不同烹饪方式对草鱼肉挥发性风味成分的影响

2024-05-12莫皓然黄名正唐维媛

食品工业科技 2024年10期

张璇，莫皓然，赵会，李鑫,*，何雨，黄名正，唐维媛,,*

（1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳 550025；2.贵州理工学院食品药品制造工程学院，贵州贵阳 550003；3.贵州医科大学公共卫生与健康学院，教育部环境污染监测与疾病控制重点实验，贵州贵阳 550025）

草鱼（Ctenopharyngodon idella）又称草鲩、皖鱼，作为我国“四大家鱼”之一，是典型的草食性鱼类。草鱼鱼肉富含蛋白质、脂肪、不饱和脂肪酸、多种微量元素和维生素，对身体瘦弱、食欲不振的人而言，草鱼鱼肉是增进食欲、强壮身体的滋补佳品[1]。由于传热介质的差异，不同烹饪方式所制鱼肉的组成成分、理化指标和整体风味等均有所不同。目前，餐饮市场对鱼肉的烹饪方法主要有鱼生、微波、汽蒸和油炸等。鱼生又称为鱼脍，一般选用优良环境饲养的鱼肉，捞起后即刻宰杀切成薄如蝉翼的鱼片，配以蒜末、芥末、酱油、香菜等调味料一起食用，这种食用方式能获得鱼肉熟化前的风味，在我国福建沿海、广东及东南亚国家非常盛行，如顺德鱼生、潮汕鱼生均较为出名[2-3]。汽蒸烹饪是以水蒸气为传热介质，烹饪过程中的水蒸气温度不超过100 °C，熟化的鱼肉风味与水蒸气温度有关[4]。油炸烹饪则通过油作为传热介质，高温会激发鱼肉中的脂肪发生氧化，促使发生美拉德反应，增加鱼肉独特风味和酥脆的口感，并赋予其焦黄的色泽，且油炸有利于食品的快速成型[5]。微波烹饪是一种快速的加热方式，与汽蒸、油炸等传统烹饪方式的由外向内的热传导原理不同的是，鱼肉中水分可以吸收电磁能而发生剧烈震动，电磁能量转化为热能对鱼肉进行加热，可使食物中的热量分布更均匀[6]。

鱼肉中含有丰富的蛋白质及少量脂肪，蛋白质氧化和脂肪氧化是鱼肉挥发性风味变化的主要原因，而上述2 个原因的变化与烹饪过程中的加热方式和加热温度有密切关系[7]。研究发现利用草鱼制作的上海熏鱼，一次浸渍及油爆过程在一定程度上起到了提鲜作用，油爆阶段的上海熏鱼中产生土腥味的挥发性化合物含量明显减少，2,4-癸二烯醛等主要醛类物质含量显著增加，同时发生了美拉德反应赋予鱼肉焦香味[8]。陈惠等[9]研究热加工对草鱼鱼肉品质及风味成分的影响发现，不同温度下的鱼肉风味物质组成及含量各不相同，其中醇类及醛类物质在所有样品中相对含量最高，是风味物质的主体物质。目前，关于水产品的风味研究主要集中在风味物质种类[10]、风味物质提取和分析[11]，且多集中于海产品风味研究[12-16]，对于不同烹饪方式对淡水鱼鱼肉挥发性风味变化的研究鲜有报道，且烹饪方式是由人为主导的，对鱼肉食用过程中的风味有显著影响，明确烹饪方式对草鱼鱼肉风味的影响可为其标准化及加工工艺优化提供参考。因此，本研究以草鱼肉为研究对象，以气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和电子鼻技术为研究手段，结合感官评价，探究不同烹饪方式（鱼生、微波、汽蒸和油炸）对草鱼肉的挥发性风味成分的影响，以期丰富鱼肉的加工理论，为鱼肉品质利用及加工生产提供可视化数据及理论。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

草鱼来源于贵州省百花湖流域，采购于贵州省贵阳市花溪区大学城永辉超市。挑选新鲜、健康、活跃的草鱼，体长约25 cm（从头到尾），体宽约5 cm（从肚子到脊背），体质量约1 kg，置于装水充氧的塑料袋中保活30 min 内运回实验室，备用；500 mL 大豆油益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；环己酮色谱纯，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；二氯甲烷色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；NaCl 分析纯，成都金山化学试剂有限公司。

