酵母抽提物對(duì)小黃魚邊角料腥味脫除研究

歐陽偉虹， 胡 偉， 周旭靜， 孫武千， 劉利萍*

（1. 浙江萬里學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波315100；2. 寧波蘭洋水產(chǎn)食品有限公司，浙江 寧波315731）

小黃魚屬低值魚類，但風(fēng)味鮮美，富含人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)成分，食用價(jià)值高。 在小黃魚產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的小黃魚邊角料，即帶頭和內(nèi)臟的魚排。 魚排含有大量的蛋白質(zhì)和豐富的鈣，直接廢棄浪費(fèi)水產(chǎn)資源污染環(huán)境，充分利用小黃魚加工后的邊角料顯得尤為必要，但受限于其帶有腥味、泥土味等不良風(fēng)味，往往難以進(jìn)一步加工利用，因此需要對(duì)小黃魚邊角料脫腥方法和脫腥機(jī)制進(jìn)行研究。 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于水產(chǎn)品脫腥的研究[1]主要集中在腥味物質(zhì)的確定、脫腥方法的開發(fā)、脫腥條件的優(yōu)化等方面。

腥味物質(zhì)主要來源于厭氧菌對(duì)氧化三甲胺、氨基酸和肽的降解、脂肪氧化、含硫氮前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化、魚體對(duì)環(huán)境腥味物質(zhì)吸入和攝入的低相對(duì)分子質(zhì)量的醛、醇、酮、硫醚等[2]。 比如魚皮和內(nèi)臟含有較多的微生物和酶類，會(huì)將堿性氨基酸等腥氣特征化合物前體物質(zhì)分解產(chǎn)生短鏈的腥氣成分[3]；羧酸與氨或胺縮合形成酰胺化合物如N，N-二甲基丙酰胺，此化合物具有明顯的魚腥味。 而目前腥味物質(zhì)的確定主要通過HS-SPME-GC-MS 分析技術(shù)， 如沈麗等[4]通過分析鯽魚的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，鑒定出23 種揮發(fā)性成分；Yo-shiwa[5]研究沙丁魚的特征腥味物質(zhì)，證實(shí)2，4-庚二烯醛、3，5-辛二烯醛、2，4-癸二烯醛和2，4，7-癸三烯醛是沙丁魚的主要腥味物質(zhì)。章超樺[6]認(rèn)為新鮮鯽魚所具有的特征氣味主要是1-戊烯-3-酮、2，3-戊二酮、1-戊烯-3-醇、 己醛、 反-2，順-4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、1，5-辛二烯-3-醇等， 而這些揮發(fā)性成分的協(xié)同作用構(gòu)成了草腥味、泥土味等鯽魚特有的魚腥味。 揭珍等[7]從新鮮帶魚營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)的研究中檢測(cè)出并證實(shí)具備腥味的揮發(fā)性成分主要三甲胺和醇類化合等。

目前主要的脫腥方法有物理法、化學(xué)法和生物法[8-9]，通過這些方法可以盡量避免或減緩魚體脂肪的氧化，或吸附、消除和掩蓋魚腥味。 物理法主要是用活性炭吸附和環(huán)糊精包埋；化學(xué)法主要是用酸堿或天然草本植物提取液處理； 生物法主要是乳酸菌、酵母菌發(fā)酵。 傳統(tǒng)的物理掩蓋難以徹底清除腥味， 化學(xué)法脫腥會(huì)夾入化學(xué)物質(zhì)增加食物毒性，生物法脫腥易損失蛋白、增加異味。 天然抗氧化劑法是眾多方法中有效且安全的，但使用抗氧化劑脫腥會(huì)隨季節(jié)變化、產(chǎn)品種類的不同而存在差異。 酵母抽提物是食用酵母經(jīng)過自溶、酶解、分離、濃縮等工藝制備而成，成分為多肽、氨基酸、呈味核苷酸、B 族維生素及微量元素，既營(yíng)養(yǎng)又安全。 目前酵母抽提物多用作食品風(fēng)味的調(diào)節(jié)劑和改善劑， 如郭輝等[10]在料酒中添加UMAMI 型酵母抽提物， 顯著提升了料酒的風(fēng)味品質(zhì)，劉通訊等[11]將酵母抽提物應(yīng)用于醬油，有效改善了醬油品質(zhì)，但其應(yīng)用于水產(chǎn)品脫腥方面的報(bào)道還較少，機(jī)理尚未明確。

