大鲵(Andrias davidianus)是中国唯一的隐鳃鲵科物种,属有尾两栖动物,也是世界上现存最大、最古老的两栖水生生物[1]。自明代《本草纲目》以来,大鲵被认为是具有药用价值的食药两用动物,是一种具有高利用价值的生物资源[2]。目前大鲵产业在特色养殖产业中具有举足轻重的地位[3]。由于其巨大的经济和药用价值而深受人们青睐。近几十年来大鲵人工养殖业迅速发展,在陕西、湖南、河南、四川等多个省份和地区已经形成较大规模的养殖大鲵产业和市场[4]。截止2022年,陕西汉中年生产大鲵可达2 600 t[5]。将大鲵进行深加工转化,已成为大鲵养殖业提质增效的重要突破口。前人已对大鲵胶原蛋白[6-7]、生物活性肽[8-9]、预制肉制品[10-11]等进行了较多研究,并通过企业转化开发了大鲵产品投放市场,有力促进了大鲵精深加工和综合利用水平。
迷迭香属于唇形科多年生常绿亚灌木类植物。晒干后的迷迭香叶常用于制备迷迭香提取物,方法包括水蒸馏、浸渍、加压液体萃取、酶辅助萃取和有机溶剂萃取[12]。迷迭香提取物中含有丰富的迷迭香酸、鼠尾草酸、鼠尾草酚、精油、熊果酸和黄酮类等活性物质[13],具有抑菌[14]、抗氧化[15]、抗炎[16]、抗肿瘤[17]等多种生物学功能,因此在现代食品加工领域有广泛的应用价值。迷迭香提取物中的有效成分具有抑制脂质氧化的作用,能有效减少腥味物质的产生,并转化或掩盖已有腥味[18]。迷迭香提取物的应用在水产品加工领域是一大研究热点。黄丕苗[19]研究迷迭香、花椒和山奈提取物对白鲢肉的脱腥能力,气相色谱-质谱分析结果表明,3种提取物均能有效降低白鲢肉中的腥味物质含量,其中以迷迭香提取物处理组的降低效果最为显著。LIU等[20]在鲣鱼脱腥研究中发现迷迭香提取物可显著抑制鱼腥味并降低脂质氧化值,展现了优异的脱腥效果。HUANG等[21]在利用气相色谱-质谱分析和感官评价研究迷迭香提取物对鲢鱼的脱腥效果时发现迷迭香提取物的应用显著降低了鱼腥味和鱼腥味活性化合物的浓度。王源渊等[22]在研究迷迭香提取物脱腥液对鲐鱼脱腥效果的影响时发现迷迭香提取物脱腥液有效改善了鲐鱼的挥发性风味,可有效改善鲐鱼的鱼腥味。
大鲵尾由于脂肪含量高,腥味重,是加工过程产生的主要副产物之一[23]。较多研究表明,大鲵尾富含多不饱和脂肪酸等对人体健康有益处的成分[24]。课题组前期利用脂质组学结合气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion migration spectroscopy,GC-IMS)技术探究了不同性别的大鲵尾部独特的脂质成分和风味挥发物特征[25];并利用GC-IMS结合化学计量学分析了大鲵尾在蒸制过程中挥发性有机物的变化规律[26]。然而迷迭香提取物是否对降低大鲵尾的腥味有效果,尚无相关报道。为此,本文通过调整迷迭香提取物质量分数、料液比及浸泡时间等关键因素,探讨其对大鲵尾部的去腥效果。同时,运用GC-IMS技术和多元统计分析深入分析去腥前后挥发性物质的差异,旨在为大鲵尾脱腥提供理论与方法依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
大鲵尾部采自汉中魏大鲵生态养殖基地,大鲵经热烫、放血、刮去皮肤黏液、去除内脏、分割获得大鲵胴体,将大鲵尾部切成3 cm×2 cm×1 cm大小的块状,分装于托盘中,并用保鲜膜密封,于-18 ℃冻藏保存;迷迭香提取物由河南中辰生物科技提供,纯度为99%,符合食品级要求。
1.2 仪器与设备
FlavourSpec® GC-IMS,德国G.A.S.公司;YH-M电子天平,京衡伟业科技。
1.3 实验方法
1.3.1 样品预处理
将冷冻大鲵尾在4 ℃下解冻约12 h,取尾部洗净切片备用。
1.3.2 迷迭香提取物溶液的配制
采用梯度稀释法,将迷迭香提取物溶解在去离子水中,分别配制成为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%(质量分数,下同)系列溶液。
1.3.3 单因素试验
1.3.3.1 迷迭香提取物质量分数对去腥效果的影响