TQ8040NX GC-MS 日本岛津公司；PAL 固相微萃取装置、DVB/CAR/PDMS 萃取头瑞士CTC公司；PEN3 电子鼻德国Airsense 公司；C21-WT 2112 电磁炉中国佛山美的股份有限公司；WG 8126E 不粘锅浙江爱仕达电器股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鱼肉样品前处理将新鲜草鱼宰杀后，去头、内脏、去皮，自来水多次清洗以清除血液和黏液，洗净后去骨、去刺，取背部肌肉，切成长宽高为2 cm×2 cm×4 cm 的鱼肉块，置于4 ℃冷藏备用。

1.2.2 鱼肉烹饪处理鱼生：取200 g 新鲜的生鱼肉块切片作为鱼生样品。

微波处理：取200 g 鱼肉样品放入微波炉中，将功率调到400 W，将鱼肉加热10 min 后取出。

汽蒸处理：在不粘锅加入500 mL 的纯净水，置于功率800 W 的电磁炉上，待水沸腾后加入200 g鱼肉样品并翻面一次汽蒸15 min 后取出，用滤纸上吸干样品表面的水分。

油炸处理：在不粘锅加入500 g 大豆油，置于1400 W 电磁炉上加热油温至170 ℃后放入200 g鱼肉样品，油炸2 min，期间翻面一次。为了减少煎炸油对成分分析的影响，采用吸油纸吸走鱼肉样品表面多余的煎炸油。

1.2.3 挥发性成分萃取采用固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）装置对不同烹饪方式的鱼肉的挥发性成分进行萃取。分别将不同烹饪方式处理后的鱼肉样品（5 g）和5 mL 饱和食盐水充分研磨后，将其和50 μL 环己酮（内标物）置于20 mL顶空进样样品瓶中，采用聚四氟乙烯硅塞紧密封住瓶口，插入萃取装置，在40 ℃条件下水浴5 min，顶空萃取40 min 后取出萃取头，并迅速插入气相色谱进样口解析5 min 后，将SPME 手柄连同萃取头取出进行检测[17]。

1.2.4 GC-MS 条件 GC 条件：色谱柱HP-5（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250℃，载气为He；流速1.0 mL/min；不分流进样；升温程序：起始温度50 ℃，保持3 min，以6 ℃/min 速率升至220 ℃，保持15 min，再以10 ℃/min 速率升至270 ℃，保持15 min。

MS 条件：电子轰击（electron impact，EI）离子源；电离能为70 eV；离子源温度280 ℃；传输线温度280 ℃；质量扫描范围（m/z）为50～650[18]。

1.2.5 挥发性成分定性和定量分析通过GC 对挥发性成分进行分离，并在NIST 质谱库中进行定性分析，根据挥发性化合物的出峰时间及分子质量，选取匹配度前三的化合物，再在这3 种化合物中选择置信度最大的作为最终确定的化合物种类（化合物的置信度均大于80%）。通过GC-MS 对鱼肉挥发性气味成分进行分离鉴定，得到总离子流图，依据每种挥发性成分在总离子流图中的峰面积算出其在总离子流图中的百分比，即得到挥发性成分的相对含量[19]。

1.2.6 电子鼻检测参考沙小梅等[20]方法略作修改，分别称取15 g 不同烹饪处理后的鱼肉样品，剪碎后置于125 mL 无色无味透明的顶空进样样品瓶中，常温平衡15 min 后进行检测。测定条件：采样时间为1 s/组；传感器自清洗时间为100 s；传感器归零时间为10 s；样品准备时间为5 s；进样流量为400 mL/min；分析采样时间为100 s。电子鼻的10 个传感器所对应的代表性化合物类型及其性能描述如表1所示。

表1 电子鼻传感器及其性能描述Table 1 Sensors used in electronic nose and their performance description

1.2.7 感官评价参照GB/T 16291.1-2012《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则第1 部分：优选评价员》[21]的标准挑选10 名年龄分布为25～50岁，具有感官分析品鉴经验的人员，严格按照GB/T 37062-2018《水产品感官评价指南》[22]的标准对不同方式的鱼肉进行描述性的感官分析。分值从1～5 依次表示鱼肉气味强度由弱到强，气味感官评价标准评分如表2 所示。

表2 气味感官评价标准评分Table 2 Odor sensory evaluation criteria scoring

1.3 数据处理

所有实验均重复3 次以上，结果采用平均值±标准偏差的形式表示。数据采用SPSS Statistics 22、Origin 2018 软件进行数据分析、制图。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味成分分析

