不同烹飪方式對草魚肉揮發性風味成分的影響

張 璇，莫皓然，趙 會，李 鑫,*，何 雨，黃名正，唐維媛,,*

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽 550025；2.貴州理工學院食品藥品制造工程學院，貴州貴陽 550003；3.貴州醫科大學公共衛生與健康學院，教育部環境污染監測與疾病控制重點實驗，貴州貴陽 550025）

草魚（Ctenopharyngodon idella）又稱草鯇、皖魚，作為我國“四大家魚”之一，是典型的草食性魚類。草魚魚肉富含蛋白質、脂肪、不飽和脂肪酸、多種微量元素和維生素，對身體瘦弱、食欲不振的人而言，草魚魚肉是增進食欲、強壯身體的滋補佳品[1]。由于傳熱介質的差異，不同烹飪方式所制魚肉的組成成分、理化指標和整體風味等均有所不同。目前，餐飲市場對魚肉的烹飪方法主要有魚生、微波、汽蒸和油炸等。魚生又稱為魚膾，一般選用優良環境飼養的魚肉，撈起后即刻宰殺切成薄如蟬翼的魚片，配以蒜末、芥末、醬油、香菜等調味料一起食用，這種食用方式能獲得魚肉熟化前的風味，在我國福建沿海、廣東及東南亞國家非常盛行，如順德魚生、潮汕魚生均較為出名[2-3]。汽蒸烹飪是以水蒸氣為傳熱介質，烹飪過程中的水蒸氣溫度不超過100 °C，熟化的魚肉風味與水蒸氣溫度有關[4]。油炸烹飪則通過油作為傳熱介質，高溫會激發魚肉中的脂肪發生氧化，促使發生美拉德反應，增加魚肉獨特風味和酥脆的口感，并賦予其焦黃的色澤，且油炸有利于食品的快速成型[5]。微波烹飪是一種快速的加熱方式，與汽蒸、油炸等傳統烹飪方式的由外向內的熱傳導原理不同的是，魚肉中水分可以吸收電磁能而發生劇烈震動，電磁能量轉化為熱能對魚肉進行加熱，可使食物中的熱量分布更均勻[6]。

魚肉中含有豐富的蛋白質及少量脂肪，蛋白質氧化和脂肪氧化是魚肉揮發性風味變化的主要原因，而上述2 個原因的變化與烹飪過程中的加熱方式和加熱溫度有密切關系[7]。研究發現利用草魚制作的上海熏魚，一次浸漬及油爆過程在一定程度上起到了提鮮作用，油爆階段的上海熏魚中產生土腥味的揮發性化合物含量明顯減少，2,4-癸二烯醛等主要醛類物質含量顯著增加，同時發生了美拉德反應賦予魚肉焦香味[8]。陳惠等[9]研究熱加工對草魚魚肉品質及風味成分的影響發現，不同溫度下的魚肉風味物質組成及含量各不相同，其中醇類及醛類物質在所有樣品中相對含量最高，是風味物質的主體物質。目前，關于水產品的風味研究主要集中在風味物質種類[10]、風味物質提取和分析[11]，且多集中于海產品風味研究[12-16]，對于不同烹飪方式對淡水魚魚肉揮發性風味變化的研究鮮有報道，且烹飪方式是由人為主導的，對魚肉食用過程中的風味有顯著影響，明確烹飪方式對草魚魚肉風味的影響可為其標準化及加工工藝優化提供參考。因此，本研究以草魚肉為研究對象，以氣相色譜-質譜聯用儀（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和電子鼻技術為研究手段，結合感官評價，探究不同烹飪方式（魚生、微波、汽蒸和油炸）對草魚肉的揮發性風味成分的影響，以期豐富魚肉的加工理論，為魚肉品質利用及加工生產提供可視化數據及理論。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

草魚 來源于貴州省百花湖流域，采購于貴州省貴陽市花溪區大學城永輝超市。挑選新鮮、健康、活躍的草魚，體長約25 cm（從頭到尾），體寬約5 cm（從肚子到脊背），體質量約1 kg，置于裝水充氧的塑料袋中保活30 min 內運回實驗室，備用；500 mL 大豆油 益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司；環己酮 色譜純，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；二氯甲烷 色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司；NaCl 分析純，成都金山化學試劑有限公司。

