預制水產品風味劣變機制及其調控方式研究進展

趙 茜，陳 劍，李 歡，王彥波,2,*

（1.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江 杭州 310018；2.北京工商大學食品與健康學院，北京 100048）

近年來，在國家經濟發展和居民消費方式轉變背景下，預制菜呈現出迅猛發展的強勁勢頭，已成為食品行業發展速度最快的品類之一。預制菜即預制食品，通常是指以農、畜、禽或水產品為原料，經適當加工，在常溫、冷藏或冷凍下貯藏、流通、銷售的直接食用或食用前簡單加工的產品，一般可依據食用方式分為即食、即熱、即烹、即配食品[1]。我國是水產品生產大國，多年居世界首位，2021年全國水產品總產量達到6 690.29萬 t[2]。在營養、健康飲食大趨勢下，消費者對富含蛋白質、維生素、多不飽和脂肪酸等營養成分的預制水產品需求也在逐年增加[3-4]。然而，由于中性pH值、高水分、高蛋白以及貯存和銷售過程中易發生溫度波動等特點，預制水產品會受到蛋白質氧化、脂質氧化的影響，易在微生物、內源酶作用下發生降解，導致風味劣變[5-6]。風味劣變限制了水產品預制菜的工業化生產和推廣應用，因此深入探討風味劣變機理，調控水產品風味變化，延長預制水產品的保質期，對推動預制菜產業發展具有深遠意義。鑒于此，本文對蛋白質氧化、脂質氧化、微生物及內源酶作用下預制水產品風味劣變的機制進行了詳細闡述，對預制水產品風味調控方式進行了歸納總結，以期為預制水產品風味保持、“風味＋健康”雙導向調控及預制菜行業發展提供參考。

1 預制水產品風味劣變機制

預制水產品在加工、運輸和貯藏過程中易發生腐敗變質，產生風味劣變，進而對水產品食用品質、安全性及經濟效益產生巨大影響。預制水產品的風味變化源于3 種基本機制：氧化、微生物降解及內源酶作用，其中氧化作用主要包括蛋白質氧化和脂質氧化[7-8]。

1.1 蛋白質氧化作用下預制水產品風味劣變機制

作為水產品肌肉組織的重要組成成分，貯藏期間蛋白質易發生氧化，導致預制水產品的風味劣變。蛋白質氧化作用下的預制水產品風味劣變機制如圖1所示[9]。蛋白質在自由基的直接作用下或脂質氧化、金屬離子及其他氧化劑間接誘導所發生的共價鍵修飾變化，引起蛋白質結構與功能性質改變的過程即為蛋白質氧化[10]。氧化產生的羰基與游離氨基酸的α-氨基以Strecker途徑發生反應，降解生成的醛類物質會引起水產品不良風味[11]。由氧化產生的游離氨基酸進一步分解產生的醛、酮、醇、酸、胺類等物質導致水產品風味的風味劣變。氧化導致的蛋白質主鏈斷裂及側鏈氨基酸氧化修飾，使得風味前體相關的氨基酸損失，影響預制水產品的風味。另外，氧化誘導造成的蛋白質構象變化，使維系蛋白質和風味物質結合的作用力發生改變，對水產品風味造成不良影響。蛋白質在微生物和內源蛋白酶作用下降解也會產生醛、酮、醇、酸、胺類等物質導致產品發生風味劣變[12]。預制加工方式如加熱、蒸煮、烤制、腌制、冷藏及凍藏處理期間，水產品的蛋白質發生氧化及變性，也會帶來風味劣變的不良影響。Wang Yixin等[13]對青魚進行研究發現，蒸汽預制青魚能夠降低魚肉營養成分的損失，另外蒸制工藝下魚肉的風味變化與蛋白質氧化和脂肪氧化密切相關。因此，在預制水產品的加工過程中，以適宜的加工工藝正向影響產品風味，減小蛋白質氧化對風味的不良作用，對預制水產品的風味調控具有重要意義。

圖1 蛋白質氧化作用下預制水產品風味劣變機制Fig.1 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of protein oxidation

