預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制及其調(diào)控方式研究進展

趙 茜，陳 劍，李 歡，王彥波,2,*

（1.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048）

近年來，在國家經(jīng)濟發(fā)展和居民消費方式轉(zhuǎn)變背景下，預(yù)制菜呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的強勁勢頭，已成為食品行業(yè)發(fā)展速度最快的品類之一。預(yù)制菜即預(yù)制食品，通常是指以農(nóng)、畜、禽或水產(chǎn)品為原料，經(jīng)適當加工，在常溫、冷藏或冷凍下貯藏、流通、銷售的直接食用或食用前簡單加工的產(chǎn)品，一般可依據(jù)食用方式分為即食、即熱、即烹、即配食品[1]。我國是水產(chǎn)品生產(chǎn)大國，多年居世界首位，2021年全國水產(chǎn)品總產(chǎn)量達到6 690.29萬 t[2]。在營養(yǎng)、健康飲食大趨勢下，消費者對富含蛋白質(zhì)、維生素、多不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分的預(yù)制水產(chǎn)品需求也在逐年增加[3-4]。然而，由于中性pH值、高水分、高蛋白以及貯存和銷售過程中易發(fā)生溫度波動等特點，預(yù)制水產(chǎn)品會受到蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)氧化的影響，易在微生物、內(nèi)源酶作用下發(fā)生降解，導(dǎo)致風(fēng)味劣變[5-6]。風(fēng)味劣變限制了水產(chǎn)品預(yù)制菜的工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，因此深入探討風(fēng)味劣變機理，調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味變化，延長預(yù)制水產(chǎn)品的保質(zhì)期，對推動預(yù)制菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有深遠意義。鑒于此，本文對蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)氧化、微生物及內(nèi)源酶作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變的機制進行了詳細闡述，對預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控方式進行了歸納總結(jié)，以期為預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味保持、“風(fēng)味＋健康”雙導(dǎo)向調(diào)控及預(yù)制菜行業(yè)發(fā)展提供參考。

1 預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制

預(yù)制水產(chǎn)品在加工、運輸和貯藏過程中易發(fā)生腐敗變質(zhì)，產(chǎn)生風(fēng)味劣變，進而對水產(chǎn)品食用品質(zhì)、安全性及經(jīng)濟效益產(chǎn)生巨大影響。預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味變化源于3 種基本機制：氧化、微生物降解及內(nèi)源酶作用，其中氧化作用主要包括蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)氧化[7-8]。

1.1 蛋白質(zhì)氧化作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制

作為水產(chǎn)品肌肉組織的重要組成成分，貯藏期間蛋白質(zhì)易發(fā)生氧化，導(dǎo)致預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味劣變。蛋白質(zhì)氧化作用下的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制如圖1所示[9]。蛋白質(zhì)在自由基的直接作用下或脂質(zhì)氧化、金屬離子及其他氧化劑間接誘導(dǎo)所發(fā)生的共價鍵修飾變化，引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)改變的過程即為蛋白質(zhì)氧化[10]。氧化產(chǎn)生的羰基與游離氨基酸的α-氨基以Strecker途徑發(fā)生反應(yīng)，降解生成的醛類物質(zhì)會引起水產(chǎn)品不良風(fēng)味[11]。由氧化產(chǎn)生的游離氨基酸進一步分解產(chǎn)生的醛、酮、醇、酸、胺類等物質(zhì)導(dǎo)致水產(chǎn)品風(fēng)味的風(fēng)味劣變。氧化導(dǎo)致的蛋白質(zhì)主鏈斷裂及側(cè)鏈氨基酸氧化修飾，使得風(fēng)味前體相關(guān)的氨基酸損失，影響預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味。另外，氧化誘導(dǎo)造成的蛋白質(zhì)構(gòu)象變化，使維系蛋白質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)結(jié)合的作用力發(fā)生改變，對水產(chǎn)品風(fēng)味造成不良影響。蛋白質(zhì)在微生物和內(nèi)源蛋白酶作用下降解也會產(chǎn)生醛、酮、醇、酸、胺類等物質(zhì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生風(fēng)味劣變[12]。預(yù)制加工方式如加熱、蒸煮、烤制、腌制、冷藏及凍藏處理期間，水產(chǎn)品的蛋白質(zhì)發(fā)生氧化及變性，也會帶來風(fēng)味劣變的不良影響。Wang Yixin等[13]對青魚進行研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽預(yù)制青魚能夠降低魚肉營養(yǎng)成分的損失，另外蒸制工藝下魚肉的風(fēng)味變化與蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化密切相關(guān)。因此，在預(yù)制水產(chǎn)品的加工過程中，以適宜的加工工藝正向影響產(chǎn)品風(fēng)味，減小蛋白質(zhì)氧化對風(fēng)味的不良作用，對預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味調(diào)控具有重要意義。