准确称取3.00 g样品,在常温下按照1∶3(g∶mL)的料液比将大鲵尾浸泡40 min,研究在0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%的不同迷迭香提取物对大鲵尾的去腥效果。
1.3.3.2 料液比对去腥效果的影响
选取质量分数为0.15%的迷迭香提取物溶液处理试剂,在室温环境下对3.00 g标准大鲵尾样品进行40 min的处理实验,系统探究1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5(g∶mL)5种不同料液比对脱腥效果的作用规律。
1.3.3.3 不同浸泡时长对去腥效果的影响
采用精密称量法,实验采用3.00 g大鲵尾样品为实验材料进行系统研究,在常温环境中,以0.15%迷迭香提取物和1∶3(g∶mL)的料液比为基础,分别测试15、30、40、50、60 min不同时间段的去腥效果。
1.3.4 响应面试验设计
实验采用三因素三水平的实验设计,将迷迭香提取物质量分数、料液比以及浸泡时间确定为实验自变量,每个自变量分别设置3个不同梯度的水平。同时以感官腥味评分作为响应指标,构建相应的数学模型。Box-Behnken响应面试验因素水平设计如表1所示。
表1 Box-Behnken响应面试验因素水平设计
Table 1 Box Behnken response surface test factor level design
水平因素A(迷迭香提取物质量分数)/%B(料液比)(g∶mL)C(浸泡时间)/min-10.101∶23000.151∶34010.201∶450
1.3.5 感官腥味值的测定
参考赵萍等[27]的方法并稍作修改。评价人员的招募、筛选、培训参考GB/T 16291.2—2010《感官分析 选拔、培训和管理评价员一般导则 第2部分:专家评价员》,由在读食品专业硕士志愿者组成。评分前进行感官评价、肉品质评价能力等培训,经初筛和复筛后确定12名年龄22～25岁食品专业硕士研究生(6男,6女),在食品感官评价实验室内(25±1) ℃环境下进行,并参照GB/T 37062—2018《水产品感官评价指南》,取适量试样置于洁净的白色瓷盘中,对脱腥处理前后的大鲵尾的腥味进行评分。腥味评级由1(非常微弱)到5(非常强劲)的5个强度等级来确定,取平均值衡量大鲵肉腥味的大小。以鱼类腥味为基准,对感官腥味值进行如下评级:1:非常微弱;2:较弱;3:正常;4:强劲;5:非常强劲。
1.3.6 GC-IMS的测定
利用GC-IMS技术对大鲵尾脱腥前后的气味组分进行检测。参考FU等[28]的研究,稍作调整。根据实验设计,将经过响应面优化处理与未经脱腥处理的样品各称取2.00 g,分别置于20 mL规格的顶空瓶内,在60 ℃下,以500 r/min的速度搅拌15 min,最后使用自动进样系统以500 μL的进样量完成顶空进样操作。每个样本进行3次平行测试,并按照既定条件完成分析。
GC条件:气相色谱分析采用MXT-5毛细管柱(15 m×0.53 mm×1 μm),初始柱温设定为40 ℃。检测过程持续30 min,载气初始流量为2 mL/min保持2 min,2～10 min升至10 mL/min,10～20 min升至100 mL/min,20～30 min升至150 mL/min;
IMS条件:9.8 cm漂移管,维持400 V/cm的线性电场,温度恒定在45 ℃,采用纯度高于99.99%的氮气,控制流速为150 mL/min。
1.3.7 挥发性成分评价方法
采用相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)法[29],ROAV≥1是主要风味成分,即对样品的整体风味非常重要;0.1≤ROAV<1为重要的风味成分,对样品的整体风味具有修饰作用。将样品中风味贡献最高成分的ROAVstan设置为100,其他挥发性物质的ROAV依据公式(1)进行计算。在气味活性评估体系中,相对气味活度值的计算涉及物质A的相对百分含量及其对应感觉阈值,同时需引入参照标准物质的相对百分含量与感觉阈值作为基准参数;该指标数值与物质对样品整体风味的贡献程度呈显著正相关关系,即ROVA值越高表明该成分对综合风味的贡献作用越突出。
