发酵条件对酵母接种醉鲟鱼风味的影响

朱露露1,杨方1,2*,高沛1,姜启兴1,许艳顺1,于沛沛1,夏文水1*

1(江南大学 食品学院,食品科学与技术国家重点实验室,江苏省食品安全与质量控制协同创新中心,江苏无锡,214122) 2(徐州一统食品工业有限公司江苏省博士后创新实践基地,江苏徐州,221004)

以鲟鱼肉为原料,酵母菌作为发酵剂,通过顶空固相微萃取与气质联用(HS-SPME-GC-MS)的技术确定了发酵鲟鱼的关键风味物质并研究了不同发酵条件对关键风味物质的影响。发酵醉鲟鱼的关键风味成分主要为3-甲基丁醛(35.12%)、乙酸乙酯(23.03%)、壬醛(13.49%)、苯甲醛(9.75%)、1-辛烯-3-醇(6.43%)、3-甲基-1-丁醇(4.36%)、乙酸异戊酯(3.87%)和2-戊基呋喃(2.91%)。随着酵母菌添加量、发酵温度以及发酵时间的增加,8种关键风味成分总含量均出现先增加后降低的趋势,添加质量分数为0.8%的酵母菌,发酵时间为6 h,发酵温度为28 ℃时,醉鲟鱼的发酵风味最浓郁。

关键词 酵母菌;发酵;醉鲟鱼;风味;相对气味贡献率

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018030

引用格式朱露露,杨方,高沛,等.发酵条件对酵母接种醉鲟鱼风味的影响[J].食品与发酵工业,2018,44(12):110-117.

ZHU Lu-lu, YANG Fang, GAO Pei,et al.Effect of fermentation conditions on flavor of yeast-fermented and wine-aroma sturgeon (Acipenser dabryanus)[J].Food and Fermentation Industries,2018,44(12):110-117.

第一作者:硕士研究生(杨方副研究员和夏文水教授为共同通讯作者,E-mail:yangfang_8_9@126.comxiaws@jiangnan.edu.cn)。

基金项目:江苏省自然科学青年基金(BK20170185);国家大宗淡水鱼类产业技术体系项目(CARS-45-26);省水产三新工程项目(Y2017-30)

收稿日期:2018-06-13,

改回日期:2018-07-03

鲟鱼全身是宝,鲟鱼肉富含蛋白质和不饱和脂肪,具有较高的营养价值和特殊的保健功能;鲟鱼软骨含有硫酸软骨素,具有抗癌、抗炎、抗血栓及保护心脑血管等作用[1]。目前,鲟鱼人工繁殖技术逐渐成熟,我国鲟鱼养殖规模不断扩大,现已成为鲟鱼养殖第一大国。国内外学者对于鲟鱼的研究主要集中在营养价值分析[2]、硫酸软骨素提取[3-4]和蛋白粉的制备[5]等方面。对鲟鱼肉产品的开发较少,大量的鲟鱼肉成为制作鱼子酱的下脚料,造成了资源的浪费。因此,以鲟鱼肉作为原料开发大众食品,将对鲟鱼食品产业的发展具有重要意义。

但是,鲟鱼肉制成的软罐头食品存在鲜香味不足、口味不佳的问题,降低了消费者的接受度和限制了产品规模的扩大。尽管醉制增香工艺在一定程度上改善了鲟鱼肉软罐头的风味,但香气仍然不够浓郁,对消费者的吸引力有待进一步提升。目前生物发酵技术应用于鱼制品、肉制品的风味改善已吸引不少学者关注,如UDOMSIL[6]从自然发酵鱼露中筛选出葡萄球菌,并利用该菌株制备鱼露,不仅增加了鱼露的“黑巧克力”香气,同时鱼露的风味也得到了显著提升;卢晓莉[7]从传统发酵鱼鲊中筛选出戊糖片球菌和植物乳杆菌,并将2种菌株混合接种发酵鱼鲊,成熟后的产品具有更加浓郁的发酵香味;CHEN[8]从哈尔滨风干肠中分离出戊糖片球菌,并将该菌株接种到猪肉的肌浆蛋白,结果检测到了最高含量的醇类、酸类以及醛类风味物质;王洋等[9]采用分离自国内外发酵食品的戊糖乳杆菌31-1和松鼠葡萄球菌SL4作为复合发酵剂,制备发酵鲟鱼肠,结果显示发酵鲟鱼肠感官品质较好,且具有鲟鱼肉制品的特殊风味。然而,酵母发酵能否进一步改善鲟鱼肉风味品质还有待研究,其中内涵原因也有待挖掘。