TQ8040NX GC-MS 日本島津公司；PAL 固相微萃取裝置、DVB/CAR/PDMS 萃取頭 瑞士CTC公司；PEN3 電子鼻 德國Airsense 公司；C21-WT 2112 電磁爐 中國佛山美的股份有限公司；WG 8126E 不粘鍋 浙江愛仕達電器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 魚肉樣品前處理 將新鮮草魚宰殺后，去頭、內臟、去皮，自來水多次清洗以清除血液和黏液，洗凈后去骨、去刺，取背部肌肉，切成長寬高為2 cm×2 cm×4 cm 的魚肉塊，置于4 ℃冷藏備用。

1.2.2 魚肉烹飪處理 魚生：取200 g 新鮮的生魚肉塊切片作為魚生樣品。

微波處理：取200 g 魚肉樣品放入微波爐中，將功率調到400 W，將魚肉加熱10 min 后取出。

汽蒸處理：在不粘鍋加入500 mL 的純凈水，置于功率800 W 的電磁爐上，待水沸騰后加入200 g魚肉樣品并翻面一次汽蒸15 min 后取出，用濾紙上吸干樣品表面的水分。

油炸處理：在不粘鍋加入500 g 大豆油，置于1400 W 電磁爐上加熱油溫至170 ℃后放入200 g魚肉樣品，油炸2 min，期間翻面一次。為了減少煎炸油對成分分析的影響，采用吸油紙吸走魚肉樣品表面多余的煎炸油。

1.2.3 揮發性成分萃取 采用固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）裝置對不同烹飪方式的魚肉的揮發性成分進行萃取。分別將不同烹飪方式處理后的魚肉樣品（5 g）和5 mL 飽和食鹽水充分研磨后，將其和50 μL 環己酮（內標物）置于20 mL頂空進樣樣品瓶中，采用聚四氟乙烯硅塞緊密封住瓶口，插入萃取裝置，在40 ℃條件下水浴5 min，頂空萃取40 min 后取出萃取頭，并迅速插入氣相色譜進樣口解析5 min 后，將SPME 手柄連同萃取頭取出進行檢測[17]。

1.2.4 GC-MS 條件 GC 條件：色譜柱HP-5（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250℃，載氣為He；流速1.0 mL/min；不分流進樣；升溫程序：起始溫度50 ℃，保持3 min，以6 ℃/min 速率升至220 ℃，保持15 min，再以10 ℃/min 速率升至270 ℃，保持15 min。

MS 條件：電子轟擊（electron impact，EI）離子源；電離能為70 eV；離子源溫度280 ℃；傳輸線溫度280 ℃；質量掃描范圍（m/z）為50～650[18]。

1.2.5 揮發性成分定性和定量分析 通過GC 對揮發性成分進行分離，并在NIST 質譜庫中進行定性分析，根據揮發性化合物的出峰時間及分子質量，選取匹配度前三的化合物，再在這3 種化合物中選擇置信度最大的作為最終確定的化合物種類（化合物的置信度均大于80%）。通過GC-MS 對魚肉揮發性氣味成分進行分離鑒定，得到總離子流圖，依據每種揮發性成分在總離子流圖中的峰面積算出其在總離子流圖中的百分比，即得到揮發性成分的相對含量[19]。

1.2.6 電子鼻檢測 參考沙小梅等[20]方法略作修改，分別稱取15 g 不同烹飪處理后的魚肉樣品，剪碎后置于125 mL 無色無味透明的頂空進樣樣品瓶中，常溫平衡15 min 后進行檢測。測定條件：采樣時間為1 s/組；傳感器自清洗時間為100 s；傳感器歸零時間為10 s；樣品準備時間為5 s；進樣流量為400 mL/min；分析采樣時間為100 s。電子鼻的10 個傳感器所對應的代表性化合物類型及其性能描述如表1所示。

表1 電子鼻傳感器及其性能描述Table 1 Sensors used in electronic nose and their performance description

1.2.7 感官評價 參照GB/T 16291.1-2012《感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則 第1 部分：優選評價員》[21]的標準挑選10 名年齡分布為25～50歲，具有感官分析品鑒經驗的人員，嚴格按照GB/T 37062-2018《水產品感官評價指南》[22]的標準對不同方式的魚肉進行描述性的感官分析。分值從1～5 依次表示魚肉氣味強度由弱到強，氣味感官評價標準評分如表2 所示。

