凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)营养丰富、壳薄肉肥、鲜香美味而深受消费者的追捧,是近年来我国养殖产量最高的虾品种之一[1]。但其含水量高、内源酶活性高且表面附着菌数较高,极易腐败变质,因而及时对其进行加工处理显得尤为重要。干制是虾类深加工的主要方式之一,不仅能减少腐败变质、延长货架期,还能赋予独特风味、提升经济价值。然而,传统工艺是将未预处理的鲜虾直接热风干制,所得产品常存在腥味刺鼻、体色发黑、过度收缩等品质问题,从而显著影响虾干制品的市场接受度。有研究表明,漂烫可作为对虾干制最常用的预处理手段之一,可有效杀菌、抑酶,并降低产品褐变程度和提高干燥效率[2]。然而,目前食品加工企业多采用沸水漂烫,易引起氨基酸等水溶性物质的溶出和虾青素等热敏性成分的降解,最终对产品营养及风味造成较大影响[3-4]。越来越多的研究表明,较低的热处理温度(80 ℃)可有效保持食品品质并抑制大多数酶的活性[5-6]。此外,超声波常作为一种辅助加工手段,可以改善水产品的质地、感官质量和呈味化合物的含量,并通过灭活微生物来延长贮藏期[7]。MA等[8]发现超声波处理可以更好地保持牡蛎冷藏期间的风味。姜玉等[9]发现经超声波漂烫处理不仅钝化了毛豆仁中的过氧化物酶,还促进了毛豆仁的整体香气品质。吕莹[10]对胡萝卜采用超声波协同漂烫预处理(ultrasound-assisted blanching,UAB)后发现,影响胡萝卜干香气轮廓的关键香气化合物(萜类)含量显著增加,从而显著改善了胡萝卜干的风味品质。由此可见,UAB可能是一种很有潜力的预处理技术,但鲜有关于UAB对热风干制凡纳滨对虾品质和风味特性影响的研究报道。
本研究以凡纳滨对虾为原料,采用UAB,并将其与沸水漂烫预处理及无预处理样品进行比较,旨在探讨UAB对热风干燥凡纳滨对虾品质与风味成分的影响,从而为改进凡纳滨对虾的干燥技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
凡纳滨对虾[体重(15.00±2.00) g],连云港赣榆大彬水产养殖专业合作社;壬酸甲酯(纯度≥99%)美国Supelco公司;苯甲醛、(E,E)-2.4-癸二烯醛、3-(甲基硫基)丙醛、4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮)、2,5-二甲基吡嗪,纯度≥99%,德国Sigma公司;三甲胺(分析纯),上海麦克林生化科技有限公司;甲醇(分析纯),西陇科学股份有限公司,其他化学试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
SB-700DTY高功率超声波清洗机,宁波新芝生物科技股份有限公司;DHG-9023A型电热鼓风干燥箱,上海合恒仪器设备有限公司;CR-400色差计,日本Konica Minolta公司;TA1质构仪,英国Lloyd公司;TQ8050NX气相色谱-质谱联用仪、L8900氨基酸分析仪、LC-10AT高效液相色谱仪,日本岛津公司;I-nose电子鼻,上海昂申智能感官科技有限公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相萃取头,美国Supelco公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品制备
参考XU等[4]的方法,稍作改动。将洗净的凡纳滨对虾随机分为3组:第1组为无预处理(untreated,UT);第2组采用沸水漂烫预处理(boiled water blanching,BWB),即100 ℃沸水中煮制3 min;第3组采用超声波辅助低温漂烫预处理(UAB),即频率40 kHz、功率300 W、温度80 ℃的超声波中处理3 min。随后分别将3组样品用滤纸擦干表面水分,同时置于85 ℃干燥箱中烘烤,每隔1 h将虾翻动一次,当样品水分含量为20%时停止。
1.3.2 色泽测定
采用色差计测定虾干样品腹部第二节表面的色度值,记录L*、a*和b*并根据公式(1)计算总色差ΔE:
(1)
1.3.3 质构测定
取虾干样品腹部第二节进行全质构分析仪,P35圆柱形探头,触发力0.5 N,压缩速度50 mm/min,提升速度40 mm/min,压缩2次,两次间隔时间5 s。
1.3.4 滋味成分测定
主要以游离氨基酸、有机酸和呈味核苷酸作为滋味成分3个指标。测定方法参考边昊等[11]的方法稍作改动。
凡纳滨对虾干制品粉碎后,称取0.200 0 g干制品粉末,加入10 mL 0.1 mol/L盐酸混合均匀,超声波处理40 min,10 000 r/min低温离心20 min,上清液用0.22 μm微孔滤膜过滤,加入3 mL 50 g/L的磺基水杨酸,混合均匀后,静置1 h,10 000 r/min低温离心15 min,取上清液用0.22 μm微孔滤膜过滤,然后用氨基酸分析仪测定虾干中游离氨基酸含量。