该文旨在开发一种发酵风味浓郁的醉鲟鱼产品,并确定关键发酵风味物质以及发酵条件对这些风味物质的影响。本论文对鲟鱼食品加工产业发展具有重要的现实意义,对类似发酵产品风味分析和工艺改进具有学术参考价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

鲟鱼,华大(镇江)水产科技产业有限公司提供;安琪酵母,安琪酵母股份有限公司提供;香辛料、调味料,购于无锡欧尚超市(高浪店);高温蒸煮袋,河北石家庄华信塑业。市售醉鱼产品均为距实验日期一个月内生产的产品。

1.2 仪器与设备

恒温恒湿培养箱:LHS-250HC-II型,上海一恒科学仪器有限公司;电热鼓风干燥箱:DHG-9070A型,上海一恒科学仪器有限公司;真空包装机:YMX-958-10L型,泉州亿闽信机电有限公司;全自动回转式多功能杀菌锅:RHS-03-700型,温州市龙强乳品机械厂;萃取头:65μm,PDMS/DVB,Supelco,Bellefonte,PA,美国;气质联用仪:TSQ Quantum XLS,Thermo Fisher Scientific,美国。

1.3 发酵醉鲟鱼的工艺条件

将鱼身去内脏、去皮,清洗,切成鱼块;然后,将鱼块按料液比1∶1,置于质量分数为8%的食盐腌制液中,10 ℃下腌制2 h;将腌制后的鱼块在50 ℃的条件下干燥5 h,冷却至室温;将干燥后的鱼块按料液比为1∶1浸入调味液(按质量分数计,40%黄酒,25%香辛料液,25%蔗糖,7%白酒,2%味精,1%食醋)中,并向调味液中接种质量分数为0.8%的干酵母,30 ℃下发酵10 h,香辛料液中各香辛料的质量分数为:0.3%绿茶叶,0.6%茴香,0.3%花椒,0.6%八角,1.2%葱,1.0%姜;最后采用高温蒸煮袋真空密封后杀菌,杀菌温度为121 ℃,恒温时间11.4 min,反压冷却,压力0.12 MPa。

1.4 试验方法

1.4.1 感官评价

发酵醉鲟鱼的感官评价参考王旋[10]、律佳雪[11]的醉鱼感官评价标准,并进行改进。由挑选的12名(6男6女,年龄均在20~35岁之间)受过专业培训的感官评定人员组成评定小组,对样品的滋味和香味进行感官评定,评定标准见表1。

表1 发酵醉鲟鱼感官评分标准
Table 1 Scoring criteria for sensory quality of fermented and wine-aroma sturgeon

类别评分标准分值滋味50%甜咸可口,滋味和谐,酒味醇厚,无酸涩味甜咸轻或重,滋味较柔和,酒味较醇厚,无酸涩味甜咸轻或重,酒味较淡,回味短或有酸涩味酒味不明显,回味短8~106~83~60~3香味50%酒香味突出,生物发酵香味浓郁,无异味(腥味、蒸煮味及过熟味)酒香味突出柔和,生物发酵香味不明显,无异味酒香味轻,生物发酵香味不明显,有轻微异味无酒味,生物发酵香味不足,有明显异味8~106~83~61~3