作者通過電子鼻和感官評(píng)定評(píng)價(jià)酵母抽提物脫腥、化學(xué)脫腥、發(fā)酵脫腥以及姜蔥料酒醋脫腥等不同脫腥方法對(duì)小黃魚邊角料的脫腥效果，結(jié)合三甲胺的測(cè)定和HS-SPME-GC-MS 研究酵母抽提物的脫腥機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

材料：小黃魚邊角料（規(guī)格為體長(zhǎng)（15.43±2.68）cm，質(zhì)量（20.37±4.56）g），由寧波蘭洋水產(chǎn)食品有限公司提供。

酵母抽提物（安琪活性干酵母）：安琪酵母股份有限公司產(chǎn)品；川秀乳酸菌：北京川秀貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；苦味酸、甲苯、無水碳酸鉀、甲醛、無水硫酸鈉、氯化鈉、鹽酸、氫氧化鈉、三氯乙酸、鹽酸三甲胺（分析純）：均為國(guó)藥產(chǎn)品；生姜、料酒、醋，市售。

20 mL 頂空自動(dòng)進(jìn)樣圓底瓶： 上海安譜科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；SPME-萃取頭（選用65 μm PDMS萃取裝置）：上海安譜實(shí)驗(yàn)科技有限公司產(chǎn)品；7890 BGC-MS 聯(lián)用儀：Agilent Technologices 公司產(chǎn)品；T6 紫外分光光度計(jì)： 北京普析通用儀器產(chǎn)品；QL-861 漩渦混合儀：上海漩渦混合器廠制造；6-16K 低速大容量冷凍離心機(jī)：Sigma 公司產(chǎn)品；PEN 3 電子鼻：德國(guó)AIRSENSE 公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同脫腥劑脫腥效果測(cè)定將冷凍小黃魚邊角料在常溫下解凍，去內(nèi)臟，清洗瀝干，照表1 配制脫腥液，魚與脫腥液質(zhì)量比為1∶2，混合打碎，按表1 中脫腥溫度脫腥1 h，去除脫腥液，魚肉備用。

1） 脫腥魚肉氣味與鹽酸三甲胺氣味區(qū)分 將脫腥后的魚肉100 目過濾，4000 r/min 離心5 min，棄上清液。稱取5 g 魚肉于20 mL 頂空瓶中，室溫平衡30 min。電子鼻清洗40 s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s。鹽酸三甲胺作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比較。取平穩(wěn)狀態(tài)113～115 s 的測(cè)量數(shù)據(jù)作為分析的點(diǎn)， 采用PEN3 自帶Win Muster 數(shù)據(jù)處理軟件主成分分析法（PCA）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

表1 脫腥液及脫腥溫度Table 1 Deodorization liquid and temperature

2）脫腥魚湯風(fēng)味評(píng)價(jià)[12-13]由15 位本項(xiàng)目研究人員和研究生組成，人員篩選與培訓(xùn)方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 魚肉脫腥后熬煮成魚湯，加適量的鹽進(jìn)行感官評(píng)定（包括腥味、魚香味、鮮味、苦味、澀味），按0～10 分打分：0 為無明顯氣味；2 為剛好可識(shí)別；4 為弱；6 為中等；8 為強(qiáng)；10 為很強(qiáng)。 感官評(píng)分采用均值進(jìn)行表述。

1.2.2 酵母抽提物脫腥工藝優(yōu)化

1） 脫腥溫度對(duì)脫腥效果的影響 在魚糜中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%脫腥劑混勻，將混合好的魚糜平均分成5 份， 分別于4、10、20、30、40 ℃溫度下水浴60 min，然后取10 g 脫腥的小黃魚魚糜放入50 mL離心管中， 加入20 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%三氯乙酸，振蕩1 min，4000 r/min 離心5 min，過濾。 重復(fù)1次，合并濾液并定容至50 mL。 測(cè)定方法同國(guó)標(biāo)三甲胺（TMA-N）測(cè)定[14]：計(jì)算公式如下：

