臭氧氣浮漂洗對鰱魚糜揮發(fā)性成分的影響

周鴻宇，劉歡，熊善柏，劉友明

華中農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院/長江經(jīng)濟帶大宗水生生物產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展教育部工程研究中心/國家大宗淡水魚加工技術(shù)研發(fā)分中心（武漢），武漢 430070

鰱作為我國四大家魚之一，分布廣泛，具有產(chǎn)量高、價格低、肉質(zhì)白等特點，已成為我國生產(chǎn)冷凍魚糜的主要原料［1］。由于鰱以水中的藻類為食，魚肉中土腥味較重，且不易去除，這在很大程度上限制了鰱魚制品的開發(fā)和深加工［2］。

漂洗是魚糜制作的關(guān)鍵步驟之一，可以有效除去碎魚肉中的肌漿蛋白、血液、脂肪和其他含氮化合物，使得最終產(chǎn)品的質(zhì)地、顏色和氣味得到很大程度的改善［3］。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1 t的魚糜，需要消耗10～15 t 的水［4］。漂洗消耗的水和漂洗后的廢水增加了魚糜的生產(chǎn)成本，并對自然環(huán)境造成影響［5］，不符合綠色可持續(xù)發(fā)展的理念。臭氧的強氧化性，使其擁有良好的脫腥效果與殺菌能力，可與食品直接接觸，使用后易分解，不產(chǎn)生二次污染等，現(xiàn)已逐漸運用于魚糜漂洗工藝中。阮秋鳳等［6］研究發(fā)現(xiàn)，使用適當濃度的臭氧水和自來水混合漂洗鰱魚糜，可有效減少漂洗用水量，增加魚糜凝膠的白度和膠凝強度。肖淑婷等［7］研究發(fā)現(xiàn)，使用臭氧水漂洗鰱魚糜，去除土腥味能力與傳統(tǒng)漂洗相當，且隨著臭氧漂洗次數(shù)增加會加劇哈喇味。臭氧氣浮漂洗是將臭氧氣體源源不斷通入水中，在漂洗液中形成氣-液兩相流體，節(jié)約漂洗用水的同時，解決了臭氧溶解度小與碎魚肉接觸不充分的問題。有研究表明，臭氧氣浮漂洗用水量僅為傳統(tǒng)漂洗的50%左右，漂洗后魚糜的氣味感官評價，兩者也有較大差異［8］。 雖然目前已有很多關(guān)于臭氧處理魚糜的報道，但臭氧處理對魚糜揮發(fā)性成分變化的研究并不多，尤其采用臭氧氣浮漂洗處理魚糜，對魚糜具體揮發(fā)性成分變化的研究更是空白。

本研究選用臭氧氣浮漂洗工藝制備鰱魚糜，采用電子鼻對魚糜整體揮發(fā)性成分進行檢測，并結(jié)合HS-SPEM-GC-MS法對不同漂洗方式處理后魚糜中的具體揮發(fā)性成分進行鑒定。對比分析臭氧氣浮漂洗和傳統(tǒng)漂洗方式對鰱魚糜腥味的影響，確定臭氧氣浮漂洗魚糜的最佳時間，以期對鰱冷凍魚糜生產(chǎn)工藝的改良提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮鰱，體質(zhì)量（3 000±200）g，購于華中農(nóng)業(yè)大學校內(nèi)農(nóng)貿(mào)市場。

FOX4000 型電子鼻，法國Alpha M.O.S 公司；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀，美國Agilent公司。

1.2 試驗方法

1）臭氧氣浮漂洗處理。對鰱魚肉進行漂洗過程中，將三叉導管插入容器底部，持續(xù)向漂洗水通入臭氧，并持續(xù)攪拌溶液使臭氧產(chǎn)生的氣泡充分與原料魚肉接觸。臭氧氣流速率保持恒定狀態(tài)（2.5 L 漂洗液通入臭氧流量為7.5 mg/min），通過控制通入時長以確定不同劑量的臭氧對鰱魚糜品質(zhì)的影響。