1.4.2 挥发性风味成分分析

1.4.2.1 挥发性风味成分的提取

采用顶空固相微萃取技术对样品中的挥发性成分进行提取,样品处理参照FRATINI等[12] 的方法。将待测样品充分搅碎后,取2 g置于20 mL顶空瓶中,并向顶空瓶中加入2.5 mL饱和NaCl溶液和100 ppm内标(2,4,6-三甲基吡啶),充分混匀,萃取头经老化以后插入样品瓶中的顶空部分进行吸附,吸附温度60 ℃,吸附时间30 min,萃取头经吸附后取出,插入气相色谱进样口进行解吸,解析温度250 ℃解吸时间3 min。

1.4.2.2 GC-MS分析

GC-MS分析条件参照高沛[13]的分析方法。通过标准图库NIST2005和Willey 7对样品的挥发性物质进行定性分析,各待测物质的保留指数(retention index,RI)可以依据C8~C26正构烷烃的保留时间计算得到。对比各待测物质与内标物的峰面积,对样品中挥发性物质的浓度进行计算,表示为μg/kg。

1.4.3 OAV法确定主体风味成分

通过参考各挥发性物质的气味阈值[14-15],计算气味活度值(odor activity value,OAV),用于反应某一香气化合物对于样品整体风味的贡献大小[16-17],计算公式如下:

(1)

式中:C,样品中挥发性成分的质量浓度,μg/kg;OT,气味阈值,μg/kg。

OAV < 1,说明该挥发性物质对样品整体风味没有实质贡献;OAV > 1,说明该挥发性物质属于气味活性物质,可能对样品整体风味具有直接影响。

为了更加直观地评估各组分对样品整体风味的贡献程度,在OAV基础上对各挥发性风味物质的相对气味贡献率(relative odor contribution,ROC)进行计算[18],公式如下:

(2)

式中: OAVi,挥发性物质i的气味活性值;其中OAVi>1。

ROC越大的组分对样品整体风味贡献越大。

1.4.4 发酵条件对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

工艺流程参见1.3。

1.4.4.1 酵母菌添加量对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

发酵温度为30 ℃,发酵时间为8 h,设置酵母菌添加质量分数分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%进行试验,研究酵母菌添加量对发酵醉鲟鱼关键挥发性风味物质的影响。

1.4.4.2 发酵温度对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

发酵时间为8 h,选取上述最佳酵母菌添加量,设置发酵温度分别为25、28、30、35 ℃进行试验,研究发酵温度对发酵醉鲟鱼关键挥发性风味物质的影响。

1.4.4.3 发酵时间对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

选取上述最佳酵母菌添加量和发酵温度,设置发酵时间分别为4、6、8、10、12 h进行试验,研究发酵时间对发酵醉鲟鱼关键挥发性风味物质的影响。

1.4.5 数据处理方法

数据处理和分析使用软件Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0,计算平均值、标准偏差及进行显著性分析;数据绘图采用Origin 8.5。

2 结果与分析

2.1 自制发酵醉鲟鱼与市售醉鱼产品感官品质比较

将自制发酵醉鲟鱼与3种市售醉草鱼随机编码后,按表1随机进行感官评定,结果如表2所示,自制发酵醉鲟鱼的滋味显著优于市售醉鱼2和市售醉鱼3,但与市售醉鱼1没有显著性差异。自制发酵醉鲟鱼的香味显著优于市售3种醉鱼产品,表明引入酵母菌发酵可以有效改善醉鱼的风味。这可能是由于酵母菌可以利用碳水化合物进行酒精发酵产生大量的醇类物质,而醇类物质不仅是醉鱼产品重要的风味物质,并且还可以和发酵体系中的酸反应生成风味酯[19-20]

表2 自制发酵醉鱼与市售醉鱼感官的感官分析比较
Table 2 Sensory analysis of self-made products and commercial products

品种滋味(50%)香味(50%)综合评分自制发酵醉鱼8.7±0.5a8.6±0.6a8.7±0.2a市售醉鱼17.8±0.6ab5.7±0.7b6.8±0.2b市售醉鱼26.8±0.4b7.0±0.5b6.9±0.3c市售醉鱼35.5±0.7c6.4±1.1b6.0±0.4b