称取1.00 g虾干粉末,加入30 mL 0.05 g/100 mL的KClO4溶液,10 000 r/min均质15 min,8 000 r/min离心15 min,取上清液定容至50 mL。取沉淀加入适量0.05 g/100 mL的KClO4溶液进行再次提取,合并上清液,再次定容至50 mL,用0.22 μm微孔滤膜过滤后,用高效液相色谱测定虾干中呈味核苷酸的含量。
称取虾干粉末5.00 g,加入35 mL超纯水,10 000 r/min 均质15 min,然后8 000 r/min离心15 min。取上清液定容至50 mL,用0.22 μm微孔滤膜过滤后,再用高效液相色谱测定虾干中有机酸的含量。
1.3.5 电子鼻测定
称取2.0 g虾干粉末于40 mL顶空瓶中,迅速加硅胶塞密封,60 ℃水浴加热5 min后进行测量。插入电子鼻探头检测气味,电子鼻传感器阵列及其性能如表1所示。具体参数设置如下:电子鼻测定时间60 s,清洗时间120 s,气体流量0.3 L/min。每组样品平行测定5次,记录实验结果。
表1 I-Nose型电子鼻传感器阵列及其性能
Table 1 The I-Nose type electronic nasal sensor array and its properties
阵列序号传感器名称性能特点1S1芳香族化合物 酚、酚醚、芳香醇等2S2氮氧化合物 低分子胺类 如甲胺、二甲胺等 3S3硫类化合物 如硫醇、硫醚、二丙烯基二硫化合物4S4有机酸和萜类为主 其次是醇、酮、酸等5S5生物合成、加热、烘烤等香气成分6S6香菇精等物质7S7脂肪烃含氧衍生物类8S8氨类9S9氢类10S10碳氢化合物
表2 不同预处理凡纳滨对虾干制品的OAV
Table 2 OAV of dried shrimp products under different pretreatments
编号化合物感官描述阈值/ ng/g OAVUTBWBUAB吡嗪类 5 12 5-二甲基吡嗪坚果香 烤香味0.8442.11334.79707.8822 6-二乙基吡嗪坚果香 焙烤香613.798.3817.6432-乙基-5-甲基吡嗪烟熏味香 焦糊香0.4279.9266.73295.0143-乙基-2 5-甲基吡嗪烤香味 烟熏味0.4446.24208.88863.6652 3 5-三甲基吡嗪坚果香 焦糖香1138.6623.1642.29胺类 1 6三甲胺青草味 腥味2.484.8243.1566.87醇类 2 7辛醇清香味 甜味1ND10.21ND81-辛烯-3-醇蘑菇味 腥味1.558.4259.66ND醛类 3 9苯甲醛樱桃味283.393.294.5410戊醛青草味917.54NDND11己醛鱼腥味5ND3.60ND
注:“ND”表示未检出。
1.3.6 感官评定
参考ZHANG等[12]的方法,稍作修改。挑选8名食品感官经验丰富并熟悉各种感官描述词汇的人员组成评鉴小组(4名男性和4名女性)。在感官评估之前,将样品密封放置于60 ℃水浴加热5 min,确保挥发性化合物在顶部空间中积累。所有样品随机呈递给小组成员进行评估,每评估一个样品后休息3 min。感官评分采用0～5分的5点制强度描述法(0:没有味道;5:强烈的味道)。每个样品重复评定3次。
1.3.7 挥发性物质提取
参考ZHENG等[13]的方法,稍作改动。在进行萃取之前,先将固相萃取头在气相色谱仪上预处理30 min,老化温度250 ℃。称取虾干粉末2.0 g于40 mL顶空瓶中,随后加入20 μL 220 μg/mL的内标物壬酸甲酯甲醇溶液,于60 ℃下加热萃取35 min,最后取出萃取头并插入GC-MS进行解吸和分析。
GC条件:色谱柱Inert Cap® Pure-WAX石英毛细柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。程序升温:初始柱温40 ℃,保持3 min,然后以4 ℃/min升温至100 ℃,保持2 min,再以8 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。柱流速1.0 mL/min,不分流进样;载气He(纯度99.999%)。
MS条件:电子离子源,电子能量70 eV,离子源温度230 ℃,接口温度240 ℃,质量扫描范围33～550 m/z,采集方式为Q3全扫描。
1.3.8 气味活性值(odorant activity value,OAV)的测定
OAV是虾干制品中风味物质浓度与其阈值的比值,通常认为OAV≥1的香气化合物表示对虾干整体香气轮廓存在重要贡献作用,OAV越大对虾干整体香气轮廓的贡献越大[14],按照公式(2)计算OAV:
OAV=C/T
(2)
式中:C,各挥发性化合物的浓度,ng/g;T,该化合物在水中的嗅觉阈值,ng/g。
1.4 数据处理与分析
