凡纳滨对虾是我国大宗养殖的虾类品种之一,2019年全国养殖总产量为181.56万t,占对虾总产量的81.13%[1]。凡纳滨对虾由于含水量高,常温下极易腐败,贮藏期短[2-3]。虾干制品由于风味独特、便于储运,不仅深受广大消费者尤其是内陆人群的喜爱,同时也降低了生产过程中冷藏冷链所需成本和长时间低温对产品品质的影响[4-6]。因此,干制成为凡纳滨对虾加工的重要方法之一。目前，虾类干制品质量优劣局限于感官方法评价,缺乏客观定量评价指标，且尚无国家标准与行业标准。虾类干制品具有类似特征香气,关键香气成分作为质量精准控制指标具有无可替代性。
香气是复杂化学反应的产物,而脂质是重要的香气前体物质。脂质广泛存在于动物体内,虾体中脂质含量约为鲜重2%～7%[7]，主要存在2种形式,一种为中性脂肪,主要为甘油三酯；另一种为磷脂,存在于内脏、表皮组织和肌间结缔组织等部位[8-9]。研究表明,脂质对香气形成有重要贡献,主要表现在以下3个方面：(1)作为化合物的溶剂,在香气形成过程中作为香气化合物富集或中间产物进一步反应的场所；(2)脂类物质的自动氧化、水解、脱水及脱羧等反应,形成醛、酮、醇、呋喃和内酯等香气化合物；(3)脂类氧化分解产物进一步参与美拉德反应,形成更复杂的香气物质[10-12]。目前对虾类产品中香气物质的研究主要集中在挥发性成分的解析[13-15],而有关于虾体中脂质对香气形成的影响鲜有报道。
本研究通过有机试剂去除虾体中的甘油三酯或磷脂,采用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)和感官评价分析脂质对虾干制品香气特性的影响,以气味活性值(odor activity value,OAV)为指标,筛选香气活性化合物,同时采用偏最小二乘回归法(partial least squares regression,PLSR)分析挥发性化合物与感官属性之间的相关性,以期为虾类特征香气的形成机制提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
凡纳滨对虾(Penaeus vannamei),平均体长8～10 cm,广东省湛江市东风水产市场。挑选色泽鲜亮、虾体完整、无异味的活虾,加冰放置于泡沫箱,并于2 h内运送至实验室。对虾基本营养成分为：水分含量(76.49±1.37)%,粗蛋白含量(19.55±0.74)%,粗脂肪含量(4.68±0.37)%,灰分含量(1.13±0.17)%。
15-辛二烯-3-酮(纯度≥99.9%)、麦芽醇(纯度≥99%)、3-(甲基硫基)丙醛(纯度≥99.9%)、4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(纯度≥99.9%)、2,5-二甲基吡嗪(纯度≥99%)、C5～C25 正构烷烃,美国Sigma公司；壬酸甲酯(色谱纯,纯度≥99.9%),上海麦克林生化科技有限公司；其他试剂均为国产分析纯。
InertCap® Pure-WAX石英毛细柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm),日本岛津公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相萃取头,美国Supelco公司；TLG-04A型万能粉碎机,北京天利恒诚科技有限公司；WFO-700型电热恒温干燥箱,日本东京理化器械株式会社；QP2020型气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司；FDU-21101型真空冷冻干燥机,日本东京理化器械株式会社。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备