2.2 发酵醉鲟鱼关键风味物质的确定

对发酵醉鲟鱼进行挥发性风味成分分析,其结果如表3所示。共有37种挥发性化合物被鉴定出来,这些化合物包括醇类7种、酯类10种、醛类4种、酸类3种、酮类2种和其他类11种(烷烃类、烯烃类、芳香烃类、呋喃类、酸酐类和含氮化合物)。

醇类化合物是发酵醉鲟鱼的主要挥发性风味成分之一。在检测出的7种化合物(乙醇、异丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、苯甲醇和苯乙醇)中,含量较高的是乙醇、3-甲基-1-丁醇及苯乙醇等。不同的醇来源不同,有的来自于碳水化合物的发酵,更多的是由于醛和酮被还原成了相应的醇。直链饱和醇的气味阈值较高,对样品整体风味的贡献程度不大,但直链饱和醇对脂肪酸酯化具有促进作用并且可以赋予产品醇香,如乙醇。而不饱和醇的气味阈值较低,对整体风味影响较大,如1-辛烯-3-醇,是一种亚油酸氢过氧化物的降解产物,具有蘑菇气味和发酵香气,对产品风味具有极高的贡献度[21],是臭鲑鱼[22] 和日本FISH MISO[23]的主要风味成分之一。另外,3-甲基-1-丁醇、异丁醇等支链醇通常由碳水化合物的糖酵解(embden-meyerhof-parnas,EMP)途径以及氨基酸的埃利希途径降解产生[22]

酯类化合物是发酵醉鲟鱼的另一种主要挥发性风味成分,达10种,其中有7种酯类物质是乙酯类。有研究发现,酵母菌对乙酯类物质的生成具有促进作用。ANDRADE等[24]将汉逊德巴利酵母菌接种到干制发酵腊肠中,结果检测到大量由短链脂肪酸组成的乙酯类物质,如丙酸乙酯、戊酸乙酯等。如表3所示,在鉴定出的酯类物质中含量较高的分别为乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯等。通常由短链脂肪酸形成的酯类化合物具有果味香气,由长链脂肪酸组成的酯类化合物贡献脂肪气味[25]

发酵醉鲟鱼的醛类化合物包括壬醛、十五醛、3-甲基丁醛和苯甲醛。醛类物质的气味阈值极低,对样品整体风味具有重要的贡献。其中脂肪醛(壬醛、十五醛)由不饱和脂肪酸的氧化作用产生,支链醛(3-甲基丁醛)由氨基酸的降解作用产生。苯甲醛是最简单的芳香醛,具有特殊的杏仁气味。在肉类制品中,脂肪族醛一般由脂肪或者肌肉组织中内源酶引起的不饱和脂肪酸氧化产生[26-27]。然而,发酵鱼制品中微生物对不饱和脂肪酸的氧化作用尚不明确,但目前已有学者研究证明微生物利用氨基酸能够生成支链醛,BECK等[28] 将木糖葡萄球菌接种在含有18种氨基酸的培养基里,结果鉴定出大量3-甲基丁醛、2-甲基丁醛等支链醛。

发酵醉鲟鱼的酸类化合物包括乙酸、异丁酸和4-羟基丁酸。其中,乙酸是生成乙酸酯类物质的重要前体物质。通常酸类物质的气味阈值较高,加之其在发酵醉鲟鱼制品中的含量较低,使得其对发酵醉鲟鱼香气的贡献较小。

