洋蔥、生姜和大蒜對鰱魚魚丸揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

儀淑敏，倪 雪，李 強(qiáng)，李 歡，李學(xué)鵬，勵建榮

（渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，國家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧 錦州 121013）

0 引言

洋蔥、生姜和大蒜是我國傳統(tǒng)的藥食兩用植物，其提取物含有多種活性成分，有抑菌、抗氧化［1-3］等作用.另外，洋蔥、生姜和大蒜具有辛辣芳香氣味，可作為香辛料、調(diào)味料.國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)針對生姜、洋蔥和大蒜進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)生姜經(jīng)酶處理有助提高浸提物中姜油樹脂和6-姜辣素的含量［4］.大蒜在減緩高血脂并發(fā)癥方面表現(xiàn)出積極作用［5］，Sahebkar等還研究了大蒜對血液中脂蛋白（a）濃度的影響［6］.而無論是洋蔥、生姜還是大蒜的提取物，均可對冷卻豬肉產(chǎn)生保鮮作用，其中大蒜提取物效果最佳［7］.但是研究大多集中于保鮮、產(chǎn)品開發(fā)以及依靠藥用價值研發(fā)的制劑等方面.鰱魚具有生長快、成本低、營養(yǎng)價值高等特點，肉白、質(zhì)嫩，可加工成魚糜制品，但由于具有不受人歡迎的土腥味，影響了其作為原料加工成魚糜制品的開發(fā)和利用.洋蔥、生姜、大蒜是魚糜制品生產(chǎn)過程中的重要調(diào)味物質(zhì)，可以有效改善魚糜制品的風(fēng)味.

本文主要采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，針對分別添加了洋蔥、生姜、大蒜的魚糜制品，檢測其揮發(fā)性組分的變化，旨在能夠提供一定的改善淡水魚糜制品風(fēng)味的參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍白鰱魚魚糜，購于洪湖市井力水產(chǎn)公司；玉米淀粉，吉林省杞參食品有限公司；洋蔥、生姜和大蒜，購于錦州市渤海大學(xué)西門菜市場.

CR-400型色彩色差計，日本柯尼卡美能達(dá)；TA.XT-plus型質(zhì)構(gòu)儀Stable Micro Systems公司；PB-10型pH計，賽多利斯公司；Biofuge stratos臺式高速離心機(jī)，美國Thermo Fisher公司；LRH系列生化培養(yǎng)箱，上海一恒科技有限公司；7890A-5975C型氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國Agilent；50/μmDVB/CAR/PDMS型萃取頭，美國Supelco；PEN3便攜式電子鼻系統(tǒng)，德國Airsense公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 預(yù)處理

取新鮮的洋蔥、生姜、大蒜可食用部分，洗凈、切塊、絞肉機(jī)絞碎，置于4℃冰箱中備用.

1.2.2 魚丸的制作

配方：白鰱魚糜70～72%、淀粉15%、鹽3%、水10%、生姜、洋蔥、大蒜的添加量為：0～2.0%.

工藝流程：鰱魚魚糜→斬拌1～2 min→鹽斬2 min→加入淀粉、水、生姜、洋蔥、大蒜→斬拌20 min→成型→水浴凝膠（40～45℃，20 min）→沸水浴3 min→冷卻.

1.2.3 色澤分析

利用色彩色差計來對L*、a*、b*值進(jìn)行測定.白度的計算參考Fujii［8］運用的公式.

1.2.4 凝膠強(qiáng)度

將魚糜凝膠切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的立方體.選擇TA-XT-PLUS（SMS）型質(zhì)構(gòu)儀對魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度進(jìn)行分析.質(zhì)構(gòu)儀的測前速度、測試速度、測后速度、壓縮距離和觸發(fā)力分別設(shè)定為：1 mm/s、1 mm/s、1 mm/s、15 mm、10 g；探頭型號P/0.5.每組樣品平行5次.

