殺菌方式對湘西酸魚揮發性風味物質 及質構的影響

孔鈺婷,何 丹,黃 群,安鳳平

(福建農林大學食品科學學院,福建福州 350002)

采用傳統發酵工藝生產的湘西酸魚酸味獨特,以酸代味,開胃助消化,是較具湘西傳統特色的上等佳肴。傳統酸魚菜肴的做法也較為講究,需要以新鮮活魚為原材料，經過繁雜的前處理工序,在發酵完成后，再配合獨特的煸炒方式才能盡顯其美味。開發這一傳統美食,需要在營養與安全、產品質構特性及其風味、及加工方式與設備的研發等方面持續發力。湘西傳統發酵肉制品中微生物種類豐富,乳酸菌為其中的優勢產酸菌[1]。酸魚中部分乳酸菌具有氨基酸脫羧酶活性,能夠在適宜的條件下對某些特定的氨基酸產生脫羧作用,生成組胺、尸胺等劣化食品風味及危害人們健康的化合物[2-3]。以往湘西酸魚大多是自制食用,隨著食品加工業的繁榮發展,越來越多的傳統美食，包括湘西酸魚在內，已以食品的形式走上市場,且市場前景廣闊。酸魚商品化的過程中殺菌是必要環節,在此過程中若能保持或改善酸魚的原有風味,將有希望實現發酵魚肉制品的生產工業化及規模化。目前,有關發酵魚肉制品的殺菌處理鮮有報導。因此,研究酸魚的殺菌方式對于酸魚風味和食用安全性具有重要意義。

目前,揮發性物質主要通過固相微萃取(Solid phase micro-extraction,SPME)技術進行提取,并利用氣-質聯用(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)進行分離測定[4-5]。SPME技術是一種利用微纖維表面少量的吸附劑,從樣品中分離和濃縮分析組分的技術,幾乎克服了以往一些傳統技術處理樣品的所有缺點,操作更簡單、樣品量少、重現性好、無需萃取溶劑等[6-7]。本文利用SPME提取技術結合GC-MS分析,通過質構儀,分別從咀嚼度、彈性、內聚力、黏性、恢復力等6個方面進行綜合評價,探究低溫殺菌(65 ℃,30 min)與高溫殺菌(85 ℃,15 min)方式對酸魚揮發性風味物質及質構的影響,以期在延長酸魚貨架期的同時,減少殺菌過程對酸魚風味及感官的影響,為酸魚標準化生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酸魚(傳統發酵成熟) 湖南吉首八月樓菜市場。

7890A-5975C型氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫公司;HH-S2型恒溫水浴鍋 金壇市成輝儀器廠;FA2004型電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;YS-2S-420型真空包裝機 杭州永新機械有限公司;TW80萬能攪拌機 天津市泰斯特儀器有限公司;FS-200型塑料薄膜封口機 永康市特力包裝機有限公司;TA-XT plus型質構分析儀 英國SMS公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 從酸魚(魚背)上取三份樣品(40 mm× 30 mm×10 mm)進行真空包裝后,經不同殺菌方式處理。樣品A:未處理(空白對照);樣品B:低溫殺菌(65 ℃)處理30 min;樣品C:高溫殺菌(85 ℃)15 min。取經處理的酸魚樣品于萬能攪拌機中攪成肉糜,用于揮發性成風味物質分析;取經處理的樣品切成大小相近的魚片(20 mm× 20 mm×10 mm),用于質構分析。

1.2.2 HS-SPME萃取方法 選取65 μm PDMS/DVB萃取纖維頭,萃取纖維在GC進樣口250 ℃老化0.5 h,稱取5.0 g酸魚肉糜放入萃取瓶中,于60 ℃[6]下靜置平衡5 min,然后將SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶中,推出纖維頭,吸附1 h后,隨即插入GC-MS儀器的進樣口,在250 ℃下熱脫附5 min。

1.2.3 GC-MS分析條件 GC條件:升溫程序為35 ℃保持5 min,以4 ℃/min升溫至210 ℃,保持5 min,以5 ℃/min升溫至220 ℃(不保持),進樣口溫度250 ℃。色譜柱為HP-5MS毛細管柱(30 m× 0.25 μm×0.25 mm),以He作載氣,流速1.0 mL/min。

MS條件:離子源溫度200 ℃,電離方式EI,電子能量70eV,掃描質量范圍35～400 amu;進樣方式為直接將SPME手持器插入氣相色譜儀進樣口,推出纖維頭,于250 ℃解吸5 min。

1.2.4 質構測定條件 對試樣分別進行2次壓縮質構儀質地多面剖析(TPA)模式測試,選擇P50探頭,測試條件:測前速率5.0 mm/s[8-9],測試速率1.0 mm/s,測后速率5.0 mm/s,壓縮比50%,間隔時間5 s,數據獲取速率200 pps，測定樣品的粘合度、彈性、內聚力、黏性、咀嚼度、恢復性。

