3種海參脫腥方法的效果比較研究

石友盛，謝文強(qiáng)，陳賢功，胡曉蘋

（海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，海南海口570228）

中國、日本、韓國、新加坡、馬來西亞、菲律賓等國將海參視為珍貴海鮮，一方面是海參脂肪含量低，蛋白含量高且富含如色氨酸、精氨酸、賴氨酸等必需氨基酸；另一方面海參含有海參多糖、海參皂苷、海參膠原蛋白、海參多肽及脂類等多種對人體具有抗腫瘤、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、降血糖及抗凝血等功效的生物活性物質(zhì)[1-2]。目前，我國的海參養(yǎng)殖場數(shù)量眾多，特別是大連渤海灣地區(qū)[1]。海參多分布于海南，而且因其自然條件非常適合海參的生長、繁殖，海參生長速度快，養(yǎng)殖成本相對較低。近年來，除了在涼爽的渤海灣地區(qū)有海參養(yǎng)殖外，海南已有一定規(guī)模的海參和花刺參等品種的人工養(yǎng)殖。目前，關(guān)于海參的研究多集中在海參品種的生物學(xué)特性、營養(yǎng)品質(zhì)和海參生理活性物質(zhì)的分析、海參養(yǎng)殖技術(shù)的探索、海參廢棄物產(chǎn)品的開發(fā)等[3-7]。

近年來，隨著人們生活水平的提高，海參已從饋贈珍品逐漸走上了大眾餐桌。一方面，人們非常重視海參對人體的多種功效；另一方面，現(xiàn)代的快節(jié)奏生活帶動了海參即食產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)。但是，海參特殊的腥味影響了海參即食產(chǎn)品及海參其它相關(guān)加工產(chǎn)品的發(fā)展。

日常人們多采用姜、大蒜等佐料來掩蓋海參的腥味，但無法從根本上去除海參的腥味，而目前針對海參脫腥的研究較少。如利用碳酸氫鈉粉和草木灰內(nèi)的碳酸鉀，去除海參表面的腥味以及黏稠物，從而達(dá)到對海參全方位去腥味的效果，并在蒸煮過程中加入含有茶葉和菊花瓣的調(diào)制品[8]；還有的海參脫腥方法是將海參捕撈后，放在養(yǎng)殖池中進(jìn)行暫養(yǎng)，將海參剖腸后煮制，將水煮后的海參于茶多酚溶液中浸泡，并用飽和鹽水鹽漬，最后將鹽漬后的海參冷凍儲存[9]；本課題組前期提出了針對海參的物理法（減壓處理）、物理-化學(xué)法（減壓同時經(jīng)茶及氯化鈣浸泡處理）、物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法（減壓同時經(jīng)茶及氯化鈣浸泡處理后再經(jīng)乳酸菌發(fā)酵處理）3種脫腥方法[10]。但是，海參脫腥方法脫腥效果的客觀評價則鮮有報道。

本文基于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)及電子鼻技術(shù)，對3種脫腥方法處理后的海參氣味進(jìn)行分析，以量化各處理方法的脫腥效果。另外，經(jīng)過減壓處理后，海參的質(zhì)構(gòu)會發(fā)生較大變化，因此采用了全質(zhì)構(gòu)分析，即模擬口腔咀嚼動作的二次壓縮試驗，對經(jīng)3種不同脫腥方法處理后的海參質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行研究。本研究對海參脫腥效果進(jìn)行了客觀的比較研究，為改善海參的食用品質(zhì)，更好地開發(fā)海參即食產(chǎn)品提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海參：海南龍膽漁業(yè)開發(fā)有限公司海參養(yǎng)殖基地。海參打撈后，盡快剖腸、煮制、冰存運送至實驗室，再放入-20℃冰箱中貯存?zhèn)溆茫患t茶：市售。

氯化鈣（分析純）：廣州化學(xué)試劑廠；HNU082植物乳桿菌：海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院熱帶有益微生物菌種資源庫；MRS肉湯培養(yǎng)基：北京索萊寶科技有限公司；C7～C40正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)品：美國o2si smart solutions公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AUW220A型電子天平：廈門群隆儀器有限公司；Master-S15 UVF型超純水機(jī)：上海和泰儀器有限公司；TA-XT2i型全質(zhì)構(gòu)分析儀：英國SMS公司；SHZ-D型循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；T150-II型塑料真空干燥器：天津尼克儀器有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋：上海皓莊儀器有限公司；PEN3型電子鼻：德國Airsense公司；7890A-5975C型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國 Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭的固相微萃取裝置：美國Sigma-Aldrich公司。

