2023年中央一号文件中提出培育乡村新产业新业态,其中要求“提升净菜、中央厨房等产业标准化和规范化水平,培育发展预制菜产业”,预制菜将以新模式新业态促进乡村产业的高质量发展,这无疑给正在飞速发展的预制菜行业再次注入新动力。2022年淡水鱼类预制菜市场占比最高,酸菜鱼作为预制菜爆品之一,据《艾媒咨询|2023—2025年中国预制菜行业运行及投资决策分析报告》显示,中国酸菜鱼预制菜市场在2022年高速增长,市场规模突破100亿元,预计2025年将达到204.7亿元。目前淡水鱼类预制菜的产品主要是生鱼片预制、速冻结合复合调味料的形式。相较于我国淡水鱼食用,尤其是四大家鱼以鲜食为主,冷冻贮藏后再食用,腥味明显增加,这极大限制了大宗淡水鱼在预制菜中的应用。

草鱼是中国产量最高的淡水养殖鱼类品种,2020年草鱼产量为557.11万t,在淡水养殖鱼类产量中所占的比重为21.54%[1],通过预制菜产业带动草鱼的应用是带动养殖户增收、促进乡村振兴的重要渠道。草鱼水分含量高,组织蛋白酶活跃,易产生感官难以接受的腥味,严重制约其鲜销和加工的发展[2]。草鱼的腥味主要受养殖、加工和贮藏的影响,尤其在贮藏过程中脂质的氧化生成己醛、庚醛、辛醛、壬醛等醛类和1-辛烯-3-醇,会导致草鱼产生鱼腥味[3],使加工和消费价值降低,成为阻碍草鱼产业发展的瓶颈。针对腥味来源,草鱼的脱腥主要针对鲜活原料或鱼肉处理,可以从宰前、宰后、风味化3个方面来进行腥味控制,如采用网箱/水池进行停食、清水暂养[4];采用不同洗涤方式漂洗[5];采用添加香辛料如迷迭香、八角和紫苏等对鱼肉起到增香、赋味、去腥的效果[6-7]。作为预制菜,需要通过复合调味料的配合,在食用过程中脱除典型腥味挥发物质如醛类和1-辛烯-3-醇。

水煮鱼是川菜的代表菜肴之一,但其特征风味及形成机理尚未有报道。市场上水煮鱼复合调味料种类繁多,但水煮鱼复合调味料的特征挥发性风味物质组成及脱腥效果,尤其是共性风味物质及主体挥发性组分尚不明确。本研究以草鱼为研究材料,通过不同水煮鱼复合调料煮制,探究其关键风味物质对草鱼鱼肉中腥味物质醛类、1-辛烯-3-醇的脱除。研究对草鱼脱腥具有重要意义并为预制水煮鱼脱腥配料的研发提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼(1.40～1.50 kg),当地商超,宰杀处理,清水洗干净后取背部肌肉;QT、HDL、HRJ和DZ 4种水煮鱼复合调味料购于当地市场,具体配料如表1所示。2-辛醇(色谱纯),上海源叶生物科技有限公司;NaCl,重庆市钛新化工有限公司;正构烷烃(C7～C40),美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

GC-MS-QP 2010Plus型气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司;CAR/PDMS型75 μm萃取纤维头、57330-U型SPME手动进样手柄,美国Supelco公司;BSA124S-CW分析天平,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;DGG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱,上海齐欣科学仪器有限公司;C21-WK2102型多功能电磁炉,广东美的生活电器制造有限公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,郑州科丰仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

将草鱼用切片机切片,厚度约3.5 mm。称取一定质量的水煮鱼复合调料与纯净水(质量比1∶5),在电磁炉上以1 800 W的功率加热至沸腾,在沸水中加入与水煮鱼复合调味料同等质量的新鲜鱼片,继续加热75 s,将鱼片捞出冷却,以未加水煮鱼复合调料煮制的草鱼为对照组。