式中：A 為待測(cè)液的吸光值；TMA-N 為三甲胺氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2） 脫腥時(shí)間對(duì)脫腥效果的影響 在魚糜中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的脫腥劑并混勻，將混合好的魚糜平均分成5 份， 相同溫度下處理0、15、30、60、120 min，三甲胺測(cè)定方法同上。

3） 脫腥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)脫腥效果的影響 取等質(zhì)量的魚糜4 份， 分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%、0.5%、1%、2%的脫腥劑于相同溫度下處理60 min，三甲胺測(cè)定方法同上。

4）三甲胺溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 制備10 μg/mL三甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次吸取0.5、1、2、3、4 mL 三甲胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水定容至5 mL，于510 nm 處測(cè)定其吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程為y=0.0789 x-0.0111，r ＝0.9975，其質(zhì)量濃度范圍為（1～8 μg/mL）。

5） 最佳脫腥工藝的確定 根據(jù)單因素脫腥實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取脫腥劑、脫腥時(shí)間和脫腥溫度因素，采用SPSS Statistics17.0 軟件設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，以三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，確定脫腥的最佳工藝。 見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.3 小黃魚脫腥前后揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定采用HS-SPME-GC-MS 對(duì)未脫腥和優(yōu)化脫腥后魚糜進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定。 樣品處理同“1.2.1 項(xiàng)”，取5 mL 魚湯于20 mL 頂空瓶加2 g NaCl， 壓蓋密封，待測(cè)。

頂空固相微萃取條件： 萃取頭為DVB/PDMS，萃取溫度為60 ℃，平衡時(shí)間10 min，萃取時(shí)間40 min，解析溫度250 ℃，解析時(shí)間50 min 。

氣質(zhì)分析條件：色譜條件：色譜柱為DB-1 彈性毛細(xì)管柱（60 m × 320 μm × 0.5 μm）；升溫程序：柱溫于40 ℃保持1 min 后，以5 ℃/min 升至120 ℃保持1 min，再以6 ℃/min 升至250 ℃，保持10 min；以He 為載氣，流速為2 mL/min；分流比1∶10。 質(zhì)譜條件：EI 電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四級(jí)桿溫度150 ℃；檢測(cè)器溫度300 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 353～350。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析： 氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果通過計(jì)算機(jī)檢索，利用NIST 14 譜庫(kù)相互匹配進(jìn)行定性分析。 僅對(duì)譜庫(kù)中化合物相似度大于80（ 最大值為100）的組分進(jìn)行處理，去除其中的硅氧烷類雜峰和一些非嗅覺類物質(zhì)峰。 腥味評(píng)定方法[1，15-17]：以面積歸一化法計(jì)算具有海腥味的1-戊烯-3-醇、1-辛烯-3-醇、N，N-二甲基丙酰胺、三甲胺、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛等11 種腥味物質(zhì)的峰面積， 未脫腥的魚肉風(fēng)味分析所得的42 種物質(zhì)總峰面積記為1。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同方法脫腥效果

2.1.1 電子鼻響應(yīng)值及PCA 分析結(jié)果相對(duì)于未處理組，經(jīng)過脫腥劑處實(shí)驗(yàn)組都有不同程度的脫醒效果，在同一傳感器下分析不同的脫腥處理組處理效果，見圖1。響應(yīng)結(jié)果圖中酵母菌處理組電子鼻響應(yīng)值最大，可能酵母的獨(dú)特氣味能夠掩蓋魚湯的氣味，也可能是酵母在脫腥過程中發(fā)酵產(chǎn)物的影響導(dǎo)致[18]。 各處理方法氣味在氮氧化物、甲烷、無機(jī)硫化物、乙醇、有機(jī)硫化物的傳感器上具有明顯區(qū)分，而蛋白質(zhì)腐敗過程中，蛋白質(zhì)產(chǎn)生胺類、硫化氫、甲烷等，脂肪產(chǎn)生低分子脂酸醇等，糖類產(chǎn)生低級(jí)脂肪酸、二氧化碳、甲烷、氫氣等物質(zhì)[19]，通過此可知氮氧化物、甲烷、無機(jī)硫化物、乙醇、有機(jī)硫化物是組成腥味的重要物質(zhì)。 在這幾個(gè)傳感器上酵母抽提物、pH 3 鹽酸、pH 9 氫氧化鈉處理組響應(yīng)值較其他組別明顯減小，說明甲烷、無機(jī)硫化物、乙醇、有機(jī)硫化物均有所減少， 酵母抽提物減少了蛋白質(zhì)的腐敗、延緩了脂肪和糖類的降解。

