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      臭鱖魚發(fā)酵工藝優(yōu)化及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

      2019-08-12 08:54:54楊召俠劉灑灑朱容仟紀(jì)超凡董秀萍閆曉明林心萍
      中國食品學(xué)報 2019年5期
      關(guān)鍵詞:醇類鱖魚電子鼻

      楊召俠 劉灑灑 高 寧 朱容仟 紀(jì)超凡 董秀萍 楊 松 閆曉明 林心萍*

      (1大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 遼寧大連 116034

      2國家海洋食品工程技術(shù)研究中心 遼寧大連 116034

      3安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 合肥 230000)

      臭鱖魚,又稱為腌鮮魚,它是以新鮮鱖魚為原料,經(jīng)過發(fā)酵而得。鱖魚具有生長快,肉嫩味美,營養(yǎng)價值高等的特點。經(jīng)過發(fā)酵作用,魚體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪及其它有機(jī)物被降解成氨基酸、游離脂肪酸、核苷酸及其它小分子物質(zhì),使得魚體散發(fā)出似臭非臭的氣味。再經(jīng)過烹飪,產(chǎn)生一種獨有的臭香味,臭鱖魚也因此得以聞名,成為傳統(tǒng)徽式名菜的代表。

      臭鱖魚作為中國傳統(tǒng)發(fā)酵魚制品,其生產(chǎn)現(xiàn)仍以家庭作坊式的自然發(fā)酵為主,周期長,發(fā)酵工藝過程研究較少,關(guān)鍵工藝參數(shù)等的描述較為模糊,產(chǎn)品品質(zhì)難以控制。市場上采用傳統(tǒng)工藝加工的臭鱖魚極少。目前大部分飯店出售的臭鱖魚都采用臭豆腐熏制而成,其風(fēng)味物質(zhì)來源于臭豆腐,而非鱖魚肉自身發(fā)酵產(chǎn)生的。對臭鱖魚加工過程的關(guān)鍵參數(shù)及其特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究,是開發(fā)臭鱖魚產(chǎn)品的前提和急待解決的問題。

      本試驗中采用正交試驗設(shè)計研究臭鱖魚關(guān)鍵發(fā)酵工藝參數(shù)(發(fā)酵時間、鹽度、發(fā)酵溫度),采用感官評價篩選出品質(zhì)最優(yōu)的試驗組,并用電子鼻和SPME(固相微萃?。?GC-MS檢測臭鱖魚產(chǎn)品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),為加快臭鱖魚的工業(yè)化進(jìn)程提供試驗基礎(chǔ)。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      鱖魚,購自大連新長興市場;調(diào)味料(八角、茴香、辣椒粉、孜然、花椒、蔥姜、食鹽等),沃爾瑪超市;2,4,6-三甲基吡啶,Aladdin 公司;C6-C20 正構(gòu)烷烴,Sigma公司。

      1.2 主要儀器和設(shè)備

      PEN3型便攜式電子鼻,德國AIRSENSE公司;Agilent 7890A/5975C-GC/MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,安捷倫科技(中國)有限公司。

      1.3 試驗方法

      1.3.1 樣品的制備 根據(jù)查找資料[1-5]及預(yù)試驗結(jié)果,影響鱖魚發(fā)酵及口感的因素有:發(fā)酵時間、溫度、鹽度。利用Mini tab軟件設(shè)計3因素4水平正交試驗表,做 L16(43)正交試驗。

      1.3.2 感官評價方法 參考文獻(xiàn)[6],選取具有食品感官評定基本知識的相關(guān)專業(yè)學(xué)生10名,事先進(jìn)行臭鱖魚加工知識、臭鱖魚審評標(biāo)準(zhǔn)及審評方法的培訓(xùn)。該10名學(xué)生組成感官評價小組,分別對產(chǎn)品的組織狀態(tài)、色澤、氣味、口感、滋味5個指標(biāo)進(jìn)行感官評價。感官評價標(biāo)準(zhǔn)[7-8]見表2。對感官評分結(jié)果按照組織狀態(tài)、色澤、氣味、口感、滋味分別占 0.1,0.1,0.15,0.3,0.35 的權(quán)重[7]計算分值。

