兩種濃縮方式對扇貝蒸煮液色澤及揮發性風味物質的影響

步營，胡顯杰，劉瑛楠，朱文慧*，李學鵬，劉賀*，王玉亭，于志國

(1.渤海大學 食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.榮成協匯食品股份有限公司，山東 榮成 246309；3.丹東泰豐食品有限公司，遼寧 丹東 118300)

扇貝屬軟體動物門(Mollusca)、扇貝科(Pectinidae)，是世界重要的海洋漁業資源之一，也是我國主要水產品之一[1]。與其他魚貝類相比，扇貝富含核苷酸和與呈味有關的氨基酸如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、纈氨酸等，風味獨特。目前，除了鮮活扇貝外，扇貝產品主要以凍煮貝柱、鮮凍貝柱和貝丁為主，加工方式主要采取傳統的蒸煮方法，導致大量扇貝汁液的流失，汁液中大量的呈味物質以及部分蛋白質、礦物質、多糖等營養成分也隨之丟失，不僅降低了扇貝產品的風味，而且導致營養物質的浪費，同時給企業污水處理增加了成本。因此，如何有效回收利用扇貝蒸煮液、減少資源浪費是學者亟待研究解決的問題。

風味是海產品整體可接受性的重要衡量指標，不同的加工方法會對產品的風味產生不同的影響，甚至會產生一些新的特征風味[2，3]。貝類產品的氣味主要分為新鮮的氣味和加工后的氣味，前者隨著新鮮度的變化而不斷變化，最后達到腐敗的程度，后者因加工方式的不同而產生不同的氣味。加熱濃縮與真空濃縮不僅可以保留食品風味，減輕食品重量，還能通過增加濃度達到提高風味、易于貯藏的目的[4]。加熱濃縮，可以通過簡單的加熱處理蒸發產品水分，有效地控制產品水分含量，操作簡單，工藝實施性高，但加熱處理有可能會影響到產品的營養組成。真空濃縮，是近幾年廣泛應用的產品處理手段，利用真空手段進行風味濃縮可以有效地保留原料的營養成分和香氣，是一種更好保留產品營養成分的加工手段[5]。

鑒于此，本研究對扇貝蒸煮液進行不同濃縮方式的加工處理，以氨基酸態氮、總酸、電子鼻、色差等為指標，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜(HS-SPME-GC-MS)聯用方法對未處理的蒸煮液、加熱濃縮的蒸煮液和真空濃縮的蒸煮液進行風味及色澤分析，旨在探討不同濃縮方式在風味方面的差異性，為有效利用扇貝蒸煮液提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

扇貝蒸煮原液：榮成協匯食品股份有限公司提供。

氫氧化鈉(標準滴定溶液)：天津市光復精細化工研究所；甲醛溶液(分析純)：遼寧泉瑞試劑有限公司；C8～C20正構烷烴(標準品)：瑞士Fluka公司。

1.2 儀器與設備

RE52CS旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；PEN3 便攜式電子鼻 德國Airsense公司；CR-400色彩色差計 日本Konica Minolta公司；7890N-5975C氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；固相微萃取裝置、固相微萃取手柄、20 mL頂空樣品瓶 美國Supelco公司。

1.3 樣品的處理

試驗原料分為三組：一組以扇貝蒸煮原液作為對照；一組在真空度-0.1 MPa、溫度60～70 ℃下真空濃縮至固形物含量為40%；一組常壓加熱濃縮至固形物含量為40%。

1.4 試驗方法

1.4.1 氨基酸態氮和總酸的測定

采用甲醛滴定法，參考李河等[6]的方法進行氨基酸態氮的測定；參考GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》中的酸堿中和滴定法進行總酸的測定[7]。

