吴建中1*，王倩倩1，廖顺1，吴康1，赵谋明2*
1(暨南大学，食品科学与工程系，广东 广州，510632) 2(华南理工大学 食品科学与工程学院，广东 广州，510643)
摘 要 以秋刀鱼汤为研究对象，通过安琪酵母发酵，对其进行脱腥处理，并利用气相色谱-质谱(GC-MS)分析了脱腥处理过程中的风味变化。结果显示：从秋刀鱼汤中共检测出挥发性物质103种，其中在未发酵鱼汤样品中检测出挥发性物质76种，在添加安琪酵母但未发酵鱼汤样品中检测出挥发性物质57种，在发酵的鱼汤样品中检测出挥发性物质68种，在过滤后的发酵鱼汤样品中共检测出挥发性物质78种。这些挥发性物质包括烃类、酚类、醛类、酮类、脂类、酸类、杂环类等化合物，其中部分醛、烯醛、酮类化合物具有腥味和疑似腥味。通过对四组样品的挥发性成分进行比对，可以推测：安琪酵母发酵能够降低鱼汤中烯醛类、二烯醛等醛类物质的含量，从而减弱鱼汤的腥味。
关键词 酵母；脱腥；秋刀鱼；同时蒸馏；气-质联用
第一作者：博士，副教授(赵谋明教授和吴建中副教授为共同通讯作者，E-mail：femmzhao@scut.edu.cn；wjzxlyx@sina.com)
基金项目：广东省海洋渔业科技攻关项目(A201600C05)
收稿日期：2018-03-19，改回日期：2018-04-28
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.017306
水产品味道鲜美，营养丰富，为人们所喜爱。但许多水产品具有强烈的腥味，消费者难以接受，限制了其市场的拓展。已知的鱼腥味物质主要有胺类[1-2]、挥发性含硫化合物[3]、挥发性低级脂肪酸、挥发性羰基化合物[4-5]等。这些挥发性物质的不同组合，构成了鱼类特有的腥味。
现有的水产品脱腥方法大致分为物理法、化学法、生物法及复合脱腥法[6]。其中属于生物法的酵母发酵脱腥因为成本低廉，操作简单，效果显著，受到广泛关注。金晶等[7]利用活性干酵母发酵法对淡水鱼鱼糜进行脱腥；曾绍东[8]综合比较了活性炭吸附、阳离子交换树脂吸附以及酵母发酵的脱腥效果，发现活性炭吸附和阳离子交换树脂吸附都能够脱除罗非鱼水解液的腥味，但会造成蛋白质的大量损失；而酵母发酵不仅脱腥效果好，而且不会造成蛋白质的损失；武利刚等[9]比较了活性炭和酵母粉对虾头、虾壳水解液脱腥，脱苦的效果；钱攀等[10]采用活性炭吸附法、β-CD包埋法、红茶浸泡法和酵母发酵法对鲢鱼鱼肉进行脱腥，发现酵母脱腥法处理后的鱼肉腥味大大降低，且发酵后的鱼肉有一股特有的香味。总的来说，酵母发酵法脱腥效果显著，无蛋白质损失，是目前脱腥研究的热点。
秋刀鱼产量大，营养价值高，价格低廉，是一种具有代表性的大宗海产鱼类[11-13]。其腥味特点与大多数海产红肉鱼相似，具有代表性。目前有人尝试采用一些低值红肉鱼(如鲐鱼、竹荚鱼、沙丁鱼等)生产鱼肉水解蛋白或浓缩鱼汤，但强烈的鱼腥味让消费者难以接受。由于鱼肉水解蛋白和浓缩鱼汤的腥味相似，本文以不同方法处理的秋刀鱼汤为研究对象，采用同时蒸馏萃取法[14-15]提取秋刀鱼汤中的挥发性成分，并用GC-MS法对萃取物质进行分析，从中筛选可能的腥味物质，分析酵母发酵脱除腥味物质的原因，对酵母发酵脱除鱼汤腥味的机理进行初探。
秋刀鱼,鱻满十二号，2016年7月船上冻结。
安琪高活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；二甲基硅油(分析纯),国药集团化学试剂有限公司； C7～C30正构烷烃，美国supelco公司；NaCl、无水Na2SO4、甲醇、CH2Cl2(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司；2-甲基-1-戊醇，德国Dr.Ehrenstorfer公司。
同时蒸馏萃取装置(SDE)，广州东巨实验仪器有限公司；7890A-5975C气相色谱-质谱分析仪，美国安捷伦科技有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；B-260恒温水浴锅，上海亚荣生化仪器厂；RE52CS-2旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂。
1.3.1 样品的制备
秋刀鱼汤制备工艺流程见图1。
为研究酵母发酵脱腥的机理，制备4组样品，分别是未发酵鱼汤组、加安琪酵母未发酵鱼汤组、加安琪酵母并发酵鱼汤组、过滤后的发酵鱼汤组，具体制备方法见表1。
图1 鱼汤的制备工艺流程
Fig.1 Preparation process of fish soup