      表1 正交試驗因素水平表Table1 Factors and levels orthogonal text

      表2 臭鱖魚的感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table2 Sensory evaluation standard of the stinky mandarin fish

      1.3.3 電子鼻檢測方法 發(fā)酵完成的鱖魚,蒸制10 min,取肉打漿;稱取(10± 0.1)g樣品放入 40 mL頂空瓶中,加蓋密封,放入30℃恒溫箱中待檢。檢測前,用空氣對電子鼻檢測系統(tǒng)進(jìn)行清洗。將電子鼻吸氣口插入樣品瓶中測定,測定時間70 s,可滿足所有的傳感器達(dá)到穩(wěn)定值;數(shù)據(jù)記錄的時間間隔是0.1 s[9]??諝馇逑刺结樀臅r間為60 s,檢測完成后保存數(shù)據(jù)。

      電子鼻傳感陣列如表3所示。

      表3 PEN 3型電子鼻傳感器陣列Table3 PEN 3 e-nose sensor arrays

      1.3.4 GC-MS檢測方法 按照1.3.3節(jié)方法處理。稱取3.0 g(精確至0.1 g)樣品貼壁放入20 mL頂空進(jìn)樣瓶中,加蓋密封。將樣品在60℃下孵育30 min,萃取40 min完成抽取。

      氣-質(zhì)譜聯(lián)用儀條件:色譜柱為HP-5 MS,30 m×250 μm×0.25 μm(美國安捷倫公司)。

      氣相色譜條件:初溫30℃,保持5 min;以3℃/min升至50℃,保持3 min;5℃/min升至150℃;20℃/min升至250℃,保持5 min[10]。進(jìn)樣口溫度 260 ℃,載氣流速(He)1.5 mL/min,不分流模式進(jìn)樣。

      質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)電離模式,電子能量70 eV;全譜掃描,質(zhì)量掃描范圍29~400 u;四極桿檢測器溫度150℃。以與樣品相同的GC-MS條件檢測正構(gòu)烷烴,計算保留指數(shù)(RI)。利用NIST11譜庫檢索(MS)及RI值比對,對化合物進(jìn)行定性分析。

      RI值計算公式:

      式中:X——未知化合物;Z,Z+1——分別為未知化合物流出前、后正構(gòu)烷烴所含碳原子的數(shù)目;R(X),R(Z),R(Z+1)分別表示未知化合物及碳原子數(shù)為Z,Z+1正構(gòu)烷烴的保留時間。

      1.3.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的定量方法

      1.3.5.1 內(nèi)標(biāo)物的配制 選用2,4,6-三甲基吡啶為內(nèi)標(biāo),利用去離子水將2,4,6-三甲基吡啶配制成50 mg/L的母液,使用時將母液稀釋100倍,即質(zhì)量濃度為0.5 mg/L,使用量為60 μL。

      1.3.5.2 定量方法 通過內(nèi)標(biāo)法對臭鱖魚中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定量分析,用內(nèi)標(biāo)物的峰面積與揮發(fā)性化合物峰面積的比值計算化合物的濃度。計算公式:

      2 結(jié)果與討論

      2.1 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

      由感官評定小組對正交試驗設(shè)計的16組試驗結(jié)果進(jìn)行感官評分,所得分?jǐn)?shù)按照方法1.3.2節(jié)所述進(jìn)行加權(quán)平均計分,結(jié)果見表4。B因素(發(fā)酵溫度)對感官評定的影響最大,其次是因素C(發(fā)酵鹽度),影響最小的為因素A(發(fā)酵時間)。感官評分最高的組合是A2B1C2,由極差得到影響感官評分的主次因素:B>C>A。根據(jù)正交試驗得到的最優(yōu)工藝組合為A2B3C2。綜上,臭鱖魚最優(yōu)發(fā)酵工藝參數(shù)為:發(fā)酵時間7 d、發(fā)酵溫度12℃、添加鹽含量為6%。

