炸制过程中糖醋脆皮鱼风味物质的变化

范海英 袁 灿 乔明锋 陈丽兰 蔡雪梅 易宇文 王 卫

(1. 四川旅游学院,四川 成都 610100;2. 肉类加工四川省重点实验室,四川 成都 610100)

糖醋脆皮鱼是一道著名川菜,色泽金黄,外酥内嫩,香气扑鼻,备受国内外消费者青睐。其制作工艺流程包括剞刀、码味、挂糊、油炸、淋汁5道工序[1]。糖醋脆皮鱼的色泽金黄,外酥内嫰主要是由挂糊和油炸步骤决定,同时油炸步骤对糖醋脆皮鱼的风味也有很大的影响。有研究[2]指出,消费者对油炸食品的喜爱,不仅在于脂肪赋予食物的物理特性,更多的是因为其特有的、令人愉悦的、具有特征性的油炸香味。而这种香味既可能来自热诱导食物变化和油原料产生的香味,也可能来自淀粉糊化、美拉德反应、焦糖化作用等复杂变化[3-5]。由此可见,炸制过程对于糖醋脆皮鱼香味的形成至关重要,但是,关于糖醋脆皮鱼炸制过程中的风味变化研究较少。

风味是评价糖醋脆皮鱼品质优劣的重要指标之一[6]。脆皮鱼风味由滋味和气味两部分组成。滋味是由氨基酸、有机酸、糖类等呈味物质刺激口腔内味蕾,以及与其相连的神经末梢产生的;气味是由挥发性化合物刺激人体嗅觉器官产生的,其成分和含量对脆皮鱼整体风味有重要影响[7-8]。目前针对糖醋脆皮鱼风味挥发性物质的研究鲜有报道。研究拟通过气相色谱—离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)、电子鼻、电子舌和氨基酸分析技术,分析糖醋脆皮鱼在油炸过程中香味化合物和滋味化合物的变化,以期为糖醋脆皮鱼的产业化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

草鱼、菜籽油:市售;

红薯淀粉:北京闵松经贸有限公司;

盐酸(浓度≥35%)、苯酚、磺基水杨酸:分析纯,成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

电子鼻:FOX 4000型,法国Alpha MOS公司;

电子舌:Astree型,法国ALPHA MOS公司;

气相色谱—离子迁移谱联用仪(GC-IMS):FlavourSpec1H1-00053型,德国GAS公司;

全自动氨基酸分析仪:S-433D型,德国Sykam公司。

1.3 方法

1.3.1 糖醋脆皮鱼生产工艺 鲜鱼以流水洗净体表黏液和杂质、腹腔内血污、内脏和黑膜,将鱼身两侧各剞5刀,用食盐、料酒、姜、葱码味15 min,再用水淀粉进行挂糊,放入180 ℃的食用油中油炸定型后捞出,定型炸制时间为3 min,每隔1.5 min取样,样品分别记为A和B。而后待油温升到200 ℃时,再将鱼放入炸至色黄、酥脆时捞出装入盘中,熟制时间为2 min,每隔1 min取样,样品分别记为C和D;少许食用油烧至120 ℃,加入姜、葱、蒜炒香,再加入鲜汤、食盐、酱油、醋、白糖、水淀粉收汁,味汁浇在鱼上,撒上葱丝、泡辣椒丝即成[1]。

1.3.2 电子鼻分析 将切碎的糖醋脆皮鱼样本2.00 g放入25 mL的顶空中,加盖密封,于50 ℃水浴加热30 min,室温平衡10 min后测定。载气流速150 mL/s,进样体积500 μL,数据采集时间120 s,数据采集延迟180 s。每个样品平行测定8次,取后5次数据[9]。

1.3.3 电子舌分析 取脆皮鱼样品10 g,分别加入80 mL蒸馏水混匀,6 000 r/min离心30 min,取上清液,使用电子舌进行测定。样品数据采集时间为120 s,以采集与清洗交替进行采集,采集周期为1.0 s,每个糖醋脆皮鱼样品平行重复采集5次[10]。

1.3.4 GC-IMS分析 根据文献[11],修改如下:将样品绞碎,称取5.00 g于20 mL顶空萃取瓶中,自动取样器的孵育温度为60 ℃,孵育时间为15 min。

1.3.5 氨基酸分析 根据文献[9],修改如下:称量糖醋脆皮鱼样品10.0 g置于50.0 mL容量瓶中。

1.4 统计分析

通过Unscrambler X 10.4软件进行偏最小二乘法(partial least squares regression,PLSR)分析,采用SPSS 20.0软件进行Pearson相关性分析,利用Origin 2019中Apps插件进行主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚类分析(cluster analysis,CA),并通过Origin 2019绘图。