圖1 不同脫腥方法處理后電子鼻響應(yīng)峰值Fig. 1 Peak response of electronic nose of samples by different deodorization treatments

圖2 不同脫腥方法下小黃魚氣味與三甲胺的PCA 分析Fig. 2 Principal component analysis of Polyactis scraps and trimethylamine

如圖2 該圖總貢獻(xiàn)率大于85%，能反映原數(shù)據(jù)信息。 各實(shí)驗(yàn)組與未脫腥組有明顯區(qū)分，除酵母抽提物組外其他組別與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)三甲胺未能完全區(qū)分。 相對(duì)于其他脫腥脫腥方法酵母抽提物組對(duì)三甲胺的脫除效果最明顯。2.1.2 感官評(píng)定結(jié)果從圖3 感官評(píng)分得知1 g/dL酵母菌處理組、0.5 g/dL 酵母抽提物處理組和未處理組魚香味的得分較高；0.5 g/dL 酵母抽提物處理組鮮味出眾；姜蔥料酒組，0.5 g/dL 酵母提物組以及pH 為9 氫氧化鈉處理組苦味、澀味、腥味較輕。

圖3 感官評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig. 3 Radar map of sensory evaluation

2.1.3 脫腥效果綜合結(jié)果電子鼻測(cè)定結(jié)果和感官評(píng)定結(jié)果中脫腥效果較好的前3個(gè)組別中都有酵母抽提物脫腥組和氫氧化鈉脫腥組， 結(jié)果一致。這2個(gè)脫腥組中酵母抽提物處理組腥味小、鮮味出眾，未帶入不良風(fēng)味與其他脫腥劑相比作用條件更溫和且對(duì)三甲胺有明顯的影響。 因此，以三甲胺作為含量測(cè)定指標(biāo)探究酵母抽提物最優(yōu)脫腥工藝。

2.2 脫腥工藝優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)圖4（a）、（b）、（c）為酵母抽物提物單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨溫度的升高三甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先下降在升高的趨勢(shì)，在20 ℃時(shí)三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)低；隨時(shí)間的增加三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)先迅速下降再緩慢增加，在60 min 三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低；隨脫腥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脫腥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%出現(xiàn)最低的拐點(diǎn)。單因素實(shí)驗(yàn)中酵母抽提物最佳脫腥條件為： 添加0.5 g/dL 酵母抽提物于(20±2) ℃中浸泡60 min。魚體中的氧化三甲胺在微生物、酶、溫度、時(shí)間、脫腥劑用量等多重因素下三甲胺生成速率大不相同。 樣品本身黏度較大，低溫時(shí)脫腥劑的滲透能力差，掩蓋腥味的物質(zhì)和與三甲胺反應(yīng)的物質(zhì)與魚肉接觸不充分，因此檢測(cè)含量較高；隨溫度和脫腥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)和脫腥時(shí)間的升高，酵母抽提物在魚糜中擴(kuò)散充分，脫腥劑的呈弱酸性會(huì)中和部分三甲胺因此測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)減少；再隨著脫腥劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、時(shí)間的增加微生物的作用增強(qiáng)因此三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)又會(huì)緩慢增加。

圖4 脫腥工藝單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 4 Single factor test results of deodorization process

2.2.2 正交試驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)極差分析得出脫腥時(shí)間對(duì)酵母抽提物脫腥影響最大， 其次是脫腥溫度，脫腥劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響最小，見表3、表4。 由正交實(shí)驗(yàn)得到的最佳脫腥條件是添加1 g/dL 酵母抽提物于40 ℃浸泡60 min。

根據(jù)表5 結(jié)果， 未脫腥組三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.73 μg/g； 單因素實(shí)驗(yàn)組三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.57 μg/g，與未脫腥組相比下降了66.7%；正交實(shí)驗(yàn)組三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.58 μg/g， 與未脫腥組相比下降81.2%， 說明不同的脫腥條件對(duì)脫除魚糜中三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大影響。

表3 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal test results

表4 TMA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的極差分析結(jié)果Table 4 Range analysis results of TMA content

表5 單因素、正交實(shí)驗(yàn)TMA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比Table 5 Comparison of TMA contents in single factor and orthogonal experiments