      表4 臭鱖魚的感官評分結(jié)果Table4 Sensory evaluation results of the stinky mandarin fish

      2.2 電子鼻檢測結(jié)果

      對發(fā)酵7d的鱖魚及新鮮鱖魚進(jìn)行電子鼻檢測,用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析(PCA)。主成分分析是設(shè)法將原來眾多具有一定相關(guān)性的幾個指標(biāo),重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來的指標(biāo),以評價原來變量的信息。在PCA主成分分析圖中,距離越遠(yuǎn)的兩組差異越大,距離越近的兩組差異越小。由表5可知第一主成分的貢獻(xiàn)率為98.171%,第二主成分的貢獻(xiàn)率為1.252%,累計貢獻(xiàn)率為99.423%,累計貢獻(xiàn)率大于80%可以進(jìn)行PCA分析[9]。利用Origin軟件制作PCA圖,結(jié)果如圖1所示??梢钥闯鲂掳l(fā)酵7d鱖魚與新鮮鱖魚的主成分有明顯的差異,可將發(fā)酵鱖魚與新鮮鱖魚區(qū)分開。

      采用雷達(dá)圖對電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果如圖2所示。發(fā)酵7 d的鱖魚與新鮮鱖魚相比R(5)(烴類)、R(6)(芳香類)、含硫類化合物及醇類變化明顯。提示臭鱖魚發(fā)酵前后,烴類、芳香類、含硫類化合物及醇類有較大改變。

      表5 解釋的總方差Table5 Total variance explained

      圖1 新鮮鱖魚與發(fā)酵7d的臭鱖魚主成分分析圖Fig.1 Principal component analyses of the fresh and stinky mandarin fish fermented 7 days

      圖2 新鮮鱖魚及發(fā)酵7d的臭鱖魚電子鼻數(shù)據(jù)的雷達(dá)圖分析Fig.2 Radar map analysis of fermented 7 days and fresh Mandarin fish

      2.3 GC-MS檢測結(jié)果

      采用頂空固相微萃取的方法結(jié)合GC-MS分析新鮮鱖魚及臭鱖魚的揮發(fā)性物質(zhì),得到發(fā)酵7 d及新鮮鱖魚的揮發(fā)性物質(zhì)。經(jīng)過NIST譜庫檢索,發(fā)酵鱖魚中檢出67種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),各種揮發(fā)性物質(zhì)及相對含量見表6。檢出的67種揮發(fā)性物質(zhì)中有醇類17種,酮類6種,醛類5種,酸類2種,酯類3種,含氮化合物2種,含硫化合物2種,芳香族化合物11種和含碳?xì)浠衔?0種。在總的揮發(fā)性物質(zhì)中醇類的總含量為10 887.04 ng/100 g,是主要的揮發(fā)性物質(zhì);其次是酮類4 106.79 ng/100 g,含氮化合物 3 140.08 ng/100g,醛類136.51 ng/100 g,依次為含碳?xì)浠衔铩⒎枷阕寤衔?、酯類、酸類及含硫化合物。而在新鮮鱖魚中共檢出30中揮發(fā)性物質(zhì),依次為醛類 (3 827.61 ng/100 g),醇類 (276.49 ng/100 g),酮類(201.31 ng/100 g),芳香族類(169.10 ng/100 g),酯類(131.87 ng/100 g),含碳?xì)浠衔铮?9.28 ng/100 g),含硫化合物(17.95 ng/100 g),酸類(10.07 ng/100 g)及含氮化合物(2.13 ng/100 g)。可以看出發(fā)酵鱖魚與新鮮鱖魚相比,無論是揮發(fā)性物質(zhì)的種類還是數(shù)量都存在明顯差異。