参考刘源等[10]的方法,稍作改动。取新鲜凡纳滨对虾,加入液氮研磨成粉末。取10 g粉末状样品,加入100 mL石油醚搅拌萃取2 h,重复操作3次,过滤得到去除甘油三酯的全虾粉,按照同样的方法用体积比为2∶1的氯仿-甲醇混合溶液处理全虾粉,得到去除磷脂的全虾粉。将脱脂全虾粉用冷冻干燥机去除有机试剂,得到脱脂虾粉,放入真空干燥器中备用。
取脱脂全虾干粉,按照新鲜虾中的水分含量加入蒸馏水,并置于4 ℃冰箱静置24 h。取新鲜的凡纳滨对虾和脱脂全虾,放置于恒温鼓风干燥箱中,设置温度为85 ℃,干燥至水分含量为10%～13%。热风干燥结束后,将虾干制品和脱脂虾干制品用万能粉碎机打碎成粉末,然后进行后续检测。虾干制品、去甘油三酯虾干制品和去磷脂虾干制品分别用DS、RtDS和RpDS表示。
1.2.2 挥发性物质的提取
采用固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)提取样品中挥发性物质[15]。在萃取之前,先将固相萃取头在气相色谱仪上预处理 30 min,老化温度为 250 ℃。装有样品的顶空瓶加入2 μL壬酸甲酯溶液(溶于正戊烷,质量分数为10 μg/g),并将其置于恒温水浴锅上,在75 ℃下萃取 35 min。然后取出萃取头并直接插进GC-MS进行解吸和分析。
1.2.3 GC-MS分析
GC条件：色谱柱为InertCap®Pure-WAX石英毛细柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm)；载气(He)流速1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃,SPME解析5 min；不分流模式。升温程序：色谱柱起始柱温为40 ℃,保持1 min,以3 ℃/min的速率升至100 ℃,保持5 min,然后以5 ℃/min的速率升至230 ℃,保持10 min。
MS条件：E1离子源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；扫描范围m/z 20～350。
1.2.4 香气化合物定性方法
采用MS、保留指数(retention index,RI)2种方法进行结构鉴定[16]。由GC-MS检测到的风味物质通过NIST05和Wiley07数据库串联检索得出,通过对比化合物计算的RI与文献报道的RI值来定性。化合物的RI值根据C5～C20正构烷烃在相同条件下的出峰时间计算[15]。
1.2.5 香气化合物定量方法
鉴定出的化合物,以壬酸甲酯作为内标物,每种物质的计算方法如下：
式中：ωi,化合物质量分数,ng/g；f′,校正因子为 1；Ai,待测组分峰面积；As,内标物的峰面积；ωs,内标物的质量分数,ng/g。
1.2.6 OAV值的测定
参考李柯呈等[17]的方法稍作改动。通过将浓度除以其气味阈值来确定OAV,为每种化合物的浓度与其在水中的检测阈值的比率。OAV≥1 的化合物被确定为对虾热风干制品的香气活性化合物。化合物的阈值参考GEMERT[18]的报道。
1.2.7 感官分析
通过感官描述分析法对样品的感官属性进行分析[19]。选择6种感官描述词汇(烤香味、甜香味、肉香味、腥味、焦糖香和烟熏味)对样品感官特征进行量化。6种感官特征定义为：烟熏味(苯甲醛)；甜香味(麦芽醇)；肉香味(3-(甲基硫基)丙醛)；鱼腥味(三甲胺)；焦糖香(4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮)；烤香味(2,5-二甲基吡嗪)。感官评分采用 0～5分的5分制强度描述法(0：没有味道；5：强烈的味道)。
1.3 数据分析
感官评定及GC-MS结果(平均值以及标准偏差)采用SPSS 23.0进行统计学分析,设定P<0.05为显著性差异；挥发性化合物与感官属性的PLSR相关统计分析由Unscrambler version 9.7软件完成。
2 结果与分析
2.1 不同脱脂虾干制品的感官评价