1.3 方法

1.3.1 海參的脫腥處理

物理法脫腥：稱取10 g海參塊（長約10 cm）置于真空度達(dá)到0.05 MPa～0.1 MPa的真空干燥器中處理40 min；物理-化學(xué)法脫腥：85℃煮制紅茶（3 g/100 mL）30 min，冷卻后將茶葉撈出，再加入2.5 g CaCl2以制備濃度為2.5%的CaCl2-茶混合液，然后將10 g海參塊（長約10 cm）浸泡于上述混合液中，再置于真空度達(dá)到0.05MPa～0.1MPa的真空干燥器中處理40 min；物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法脫腥：經(jīng)物理-化學(xué)法處理后的海參再按1∶2（g/mL）料液比完全浸沒于菌濃度為6.0×107CFU/mL的HUN082植物乳桿菌MRS肉湯培養(yǎng)基中，于37℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 h。

1.3.2 即食海參的制備

將經(jīng)物理法、物理-化學(xué)法及物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法脫腥處理過的海參塊及未經(jīng)脫腥處理的海參塊用蒸餾水沖洗3次，然后蒸煮1 h后冷卻至室溫（24℃～26℃），即制得即食海參。

1.3.3 頂空固相微萃取法測定揮發(fā)性物質(zhì)

取經(jīng)3種脫腥方法處理及未經(jīng)脫腥處理的即食海參10 g（精確至0.001 g）置于100 mL頂空瓶中，于70℃水浴下平衡20 min，將經(jīng)過老化處理的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭的固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）裝置手動直接插入樣品瓶中吸附60 min，然后將手動SPME裝置插入氣相色譜（gas chromatography，GC）進(jìn)樣口，250 ℃解吸附 3.0 min，同時啟動氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀收集數(shù)據(jù)。

1.3.4 GC-MS測定

參照Wang等[11]的方法并作適當(dāng)調(diào)整。色譜條件：采用HP-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250℃，氦氣（純度≥99.999%）為載氣，載氣流速1.0 mL/min，不分流模式進(jìn)樣。升溫程序：初始溫度60℃，以2℃/min升至180℃，再以10℃/min升至250℃，保持3 min，總運行時間為70 min。質(zhì)譜條件：電離子方式為電子轟擊（electron impact，EI）離子源，電離能量70 eV，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，發(fā)射電流35 μA，轉(zhuǎn)接口溫度280℃，質(zhì)量掃描范圍 m/z 40～1 000。

在GC-MS分析時，采用了C7～C40混合標(biāo)準(zhǔn)品計算樣品中各揮發(fā)性物質(zhì)的相對保留時間即保留指數(shù)（retention index，RI）。采用RI及參考NIST庫進(jìn)行物質(zhì)的定性分析，相似度高于700的峰用于定量分析。采用峰面積歸一化法來對揮發(fā)性物質(zhì)半定量，以相對百分含量形式表示。

1.3.5 電子鼻測定

本研究中使用的電子鼻設(shè)備具有10個傳感器，分別為WIC（對芳香成分敏感）、W5S（對氮氧化物敏感）、W3C（對氨水、芳香類化合物敏感）、W6S（對氫氣有選擇性）、W5C（對烷烴、芳香類化合物及極性小的化合物敏感）、W1S（對甲烷敏感）、W1W（對硫化物、含硫有機(jī)化合物敏感）、W2S（對乙醇及部分芳香族化合物敏感）、W2W（對芳香族化合物、有機(jī)硫化物敏感）、W3S（對烷烴敏感）[12]。

參照Wang等[13]的方法并作適當(dāng)調(diào)整，采用電子鼻對海參的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測定。經(jīng)3種脫腥方法處理及未經(jīng)脫腥處理的10 g（精確至0.001 g）海參分別置于200 mL燒杯中，用雙層薄膜密封，于室溫（24℃～26℃）靜置30 min，用電子鼻重復(fù)測定20次，每次采樣時間均為80 s，采樣時間間隔1 s/組，傳感器自動清洗時間60 s，傳感器歸零時間8 s。