1.4.2 扇貝液色度的測定

使用CR-400測色色差計對3組扇貝液進行色澤測定，一式三份，每份5 g，分別記錄扇貝液的色差值L*、a*、b*及總色差。

參考黃卉等[8]表述的方法改進進行色差分析。測定參數主要包括亮度值(Lightness, L*)、紅度值(Redness, a*)和黃度值(Yellowness, b*)，總色差值按照下式計算：

式中：ΔL*表示扇貝液所測亮度值與初始亮度值之差，Δa*表示扇貝液所測紅度值和初始紅度值之差，Δb*表示扇貝液所測黃度值與初始黃度值之差。△Eab越大說明扇貝液試驗過程中色澤變化越明顯。

1.4.3 揮發性化合物電子鼻的測定

參考文獻[9，10]并適當改進如下：稱取5 g樣品，存放于50 mL的燒杯中，保鮮膜密封，室溫下靜置30 min，利用電子鼻進行檢測。每種樣品做3次生物學重復，分別計算每個傳感器生物學重復的均值。檢測條件：清洗時長90 s，檢測時長120 s，進樣流量和內部流量均為300 mL/min，數據采集時間為90 s和95 s，數據采用電子鼻自帶分析軟件Winmuster進行分析。

1.4.4 GC-MS的測定

參考文獻[11-13]并適當改進如下：量取5 mL待測扇貝液，裝入20 mL固相微萃取小瓶(含轉子)，加蓋密封，在45 ℃、2000 r/min條件下，平衡10 min，插入固相微萃取針，推動手柄，使纖維頭處于頂空狀態，同等條件下吸附30 min，進樣。

色譜條件：Agilent 7890N氣相色譜儀，HP-5MS毛細管(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度為250 ℃；載氣為氦氣，流速為1.5 mL/min；不分流模式進樣；程序升溫：起始溫度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速率上升至90 ℃，再以升溫速率5 ℃/min上升至230 ℃，保持4 min。

質譜條件：電離方式為電子轟擊(EI源)，電子能量70 eV；色譜-質譜接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍30～550 m/z。

1.5 數據分析

使用軟件SPSS 19.0進行單因素方差分析，采用鄧肯多重比較分析法對各處理組進行顯著性分析，P<0.05為差異顯著，采用Origin 8.5作圖；利用計算機質譜庫(Nist 11/Wiley 7.0)、保留時間(RT)和保留指數(RI)對GC-MS分析檢測到的揮發性化合物進行鑒定。

2 結果與分析

2.1 不同處理方式扇貝液的色差分析

色澤是影響消費者購買行為的決定性因素，也是貨架期的一個重要影響因素，可直接作為產品品質優劣感官判斷的一個重要指標[14]。色差儀可以客觀、穩定、快速地檢測扇貝液的色澤變化，更具有參考價值。不同濃縮方式扇貝液的亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)和總色差(ΔEab)值見表1。

表1 不同處理方式扇貝液色差值Table 1 Color difference values of scallop liquortreated by different methods

L*表示亮度，L*=0表示黑色；L*=100表示白色。由表1可知，各組L*值差異顯著(P<0.05)，其中對照組最大，加熱濃縮組最小，說明真空濃縮組對亮度的影響小于加熱濃縮組。濃縮處理使水分含量減少，溶液濃度增大，顏色加深，同時加熱過程中發生美拉德反應，生成棕色大分子物質類黑精，溶液顏色加深。

由表1可知，各組a*值差異顯著(P<0.05)，a*>0表示紅度，相反則為綠度，因此加熱濃縮組偏紅，而對照組和真空濃縮組偏綠，真空濃縮處理對a*值的影響小于加熱濃縮組；對照組的b*值與真空濃縮組和加熱濃縮組相比差異顯著(P<0.05)，而真空濃縮組和加熱濃縮組無差異。b*>0表示黃度，相反則為藍度，說明3組的主色調均為黃色。有研究表明，脂肪氧化是引起色澤變化的原因之一，而且紅度值、黃度值的上升與脂肪氧化有關[15]。扇貝液濃縮過程中a*、b*值發生變化可能是由脂質發生氧化分解反應導致的。