采用感官描述分析法来评价6种气味特征属性,3种虾干制品的感官评分如图1所示。虾干制品整体呈现虾味浓郁、香气怡人的感官特性,在所有感官属性中烤香味和肉香味评分最高,分别为4.5和3.6,其次为甜香味(2.3)、腥味(2.2)、焦糖香(1.8)、烟熏味(1.5)。去除虾体中的脂质后,虾干制品整体香气强度均不同程度地减弱,去甘油三酯虾干制品中烤香味、肉香味、腥味的感官评分稍有降低(P<0.05),而焦糖香、甜香味、烟熏味无明显变化(P>0.05)；而在去磷脂虾干制品整体香气特征发生显著变化,其中烤香味、肉香味、腥味、焦糖香、甜香味显著降低(P<0.05),烟熏味的感官评分无明显变化。刘源等[10]研究脂肪对鸭肉风味的影响,发现甘油三酯对整体风味影响较小,而磷脂对鸭肉的特征性风味及肉香影响很大。FARMER[20]建立牛肉香气模拟体系,添加牛肉甘油三酯并不影响整体香气,而加入牛肉磷脂时,牛肉气味明显增强。MOTTRAM[21]研究了甘油三酯和磷脂对牛肉香味形成的影响,发现磷脂对牛肉特征香味的形成起关键作用。通过对虾干制品进行感官分析,可以看出甘油三酯对虾干制品整体香气影响较小,而磷脂对主要气味特征有显著影响。
图1 不同脱脂虾干制品的感官评分
Fig.1 Sensory scores different defatted dried shrimp
2.2 凡纳滨对虾热风干制品中挥发性物质分析
2.2.1 挥发性化合物的鉴定
采用GC-MS对虾干制品、去甘油三酯虾干制品和去磷脂虾干制品中挥发性物质进行分析,得到GC-MS总离子流图如图2所示。去除甘油三酯和磷脂后,全虾干制品的峰数和峰面积均显著减少,相比甘油三酯,去除磷脂后降低幅度更大。以壬酸甲酯为内标物进行定量分析,分离鉴定出的挥发性化合物结果如表1所示。虾干制品、去甘油三酯虾干制品和去磷脂虾干制品挥发性化合物总含量分别为12 257.12、7 634.77和6 033.14 ng/g,共检出挥发性化合物65种,包括吡嗪类12种、烷烃类9种、酮类14种、胺类3种、酯类4种、醇类化合物9种、醛类化合物9种、杂环类3种、含硫类2种。
图2 不同脱脂虾干制品中挥发性成分总离子流图
Fig.2 Total ion current (TIC) chromatograms of volatile compounds in different defatted dried shrimp
虾干制品中鉴定出53种挥发性化合物,其中吡嗪类化合物含量最高,占总含量48.23%,其次为杂环类(26.87%)、醛类(6.96%)和酮类(6.89%)。去甘油三酯虾干制品鉴定出41种挥发性化合物,其中含量最高的4类物质分别为吡嗪类(44.90%)、杂环类(32.78%)、酮类(6.5%)和烷烃类(5.93%)。去磷脂虾干制品鉴定出38种挥发性化合物,含量最高的4类物质分别为吡嗪类(36.46%)、杂环类(34.06%)、烷烃类(20.03%)和胺类(4.08%)。虾干制品中含量最高的物质有吡啶、2,3,5-三甲基吡嗪、甲基吡嗪、三甲胺、2,3-二甲基吡嗪等,这些化合物大部分属于低阈值香气物质；去除甘油三酯和磷脂后挥发性化合物总量显著降低,分别减少了37.53%和50.78%,其化合物组成也发生较大变化,脱脂全虾中对香气有较大贡献的吡嗪类、杂环类和羰基化合物数量和含量在不同程度上降低,而烷烃类化合物比例大幅度提高。
表1 不同脱脂虾干制品中挥发性物质GC-MS分析结果
Table 1 Volatile compounds in different defatted dried shrimp by GC-MS
