基于HS-SPME-GC-MS與OAV對5種臭鱖魚產品特征風味的分析

楊 柳, 陳亞林, 徐寶才, 孫漢巨, 吳永祥

(1.合肥工業大學 食品與生物工程學院,安徽 合肥 230601; 2.合肥工業大學 農產品生物化工教育部工程研究中心,安徽 合肥 230601; 3.黃山學院 生命與環境科學學院,安徽 黃山 245041)

鱖魚隸屬鱸形目鰭科鱖魚屬,又稱翹嘴鱖。鱖魚膘肥體壯、生長速度快,而且鱖魚的生長特性造成了鱖魚的刺少、肉味鮮美、肥而不膩、營養豐富,鱖魚的魚肉中含有豐富的蛋白質、氨基酸、脂肪酸以及礦物質等營養物質[1-2]。除此之外,中醫還認為鱖魚性味甘平,有補氣血、益脾胃之功效,適合脾胃虛的老年人以及消化不好的幼兒及老年人食用,既容易消化也能夠補氣血,經濟價值很高。

臭鱖魚又稱腌鮮魚,是由新鮮鱖魚通過發酵生產而成的,是有名的一道徽式傳統菜,代表著徽州地方特色的美食[3]。臭鱖魚擁有兩百多年的歷史,在一次偶然中發現并一直傳承下來,越來越深受廣大消費者的喜愛。臭鱖魚具有“聞起來臭,吃起來香”的特點,肉質滑嫩有彈性,口感好。

目前關于臭鱖魚特征風味的研究較多,但是如何確定特征風味的研究甚少,臭鱖魚中的揮發性風味物質成分較復雜,醇、醛、酮類化合物是臭鱖魚中風味的重要組成成分[4]。除此之外,臭鱖魚中還有一些特殊的揮發性物質,例如含氮化合物和一些含硫化合物也是臭鱖魚中的風味組成成分[5]。氣味活度值(odor activity value,OAV)對于食品香味的研究具有重要的作用,通過物質的質量濃度和閾值來評價風味在食品中的影響,根據OAV可以篩選關鍵風味物質[6]。

本文針對安徽黃山本地的5種臭鱖魚產品進行研究,通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用儀(head space-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)、電子鼻測定臭鱖魚產品中的揮發性風味化合物并結合OAV來篩選特征風味。

1 材料與方法

1.1 材料

5種臭鱖魚產品分別來源于桃花流水臭鱖魚(產品1)、徽三臭鱖魚(產品2)、徽字一號臭鱖魚(產品3)、同慶樓臭鱖魚(產品4)以及尋徽記臭鱖魚(產品5);2,4,6-三甲基吡啶(純度≥99%)購于阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器

TA-XTPLUS物性測試儀(英國STABLE公司);8890-7000D氣相色譜三重四級桿質譜聯用儀(美國安捷倫科技公司);PEN3電子鼻(蘇州申貝科學儀器有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 魚肉質構質地剖面分析

取每種產品背部魚肉,將魚肉切成1 cm×1 cm×1 cm的塊狀,利用TA-XTPLUS物性儀進行質地剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式測試,方法參考文獻[7]。探頭選擇P/36R,測試條件為:測試前速度2 mm/s,測試速度1 mm/s,測試后速度1 mm/s,壓縮彈性形變50%。每個產品取3塊,每塊測試3次,取平均值。

1.3.2 揮發性風味物質測定

每種產品取5 g,將產品攪碎置于20 mL頂空瓶中,并加入質量濃度為100 μg/mL的內標物(2,4,6-三甲基吡啶)10 μL。將已經老化好的萃取頭(DVB/CAR/PDMS)插入頂空瓶中,在70 ℃水浴條件下萃取40 min,每個產品2個平行。

對5種產品進行揮發性風味化合物的測定,采用HS-SPME-GC-MS,色譜柱采用DB-WAX毛細管色譜柱(30 m×0.20 mm×0.25 μm),色譜柱條件以及質譜條件參考文獻[8]。

數據通過系統軟件處理,揮發性風味化合物采用NIST17.LIBRARY數據譜庫進行鑒定,篩選出匹配度大于80的化合物,根據添加的內標物質量濃度計算揮發性風味化合物的質量濃度。

1.3.3 氣味活度值的計算

揮發性風味化合物的OAV通過風味物質的質量濃度與其閾值的比值計算得到[9]。

1.3.4 電子鼻的測定

電子鼻方法參考文獻[10]并加以改動,具體為:取魚肉5 g,攪碎置于20 mL頂空瓶中,在60 ℃下孵育30 min后再富集20～30 min,富集完成后通過電子鼻進行測定,電子鼻的清洗時間為100 s,檢測時間為100 s,進樣時間為5 s,氣體流量為120 mL/min。每種產品3個平行,取平均值。電子鼻的陣列序號及識別物質傳感器見表1所列。