圖1 蛋白質(zhì)氧化作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制Fig.1 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of protein oxidation

1.2 脂質(zhì)氧化作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制

水產(chǎn)品在捕獲、運輸、預(yù)制加工及貯藏過程中極易受到貯藏溫度、光照及氧氣等促氧化條件的影響，發(fā)生脂質(zhì)氧化反應(yīng)，造成水產(chǎn)品顏色變化、醛類物質(zhì)積累及典型酸敗異味產(chǎn)生[14-16]。脂質(zhì)氧化作用下的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制如圖2所示。自由基鏈式反應(yīng)、光敏氧化及酶促氧化是脂質(zhì)氧化的主要類型，其中不飽和脂肪酸發(fā)生的自由基鏈式反應(yīng)及內(nèi)源脂肪氧合酶催化下多不飽和脂肪酸被氧化的酶促反應(yīng)是水產(chǎn)品脂質(zhì)氧化的主要方式[17-18]。在內(nèi)源脂肪氧合酶、磷脂酶及脂酶作用下，磷脂和三?；视彤a(chǎn)生的脂肪酸易氧化生成醇類、羰基化合物等物質(zhì)[19]。在引發(fā)劑及光敏物質(zhì)的作用下，水產(chǎn)品中的脂質(zhì)發(fā)生氧化，形成的不飽和脂肪酸進一步生成氫過氧化物，再分解成醛、酮、醇、酸等物質(zhì)，導(dǎo)致水產(chǎn)品的風(fēng)味劣化。另外，脂質(zhì)氧化的終產(chǎn)物丙二醛引發(fā)蛋白質(zhì)交聯(lián)，進一步氧化產(chǎn)生的醇、醛、酮類揮發(fā)性物質(zhì)會增加水產(chǎn)品腐敗腥味[20]。在富含多不飽和脂肪酸的水產(chǎn)品中，脂質(zhì)氧化可以先于微生物作用導(dǎo)致制品腐敗及風(fēng)味劣變[21]。預(yù)制水產(chǎn)品的低溫冷藏、冷凍貯藏及冷鏈物流，雖能延緩脂肪氧化速度，但無法完全抑制脂肪氧化的進程。即使在低溫凍結(jié)狀態(tài)下，水產(chǎn)品表面冰晶升華形成細微孔洞，脂肪酸仍會與空氣接觸發(fā)生氧化，影響產(chǎn)品風(fēng)味。Shen Shike等[22]研究低溫真空加熱處理的鱘魚魚片脂質(zhì)氧化和風(fēng)味變化發(fā)現(xiàn)，低溫真空加熱可以抑制魚片中共軛二烯和硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）的生成。Kawabe等[23]研究發(fā)現(xiàn)貯藏過程中牡蠣的多不飽和脂肪酸氧化會產(chǎn)生己醛、戊醇等物質(zhì)，對風(fēng)味造成不良影響，三甲胺及揮發(fā)性羧酸類物質(zhì)不斷積累，也會造成牡蠣的風(fēng)味劣變。因此，從預(yù)制工藝、添加抗氧化物質(zhì)、采用適宜包裝方式角度調(diào)控脂肪氧化，減少預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味劣變受到了廣泛關(guān)注。