化合物定性方法RI相对质量分数/(ng·g-1)DSRtDSRpDS吡嗪类(12)3-乙基-2,5-二甲基吡嗪RI, MS1 437297.61±5.87a192.08±4.43b126.15±7.78c2,5-二甲基吡嗪RI, MS1 317149.26±6.03a84.27±1.19b23.68±0.98c2,3,5-三甲基吡嗪RI, MS1 3972 880.91±43.57a1 843.51±22.18b797.49±12.21c2-甲基-3,5-二甲基吡嗪RI, MS1 484324.31±6.55a278.09±7.14bND2,3-二甲基吡嗪RI, MS1 343420.28±12.46a234.68±9.68b48.19±1.38c2,3,5,6-四甲基吡嗪RI, MS1 468396.13±10.24aNDND2,6-二甲基吡嗪RI, MS1 337170.16±9.68aNDND2-乙基-5-甲基吡嗪RI, MS1 379235.24±8.67a184.09±9.19bND2-异戊基-6-甲基吡嗪MS1 497270.33±9.15bND670.97±20.45a甲基吡嗪RI, MS1 264630.45±16.64a543.28±15.78b467.88±6.27c乙基吡嗪RI, MS1 33087.52±3.82a67.85±7.43b65.08±8.46b乙烯基吡嗪RI, MS1 36848.97±1.98aNDND碳氢类(9)十三烷RI, MS1 09820.46±0.86b11.38±0.67c27.41±1.28a3,6-二甲基十一烷RI, MS1 39663.48b±4.26c74.55±3.38a65.86±6.79b2,4-二甲基己烷RI, MS1 496335.97±9.78b121.09±7.19c446.79±10.27a十八烷RI, MS1 596ND14.52±8.86b34.19±2.18a正十一烷RI, MS1 64413.27±1.09bND89.56±4.35a正癸烷RI, MS1 69674.03±2.27bND129.35±9.01a4-甲基十二烷RI, MS1 76053.32±5.64a43.28±2.13bND环己烷RI, MS1 79695.86±7.88bND223.38±12.27a正戊烷RI, MS2 097136.68±6.55b188.09±4.28a189.89±7.16a酮类 (14)2-辛酮MS1 06397.55±4.11a32.76±1.85bND2-庚酮MS1 186408.9±15.55a350.76±8.09b33.65±1.25c3-羟基-2-丁酮RI, MS1 27878.96±4.36a22.58±1.09bND2,3-已二酮RI, MS934NDND33.26±1.21a2-丁酮RI, MS98711.26±0.43aNDND6-甲基-2,4-庚二酮 MS1 040ND22.58±0.98aND乙基酮RI, MS1 09434.42±5.87aNDND2-戊酮 MS1 140NDND18.65±0.87a3-己酮 MS1 15942.59±5.64a6.53±0.38bND2,3-丁二酮 MS1 1405.89±0.26b68.98±1.85aND2,3-戊二酮RI, MS1 59283.16±4.59a17.58±1.28bND(E)-3-辛烯-2-酮RI, MS2 01663.43±5.87aND45.56±3.64b2,3-辛二酮 MS1 678ND12.13±0.66aND6-甲基-5-庚烷-2-酮 MS17.86±0.84aND8.18±0.27b胺类(3)三甲胺RI, MS702402.24±15.06a297.23±10.27b237.72±8.16c二甲胺RI, MS<70026.89±1.22a19.74±1.19bNDN-亚硝基二甲胺RI, MS8.85±0.34b55.38±1.62a9.09±0.33b酯类 (4)2-甲基丁酸乙酯MS2 0670.44±0.08b0.61±0.05a0.17±0.01c丁酸乙酯 RI, MS8044.6±0.13aNDND
续表1