2.1.1 不同烹饪方式处理鱼肉样品挥发性风味物质含量及数量的变化不同烹饪方式下草鱼肉挥发性成分的总离子流图如图1 所示，其各挥发性成分的色谱峰响应较为均匀，色谱信息全，分离度好，保留时间适中且集中在10～70 min，可根据各挥发性成分的出峰时间和峰面积，计算各挥发性成分的相对含量。

图1 不同烹饪方式下草鱼肉中挥发性成分的总离子流图Fig.1 Total ion flow diagram of volatile components in Ctenopharyngodon idella meat under different cooking methods

由表3 可知，4 种烹饪方式下草鱼肉共检出78 种挥发性风味物质，包括醛类12 种、烯烃类32 种、芳香类5 种、烷烃类19 种、酯类4 种、酮类2 种、酸类2 种、醇类2 种，其中鱼生、微波、汽蒸、油炸烹饪方式下的鱼肉分别检测出32、31、28、42 种挥发性物质。结合图2 可知，不同的烹饪方式下，草鱼肉挥发性风味物质的含量和数量差异较大。其中，鱼生、汽蒸烹饪方式下的草鱼肉挥发性风味主要以烯烃、烷烃为主，分别占总挥发性风味成分含量的29.66%和5.41%、37.35%和6.51%，因烃类化合物的阈值较高，对鱼肉整体风味贡献不大[23]；微波烹饪方式下的草鱼肉挥发性风味主要以烯烃、酯类为主，占总挥发性风味成分含量分别为42.34%和2.44%，其中酯类主要由加热过程中鱼肉脂质化产生的醇与游离脂肪酸的相互作用产生，赋予鱼肉脂肪香、蜡香和花香[7]；油炸烹饪方式下鱼肉的挥发性风味成分主要以醛类、烯烃和酯类为主，占总挥发性风味成分含量分别为24.41%、12.74%和4.28%，且油炸使鱼肉样品中烯烃、烷烃类物质含量显著下降，醛酮类物质和酯类物质含量显著上升，其中醛类物质主要来自于脂质氧化和氨基酸降解，醛类挥发性风味物质在鱼肉风味中发挥着至关重要的作用[24-25]。对比可知，油炸烹饪方式下鱼肉的醛类化合物含量和数量都远高于生鱼肉。值得一提的是，油炸可能通过脂肪氧化、美拉德反应[26]等作用使鱼肉产生了其他烹饪方式未产生的反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃等特有风味成分，进一步赋予鱼肉肉香、烤肉香、焦糖味、烤面包等令人愉快的风味。

图2 不同烹饪方式对草鱼肉挥发性风味物质含量（A）和数量（B）的影响Fig.2 Effects of different cooking methods on the content (A)and quantity (B) of volatile flavor substances in Ctenopharyngodon idella meat

表3 不同烹饪方式下草鱼挥发性风味物质的相对含量Table 3 Relative content of volatile flavor substances of Ctenopharyngodon idella under different cooking methods

2.1.2 聚类热图分析聚类分析体现样品之间差异性的多元统计学方法之一，可实现对目标样品的辨别分类[27]，4 种不同烹饪处理的鱼肉样品的挥发性化合物相对百分含量的聚类分析结果如图3 所示。鱼生的风味成分因蛋白没有经历熟化，脂肪没有经历氧化而处于一个子集中；微波和汽蒸烹饪方式下的鱼肉风味成分位于同一个子集中，说明这2 种烹饪方式对鱼肉热处理造成蛋白熟化和脂肪氧化的结果相似，鱼肉挥发性风味成分的组成和含量接近；油炸烹饪方式下鱼肉的挥发性风味成分的组成和含量与其他鱼肉差距较大，尤其是与生鱼肉差异更大，这可能是因为以油为介质的加热方式，对鱼肉挥发性成分的影响最大，使鱼肉产生了强烈的蛋白熟化和脂肪氧化反应。