表1 電子鼻陣列序號及識別物質傳感器

1.3.5 感官評價

根據文獻[11]基于模糊學對鱖魚的感官評定標準來評價5種產品,其評分標準和評分指標見表2所列。

表2 感官評分標準和指標

評價小組由嗅覺正常、經驗豐富的10個人(5男5女)組成,由這10個人對5種產品進行打分,結果取均值。

1.3.6 數據處理

采用Excel和SPSSv26.0對數據進行處理分析,采用GraphPad Prism 9、Origin 2021對數據進行可視化處理。

2 結果與分析

2.1 不同產品魚肉的質構分析

魚肉的質構特性一般與其口感是直接相關的,若魚肉的硬度、咀嚼性、彈性、黏附力和恢復力越高,則其口感會相對較好[12]。不同發酵條件下臭鱖魚的質構會有差異,TPA主要是利用探頭去模擬人口腔的咀嚼運動,通過軟件分析得出硬度(hardness)、彈性(springiness)、黏附力(adhesiveness)、咀嚼性(chewiness)和恢復力(Resilience)等。產品的質構分析結果如圖1所示。

圖1 5種臭鱖魚產品質構分析雷達圖

圖1中,5種產品魚肉的硬度均在1 600～2 000 g以內,其中產品2和產品3的硬度略高,魚肉的硬度與鹽水的滲透有關,魚肉中的水分會流出,導致魚肉的硬度增加[13]。幾種產品的彈性、黏附力和咀嚼性差異不大,產品3的恢復力較其他產品高0.1左右,說明魚肉在受壓條件下快速恢復形變的能力較好,肉質相對更緊致。

不同發酵條件對發酵魚肉的質構產生影響,TPA分析可以反映不同產品魚肉的質構特性,對臭鱖魚的食用方面、品質評價及控制方面提供理論參考。

2.2 不同產品揮發性風味化合物的分析

2.2.1 揮發性風味化合物數量和種類的分析

臭鱖魚中揮發性風味化合物種類繁多、成分復雜,可將化合物分為醇類、酸類、酯類、醛類、酮類等[14-16]。本文利用HS-SPME-GC-MS從5種臭鱖魚產品中共檢測到86種揮發性化合物,將其分成醇類、酸類、酯類、醛類、酮類、碳氫化合物、芳烴化合物以及其他類(含氮、含硫化合物),5種臭鱖魚產品分別有45、43、52、47、55種揮發性化合物,如圖2所示,5種產品共有的化合物有13種,分別為1辛烯3-醇、正丁醇、乙酸、肉豆蔻酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、3,5,5-三甲基2-己烯、十六烷、苯酚、吲哚、二甲基三硫化物和甲氧基苯肟。

圖2 5種臭鱖魚產品化合物種類韋恩圖

5種產品揮發性風味化合物的柱狀圖如圖3所示。

圖3 5種產品揮發性風味化合物的柱狀圖

從圖3a可以看出,在5種產品中數量上占優勢的化合物為醇類、酸類、芳烴類以及碳氫化合物,醛酮類以及其他化合物在5種產品中的數量都較少;從圖3b可以看出,在質量分數上占優勢的化合物也是上述幾種,其中產品5中酯類化合物的質量分數最多,產品1～3中質量分數最多的是酸類。正是由于各種化合物的存在及相互影響形成了臭鱖魚的風味。

2.2.2 OAV對臭鱖魚特征風味的鑒定

由于臭鱖魚中的揮發性風味化合物種類較多、成分較復雜,通過查閱文獻[17]以及相關文獻不同化合物的氣味閾值,計算產品中檢測的揮發性風味化合物的OAV來篩選出關鍵化合物。

當化合物OAV大于等于1時,被認為是關鍵物質,該物質對總體風味有貢獻,對總體風味有顯著影響;當OAV小于1時,化合物被認為對整體風味沒有顯著影響[18-19]。一般閾值越高的化合物對產品整體風味的貢獻值較小;相反,閾值較低的化合物對產品整體風味的貢獻值較高,影響較大。所有產品中OAV大于等于1的化合物見表3所列。