化合物定性方法RI相对浓度质量分数/(ng·g-1)DSRtDSRpDS乙酸乙酯RI, MS8850.43±0.03aNDND2-甲基丁酸丁酯RI, MS2 417NDND1.18±0.09a醇类 (9)1-戊烯-3-醇RI, MS1 151ND10.22±0.78b19.43±0.85a1-戊醇RI, MS77016.54±0.23a9.85±0.55b5.85±0.09c1-辛醇RI, MS1 072NDND18.24a乙醇MS92526.83±1.88a15.26±0.95bND1-十醇MS1 238NDND25.12±1.01a2-丙基-1-戊醇MS1 24342.56±2.86aND18.29±0.99b3-辛醇RI, MS1 397ND5.13±0.89aND环辛醇RI, MS1 3894.38±1.03bND9.12±0.69a1-庚醇RI, MS1 4612.28±0.34b26.27±1.56aND醛类 (9)苯甲醛RI, MS1 496187.66±10.66a129.84±5.73b45.97±2.15c3-甲基丁醛RI, MS916165.2±8.17a31.86±2.01bND己醛RI, MS1 0802.56±0.38a1.84±1.22b1.28±0.06c戊醛 MS989NDND19.88±0.79a3-(甲硫基)丙醛RI, MS1 43283.56±4.18a10.18±0.09bND2-甲基己醛RI, MS944361.23±16.27a122.09±8.15bND2-甲基丙醛RI, MS9123.83±1.22bND10.29±0.99a2-甲基丁醛RI, MS932NDND9.17±0.68a丁醛RI, MS91649.35±2.54a10.21±0.32b5.59±0.07c杂环类(3)2-戊基呋喃RI, MS1 22449.88±2.19a33.65±2.88bND吡啶RI, MS1 1813 219.53±25.68a2 458.98±43.99b2 054.98±50.18c2-氨基吡啶 MS1 21723.51±1.05a9.87±0.88bND含硫类 (2)RI, MS二甲基二硫RI, MS8023.24±0.05a1.54±0.09c2.19±0.08b二甲基三硫RI, MS1 08323.27±1.51a5.07±0.67bND
注：同一行中的不同字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)；ND,未检出
2.2.2 OAV法确定香气活性化合物
香气是由挥发性化合物的浓度和阈值共同决定的。通常认为,OAV≥1的化合物对整体风味有重要贡献,被称为香气活性化合物,且OAV越高,该化合物对整体香气贡献越大[21]。通过内标法对挥发性化合物进行定量计算,结合化合物的感觉阈值,筛选出18种香气活性化合物如表2所示。全虾热风干制品鉴定出16种香气活性化合物,包括3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、三甲胺、3-(甲硫基)丙醛、2,3,5-三甲基吡嗪、2-戊基呋喃、2-甲基-3,5-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、苯甲醛、3-甲基丁醛、2-甲基己醛、二甲基二硫、2-辛酮、2-庚酮、吡啶。整体来看,虾干制品中主要香气成分有吡嗪类、胺类、杂环类、含硫类、醛类、酮类化合物。脱脂后虾干制品中关键香气化合物数量在不同程度地减少,去除甘油三酯后主要关键成分(OAV>5)均能检出,而去除磷脂后仅鉴定出8种,有2种重要物质(2-戊基呋喃和3-(甲硫基)丙醛)未检出。去磷脂虾干制品中OAV总量下降(64.08%),且高于甘油三酯(38.9%),这说明脂质对虾干制品香气成分的形成有重要影响,且磷脂比甘油三酯影响更大。
表2 不同脱脂虾干制品中关键香气物质及对应OAV
Table 2 OAV of key aroma compounds in different defatted dried shrimp
