海藻腥味成分分析與脫腥方法研究進展

黃小青 ，郭洪輝，張怡評，張峰，鄭泉興，謝全靈*

1. 自然資源部第三海洋研究所（廈門 361005）；2. 集美大學 海洋食品與生物工程學院（廈門 361021）；3. 福建中煙工業有限責任公司技術中心（廈門 361022）

“海藻”是海帶、紫菜、裙帶菜、石花菜等海洋藻類的總稱，主要分為褐藻、綠藻和紅藻等大型海藻種類[1]。我國擁有豐富的海藻資源，海藻養殖產量位居世界第一，由于海藻生長在海洋（高鹽、高壓等）特殊環境中，其所含的功效成分與陸地生物相比具有明顯的差異性。

海藻中含有豐富的多糖、蛋白質、食物纖維等活性成分。研究發現它們具有生物活性功能，同時還具有藥理價值，如抗炎癥[2]、抗腫瘤[3-4]、抗病毒[5]、抗氧化[6-7]、降低血壓[8]、降低血液膽固醇及血糖量[9-10]、增強免疫力[11]、預防癌癥發生[12-13]、增加腸胃運動抑制便秘[14-15]等功效。此外，海藻中含有的礦物質元素、無機元素、氨基酸和脂肪酸等物質，能促進細胞膜的流動，防止血栓形成及心肌梗塞[16-17]，對循環系統疾病有預防作用。

隨著生活水平的不斷提高，人們越來越注重飲食營養與健康，海藻因具有上述諸多功效與益處，海藻類食品與保健品受到越來越多消費者的關注。但由于海藻中含有各種揮發性物質而具有特殊的腥味，影響其在消費者中的受歡迎程度，極大限制了海藻行業的發展。

1 海藻腥味成分分析

海藻腥味是由海藻中各種揮發組分相互混雜、共同作用而形成的特有味道。海藻中揮發性成分主要分為烴類、酚類、酮類、醛類、醇類、羧酸類、酯類、鹵代化合物、硫化合物、呋喃類、吡嗪類、吡啶類、胺類和揮發性代謝物[18]。研究發現，脂肪酸氧化、酶催化、類胡蘿卜素的降解是海藻形成揮發性物質的重要途經，而這些揮發性成分構成了海藻腥味的物質基礎[19]。段吳勇[20]對海帶中腥味成分進行了鑒定，檢測出多種醇類和酮類物質，其中不飽和醇類主要是由脂肪酸在酶作用下分解或羰基化合物還原而得到的產物，而酮類物質主要是由不飽和脂肪酸氧化分解而得到的產物。應苗苗等[21]對不同收割期的壇紫菜的揮發性成分進行了分析，鑒定出8-十七烯、壬醛和己醛是壇紫菜中主要的揮發性物質，其中通過生物體內酶促反應生成的8-十七碳烯含量很高，對壇紫菜的氣味的影響較大[22]。Yamamoto等[23]發現滸苔的主要揮發性成分為十七碳烯、紫羅蘭酮等胡蘿卜素降解產物。

海藻中腥味成分定性與定量分析方法主要包括頂空固相微萃?。℉eadspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME）、氣相色譜-質譜（Gas chromatography- mass spectrometry，GC-MS）、電子鼻、水蒸餾法提取、超臨界萃取法。其中固相微萃取法（Solid-phase Micro-extraction，SPME）是一種樣品前處理新技術，具有所需樣品量少、無有機溶劑、靈敏度高等特點，與GC-MS聯用可集成采樣、萃取、進樣等環節，大大提高了分析速度和靈敏度[24]。

目前，國內外多利用HS-SPME結合GC-MS對多種海藻進行了揮發性成分的分析[25]。陳婉珠等[26]采用HS-SPME結合GC-MS從海帶中檢測出的揮發性成分多是一些烴類、羰基類及醇類化合物，其中的3-羥基-1-辛烯醇、四甲基十七烷、異丙基豆蔻酸酯等這些物質共同形成海帶特殊的味道。López-Pérez等[18]也利用HS-SPME-GC-MS方法從裙帶菜中鑒定出34種酮、22種醇和4種呋喃，其中酮類物質以(Z,E)-3, 5-辛二烯-2-酮、2-丙酮和2-丁酮為主，醇類以1-辛烯-3-醇和1-戊烯-3-醇為主，呋喃以2-乙基呋喃和2-戊基呋喃為主，它們共同構成了裙帶菜的風味。楊少玲等[27]也采用該方法對龍須菜中揮發性成分進行鑒定分析，共檢測出87種揮發性成分，其中醛類28種、酮類14種、烴類17種，它們對龍須菜的風味貢獻較大。