      表6 臭鱖魚揮發(fā)性化合物分析Table6 Analysis of the volatile compounds of stinky mandarin fish

      (續(xù)表6)

      (續(xù)表6)

      由表6可知,臭鱖魚中存在著大量的醇類物質(zhì),是新鮮鱖魚的39.38倍。其含量由高到低依次為α-松油醇、茴香甲醇、4-萜烯醇、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、1-甲基-4-(1-甲基亞乙基)-環(huán)己醇、1,3,3-三甲基雙環(huán)[2.2.1]-庚-2-醇、4,6,6-三甲基-[1S-(1α,2β,5α)]-雙環(huán)[3.1.1]庚-3-烯-2-醇、2-甲基-5-異丙基-二環(huán)[3.1.0]己烷-2-醇、2,6,6-三甲基-2-環(huán)己烯-1-甲醇、2-庚炔-1-醇、1,5-脫水-2-脫氧-D-阿拉伯-己-1-烯醇、反式-3-賴氨-2-醇、1,14-十四烷二醇、4,7,7-三甲基-雙環(huán)[4.1.0]庚-3-醇、3,7,11-三甲基-1-十二烷醇。醇類物質(zhì)被認(rèn)為是脂肪酸氧化的產(chǎn)物[11],推測可能是鱖魚在發(fā)酵過程中,豐富的脂肪酸氧化分解為醇類物質(zhì),使其風(fēng)味增加。該結(jié)果與發(fā)酵魚露中檢測到幾種低濃度的酯類及醇類[12]對魚露的風(fēng)味起重要作用相類似。

      酮類物質(zhì)含量是僅次于醇類物質(zhì)含量的第二大類揮發(fā)性物質(zhì)。從臭鱖魚中檢測的酮類物質(zhì)總量為新鮮鱖魚的20.40倍,包括6種化合物,依次為 2-甲基-3-辛酮、胡椒酮、2(1H)-喹啉酮、對乙基苯乙酮、2,2,6-三甲基-反式-1-氧雜螺[2.5]辛-4-酮及 5,9-二甲基-2-(1-甲基乙基)-1-環(huán)癸酮。胡椒酮具有類似樟腦和薄荷的香味,C4-C9酮類物質(zhì)是通過β-氧化產(chǎn)生的,能夠產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的氣味且有較低的閾值[13],是食物重要的成香物質(zhì)。例如,發(fā)酵香腸[14]中2,3-辛二酮等酮類是構(gòu)成其奶油香氣,賦予其特殊風(fēng)味的重要成分。

      在發(fā)酵鱖魚中檢測到5種醛類物質(zhì),包括己醛、庚醛、壬醛、癸醛、(3,3-二甲基亞環(huán)己基)-乙醛。其中壬醛具玫瑰、柑橘等香氣,有強(qiáng)的油脂氣味。在發(fā)酵過程中,脂肪及脂肪組織發(fā)生脂解作用,產(chǎn)生的游離脂肪酸是氧化反應(yīng)的底物,脂肪氧化產(chǎn)生的主要物質(zhì)是醛類[15]。脂肪醛具有較低的閾值,大部分具有灼燒后的味道[16],也是構(gòu)成肉制品特殊風(fēng)味的重要物質(zhì)[17-18]。

      在新鮮鱖魚中檢出1種酸類化合物,在發(fā)酵鱖魚中檢出2種酸類化合物,酸類化合物大部分來自碳水化合物分解的產(chǎn)物[19],還有一部分來自脂肪的氧化和氨基酸的微生物發(fā)酵[16]。在發(fā)酵鱖魚中的兩種酸類分別是油酸和棕櫚酸,這些長鏈脂肪酸是滋味和風(fēng)味物質(zhì)的前提物質(zhì),而在腌制食品中不能直接提高產(chǎn)品的感官[20]。