(1)
式中:Cri,挥发性成分的相对含量,%;Crstan,影响整体风味的最重要成分的相对含量,%;Tstan,与该成分相对应的感官阈值,μg/kg;Ti,每种物质的感官阈值,μg/kg。
1.4 数据分析
实验采取3次随机采样,数据统计使用Excel 2019,结果以“平均值±标准差”呈现;Origin 2018负责图表绘制;响应面分析则通过Design Expert 12完成;根据挥发性成分峰体积归一化法获得各类挥发性成分相对含量,SPSS 22.0沃特-邓肯法多重比较显著性差异(显著性水平设置为0.05)。利用SIMCA 14.1软件中得到正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)得分散点图对大鲵尾样品中挥发性有机物质进行分类,结合VIP值>1筛选出潜在特征风味,进一步分析大鲵尾脱腥前后挥发性成分之间差异。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果分析
2.1.1 迷迭香提取物质量分数对大鲵尾脱腥效果的影响
鱼腥味是指水产品中可能产生的异味或难闻气味。有研究表明,鱼腥味是一系列低阈值挥发性化合物醛类、醇类的混合物,它们主要是由于通过在体内发生脂质氧化、微生物作用和酶促反应等产生[30]。图1显示,随着迷迭香提取物质量分数提升,感官腥味值先降低后升高再逐渐平稳。大鲵尾部富含易氧化脂质,这些多不饱和脂肪酸极易发生氧化反应。在未添加迷迭香提取物的情况下,样品腥味评分为4.8分,而添加0.15%迷迭香提取物后,评分降至2分。因此迷迭香提取物能够显著抑制脂质氧化过程,从而改善大鲵尾部的异味。这种去腥效果可能主要归因于迷迭香提取物所含的迷迭香酸和鼠尾草酸等活性成分,它们不仅能减少醛酮类腥味物质的形成,还能通过其特有的芳香特性掩盖不良气味[22]。当迷迭香提取物质量分数为0.15%时,腥味感知度降至最低,继续增加迷迭香提取物质量分数对腥味影响不大。故将0.15%迷迭香提取物定为响应面实验基准值。
图1 迷迭香提取物质量分数对大鲵尾脱腥效果的影响
Fig.1 The effect of rosemary extract mass fraction on deodorization of giant salamander tail
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.1.2 料液比对大鲵脱腥效果的影响
由图2可知,当料液比由初始的1∶0(g∶mL)逐步增加至1∶3(g∶mL)时,受试者对样品腥味强度的感官评价呈现显著下降趋势。值得注意的是,这一现象可能与实验样本中丙二醛等脂质氧化产物的相对低含量存在关联,暗示了大鲵肌肉组织的氧化程度可能处于较低水平。当比例进一步增至1∶5(g∶mL)时,腥味值无明显波动。此外,脱腥液用量增加虽提升了活性成分浓度,但处理时间未延长,对大鲵尾部的脱腥效果受限。因此尽管料液比例持续提升,对脂肪氧化的抑制作用并未呈现显著差异。未经处理的对照组腥味评分为4.8分,当料液比调整为1∶3(g∶mL)时,该值降至1.5,且后续增加比例并未导致腥味评分出现显著波动。因此选取最佳料液比为1∶3(g∶mL)。
图2 料液比对大鲵脱腥效果的影响
Fig.2 Effect of feed-liquid ratio on deodorization of giant salamander
2.1.3 浸泡时间对大鲵尾脱腥效果的影响
图3所示,随着浸泡时间的延长,腥味评分呈现出先降低后趋于稳定的趋势。初始阶段(0 min)的评分为4.8分,直至40 min时降至最低值2分。随着浸泡时间延长,感官腥味呈现先降后升趋势,原因可能与迷迭香提取物活性成分消耗、活力降低及内源酶作用有关[19]。因此最佳浸泡时间为40 min。
图3 浸泡时间对大鲵脱腥效果的影响