采用不同方法所獲得的揮發性成分也有所差異。Hattab等[28]對網翼藻（Dictyopteris membranacea）采用水蒸餾法進行提取，得到的產物主要是C11烴類化合物，微波輔助水蒸餾法得到的主要成分是倍半萜類化合物，而超臨界萃取法得到含硫化合物。王麗娟等[29]采用頂空進樣法和蒸餾萃取法從杜氏鹽藻中萃取得到揮發性成分，其中頂空進樣法檢測出19種揮發性成分，相對含量較高的是3-甲基-1-丁醇和十七烷等；蒸餾萃取法檢測出29種揮發性成分，相對含量較高的是十七烷和鄰二甲苯等。此外，Takahashi等[30]使用毛細管柱在海帶中鑒定出10種醛類，其中己醛含量最高。

海藻的揮發性成分含量與采收季節、生長周期、養殖環境、貯藏方式等因素密切相關。即使是同一種海藻，其揮發性組分的含量也可能因其生長條件的不同而不同[31]。Mirzayeva等[32]采用頂空吸附法和GC-MS來分析4個影響因素（海藻種類、采收季節、養殖環境和預處理方法）對海藻揮發性成分的影響，結果發現采收季節是影響最大的因素，而樣品預處理方法（生料、腌制和脫水）對大型藻類揮發性成分的影響最小?？姺挤嫉萚33]通過電子鼻和HS-SPME-GC-MS相結合的方法對比冬季與春季滸苔揮發性組分差異，檢測發現春季滸苔的揮發性組分以烴類和醛類物質為主，而冬季滸苔則以醛類和酮類為主。

2 海藻脫腥技術

海藻腥味成分種類多、結構復雜、含量低，與海藻活性組分共存，因此，如何高效脫除海藻腥味成為海藻資源高值化開發的關鍵共性技術難題之一。脫腥方法可以分為物理脫腥、化學脫腥、生物脫腥和復合脫腥法[34]。

2.1 物理脫腥

物理脫腥是將腥味物質進行掩蓋、包埋等，具有操作簡單、成本較低等優點，但很難徹底去除腥味，主要包括吸附法、掩蓋法、包絡結合法、微膠囊法、蒸汽脫腥法。

2.1.1 吸附法

吸附法是利用吸附劑對液體或氣體中的某一組分或多種組分進行吸附，使其富集在吸附劑表面。最常見的吸附劑是活性炭，因其穩定性高，具備高度發達的孔隙結構，并且比表面積大，對于腥臭成分、色素等都有較好的吸附作用[35]?；钚蕴棵撔炔粌H經濟而且方便，同時活性炭也是可再生物質。王新廣等[36]對比活性炭脫腥、溶劑脫腥和發酵脫腥3種方法對馬尾藻的脫腥效果，結果發現利用2%活性炭吸附2 h處理后的馬尾藻腥味最小，風味最好?；钚蕴繉τ诖蠓肿有任段镔|或高含量腥味物質的吸附效果并不甚理想。張麗君等[37]利用活性炭對螺旋藻進行除腥，不僅脫腥效果并不明顯，而且螺旋藻中的部分營養成分也被活性炭吸附。

除了活性炭以外，茶也是很好的吸附劑。單聯剛[38]利用菊花茶對裙帶菜浸提液進行脫腥，在菊花茶濃度為6%、溫度為90 ℃的條件下浸提處理30 min后，裙帶菜無腥味且帶有菊花茶風味。王黎穎等[39]研究了茉莉花茶對杜氏鹽藻腥味的脫除效果，研究發現當茉莉花茶∶杜氏鹽藻粉為50∶1（mg/g）時，在40 ℃水浴中攪拌處理30 min后，杜氏鹽藻的脫腥效果最佳。利用茶吸附海藻中腥味物質的過程，不僅使得腥味減少，還能賦予茶獨有的清香。