2）不同漂洗處理的冷凍魚糜樣品的制備。鰱去鱗、去頭、去內(nèi)臟，使用0 ℃的冰水清洗、采肉，分別進行1 次臭氧氣浮漂洗（漂洗液與魚糜的質(zhì)量比為5∶1）5 、10、15、20 min，漂洗結(jié)束后靜置 5 min，將漂洗后的魚糜在2 500 r/min 下離心脫水5 min，加入4%蔗糖，自封袋包裝后于-80 ℃速凍2 h。采用傳統(tǒng)的3 次漂洗作為常規(guī)對照組，即4 ℃自來水漂洗2次后，用0.5% NaCl 溶液漂洗1 次（每次漂洗液與魚糜的質(zhì)量比為5∶1）。每次漂洗時，先緩慢攪拌5 min，再靜置5 min。

3）電子鼻檢測。參考尤娟等［9］的方法。電子鼻各傳感器相應嗅覺指標如表1所示。

表1 電子鼻18根傳感器的相應特性Table 1 The corresponding characteristics of 18 sensors of electronic nose

4）HS-SPME-GC-MS 法測定魚糜揮發(fā)性成分。參考王方［10］的方法。

ROAV 分析參考劉登勇等［11］的分析方法，判斷產(chǎn)品關(guān)鍵性風味物質(zhì)成分。揮發(fā)性風味物質(zhì)對食品風味貢獻情況以相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）大小進行判斷，將對風味貢獻最大的物質(zhì)的ROAV設(shè)為100，公式如下：

式（1）中，Crs、Cri分別為貢獻最大的物質(zhì)與各揮發(fā)物質(zhì)的相對含量；Ts、Ti分別為貢獻最大的物質(zhì)與各揮發(fā)性物質(zhì)的閾值。

本研究中，對于傳統(tǒng)漂洗的魚糜，定義壬醛為ROAVstan=100；對于臭氧氣浮漂洗的魚糜，定義己醛ROAVstan=100；其他揮發(fā)性物質(zhì)的ROAV值依式（1）計算。0.1 ≤ROAV＜1，表示該物質(zhì)對總體風味有重要修飾作用；1≤ROAV≤100，表示該物質(zhì)是樣品的關(guān)鍵風味物質(zhì)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

電子鼻數(shù)據(jù)用FOX4000 電子鼻自帶軟件（AlphaSoft 12.0 工作站）和SPSS 25.0 軟件處理，采用主成分分析法分析數(shù)據(jù)，Origin2018b軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻法判別臭氧氣浮漂洗對鰱魚肉揮發(fā)性成分的影響

由表2 可知，與傳統(tǒng)漂洗魚糜相比，臭氧氣浮漂洗5、10、15、20 min 的魚糜分別有5、9、8、9 個電子鼻的傳感器在響應值上有顯著差異（P＜0.05）。與傳統(tǒng)漂洗魚糜相比，當臭氧氣浮漂洗時間超過10 min時，傳感器LY2/LG、LY2/AA、LY2/gCTL、T30/1、T70/2、P30/1、P40/2、P30/2 的響應值皆有顯著變化（P＜0.05），而在其他傳感器中差異不明顯。這表明臭氧氣浮漂洗達到一定時間后，魚糜中的揮發(fā)性成分在氧化能力較強的氣體（氯、氟）、有機化合物（乙醇）、有毒氣體（硫化氫）、極性化合物、芳香族化合物（甲苯、二甲苯）、可燃性氣體物（碳氫化合物）幾類揮發(fā)性物質(zhì)中出現(xiàn)差異。

表2 不同漂洗處理的魚糜的電子鼻傳感器響應值Table 2 Response values of E-nose sensors for surimi by different rinsing treatments