總色差代表處理前后扇貝液表面顏色的改變，總色差越小，表示和未處理的扇貝液顏色越接近，差異不明顯；總色差越大，表示和未處理的扇貝液顏色差異明顯?？偵钤?～0.5時為極小的差異；在0.5～1.5時為稍有差異；在1.5～3.0時為感覺到有點差異；在3.0～6.0時為顯著性差異(P<0.05)；在6.01～12.0時為極顯著差異(P<0.01)；>12.0為不同顏色[16，17]。

由表1可知，真空濃縮組和加熱濃縮組總色差為6.04和7.70，兩組扇貝濃縮液的總色差均大于6，濃縮組與對照組扇貝液差異極顯著(P<0.01)，說明濃縮處理對扇貝液造成了很大的影響，綜合L*值、a*值和b*值，真空濃縮處理對扇貝蒸煮液的影響小于加熱濃縮組。

2.2 不同處理方式扇貝液的總酸與氨基酸態氮

不同濃縮方式對扇貝液總酸和氨基酸態氮的影響見圖1。

圖1 不同處理方法扇貝液總酸含量和氨基酸態氮含量Fig.1 Total acid content and amino acid nitrogen content of scallop liquor treated by different methods

由圖1可知，加熱濃縮組和真空濃縮組的氨基酸態氮和總酸含量遠高于未處理組，真空濃縮組氨基酸態氮含量和總酸含量均高于加熱濃縮組，說明濃縮體積比與總酸、氨基酸態氮含量呈正相關，濃縮溫度升高，蒸煮液中固形物含量增加，總酸和氨基酸態氮含量上升。而相同固形物含量情況下，真空濃縮組優于加熱濃縮組，也有可能是高溫使氨基酸聚合導致氨基酸態氮含量降低，說明真空濃縮有助于風味的保持。

2.3 不同處理方式扇貝液電子鼻分析

加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組扇貝液的PCA分析圖見圖2。

圖2 不同處理方式對扇貝蒸煮液揮發性成分的PCA分析圖Fig.2 Principal component analysis of the volatile compounds of scallop cooking liquor treated by different methods

圖2中每個橢圓代表加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組樣液的數據采集點。經分析可知，PC1和PC2的貢獻率分別為98.62%和1.12%，總貢獻為99.74%，表明數據真實可用。未處理、加熱濃縮和真空濃縮的扇貝液PC1和PC2都發生了變化，PC1先增大后減小，PC2依次減小，且分布較散，差異顯著。說明隨著溫度的變化，扇貝液的氣味發生了變化，在經過真空濃縮和加熱濃縮后，扇貝液的氣味變化更加明顯。此后，運用頂空固相微萃取氣質聯用技術對加熱濃縮組、真空濃縮組和未處理組樣液的揮發性成分做進一步分析，以探究扇貝液在兩種不同濃縮方式下的主要揮發性物質，從而提高鑒定扇貝液呈味物質的準確性。

2.4 不同處理方式扇貝液的GC-MS分析

不同處理方式下扇貝液揮發性成分見表2。

表2 兩種濃縮方式對扇貝蒸煮液揮發性物質的影響Table 2 Effects of two concentration methods on volatile compounds in scallop cooking liquor

續 表

注:“ND”表示該物質未檢出。

由表2可知，揮發性成分共分為7類，分別是醛類7種、酯類4種、含氮化合物3種、酮類2種、酸類2種、醇類1種、其他9種，共有28種。其中未經處理的扇貝蒸煮液揮發性成分比處理后的扇貝液揮發性成分種類少，呈香物質含量低。由此可知，經過處理后的扇貝液能更有效地增香。