表2 氣味感官評價標準評分Table 2 Odor sensory evaluation criteria scoring

1.3 數據處理

所有實驗均重復3 次以上，結果采用平均值±標準偏差的形式表示。數據采用SPSS Statistics 22、Origin 2018 軟件進行數據分析、制圖。

2 結果與分析

2.1 揮發性風味成分分析

2.1.1 不同烹飪方式處理魚肉樣品揮發性風味物質含量及數量的變化 不同烹飪方式下草魚肉揮發性成分的總離子流圖如圖1 所示，其各揮發性成分的色譜峰響應較為均勻，色譜信息全，分離度好，保留時間適中且集中在10～70 min，可根據各揮發性成分的出峰時間和峰面積，計算各揮發性成分的相對含量。

圖1 不同烹飪方式下草魚肉中揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagram of volatile components in Ctenopharyngodon idella meat under different cooking methods

由表3 可知，4 種烹飪方式下草魚肉共檢出78 種揮發性風味物質，包括醛類12 種、烯烴類32 種、芳香類5 種、烷烴類19 種、酯類4 種、酮類2 種、酸類2 種、醇類2 種，其中魚生、微波、汽蒸、油炸烹飪方式下的魚肉分別檢測出32、31、28、42 種揮發性物質。結合圖2 可知，不同的烹飪方式下，草魚肉揮發性風味物質的含量和數量差異較大。其中，魚生、汽蒸烹飪方式下的草魚肉揮發性風味主要以烯烴、烷烴為主，分別占總揮發性風味成分含量的29.66%和5.41%、37.35%和6.51%，因烴類化合物的閾值較高，對魚肉整體風味貢獻不大[23]；微波烹飪方式下的草魚肉揮發性風味主要以烯烴、酯類為主，占總揮發性風味成分含量分別為42.34%和2.44%，其中酯類主要由加熱過程中魚肉脂質化產生的醇與游離脂肪酸的相互作用產生，賦予魚肉脂肪香、蠟香和花香[7]；油炸烹飪方式下魚肉的揮發性風味成分主要以醛類、烯烴和酯類為主，占總揮發性風味成分含量分別為24.41%、12.74%和4.28%，且油炸使魚肉樣品中烯烴、烷烴類物質含量顯著下降，醛酮類物質和酯類物質含量顯著上升，其中醛類物質主要來自于脂質氧化和氨基酸降解，醛類揮發性風味物質在魚肉風味中發揮著至關重要的作用[24-25]。對比可知，油炸烹飪方式下魚肉的醛類化合物含量和數量都遠高于生魚肉。值得一提的是，油炸可能通過脂肪氧化、美拉德反應[26]等作用使魚肉產生了其他烹飪方式未產生的反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃等特有風味成分，進一步賦予魚肉肉香、烤肉香、焦糖味、烤面包等令人愉快的風味。

圖2 不同烹飪方式對草魚肉揮發性風味物質含量（A）和數量（B）的影響Fig.2 Effects of different cooking methods on the content (A)and quantity (B) of volatile flavor substances in Ctenopharyngodon idella meat

表3 不同烹飪方式下草魚揮發性風味物質的相對含量Table 3 Relative content of volatile flavor substances of Ctenopharyngodon idella under different cooking methods

2.1.2 聚類熱圖分析 聚類分析體現樣品之間差異性的多元統計學方法之一，可實現對目標樣品的辨別分類[27]，4 種不同烹飪處理的魚肉樣品的揮發性化合物相對百分含量的聚類分析結果如圖3 所示。魚生的風味成分因蛋白沒有經歷熟化，脂肪沒有經歷氧化而處于一個子集中；微波和汽蒸烹飪方式下的魚肉風味成分位于同一個子集中，說明這2 種烹飪方式對魚肉熱處理造成蛋白熟化和脂肪氧化的結果相似，魚肉揮發性風味成分的組成和含量接近；油炸烹飪方式下魚肉的揮發性風味成分的組成和含量與其他魚肉差距較大，尤其是與生魚肉差異更大，這可能是因為以油為介質的加熱方式，對魚肉揮發性成分的影響最大，使魚肉產生了強烈的蛋白熟化和脂肪氧化反應。