编号化合物阈值/(ng·g-1)感官描述OAVDSRtDSRpDS吡嗪类(6)13-乙基-2,5-二甲基吡嗪1烤香味, 烟熏味297.61 192.08 126.15 22,5-二甲基吡嗪0.8坚果香, 烤香味186.58 105.34 29.60 32,3,5-三甲基吡嗪297坚果香, 焦糖香9.70 6.21 2.69 42-甲基-3,5-二甲基吡嗪60烟熏味, 烤香味5.41 4.63 <1 52,3-二甲基吡嗪300坚果香, 烤香味, 肉香味1.40 <1 <162,3,5,6-四甲基吡嗪180咖啡香, 烤香味2.20 <1 <1 酮类 (2)72-辛酮39植物类, 青草味2.50 <1<1 82-庚酮141蔬菜, 果香2.90 2.49 <1 胺类 (1)9三甲胺2.4青草味, 腥味167.60 123.85 99.05 酯类 (1)102-甲基丁酸乙酯0.5甜香味, 脂香味<1 1.22 <1 醛类(5)11苯甲醛28不愉快的气味, 金属味6.70 4.64 1.64 123-甲基丁醛59蔬菜, 果香2.80 <1<1 13戊醛9果香<1 <1 2.21 143-(甲硫基)丙醛2土豆味, 肉香味41.78 5.09 <1 152-甲基己醛84皮革味,烟熏味4.30 1.45 <1 杂环类 (2)162-戊基呋喃5.8土豆味, 果香, 金属味8.60 5.80 <1 17吡啶2000不愉快的气味, 金属味1.61 1.23 1.03 含硫类 (1)18二甲基二硫0.6硫味, 刺激性的气味5.40 2.57 3.65
吡嗪类及含氮杂环化合物是虾类产品中重要的风味化合物,通常呈现烘烤香、坚果香、肉香味、爆米花香、焦香味等风味特征,对虾类特征香气的形成起至关重要的作用[15]。其中吡嗪类化合物由于其浓度高和低风味阈值被认为是在许多虾类产品中重要的挥发性成分,也是肉香味和烤香味的重要来源[6]。吡嗪类化合物是全虾干制品最主要的关键香气物质,占比67.03%,其中2,3,5-三甲基吡嗪虽然含量最高,但由于其高阈值,对整体香气贡献不大,而3-乙基-2,5-二甲基-吡嗪的感觉阈值仅为1 ng/g,在所有化合物中OAV值最高(297.61)。脱脂全虾样品中吡嗪类化合物数量和OAV总量均不同程度降低,其中去除甘油三酯和磷脂后OAV总量分别减少38.63%和68.58%,吡嗪类化合物主要由美拉德反应和热解反应,通过特克雷尔氨基酸反应生成的,而α-氨基羰基化合物是形成吡嗪的重要前体化合物[23]。在加热过程中,甘油三酯和磷脂参与氧化降解反应,生成氢过氧化物。氢过氧化物化学结构不稳定,易分解生成烷氧基自由基和羟基自由基,进一步与氨基酸结合,生成α-氨基羰基化合物,而去除脂类物质会减少α-氨基羰基化合物的生成,使吡嗪类化合物含量下降[24-25]。因此,脂质对虾干制品中吡嗪类化合物的形成有显著影响。
除了吡嗪类化合物,虾干制品中还检出吡啶、呋喃等杂环化合物,对虾类产品特征香气的形成有较大贡献。烷基呋喃对于肉类香气有贡献,如在烤虾香气中有重要贡献的2-戊基呋喃[15]。呋喃的形成过程一般为：含有共轭双键的脂肪酸在裂解后形成五元环,烷氧自由基断裂后,丙烯基与氢过氧自由基结合,进一步脱去羟自由基后形成稳定的五元环结构[26]。虾干制品中2-戊基呋喃具有较高的OAV值,为49.88,去除甘油三酯后降低32.54%,而在去磷脂虾干制品中未检出,这说明磷脂对虾干制品中2-戊基呋喃的形成有决定作用。
醛类、酮类化合物通常具有甜香和类植物香的气味,其中醛类物质因为阈值较低且含量高,所以对风味的贡献较大[27]。虾干制品关键香气物质中检出4种醛类和2种酮类,包括苯甲醛、3-甲基丁醛、3-(甲硫基)丙醛、2-甲基己醛、2-辛酮、2-庚酮,其中3-(甲硫基)丙醛的OAV值较高(41.78),对整体香气有重要贡献。解万翠等[28]以南美白对虾虾头为原料制备海鲜调味料,检出醛类物质相对含量达18.87%。ZHANG等[6]在南极磷虾美拉德反应产物中检出3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、苯甲醛、3-(甲硫基)丙醛、2-庚酮等羰基化合物,这些物质贡献了花果香、青草味、烤土豆味、刺激性气味。醛酮类化合物的主要来源是不饱和脂肪酸或氨基酸在加热条件下发生的氧化降解[27]。脱脂虾干制品中醛酮类OAV值均显著下降(P<0.05),同时发现在去磷脂虾干制品中未检出3-(甲硫基)丙醛。这说明脂质对虾干制品中醛酮类化合物有重要影响,其中磷脂对3-(甲硫基)丙醛的形成有决定作用。