總之，吸附法具有操作簡單、經濟、可循環利用與再生的優點，是一種非常簡單有效的脫腥技術，但其吸附能力的專一性差，因此，亟需加大對吸附劑的深入基礎研究，增強吸附效果，擴大其應用范圍。

2.1.2 掩蓋法

掩蓋法是指利用一些含有特殊的風味物質以掩蓋一些不被人們所接受的味道，如蔥、姜、蒜、辣椒、桂皮、八角、甘草等，這些香辛料的特殊風味物質能對異味物質起到掩蓋、削弱并且增香的作用，讓其能被大眾所接受喜歡。孔珮雯等[40]以鹽漬裙帶菜為原料，當添加2%甘草∶八角∶桂皮比例為1∶0.3∶0.3的遮蔽液時，經掩蓋法脫腥后的發酵型裙帶菜調味醬產品腥味小、風味獨特。俞靜芬等[41]在用干海帶加工即食海帶脫腥過程中，通過比較氫氧化鈣、檸檬酸、醋酸和甘草對海帶的脫腥效果，發現使用甘草遮蔽液的脫腥效果最佳，經掩蓋處理后的產品無腥味，且帶有淡甘草味。

2.1.3 包絡結合法

包絡結合法是指利用一些籠型分子對分子質量較低的物質進行包合達到去除腥味的目的。最常見的是環糊精包合法[42]，β-環糊精是一種應用廣泛的食品添加劑，不易吸潮且化學性質穩定，無毒副作用，是一種理想的海藻脫腥劑。張曉梅[43]在對羊棲菜多糖復合飲品的研究中得到利用4%濃度β-環糊精和0.6%濃度綠茶，在65 ℃下水浴120 min處理后的羊棲菜提取液基本無腥味且帶有淡淡的茶香的結論。付桂明等[44]通過比較添加葡萄糖矯味、β-環糊精包合、活性炭吸附、酵母發酵4種脫腥方法對藍綠藻提取液的脫腥效果，結果表明使用β-環糊精對藍綠藻提取液脫腥可制得無藻腥味、顏色美觀的藍綠藻營養口服液。包絡結合法與吸附法類似，操作都比較簡單，但同樣會損失部分營養成分。

2.1.4 微膠囊法

微膠囊法是使用天然或者合成的高分子材料作為壁材，將分散的固體、液體甚至是氣體物質包裹起來，形成半透性或密封囊膜的微小粒子，從而起到屏蔽氣味、免受環境影響等作用。丁潔[45]利用微膠囊技術對螺旋藻進行脫腥處理，將阿拉伯膠、麥芽糊精和β-環糊精以1∶1∶1混合為壁材，與螺旋藻粉按10∶1的比例混合（總固形物濃度為15%）再進行乳化，得到乳化液。乳化液經過噴霧干燥后制得螺旋藻微膠囊。得到的微膠囊基本無腥味、儲存方便。微膠囊法的操作設備昂貴，成本較高，難以普遍推廣應用。

2.1.5 蒸汽脫腥法

蒸汽脫腥（加熱脫腥）法是通過加熱后水蒸氣帶出腥味物質或者將樣品置于真空裝置中，達到一定的真空度，同時加熱使異味物質揮發排出，達到脫腥的效果（真空脫腥）[19]。蒸汽脫腥過程不會引入其他物質，其安全性較好。謝林明等[46]對比真空脫腥、掩蔽脫腥、吸附脫腥以及發酵脫腥等方法對螺旋藻粉及其溶液的脫腥效果，結果發現真空脫腥法的脫腥效果最好，螺旋藻經真空脫腥后基本無腥味且不變色。張麗君等[37]也對比了加熱脫腥法、酶解脫腥法、β-環糊精包埋法對螺旋藻的脫腥效果，試驗結果表明加熱脫腥對螺旋藻溶液的脫腥效果最好，但加熱溫度過高會產生異味，且變色嚴重以及產生沉淀。

2.2 化學脫腥

化學脫腥是利用腥味成分在一定條件下與化學試劑發生化學反應而生成無腥味物質，從而達到除腥效果的方法。一般使用的化學試劑有酸、堿、鹽溶液。最常用的是酸堿處理法，如林學清[47]采用3%檸檬酸和0.2%鹽酸的混合溶液，對羊棲菜浸泡脫腥處理40 min，處理后的羊棲菜基本無腥味。江潔等[48]使用醋酸對海帶進行脫腥處理，海帶經1%醋酸溶液脫腥20 min后，基本無腥臭味，再經過滅菌后，其色澤翠綠、口感脆嫩。周峙苗等[49]利用7%過氧化氫、95%乙醇、10%乙酸酐、1%冰醋酸的混合溶液對羊棲菜進行脫腥脫色，其脫色脫腥效果好，且固形物損失較少。由于酸堿溶于液體后不易去除，所以大多用于固態制品的脫腥處理。