Fig.3 Effect of soaking time on the deodorization effect of mackerel
2.2 响应面试验结果分析
本研究以感官腥味评分指标,采用单因素响应面优化方法,选取迷迭香提取物质量分数、料液比和浸泡时间作为自变量开展试验。实验设计运用三因素变量分析策略,对所得数据进行系统分析,并构建回归模型。通过方差分析对试验数据及回归模型进行严格验证,具体实验结果如表2与表3所示。
表2 响应面试验设计
Table 2 Response surface test design
试验号A(迷迭香提取物质量分数)/%B(料液比)/(g∶mL)C(浸泡时间)/minY(感官腥味值)/分10.101∶3504.1520.151∶2504.7030.151∶4503.0540.101∶4402.9150.201∶2403.4060.151∶3401.3570.101∶2403.9080.151∶4303.6890.151∶3401.29100.201∶3503.00110.151∶2304.52120.151∶3401.34130.101∶3303.69140.201∶3303.70150.151∶3401.47160.201∶4402.60170.151∶3401.39
表3 回归模型方差分析
Table 3 Analysis of variance of regression model
方差来源F值P值模型176.05<0.000 1A33.790.000 7B162.80<0.000 1C4.230.078 7AB0.641 70.449 4AC23.920.001 8BC11.660.011 2A2164.37<0.000 1B2357.96<0.000 1C2697.12<0.000 1失拟项5.930.059 2R20.995 6R2adj0.989 9
基于Design-Expert 12软件平台,本研究采用多元线性回归与二项式拟合相结合的方法,对实验数据进行了系统分析,从而构建了关于迷迭香提取物脱腥液应用于大鲵脱腥工艺的优化模型。通过该模型的建立,最终推导出表征感官腥味值的回归方程:
Y=1.37-0.24A-0.535B-0.086C+0.048AB-0.29AC-0.203BC+0.74A2+1.09B2+1.53C2。
根据表3数据显示,感官腥味值的回归模型分析结果显示F值为176.05,显著性水平P<0.01,说明该模型具有高度显著性。同时,失拟项的P值为0.059 2,超过0.05的临界值,表明其他变量对实验结果干扰不大,方程拟合度良好,设计方案具有可靠性。根据表3数据,腥味感官评分的回归模型R2高达99.56%,远超85%的基准值,表明该模型具有优异的拟合效果,能够有效替代实测数据,准确反映变量与响应值间的关联性。模型修正后的校正系数
达到0.989 9,表明该模型能够解释大鲵尾脱腥过程中98.99%的感官腥味值变化。
根据表3数据,B的一次项及A2、B2、C2的统计分析结果表明,二次项对大鲵尾脱腥处理后的感官腥味值表现出极显著的影响效应,同时研究还发现,A因素的一次项以及AC、BC两项的交互作用对大鲵尾脱腥后的感官腥味值具有显著影响,而其他考察因素并未表现出统计学意义上的显著影响。分析显示,料液比(B)、迷迭香提取物质量分数(A)及浸泡时长(C)对腥味感官值的影响依次递减。通过求解回归方程,确定最佳脱腥参数:迷迭香提取物质量分数0.14%,料液比1∶3.71(g∶mL),浸渍时长44.35 min。此条件下,腥味评分降至1.29分,达到最小值。为兼顾实验操作与实际应用,将迷迭香提取物质量分数调整为0.14%,物料与溶剂比例定为1∶3.7(g∶mL),浸渍时长设为44 min。在此参数下,测得的腥味评分为1.35分,与模型预测值高度吻合,表明该模型能有效预测迷迭香提取物质量分数、物料溶剂比及浸渍时间等关键因素。感官腥味值的响应面如图4所示,腥味值在各因素影响下的变化幅度较为显著,尤其是迷迭香提取物质量分数、料液比和浸泡时间这三者之间的两两交互作用表现得尤为显著。