胺类是水产品中刺激性气味和腥味的主要来源,在虾类产品中也较为常见[6,29]。虾干制品中关键香气物质中胺类只检出三甲胺,OAV值为167.60,而去除甘油三酯和磷脂后,OAV值分别降低26.11%和40.19%。含硫类化合物通常有硫味和刺激性气味,对整体风味有不利影响[27]。虾干制品关键香气成分中含硫类检出二甲基二硫,OAV值较低,对整体香气贡献小,而脱脂后OAV值小幅度降低。虾干制品中其他挥发性化合物,如烷烃类、醇类、酯类等物质由于感觉阈值较高,对整体香气贡献较小。
2.3 挥发性化合物与感官属性的相关性分析
为了分析关键香气物质对虾干制品感官属性的贡献程度,以18种香气活性化合物含量为 X 变量,6个感官属性(烤香味、肉香味、腥味、甜香味、焦糖香、烟熏味)得分值为 Y变量,建立PLSR分析模型,如图3所示。模型中2个大小椭圆分别表示100%和50%的解释方差[15],除了2,3-二甲基吡嗪,X和Y的大部分变量位于2个椭圆之间,这说明该模型能很好地解释大部分香气活性化合物与感官属性之间的相关性。其中对虾干制品的烤香味和肉香味与3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二甲基吡嗪、3-(甲硫基)丙醛、2-戊基呋喃之间有良好的相关性；腥味与2-辛酮、三甲胺、吡啶具有良好的相关性；甜香味与2-甲基丁酸乙酯、2-庚酮之间具有良好的相关性；焦糖香与3-甲基丁醛、戊醛之间具有良好的相关性；烟熏味与2,3,5,6-四甲基吡嗪、苯甲醛、二甲基二硫之间具有良好的相关性；而2-甲基己醛没有与之相关的感官属性。由GC-MS结果可知,去磷脂虾干制品中3-(甲硫基)丙醛和2-戊基呋喃未检出,说明磷脂对于关键化合物的生成有重要作用,可能是其主要前体物质。
图3 挥发性化合物与感官属性的PLSR相关性载荷图
Fig.3 PLSR correlation loadings plot of indicator variables of volatile compounds and sensory attributes
注:数字1-18代表18种香气活性化合物如表2所示
PLSR分析法在虾类产品中的应用范围非常广泛。ZHANG等[6]采用PLSR法考察了挥发性化合物与南极磷虾酶解液美拉德反应产物的感官属性之间的相关性,结果表明3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-戊基呋喃和3-(甲硫基)丙醛与坚果和肉香气味呈正相关。通过PLSR模型建立挥发性化合物与感官属性的相关性,确定影响感官属性的化合物,对于研究虾类特征风味的形成机制有重要的参考价值。
3 结论
虾干制品中主要感官特征为烤香味、肉香味,吡嗪类、胺类、杂环类、醛类对其香气特征有重要贡献。去除虾体中的甘油三酯后,虾干制品的整体香气强度减弱,烤香味、肉香味、腥味的感官评分稍有下降,主要香气活性化合物(OAV>5)均有检出,吡嗪类、杂环类、胺类、醛类等关键香气物质OAV值在一定程度上下降；去除虾体中的磷脂后,香气特征发生显著变化,烤香味、肉香味、腥味、焦糖香、甜香味的感官评分大幅度下降,仅鉴定出8种香气活性化合物,关键香气物质中2-戊基呋喃和3-(甲硫基)丙醛未检出,且吡嗪类、杂环类、胺类、醛类的OAV值下降幅度要大于甘油三酯。由PLSR结果可知,2-戊基呋喃和3-(甲硫基)丙醛对于虾干制品烤香味和肉香味有重要作用,因此磷脂影响了关键香气物质的生成,对虾干制品特征香气的作用是甘油三酯无法替代的。综上,脂质对虾干制品整体香气有较大影响,而磷脂对香气特性的作用远大于甘油三酯。本研究的结果为虾类特征香气的形成机制、虾干制品质量监控与风味改进提供科学依据。
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