1.2.5 持水性

參考余永名等［9］測定持水性的方法，用3張濾紙將稱重為W1、厚度為5 mm的魚糜凝膠樣品薄片包裹后，在4℃條件下以5000 g的轉(zhuǎn)速將其離心15 min，隨后稱取經(jīng)離心的樣品質(zhì)量，記為W2.按下式計算持水性：

1.2.6 電子鼻分析

參考徐永霞等［10］的方法，準(zhǔn)確稱取絞碎的魚丸5.0 g于50 mL燒杯中，保鮮膜封口后于4℃冰箱中放置30 min，電子鼻的測定條件設(shè)定為：測定時間120 s，進(jìn)樣流量300 mL/min，內(nèi)部流量300 mL/min，頂空溫度25℃.每個樣品的測定重復(fù)3次.PEN3型便捷式電子鼻傳感器的性能描述參見表1.

表1 電子鼻傳感器性能描述

1.2.7 GC-MS分析

固相微萃取：準(zhǔn)確稱取絞碎后的魚丸樣品3.0 g放置于20 mL的頂空瓶內(nèi)，再加入飽和氯化鈉溶液6 mL并放入磁轉(zhuǎn)子，聚四氟乙烯隔墊進(jìn)行密封，在50℃磁力攪拌器中加熱并平衡15 min.將DVC/CAR/PDMS 50/30 μm萃取頭在270℃條件下活化60 min后，頂空吸附40 min，再解吸5 min.

氣相色譜條件：VF-5 ms柱：30 m × 0.25 mm × 0.25 μm；載氣：He，流速：1.0 mL/min，不分流模式進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：柱初溫為40℃保持3 min，以3℃/min的速度升溫至100℃后，再以5℃/min的速度升溫至230℃.質(zhì)譜條件：傳輸溫度為280℃；離子阱溫度為220℃；掃描范圍：采集的質(zhì)量范圍30～550 m/z；

1.2.8 數(shù)據(jù)分析

每組試驗重復(fù)進(jìn)行3次，利用SPSS 19.0進(jìn)行重復(fù)測量方差分析，將顯著性水平設(shè)置為P<0.05，采用origin 9.0進(jìn)行繪圖.

電子鼻的數(shù)據(jù)分析：取第94～96 s穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行主成分分析（PCA）.

GC-MS數(shù)據(jù)分析：采用計算機(jī)譜庫（NIST 11/Wiley 7.0）檢索樣品中揮發(fā)性成分的定性分析，各個色譜峰的保留指數(shù)依據(jù)C8～C20正構(gòu)烷烴的保留時間進(jìn)行計算，從而確認(rèn)揮發(fā)性物質(zhì)的化學(xué)組成.采用面積歸一化法進(jìn)行揮發(fā)性成分的定量分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 魚丸感官品質(zhì)的變化

魚糜制品的白度是判斷其品質(zhì)的直觀標(biāo)準(zhǔn).表2是0～2.0%洋蔥、生姜、大蒜對魚丸色澤的影響.由表可知，隨著添加物量的逐漸增加，L*值、a*值呈不顯著變化（P>0.05），在添加量為2.0%時，生姜、大蒜的b*值升高（P<0.05），白度變化不顯著（P>0.05），因此，添加洋蔥、生姜、大蒜對魚丸的色澤影響不顯著.

表2 洋蔥、生姜和大蒜對魚丸色澤的影響

2.2 洋蔥、生姜和大蒜對魚丸持水性及凝膠強(qiáng)度的影響

不同添加物對魚丸凝膠強(qiáng)度及持水性的影響如圖1所示.添加大蒜可提高魚丸的凝膠強(qiáng)度和持水性，而添加生姜和洋蔥，分別使魚丸樣品的凝膠強(qiáng)度和持水性隨著添加量的增加而下降，但整體均呈不顯著變化趨勢（P>0.05），其原因可能是部分物質(zhì)的生物活性在魚丸高溫凝膠過程有所降低［11-12］.