每组实验重复3次以上,结果以“平均值±标准差”表示。使用SPSS 23软件对数据进行方差分析,平均值比较采用单因素ANOVA法,多重比较采用Duncan法(P<0.05,差异显著);采用SIMCA-P 14.1进行正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA);采用Unscrambler X软件进行偏最小二乘回归分析(partial least squares regression,PLSR);采用Origin 2024b软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 UAB对热风干制凡纳滨对虾色泽的影响
色泽是直观反映虾干品质的重要指标之一,受到微生物代谢、蛋白降解、虾青素氧化等多方面因素的影响。由图1-a可知,UT组、BWB组和UAB组分别呈暗红色、淡红色和鲜红色。PEREIRA等[15]调研发现,消费者更偏爱橙色和深橙色的熟虾产品,市场售价更高。与UT组相比,BWB和UAB组虾干的L*、a*和b*值均有显著增加(P<0.05),说明一定的热预处理可有效地促进虾产品色泽品质,与员冬玲等[16]研究结果基本一致。此外,UAB组样品的L*和a*值均比BWB组大(P<0.05),意味着UAB在提升虾干亮度和红色调方面优于BWB。究其原因可能有:1)漂烫温度越高,虾表皮上的水溶性虾青素蛋白复合物更容易溶出,虾体色泽含量减少越大,导致虾体色泽偏白[17]。实验中,BWB组漂烫液随着漂烫时间的增加而逐渐变红,很好地说明了这点。2)超声波预处理增大了虾体组织的通透性,导致虾体中的水分更易蒸发、褐变程度更低[10]。采用ΔE值进一步来评估BWB和UAB对虾干色泽的影响,结果显示UAB组的ΔE值显著高于BWB组。由此可见,UAB可以有效改善凡纳滨对虾干燥过程中色泽品质。
a-外观;b-色差指数
图1 不同预处理对凡纳滨对虾干制品色泽的影响
Fig.1 Effects of different pretreatments on the color of dried shrimp products
注:同一指标中标注的字母不同,代表不同样品之间存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
2.2 UAB对热风干制凡纳滨对虾质构的影响
质构特性是衡量干制品口感以及消费者接受程度的重要指标[18]。较低的硬度和咀嚼性,意味着虾干可以被轻松咀嚼食用,常被认为产品质构品质较优。因此,优质的虾干通常表现为虾肉紧密、柔韧且富有嚼劲[14]。由图2可知,UT组的虾干硬度最低,弹性最小,咀嚼性最差,而经过BWB和UAB预处理后,虾干制品的硬度、弹性和咀嚼性均提高。这可能是因为漂烫导致虾中的蛋白质发生变性,蛋白质的空间构象发生改变,肌原纤维蛋白肽链中维持内部结构的氢键、疏水键等断裂,从而使肌肉组织收缩,肌肉纤维组织变得更加致密[19]。因此,漂烫预处理后的虾干在硬度、弹性和咀嚼性方面均有所提升。此外,与BWB组虾干制品相比,UAB组虾干制品的咀嚼性增加,而硬度则呈现降低趋势。这可能是由于超声波的空化效应导致的,该效应使虾干内部结构软化,细胞通透性增强。在干燥过程中,这种软化作用使得虾干形成多孔结构,从而导致硬度降低。刘宗博等[20]研究发现双孢菇经超声波预处理后,其干制品的硬度显著低于漂烫,与本研究结果一致。综上所述,UAB可以提高热风干制凡纳滨对虾的弹性和咀嚼性,降低硬度,使其具有更良好的口腔感官体验。
图2 不同预处理对凡纳滨对虾干制品质构的影响
Fig.2 Effects of different pretreatments on the structure of dried shrimp products
2.3 UAB对热风干制凡纳滨对虾滋味品质的影响
2.3.1 游离氨基酸
根据氨基酸的呈味特性,可以将其分为鲜味、甜味、苦味与无味4种[21]。其中,鲜味氨基酸作为一类关键的鲜味物质,广泛存在于水产品中。它们不仅能够遮掩食物中不良的风味,还能调和食物中的其他滋味。谷氨酸和天冬氨酸是水产品中最具代表性的2种鲜味氨基酸。由图3可知,UT组、BWB组和UAB组的游离氨基酸总量分别达到了663.16、782.22、732.64 mg/100 g。与UT组相比,BWB组和UAB组的游离氨基酸总量分别提高了17.95%和10.48%。在UT、BWB、UAB三组中,呈甜味氨基酸的总含量分别达到411.17、462.54、450.71 mg/100 g。UAB组的鲜味氨基酸总量为45.62 mg/100 g,高于其他两组,这与戴泽川等[22]研究结果一致,随着超声波处理时间的延长,鲜味氨基酸含量增加。但池岸英[2]研究发现,水煮凡纳滨对虾中的游离氨基酸总量均低于鲜虾,与本实验研究结果相反,这种差异可能与漂烫条件不同有较大的关系。值得注意的是,BWB组的苦味氨基酸含量明显高于UT组和UAB组,这可能对虾干制品的滋味造成不良的影响。由此可见,在凡纳滨对虾热风干燥前进行适宜的沸水漂烫和超声波辅助漂烫预处理,可有效的提高虾干中的氨基酸总量以及鲜味和甜味氨基酸的总量。这是因为沸水漂烫促进了蛋白质的分解,从而提高了游离氨基酸的含量,而超声波辅助漂烫由于超声波的空化效应及伴随其产生的机械作用破坏了蛋白质肽链,以及对蛋白质结构的破坏可能使更多酶作用位点暴露所致。