1.3.2 气相色谱质谱检测条件

参考黄丕苗等[7]的方法并略作修改。取2 g煮制的鱼肉置于20 mL螺口顶空样品瓶中,再向瓶内加入15 μL 10 μg/mL的2-辛醇标准品作为内标,加入5 mL的饱和NaCl溶液及磁力搅拌子,密封。将已活化好的DVB/CAR/PDMS萃取头插入顶空瓶当中,在60 ℃下平衡15 min后开始萃取,相同条件顶空萃取40 min,萃取完成后在进样口解吸5 min,进行GC-MS测定。

气相色谱条件:采用DB-5MS毛细管(30 m×0.25 mm,0.25 μm)色谱柱。升温程序:柱初始温度为40 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升至150 ℃,以1.5 ℃/min升至165 ℃,再以15 ℃/min升至210 ℃,最后以10 ℃/min升至 250 ℃,保持5 min,进样口温度250 ℃;载气(He)流速为1.0 mL/min;采取不分流进样。

质谱条件如下:接口温度250 ℃;电子能量70 eV;离子源温度230 ℃;质量扫描范围50～500 m/z,溶剂延迟1 min。

1.3.3 挥发性物质的定性与定量

定性方法:将各分离组分的质谱信息与MS谱库(NIST17-1.lib 与 NIST17 s.lib)已知化合物的质谱信息进行检索并匹配,筛选相似度大于80的挥发性物质定性为该物质,并与文献资料中已报道的线性保留指数(linear retention indices, LRI)[5]进行比对,化合物保留指数(retention index, RI)的计算如公式(1)所示:

(1)

式中:t′r(x)是样品中挥发性化合物x的保留时间,min;t′r(n)是碳原子数为n的正构烷烃的保留时间,min;t′r(n+1)是碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间,min;n是碳原子数。

定量方法:采用2-辛醇作为内标,样品中各挥发性成分含量Ci(μg/kg)的计算如公式(2)所示:

(2)

式中:ρ为内标物的质量浓度,μg/mL;V为加入内标物的体积,μL;Si为各挥发性组分的峰面积;S为内标物质的峰面积;m为加入样品的质量,g;1 000为换算系数。

1.3.4 挥发性风味物质评价

根据内标法算出水煮鱼中各挥发性风味物质的含量,查阅相应挥发性风味物质的风味阈值。通常香气活度值(odor active values,OAV)可以评价挥发性风味物质对总体风味物质的贡献大小,其计算如公式(3)所示:

(3)

式中:Ci为挥发性风味物质的浓度,μg/kg;Ti为相应挥发性风味物质的感官阈值,mg/kg。

1.3.5 感官评价

采用定量描述分析(quantitative descriptive analysis, QDA)方法进行感官评价[5],经培训和筛选后,感官评价小组由10名成员(5男,5女,20～30岁)组成。在培训期间,小组成员根据现有鱼肉风味描述结合评价小组成员讨论,形成草鱼鱼肉感官属性的描述词,最终确定感官属性描述词为鱼腥味、脂肪味、蘑菇味、青草味、香辛料味、整体可接受度,各属性均采用9分制评分法,从0到9分别表示气味强度从无到有且依次增强(0为未感知到)。将不同水煮鱼复合调料煮制的样品进行随机3位数编号,感官品评人员进行先嗅闻后咀嚼打分。

1.3.6 数据处理

所有实验数据均由3次重复实验以平均值±标准偏差表示。采用Excel、SPSS、origin软件对实验数据进行分析和作图,采用Duncan’s 进行显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 水煮鱼调料煮制草鱼挥发性风味物质组成分析

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(headspace solid-phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)测定,不同水煮鱼调料煮制后挥发性风味物质的含量、种类数量变化如图1所示。对照组草鱼煮制共鉴定出7大类、26种挥发性风味化合物,其中醛类物质7种、总含量为113.95 μg/kg,醇类物质6种、总含量为65.97 μg/kg,酮、醚、酸类物质2种、总含量为5.62 μg/kg,烷烃类物质11种、总含量为18.71 μg/kg,可见,醛类和醇类化合物是对照组鱼肉中含量最多的挥发性风味物质。草鱼经水煮鱼复合调料煮制后,挥发性组分的种类和含量发生变化,与对照组相比,经HRJ、DZ、HDL、QT水煮鱼复合调料煮制后,共检测出草鱼挥发性风味物质54～69种,其中醛类2～4种,含量为3.34～27.97 μg/kg;醇类8～11种,含量为117.99～671.48 μg/kg;酯类5～7种,含量97.27～327.21 μg/kg;酮醚酸类3～7种,含量为23.59～448.58 μg/kg;烯烃类30～45种,含量为316.1～790.27 μg/kg。以上结果显示,经过水煮鱼调料煮制后,挥发性风味物质的数量增加,且与腥味相关的醛类物质含量明显减少,可初步说明水煮鱼复合调料煮制能起到减少鱼肉腥味、调香增味的效果,但要确定各风味物质具体含量变化仍需进一步分析。