表3 5種臭鱖魚產品按揮發性風味化合物的OAV

由表3可知,根據OAV確定所有臭鱖魚產品的關鍵化合物為1-辛烯-3-醇、乙酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、吲哚、二甲基三硫化物,在其他產品中還存在其他OAV較高的化合物,例如芳樟醇、4-甲基戊酸、乙酸乙酯、乙苯、二甲基二硫化物等,芳樟醇僅對產品1、2、5有貢獻,4-甲基戊酸在產品2中沒有出現,但在其他產品中OAV很高,乙酸乙酯對產品5的貢獻較高。

揮發性風味化合物的形成是由于一些酶的存在分解了魚肉的蛋白以及脂肪,產生了一些具有風味的小分子化合物,形成了魚肉的特殊風味。酸類化合物是由于微生物酶和內源酶對脂肪的作用,導致脂肪分解產生乙酸和丁酸等酸類物質,酸類物質的閾值較低,也是臭鱖魚中較為重要的化合物,其中乙酸具有醋香味,丁酸具有蛤蜊奶油味[20]。醇類化合物一般在發酵前期含量較多,隨著發酵的進行醇類化合物會進一步氧化成醛、酮等化合物,也可與酸類化合物發生酯化反應生成酯類物質。

研究發現,1-辛烯-3-醇是發酵制品中普遍存在的物質,具有蘑菇的香氣[21],芳樟醇一般是在香辛料中普遍存在的物質,臭鱖魚中芳樟醇的存在也可能是由于在發酵過程中添加了少量香辛料而形成的。

對臭鱖魚風味影響較大的硫化物和吲哚是在發酵過程中由于微生物的作用代謝產生的,這些化合物的刺激性較高,對風味有不好的影響,但是研究發現隨著高溫烹飪這類化合物會分解,烹飪好的臭鱖魚并不會有任何不良的氣味[22]。

2.3 不同產品魚肉的電子鼻分析

電子鼻是一種仿生檢測分析技術,是一種新型的快速檢測食品的氣味掃描儀,電子鼻擁有特定的傳感器以及系統的識別模式對敏感氣味進行識別,靈敏度高、響應速度快,廣泛應用于揮發性氣味分析[23],結果如圖4所示。

圖4 5種臭鱖魚產品的電子鼻雷達圖

由圖4可知:電子鼻的10種傳感器對5種產品的風味均有響應值,其中響應值略高陣列序號為R2、R7、R9,分別對應氮氧化合物、硫化物、芳烴類及有機硫化物;產品4的這3種傳感器的響應值最高,從上述分析的結果來看產品4的硫化物以及含氮化合物(主要是吲哚)的OAV較其他幾組高,電子鼻的測定也從側面驗證了關鍵化合物的存在。

2.4 感官評價分析

通過感官評價對上述5種臭鱖魚產品進行分析,并驗證化合物對風味的影響,評價結果見表4所列。從表4可以看出,分別從魚肉的組織狀態、色澤、氣味和口感4個方面來評價魚肉,其中感官評價結果較高的為產品3,產品4的感官評價最低,這與上述的分析結果中產品4的硫化物以及含氮化合物OAV較高的結果相對應,由于產品4中魚肉的含硫化合物和吲哚的影響較大,導致產品4魚肉的感官評價較其他組差,只有76.0分,評分較高的產品可達80.0分,說明硫化物和吲哚的存在會影響臭鱖魚魚肉的口感及風味,但是最后幾種臭鱖魚產品的感官評價總分相差并不大,說明在蒸煮后的臭鱖魚風味良好,并不會因硫化物和吲哚的影響而對魚肉口感造成太大影響。

表4 5種臭鱖魚產品的感官評價結果

3 結 論

隨著臭鱖魚產品越來越受到消費者的喜愛,對于臭鱖魚的研究也越來越多。臭鱖魚是一種發酵產品,在發酵過程中影響因素較多,這些影響因素會導致生產的不穩定性。5種市售臭鱖魚產品的質構沒有太明顯的差異,基于HS-SPME-GC-MS和電子鼻分析不同品牌臭鱖魚的風味,共檢測到86種揮發性風味化合物,其中有13種物質在5種產品中都存在,通過計算AOV最終得到7種關鍵風味化合物,分別為1-辛烯-3-醇、乙酸、丁酸、壬醛、苯乙烯、吲哚、二甲基三硫化物,除了以上7種關鍵風味物質,其他物質例如芳樟醇、乙苯、4-甲基戊酸、乙酸乙酯等在個別產品中也是較為重要的物質。不同品牌臭鱖魚的風味不同,但是也有共同的關鍵風味,這為其他研究臭鱖魚發酵以及發酵終點的風味研究提供了基礎。