酮类属于羰基化合物,也是脂肪氧化得到的产物。酮类物质共鉴定出2种,种类较醛类少,但由于较低的气味阈值,也是风味构成的重要因素。

其他类化合物,包括2种烷烃类化合物(十一烷、1,1,3-三乙氧基丙烷),2种烯烃类化合物(柠檬烯、茴香脑),1种酸酐类化合物(乙酸酐),2种芳香烃(萘、均三甲苯),1种呋喃(2-戊基呋喃)和3种含氮化合物(2,5-二甲基吡嗪、吲哚和2-乙酰基吡咯)。有报道称C8~C19烷烃的气味阈值较高,对整体风味没有实际贡献作用[29]。柠檬烯和茴香脑一般来自于香辛料,也有可能是通过饲料在鱼体内进行富集[30]。2-戊基呋喃具有泥土、清香、果香、豆香以及类似蔬菜的香气,是n-6脂肪酸如亚油酸的一种氧化产物[31],在腊肉制品和发酵香肠[32-33]中都有检测到。并且它的气味阈值相对较低,对总体风味具有重要的贡献。还原糖和氨基酸之间发生美拉德反应可以产生含氮类化合物如吡嗪类和吡啶类,同时氨基酸的热降解反应可以产生腈类等含氮物质。通常含氮杂环类化合物在肉中的含量较低,但这类物质却有着极低的气味阈值,对肉制品的风味具有较高的贡献度。甲基吡嗪是美拉德反应的产物,具有坚果香味,在烘烤加工的肉类制品中,经常可以检测到吡嗪类物质[33]

表3 发酵醉鲟鱼的挥发性风味物质
Table 3 Volatile flavor of fermented and wine-aroma sturgeon

中文名称英文名称RI含量/(μg·kg-1)醇类乙醇Ethanol92291 429.35异丁醇1-Propanol,2-methyl-1 0714 505.113-甲基-1-丁醇1-Butanol, 3-methyl-1 17534 179.391-辛烯-3-醇1-Octen-3-ol1 403201.44糠醇2-Furanmethanol1 6061 248.25苯甲醇Benzyl alcohol1 817565.97苯乙醇Phenylethyl Alcohol1 85310 744.55酯类乙酸乙酯Ethyl Acetate8813 607.43乙酸异戊酯1-Butanol, 3-methyl-, acetate1 092242.29乳酸乙酯Propanoic acid, 2-hydroxy-, ethyl ester, (S)-1 3042 0974.022-羟基-3-甲基丁酸乙酯Butanoic acid, 2-hydroxy-3-methyl-, ethyl ester1 382224.54辛酸乙酯Octanoic acid, ethyl ester1 398183.63乳酸异丁酯Propanoic acid, 2-hydroxy-, 2-methylpropyl ester1 41395.04DL-2-羟基己酸乙酯Ethyl dl-2-hydroxycaproate1 491779.50丁二酸二乙酯Butanedioic acid, diethyl ester1 6162 080.82乙酸苯乙酯Acetic acid, 2-phenylethyl ester1 766173.92棕榈酸甲酯Hexadecanoic acid, methyl ester2 13385.99酸类乙酸Acetic acid1 4201 245.48异丁酸Propanoic acid, 2-methyl-1 524135.874-羟基丁酸Butanoic acid, 4-hydroxy-1 578352.32醛类3-甲基丁醛Butanal, 3-methyl-9061 100.14壬醛Nonanal1 3511 122.61苯甲醛Benzaldehyde1 474916.35正十五碳醛Pentadecanal-2 058104.62酮类2-甲基四氢呋喃-3-酮3(2H)-Furanone, dihydro-2-methyl-1 228274.442,3-二氢-3,5二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮4H-Pyran-4-one, 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-meth-yl-2 204268.29其他正十一烷Undecane1 059321.21D-柠檬烯D-Limonene1 16168.951,1,3-三乙氧基丙烷Propane, 1,1,3-triethoxy-1 280300.00乙酸酐Acetic anhydride1 241201.34均三甲苯Mesitylene1 2491 131.512-戊基呋喃Furan, 2-pentyl-1 197547.53萘Naphthalene1 694301.46茴香脑Anethole1 76594.932,5-二甲基吡嗪Pyrazine, 2,5-dimethyl-1 291530.602-乙酰基吡咯Ethanone, 1-(1H-pyrrol-2-yl)-1 909111.07吲哚Indole2 386144.31

