魚肉特征性氣味物質研究進展

吳 薇，陶寧萍*，顧賽麒

(上海海洋大學食品學院，上海 201306)

魚肉具有豐富的營養和令人愉悅的風味，深受大眾喜愛。風味是魚類等水產品的主要食用品質之一，是消費者評價其品質高低的重要指標。魚肉的風味(flavour)由滋味(taste)和氣味(odour)兩個部分組成：滋味是由非揮發性、具水溶性物質刺激人體味蕾產生的感覺印象；而氣味是由揮發性化合物刺激人體嗅覺細胞產生的感覺印象[1]。其中氣味物質占據很大的比例，對魚肉的整體風味起著重要作用，氣味是魚肉的一個重要感官評定要素，是消費者對魚肉及其產品能否接受的第一感官印象。

近年來，魚肉的特征性氣味和異味物質研究逐漸成為魚肉揮發性成分研究中的重要部分。特征性氣味物質為提供主要感官特性的獨特化學物質，應屬于“活性風味物質”范疇(活性值較高)，能夠貢獻可辨認的感官印象，可以為單一化合物或是一組化合物，通常特征性氣味是由多種氣味化合物的協同效應產生的[2]。異味則是指任何產品在正常情況下不應具備的氣味、味道或者三叉神經的感覺[3]。魚肉的特征性氣味物質既可能包括令人愉悅的芳香物質，也可能包括令人不愉快的異味物質，但有些異味物質不一定是魚肉中的特征性氣味物質。當特征性氣味物質被明確后，風味化學家就能應用這些基本的“關鍵物”進行風味模擬，進而用于魚肉香精香料開發與加工。而異味物質的研究可為指導魚類養殖過程、去除和改善淡水養殖魚肉中的不良風味奠定研究基礎。

1 魚肉的特征性氣味研究

近年來，國內外對于魚類及其制品的特征性氣味進行了很多研究，國外主要對鯉魚、鯖魚、鯰魚、鮭魚、鱈魚、鱸魚等魚類品種進行了研究報道；而國內的研究主要集中在鰱魚、鳙魚、草魚、鯉魚、鯽魚等一些常見養殖魚類，基本都為淡水魚。

1.1 淡水魚的特征性氣味物質研究

Cayhan等[4]用同時蒸餾萃取(SDE)-氣質聯用(GC-MS)與嗅聞技術(olfatometry)結合鑒定了野生黑魚(Mugil cephalus)熟制魚肉的特征性香味活性物質，利用芳香萃取物稀釋分析法(AEDA)共檢測到29種香味活性物質，其中24種物質被鑒定，這些物質主要是醛類，其中香氣最強的是Z-4-庚烯醛和壬醛，分別具有較強的煮魚味和青香味，另外還有一個重要的醛類香味活性物質是E-2-壬烯醛，被描述為魚腥味和泥土味，推測均對黑魚的特征性氣味有很大貢獻。Selli等[5]利用溶劑輔助微波蒸餾(MADSE)與GC-MS結合Olfatometry中的頻率檢測法(FD)和時間強度法(OSME)分析了虹鱒魚(Oncorhynchus mykiss)中的氣味活性物質和異味物質，分別在DB-5和DB-wax柱上共檢測出34和32種物質氣味活性物質，其中壬醛(青香味)、E,E-2,4-己二烯醛(黃瓜香)、二甲基異莰醇(泥土香)、土臭素(壤香)被所有感官評價員檢測到，對虹鱒魚特征性氣味貢獻很大。付湘晉等[6]分別采用固相微萃取(SPME)和SDE與GC-MS聯用結合Olfatometry中的OSME和AEDA法分析了白鰱魚的風味活性物質。在白鰱魚中分別檢測到13種和16種風味活性物質。風味活性最強的揮發性物質是己醛、E,E-2,4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇，分別具有青草味、魚腥味和蘑菇味，形成了白鰱魚的特征性氣味。馮倩倩等[7]通過SPME與GC-MS聯用結合氣味活度值(OAVs)對羅非魚體的特征性風味物質進行了分析，壬醛、辛醛、E-2-辛烯醛共同構成羅非魚魚腥味，存在于魚體各部位中。1-辛烯-3-醇和己醛分別具有蘑菇味和青草味風味特征，與具有風味活性的低分子碳鏈醛類物質共同構成了魚體整體腥味。此外，其他魚如香魚在生鮮狀態時也具有特征性香味，表現為一種類西瓜香黃瓜香的甜味，化合物E,Z-2,6-壬二烯醛和Z-3-己烯醇在野生香魚的特征性氣味中起到重要作用[1]。