注：[1]m(秋刀鱼)∶m(水)=1∶2；[2]用高压锅高温高压蒸煮40 min；[3]安琪活性干酵母添加质量分数1%、温度36 ℃、时间1.5 h[8])
表1 不同秋刀鱼鱼汤的处理方法
Table 1 Different treatment of the saury soup
1.3.2 腥味评判
感官评定法,采用描述分析法对4组秋刀鱼鱼汤样品进行嗅觉检验，在常温下，依次对不同样品进行检验，每检验一段时间后，应做适当时间的休息。采用1～ 5分作为腥味强弱标准(0：不存在腥味，1：刚好可识别腥味，2：腥味弱，3：腥味中等，4：腥味强，5：腥味极强)，以9人评分的平均值作为评分结果，同时给出标准偏差[16]。
1.3.3 同时蒸馏萃取挥发性成分
将不同组别的鱼汤200 g，置于同时蒸馏装置的500 mL圆底烧瓶中，滴加1 mL二甲基硅油(消泡)，若干玻璃珠；在另一侧的100 mL圆底烧瓶中加入50 mL重蒸CH2Cl2(将分析纯CH2Cl2蒸馏，去掉前30 mL以及后30 mL的馏分，取中间CH2Cl2馏分备用，重蒸后的CH2Cl2经GC-MS检测无杂质峰出现)溶剂，加热；同时蒸馏萃取3 h；收集溶剂瓶中液体及U形管中的溶剂，加入约10 g无水Na2SO4，冰箱冷藏过夜。取冷藏样品，用普通滤纸过滤，收集滤过液；用旋转蒸发仪于30 ℃，旋蒸约3～5 min，至5 mL左右；再用氮吹仪氮气吹扫至约1 mL；准确吸取600 μL样品浓缩液，至1.5 mL样品瓶中，加入100 μL内标物2-甲基-1-戊醇(0.5 μg/mL，溶剂为甲醇)，即最终样品中内标物质量浓度为0.07 μg/mL，冰箱冻藏，待用[17-19]。
1.3.4 气-质联用分析条件
色谱分析条件: DB-1ms弹性石英毛细色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气为高纯氦气(1.5 mL/min)；不分流模式进样；进样口温度250 ℃；辅助加热区温度280 ℃；程序升温条件:起始温度50 ℃,以5 ℃/min速率升至200 ℃,保持5 min,溶剂延迟2 min。
质谱分析条件:离子源EI,电子能量70 eV；电子倍增器电压350 V；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；质量范围30～550 u.m.a；全扫描模式,速度1.00 scans/s[20-21]。
1.3.5 化合物的定性与定量分析[22]
定性分析：气相色谱-质谱联用仪数据通过检索NTST08.L谱库,选择RTE积分器进行积分,并通过选择质量数大于70的化合物，结合保留指数实现定性分析。保留指数(retention index, RI),又称科瓦茨指数(kovats index, KI),在同一柱上,物质的保留指数与柱温呈线性关系。以C7～C30正构烷烃(质量浓度为20 μg/mL,溶于CH2Cl2溶剂)为标准品,采用保留指数的线性升温公
计算各挥发性组分的KI值，其中tx,tn,tn+1(tn<tx<tn+1)分别为被分析组分和碳原子处于n和n+1之间的正构烷烃混标标准品流出峰的保留时间。
定量分析：与其中2-甲基-1-戊醇的峰面积及其浓度的比值作比较,参照面积归一化法进行计算,实现定量分析。
不同组别秋刀鱼汤进行相应时间发酵，进行感官评定，计算平均值，结果如表2所示。
表2 不同秋刀鱼鱼汤的感官评分结果
Table 2 Sensory score results of different saury fish soup
由表2可知,相对于未发酵鱼汤组,加安琪酵母未发酵鱼汤组、加安琪酵母并发酵鱼汤组和过滤后的发酵鱼汤组均能在一定的程度上脱除鱼腥味,但加安琪酵母并发酵鱼汤组的脱腥效果最佳。由此,推测酵母发酵脱腥是物理吸附和化学反应的双重效果。
秋刀鱼不同处理鱼汤经SDE-GC-MS检测后，其总离子色谱图分别如图2、图3、图4和图5所示。
图2 秋刀鱼未发酵鱼汤SDE-GC-MS鉴定结果
Fig.2 The results of the unfermented saury fish soup by SDE-GC-MS
图3 秋刀鱼加安琪酵母未发酵鱼汤SDE-GC-MS
鉴定结果
Fig.3 The results of the unfermented saury fish soup with angle yeast by SDE-GC-MS
具体物质通过检索NIST08与WILEY谱库，并进行保留指数计算加以验证，进行定性，通过面积归一化法，并与内标物质2-甲基-1-戊醇的质量浓度(71.43 μg/L)进行比较，结合定量，求得其余物质的物质质量浓度，结果如表2所示。
图4 秋刀鱼加安琪酵母未发酵鱼汤SDE-GC-MS
鉴定结果