2 结果与讨论

2.1 电子鼻分析

2.1.1 电子鼻对糖醋脆皮鱼的响应 由图1可知,12根传感器TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/2、P30/1、PA/2、T70/2、P40/1、P10/1、P10/2和T30/1信号强度较为明显,与文献[12—13]传感器的信号响应值相似。而不同阶段的糖醋脆皮鱼信号强度大小排列顺序为B>A>C>D,可能随着炸制时间的延长,挂糊的淀粉发生糊化,鱼肉本身发生美拉德反应,使得样品的香气强度增加,致使样品B表现出较强的信号强度,而熟制过程,油炸时间过长,会导致样品的香气强度下降[12-13]。由表1可知,糖醋脆皮鱼中碳氢化合物、苯类、胺类、醇类、烷烃类、酮类和氯类物质信号强度较为明显。

表1 传感器对应敏感物质类型[9]

图1 不同阶段糖醋脆皮鱼样品的电子鼻雷达图

2.1.2 电子鼻对糖醋脆皮鱼的主成分分析 从图2可以看出,PC1和PC2累计贡献度为97.6%,说明提取的信息能够反映出糖醋脆皮鱼样本的香气特征信息。样品A、B、C和D数据点之间无重复,并分布在不同的4个象限,表明电子鼻能很好地区分不同炸制阶段的样品的香气。样品A和B分布在Y轴右侧,样品C和D分布在Y轴左侧,说明样品A和B的香气特征与样品C和D的有显著差异,可能是由于样品A和B为定型阶段采集的样品,炸制时间短,而样品C和D为熟制阶段采集的样品,炸制时间较长,使得香气化合物总量降低。

图2 不同阶段糖醋脆皮鱼样品电子鼻的主成分(PCA)分析

2.2 电子舌分析

2.2.1 电子舌对糖醋脆皮鱼的响应 电子舌的传感器包括AHS-Sourcess、CTS-Saltiness、NMS-UMAMI、PKS、CPS、ANS、SCS共7个传感器,其中AHS、CTS、NMS传感器分别为酸、咸、鲜,具有专一性识别[9]。由图3可知,传感器AHS、NMS和CPS信号强度大小差异不明显。传感器CTS的信号强度大小顺序为D>C>B>A,传感器ANS的信号强度为A>B>C>D,传感器SCS传感器型号强度大小顺序为D>A>B>C,表明样品间的鲜味和酸味差异不明显,样品D的咸味最明显。

图3 不同阶段糖醋脆皮鱼样品的电子舌雷达图

2.2.2 电子舌对糖醋脆皮鱼的主成分分析 从图4可以看出,PC1和PC2累计贡献度为86.8%,超过85%,说明提取的信息能够反映糖醋脆皮鱼样本的滋味特征信息。糖醋脆皮鱼样品的数据采集点的区域无重叠,且分布于象限不同的区域,说明主成分分析可以对样品进行有效区分,且不同炸制阶段的样品的滋味在PC1和PC2上具有显著性差异。在PC1上,糖醋脆皮鱼的滋味响应强度随着炸制时间的延长而提高,可能是由于随加热时间的延长,风味物质增多[7]。

图4 不同阶段糖醋脆皮鱼样品电子舌的主成分(PCA)分析

2.3 GC-IMS分析

2.3.1 GC-IMS谱图和指纹谱图分析 由图5可知,部分反应离子峰(reaction ion peak,RIP)的点颜色随炸制时间的延长而加深,部分RIP峰的点颜色随之变浅直至消失,表明随炸制时间的延长,既有新的香气化合物产生,也有香气化合物的消除。