1.2 海水魚的特征性氣味物質研究

Prost等[8]用動態頂空(DHS)與GC-MS結合研究貯藏時間對生鮮沙丁魚(Sardina pilchardus)風味及香氣特性的影響時，通過Olfatometry利用OSME法共檢測到34種氣味活性物質，其中E,E-2,4-辛二烯醛(花香、黃瓜香)，E-2-戊烯-1-醇(蘑菇味)和2,3-丁二酮(焦糖味)被鑒定為生鮮沙丁魚的特征性香氣物質。E-2-戊烯-1-醇、2,3-丁二酮被認為是很多水產品中的主要氣味影響物質，包括鱒魚[9]、比目魚[10]、煮熟貽貝。Frank等[11]利用GC-MS結合與描述性感官分析結合的方法鑒定了烤制金目鱸魚(Lates calcarifer)魚肉中的特征性氣味，共檢測到30多種氣味活性物質。其中Z-4-庚烯醛、E,Z-2,4-庚二烯醛、E,E-2,4-辛二烯醛和E,Z-2,6-壬二烯醛、3,5-壬二烯-2-酮與魚腥味有關，并且感官評價員在養殖的魚肉樣品中能夠感到明顯的泥土味和霉味，這些氣味主要與樣品中檢測出的土臭素和二甲基異冰片有關。Olafsdottir等[12]利用GC-MS結合Olfatometry中的OSME法分析鑒定了冷凍鱈魚中的特征性氣味物質，數據顯示酮類物質結合3-甲基-丁醛和己醛、壬醛、癸醛、十一醛等醛類物質對于冷凍鱈魚的整體的特征性焦糖香、花香和甜香味有很大貢獻，冷凍鱈魚呈現出一種的典型的柔和的、令人愉快的類海濱香。Varlet等[13-14]利用GC-MS結合Olfatometry中的FD和OSME鑒定并比較了生鮮和熏制三文魚肉的氣味活性物質，發現生鮮三文魚肉中羰基類化合物庚醛、E,Z-2,6-壬二烯醛都顯示了很強的氣味強度，對鮮魚典型的魚腥味有很大貢獻；而熏制魚肉的氣味活性物質主要是來源于木炭熏烤，酚類和呋喃類物質對于其熏制氣味有很大貢獻[15]，多被描述為烤香和辛香。Chung等[16]利用靜態頂空萃取(SHA)與GC-MS聯用結合Olfatometry鑒定了經不同方法處理(生鮮和蒸煮)的腌干鰳魚(Ilisha elongata)肉特征性氣味，醛類化合物3-甲基丁醛被鑒定存在于兩種樣品中，被鑒定為香氣最強的氣味活性物質，在此被描述為杏仁味，對腌干鰳魚特征性風味有很大貢獻。

1.3 淡水魚、海水魚肉特征性氣味特性異同點

淡水魚和海水魚的氣味多形成自不飽和脂肪酸前體物質的酶解、氧化和微生物作用[17]，在淡水魚和海水魚中，己醛、l -辛烯-3-醇、1,5 -辛二烯-3-醇和2,5-辛二烯-3-醇是揮發性物質中共同存在的化合物。一般而言，在新捕獲的魚中，6個碳原子的化合物如己醛通常產生一種原生味、鮮香和類醛的特征性氣味，8個碳原子的揮發性醇和羰基化合物能產生特殊的類似植物的新鮮香氣。總的來說，揮發性羰基化合物產生原生的、濃郁的香味，而揮發性的醇則產生品質較為柔和的氣味[18]。然而根據以往的研究報道，淡水魚和海水魚的氣味存在很大差異。通常新鮮海水魚的氣味是柔和的、淺淡的、令人愉快的，這些香氣一般被描述為由各種羰基化合物和醇提供的清香、類植物香和類蜜瓜香以及由溴苯酚作用而產生的海魚中的類碘酊香；許多淡水魚較海水魚則有著更重的土腥味。有研究[19]發現，溴苯酚在淡水魚中實際上并不存在。另外，一般淡水魚中氧化三甲胺的含量較少，含量為4～6mg/100g；而海水魚中含量較多，海水硬骨魚為40～100mg/100g，海水軟骨魚700～900mg/100g，故一般海水魚的腥臭味比淡水魚更為強烈[20]。