2.3 電子鼻分析

魚丸氣味的變化可影響產(chǎn)品品質(zhì)，是消費者選購產(chǎn)品的重要參考指標(biāo)之一.電子鼻通常用于檢測揮發(fā)性有機(jī)化合物，是食品相關(guān)行業(yè)的重要工具［13］.采用電子鼻技術(shù)分析了不同添加物對魚丸樣品氣味的影響，差異如圖2所示，洋蔥、生姜、大蒜在各自組分中的添加量為10 g/kg時，魚丸的風(fēng)味輪廓間存在顯著的差異，傳感器R（2）、R（9）和R（7）的響應(yīng)值變化最為顯著，且顯著程度依次升高，主要是無機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、氮氧化合物的含量因添加物的不同而變化［14］.

采用PCA法對氣味數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計可進(jìn)一步表征不同樣品間氣味的差異.圖3表明，第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率為91.81%，與第二主成分（PC2）貢獻(xiàn)率之和達(dá)到99.48%，原始高維矩陣數(shù)據(jù)的信息被較好的反映出來，這說明電子鼻能夠?qū)⒉煌幚斫M魚丸的氣味變化有效區(qū)分出來，這與崔方超等的發(fā)現(xiàn)相似［14］.然后可用GC-MS對揮發(fā)性風(fēng)味成分的具體差異進(jìn)一步分析和鑒定.

2.4 GC-MS分析

HS-SPME-GC-MS技術(shù)能夠富集風(fēng)味物質(zhì)并進(jìn)行定性定量分析，高效準(zhǔn)確，是已廣泛應(yīng)用的風(fēng)味分析方法［15］.應(yīng)用HS-SPME-GC-MS技術(shù)分析了對照組及添加洋蔥、生姜和大蒜魚丸中的揮發(fā)性成分，分別檢測到34種、45種、63種、40種物質(zhì)，結(jié)果如表3所示，魚丸中風(fēng)味物質(zhì)的種類增加，是由于洋蔥、生姜和大蒜的添加，而醇類、酯類、酸類、烴類、醛類、酮類是組成其風(fēng)味成分的主要物質(zhì)，在對洋蔥、生姜和大蒜中風(fēng)味物質(zhì)的研究中有相似結(jié)論［16］.

對照組樣品共鑒定出34種揮發(fā)性物質(zhì)，主要是酸類（33.46%）、烴類（39.16%）、醇類（11.51%）、醛類（10.55%）.揮發(fā)性成分含量較高的是甲苯（14.53%）、硬脂酸（11.43%）、茴香烯（11.12%）等化合物.

添加洋蔥的魚丸樣品鑒定出45種揮發(fā)性物質(zhì)，風(fēng)味物質(zhì)種類顯著增加，其中酸類物質(zhì)由33.46%下降到2.78%，酯類及含硫化合物分別由0.09%、6.55%增加到10.20%、37.92%；對風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的是烯丙硫醇（22.29%）、乙酸乙酯（8.61%）、二烯丙基二硫醚（8.21%）.洋蔥中的揮發(fā)性成分主要為硫醇、硫醚類等含硫化合物，其中影響較大的是二丙基二硫醚，它是一種散發(fā)出辛辣味的風(fēng)味物質(zhì)，在稀釋時有青草香韻.1,4-二噻烷（1.69%）具有尖刺的氣息，是大蒜、洋蔥的特征性氣味［11］.由于魚糜凝膠過程中的高溫處理，洋蔥中原有的部分風(fēng)味化合物分解，其中部分一硫和二硫化物分解成硫醇類物質(zhì)，因此硫醇類以及二丙基二硫醚含量較高［17-18］.

表3 魚丸樣品揮發(fā)性成分及其相對含量

表3 魚丸樣品揮發(fā)性成分及其相對含量（續(xù)）

添加生姜的魚丸樣品鑒定出63種揮發(fā)性物質(zhì)，風(fēng)味物質(zhì)的種類及總量均有變化，醇類和醚類總量分別由11.51%、5.93%上升至32.23%、22.86%，酸類總量由33.46%下降到11.44%，其中貢獻(xiàn)較大的成分為桉葉油醇（20.07%）、乙二醇二乙醚（12.67%）、莰烯（4.07%）.生姜中揮發(fā)性有效成分大多是單萜、倍半萜烯類及其含氧衍生物，還有一些醛酮類化合物［19-20］.如表3所示，添加生姜樣品中檢測出單萜、倍半萜烯類及其含氧衍生物含量達(dá)到44.81%，構(gòu)成了生姜清雅的香氣特征.單萜、倍半萜烯類及其含氧衍生物大多有較強(qiáng)的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品、香料和化妝品工業(yè)的重要原料［21］.