2.4.1 不同方式處理扇貝液與對照組中醛類化合物對比分析

醛類閾值比其他氣味物質要低得多，并具有清香、果香和堅果香的芳香特質，這些氣味物質中的醛類物質對扇貝液氣味的影響最重要，有研究表明[18，19]，在不同加熱溫度及條件下，扇貝液揮發性風味成分不同，醛類變化最明顯。本研究中加熱處理后的扇貝液醛類化合物種類多，總相對含量較高。相比于未處理組、真空濃縮組，加熱濃縮組，還有己醛、庚醛、葵醛、壬醛等產生，這可能是由于在加熱過程中，脂肪氧化、蛋白質的氧化降解和美拉德反應所形成的。其次，處理后的扇貝液3-甲硫基丙醛的相對含量都有增加，且真空濃縮組的相對含量小于常壓加熱組，這說明在熱處理的過程中，隨著溫度的升高，3-甲硫基丙醛也會隨之增加，這應該是其受熱后樣液水分蒸發導致的；其次，在加熱的情況下，其熔點低，更易析出，而使其相對含量增加；而真空濃縮溫度低于常壓加熱溫度，這也是3-甲硫基丙醛在真空濃縮組的相對含量小于常壓加熱組的原因。

還有研究表明[20]，不同的醛類呈現不同的氣味。C3～C4醛類化合物具有強烈的刺激氣味；C5～C9醛具有青香、油蠟和油膩味；C10～C12醛具有橘皮和檸檬味。加熱處理扇貝液中的苯甲醛相對含量比其余2種樣品均高，作為低閾值醛類，對其風味有重要影響。加熱處理后扇貝中獨有的壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛和癸醛，這些低閾值醛類即使在痕量條件下，也與其他風味物質有很強的重疊的風味效應[21]，對加熱處理后扇貝液香味的構成具有貢獻作用。加熱處理扇貝液中醛類物質是未處理組的23倍多，是真空濃縮處理組的19倍多，這些醛類物質可能是區別未處理組和真空組特征風味的因素之一，所以醛類化合物也可以作為反映扇貝液風味的參考之一。

2.4.2 不同方式處理扇貝液與對照組中酸類化合物對比分析

處理組和加熱組酸類物質種類少，相對含量低，對其整體影響較小，可以忽略不計。而真空濃縮組酸類種類較多，相對含量高，對其呈味影響較大。其中異戊酸和2-甲基戊酸均呈不良氣味，是海產品臭味的特征成分[22]。

2.4.3 不同方式處理扇貝液與對照組中酯類化合物對比分析

酯類物質是發酵或脂質代謝產物生成的羧酸和醇酯化作用的產物，賦予食品甜香、水果香和花香[22，23]。由表2可知，未處理組、加熱濃縮組和真空濃縮組中酯類物質種類并不多，分別為1，3，4 種，但其相對含量在揮發性物質總量中占有很高的比例。其中鄰苯二甲酸二丁酯是3組樣品共有的酯類化合物，相比未處理組含量都有所下降，含量則是未處理組>加熱組>真空濃縮組。

2.4.4 不同方式處理扇貝液與對照組中酮類化合物對比分析

酮類物質很可能是多不飽和脂肪酸受熱氧化和降解的產物，往往具有甜的花香和果香。由表3可知，扇貝液中香氣成分的酮類較少，其中2-戊酮可能由多不飽和脂肪酸的碳鏈在β-氧化和隨后的脫羧基作用中生成的[24]，有獨特的清香和果香，并且隨碳鏈的增長呈現更強的花香特征[26]；2,3-丁二酮可能是脂質氧化產生的，有研究表明[27]，2,3-丁二酮物質是肉制品預煮異味的主要貢獻物之一?？偟膩碚f，相對未處理的扇貝液，真空濃縮和加熱處理的扇貝液的酮類物質都有從無到有的變化，正是這些物質的存在賦予了處理后扇貝液的香氣特征。