為進一步探究傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗魚糜間風味成分的差異，對傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗魚糜的電子鼻檢測數(shù)據(jù)進行PCA 分析，三維主成分分析的結(jié)果見圖1。由圖1 可知，3 個主成分的總貢獻率為96.58%，可以充分反映原始數(shù)據(jù)信息。樣品之間的距離越遠說明區(qū)分效果越明顯。圖1 中傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗10 min 后的魚糜間有一定距離，臭氧氣浮漂洗20 min 魚糜同其他臭氧氣浮漂洗魚糜間距離也較遠。此結(jié)果表明臭氧氣浮漂洗魚糜達到10 min 以上時，其整體揮發(fā)性氣味相比傳統(tǒng)漂洗魚糜出現(xiàn)較大差異，且隨著臭氧氣浮漂洗魚糜時間的延長，臭氧氣浮魚糜間的整體氣味也將有所區(qū)別。

圖1 不同漂洗方式處理魚糜的電子鼻PCA圖Fig.1 Electronic nose PCA diagram of surimi treated by different rinsing methods

2.2 HS-SPME-GC-MS技術(shù)分析臭氧漂洗鰱魚糜的揮發(fā)性成分

通過HS-SPME-GC-MS 技術(shù)共檢測出24 種揮發(fā)性物質(zhì)，在傳統(tǒng)漂洗魚糜以及臭氧氣浮漂洗5、10、15、20 min 的魚糜樣品中分別檢測出 15、9、12、11 和11 種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醛、醇、酮、碳氫化合物和其他物質(zhì)等，結(jié)果見表3。

表3 不同漂洗處理的魚糜中揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量Table 3 The relative content of volatile substance in surimi treated by different rinsing methods %

在漂洗后鰱魚糜揮發(fā)性成分中，醛類化合物具有較高的相對含量，主要包括己醛、壬醛、庚醛、癸醛等。在傳統(tǒng)漂洗魚糜中，這4 種醛類的含量分別為8.62%、2.87%、1.20%、0.81%，均高于臭氧氣浮漂洗魚糜中的含量，且隨著臭氧氣浮漂洗時間的增加，壬醛的相對含量呈先降低后升高的趨勢；醇、酮類化合物在漂洗后的鰱魚糜中種類較少，隨著臭氧氣浮漂洗時間的增加，1-辛烯-3-醇的相對含量呈上升趨勢，而3，5-辛二烯-2-酮相對含量呈先降低后升高的趨勢；在魚糜揮發(fā)性成分中碳氫化合物種類較多，而1-甲基-4-硝甲基-哌啶和5-甲基-2-苯基-吲哚等其他化合物在臭氧氣浮漂洗魚糜中并未被檢測出。

樣品總體風味一般由揮發(fā)性物質(zhì)的濃度和感覺閾值共同決定。為進一步確定傳統(tǒng)漂洗鰱魚和臭氧氣浮漂洗鰱魚糜的主體風味成分，我們采用ROAV分析法分析魚糜中的揮發(fā)性成分對魚糜氣味的貢獻程度，結(jié)果見表4。

由表4可知，ROAV≥1的揮發(fā)性物質(zhì)有己醛、庚醛、壬醛、癸醛和1-辛稀-3-醇，說明它們在傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗魚糜中，對魚糜的氣味都有較大的貢獻；ROAV 在0～1 的揮發(fā)性物質(zhì)有D-檸檬烯和萘，說明它們對魚糜氣味起修飾作用。

表4 特征揮發(fā)性風味物質(zhì)的閾值、相對氣味活度值及氣味Table 4 Threshold，ROAV and odour of characteristic volatile flavor substance

3 討 論

本研究結(jié)果表明，使用臭氧氣浮漂洗魚糜同傳統(tǒng)漂洗魚糜在整體揮發(fā)性氣味上有差異。付湘晉等［13］認為，T30/1、T70/2 、P30/2 、LY2/AA 傳感器對鰱魚糜中的哈喇味有特異響應，而眾多的研究已表明，使用一定濃度臭氧處理魚肉會加速魚肉中脂肪氧化，從而產(chǎn)生哈喇味。因此，臭氧氣浮漂洗魚糜與傳統(tǒng)漂洗魚糜在呈現(xiàn)哈喇味的揮發(fā)性成分上存在顯著差異（P＜0.05）。