2 魚肉中的異味物質研究

2.1 魚肉中的異味物質

魚肉異味被理解為魚類及其制品中存在的難聞氣味(包括屬于特征性氣味的土腥味、魚肉味、脂肪味)，特別是在淡水養殖魚類中以土腥味、下水道味、菜味和哈喇味最常見，其中土腥味最常見，危害也最大。通常某種氣味物質會隨著濃度的不同氣味表現也有所差異，例如二甲基硫在較低濃度時具有良好的風味特征(令人愉快的類蟹香)，但在較高濃度時則變為異味(硫磺味)，鑒于此，魚肉常見異味描述詞及其有關物質暫不考慮濃度所帶來的影響，見表1。

表 1 魚肉異味感官描述詞及有關物質舉例[1-3, 17, 21-22]Table 1 Off-odor sensory description and related substance examples in fish meats[1-3, 17, 21-22]

Shahidi等[1]首先報道蘇格蘭河流中魚有異味的現象，這是有關魚類土腥異味研究的最早報道。美國池塘養殖的鯰經常有土腥味出現，以致養殖的魚類由于出現土腥味而不能及時捕撈出售[23]。在我國池塘靜水、小型水庫和湖泊養殖的水產品也常能夠感受到有土腥異味。此外魚肉中的異常風味如由于腐敗變質、加工以及環境因素等造成的風味對魚肉氣味的影響也是非常重要的，異味問題直接影響到魚類產品的食用口感。

研究表明，一般情況下，魚類往往比蝦類含有較多的腥味物質，特別是高脂肪含量魚類含有更多的腥味物質，魚皮和內臟比魚肉中含有的腥味物質多。造成原因各有不同，魚類與蝦類的區別可能主要是與生活環境和自身結構有關；脂肪高的魚類含有多的腥味物質主要與脂肪分解后會產生短肽的醛、酮等腥味物質有關[20]；魚皮和內臟被認為含有較多的微生物和酶類，會將堿性氨基酸等腥氣特征化合物前體物質分解，產生短鏈的腥氣成分，而土臭素等土腥味物質也是先進入內臟，再進入魚肉組織，所以相比較于魚皮和魚內臟，魚肉含有的腥味物質相對較少[24]。

2.2 魚肉異味物質形成機理

表 2 魚肉異味形成機理實例Table 2 Off-odor formation mechanisms in fish meats

魚類異味物質成分復雜，從形成機理分析，主要有以下幾個方面：積累帶有土腥味的藻類和微生物的代謝產物、酶的催化分解、游離脂肪酸的自動氧化分解等[25]。從產生來源來講，主要可歸納為外部來源和內部來源，外部來源是指生存環境，例如養殖環境、環境污染物等因素；內部來源主要是指喂養飼料不同或魚肉組成不同導致魚體內發生生化反應而產生異味的因素，見表2。

2.2.1 外部來源——生存環境

魚生活水體中的一些異味物質，主要是藻菌等微生物群落過盛生長產生的各種次生代謝產物通過鰓和皮膚滲透進入魚體，從而導致魚體產生特有的腥味和臭味。淡水魚一般都會有比較重的土臭味或者土霉味，Howgate[32]認為這其中最關鍵的物質就是土臭素(geosmin)和二甲基異莰醇(或作二甲基異冰片，2-methylisoborneol，MIB)。土臭素和二甲基異莰醇是水體中常見的兩種產生不良氣味的物質，具有較強的泥土味和土臭味。在養殖的過程中，養殖魚類常常會吸附土臭素和二甲基異莰醇，從而加重腥臭味。有研究發現將鯰魚養殖在含有藻青菌和培養過藻青菌的水體中，魚肉可產生明顯的異味。這些由環境產生的異味物質包括土臭素、二甲基異莰醇、2-異丙基-3-甲氧基吡嗪(IPMP)、2-異丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)和2,4,6-三氯代茴醚(TCA)等，它們在室溫條件下呈半揮發性[20]。Hallier等[23]對兩種不同飼養條件下的六須鯰(Silurus glanis)熟制魚肉進行感官評價，發現在室外不進行換水飼養2a對比于在室內活水飼養1a的魚肉干草味、青草味和熱牛奶味較強，霉味、煮雞蛋味和煮白菜味較弱，并且養殖環境影響統計結果確認了六須鯰的6種風味描述，即干草味(P=0.9)、青草味(P＜0.01)、熱牛奶味(P=0.9)、腐敗味(P＜0.01)、煮雞蛋味(P=0.04)、煮白菜味(P=0.9)。有研究報道顯示顫藻造成了芬蘭沿岸鯛魚具有土腥味，并且這種土腥味的發生率及濃度明顯與水中藍綠藻量成正相關[25]。Hallier等[23]還推測室內和室外熟制魚肉風味不同也可能是由于水溫的不同，因為水溫是隨著室外喂養方法中外界的溫度變化而變動，養殖水溫在冬天能降到10℃以下而在夏天會升至25℃以上，在室內喂養方法中的養殖水溫由于使用的是地溫水，會保持在27～31℃。這樣的推測與Tucker[33]的研究結果相似，即魚體內的風味化合物會受養殖水溫的影響。他認為，水溫越高產生土臭素和二甲基異莰醇會越多，這些風味化合物就越快地被魚吸收。有研究[1]報道了在貓魚(Phractocephalus hemioliopterus)中geosmin和MIB的吸收和提純速率方面，溫度是一個非常重要的因素。這很可能是研究室內魚肉比室外的魚肉表現出較強的土腥味和霉味的原因。