2.4.5 不同方式處理扇貝液與對照組中含氮化合物對比分析

含氮化合物是海鮮類產品的重要氣味化合物，吡啶具有惡臭氣味，三甲胺帶有腥臭氣味，其他含氮化合物也均有不良氣味，而在其他含氮化合物中，2-乙?；量┮驯粓蟮烙兴平固菤馕叮?組扇貝液中均存在，相對含量為加熱組>真空濃縮組>未處理組。由表2可知，扇貝液經過處理后，三甲胺相對含量大幅上升，這些均對扇貝蒸煮液產生了負面的影響，是扇貝蒸煮液不良氣味的主因。三甲胺在未處理組、加熱濃縮組和真空濃縮組中相對含量分別為8.81%、8.37%和9.71%(占總相對含量的百分比)，在整體呈味成分中占有較高比例[28，29]。所以含氮化合物含量可以作為反映不同加工處理后扇貝液風味狀態的參考之一。

2.4.6 不同方式處理扇貝液與對照組中其他化合物對比分析

其他類中，含S、O、苯雜環類化合物貢獻較大(如吡嗪、萘等)。由表2可知，吡嗪類含量高達73.33%(在其他類中的百分比)，賦予了扇貝液烤香味、堅果香或肉香。加熱處理的扇貝液中吡嗪類揮發性化合物種類最多，未經處理的扇貝液相對含量最高。有研究表明，吡嗪類是由于美拉德反應和熱解反應通過斯特克雷爾氨基酸反應生成的。

二甲基二硫已被發現存在于大多數經熱加工的海產品中，在蝦、蟹肉、牡蝸、小龍蝦、蝦和幾種亞洲魚露中因為它們的閾值很低，對扇貝蒸煮液的整體香氣有貢獻。二甲基二硫已被表征為似洋蔥或白菜的香氣，腐敗的硫和似壞的蛋的氣味，它可能是一種甲基乙硫醇的氧化產物或蛋氨酸的細菌降解產物。含硫雜環化合物是肉香味的主要成分，也是海洋甲殼類的重要揮發性成分[30]。

綜上所述，對加熱濃縮組風味影響最大的是醛類物質。與其他兩組相比，加熱濃縮處理能產生不同于其他兩組的特征香味主要是煮制過程中脂肪、蛋白質的氧化降解和美拉德反應所導致的。同時，海產品的不良氣味，也隨著扇貝液的處理而增加，這可能是因為處理組在加熱的情況下脂肪、蛋白質的氧化降解和美拉德反應產生了副產物，也可能是固形物含量增加，鹽分增大，使揮發性風味更易析出導致的?？傊幚斫M較之未處理組，呈味揮發性物質更豐富，能更大程度地將扇貝液呈味成分析出。

3 結論

色差結果表明，處理組與未處理組有顯著性差異。整體來看，處理組色澤鮮艷，促進食欲，更易被消費者接受。利用HS-SPME-GC-MS，電子鼻、氨基酸態氮和總酸輔助，鑒定扇貝液特征風味揮發性物質的組成。與未處理組相比，加熱處理使加熱濃縮組的風味變化比真空濃縮組更為明顯。分析得出：對加熱處理組香氣成分有貢獻的物質主要有2,3-丁二酮、壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛、癸醛、苯甲醛和三甲胺等，這些成分可能是加熱濃縮組扇貝液的主要特征香氣成分；真空濃縮組較之沒有壬醛、己醛、庚醛等物質的增加，且相對百分含量也少。但總的來看，處理組較未處理組揮發性成分和相對百分含量基本都有所提高。綜上所述，初加工的扇貝液進一步處理，不僅運輸成本降低，貨架期延長，還能改善風味，促進消費，提高經濟效益。

總之，本研究主要對扇貝液濃縮前后的色澤變化和風味組成探討提供了一些初步的數據，同時為今后對扇貝液的生產加工以及熱加工過程中風味成分變化規律的相關性研究提供了理論參考。