图4 各因素交互作用对感官腥味值的影响
Fig.4 The effect of interaction of various factors on sensory fishy smell value
2.3 大鲵尾脱腥前后GC-IMS挥发性成分分析
基于GC-IMS技术的分析原理,该技术能够通过测定化合物在色谱柱中的保留时间及其在迁移管中的漂移时间,实现对样品中挥发性有机化合物的定性识别;同时,通过解析特征峰的峰面积参数,可进一步量化各组分在样品中的相对含量分布[31]。本研究采用二维气相离子迁移谱技术对脱腥处理前后的挥发性物质组成差异进行可视化分析,以漂移时间为横坐标、保留时间为纵坐标构建二维图谱,结合差异模型图对比,将香气物质的保留时间和信号强度作归一化处理后,以未脱腥样品作为基准,当背景呈白色时表示该物质的浓度与未脱腥样品的浓度相同,蓝色区域表示样品中的浓度低于未脱腥大鲵尾,红色区域表示浓度较高。分析结果如图5所示,脱腥工艺导致挥发性成分在保留时间100～600 s与漂移时间0.5～0.8 ms区间内呈现显著组成差异。根据GC-IMS鉴定过程依托风味分析系统软件整合的NIST 2014气相色谱保留指数数据库及G.A.S.离子迁移谱迁移时间数据库实现,从不同大鲵尾44个信号峰中,鉴定出22种挥发性有机化合物(表4),可分为5种醇类、5种醛类、5种酮类、5种烯类、2种烷类。
图5 脱腥前后大鲵尾的二维图谱
Fig.5 Two-dimensional map of the giant salamander’s tail before and after deodorization
注:左:俯视图;右:对比图。
表4 脱腥前后大鲵尾挥发性风味物质组成及相对含量
Table 4 Composition and relative content of volatile flavor substances in giant salamander tail before and after deodorization
编号类别挥发性物质保留指数保留时间/s迁移时间/ms相对含量/%脱腥前脱腥后1正戊醛697.3196.551.185 69.33±0.05a5.04±0.02b2苯甲醛(D)968.0518.771.147 45.66±0.18a4.62±0.07b3醛类苯甲醛(M)966.7516.191.460 35.40±0.26a3.48±0.05b41-己醛(D)797.1279.181.263 46.75±0.07a5.61±0.12b51-己醛(M)797.9278.351.554 55.11±0.23a3.40±0.06b61-丁醇654.6174.941.182 14.23±0.22b5.71±0.14a72,3-丁二醇583.6145.861.179 34.11±0.05b5.00±0.06a8醇类3-甲基-3-丁烯-1-醇730.3220.621.163 23.51±0.03b4.99±0.05a93-甲基-1-丁醇733.2222.891.242 33.22±0.03b4.48±0.17a101-丙醇505.3119.431.247 94.33±0.37a1.31±0.15b113-羟基-2-丁酮(M)708.9204.771.070 72.31±0.05b4.55±0.33a123-羟基-2-丁酮(D)710.5205.901.326 32.86±0.11b5.64±0.02a13酮类2-戊酮685.1189.11.109 23.65±0.13a0.47±0.02b142-丙酮515.5122.451.116 26.89±0.25a4.75±0.04b153-戊酮696.5196.081.344 56.84±0.24a5.72±0.05b16硫杂环戊二烯660.9177.771.062 32.49±0.03b4.58±0.12a172-甲基-2-丙烯573.3142.091.056 75.08±0.214.49±0.0318烯类β-蒎烯972.4527.561.632 15.78±0.07b6.94±0.06a19δ-3-顺式肉桂烯(M)1015.4610.691.676 21.98±0.04b7.11±0.03a201-辛烯815.3296.631.466 31.76±0.06b6.22±0.08a21烷类吡咯烷685.1189.11.268 97.03±0.02a5.41±0.07b222-甲氧基-2-甲基丙烷565.4139.251.123 91.68±0.25a0.48±0.02b