1.3.6 全質(zhì)構(gòu)分析

參照李瑩等[14]的方法并做適當(dāng)調(diào)整，選用P/36R探頭，測前速度為3 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，觸發(fā)力30 g，測定時間間隔5 s，壓縮比75%。選擇硬度、黏附性、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性和回復(fù)性為指標(biāo)，每組樣品平行測量3次計算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

全質(zhì)構(gòu)分析數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示，用SPSS 24.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（one-way-ANOVA）及Duncan法進(jìn)行多重比較。電子鼻數(shù)據(jù)采用SIMCA 14.1進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于GC-MS的海參氣味分析

經(jīng)3種方法脫腥處理及未經(jīng)脫腥處理海參的揮發(fā)性物質(zhì)組成結(jié)果見表1。

如表1所示，檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)分為七大類共39種，其中醛類10種、醇類13種、芳香族類9種、呋喃類3種、酮類1種、酯類1種、其它2種。醛類中的反-2-己烯醛，醇類中的1-丁醇、（E）-2-戊烯-1-醇、1-辛烯-3-醇，芳香族類中的苯甲醛、苯酚、苯甲醇，酮類中的2-辛酮以及其它類的（E）-2-癸烯共9種物質(zhì)經(jīng)3種脫腥方法處理后揮發(fā)性物質(zhì)相對含量均有明顯減少，有些經(jīng)脫腥處理后，海參樣品中檢測不出該物質(zhì)。通過比較這些物質(zhì)在各組樣品中的相對含量可知，物理-化學(xué)法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法的脫腥效果優(yōu)于物理法。

表1 經(jīng)3種方法脫腥處理及未經(jīng)處理海參的揮發(fā)性物質(zhì)組成Table 1 Volatile substances composition of deodorization treated and non-treated sea cucumbers

本研究結(jié)果與已有研究報道基本一致，即水產(chǎn)品中的揮發(fā)性物質(zhì)主要包括醇類、醛類、酮類、烴類及少量的呋喃類、硫醚、萘等物質(zhì)，這些揮發(fā)性物質(zhì)是水產(chǎn)品的主要腥味物質(zhì)[15]。分子量低的醛類，尤其是己醛，它們的閾值低，通常會使魚類產(chǎn)生一些令人不愉悅的氣味[16]。Hirano等[17]和Fukami等[18]認(rèn)為水產(chǎn)品中那些令人難以接受的氣味物質(zhì)，主要是C4～C7的低分子量醛、醇、酮類物質(zhì)，如丁醛、1-戊烯-3-酮、己醛、反-4庚醛、順-3-己醇等。由此推測本研究中海參的主要腥味物質(zhì)為反-2-辛烯醛、反-2-己烯醛、1-丁醇、（E）-2-戊烯-1-醇、1-辛烯-3-醇。

2.2 基于電子鼻的海參氣味分析

采用PEN3型電子鼻，對經(jīng)3種脫腥方法處理及未經(jīng)脫腥處理的海參整體氣味進(jìn)行比較分析，并繪制雷達(dá)圖，結(jié)果如圖1所示。

圖1 經(jīng)3種方法脫腥處理及未經(jīng)脫腥處理海參的電子鼻雷達(dá)圖Fig.1 Radar plot of electronic nose analysis of deodorization treated and non-treated sea cucumbers

由圖1可見，海參經(jīng)3種脫腥方法處理后，W2W、W3S、W3C、W6S和W5C這5個傳感器響應(yīng)值幾乎與未處理海參的一致。而經(jīng)物理-化學(xué)法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理的海參的W1W響應(yīng)值較未處理及物理法處理有很大程度的提高。這可能是紅茶的某些氣味物質(zhì)進(jìn)入海參樣品的原因。經(jīng)3種脫腥方法處理海參的W1C和W5S響應(yīng)值較未處理海參有少許提高。然而3種脫腥方法處理海參的W1S和W2S響應(yīng)值較未處理海參有較大程度的降低，并且物理法處理的下降幅度小于物理-化學(xué)法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理。此結(jié)果與GC-MS結(jié)果一致。