揮發性含硫化合物通常與變質的海味聯系在一起，二甲基硫就是揮發性含硫化合物之一，在低濃度時它產生一種令人愉快的類蟹香，在較高濃度時卻有一種異常的氣味。淡水魚中并不存在溴苯酚，但存在于海水魚中，如2,6-二溴苯酚可導致對蝦中強烈的吲哚類異味[1]。環境水體中的一些污染物也會通過食物鏈被魚類攝食而進入魚體導致產品產生異味。一些烷基苯酚和噻吩被報告為造成氣味污染的最主要影響因素，另外石油物質對沒有保護的魚能產生各種嚴重的風味污染效應，甲苯和苯也被鑒定為造成魚中令人不愉快的風味物質。

2.2.2 內部來源——魚體內的生化反應

魚體內的生化反應主要包括魚脂質的自動氧化作用、含硫含氮前體物質的酶催化轉化、氧化三甲胺在微生物和酶的作用下降解生成三甲胺和二甲胺等。1)魚脂質的自動氧化作用。該反應常與冷藏、冷凍魚的魚風味聯系在一起，自動氧化魚油的氧化氣味各不相同，范圍從剛剛能夠感受直到非常令人不愉快的類魚油氣味。在被稱為氧化魚油般的魚腥味中，還有部分來自ω-多不飽和脂肪酸自動氧化而生成的羰基化合物，例如2,4-癸二烯醛、2,4,7-癸三烯醛等。脂質氧化被很多學者認為是造成魚類腥臭氣味加重的重要因素，其中可能存在的脂肪酶解作用和游離脂肪酸的氧化過程是關鍵[25]。2)含硫含氮前體物質的酶催化轉化。楊玉平引用Herbert等的研究結果，認為硫化氫、甲基硫醇和二甲基硫是冷藏鱈魚在腐敗高級階段產生出硫化物異味的原因，這些揮發性硫化物是魚肌肉中游離的半胱氨酸和蛋氨酸經微生物降解的結果[25]。另外存在于魚皮黏液及血液內的δ-氨基戊酸、δ-氨基戊醛和六氫吡啶類等腥味特征化合物的前體物質，在酶的催化轉化作用下形成魚腥味。另外，由酶引起的脂質降解和類胡蘿卜素的轉化也會產生腥味物質[20]。3)氧化三甲胺在微生物和酶的作用下降解生成三甲胺(TMA)和二甲胺(DMA)。三甲胺和二甲胺通常是和變質魚的氣味聯系在一起的。三甲胺氧化物沒有氣味而TMA是一種非常強的氣味化合物，通常被描述為“陳舊的魚味”和魚的“類巢味”[1]。但純凈的三甲胺僅有氨味，在很新鮮的魚中并不存在。不過，當魚在冷凍貯藏較長時間后，就會產生TMA、DMA、MA，其與前文所說的δ-氨基戊酸、六氫吡啶等成分共同存在時就會增強魚腥的嗅味。

3 結 語

近年來，魚的風味領域尤其是揮發性物質的研究工作逐漸集中于鑒別具有氣味活性的特征性物質和異味物質，并對其形成途徑進行深入探討。魚肉風味物質研究非常重要，尤其是找出其氣味活性物質，這不僅可以使人們獲得最基本的有關魚肉天然成分的化學信息，幫助水產加工行業更加了解魚類特殊的化學組成；還可以指導養殖過程、去除養殖魚類的不良風味，從而改善養殖魚類魚肉風味，為淡水魚深加工奠定研究基礎；同時，對香精香料行業進行仿香、合成新型的魚肉風味香物質提供科學依據，使人們能夠充分地利用我國的魚類資源。

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