1.3 數據處理

揮發性風味物質分析:未知化合物經計算機檢索并與計算機標準譜圖庫NIST比較,匹配度大于70為確認化合物(最高匹配度為100),同時采用峰面積歸一化法做定量分析。

質構數據分析:使用DPS數據處理軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同殺菌方式對湘西酸魚揮發性風味物質的影響

2.1.1 不同殺菌方式處理后魚肉揮發性風味物質的種類和數量 經不同殺菌方式處理的酸魚揮發性成分總離子流圖譜如圖1所示,酸魚的揮發性成分GC-MS分析結果如表1,檢出成分的種類和數量對比如圖2所示。

圖1 不同殺菌方式酸魚揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagram of volatile components of sour fish treated with different sterilization methods注:A:未處理,B:低溫殺菌,C:高溫殺菌。

圖2 不同殺菌方式酸魚揮發性成分的種類Fig.2 Species of volatile component of sour fish treated with different sterilization methods

表1 不同殺菌方式酸魚揮發性成分GC-MS分析結果Table 1 GC-MS analysis results of volatile components of sour fish treated with different sterilization methods

續表

未經殺菌處理的酸魚共檢出48種揮發性成分,其中酯類化合物14種(27.22%),碳氫類化合物6種(11.99%),羰基類17種(51.64%),酸類4種(3.96%),醇類4種(4.38%),其他類化合物2種(1.07%)。低溫殺菌酸魚揮發性成分共檢出58種,其中酯類化合物27種(57.79%),碳氫類化合物9種(12.76%),羰基類15種(21.86%),酸類2種(0.91%),醇類3種(5.31%),其他類化合物2種(1.38%)。高溫殺菌酸魚揮發性成分共檢出52種,其中酯類化合物23種(56.29%),碳氫類化合物7種(6.17%),羰基類13種(23.65%),酸類2種(1.01%),醇類5種(11.95%),其他類2種(0.91%)。

2.1.2 不同殺菌方式酸魚揮發性成分組成分析

2.1.2.1 酯類化合物 酯類物質可能來源于羧酸類物質和微生物作用下醇類物質的酯化反應,可以賦予肉制品果香甜味的特征[10],是酸魚主要揮發性成分之一。三組中均檢測到的酯類主要有癸酸乙酯、正十二烷酸乙酯、十三烷酸乙酯、十四烷酸乙酯、十五酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯等。在經低溫殺菌處理的酸魚樣品中,檢出的27種酯類物質相對含量(57.79%)高于未處理(14種,27.22%)、高溫處理樣品(23種,56.29%)。酯化反應多為可逆反應,溫度升高時,反應朝著正方向反應,所以升溫處理會促進酯類生成,但溫度過高，酯類物質分解程度增加。

2.1.2.2 碳氫類化合物 烷烴(C6～C19)廣泛存在于水產品的揮發性化合物中,但因為其閾值較高,所以對食品的整體風味貢獻較小[11]。未處理酸魚中碳氫類化合物6種,低溫殺菌后有9種,高溫殺菌后7種,其中以高溫殺菌的酸魚碳氫類化合物相對含量最低，為6.19%。而產生這種變化的可能原因是,醇的消去反應生成烯類物質,導致酸魚升溫處理后，碳氫類化合物略有增多,但熱處理溫度過高時，碳氫化合物趨于減少,這與高溫條件下脂肪酶活性受影響有關[12]。

2.1.2.3 羰基類化合物 脂肪氧化和美拉德反應的的中間產物是羰基類化合物,直鏈醛主要來自于不飽和脂肪酸的氧化,支鏈醛主要來自氨基酸降解,酮類化合物的形成主要來自于脂質的氧化和Strecker反應而發生的氨基酸降解[13]。從圖2～圖3可看出，羰基類化合物在酸魚揮發性風味中所占比例較高,表1中列出三組中均有檢出的羰基類物質有棕櫚醛、苯甲醛、(E)-2-辛烯醛、壬醛等。檢出的醛類物質多屬C4～C16范圍內,苯甲醛屬于芳香醛類,這些物質與小分子酮對熟肉的整體風味具有重要作用[14]。未處理酸魚羰基類化合物相對含量較高(51.64%),經熱處理后，羰基類化合物相對含量減少(低溫處理21.86%,高溫處理23.65%),這有助于減少酸魚原有的腥味[15]。熱殺菌后羰基類物質減少,可能是因為，升溫過程中醛、酮通過還原作用生成醇類物質或裂解生成烴類。

圖3 不同殺菌方式酸魚揮發性成分的相對含量Fig.3 Relative content of volatile components of sour fish treated with different sterilization methods

2.1.2.4 酸類化合物 經殺菌處理后,酸類化合物檢出較少,低溫處理(2種,0.91%),高溫處理(2種,1.01%),在種類與含量方面相差不大。主要檢測到的有十四烷酸、n-棕櫚酸、順式異油酸、5,8,11,14-二十碳四烯酸、5,8,11,14,17-甲基二十碳五烯酸、EPA等。酸類物質大部分是碳水化合物的分解產物,有部分可能是氨基酸的產物[16]。