2.2 水煮鱼调料煮制草鱼挥发性风味物质的变化

水煮鱼调料煮制后挥发性成分GC-MS具体结果由表2所示,下文将对这4种不同水煮鱼调料煮制后测得的7类香气物质作进一步分析,以获得4种调料煮制后挥发性风味物质含量的变化。

2.2.1 醛类挥发性风味物质含量分析

醛类物质是导致鱼腥味的主要原因,且气味阈值较低,在含量较低时也能被检测出来[9]。在对照组中,醛类物质的含量占主导地位,己醛、庚醛、辛醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛和十一醛的挥发性含量分别为82.49、3.32、2.29、4.03、19.97、1.45、0.4 μg/kg,这些直链饱和、不饱和醛类化合物一般是脂质氧化的降解产物,其中己醛可能来源于亚油酸和亚麻酸氧化分解,对鱼腥味的贡献是所有醛类之中最大的[10],具有鱼腥味和青草味,并且常与C8、C9的挥发性物质混合在一起共同对草鱼腥味起作用[11]。庚醛可能来源于亚油酸的氧化,具有油脂氧化味、哈喇味。壬醛是油酸和亚油酸氧化的产物,多具有塑料味、鱼腥味[12]。由表2可知,经4种不同水煮鱼复合调味料煮制后,己醛、庚醛、辛醛、反-2-辛烯醛、壬醛、癸醛、十一醛等均未检测到,说明经过调料煮制后,草鱼中与腥味相关的组分显著下降,可能是由于在煮制过程中水煮鱼复合调料的其他香气物质对其进行了掩埋和消除作用,这对草鱼脱腥、风味改善有显著效果。

2.2.2 醇类挥发性风味物质含量分析

大多数的饱和醇类物质气味阈值较高,只有浓度较高时才对气味形成有贡献。不饱和醇类气味阈值较低,在鱼肉中呈蘑菇味和金属味[9]。对照组中存在庚醇、1-辛烯-3-醇、1,7-辛二烯-3-醇、反式-2-辛烯-1-醇、辛醇和十一醇,其中1-辛烯-3-醇在鱼肉中测得的挥发性物质含量为56.46 μg/kg,含量较高,它可能是花生四烯酸、亚油酸氧化降解的产物,呈蘑菇味和鱼腥味[13]。经过4种水煮鱼调料煮制后,由表2可知主要是4-侧柏醇、芳樟醇、2-十烯-1-醇、4-甲基-2-丙基戊烷-1-醇、2-莰醇、4-萜烯醇、α-松油醇、(R)-(+)-β-香茅醇、1,3,3-三甲基-2-氧杂双环[2.2.2]辛烷-6-醇、欖[香]醇、橙花叔醇和柳杉二醇,其中芳樟醇的含量为78.17～613.9 μg/kg,含量较高,具有铃兰香味[14],青、红花椒的主体特征性风味成分是芳樟醇,而在水煮鱼调味料中花椒是不可或缺的主要成分,由此可见芳樟醇的香气来源主要是花椒[15-16]。与鱼肉腥味物质相关的1-辛烯-3-醇在经4种不同水煮鱼调料煮制后未检测到,即经调料煮制后能脱除鱼肉腥味物质,高含量的芳樟醇可能具有脱腥或者腥味掩蔽效果。