a-总游离氨基酸;b-鲜味氨基酸;c-甜味氨基酸;d-苦味氨基酸
图3 不同预处理下凡纳滨对虾干制品游离氨基酸的含量
Fig.3 Free amino acid content of dried shrimp products under different pretreatments
2.3.2 呈味核苷酸
核苷酸含量是衡量产品鲜度的一个主要指标。由图4可知,UT组、BWB组和UAB组的呈味核苷酸总量分别达到了482.18、482.16、503.02 mg/100 g。与UT组相比,UAB组的呈味核苷酸总量提高了4.32%。BWB和UAB对虾干制品的GMP含量无显著差异(P>0.05),而UAB处理使IMP含量较UT组提高13.07%。这可能因为GMP和IMP作为高水溶性化合物,在漂烫过程中易从虾肉中渗出,并溶解在水中[23]。此外,BWB和UAB组的AMP、ATP和HX含量显著高于UT组(P>0.05)。其中呈鲜味核苷酸主要是GMP、IMP和AMP,当这些核苷酸与呈味氨基酸结合时,会产生协同效应,显著增强食品的鲜味强度[24],所以UAB组品尝起来鲜味更足一些。与UT组相比,BWB和UAB对HxR含量无显著影响,但UAB能显著降低虾干制品的ADP含量。这可能是由于多种因素共同作用的结果:一方面,ATP酶解途径中ATP→ADP→AMP的级联反应导致AMP积累;另一方面,热加工使AMP脱氨酶失活,抑制AMP向IMP的转化,从而导致AMP的积累[2]。同时,核苷酸酶解和热降解的过程也可能对ATP、AMP和HX的含量产生影响。由此可见,UAB能够减少虾干制品中苦味物质,并提升凡纳滨对虾干制品的鲜味和甜味。
图4 不同预处理下凡纳滨对虾干制品呈味核苷酸的含量
Fig.4 Flavor nucleotide content of dried shrimp products under different pretreatments
注:GMP-鸟苷酸;IMP-肌苷酸;AMP-腺苷酸;ATP-腺苷三磷酸;ADP-腺苷二磷酸;HxR-次黄嘌呤核苷;HX-次黄嘌呤。
2.3.3 有机酸
有机酸是一种非含氮类的重要呈味物质,可赋予食品酸味。有机酸种类虽多,但乳酸和琥珀酸在呈味过程中起着尤为重要的作用;琥珀酸在水产品和贝类产品中含量较高,并能呈现出强烈的鲜味;乳酸则能够赋予食品酸味并促进食欲[25]。如图5所示,UT、BWB、UAB三组虾干制品中的有机酸总含量分别为214.23、215.83、243.95 mg/100 g,UAB组有机酸含量相较于UT组提高了13.87%,这表明了UAB预处理提高了对虾干制品中有机酸,特别是琥珀酸的含量,从而使得对虾干制品更加鲜甜。跟UT组相比,BWB组的乳酸含量显著降低,因为漂烫通过热效应抑制代谢和微生物活动,降低乳酸;但超声波协同漂烫则可能因物理破坏作用导致乳酸释放或代谢增强,使UAB组的乳酸含量增加[2]。
图5 不同预处理下凡纳滨对虾干制品有机酸的含量
Fig.5 Organic acid content of dried shrimp products under different pretreatments
2.4 UAB对热风干制凡纳滨对虾整体气味特性的影响
为了评价UAB对热风干制凡纳滨对虾整体气味特性的影响,采用电子鼻测定不同预处理样品之间在整体风味上差异。从图6-a可以看出,S1、S4、S5、S6、S7、S8、S9传感器对3组虾干样品的响应值均无明显差异。然而,UT组在S10传感器的测定结果上与其他两组存在显著差异,这表明UT组中的低分子胺类和碳氢化合物含量相对较高。另一方面,UAB组在S2传感器的测定结果上也与其他两组存在显著差异。此外,UT、BWB、UAB在PC1上已经完全分开(图6-b),这表明经过漂烫和超声波协同漂烫预处理后,虾干的整体香气轮廓发生了改变。这种差异可能归因于热反应导致的醛、酮和其他挥发性化合物的形成。此外,发现UT和BWB在PC1上的差距相对较小,而UT和UAB在PC1上的差距较大,这表明UAB热风干制凡纳滨对虾的挥发性风味物质与UT和BWB存在明显的差异。
a-风味雷达图;b-主成分分析图
图6 不同预处理下的凡纳滨对虾干制品的风味雷达图和主成分分析图
Fig.6 Flavor radar and principal component analysis plots of dried shrimp products under different pretreatments
2.5 UAB对热风干制凡纳滨对虾感官特性的影响
通过感官评定雷达图(图7)可以看出,UT组和UAB组的感官轮廓相似,但UT组的腥味评分较高,表明UAB组虾干的风味相较于UT组更佳。此外,与BWB相比,UAB可增加虾干制品的烟熏味、烤香味、焦糖味和肉香味。综上所述,UAB可以增加虾干的香味并抑制腥味的产生,从而显著提升虾干的感官品质。结合戴泽川等[22]的研究,超声波空化效应可破坏蛋白质结构并释放游离氨基酸(如苏氨酸、精氨酸),为美拉德反应提供前体物质,而漂烫的热效应进一步促进脂质氧化产物的生成(如己醛),从而协同增强复杂香气的形成。这一结果与贾倩男等[21]关于热加工促进鹰爪虾呈味物质(如IMP、谷氨酸)释放的结论一致,但UAB组的协同作用不仅依赖热反应,还通过超声波的非热效应拓宽了风味生成路径。
