制水产品风味的保持。

表2 外源添加物调控水产品风味Table 2 Exogenous additives used for regulating the flavor of aquatic products

2.3 以改变包装方式调控水产品风味

从改变包装方式角度减缓预制水产品风味变化，可以通过真空包装、气调包装以及涂膜保鲜等方式来隔绝氧气调控蛋白质氧化及脂肪氧化进程。包装方式对水产品风味调控的相关研究见表3。Dang等[54]研究发现，相对于传统包装，真空包装能在贮藏过程中更有效地抑制鲶鱼片的脂肪氧化。然而，真空包装虽能较好地抑制需氧微生物的生长，但此方式带来的压力作用于产品会导致组织结构变化，引起汁液流失、色泽及风味变化。研究指出气调包装与其他保存策略相结合，如结合低温处理、添加植物提取物、臭氧辅助和等离子体处理等，实现了较好的水产品风味保持效果[55-57]。目前，随着消费者对健康、安全和方便的预制水产品的需求增加，也推动了新型保鲜技术的发展。可食性涂膜材料能够装载抑菌成分，延缓微生物生长繁殖，有效抑制水产品的氧化变质，从而改善贮藏期间鱼肉的风味，延长水产品的货架期[58]。近年来，减缓微生物作用下的水产品腐败，探索安全高效的生物防腐剂也在提高水产品品质方面受到广泛关注。Zhang Bo等[59]研究指出芽孢杆菌属分泌的脂肽是水产品品质保持的潜在生物保存剂，以脂肽为核心材料的纳米包装在保证水产品新鲜度、风味变化方面具有广阔前景。以包装方式调控水产品风味，通过隔绝氧气调控氧化进程在保持水产品风味方面表现出了较大优势，持续开发适用于不同种类预制水产品的新型包装方式，最大程度保持预制水产品营养及风味，对预制菜行业发展具有重要意义。

表3 包装方式调控水产品风味Table 3 Packaging methods used for regulating the flavor of aquatic products

3 结 语

基于预制水产品风味劣变机理，以预制工艺、外源添加物、新型包装方式角度调控蛋白质氧化、脂质氧化、微生物及内源酶作用，对预制水产品风味保持及调控起到了积极作用。目前预制水产品风味形成与调控机理研究尚待深入探讨，推广应用方面还有诸多问题待解决，如何在满足消费者食用方便、获取快捷的需求基础上最大程度保留或增加其营养成分和风味物质，对预制水产品行业既是挑战也是机遇。跨领域、多技术协同增效助力预制水产品发展是未来的重要方向。以新方法（如从热量、能量转变角度）评价预制水产品品质及风味变化，以计算机视觉结合数据融合手段，建立货架期预测模型，表征贮藏期间水产品风味变化，都为预制水产品的风味调控提供了新思路。预制水产品发展在保证安全性基础上，也要做到“风味＋健康”双导向。完善预制产品标准化生产流程，提升生产装备自动化、智能化水平，未来的发展还需紧密结合行业的技术提升与设备更新。另外，完善低温配送标准体系，构建链接生产、运输、加工、配送的一体化可追溯温控冷链体系，可以为延长预制菜保质期、扩大配送范围、降低物流成本提供基础，以期更好地保持预制水产品风味，助力预制菜产业变革及长远发展。