图3 不同烹饪方式鱼肉样品中挥发性成分聚类热图Fig.3 Cluster analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.1.3 维恩图分析为了比较在不同烹饪方式下挥发性化合物的差异，采用维恩图对其进行分析，韦恩图的交集部分表示不同烹饪方式下具有相同挥发性成分的数量[28-29]。为了进一步明确鱼生、汽蒸、微波、油炸烹饪方式对草鱼肉挥发性物质的异同，将所得的GC-MS 定量结果形成维恩图（图4）。由图4可知，4 种样品共有的挥发性物质仅有9 种，微波、汽蒸和油炸烹饪方式下的鱼肉与鱼生分别有15、16和14 种共有挥发性物质，表明草鱼肉经加热处理之后，其挥发性风味物质组成会发生改变，且与烹饪方式密切有关；鱼生、微波、汽蒸、油炸烹饪方式下的鱼肉独有的挥发性风味物质分别有11、9、8 和21种，表明在油炸烹饪方式下，与生鱼肉相比，其原有的组成成分会发生极大的改变，继而转变为油烹饪方式下独特的风味物质，且数量和含量远高于其他加热处理方式。结合图2 可知，鱼生和汽蒸烹饪的鱼肉样品主要成分以烯烃类和烷烃类为主，而微波烹饪的鱼肉样品的主要成分以烯烃类和酯类为主，油炸烹饪的鱼肉样品的主要成分以醛类和酯类为主，这可能是由于烯烃类物质发生加成反应生成醇类物质，在高温油中发生氧化反应、酯化反应生成醛类、酯类物质，导致风味物质含量和数量增加，共同促进鱼肉肉香、脂肪香等香味的产生[30]。

图4 不同烹饪方式鱼肉样品中挥发性成维恩图分析Fig.4 Venn diagram analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.2 电子鼻分析结果

电子鼻又称为人工嗅觉系统，将传感器探测到的气味物质强度转换成数据，再结合化学计量学等方法和模型形成能够反映样品总体气味轮廓的图谱，可实现对样品混合气味的定性和定量分析[31]。4 种鱼肉样品挥发性风味成分的传感器响应雷达图像如图5 所示。鱼生、微波、汽蒸和油炸烹饪方式的鱼肉对电子鼻传感器的氮氧化合物、甲烷、无机硫化物和有机硫化物较为敏感，对氢气、烷烃芳香成分、长链烷烃和苯类没有响应。其中，油炸烹饪方式下鱼肉的电子鼻响应值在氮氧化合物、甲烷、无机硫化物和有机硫化物上的响应值最高，而鱼生在上述几个传感器的响应值较低，微波和汽蒸烹饪方式下鱼肉的响应值较为接近，位于鱼生和油炸烹饪方式之间。氮氧化合物、有机硫化物可能是由蛋白质氧化产生的，而醛酮醇类物质则是由脂肪氧化产生[32]，说明蛋白质氧化和脂肪氧化是热加工鱼肉的风味来源。由于油炸烹饪方式的加热温度高，蛋白质氧化和脂肪氧化的程度高，产生的挥发性风味成分响应值较高，陈丽丽等[33]研究发现，油炸烹饪方式后的脆肉鲩的挥发性风味物质含量极大提高，且高于煮制和蒸制等处理方式，这与本研究结果较为一致；而鱼生未经过加热处理，蛋白质氧化和脂肪氧化的程度低，产生的挥发性风味成分响应值较低；汽蒸和微波烹饪方式的加热强度低于油炸烹饪方式，因此产生的风味化合物位于鱼生和油炸之间，电子鼻结果分析进一步验证了聚类分析的结果。

图5 不同烹饪方式鱼肉样品的挥发性成分雷达图Fig.5 Radar map of volatile composition of fish samples with different cooking methods

主成分分析的得分图以散点代表样品之间的距离，每个点之间的距离代表不同样品差异性的大小，样品投影的距离越近则说明挥发性成分的相似程度越高，距离较远则反之[34]。不同烹饪方式下鱼肉样品电子鼻结果的主成分分析结果如图6 所示，鱼生、微波、汽蒸和油炸之间的数据信息较为分散，无任何交叉，说明主成分分析可以将不同烹饪方式处理的鱼肉风味区分开来，进一步证明电子鼻可以区分不同烹调方法处理过的鱼肉。生鱼肉样品距离其他不同处理组均较远，说明加热烹饪方式改变了草鱼肉的挥发性风味，且改变程度不同。草鱼肉分别经微波、汽蒸和油炸之后，汽蒸和微波烹饪方式下的鱼肉风味相距较近，说明这两种烹饪方式对草鱼肉产生的挥发性的风味成分相似，而与油炸烹饪方式下对鱼肉产生的挥发性风味相差甚远。主成分分析结果表明，油炸烹饪方式对鱼肉的香气成分影响较大，这可能是由于烹调方式和加热介质等对鱼肉风味产生一定的影响，而油炸的温度与加热介质高于微波和汽蒸，其美拉德反应更加激烈，促进鱼肉风味物质的产生，赋予食品香味，增加美观程度[35]。