图7 不同预处理对凡纳滨对虾干制品感官评定的雷达图
Fig.7 Radar diagram of the influence of different pretreatments on the sensory properties of dried shrimp products
2.6 UAB对热风干制对虾香气品质的影响
2.6.1 UAB对热风干制对虾挥发性化合物的影响
香气是评价食品质量的重要指标,也是消费者购买的重要判断依据[14]。本研究采用GC-MS测定UAB对热风干制对虾挥发性化合物种类与含量的影响。UAB组虾干制品挥发性风味物质含量最高,达4 925.77 mg/kg;UT组次之,含量为2 775.40 mg/kg;BWB组最低,为2 332.94 mg/kg。结合图8-a挥发性物质相对含量计算可得,UAB组的吡嗪类物质含量远高于其他2组。吡嗪类物质是虾干制品中一类低阈值、高含量的挥发性化合物,赋予产品烤香味、烟熏味等风味特征[15],这一结果与前文感官评定结果相吻合。图8-b可知,UT、BWB和UAB这3组共同检测出了51种挥发性物质。其中,3组共有20种物质,而UT组与UAB组则共有高达29种物质,这可能是因为传统的高温漂烫导致低沸点挥发性化合物挥发损失。值得注意的是,2-丁基-3,5-二甲基吡嗪、2,3-二甲基壬烷、异葵烷这3种物质仅在UAB组中出现,可能源于超声波加速细胞壁破裂与漂烫热效应的协同作用;己醛、辛醇则仅在BWB组中出现,这与高温漂烫促进脂质氧化路径相关[22];十一烷、2,5-二甲基壬烷、苯甲醛、乙酸等物质仅存在于UT组中(图8-c),其中苯甲醛是海鲜中的重要风味成分,这可能因为未对虾干进行预处理,保留了虾原有的风味。
a-挥发性风味物质的种类与数量;b-韦恩图;c-旭日图
图8 不同预处理下凡纳滨对虾干制品中挥发性风味物质的含量及分布
Fig.8 Content and distribution of volatile flavor substances in dried shrimp products under different pretreatments
2.6.2 UAB对热风干制对虾香气活性化合物的影响
由表1可知,在凡纳滨对虾干制品的香气活性化合物检测中,UT组虾干共鉴定出9种,BWB组虾干鉴定出10种,而UAB组虾干则鉴定出7种香气活性化合物。与UT组相比,UAB组虾干中的胺类、醇类化合物的OAV均呈现下降趋势,而吡嗪类化合物的OAV则显著大于UT组。这一结果表明,UAB处理能增加虾干中吡嗪类等香味成分的OAV,同时降低具有腥味三甲胺的OAV,从而显著提升虾干的香气品质,这可能是因为超声波的空化效应和机械作用促进蛋白质的适度降解,为美拉德反应提供了充足的氨基酸前体物质,从而促进了吡嗪类化合物的生成[21]。
2.6.3 UAB对热风干制对虾整体香气轮廓影响的差异分析
为了进一步评估不同预处理方式对虾干整体香气轮廓的影响差异,对UT、BWB、UAB这3组的挥发性风味物质进行聚类分析。由图9可知,不同预处理方式的虾干可分为两类:其中,UT组和BWB组的挥发性风味物质种类具有较高的相关性,可以聚为一类,但它们在挥发性物质的含量上却存在较大的差距这可能是因为BWB组采用了单一的热烫预处理方式,导致虾中的水溶性物质溶解在水中并造成损失,从而使得挥发性风味物质的含量相对较低[3],进而造成BWB组与其他2组在挥发性风味物质上具有显著性差异;而UAB组则单独聚为一类,与其他2组具有显著性差异。值得注意的是,虽然UAB组单独聚为一类,但其主要挥发性物质的种类与UT组仍有一定的相似性,表明UAB在不改变虾干的整体香气轮廓的同时,可显著提升虾干香气品质。这与肖朝耿等[26]采用微波-酶解协同技术优化虾肉风味的结论相印证,但本研究的UAB处理通过非热效应拓宽了美拉德反应路径,而非单纯依赖热降解。这一发现为开发新型虾干加工技术提供了重要的理论依据。
图9 不同预处理下凡纳滨对虾干制品中挥发性风味物质的聚类热图
Fig.9 Heatmap of volatile flavor substances in dried shrimp under different pretreatments
2.7 UAB影响热风干制对虾整体香气品质的关键标志化合物
OPLS-DA是一种多变量统计分析方法,特别适用于分类和特征选择,可以有效解释观测值并进行相应变量的预测,通过R2和Q2对模型的可靠性和预测能力进行评估,R2和Q2均大于0.5表示模型拟合度可接受,越接近1表示预测能力越强[27]。由图10-a可知,自变量拟合指数
因变量拟合指数