Fig.4 The results of the fermented saury fish soup with angle yeast by SDE-GC-MS
图5 过滤后发酵秋刀鱼汤SDE-GC-MS鉴定结果
Fig.5 The results of the filtrated fermentation fish soup by SDE-GC-MS
结合图2、图3、图4、图5及表3分析可知，发酵前后共检测出风味物质103种，其中未发酵鱼汤组共检测出挥发性物质76种，加安琪酵母未发酵鱼汤组共检测出挥发性物质57种，加安琪酵母并发酵鱼汤组共检测出挥发性物质68种，过滤后的发酵鱼汤组共检测出挥发性物质78种。对比分析如下：
(1)未发酵鱼汤组与加安琪酵母未发酵鱼汤组
为探究酵母发酵脱腥是否主要由酵母的物理吸附作用导致，比较未发酵组鱼汤组样品和加安琪酵母未发酵鱼汤组样品中的挥发性成分。从图2、图3及表3分析可知，相对未发酵组而言，加安琪酵母未发酵组的物质种类总量及数量总量都有明显降低，仅酸类略有增长。在持续100 ℃高温条件下，灭活的安琪酵母对挥发性物质的作用明显，几乎所有风味都有所减弱，其中针对鱼腥味的减弱作用，则主要体现在醛类、酮类物质的大幅度减少。其中减少极显著的物质有：3-甲基-2-丁烯醛、己醛、2-己烯醛、E,E-2,4-己二烯醛、E-2-庚烯醛、E,E-2,4-庚二烯醛、苯乙醛、E-2-辛烯醛、E,E-2,4-辛二烯醛，E,E-2,6-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、E,E-3,5-辛二烯-2-酮等物质。此外，在杂原子化合物类，2-甲基-呋喃、胺类物质亦有显著减少,结合文献分析可知呋喃类物质及胺类物质有较强的泥土味[25]及刺激性味[26]。由于加安琪酵母未发酵鱼汤组样品是在鱼汤中添加酵母粉后即在约100℃同时蒸馏，基本没有发酵作用，因此，加安琪酵母未发酵鱼汤组的醛类、酮类物质的大幅度减少可以归结于干酵母的物理吸附作用。
表3 不同秋刀鱼鱼汤中挥发性成分的鉴定结果-SDE-GC-MS
Table 3 Identification of volatile constituents in different saury fish soup - SDE-GC-MS
续表3
续表3
(2)未发酵鱼汤组与加安琪酵母未发酵鱼汤组VS加安琪酵母并发酵鱼汤组
为探究酵母发酵脱腥是否与主要与酵母发酵有关，将未发酵组鱼汤样品、加安琪酵母未发酵鱼汤组样品及加安琪酵母并发酵鱼汤组样品3者的挥发性成分进行比较。从图2、图3、图4及表3分析可知，未发酵组与后两组相比，挥发性物质的种类与数量都明显较多，而在安琪酵母发酵后除酮类、酸类外的各类物质相对加安琪酵母未发酵组有明显的减少，说明安琪酵母在发酵过程中对挥发性物质有一定作用，特别是发酵鱼汤组中醛类物质相较于未发酵鱼汤组有明显减少，如壬醛、E,E-2,6-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛、E-2-癸烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛、E,E-2,4-十一碳二烯醛、E-2-辛烯醛、十二醛、2-十二烯醛等，这对鱼腥味的去除起作用。另外，安琪酵母发酵过程中醇类物质的种类有所增加，如1-辛醇、苯乙醇、1-壬醇等物质，通常醇类物质对风味的掩盖起一定作用。
(3)加安琪酵母并发酵鱼汤组与过滤后的发酵鱼汤组
实验中发现，发酵后在发酵容器底部出现酵母菌体，为探究发酵过程中沉淀的酵母菌体是否对腥味物质有吸附作用，将加安琪酵母并发酵鱼汤样品与过滤后的发酵鱼汤样品中的挥发性成分进行比较图4、图5和表3内容，可知两者在图形结构及物质种类等方面差异不大，通过重点分析醛类物质总量及种类可知，发现过滤后的发酵鱼汤样品中的苯乙醛、E,E-2,4-辛二烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛、十二醛等物质稍有增多，说明未过滤的酵母对醛类物质有一定吸附作用，使得腥味物质含量进一步降低。
综合(1)、(2)和(3)，分析可知，酵母发酵鱼汤中减少的挥发性物质主要为醛类物质，其中由于灭活酵母吸附作用减少的物质有3-甲基-2-丁烯醛、己醛、2-己烯醛、E,E-2,4-己二烯醛、E-2-庚烯醛、E,E-2,4-庚二烯醛、苯乙醛、E-2-辛烯醛、E,E-2,4-辛二烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、E,E-3,5-辛二烯-2-酮；而由于酵母发酵显著减少的物质有：壬醛、E,E-2,6-壬二烯醛、E-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛、E-2-癸烯醛、E,E-2,4-十一碳二烯醛、E-2-辛烯醛、十二醛、2-十二烯醛。