圖3 不同烹飪方式魚肉樣品中揮發性成分聚類熱圖Fig.3 Cluster analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.1.3 維恩圖分析 為了比較在不同烹飪方式下揮發性化合物的差異，采用維恩圖對其進行分析，韋恩圖的交集部分表示不同烹飪方式下具有相同揮發性成分的數量[28-29]。為了進一步明確魚生、汽蒸、微波、油炸烹飪方式對草魚肉揮發性物質的異同，將所得的GC-MS 定量結果形成維恩圖（圖4）。由圖4可知，4 種樣品共有的揮發性物質僅有9 種，微波、汽蒸和油炸烹飪方式下的魚肉與魚生分別有15、16和14 種共有揮發性物質，表明草魚肉經加熱處理之后，其揮發性風味物質組成會發生改變，且與烹飪方式密切有關；魚生、微波、汽蒸、油炸烹飪方式下的魚肉獨有的揮發性風味物質分別有11、9、8 和21種，表明在油炸烹飪方式下，與生魚肉相比，其原有的組成成分會發生極大的改變，繼而轉變為油烹飪方式下獨特的風味物質，且數量和含量遠高于其他加熱處理方式。結合圖2 可知，魚生和汽蒸烹飪的魚肉樣品主要成分以烯烴類和烷烴類為主，而微波烹飪的魚肉樣品的主要成分以烯烴類和酯類為主，油炸烹飪的魚肉樣品的主要成分以醛類和酯類為主，這可能是由于烯烴類物質發生加成反應生成醇類物質，在高溫油中發生氧化反應、酯化反應生成醛類、酯類物質，導致風味物質含量和數量增加，共同促進魚肉肉香、脂肪香等香味的產生[30]。

圖4 不同烹飪方式魚肉樣品中揮發性成維恩圖分析Fig.4 Venn diagram analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.2 電子鼻分析結果

電子鼻又稱為人工嗅覺系統，將傳感器探測到的氣味物質強度轉換成數據，再結合化學計量學等方法和模型形成能夠反映樣品總體氣味輪廓的圖譜，可實現對樣品混合氣味的定性和定量分析[31]。4 種魚肉樣品揮發性風味成分的傳感器響應雷達圖像如圖5 所示。魚生、微波、汽蒸和油炸烹飪方式的魚肉對電子鼻傳感器的氮氧化合物、甲烷、無機硫化物和有機硫化物較為敏感，對氫氣、烷烴芳香成分、長鏈烷烴和苯類沒有響應。其中，油炸烹飪方式下魚肉的電子鼻響應值在氮氧化合物、甲烷、無機硫化物和有機硫化物上的響應值最高，而魚生在上述幾個傳感器的響應值較低，微波和汽蒸烹飪方式下魚肉的響應值較為接近，位于魚生和油炸烹飪方式之間。氮氧化合物、有機硫化物可能是由蛋白質氧化產生的，而醛酮醇類物質則是由脂肪氧化產生[32]，說明蛋白質氧化和脂肪氧化是熱加工魚肉的風味來源。由于油炸烹飪方式的加熱溫度高，蛋白質氧化和脂肪氧化的程度高，產生的揮發性風味成分響應值較高，陳麗麗等[33]研究發現，油炸烹飪方式后的脆肉鯇的揮發性風味物質含量極大提高，且高于煮制和蒸制等處理方式，這與本研究結果較為一致；而魚生未經過加熱處理，蛋白質氧化和脂肪氧化的程度低，產生的揮發性風味成分響應值較低；汽蒸和微波烹飪方式的加熱強度低于油炸烹飪方式，因此產生的風味化合物位于魚生和油炸之間，電子鼻結果分析進一步驗證了聚類分析的結果。

圖5 不同烹飪方式魚肉樣品的揮發性成分雷達圖Fig.5 Radar map of volatile composition of fish samples with different cooking methods

主成分分析的得分圖以散點代表樣品之間的距離，每個點之間的距離代表不同樣品差異性的大小，樣品投影的距離越近則說明揮發性成分的相似程度越高，距離較遠則反之[34]。不同烹飪方式下魚肉樣品電子鼻結果的主成分分析結果如圖6 所示，魚生、微波、汽蒸和油炸之間的數據信息較為分散，無任何交叉，說明主成分分析可以將不同烹飪方式處理的魚肉風味區分開來，進一步證明電子鼻可以區分不同烹調方法處理過的魚肉。生魚肉樣品距離其他不同處理組均較遠，說明加熱烹飪方式改變了草魚肉的揮發性風味，且改變程度不同。草魚肉分別經微波、汽蒸和油炸之后，汽蒸和微波烹飪方式下的魚肉風味相距較近，說明這兩種烹飪方式對草魚肉產生的揮發性的風味成分相似，而與油炸烹飪方式下對魚肉產生的揮發性風味相差甚遠。主成分分析結果表明，油炸烹飪方式對魚肉的香氣成分影響較大，這可能是由于烹調方式和加熱介質等對魚肉風味產生一定的影響，而油炸的溫度與加熱介質高于微波和汽蒸，其美拉德反應更加激烈，促進魚肉風味物質的產生，賦予食品香味，增加美觀程度[35]。