圖2 脂質(zhì)氧化作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制Fig.2 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of lipid oxidation

1.3 微生物作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制

水產(chǎn)品的腐敗是微生物活動、自溶及化學(xué)氧化作用的結(jié)果，其中，微生物活動更容易造成腐敗，導(dǎo)致水產(chǎn)品風(fēng)味劣變，品質(zhì)快速下降[24-25]。微生物作用下的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制如圖3所示。蛋白質(zhì)被微生物蛋白酶水解成多肽和氨基酸，釋放的氨基酸可轉(zhuǎn)化為α-酮酸、硫化物、氨、三甲胺等物質(zhì)，導(dǎo)致預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味劣變[26-27]。同時，分解脂肪的微生物能生成脂肪酶使脂肪水解為甘油和脂肪酸，加之氧化作用生成醛、酮、醇、酸、酯等物質(zhì)影響水產(chǎn)品風(fēng)味。Odeyemi等[8]對冷鮮及加熱后的預(yù)制魚、蝦產(chǎn)品的腐敗菌進行分析，指出希瓦氏菌、假單胞菌、嗜冷桿菌屬等微生物是導(dǎo)致水產(chǎn)品腐敗及風(fēng)味變化的重要微生物。因此，對水產(chǎn)品腐敗微生物群及其互作機制進行分析，表征腐敗菌與預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味變化的相關(guān)性，對預(yù)制水產(chǎn)品的品質(zhì)保持與風(fēng)味變化分析具有重要意義。另外，也可以從貯存溫度、處理條件和包裝方式角度控制微生物的生長，進而調(diào)控預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味及保質(zhì)期。

圖3 微生物作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制Fig.3 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of microorganisms

1.4 內(nèi)源酶作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制

水產(chǎn)品的內(nèi)源酶活性高并攜帶有大量微生物，冷藏及冷凍過程可以有效延長水產(chǎn)品的貨架期，但其中的風(fēng)味劣變?nèi)栽诔掷m(xù)。內(nèi)源酶作用下的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制如圖4所示。內(nèi)源性蛋白酶在水產(chǎn)品中以酶原形式存在，細胞凋亡程序在魚體死后被啟動，內(nèi)源性蛋白酶被激活導(dǎo)致蛋白質(zhì)分解[28-29]。主要的內(nèi)源蛋白酶包括鈣蛋白酶、組織蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶等，在水產(chǎn)品的預(yù)制加工和貯存過程中持續(xù)作用，使蛋白質(zhì)降解生成氨基酸再轉(zhuǎn)化為醛、酮、酸、胺類等不良風(fēng)味物質(zhì)[30-32]。同時，水產(chǎn)品風(fēng)味劣變的產(chǎn)生與脂肪酶和磷脂酶對脂質(zhì)的水解有關(guān)，脂氧合酶也能夠誘導(dǎo)預(yù)制水產(chǎn)品貯藏期間的脂質(zhì)氧化及降解，釋放的游離脂肪酸進一步氧化產(chǎn)生醛、酸等不良風(fēng)味物質(zhì)[33]。Yilmaz等[34]研究發(fā)現(xiàn)貯藏溫度升高沙丁魚內(nèi)源脂氧合酶活性提升，加速了魚片脂質(zhì)氧化進程，對風(fēng)味產(chǎn)生了不良影響。另外，預(yù)制加熱等處理會影響水產(chǎn)品內(nèi)源酶的活性，也會改變肌原纖維的構(gòu)象，從而改變其對內(nèi)源性蛋白酶的敏感性，進而影響預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味?？傮w而言，內(nèi)源酶引起的水產(chǎn)品風(fēng)味劣變與蛋白質(zhì)降解、脂質(zhì)的氧化及水解高度相關(guān)，采用適宜的預(yù)制方式及加工手段，調(diào)控內(nèi)源酶對蛋白質(zhì)及脂質(zhì)的作用，可以控制內(nèi)源酶引起的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變。