通過 HS-SPME-GC-MS 和ROAV 分析法進一步探究臭氧氣浮漂洗對魚糜揮發(fā)性成分的影響。本研究表明，醛類化合物是魚糜的主要氣味貢獻成分，在臭氧氣浮漂洗魚糜中的含量均低于傳統(tǒng)漂洗魚糜中，這說明臭氧氣浮漂洗魚糜在一定程度上可以有效脫除魚糜中的腥味。Yang 等［14］研究表明，醛類多源于肉中多不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生，因其閾值不高，相對含量的不同會造成產(chǎn)品氣味差異較大，其對產(chǎn)品風味的形成產(chǎn)生很大影響，與本研究結(jié)果一致。壬醛的相對含量隨臭氧氣浮漂洗時間的增加呈現(xiàn)先降低后升高趨勢。這可能是因為隨著臭氧氣浮漂洗時間的延長，脂肪酸和醇類被氧化為醛類。

在漂洗鰱魚糜中，1-辛烯-3-醇也是魚糜氣味的主要貢獻物質(zhì)，相對含量較高的。這是因為魚肉中含有豐富的亞油酸，1-辛烯-3-醇作為不飽和醇，一般由亞油酸的過氧化物降解產(chǎn)生［15］，在臭氧氣浮漂洗魚糜中，臭氧加速了魚糜中脂肪酸的氧化，從而在魚糜中生成了較多的1-辛烯-3-醇。由于1-辛烯-3-醇的閾值較低，也常被認為可作為評價魚肉腥味和柔和香味的風味標志物［16］。

酮類物質(zhì)產(chǎn)生的主要來源是魚肉中游離氨基酸的降解以及不飽和脂肪酸的氧化和醇類物質(zhì)氧化產(chǎn)生［17］。因此，3，5-辛二烯-2-酮相對含量的變化和臭氧氣浮漂洗魚糜中檢測出甲基壬基甲酮，可能是隨著臭氧氣浮漂洗時間的延長，脂肪酸和醇類被臭氧氧化，或者是由于臭氧的強氧化作用導致不飽和脂肪酸的降解更嚴重。

鰱魚糜揮發(fā)性物質(zhì)中檢測出較多的碳氫化合物，這可能是烷基自由基的脂質(zhì)自動氧化或類胡蘿卜素的分解生成所致。由于碳氫化合物的整體閾值相較其他產(chǎn)物高很多，對于魚糜整體的風味貢獻很?。?8］。揮發(fā)性物質(zhì)中被檢測出的萘、間二甲苯、對二甲苯等物質(zhì)，可能是從環(huán)境污染物中遷移而來［19］。

有研究認為，直鏈胺和吡啶、吲哚等環(huán)狀胺與魚體的腥味有關(guān)［20］。與傳統(tǒng)漂洗的魚糜相比，臭氧氣浮漂洗魚糜的揮發(fā)性物質(zhì)中未檢測出1-甲基-4-硝甲基-哌啶和5-甲基-2-苯基-吲哚。由此說明相比傳統(tǒng)漂洗，臭氧氣浮漂洗對鰱魚糜中的腥味物質(zhì)有一定脫除作用。

綜上所述，傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗魚糜在整體揮發(fā)性氣味上有顯著差別，二者在揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對含量上均有較大差異。與傳統(tǒng)漂洗魚糜相比，臭氧氣浮漂洗魚糜中揮發(fā)性成分較少，對魚腥味貢獻較大（ROAV≥1）的己醛、庚醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇等相對含量均有所降低，且在臭氧氣浮漂洗15～20 min 后，在鰱魚糜中未檢出庚醛和癸醛。相比傳統(tǒng)漂洗和臭氧氣浮漂洗5、10 min，臭氧氣浮漂洗魚糜時間達到15 min 及以上時，可更有效脫除魚糜腥味。但也有研究表明，隨著臭氧漂洗過程中臭氧濃度與時間的增加，會造成鰱魚糜中蛋白的過度氧化及其凝膠能力變?nèi)醯炔焕绊懀?1-22］。因此，采用臭氧氣浮漂洗脫除魚糜腥味時間應控制在10～15 min。