模型预测指数Q2=0.992,R2、Q2均大于0.5,表示模型拟合可接受,但它们都接近1,表明该模型具有较强的预测能力。此外,通过图10-b可知,R2=0.349,Q2=-0.833,|Q2|>0.5,且Q2的回归线与Y轴的相交点均位于负半轴,说明该模型不存在过拟合现象,置换检验验证是可靠和有效的。进一步通过变量投影重要度(variable importance in projection,VIP)分析来衡量OPLS-DA模型中各挥发性物质中的贡献。VIP>1,代表该挥发性物质为标志性风味物质。VIP值越大,代表该物质对整体风味的贡献越大。由图10-c可知,2,5-二甲基吡嗪、戊醛、3-乙基-2,5甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、三甲胺的VIP值均大于1,因此它们可以作为区分3种虾干整体香气轮廓的关键标志化合物。吡嗪类化合物主要有2种生成途径:胺类通过Strecker降解以及α-二羰基化合物之间的相互作用形成;胺类化合物主要来源于蛋白质、游离氨基酸和核苷酸的降解,所有样品中都检测出三甲胺,它是鱼腥味的主要来源之一;醛类是由H2O2降解而产生的[12]。
a-OPLS-DA得分图;b-置换检验图;c-VIP值图
图10 不同预处理下凡纳滨对虾干制品挥发性风味物质的多元统计分析
Fig.10 Multivariate statistical analysis of volatile flavors of dried shrimp under different pretreatments
2.8 香气活性化合物与感官属性的相关性分析
构建了PLSR模型以深入分析香气活性化合物与感官属性之间的关系,自变量为虾干中的12种香气活性化合物,因变量为通过感官定量描述分析得到的6个气味描述词。结果如图11所示,大椭圆代表100%的方差贡献率,而小椭圆则代表50%的方差贡献率。这2个椭圆分别对应着50%和100%的解释方差。PLSR模型显示2个显著的主成分,X与Y的大部分变量均位于椭圆区域内,这充分证明了PLSR模型在揭示香气活性化合物与感官属性之间相关性方面的精确性。值得注意的是,腥味、烟熏味、焦糖味这3个感官属性在椭圆图中的位置相对集中,这不仅表明它们之间具有较高的相似度,还突显了它们对总方差的重要贡献。此外,图11还揭示了一个规律:距离感官属性越近的香气活性化合物,其对相应感官属性的影响也越大。具体而言,甜香味与苯甲醛之间密切相关;烤香味则与2,5-二甲基吡嗪、2,6-二乙基吡嗪、3-乙基-2,5-甲基吡嗪密切相关;烟熏味和焦糖味与2-乙基-5-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪之间也呈现良好相关性;而腥味则与三甲胺有着紧密的相关性。这些PLSR模型的分析结果与感官评定的结果高度一致,进一步验证了模型的准确性和可靠性。
图11 不同预处理下凡纳滨对虾干制品挥发性风味物质与感官属性的PLSR相关性分析载荷图
Fig.11 Correlation loadings of PLSR for volatile flavor substances and sensory properties under different pretreatments
3 结论
本研究对比了UT、BWB和UAB三种预处理方式对热风干制凡纳滨对虾品质与风味成分的影响。结果表明,与UT和BWB相比,UAB预处理方式不仅能够有效抑制虾干的褐变反应,可显著改善其色泽,并且能促进其弹性,从而显著的改善虾干的外观与质构品质。此外,UAB预处理方式能提升凡纳滨对虾干制品的鲜味和甜味,同时显著提高虾干中2,5-二甲基吡嗪、2,6-二乙基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪和苯甲醛等关键香气化合物的含量,并降低具有腥味特性三甲胺的含量,从而显著提升虾干的风味品质。因此,UAB预处理在提升热风干制凡纳滨对虾的品质与风味方面具有重要意义,为凡纳滨对虾干制品的预处理工艺提供了有价值的参考。
[1] 农业农村部渔业渔政管理局,全国水产技术推广总站,中国水产学会,等.中国渔业统计年鉴[M].北京:中国农业出版社,2024.Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People’s Republic of China,National Fisheries Technology Extension Center,China Society of Fisheries,et al.Fishery statistical yearbook of China[M].Beijing:China Agriculture Press,2024.
[2] 池岸英.凡纳滨对虾微波蒸煮参数优化及风味成分分析[D].湛江:广东海洋大学,2012.CHI A Y.Optimization of microwave cooking parameters and analysis of flavor components of Litopenaeus vannamei[D].Zhanjiang:Guangdong Ocean University,2012.