1.2 脂質氧化作用下預制水產品風味劣變機制

水產品在捕獲、運輸、預制加工及貯藏過程中極易受到貯藏溫度、光照及氧氣等促氧化條件的影響，發生脂質氧化反應，造成水產品顏色變化、醛類物質積累及典型酸敗異味產生[14-16]。脂質氧化作用下的預制水產品風味劣變機制如圖2所示。自由基鏈式反應、光敏氧化及酶促氧化是脂質氧化的主要類型，其中不飽和脂肪酸發生的自由基鏈式反應及內源脂肪氧合酶催化下多不飽和脂肪酸被氧化的酶促反應是水產品脂質氧化的主要方式[17-18]。在內源脂肪氧合酶、磷脂酶及脂酶作用下，磷脂和三酰基甘油產生的脂肪酸易氧化生成醇類、羰基化合物等物質[19]。在引發劑及光敏物質的作用下，水產品中的脂質發生氧化，形成的不飽和脂肪酸進一步生成氫過氧化物，再分解成醛、酮、醇、酸等物質，導致水產品的風味劣化。另外，脂質氧化的終產物丙二醛引發蛋白質交聯，進一步氧化產生的醇、醛、酮類揮發性物質會增加水產品腐敗腥味[20]。在富含多不飽和脂肪酸的水產品中，脂質氧化可以先于微生物作用導致制品腐敗及風味劣變[21]。預制水產品的低溫冷藏、冷凍貯藏及冷鏈物流，雖能延緩脂肪氧化速度，但無法完全抑制脂肪氧化的進程。即使在低溫凍結狀態下，水產品表面冰晶升華形成細微孔洞，脂肪酸仍會與空氣接觸發生氧化，影響產品風味。Shen Shike等[22]研究低溫真空加熱處理的鱘魚魚片脂質氧化和風味變化發現，低溫真空加熱可以抑制魚片中共軛二烯和硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）的生成。Kawabe等[23]研究發現貯藏過程中牡蠣的多不飽和脂肪酸氧化會產生己醛、戊醇等物質，對風味造成不良影響，三甲胺及揮發性羧酸類物質不斷積累，也會造成牡蠣的風味劣變。因此，從預制工藝、添加抗氧化物質、采用適宜包裝方式角度調控脂肪氧化，減少預制水產品的風味劣變受到了廣泛關注。

圖2 脂質氧化作用下預制水產品風味劣變機制Fig.2 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of lipid oxidation

1.3 微生物作用下預制水產品風味劣變機制

水產品的腐敗是微生物活動、自溶及化學氧化作用的結果，其中，微生物活動更容易造成腐敗，導致水產品風味劣變，品質快速下降[24-25]。微生物作用下的預制水產品風味劣變機制如圖3所示。蛋白質被微生物蛋白酶水解成多肽和氨基酸，釋放的氨基酸可轉化為α-酮酸、硫化物、氨、三甲胺等物質，導致預制水產品的風味劣變[26-27]。同時，分解脂肪的微生物能生成脂肪酶使脂肪水解為甘油和脂肪酸，加之氧化作用生成醛、酮、醇、酸、酯等物質影響水產品風味。Odeyemi等[8]對冷鮮及加熱后的預制魚、蝦產品的腐敗菌進行分析，指出希瓦氏菌、假單胞菌、嗜冷桿菌屬等微生物是導致水產品腐敗及風味變化的重要微生物。因此，對水產品腐敗微生物群及其互作機制進行分析，表征腐敗菌與預制水產品風味變化的相關性，對預制水產品的品質保持與風味變化分析具有重要意義。另外，也可以從貯存溫度、處理條件和包裝方式角度控制微生物的生長，進而調控預制水產品的風味及保質期。

圖3 微生物作用下預制水產品風味劣變機制Fig.3 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of microorganisms