注：(M)代表单倍体,(D)代表二聚体;不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)。
基于图6与表4的对比分析表明,在大鲵尾部的脱腥处理前后共鉴定出22种挥发性成分,涵盖单体及二聚体这2种形态,其中包含5种醛类物质、5种醇类化合物、5种酮类组分、5种烯类物质以及2种烷类成分,这些挥发性有机物共同构成了大鲵样品在脱腥工艺处理前后的特征风味轮廓。
图6 脱腥前后大鲵尾挥发性风味物质类别相对含量图
Fig.6 Relative contents of volatile flavor substances in giant salamander tail before and after deodorization
大鲵尾未经处理时,散发浓烈的鱼腥、青草及油脂等不愉快气味,主要源于挥发性醛类及其他风味成分,主要成分包括苯甲醛(D)、苯甲醛(M)、1-己醛(M)、1-己醛(D)、1-辛烯、δ-3-顺式肉桂烯(M)、3-戊酮、2-甲基-2-丙烯、2-丙酮、1-丙醇、硫杂环戊二烯、2-戊酮、2-甲氧基-2-甲基丙烷、吡咯烷、3-羟基-2-丁酮(D)、3-羟基-2-丁酮(M)、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、1-丁醇、β-蒎烯、正戊醛和2,3-丁二醇。经脱腥处理后,1-丁醇、2,3-丁二醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、3-甲基-1-丁醇、3-羟基-2-丁酮(M)、3-羟基-2-丁酮(D)、硫杂环戊二烯、β-蒎烯、δ-3-顺式肉桂烯(M)、1-辛烯等成分的占比明显增加。脱腥后的醇类、部分酮类和烯烃类物质大量生成,推测某些腥味物质的代谢途径被阻断,而醇、酮以及烯类物质的合成途径被激活,从而为大鲵尾增添了多样化的风味特征。作为关键风味成分,醛类化合物在大鲵尾部中占比突出,醛类物质浓度阈值虽然较低,但对风味的贡献较大[32]。实验结果显示,未经脱腥处理的大鲵尾样品中,该类物质占比达32.25%,经脱腥工艺后,其含量出现明显降低(P<0.05)。
研究发现,己醛来自不饱和脂肪酸的氧化分解,表现为鱼腥味和油脂气味[33]。经迷迭香提取物处理后,己醛浓度显著降低(P<0.05)。此外,正戊醛作为具有强烈刺激性气味的物质,在迷迭香提取物处理干预下,其浓度也显著降低(P<0.05)。这可能是由于迷迭香提取物中的成分具有抗氧化的功能,能够通过清除脂质过氧化产生的自由基,抑制脂氧合酶的活性,从而减少醛类等氧化产物的生成[18]。马晨阳等[34]通过使用迷迭香提取物对白鲢肉脱腥活性物质进行研究,得出迷迭香提取物中的多酚可以使脱腥后的鱼肉中己醛、庚醛、壬醛等腥味物质含量降低,这可能是因为蛋白质与腥味物质之间的相互作用被酚类化合物所影响。脂肪酸氧化降解过程中产生的醇类物质,能为水产品增添清新的香气特征[35]。在处理后大鲵尾中醇类含量增加,包括1-丁醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、3-甲基-1-丁醇等。经迷迭香提取物处理后,这些物质的相对含量明显升高(P<0.05)。与黄丕苗[19]的发现一致,有效降低了鱼肉的腥味。经过脱腥处理,部分酮类化合物的比例明显上升(P<0.05)。在大鲵脱腥过程中,3-羟基-2-丁酮(M)和3-羟基-2-丁酮(D)的比例显著增加(P<0.05),而2-戊酮、2-丙酮及3-戊酮的比例显著下降(P<0.05)。通过迷迭香提取物处理后,大鲵尾部的鱼腥、青草及脂肪味物质含量显著降低(P<0.05)。烷烃类物质一定条件下会转化成醛类物质,是导致大鲵产生腥味的潜在物质[36]。结果显示,在脱腥处理后烷烃类物质显著降低(P<0.05)。这些变化表明,迷迭香提取物处理能有效去除大鲵的腥味,提升其风味,使其更符合消费者的口味需求。