为了确定影响发酵醉鲟鱼风味的主要活性物质,参照各风味物质的气味阈值,计算挥发性物质的相对气味活度值,如表4所示,其中OAV>1的挥发性物质属于气体活性物质,分别为3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乳酸乙酯、3-甲基丁醛、壬醛、苯甲醛、2-戊基呋喃、萘和茴香脑。为了更加直观地评估各挥发性风味成分对样品整体风味的贡献程度,对上述13种OAV > 1挥发性成分的ROC进行了计算,结果见表5。3-甲基丁醛的ROC为35.12%,乙酸乙酯的ROC为23.03%,壬醛的ROC为13.49%,苯甲醛的ROC为9.75%,1-辛烯-3-醇的ROC为6.43%,3-甲基-1-丁醇的ROC为4.36%,乙酸异戊酯的ROC为3.87%,2-戊基呋喃的ROC为2.91%,这些物质对气味的贡献率较大,是形成浓郁酵母发酵风味的关键成分。

2.3 发酵条件对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

2.3.1 酵母菌添加量对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

酵母菌添加量对发酵醉鲟鱼的8种关键风味化合物含量的影响如图1所示,从8种关键物质的总含量来看,随着酵母菌添加量增加,关键化合物总含量出现先增加后降低的趋势,并且在酵母菌添加量为0.8%时,含量最大。从图1可以看出,随着酵母菌添加量的增加,乙酸乙酯、1-辛烯-3-醇、壬醛和苯甲醛的含量出现增加后减少的趋势,当酵母菌添加量为0.8%时,含量达到最高;3-甲基丁醛和2-戊基呋喃在酵母菌添加量为0.8%和1.2%时具有较高含量,其中3-甲基丁醛作为微生物降解亮氨酸得到的产物,其对于发酵风味的形成具有重要的影响[13];而3-甲基-1-丁醇的含量在酵母菌添加量为0.4%~1.2%时变化趋势不明显,处于平稳状态,但酵母菌添加量为1.6%时的含量显著低于其余添加量。分析原因主要是由于适宜的添加量使得酵母在短时内生长较好,获得较多的挥发性风味物质;但是过高的酵母菌添加量使得菌液浓度过大,生长空间及养分有限,反而影响了酵母菌对鱼块的发酵增香的效果。综合上述分析,认为酵母菌添加量为0.8%的质量分数时,发酵醉鲟鱼的5种关键风味物质(乙酸乙酯、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、壬醛和苯甲醛)含量最高,发酵风味浓郁。

表4 发酵醉鲟鱼活性风味物质及其OAV值
Table 4 Odor activity values of aroma-active compounds in fermented and wine-aroma sturgeon

中文名称英文名称阈值/(μg·kg-1)aOAV醇类乙醇Ethanol100 0000.91 异丁醇1-Propanol,2-methyl-7 0000.64 3-甲基-1-丁醇1-Butanol, 3-methyl-250136.72 1-辛烯-3-醇1-Octen-3-ol1201.44 糠醇2-Furanmethanol3004.16 苯甲醇Benzyl alcohol10 0000.06 苯乙醇Phenylethyl Alcohol75014.33 酯类乙酸乙酯Ethyl Acetate5721.49 乙酸异戊酯1-Butanol, 3-methyl-, acetate2121.15 乳酸乙酯Propanoic acid, 2-hydroxy-, ethylester, (S)-14 0001.50 辛酸乙酯Octanoic acid, ethyl ester9000.20 丁二酸二乙酯Butanedioic acid, diethyl ester1 045 0000.00 乙酸苯乙酯Acetic acid, 2-phenylethyl ester3 800b0.05 酸类乙酸Acetic acid22 0000.06 异丁酸Propanoic acid, 2-methyl-1 0000.14 4-羟基丁酸Butanoic acid, 4-hydroxy-10 400 0000.00 醛类3-甲基丁醛Butanal, 3-methyl-11 100.14 壬醛Nonanal1422.61 苯甲醛Benzaldehyde3305.45 其他2-戊基呋喃Furan, 2-pentyl-691.26 萘Naphthalene506.03 茴香脑Anethole156.33 2,5-二甲基吡嗪Pyrazine, 2,5-dimethyl-1 8000.29 2-乙酰基吡咯Ethanone, 1-(1H-pyrrol-2-yl)-100 0000.00吲哚Indole5000.29