圖6 不同烹飪方式魚肉樣品中揮發性成分的主成分分析Fig.6 Principal component analysis of volatile components in fish samples with different cooking methods

2.3 感官分析

不同烹飪方式下的魚肉氣味感官結果如圖7 所示，魚生、汽蒸、微波和油炸等烹飪方式下的魚肉氣味差異較大。魚生烹飪方式下的魚肉氣味主要表現在油脂味、腥味、青草味等氣味上，油脂香氣可能是由十六烷酸甲酯和硬酯酸甲酯引起的，腥味、青草味與草魚的生活環境和食草習性密切相關，長期的生活習性導致草魚自身帶有腥味和青草味[36]。汽蒸烹飪方式下的魚肉氣味主要表現在煮熟味、腥味和青草味，這是由于汽蒸以水蒸氣為傳熱介質將魚肉熟化，魚肉產生的突出感官風味為煮熟味，這是由棕櫚醛、十六烷酸甲酯、硬酯酸甲酯產生的紙板味、蠟味形成的綜合風味，但無法去除草魚肉本身自帶的正己醛而導致的腥味、青草味。微波烹飪方式通過電磁能量產生熱能對魚肉進行加熱使魚肉熟化，其魚肉的感官分析結果與汽蒸烹飪方式下魚肉相近，主要表現在煮熟味、青草味和焦香味，其中，焦香味來源于萘。油炸烹飪方式下的魚肉，其焦香味突出，其次是油脂味，并帶有一定的煮熟味，油炸是一種食品快速成型的加工方式，油的高溫會激發魚肉中的脂肪發生氧化，并促使發生美拉德反應，產生魚肉肉香、烤肉香、焦糖味和烤面包等特有風味物質（反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃），其油脂味一方面來源于大豆油自身帶的油脂味，另一方面來源于高溫對魚肉油脂的激發作用，如產生了2-辛烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等帶有油脂味的成分。值得注意的是，加熱還激發了魚肉中反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-癸烯醛和正己醛等腥味物質的產生，結合圖7 可知，魚肉腥味由高到低：油炸＞汽蒸≈微波＞魚生，但油炸烹飪方式下魚肉突出的烤肉香、焦香味和油脂味會在一定程度上將腥味進行覆蓋。

圖7 不同烹飪方式魚肉樣品中氣味雷達圖Fig.7 Odor radar map in fish samples with different cooking styles

3 結論

本研究以草魚肉為研究對象，通過GC-MS、電子鼻技術和感官評價分析探究不同烹飪方式（魚生、微波、汽蒸和油炸）對草魚肉的揮發性成分的影響。GC-MS 結果表明，4 種烹飪方式下的魚肉樣品共檢出78 種揮發性風味物質，以烯烴類、烷烴類、醛類、酯類的數量和含量最多且為主要組成物質，4 種烹飪方式下的魚肉僅檢出9 種共有揮發性物質，表明不同烹飪方式導致草魚肉風味組成成分發生不同程度的改變，且其揮發性風味物質組成差異明顯。電子鼻分析表明，油炸烹飪方式下魚肉在氮氧化合物、甲烷、無機硫化物和有機硫化物上的響應值最高，而魚生烹飪方式魚肉的響應值卻較低，微波和汽蒸烹飪方式下魚肉的響應值較為接近，位于魚生和油炸烹飪方式之間。同時主成分分析結果表明，油炸烹飪方式對魚肉的香氣成分影響較大，與微波、汽蒸烹飪方式下產生的風味相差甚遠。感官分析表明，魚生、汽蒸、微波烹飪方式下的魚肉氣味均帶有一定的腥味、青草味，但草魚肉經過油炸之后被賦予更多的揮發性風味成分，還產生了其他烹飪方式未產生的特有風味物質（反,反-2,4-癸二烯醛、2-呋喃甲醛、2-戊基呋喃），賦予魚肉肉香、焦糖味、烤面包香等令人愉快的風味，并且在一定程度上將草魚肉自帶的腥味進行覆蓋，使其草魚肉風味主要表現在肉香、焦香味和油脂味。綜上所述，油炸烹飪方式對魚肉的風味成分的貢獻最大，能賦予魚肉肉香、焦糖味、烤面包香等令人愉快的風味，符合廣大消費者對魚肉風味的需求。

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