2.4 脱腥前后大鲵尾的挥发性风味物质指纹图谱分析
通过指纹图谱技术,对大鲵脱腥处理前后的挥发性成分进行了对比研究。图谱中,每一行代表一个平行样品中不同挥发性化合物的信号峰,每一列代表挥发性化合物在平行样品中的信号峰,每个特征峰的颜色代表强度,蓝色为背景,红色代表物质成分,红色越深表示物质含量越高。随着信号点亮度的变化,样本中的挥发性成分种类及含量也随之变化[37]。通过图7的分析可知,脱腥处理前后的大鲵挥发性成分存在明显差异。A区域是未脱腥样本的主要挥发性化合物区域,包括3-戊酮、2-甲基-2-丙烯、2-丙酮、1-丙醇和2-戊酮等。经过脱腥处理后,该区域色泽明显减弱,证实这些化合物的浓度已大幅降低;B区域是脱腥处理后的挥发性化合物区域,挥发性成分包含3-羟基-2-丁酮(D)、3-甲基-1-丁醇及3-羟基-2-丁酮(M)等化合物。相较于处理前,该区域色泽加深,表明这些物质的浓度显著上升。经过脱腥处理后,挥发性成分呈现出显著的差异。
图7 大鲵尾脱腥前后挥发性成分指纹图谱
Fig.7 Fingerprint spectra of volatile components in the tail of giant salamander before and after deodorization
2.5 脱腥前后大鲵尾的关键风味物质的ROAV分析
独特风味的发展并非仅仅是挥发性化合物的简单累积,而是这些化合物之间相互作用的结果。浓度、风味特征和阈值等因素也起着重要作用[38]。ROAV用于确定一种化合物是否为主要气味活性物质。ROAV高表明该化合物对整体风味贡献更大。当ROAV≥1时,该物质被归类为关键风味化合物[39]。
对于脱腥前的大鲵尾,应将相对含量最大的正戊醛的ROAV定义为100。以硫杂环戊二烯作为核心风味成分,其感官阈值较低且含量较高,在脱腥样品中被选为ROAVstan基准值(100),用于后续的ROAV分析。根据表5的数据分析,经过脱腥处理后的大鲵尾中,苯甲醛(D)、苯甲醛(M)、1-己醛(M)、1-己醛(D)、δ-3-顺式肉桂烯(M)、β-蒎烯、硫杂环戊二烯、吡咯烷、3-羟基-2-丁酮(M)、3-甲基-1-丁醇、2-戊酮、正戊醛等风味物质的ROAV值均大于1;其中,正戊醛、苯甲醛(M)、1-己醛(M)、1-己醛(D)及吡咯烷的ROAV在脱腥处理后均降低。正戊醛作为二十碳五烯酸氧化产物,具有脂肪氧化味,1-己醛(M)和1-己醛(D)在水产品中普遍存在,带有独特的青草味和油脂味。而吡咯烷则呈现出鱼腥与氨味。这些化合物共同塑造了大鲵尾未经脱腥处理时的典型风味特征。
表5 大鲵尾相对气味活度值含量
Table 5 Relative odor activity value content of giant salamander tail
物质气味描述气味阈值/(μg/kg)ROAV脱腥前脱腥后正戊醛脂肪氧化味,刺鼻0.001100.0056.08苯甲醛(M)杏仁、果香味0.002 56.043.871-己醛(D)青草、鱼腥味0.0059.386.231-己醛(M)青草、鱼腥味0.0058.243.78苯甲醛(D)杏仁、果香味0.002 56.295.13β-蒎烯松木、树脂味0.0153.785.18δ-3-顺式肉桂烯(M)辛辣、草本味0.0101.495.44硫杂环戊二烯硫磺、腐败味0.0148.40100.003-羟基-2-丁酮(M)奶油、焦糖味0.0140.214.522-戊酮果香、甜香0.0050.372.753-甲基-1-丁醇酒香、果香0.002 50.252.353-羟基-2-丁酮(D)奶油、焦糖味0.0010.610.56吡咯烷鱼腥、氨味0.0023.613.17
注：阈值数据源自《化合物嗅觉阈值汇编》,上表仅列出了ROAV≥1的化合物。