注:a:水中检测值;b:啤酒中检测值。

表5 发酵醉鲟鱼活性风味物质及其ROC值
Table 5 Relative odor contribution values of aroma-active compounds in fermented and wine-aroma sturgeon

编号中文名称英文名称RI气味描述阈值/(μg·kg-1)ROC/%13-甲基-1-丁醇1-Butanol, 3-methyl-1 175Malty、rancid、pungent2504.36 21-辛烯-3-醇1-Octen-3-ol1 403Mushroom-like16.43 3糠醇2-Furanmethanol1 606Bitter3000.13 4苯乙醇Phenylethyl Alcohol1 853Honey、rosy7500.46 5乙酸乙酯Ethyl Acetate881Fruity523.03 6乙酸异戊酯1-Butanol, 3-methyl-, acetate1 092Banana23.87 7乳酸乙酯Propanoic acid, 2-hydroxy-, ethyl ester, (S)-1 304Sweet、fruity14 0000.05 83-甲基丁醛Butanal, 3-methyl-906Apple、chocolate135.12 9壬醛Nonanal1 351Rosy113.49 10苯甲醛Benzaldehyde1 474Greasy sweet、nutty、fruity39.75 112-戊基呋喃Furan, 2-pentyl-1 197Bean、fruity、green62.91 12萘Naphthalene1 694Spicery、Smoke500.19 13茴香脑Anethole1 765Licorice、fennel150.20

图1 酵母菌添加量对8种关键风味化合物含量的影响
Fig.1 Effect of yeast addition on the content of eight volatile compounds

2.3.2 发酵温度对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

发酵温度作为影响发酵醉鲟鱼加工的一个重要条件,对于发酵醉鲟鱼整体品质有重要的作用。合适的发酵温度,微生物的代谢比较旺盛,可以加速发酵,缩短发酵时间。从图2中8种关键风味物质的总含量进行分析,可以看出8种关键风味物质的总含量变化总体呈现先升高再下降的趋势,28 ℃的发酵温度含量最高。同时从图2可以看出,随着发酵温度的逐渐升高,3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯和3-甲基丁醛的含量出现了先增加后减少的趋势,并且在发酵温度为28 ℃时,含量达到最高。发酵温度上升前期(25 ℃~30 ℃),1-辛烯-3-醇、乙酸异戊酯的含量变化不大,但当发酵温度升高至35 ℃时,它们的含量显著下降,达到最低,且壬醛和2-戊基呋喃的含量随着温度的升高也出现了下降的趋势,说明温度过高不利于风味物质的形成。另外,从4种不同发酵温度的发酵醉鲟鱼所占8种关键风味物质的种类来看,28 ℃和30 ℃发酵组包含所有8种关键风味化合物。25 ℃、28 ℃的风味物质含量逐渐增加,说明在一定温度范围内,较高的温度有利于酵母菌生长代谢。但是当发酵温度为35 ℃时,过高的温度抑制了酵母菌的生长,使得适宜35 ℃下生长的大量微生物繁殖,影响了酵母菌发酵增香的效果。综合以上分析,认为发酵温度为28 ℃时,发酵醉鲟鱼的5种关键风味物质(3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇和乙酸异戊酯)含量最高,发酵风味浓郁。

图2 发酵温度对8种关键风味化合物含量的影响
Fig.2 Effect of fermentation temperatures on the content of eight volatile compounds