      發(fā)酵7d鱖魚與新鮮鱖魚中酯類含量相差不多,種類成分明顯差異。通常,酯類物質(zhì)會賦予產(chǎn)品香甜的果香味[21]。酯類是微生物利用醇和酸進(jìn)行酯化作用產(chǎn)生的[19]。其中甲酸庚酯、己酸甲酯具有堯尾和玫瑰底香果香,有似梅子的甜的香韻[22]。這些酯類物質(zhì)賦予臭鱖魚獨特的酯香味。

      含氮化合物在發(fā)酵的鱖魚中共檢測到2種,含量很高。 吲哚(3 097.71 ng/100 g),4-(氨基甲基)-1-乙基吡啶(42.37 ng/100 g),吲哚的含量較高,并具有較低的閾值,在新鮮鱖魚中檢測到少量的吲哚(2.13 ng/100 g),推測吲哚為發(fā)酵鱖魚的特征性風(fēng)味物質(zhì),主要存在于花油中,呈花香味。在發(fā)酵的鱖魚中共檢測出1種含硫化合物二甲基四硫醚(12.31 ng/100 g),主要是在發(fā)酵過程中微生物分解蛋氨酸產(chǎn)生的[19],含硫化合物使食品產(chǎn)生不愉快的味道。

      芳香族化合物檢測到11種,含量依次為茴香腦、苯酚、雙戊烯、4-甲基苯酚、鄰二甲苯、萘、乙基苯、異丙烯基甲苯、苯甲醛、(1-甲氧基-4-甲基-3-戊烯基)-苯。茴香腦又稱茴香烯,是植物中的一種化學(xué)物質(zhì),存在于八角小茴香中,帶有甜味,具有茴香特殊的香味[23]。其中雙戊烯又稱為檸檬烯,具有檸檬香味,從干發(fā)酵香腸中檢測出雙戊烯[24]。一些酚類化合物具有藥香味[16]。這些化合物賦予發(fā)酵鱖魚特有的發(fā)酵的味道。

      發(fā)酵7 d,從鱖魚中共檢測到20種碳?xì)浠衔?,為新鮮鱖魚的30.20倍。其中β-羅勒烯、松油烯、水芹烯、羅漢柏烯、α-柏木萜烯及反-菖蒲烯是植物中的化學(xué)物質(zhì)具有特殊的香味[23,25]。在發(fā)酵的鱖魚中檢測到這種香味,可能是由于發(fā)酵時放入的植物香料在發(fā)酵過程中釋放到發(fā)酵體系中,后被發(fā)酵體系中的鱖魚吸收。

      在所有檢測到的化合物中,變化最明顯的是醇類化合物、酮類化合物及烯烴類化合物,推測這些風(fēng)味成分的改變可能與臭鱖魚的特殊風(fēng)味有關(guān)。

      3 結(jié)論

      利用正交試驗對臭鱖魚發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,得到最佳發(fā)酵工藝條件:發(fā)酵時間7 d、發(fā)酵溫度12℃、添加鹽含量6%,在此條件下生產(chǎn)的臭鱖魚魚肉呈獨特的蒜瓣狀,具有獨特的香臭味及回香味。利用電子鼻可明顯區(qū)分新鮮鱖魚和發(fā)酵后鱖魚,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中烴類、芳香類、含硫類化合物及醇類有明顯的變化。采用SPME-GC-MS對鱖魚的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測,共檢測到67種揮發(fā)性物質(zhì),其中包括醇類17種,酮類6種,醛類5種,酸類2種,酯類3種,含氮化合物2種,含硫化合物1種,芳香族化合物11種和含碳?xì)浠衔?0種。鱖魚發(fā)酵前、后醇類化合物增加了39.38倍,酮類化合物增加20.40倍,碳?xì)漕惢衔镌黾?0.20倍,含氮化合物1471.00倍,推測這些風(fēng)味成分的改變可能與臭鱖魚的特殊風(fēng)味有關(guān)。

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