2.3 生物脫腥

生物脫腥是指微生物發酵脫腥，利用微生物合成代謝的轉化功能將小分子腥味成分轉變為無腥味的大分子物質，或者利用酶的作用對分子結構進行修飾從而達到除腥效果。生物脫腥是一種綠色的脫腥方法且能夠徹底除去腥味[50]，但是生物脫腥技術對海藻的感官和風味影響較大。

王紅麗等[51]利用副干酪乳桿菌副干酪亞種R37、釀酒酵母J4單菌、復合菌（R37+J4）對海帶進行發酵脫腥，結果發現經復合菌發酵處理的海帶兼具R37及J4的主要特征風味物質，風味更佳協調，脫腥效果最佳。孔繁東等[52]通過對比葡萄糖、活性炭、β-環糊精以及酵母發酵等脫腥方法，確定了酵母發酵法的脫腥效果最佳，腥味最小且帶有淡淡清香。魏玉翠等[53]利用微生物發酵法對螺旋藻進行脫腥，并確定最佳的脫腥工藝參數：添加0.84%的活性干酵母、39 ℃水浴加熱30 min。王海平等[54]先利用勻漿破碎儀對螺旋藻破壁，使其腥味物質完全釋放出來，再接種0.5%高活性干酵母后在29 ℃條件下發酵1 h，制備獲得基本無腥味的螺旋藻原料。目前，生物脫腥技術主要應用于水產品脫腥，在海藻脫腥的應用還不是很成熟，需要加大研究力度。

2.4 復合脫腥

復合脫腥是指將上述多種脫腥方法進行組合或集成，上述脫腥方法在單獨使用時都存在各自的不足之處，將它們進行組合使用能實現有效互補，實現更高效的脫腥效果。陽暉等[55]比較了幾種脫腥方法（遮蔽法、加熱法、發酵法及遮蔽法與加熱法混合脫腥）對螺旋藻的脫腥效果，結果發現遮蔽法與加熱法聯合使用的脫腥效果最佳。陳麗春等[56]利用復合脫腥液（2.5%紫蘇液、4.5%酵母、5%β-環糊精配制的混合脫腥液）對羊棲菜進行脫腥，處理后的羊棲菜基本無腥味，且帶有淡淡的酵母香味。

3 結語

文章總結了各種海藻的主要腥味成分、檢測方法與脫腥方法（表1），并比較了不同脫腥方法的優缺點（表2）。從表1可知：以紫菜為代表的紅藻，其揮發性成分主要以醛酮類和烴類物質為主；以海帶為代表的綠藻，醛類、醇類和烴類為其主要揮發性成分；以馬尾藻為例的褐藻，主要揮發性成分為醛類、烷烴類、酮類物質。目前主要采用頂空固相微萃取、氣相色譜-質譜、電子鼻三者相結合方法對海藻腥味成分進行比較全面分析。不同海藻適用的脫腥方法不同，不同脫腥方法對同一海藻的脫腥效果也有所不同，每種脫腥方法都有各自的優缺點。物理法較為簡單，但很難完全消除腥味，其中吸附法還會造成營養成分的損失；化學法需要添加化學試劑，引起化學試劑殘留問題；生物法在海藻脫腥應用領域雖然還不夠成熟，但是鑒于其能夠極大保留海藻中的營養成分、綠色高效，應用潛力巨大?？傊?，高靈敏度的檢測分析方法對海藻腥味成分分析至關重要，而海藻腥味成分分析對海藻脫腥方法又具有重要的指導意義。因此，亟需開發高靈敏度腥味成分檢測分析方法，首先對海藻腥味成分進行全面分析，并發現主要海藻腥味成分；在此基礎上，針對主要腥味成分開發特異性的高效脫腥方法，對海藻資源高值化開發利用具有重要的意義。

表1 典型海藻的主要腥味成分及檢測、脫腥方法

表2 不同海藻脫腥方法的優缺點