2.2.3 HS-SPME-GC-MS 分析脫腥前后揮發(fā)性物質(zhì)變化采用HS-SPME-GTC-MS 對(duì)未脫腥小黃魚魚湯和酵母抽提物脫腥的小黃魚魚湯揮發(fā)性物質(zhì)分析結(jié)果如表6。 黃魚魚湯的風(fēng)味成分組成主要是醛類、烴類、醇類，少量酮類、芳香類化合物、含氮、含硫化物、脂類。 醛類、烴類、醇類是小黃魚氣味的主要組成物質(zhì)，此外還有醛類物質(zhì)多數(shù)來源于不飽和脂肪酸中碳碳雙鍵氧化產(chǎn)生的降解產(chǎn)物，通常閾值較低， 能與其他物質(zhì)疊加產(chǎn)生明顯的風(fēng)味效應(yīng)，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[17]；烴類物質(zhì)，由于其閾值相對(duì)較高，在整體的風(fēng)味貢獻(xiàn)方面作用較小[20]。醛類物質(zhì)主要是由不飽和脂肪酸的氧化降解產(chǎn)生[21-24]。

表6 小黃魚脫腥前后揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成及峰面積Table 6 Composition and the content of volatile flavor and smellcompounds before and after deodorization of Polyactis scraps

續(xù)表6

未脫腥處理的魚湯檢出42 種物質(zhì)， 正交脫腥后揮發(fā)性物質(zhì)種類減少檢出21 種成分。 腥味物質(zhì)主要是醛類、醇類、胺類，而三甲胺是魚體內(nèi)的氧化三甲胺在微生物和酶的作用下降解生成，是魚腥味重要呈現(xiàn)物質(zhì)[4]。 比較未脫腥組、正交組中的三甲胺峰面積依次為136.22×104、68.45×104；以面積歸一化法計(jì)算總的腥味物質(zhì)峰面積占總峰面積的百分?jǐn)?shù)，未脫腥組、正交組依次為23.5%、9.27%，上述腥味物質(zhì)均呈現(xiàn)依次減小的變化，其結(jié)果與“2.2.2”項(xiàng)中三甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果趨勢(shì)一致。 另外，具有明顯海腥味物質(zhì)如N，N-二甲基丙酰胺、1-戊烯-3-醇、1 -辛烯-3-醇在單因素脫腥組、 正交脫腥組均未檢出，這表明酵母抽提物能夠與腥味物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)減少腥味。

2.3 討論

通過電子鼻結(jié)合感官評(píng)定發(fā)現(xiàn)酵母抽提物與其他脫腥方法一樣具有明顯脫腥效果，揮發(fā)性物質(zhì)在脫腥前后有明顯區(qū)分。 未脫腥組中的醛類和醇類含量較多，呈現(xiàn)出較重的腥味，其中己醛、庚醛、辛醛、N，N-二甲基丙酰胺、1-辛烯-3-醇和1-戊烯-3-醇等物質(zhì)是魚肉腥味的主要來源，脫腥后醛類物質(zhì)和三甲胺物質(zhì)大幅度減小， 而表征魚體腥味的N，N-二甲基丙酰胺、1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇等物質(zhì)未檢出。 這可能是由于酵母抽提物在腥味產(chǎn)生過程中其酸性氨基酸與胺或氨反應(yīng)，從而減少了三甲胺的生成，且阻止了N，N-二甲基丙酰胺的產(chǎn)生。 此外其短肽具有一定的抗氧化活性，一定程度上減緩了脂肪的氧化，使得醇類減少，1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇未能形成。

3 結(jié) 語

作者先通過電子鼻和感官評(píng)定對(duì)酵母抽提物脫腥效果做一個(gè)初步了解，而后以三甲胺為指標(biāo)通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳的脫腥工藝條件， 即魚糜60 min 時(shí)脫腥效果最佳。 最后結(jié)合HS-SPME-GCMS 分析可知，經(jīng)此條件脫腥后的小黃魚邊角料，其腥味物質(zhì)相對(duì)峰面積從23.5%下降到9.27%。 脫腥后使魚體呈腥味的N，N-二甲基丙酰胺、1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇等物質(zhì)均未被檢出，酵母抽提物通過防止脂肪的氧化、中和部分胺類來脫除腥味。