2.1.2.5 醇類化合物 飽和醇類可能是在加熱過程中,脂肪經氧化分解生成或是由羰基化合物還原而生成醇[17]。酸魚中檢出醇類較少,三組樣品中均檢測到1-辛烯-3-醇、苯乙醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇,高溫組檢出18-十九碳烯-1-醇相對含量為0.4371%,(Z,Z)-9,12-十八碳二烯-1-醇為0.1943%,未處理組檢出(R)-(-)-(Z)-14-甲基-8-十六碳烯-1-醇相對含量為1.5620%。碳鏈較長的直鏈醇及一些不飽和醇往往具有某種獨特的香味,且飽和醇的香氣閾值遠高于不飽和醇[18]。經高溫殺菌處理的酸魚不飽和醇含量達到10.00%,高溫處理使醇類化合物對酸魚風味的貢獻具有一定促進作用。

2.1.2.6 其他類化合物 呋喃類化合物閾值較低,大多有肉的烤焦味,存在于許多食品風味中。在對酸魚肉的檢測中,加熱導致2-乙基呋喃、2-戊基呋喃、反式-2-(2-戊烯基)呋喃含量增多。

綜上所述,殺菌處理有助于促進酸魚揮發性風味物質的生成。高溫殺菌酸魚醇類物質較低溫殺菌的多,但經過低溫殺菌,酸魚的酯類化合物在種類和相對含量方面,都比高溫殺菌的有所提高,形成酸魚獨特的肉香風味。酯類和羰基類化合物是酸魚揮發性風味物質的主要成分。

2.2 不同殺菌方式對酸魚質構特性的影響

不同殺菌方式酸魚質構測定結果見表2。低溫和高溫殺菌處理與未對照組的酸魚恢復性均存在顯著差異(p<0.05),高溫處理使得蛋白質變性,結締組織水解,膠原部分變成溶于水的明膠,使得魚體恢復性下降更明顯[19]。兩種殺菌處理的酸魚內聚性差異不顯著(p>0.05),但與未殺菌處理的酸魚相比,高溫殺菌處理酸魚的內聚性顯著降低(p<0.05),說明高溫殺菌處理對酸魚咀嚼細膩感破壞顯著(p<0.05)。

表2 不同殺菌方式酸魚質構測定結果Table 2 Results of texture of sour fish treated with different sterilization methods

兩種殺菌處理對酸魚的彈性有顯著影響(p<0.05),與未殺菌處理的酸魚相比,低溫殺菌后酸魚彈性顯著降低(p<0.05),可能是因為,在此升溫階段蛋白質間交聯作用處于初期,形成的凝膠結構較弱[20]。高溫處理酸魚彈性顯著升高(p<0.05),這是因為,在熱處理后肉內部的疏水基團暴露出來,形成二硫鍵,疏基和二硫鍵的增加使分子間交聯作用加強,加強凝膠結構,從而表現出彈性增大[21]。

經兩種殺菌處理的酸魚黏性均顯著降低(p<0.05),酸魚殺菌后魚肉黏性降低,是因為熱處理過程中,肌原纖維蛋白發生了不同程度的降解。高溫殺菌酸魚的黏性顯著高于低溫殺菌酸魚的黏性(p<0.05),由此可見,魚肉黏性的降低不但與殺菌溫度有關,還可能與殺菌時間相關。

咀嚼度是質地綜合評價參數,兩種殺菌處理魚肉的咀嚼度存在顯著性差異(p<0.05),其中高溫殺菌酸魚咀嚼度顯著高于低溫殺菌(p<0.05),這可能與殺菌時間有關,高溫殺菌時間短,魚肉肌肉纖維收縮變形程度較低溫殺菌的低。

3 結論

采用固相微萃取結合GC-MS技術,對低溫殺菌(65 ℃,30 min)與高溫殺菌(85 ℃,15 min)兩種殺菌方式對酸魚揮發性風味物質及質構的影響進行了探究。與未經殺菌處理的酸魚相比,殺菌處理后能夠增加酸魚中的揮發性風味物質的種類,經低溫殺菌的酸魚共檢出揮發性成分的種類最多,共58種,高溫殺菌酸魚中檢出的風味物質的種類次之,為52種,未處理組僅檢出48種。其中低溫殺菌后的酸魚檢出酯類物質的種類(27種)與相對含量(57.79%)相比而言，多于經高溫殺菌后(23種,56.29%),生成羰基類化合物的種類較豐富,其中低溫組為15種,高溫組為13種。而酯類和羰基類物質為酸魚主要揮發性風味物質,對酸魚的獨特風味有重要貢獻作用。因此,低溫殺菌與高溫殺菌相比更有利于酸魚特征風味的形成。通過質構分析得出,高溫殺菌酸魚要比低溫殺菌表現出更好的彈性、黏性、咀嚼度,低溫殺菌對酸魚的黏性與咀嚼度影響較大。綜合各項指標,低溫殺菌處理有助于酸魚揮發性風味物質的形成，高溫殺菌處理可以最大限度地保持酸魚固有的感官。