通过迷迭香提取物脱腥工艺,β-蒎烯、3-甲基-1-丁醇、δ-3-顺式肉桂烯(M)、3-羟基-2-丁酮(M)以及2-戊酮的ROAV值均出现上升趋势;鱼肉中的独特气味由3-甲基-1-丁醇提供,其散发出酒香与果实的香气;同时,脂肪氧化生成的烯类物质中,β-蒎烯带有松木与树脂的气味,δ-3-顺式肉桂烯(M)具有辛辣和草本气味,都可以为鱼体提供良好风味,不作为腥味物质;2-戊酮具有果香和甜香,3-羟基-2-丁酮具有强烈的奶油、焦糖香气,对腥味的去除有一定的贡献,亦不作为腥味物质。
2.6 脱腥前后大鲵尾的OPLS-DA及VIP分析
OPLS-DA是一种多变量统计方法,可以有效区分不同组别的样本,也可以识别组别分类中的关键变量[40]。在本研究中,将鉴别出的风味化合物的相对含量作为因变量,用以构建OPLS-DA模型。得到该模型生成的得分散点图,可以直观的观察到脱腥前后的大鲵尾呈味物质的分布特征。分析结果如图8所示。由图8-A可见,本次分析的自变量拟合指数R2X为0.974,因变量拟合指数R2Y达0.985,模型预测指数Q2值为0.978。当这些指标为0.5～1时,表明该模型具备良好的解释能力与预测性能,适用于分析大鲵尾在脱腥处理前后挥发性风味成分的变化。经过200轮交叉验证测试,如图8-B所示,R2值为0.047 8,Q2值达到0.857,均低于1.0的阈值。此外,回归线与横轴的交点位于-0.343处,充分证明模型不存在过拟合现象,其有效性得到验证。该模型具有良好的相关性,适用于分析鉴定大鲵尾在脱腥处理前后的风味物质变化。根据图8-A所示,未脱腥样本与1-己醛(D)、1-己醛(M)及正戊醛等腥味醛类物质距离较近,这些成分通常存在于鱼类中,具有鱼腥、香草及脂肪气息。经过脱腥处理后,样本则向2-甲基-1-丁醇等物质区域偏移,与处理前形成显著差异。为分析大鲵尾脱腥前后挥发性成分的变化,采用OPLS-DA模型计算VIP值,并以VIP值>1作为筛选标准,评估各化合物对风味的影响程度,VIP值越高,其区分作用越显著。图9数据显示,6种关键挥发性成分的VIP值均超过1,包含1-己醛(D)、1-己醛(M)、正戊醛、β-蒎烯、δ-3-顺式肉桂烯及3-甲基-1-丁醇,这些成分对大鲵尾脱腥前后的风味具有显著影响。
A-OPLS-DA得分图;B-置换检验结果
图8 大鲵尾风味物质的OPLS-DA得分图及置换检验结果
Fig.8 OPLS-DA score plot and displacement test results of flavor compounds in giant salamander tail
注:A图中X表示挥发性特征风味物质的载荷;to(corr)[1]表示第一正交主成分的校正得分。
图9 VIP 值分析结果图
Fig.9 VIP value analysis result chart
3 结论
本研究采用响应面分析法优化了迷迭香提取物对大鲵尾脱腥工艺参数,借助GC-IMS技术剖析大鲵尾脱腥前后的挥发性物质组成变化,全面探究迷迭香提取物脱腥液对大鲵尾腥味去除的作用效果。结果表明,当迷迭香提取物质量分数为0.14%,物料与溶液比例为1∶3.7(g∶mL),处理时长为44 min时,大鲵尾的腥味评分可降低至1.35分。利用GC-IMS技术,检测到22种挥发性成分,其中含5种醛、5种醇、5种酮、5种烯及2种烷烃。在未经脱腥处理时,醛类物质占比居首,但经迷迭香提取物脱腥液处理后,其含量骤减。与此同时,醇类与烯类成分实现增长。其中,确定关键性风味(ROAV>1)物质共有13种。通过OPLS-DA模型进行判别分析,筛选出VIP值>1的6种关键挥发性物质。在这些关键物质中,1-己醛(D)、1-己醛(M)和正戊醛是脱腥前样品的关键挥发性成分,导致大鲵尾部带有明显的鱼腥味;而β-蒎烯、δ-3-顺式肉桂烯以及3-甲基-1-丁醇是脱腥后样品的关键挥发性物质,这些物质能够赋予大鲵尾果香、酒香以及奶油香等多种独特且新颖的气味。这一发现证实迷迭香提取物脱腥液对大鲵尾去腥效果显著,为大鲵尾脱腥的研究与应用提供了一定的参考依据。
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