[3] ZHIKHORUK A,GOLUBEVA O,MALAEVA A.Improving the effectiveness of preliminary heat treatment (blanching) of cartilage fish of the Northern Basin[J].IOP Conference Series:Earth and Environmental Science,2022,1052(1):012143.
[4] XU W S,YANG Q F,LI D Y,et al.Elucidating the effects of precooked treatments on the quality attributes of red swamp crayfish (Procambarus clarkia):Insights from water boiling vs.microwaving[J].Food Chemistry:X,2024,23:101692.
[5] 向雅芳,熊光权,乔宇,等.不同热处理方式对鲈鱼品质的影响[J].食品科学,2019,40(21):127-135.XIANG Y F,XIONG G Q,QIAO Y,et al.Effects of different heat treatments on the quality of largemouth bass[J].Food Science,2019,40(21):127-135.
[6] DEETH H C.Heat-induced inactivation of enzymes in milk and dairy products.A review[J].International Dairy Journal,2021,121:105104.
[7] BAI H L,LI L H,WU Y Y,et al.Ultrasound improves the low-sodium salt curing of sea bass:Insights into the effects of ultrasound on texture,microstructure,and flavor characteristics[J].Ultrasonics Sonochemistry,2023,100:106597.
[8] MA J Q,MENG L Y,WANG S,et al.Inactivation of Vibrio parahaemolyticus and retardation of quality loss in oyster (Crassostrea gigas) by ultrasound processing during storage[J].Food Research International,2023,168:112722.
[9] 姜玉,程新峰,蒋凯丽.不同漂烫处理对冷冻毛豆仁品质的影响[J].食品工业科技,2017,38(5):108-113;119.JIANG Y,CHENG X F,JIANG K L.Effect of different blanching methods on the quality of vegetable soybeans[J].Science and Technology of Food Industry,2017,38(5):108-113;119.
[10] 吕莹.冻干胡萝卜片褪色调控机制及风味变化规律研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2023.LV Y.Study on the fading control mechanism and flavor change rule of freeze-dried carrot slices[D].Shenyang:Shenyang Agricultural University,2023.
[11] 边昊,陈柏宇,李锐.微生物复合发酵沙蟹汁的制备工艺优化及其风味研究[J].食品与发酵工业,2021,47(15):234-241.BIAN H,CHEN B Y,LI R.Process optimization of crab sauce by microbial composite fermentation and its flavor substances[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(15):234-241.
[12] ZHANG D,JI H W,LIU S C,et al.Similarity of aroma attributes in hot-air-dried shrimp (Penaeus vannamei) and its different parts using sensory analysis and GC-MS[J].Food Research International,2020,137:109517.