1.4 內源酶作用下預制水產品風味劣變機制

水產品的內源酶活性高并攜帶有大量微生物，冷藏及冷凍過程可以有效延長水產品的貨架期，但其中的風味劣變仍在持續。內源酶作用下的預制水產品風味劣變機制如圖4所示。內源性蛋白酶在水產品中以酶原形式存在，細胞凋亡程序在魚體死后被啟動，內源性蛋白酶被激活導致蛋白質分解[28-29]。主要的內源蛋白酶包括鈣蛋白酶、組織蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶等，在水產品的預制加工和貯存過程中持續作用，使蛋白質降解生成氨基酸再轉化為醛、酮、酸、胺類等不良風味物質[30-32]。同時，水產品風味劣變的產生與脂肪酶和磷脂酶對脂質的水解有關，脂氧合酶也能夠誘導預制水產品貯藏期間的脂質氧化及降解，釋放的游離脂肪酸進一步氧化產生醛、酸等不良風味物質[33]。Yilmaz等[34]研究發現貯藏溫度升高沙丁魚內源脂氧合酶活性提升，加速了魚片脂質氧化進程，對風味產生了不良影響。另外，預制加熱等處理會影響水產品內源酶的活性，也會改變肌原纖維的構象，從而改變其對內源性蛋白酶的敏感性，進而影響預制水產品風味。總體而言，內源酶引起的水產品風味劣變與蛋白質降解、脂質的氧化及水解高度相關，采用適宜的預制方式及加工手段，調控內源酶對蛋白質及脂質的作用，可以控制內源酶引起的預制水產品風味劣變。

圖4 內源酶作用下預制水產品風味劣變機制Fig.4 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of endogenous enzymes

2 預制水產品風味調控方式

基于預制水產品貯藏期間易導致腐敗與風味損失的特點，可以采取適當的風味調控方式，如調整預制工藝以減少產品的風味損失，也可以通過外源添加物對預制產品的特定風味進行補償。另外，真空包裝、氣調包裝及涂膜保鮮等方式也被證實有不同的預制水產品風味調控效果。

2.1 以預制工藝調控水產品風味

以預制工藝調控水產品風味相關研究匯總見表1。預制工藝階段，采用腌制法處理水產品，蛋白質降解產生的游離氨基酸和多肽可以作為揮發性風味物質的前體。食鹽的抑制作用也可以改變內源蛋白酶、脂肪水解酶、脂肪氧化酶和磷脂酶的活性，調控內源酶引起的蛋白質水解和脂質氧化降解作用，進而調控預制水產品風味[35]。沈暉等[36]針對刀魚直接蒸制存在的鮮味不足及腥味較大的問題，采用改進的腌制工藝提高了清蒸刀魚組織結構及風味。超聲輔助腌制、真空滾揉和超高壓等預處理工藝也被證明能通過影響腌制效果提高產品的風味，提升預制水產品品質[37]。預制階段的水產品去腥處理，酵母、乳酸菌、多酚、黃酮等物質的添加能夠對水產品起到去腥增鮮、提升風味的效果。另外，以干燥方式進行水產品的預制加工，能夠提高產品的貯藏性能，改善產品的質地并促進風味的形成。預制水產品加工過程的腌制、脫腥工藝、預制工藝通過直接引入風味前體物質，或調控蛋白質、脂肪、微生物活動等方式，為預制水產品風味改善提供了新思路。

表1 預制工藝調控水產品風味Table 1 Processing techniques used for regulating the flavor of aquatic products

2.2 以外源添加物調控水產品風味

酶及微生物具有為食品工業添加揮發性芳香化合物的特點，在水產品風味調控方面體現出顯著優勢[42]。外源添加物對水產品風味調控的相關研究匯總見表2。研究人員從發酵食品中分離出大量微生物作為風味改良劑，主要包括乳酸菌、葡萄球菌、酵母菌和霉菌等[43]。這些微生物在改善風味、促進色澤形成、提高產品安全性等方面發揮重要作用。如乳酸菌能夠抑制食品中有害微生物的生長繁殖，可通過產蛋白酶來降解蛋白質，產生游離氨基酸、小分子肽等，從而增強產品的鮮味、厚味等味感[44-45]。在“健康”的“大食物觀”引領下，植物提取物、天然抗氧化劑在控制水產品脂質氧化、調控預制水產品風味方面展現出顯著優勢[46]。這些物質多數因含有酚羥基，能清除過氧化物自由基、螯合金屬離子，從而延緩氧化進程[47]。另外，酵母抽提物呈鮮增香效果明顯，是當前常用去腥增鮮添加物之一，而呈味肽作用于水產品能夠影響其風味形成，并能與其他呈味物質產生協同作用，進而調控預制水產品風味。Harada-Padermo等[48]研究從香菇副產物中提取出的鮮味成分，指出其在減鹽增鮮及作為食品風味增強劑方面具有潛力。總體而言，以酶、微生物、抗氧化劑等外源添加物調控水產品風味得到了一定關注，但鮮有研究報道調控過程中的風味變化機制。預制水產品風味研究可以在開發新型外源添加物的基礎上，著重關注添加物對水產品風味的調控機制，促進預制水產品風味的保持。