添加大蒜的魚丸中鑒定出40種物質(zhì)，風(fēng)味物質(zhì)種類略有增加，酸類、烴類、醛類物質(zhì)分別由33.46%、29.16%、10.55%下降到3.90%、21.77%、1.76%，含硫化合物由6.55%上升至59.48%，其中影響最大的是二烯丙基二硫醚、硫化丙烯及烯丙硫醇等含硫化合物，二丙基二硫醚是天然大蒜的主要成分，它是一種散發(fā)出辛辣味的風(fēng)味物質(zhì)，有青草香韻.當(dāng)魚丸經(jīng)熱處理形成凝膠的同時，熱效應(yīng)分解了大蒜中的部分硫化物生成硫醇類物質(zhì)，升高了硫醇類和二丙基二硫醚的含量，從而有效地改善產(chǎn)品風(fēng)味［20-21］.

由圖4可知，具有清香和甜香風(fēng)味的烴類物質(zhì)在不同魚丸樣品中均被檢測出較高的含量，烴類化合物對魚糜制品的整體風(fēng)味具有一定貢獻(xiàn)；氣味閾值較高的烷烴類物質(zhì)對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)較??；而對魚腥味有重要的貢獻(xiàn)的一些醛和酮，可由烯烴類化合物在一定條件下形成.茴香烯、雙戊烯、γ-萜品烯，松油烯在所有魚丸樣品中均有檢出，其中茴香烯的相對含量較高.多不飽和脂肪酸發(fā)生氧化后，能夠產(chǎn)生閾值較低的醛類物質(zhì)，特別是飽和醛類物質(zhì)中的C6～C12，它們對總體氣味特征的影響十分重要，且閾值極低.醛類化合物具有清香、果香和堅果香的芳香特質(zhì)［22］；其中庚醛、己醛、壬醛、苯甲醛分別具有果香、其中庚醛具有果香、青草味、魚腥味和令人愉快的堅果香［23-24］；添加洋蔥、生姜、大蒜到魚丸中，己醛、壬醛、庚醛的含量均有所下降，掩蓋了魚丸的土腥味.在醇類物質(zhì)中，那些具有類似金屬味和蘑菇味的不飽和醇，閾值相對較低，對風(fēng)味能夠起到一定的作用，而對整體氣味貢獻(xiàn)較小的醇類物質(zhì)一般閾值較高.1-辛烯-3-醇、芳樟醇、4-萜烯醇、α-松油醇在所有樣品均檢測出.樣品中檢測到噻唑類、噻吩類、噻烷類雜環(huán)化合物，這類化合物通常是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，具有肉香味；噻唑類物質(zhì)它在食品體系中主要呈海鮮風(fēng)味、堅果香味和爆米花香味［25-26］，對魚丸的整體香氣具有重要貢獻(xiàn).

3 結(jié)論

添加洋蔥、生姜和大蒜到鰱魚魚丸中，對魚丸色澤、凝膠強(qiáng)度及持水性品質(zhì)指標(biāo)影響不顯著；當(dāng)添加量為10 g/kg時，應(yīng)用電子鼻技術(shù)能將添加不同物質(zhì)魚丸區(qū)分開；應(yīng)用HS-SPME-GC-MS技術(shù)分析了對照組及添加洋蔥、生姜和大蒜魚丸中的揮發(fā)性成分，分別檢測到34種、45種、63種、40種物質(zhì)，主要為醇類、醛類、烴類及含硫化合物.洋蔥、生姜、大蒜的添加對魚糜制品揮發(fā)性物質(zhì)種類及相對含量有影響，洋蔥和大蒜對含硫化合物的含量影響顯著，生姜的添加影響單萜、倍半萜烯類及其含氧衍生物的含量，其中生姜的作用效果較顯著.