[13] ZHENG X S,JI H W,LIU S C,et al.Shrimp lipids improve flavor by regulating characteristic aroma compounds in hot air-dried shrimp[J].Food Chemistry,2025,465:142065.
[14] 罗静,李敏,张莹,等.电子鼻结合GC-MS分析不同干燥方式对罗非鱼片挥发性风味成分的影响[J].南方水产科学,2022,18(1):135-143.LUO J,LI M,ZHANG Y,et al.Effect of different drying methods on volatile components of tilapia fillets analyzed by electronic nose combined with GC-MS[J].South China Fisheries Science,2022,18(1):135-143.
[15] PEREIRA D M,VALENT
O P,ANDRADE P B.Marine natural pigments:Chemistry,distribution and analysis[J].Dyes and Pigments,2014,111:124-134.
[16] 员冬玲,王寿权,耿文广,等.热预处理对南美白对虾干燥过程和产品品质的影响[J].山东科学,2019,32(4):121-126.YUN D L,WANG S Q,GENG W G,et al.Effects of thermal pretreatments on the drying process and product quality of Penaeus vannamei[J].Shandong Science,2019,32(4):121-126.
[17] 陈浩.克氏原螯虾煮制红变色素蛋白结构与性质的研究[D].湛江:广东海洋大学,2022.CHEN H.Study on the structure and properties of redcolor-related pigment proteins from the carapace of Procambarus clarkii[D].Zhanjiang:Guangdong Ocean University,2022.
[18] 郭璇,张彪,韩佳彤,等.淀粉对南极磷虾复合虾糜凝胶品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(5):215-222.GUO X,ZHANG B,HAN J T,et al.Study on effect of starch on quality of Antarctic krill (Euphausia superba)mixed shrimp surimi gel[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(5):215-222.
[19] 何学连.白对虾干燥工艺的研究[D].无锡:江南大学,2008.HE X L.Research on drying process of white shrimp[D].Wuxi:Jiangnan University,2008.
[20] 刘宗博,李大婧,李德海,等.3种预处理方式对双孢菇干制品品质的影响[J].食品科学,2015,36(19):72-76.LIU Z B,LI D J,LI D H,et al.Effects of different pretreatments on the quality of dried Agaricus bisporus products[J].Food Science,2015,36(19):72-76.
[21] 贾倩男,侯虎,王聪,等.基于感官组学解析热加工鹰爪虾关键滋味成分的变化[J].食品科学,2023,44(20):212-218.JIA Q N,HOU H,WANG C,et al.Sensomics analysis of the changes in key taste components of Trachypenaeus curvirostris during thermal treatment[J].Food Science,2023,44(20):212-218.
[22] 戴泽川,毛相朝,郝亚楠,等.高强度超声对凡纳滨对虾蛋白结构和功能特性的影响[J].食品科学,2022,43(19):80-87.DAI Z C,MAO X Z,HAO Y N,et al.Effect of high intensity ultrasound on structural and functional properties of proteins in litopenaeus vannamei[J].Food Science,2022,43(19):80-87.
[23] 孙鲁浩.加热方法对凡纳滨对虾中ATP关联化合物和游离氨基酸的影响[D].湛江:广东海洋大学,2021.SUN L H.The effect of heating method on ATP related compounds and free amino acids in Litopenaeus vannamei[D].Zhanjiang:Guangdong Ocean University,2021.
[24] 杨要芳,王治军,宋春勇,等.热风干制对牡蛎特征风味的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(7):316-326.YANG Y F,WANG Z J,SONG C Y,et al.Effect of hot air drying on the characteristic flavor of oysters[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(7):316-326.
[25] JANSRIMANEE S,LERTWORASIRIKUL S.Synergetic effects of ultrasound and sodium alginate coating on mass transfer and qualities of osmotic dehydrated pumpkin[J].Ultrasonics Sonochemistry,2020,69:105256.
[26] 肖朝耿,谌迪,吴江雁,等.不同加热方式对南美白对虾品质变化的影响[J].核农学报,2019,33(3):538-544.XIAO C G,CHEN D,WU J Y,et al.Effects of different heating methods on the quality changes of Penaeus vannamei[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2019,33(3):538-544.
[27] 李为兰,杨豪,资璐熙,等.基于香气与滋味物质特征分析不同干燥方式美味牛肝菌的风味差异[J].食品科学,2024,45(11):163-174.LI W L,YANG H,ZI L X,et al.Difference in flavor among Boletus edulis dried by different drying methods analyzed in terms of aroma and taste substance characteristics[J].Food Science,2024,45(11):163-174.