2.2.3 酯类挥发性风味物质含量分析

酯类主要也是脂肪氧化的产物,通常通过醇与酸的酯化反应形成[17]。由于酯类的阈值较大,只对风味物质起到一定的修饰作用。经4种水煮鱼复合调味料煮制后,含量较高的酯类物质有乙酸芳樟酯、乙酸松油酯、乙酸香叶酯,主要原因是热加工过程中醇酸之间相互作用,产生了一定的酯类物质。

2.2.4 酮、醚和酸类挥发性风味物质含量分析

酮类通常来源于脂质氧化、烷烃降解和仲醇脱氢过程中形成的副产物[17],酮类物质在性质上是稳定的并且具有持久的香气,通常带有花香,经水煮鱼调料煮制后,检测到茴香酮、侧柏酮、左旋香芹酮、2-十一酮,这些挥发性物质可能来源于水煮鱼调料。醚类化合物对香味成分的贡献较大,在检出的醚类物质中,茴香烯的挥发性含量为8.89～432.04 μg/kg,含量较高,具有茴香特殊香气[18]。

2.2.5 烯烃类挥发性风味物质含量分析

经水煮鱼调料煮制后,烯烃类化合物数量明显增多,其中含量较高的有桧烯、月桂烯、柠檬烯、罗勒烯、γ-松油烯、异松油烯、β-石竹烯、α-石竹烯、姜烯和β-倍半水芹烯等,这些物质主要是由于脂肪酸烷氧自由基的断裂[19]。烯烃类化合物的阈值较低,对水煮鱼风味贡献较大。其中月桂烯、柠檬烯的挥发性含量较高,分别是35.38～98.76、103.22～190.93 μg/kg。

2.2.6 水煮鱼调味料煮制后鱼肉挥发性物质的聚类热图

为直观展示4种水煮鱼复合调料煮制后草鱼挥发性香气物质的差异,热图具有将数据可视化的效果,其中红色代表该风味物质在样品中的含量高,蓝色则代表该物质在对应样品中的含量低[20],不同水煮鱼复合调料煮制后挥发性物质总含量的热图如图2所示。在对照组中,含量较高的主要是一些与腥味相关的醛和醇类物质,经QT、HRJ、DZ和HDL 4种水煮鱼复合调料煮制后,含量较高的主要是烯烃、醇酯类,而与腥味相关的直链或不饱和醛、1-辛烯-3-醇均未检测到,不同调味料均具有明显脱腥效果,可能是因为水煮鱼复合调味料中的挥发性香气物质对腥味物质起到脱除或掩盖作用,因此,找出水煮鱼复合调料的共性物质,为后续研究特征性香气物质对鱼肉中腥味物质的影响具有重要意义。

2.3 水煮鱼复合调料煮制草鱼的共有挥发性物质

挥发性化合物数量的韦恩图如图3所示,4种调味料煮制后共有的挥发性物质有34种,其中月桂烯具有膏香、木香、脂香气味,可能来源于辣椒、红花椒、青花椒、丁香[20];柠檬烯具有柑橘味、薄荷味,香气来源可能是红花椒、青花椒[15];罗勒烯具有草药、辛香气味,香气来源可能是花椒[15];γ-松油烯具有柠檬香和花果香,香气来源可能是花椒、丁香[21];异松油烯有温和的木香;芳樟醇具有柑橘香、木青香,香气来源可能是青花椒、红花椒[15];4-萜品醇具有胡椒香,香气来源可能是花椒、丁香、胡椒、月桂叶;茴香烯具有茴香味、甘草味、药味,香气来源可能是八角、小茴香等香辛料[18];乙酸芳樟酯具有青苦香味、花果香,香气来源可能是红花椒[16];乙酸香叶酯具有橙花、玫瑰花香;α-石竹烯具有甜味、木香,香气来源可能是青花椒、丁香等。

作为水煮鱼复合调味料的共性组分,均可能具有腥味脱除或掩蔽的效果,其中主体风味物质可能起到了更加关键的作用,为明确水煮鱼调料煮制后关键风味物质仍需采用OAV进行筛选分析。