為比較3種脫腥方法的效果，對電子鼻結(jié)果進(jìn)行了主成分分析，結(jié)果如圖2所示。

由圖2a可見，未經(jīng)脫腥處理與經(jīng)3種脫腥方法處理后的海參在整體風(fēng)味上存在明顯差異，可與之區(qū)分開；物理法處理的與另兩種方法處理后的海參風(fēng)味也存在較大差異，可與之區(qū)分開；而經(jīng)物理-化學(xué)法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理的海參在整體風(fēng)味上比較相似，不能區(qū)分開。

由圖2b可見，未經(jīng)脫腥處理和經(jīng)物理法處理海參的W1S、W2S、W3S這3個感應(yīng)器上的響應(yīng)值較大，而經(jīng)物理-化學(xué)法處理和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理海參的W1W、W5S、W1C、W3C和W5C這5個感應(yīng)器上的響應(yīng)值較大。此結(jié)果與電子鼻雷達(dá)圖揭示的各脫腥方法處理后海參樣品的各感應(yīng)器響應(yīng)值差異情況相一致。

圖2 經(jīng)3種方法脫腥處理及未經(jīng)脫腥處理海參的電子鼻PCA分析Fig.2 PCA analysis plots of electronic nose analysis of deodorization treated and non-treated sea cucumbers

2.3 經(jīng)3種脫腥方法處理的即食海參質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)的顯著性差異分析

經(jīng)物理法、物理-化學(xué)法及物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理及未經(jīng)脫腥處理的即食海參全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）結(jié)果如表2所示。

在TPA分析中，硬度是指使物體達(dá)到變形所需要的最大力[19]。彈性是發(fā)生變形樣品除去形變力后恢復(fù)到變形前條件下的高度或體積比[20]。而咀嚼性是指將半固體樣品咀嚼成吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需能量[21]。回復(fù)性是指變形樣品在導(dǎo)致形變同樣速度、壓力下回復(fù)的程度[22]。

由表2可見，經(jīng)物理法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理的即食海參的各質(zhì)構(gòu)參數(shù)（除硬度外）均無顯著性差異，且相較于物理-化學(xué)法脫腥處理方式，這兩種脫腥處理方式與未經(jīng)脫腥處理的即食海參質(zhì)構(gòu)各參數(shù)更為接近；然而經(jīng)物理-化學(xué)法處理的即食海參其硬度、彈性、內(nèi)聚力、咀嚼性、回復(fù)性都顯著高于另兩種處理（p＜0.05）。

表2 經(jīng)3種方法脫腥處理及未經(jīng)處理海參的質(zhì)構(gòu)特性比較Table 2 Comparison of texture characteristics of deodorization treated and non-treated sea cucumbers

物理-化學(xué)法雖然能極大程度地脫除海參腥味，但是會增加海參的硬度，不適合食用；物理法脫腥處理制備的即食海參，腥味脫除不完全但軟硬適宜；而物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵脫腥處理一方面可有效去除腥味，另一方面制得的即食海參軟硬合適。

3 結(jié)論

海參的腥味物質(zhì)組成極其復(fù)雜，往往是多種物質(zhì)共同作用的結(jié)果。經(jīng)3種脫腥方法處理后的海參與未經(jīng)脫腥處理的海參相比，反-2-己烯醛、（E）-2-癸烯、1-丁醇、（E）-2-戊烯-1-醇、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、苯酚、苯甲醇、2-辛酮這9種物質(zhì)的相對含量明顯降低，有的物質(zhì)在經(jīng)脫腥處理后未檢出，綜合來看，物理法的脫腥效果較另兩種稍差。經(jīng)3種脫腥方法處理與未經(jīng)脫腥處理的海參在整體風(fēng)味上也存在明顯差異，經(jīng)過3種脫腥處理的海參在W1S和W2S的響應(yīng)值較未經(jīng)脫腥處理海參有較大程度降低。整體來看，物理-化學(xué)法和物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法脫腥效果接近，優(yōu)于物理法的脫腥效果。另外，經(jīng)物理-化學(xué)法脫腥處理后制備的即食海參太硬不宜食用，而物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法處理后制備的即食海參軟硬合適。由此物理-化學(xué)-微生物發(fā)酵法脫腥處理后制備的即食海參具有較好的品質(zhì)。