2.3.3 发酵时间对发酵醉鲟鱼关键风味物质的影响

发酵时间对发酵醉鲟鱼的8种关键挥发性风味化合物含量的影响如图3所示,通过8种关键物质的总含量进行分析,6 h组的关键物质总含量达到最高,但与8 h组的总含量相差不大。3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、苯甲醛和2-戊基呋喃随着发酵时间的增加都出现先增加后减少的趋势,其中,3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醛和2-戊基呋喃在发酵时间为6 h时含量最高,1-辛烯-3-醇在发酵时间为10 h时含量最高,壬醛和苯甲醛在发酵时间为8 h时含量最高。发酵时间的延长,可以让微生物充分利用碳水化合物、蛋白质和脂肪进行降解,产生的关键风味物质的含量也会更多,但同时发酵过度也可能带来酒精度、酸度过高,从而导致口感变涩、变差。综合以上分析,认为发酵时间为6 h时,发酵醉鲟鱼的4种关键风味物质(3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醛和2-戊基呋喃)含量最高,发酵风味最为浓郁。

图3 发酵时间对8种关键风味化合物含量的影响
Fig.3 Effects of fermentation time on the content of eight volatile compounds

3 结论

通过GC-MS技术分析鉴定了发酵醉鲟鱼的关键风味物质为3-甲基丁醛、乙酸乙酯、壬醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基-1-丁醇、乙酸异戊酯和2-戊基呋喃,风味贡献率分别为35.12%、23.03%、13.49%、9.75%、6.43%、4.36%、3.87%和2.91%;随着酵母菌添加量、发酵温度以及发酵时间的增加,关键化合物含量均出现先增加后降低的趋势,其中发酵温度、发酵时间相比接种量,对关键风味物质影响更大:温度过高或过低都不利于酵母菌的生长,导致25℃和35℃组的关键风味物质(3-甲基-1-丁醇、壬醛及2-戊基呋喃等)的含量显著低于其余2个发酵组;发酵时间过短,风味物质形成不足,导致4 h组的关键风味物质含量显著低于其余发酵组;而发酵时间过长亦不利于醉鲟鱼浓郁发酵风味的形成,导致10 h和12 h组的关键风味物质(乙酸异戊酯、壬醛、苯甲醛)的含量显著低于6 h和8 h组。然而,这些关键风味物质在复杂食品体系内对醉鲟鱼风味品质的贡献是否与仪器检测计算的相吻合,还需要风味缺失实验和风味重构实验加以证实。

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Effect of fermentation conditions on flavor of yeast-fermented and wine-aroma sturgeon (Acipenser dabryanus)

ZHU Lu-lu1, YANG Fang1,2*, GAO Pei1, JIANG Qi-xing1, XU Yan-shun1, YU Pei-pei1, XIA Wen-shui1*

1(State Key Laboratory of Food Science and Technology, School of Food Science and Technology, Collaborative Innovation Center of Food Safety and Quality Control in Jiangsu Province, Jiangnan University, Wuxi 214122, China) 2(Yitong Postdoctoral Station, Xuzhou 221004, China)

Abstract The key flavor compounds in fermented and wine-aroma sturgeon were determined. Based on the key flavor compounds, the effects of inoculation conditions on fermented flavor were studied. The results showed that the fermented and wine-aroma sturgeon was better than commercial products in flavor. Volatiles were extracted by headspace-solid phase micro extraction (SPME) and analyzed by gas chromatographic-mass spectrometry technology (GC-MS). 37 volatile compounds were identified in the product and the key odor components were 3-methyl-butanal (35.12%), ethyl acetate (23.03%), nonanal (13.49%), benzaldehyde (9.75%), 1-octen-3-ol (6.43%), 3-methyl-1-butanol (4.36%), isopentyl acetate (3.87%) and 2-furanmethanol (2.91%) determined by relative odor contribution of volatile compounds. The total content of key compounds increased initially and then decreased with the increase of yeast addition, fermentation temperature and fermentation time. The addition of 0.8% yeast and fermentation at 28 ℃ for 6 h resulted in the strongest fermented flavor.

Key words yeast; fermentation; wine-aroma sturgeon; flavor; relative odor contribution