2.4 草鱼煮制后挥发性风味物质气味活性值分析

根据OAV可以确定不同水煮鱼复合调料煮制后的关键风味物质(表3),当0.1≤OAV<1时,表明该挥发性物质对总体风味物质起到修饰作用;OAV≥1的挥发性风味物质对总体风味物质起到主体作用,OAV越大,则该物质对总体风味的贡献越大[22]。由表3可知,对照组草鱼煮制后,对气味贡献起主体作用的是己醛、庚醛、辛醛、壬醛、反-2-辛烯醛和1-辛烯-3-醇,这些气味物质是导致鱼肉腥异味的主要前体物质。相比之下,经水煮鱼复合调料煮制后,4组样品中与鱼腥味相关的醛类和1-辛烯-3-醇的OAV值均为0,表明调味料煮制后可有效降低草鱼鱼腥味。经4种水煮鱼复合调料煮制后,鉴定出对风味物质起主体作用的物质共有4种,其中醇类、醚类、烯烃类各1、1、2种,分别是芳樟醇、茴香烯、月桂烯和柠檬烯,说明这些物质对不同水煮鱼复合调料煮制后的草鱼整体香气贡献较大。其中,芳樟醇的OAV最大,尤其是QT(OAV 255.79)和HDL(OAV 145.20)调味料煮制的鱼肉,芳樟醇具有柑橘香、木青香,香气来源可能是青花椒、红花椒,说明调味料中富含青、红花椒,并且对煮制鱼肉腥味值的降低起到关键作用;茴香烯对QT(OAV 14.94)和HRJ(OAV 28.80)水煮鱼复合调味料煮制后鱼肉的香气起主体作用,具有茴香味、甘草味,香气来源可能是八角、小茴香等香辛料,茴香烯对调味料煮制后的鱼肉腥味也起到掩盖或脱除作用。此外,月桂烯和柠檬烯的气味活性值均大于1,表明对鱼肉的香气贡献也较大,分别呈现木香、脂香和柑橘味、薄荷味,这些香气物质可能来源于辣椒、红花椒、青花椒、丁香等香辛料。由上,调味料煮制后能降低草鱼鱼腥味,起关键作用的是芳樟醇、月桂烯、柠檬烯和茴香烯这4种主体挥发性物质,可能通过风味掩蔽和腥味脱除作用从而起到脱腥效果,这对预制水煮鱼脱腥配料的研发具有一定的参考意义。

2.5 草鱼煮制后挥发性风味物质主成分分析

主成分分析可利用较少的主要成分去解释原始数据中大体情况,一般要求累积方差百分比达到85%[14],由此进一步明确草鱼鱼片和各水煮鱼调料煮制后的香气特征差异。由图4前2种主成分的累计方差贡献率为90.9%(PC1为79.8%,PC2为11.1%),因此可以用PCA来解释整体部分。PCA分析发现草鱼对照组和水煮鱼复合调味料煮制后得到了很好的区别。结合不同水煮鱼调料煮制后草鱼的PC1和PC2得分图(图4-a)、载荷图(图4-b),对照组PC1位于第一象限,且PC1与己醛、庚醛、辛醛、反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇和壬醛腥味物质具有较强的正相关,而经不同水煮鱼复合调料煮制后主体风味成分则位于二、三象限,均与PC1呈负相关,证明4种水煮鱼复合调味料可能都有良好的脱腥作用;QT和HDL的主体风味成分为芳樟醇、月桂烯和柠檬烯,DZ和HRJ的主体风味成分为茴香烯,可见不同水煮鱼复合调味料主体风味不同,说明脱腥的核心物质可能有差别。

2.6 草鱼煮制后的感官评价

气味特征是决定消费者对食品接受程度的重要指标之一,一般采用定量描述分析来评价鱼肉的气味,包括脂肪味、青草味、蘑菇味和鱼腥味[23],用香辛料香味和整体可接受度来描述草鱼经水煮鱼复合调味料煮制后的气味,感官评定具体结果如图5所示。在未使用调味料的对照组中,样品表现出强烈的鱼腥味(8.1分)、青草味(5.6分)、脂肪味(6.7分)和蘑菇味(5.4分),香辛料描述值为0分,整体可接受度低(1.7分)。而经4种不同水煮鱼复合调味料煮制后,鱼肉的鱼腥味、脂肪味、蘑菇味和青草味的感官评价显著降低,这也与GC-MS结果一致。此外,经调料煮制的草鱼鱼肉均有较强的香辛料味,主要原因是在煮制过程中调味料中的香气物质富集在鱼肉中,表现出较强的香辛料味,使鱼肉的整体可接受度显著提高。这说明水煮鱼复合调料煮制后能显著增加鱼肉中香辛料的香气,降低鱼肉中与腥异味相关的气味,可能是香辛料对鱼肉的腥味起到了掩盖或脱除作用。