RIP峰的颜色深浅代表香气化合物的浓度高低,红色说明香气化合物的浓度越高,颜色越深说明其浓度越高,白色表示其浓度越低

为进一步分析不同炸制阶段糖醋脆皮鱼样品的香气化合物,采用GC-IMS的Gallery Plot插件产生RIP峰的指纹谱图。如图6所示,指纹图谱可分为3个区域,区域A的香气化合物浓度在不同炸制阶段无明显变化,包括二甲基乙酰胺、β-罗勒烯、3-甲基丁醇、2,3-丁二酮、糠醛、丙酮、2-己酮、丁醛、3-甲基-1-戊醇和噻唑。区域B的香气化合物浓度随炸制时间的延长而降低,主要的化合物有乙酸丙酯、乙酸乙酯(单聚体)、(E)-3-己烯醇、庚醛、己醛、α-松油烯、2-丁氧基乙醇、α-正丙醇、二甲基三硫、戊酸乙酯、丁酸三甲基乙酯和3-辛烯-1-醇。区域C的香气化合物浓度随炸制时间的延长而增加,主要化合物包括2,5-二甲基呋喃、丙酸、己酸甲酯、3-甲基丁烷-1-醇、柠檬烯、2-乙酰噻唑(M)、2-羟基丙酸乙酯、2-丁酮、丙基硫化物、2-环己烯-1-酮、戊醛、2-乙酰噻唑、2-苯乙醇、2,4,6-三甲基吡啶、2-乙酰基-1-吡咯啉和2-乙酰吡啶(D)。

同一行表示同一糖醋脆皮鱼香气化合物的信号峰,同一列表示不同样品的同一种香气化合物的信号峰

2.3.2 香气化合物的定性分析 由表2可知,不同炸制阶段的糖醋脆皮鱼中共检出46种单体或者二聚体香气化合物,其中醛类7种、酮类5种、醇类10种、酯类9种、烯烃类4种、杂环类7种、其他化合物4种。糖醋脆皮鱼香气体化合物在不同炒制阶段的相对含量如图7所示。由图7可知,糖醋脆皮鱼香气化合物的醛类和酮类相对占比差异性明显,分别为16.00%～21.50%,15.10%～24.20%,呈先增后减的趋势,其中相对含量最大的是B样品。醛类和酮类主要来源于脂质氧化而生成的典型化合物,呈现出甜香、花果香等[14],比如油酸经热处理可以形成一定量的己醛、庚醛、辛醛和壬醛。醛类化合物主要有糠醛、戊醛、己醛、庚醛、2-丁酮、2,3-丁酮和2-己酮。其中己醛被认为对熟草鱼的风味具有较大的贡献[3],2,3-丁二酮可提供奶油的香气。醇类相对含量占比最高,样品间的差异性不明显,样品A、B和D的含量相似,其占比范围为47.00%～53.30%,其中样品A的占比最高。醇类物质一般由醛酮发生还原而生成或者由脂质氧化分解而来,其风味与化合物本身碳原子数有关,一般3个碳原子以下的醇类物质大多具有愉悦的香味,4～6个碳原子具有近似麻醉气味,超过7个碳原子有芳香气味[15],主要的醇类物质有3-辛烯-1-醇、3-甲基丁醇、异丁醇、2-苯乙醇和(E)-3-己烯醇,其中3-辛烯-1-醇具有类似蘑菇香气,是由亚油酸降解而来[3]。酯类主要由醇类与酸类物质酯化反应而成,是肉类特征香味的重要物质,可呈现甜香和果香。样品间的酯类相对占比差异明显,但是,酯类物质占比较少,其归因于高温油炸不利于脂类物质的生成[16]。酯类百分含量占比为1.10%～4.00%,主要有乙酸乙酯、戊酸乙酯、丁酸3-甲基乙酯和2-羟基丙酸乙酯。杂环占比8.20%～11.00%。高温或者长时间油煎会导致少量美拉德反应风味物质(呋喃)的形成[17],主要有2,5-二甲基呋喃、2-乙酰噻唑、2,4,6-三甲基吡啶和噻唑,可赋予样品坚果香和芳香味[18]。烯烃0.25%～0.41%,其他0.20%～0.90%,α-松油烯、β-罗勒烯和柠檬烯均属于萜类化合物,可提供样品木香和柠檬香[19]。

表2 糖醋脆皮鱼香气物质鉴定结果

同类化合物标注的字母不同表示有显著性差异(P<0.05)

2.4 氨基酸分析

糖醋脆皮鱼的游离氨基酸是由鱼肉炸制过程中蛋白质降解产生,游离氨基酸是食品的重要的滋味的呈味物质,其含量多少取决于Strecker降解、氨基酸与糖的交联、肽的降解反应[20-22]。由表3可知,糖醋脆皮鱼中共检测出21种游离氨基酸,游离氨基酸总量(TFAA)为1 142.6～1 540.7 mg/kg,其变化无规律性,与文献[21]中游离氨基酸随烹制时间延长而显著增加不同。游离氨基酸可分为鲜味、甜味、苦味、无味四大类呈味氨基酸,与文献[21]报道油炸鱼块在油炸过程中游离氨基酸组成和含量相似。鲜味氨基酸为谷氨酸和天冬氨酸,鲜味氨基酸含量差异性明显,其含量排列顺序为C>D>B>A。甜味氨基酸以甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸、丝氨酸、脯氨酸为主,甜味氨基酸含量差异性明显,其大小顺序为A>C>D>B,主要苦味氨基酸有氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、酪氨酸、精氨酸,其含量差异性明显,大小顺序为A>D>C>B,其中组氨酸被认为是造成水产品中的“肉香”特征品质[22]。无味氨基酸以磷丝氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸和羟脯氨酸为主。