图6 不同烹饪方式鱼肉样品中挥发性成分的主成分分析Fig.6 Principal component analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.3 感官分析

不同烹饪方式下的鱼肉气味感官结果如图7 所示，鱼生、汽蒸、微波和油炸等烹饪方式下的鱼肉气味差异较大。鱼生烹饪方式下的鱼肉气味主要表现在油脂味、腥味、青草味等气味上，油脂香气可能是由十六烷酸甲酯和硬酯酸甲酯引起的，腥味、青草味与草鱼的生活环境和食草习性密切相关，长期的生活习性导致草鱼自身带有腥味和青草味[36]。汽蒸烹饪方式下的鱼肉气味主要表现在煮熟味、腥味和青草味，这是由于汽蒸以水蒸气为传热介质将鱼肉熟化，鱼肉产生的突出感官风味为煮熟味，这是由棕榈醛、十六烷酸甲酯、硬酯酸甲酯产生的纸板味、蜡味形成的综合风味，但无法去除草鱼肉本身自带的正己醛而导致的腥味、青草味。微波烹饪方式通过电磁能量产生热能对鱼肉进行加热使鱼肉熟化，其鱼肉的感官分析结果与汽蒸烹饪方式下鱼肉相近，主要表现在煮熟味、青草味和焦香味，其中，焦香味来源于萘。油炸烹饪方式下的鱼肉，其焦香味突出，其次是油脂味，并带有一定的煮熟味，油炸是一种食品快速成型的加工方式，油的高温会激发鱼肉中的脂肪发生氧化，并促使发生美拉德反应，产生鱼肉肉香、烤肉香、焦糖味和烤面包等特有风味物质（反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃），其油脂味一方面来源于大豆油自身带的油脂味，另一方面来源于高温对鱼肉油脂的激发作用，如产生了2-辛烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等带有油脂味的成分。值得注意的是，加热还激发了鱼肉中反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-癸烯醛和正己醛等腥味物质的产生，结合图7 可知，鱼肉腥味由高到低：油炸＞汽蒸≈微波＞鱼生，但油炸烹饪方式下鱼肉突出的烤肉香、焦香味和油脂味会在一定程度上将腥味进行覆盖。

图7 不同烹饪方式鱼肉样品中气味雷达图Fig.7 Odor radar map in fish samples with different cooking styles

3 结论

本研究以草鱼肉为研究对象，通过GC-MS、电子鼻技术和感官评价分析探究不同烹饪方式（鱼生、微波、汽蒸和油炸）对草鱼肉的挥发性成分的影响。GC-MS 结果表明，4 种烹饪方式下的鱼肉样品共检出78 种挥发性风味物质，以烯烃类、烷烃类、醛类、酯类的数量和含量最多且为主要组成物质，4 种烹饪方式下的鱼肉仅检出9 种共有挥发性物质，表明不同烹饪方式导致草鱼肉风味组成成分发生不同程度的改变，且其挥发性风味物质组成差异明显。电子鼻分析表明，油炸烹饪方式下鱼肉在氮氧化合物、甲烷、无机硫化物和有机硫化物上的响应值最高，而鱼生烹饪方式鱼肉的响应值却较低，微波和汽蒸烹饪方式下鱼肉的响应值较为接近，位于鱼生和油炸烹饪方式之间。同时主成分分析结果表明，油炸烹饪方式对鱼肉的香气成分影响较大，与微波、汽蒸烹饪方式下产生的风味相差甚远。感官分析表明，鱼生、汽蒸、微波烹饪方式下的鱼肉气味均带有一定的腥味、青草味，但草鱼肉经过油炸之后被赋予更多的挥发性风味成分，还产生了其他烹饪方式未产生的特有风味物质（反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃），赋予鱼肉肉香、焦糖味、烤面包香等令人愉快的风味，并且在一定程度上将草鱼肉自带的腥味进行覆盖，使其草鱼肉风味主要表现在肉香、焦香味和油脂味。综上所述，油炸烹饪方式对鱼肉的风味成分的贡献最大，能赋予鱼肉肉香、焦糖味、烤面包香等令人愉快的风味，符合广大消费者对鱼肉风味的需求。