3 结论

本研究主要采用了HS-SPME-GC-MS技术对不同水煮鱼调料煮制后挥发性物质变化进行检测分析,其中对照、QT、HRJ、DZ和HDL水煮鱼复合调味料煮制后分别检出26、69、54、67、69种风味物质。经调料煮制后均能显著降低草鱼鱼腥味,改善草鱼风味。4种调料煮制后共有香气成分34种,其中芳樟醇、月桂烯、柠檬烯和茴香烯对香气贡献起主导作用。通过定量描述分析,结果显示与对照组相比,经水煮鱼复合调味料煮制后能有效降低鱼肉的鱼腥味、蘑菇味、青草味和脂肪味,能显著增加香辛料的香气,整体感官接受度提升。针对预制鱼片贮藏过程中因氧化作用导致醛类及1-辛烯-3-醇等腥味物质增加的问题,可在水煮鱼复合调味料研发过程中有目的的强化芳樟醇、月桂烯、柠檬烯和茴香烯这4种主体风味物质,使其更好地起到脱腥作用。本文对预制水煮鱼脱腥配料的研发具有一定的参考意义,对后期研究草鱼肌原纤维蛋白与腥味物质吸附机理以及香辛料对其脱腥机制提供一定的数据支撑。

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Mining of flavor composition and main flavor substances in boiled fish

LIU Xingping1, TANG Mi1, YU Yong1, ZHU Hankun1, ZHOU Hongyuan1, MA Liang1,2,3, ZHANG Yuhao1,2,3*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Chongqing Key Laboratory of Specialty Food Co-Built by Sichuan and Chongqing, Chongqing 400715, China)3(Key Laboratory of Condiment Supervision Technology for State Market Regulation, Chongqing 401121, China)

ABSTRACT This paper studied the differences in volatile flavor substances after cooking grass carp in different Sichuan-Chongqing characteristic brand boiled fish seasonings.Headspace solid-phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry was used to determine the components and contents of volatile flavor substances after cooking the four seasonings, and also determine the common aroma components and key flavor substances.Results showed that 54-69 volatile compounds were identified from boiled fish seasonings, which could significantly reduce the fishy odor components of the original grass carp fish, and increase olefins, alcohols, esters, ethers, etc., which could improve the flavor of fish meat.By calculating the odor activity value, it was found that linalool, myrcene, limonene, and anethole had higher odor activity values in every seasoning, and they were identified as the main flavor substances of boiled fish, which played an important role in promoting the removal of fishy flavor during the boiling process, and which was also consistent with the results of sensory quantitative description analysis.This study determined the volatile flavor substances and modified volatile flavor substances of the main body of fish meat after boiled fish seasoning, and provided a reference for the development of new boiled fish seasoning.

Key words boiled fish;volatile flavor substance;main flavor substance;odor activity value;deodorization

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037466

引用格式：刘兴平,唐密,余永,等.水煮鱼风味组成与主体风味物质挖掘[J].食品与发酵工业,2024,50(19):331-340.LIU Xingping, TANG Mi, YU Yong, et al.Mining of flavor composition and main flavor substances in boiled fish[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(19):331-340.

第一作者：硕士研究生(张宇昊教授为通信作者,E-mail:zhy1203@163.com)

基金项目：十四五国家重点研发计划项目(2021YFD21001005);重庆市技术创新与应用发展专项重点项目(cstc2021jscx-cylhX0014);重庆市水产科技创新联盟重点科技创新攻关项目(CQFTIU2022-13)

收稿日期：2023-09-23,改回日期:2023-11-23