通过SDE-GC-MS分别对秋刀鱼汤不同组别中挥发性物质的分析，对比发现秋刀鱼中主要腥味物质可能是醛类物质，尤其是烯醛类、二烯醛类物质。安琪酵母发酵鱼汤脱腥主要是对醛类物质的脱除，尤其是对烯醛类、二烯醛类物质的去除作用，如：3-甲基-2-丁烯醛、2-己烯醛、E,E-2,4-己二烯醛、E,E-2,4-庚二烯醛、E,E-2,6-壬二烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛等，从而使得脱腥后鱼汤的整体腥味减弱。
鉴于秋刀鱼脱腥机理复杂，本文对秋刀鱼腥味物质筛选只是初步的，后续需要通过单体风味物质的脱除实验进行验证，希望本文能够起到抛砖引玉作用，为海鱼风味成分的组成提供一些理论依据，并为今后脱除海鱼的腥味物质打下技术基础。
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WU Jianzhong1*, WANG Qianqian1, LIAO Shun1, WU Kang1, ZHAO Mouming2*
1(Department of Food Science and Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China) 2(Department of Food Science and Engineering, South China University, Guangzhou 510643, China)
Abstract The volatile components of saury soups processed under deodorization treatment by Angel yeast fermentation were identified by gas chromatography mass spectroscopy (GC-MS). A total of 103 kinds of volatile substances were detected, 76 of which were detected in unfermented fish soup, while 57 volatile substances were found in unfermented soup with Angel yeast. At the meantime, 68 volatile components were discovered in fermented fish soup with Angel yeast. Moreover, 78 volatile compounds were detected in fermented fish soup after filtration. These volatile substances included hydrocarbons, phenols, aldehydes, ketones, esters, acids, heterocyclics, and other compounds, among which the substances contributed to fishy smell were certain aldehydes, olefine aldehydes and ketones. The volatile components from four groups of samples were compared, and indicated that the main fishy smell in saury soup was due to the presences of certain olefine aldehydes, diene aldehydes as along with other aldehydes. Angel yeast fermentation is likely to scavenge certain aldehydes thus lower the fishy smell of fish soup.
Key words yeast; deodorization; saury; simultaneous distillation extraction(SDE); gas chromatography mass spectroscopy(GC-MS)