表2 外源添加物調控水產品風味Table 2 Exogenous additives used for regulating the flavor of aquatic products

2.3 以改變包裝方式調控水產品風味

從改變包裝方式角度減緩預制水產品風味變化，可以通過真空包裝、氣調包裝以及涂膜保鮮等方式來隔絕氧氣調控蛋白質氧化及脂肪氧化進程。包裝方式對水產品風味調控的相關研究見表3。Dang等[54]研究發現，相對于傳統包裝，真空包裝能在貯藏過程中更有效地抑制鯰魚片的脂肪氧化。然而，真空包裝雖能較好地抑制需氧微生物的生長，但此方式帶來的壓力作用于產品會導致組織結構變化，引起汁液流失、色澤及風味變化。研究指出氣調包裝與其他保存策略相結合，如結合低溫處理、添加植物提取物、臭氧輔助和等離子體處理等，實現了較好的水產品風味保持效果[55-57]。目前，隨著消費者對健康、安全和方便的預制水產品的需求增加，也推動了新型保鮮技術的發展。可食性涂膜材料能夠裝載抑菌成分，延緩微生物生長繁殖，有效抑制水產品的氧化變質，從而改善貯藏期間魚肉的風味，延長水產品的貨架期[58]。近年來，減緩微生物作用下的水產品腐敗，探索安全高效的生物防腐劑也在提高水產品品質方面受到廣泛關注。Zhang Bo等[59]研究指出芽孢桿菌屬分泌的脂肽是水產品品質保持的潛在生物保存劑，以脂肽為核心材料的納米包裝在保證水產品新鮮度、風味變化方面具有廣闊前景。以包裝方式調控水產品風味，通過隔絕氧氣調控氧化進程在保持水產品風味方面表現出了較大優勢，持續開發適用于不同種類預制水產品的新型包裝方式，最大程度保持預制水產品營養及風味，對預制菜行業發展具有重要意義。

表3 包裝方式調控水產品風味Table 3 Packaging methods used for regulating the flavor of aquatic products

3 結 語

基于預制水產品風味劣變機理，以預制工藝、外源添加物、新型包裝方式角度調控蛋白質氧化、脂質氧化、微生物及內源酶作用，對預制水產品風味保持及調控起到了積極作用。目前預制水產品風味形成與調控機理研究尚待深入探討，推廣應用方面還有諸多問題待解決，如何在滿足消費者食用方便、獲取快捷的需求基礎上最大程度保留或增加其營養成分和風味物質，對預制水產品行業既是挑戰也是機遇。跨領域、多技術協同增效助力預制水產品發展是未來的重要方向。以新方法（如從熱量、能量轉變角度）評價預制水產品品質及風味變化，以計算機視覺結合數據融合手段，建立貨架期預測模型，表征貯藏期間水產品風味變化，都為預制水產品的風味調控提供了新思路。預制水產品發展在保證安全性基礎上，也要做到“風味＋健康”雙導向。完善預制產品標準化生產流程，提升生產裝備自動化、智能化水平，未來的發展還需緊密結合行業的技術提升與設備更新。另外，完善低溫配送標準體系，構建鏈接生產、運輸、加工、配送的一體化可追溯溫控冷鏈體系，可以為延長預制菜保質期、擴大配送范圍、降低物流成本提供基礎，以期更好地保持預制水產品風味，助力預制菜產業變革及長遠發展。