表3 糖醋脆皮鱼游离氨基酸含量、阈值、呈现特性及TAV值†

采用滋味强度值(taste activity value,TAV)进一步分析游离氨基酸对糖醋脆皮鱼滋味的影响,其为样品中滋味物质的含量与相应阈值比值,结果如表3所示,TAV值>1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、蛋氨酸,说明谷氨酸、丙氨酸、精氨酸对样品的鲜味、甜味、苦味分别有较大贡献。有研究[3]发现,谷氨酸和组氨酸对于鲜草鱼滋味有影响,样品中谷氨酸的TAV值排列顺序为C>D>B>A,该顺序与电子舌NMS顺序不同,这可能是由于除游离氨基酸外,呈味多肽对于样品的鲜味贡献较大。丙氨酸的TAV值大小顺序为C>A=D>B。精氨酸的TAV值大小顺序为A>D>B>C。

2.5 风味物质聚类分析

为进一步探究不同糖醋脆皮鱼的香气化合物和滋味物质的差异性,根据糖醋脆皮鱼的GC-IMS的香气化合物峰体积和游离氨基酸的含量进行聚类分析,结果如图8所示。由图8(a)可知,在平均距离为9时,不同的糖醋脆皮鱼被分为2个聚类,样品A、B和C聚为一类,样品D聚为一类。在平均距离为8时,样品A和C聚为一类。由图8(b)可知,在平均距离为8时,不同的糖醋脆皮鱼被分为2个聚类,样品B、C和D聚为一类,样品A聚为一类。在平均距离为6时,样品B和C聚为一类。

图8 糖醋脆皮鱼风味物质聚类分析

2.6 相关性分析

采用Pearson相关系数关联性确定智能感官电子鼻和电子舌传感器与糖醋脆皮鱼的挥发性和氨基酸的相关性,结果如图9所示。醇类物质与TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/2、P30/1、PA/2、T70/2、P40/1、P10/1、P10/2和T30/1呈显著性正相关(P<0.05),鲜味氨基酸与传感器AHS、PKS、CTS和NMS呈显著性正相关(P<0.05)。醛类化合物与甜味和苦味氨基酸呈显著性负相关(P<0.05),其他类型化合物与电子鼻的LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gC1和LY2/gCT呈显著性负相关(P<0.05),与NMS传感器呈显著性负相关的有甜味氨基酸、苦味氨基酸和无味氨基酸。

红色和蓝色分别表示正(0

3 结论

研究通过气相色谱离子迁移谱(GC-IMS)、电子鼻、电子舌和氨基酸分析技术,并结合主成分、聚类分析和Pearson相关性分析,分析了糖醋脆皮鱼在定型炸制1.5,3.0 min(记为样品A、B),熟制1.0,2.0 min(记为样品C、D)后香味化合物和滋味化合物的变化。电子鼻分析测试主成分结果显示,糖醋脆皮鱼香气化合物的信号响应强度呈先增加后减少的趋势,样品A、B、C和D的香气差异明显。电子舌的主成分分析可知,样品A、B、C和D的滋味成分差异明显,样品间的鲜味和酸味差异性不明显,样品D的咸味最高。GC-IMS对糖醋脆皮鱼的挥发性化合物分析,在糖醋脆皮鱼中共鉴定出46种,其中包括7种醛类,5种酮类,10种醇类,9种酯类,4种烯烃类,7种杂环类和4种其他化合物,其中醛类、酮类、醇类和杂环化合物相对含量较高,占比分别为16.00%～21.50%,15.10%～24.20%,47.00%～53.30%,8.20%～11.00%。糖醋脆皮鱼的游离氨基酸共检测出21种,其中TAV值>1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、精氨酸和蛋氨酸,说明谷氨酸、丙氨酸和精氨酸对样品的鲜味、甜味、苦味有较大贡献。由聚类分析可知,样品A和C在香气化合物方面聚为一类,样品B和C在氨基酸方面上聚为一类。后续拟采用气相色谱质谱联用对糖醋脆皮鱼关键风味物质进行定量分析,并通过液相色谱质谱联用对滋味物质脂肪酸、肌苷酸等进行分析,进一步探索糖醋脆皮鱼的风味形成机制。