圖4 內(nèi)源酶作用下預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機制Fig.4 Flavor degradation mechanism of prepared aquatic products from the perspective of endogenous enzymes

2 預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控方式

基于預(yù)制水產(chǎn)品貯藏期間易導(dǎo)致腐敗與風(fēng)味損失的特點，可以采取適當?shù)娘L(fēng)味調(diào)控方式，如調(diào)整預(yù)制工藝以減少產(chǎn)品的風(fēng)味損失，也可以通過外源添加物對預(yù)制產(chǎn)品的特定風(fēng)味進行補償。另外，真空包裝、氣調(diào)包裝及涂膜保鮮等方式也被證實有不同的預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控效果。

2.1 以預(yù)制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味

以預(yù)制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味相關(guān)研究匯總見表1。預(yù)制工藝階段，采用腌制法處理水產(chǎn)品，蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的游離氨基酸和多肽可以作為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的前體。食鹽的抑制作用也可以改變內(nèi)源蛋白酶、脂肪水解酶、脂肪氧化酶和磷脂酶的活性，調(diào)控內(nèi)源酶引起的蛋白質(zhì)水解和脂質(zhì)氧化降解作用，進而調(diào)控預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味[35]。沈暉等[36]針對刀魚直接蒸制存在的鮮味不足及腥味較大的問題，采用改進的腌制工藝提高了清蒸刀魚組織結(jié)構(gòu)及風(fēng)味。超聲輔助腌制、真空滾揉和超高壓等預(yù)處理工藝也被證明能通過影響腌制效果提高產(chǎn)品的風(fēng)味，提升預(yù)制水產(chǎn)品品質(zhì)[37]。預(yù)制階段的水產(chǎn)品去腥處理，酵母、乳酸菌、多酚、黃酮等物質(zhì)的添加能夠?qū)λa(chǎn)品起到去腥增鮮、提升風(fēng)味的效果。另外，以干燥方式進行水產(chǎn)品的預(yù)制加工，能夠提高產(chǎn)品的貯藏性能，改善產(chǎn)品的質(zhì)地并促進風(fēng)味的形成。預(yù)制水產(chǎn)品加工過程的腌制、脫腥工藝、預(yù)制工藝通過直接引入風(fēng)味前體物質(zhì)，或調(diào)控蛋白質(zhì)、脂肪、微生物活動等方式，為預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味改善提供了新思路。

表1 預(yù)制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味Table 1 Processing techniques used for regulating the flavor of aquatic products

2.2 以外源添加物調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味

酶及微生物具有為食品工業(yè)添加揮發(fā)性芳香化合物的特點，在水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控方面體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢[42]。外源添加物對水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控的相關(guān)研究匯總見表2。研究人員從發(fā)酵食品中分離出大量微生物作為風(fēng)味改良劑，主要包括乳酸菌、葡萄球菌、酵母菌和霉菌等[43]。這些微生物在改善風(fēng)味、促進色澤形成、提高產(chǎn)品安全性等方面發(fā)揮重要作用。如乳酸菌能夠抑制食品中有害微生物的生長繁殖，可通過產(chǎn)蛋白酶來降解蛋白質(zhì)，產(chǎn)生游離氨基酸、小分子肽等，從而增強產(chǎn)品的鮮味、厚味等味感[44-45]。在“健康”的“大食物觀”引領(lǐng)下，植物提取物、天然抗氧化劑在控制水產(chǎn)品脂質(zhì)氧化、調(diào)控預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢[46]。這些物質(zhì)多數(shù)因含有酚羥基，能清除過氧化物自由基、螯合金屬離子，從而延緩氧化進程[47]。另外，酵母抽提物呈鮮增香效果明顯，是當前常用去腥增鮮添加物之一，而呈味肽作用于水產(chǎn)品能夠影響其風(fēng)味形成，并能與其他呈味物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用，進而調(diào)控預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味。Harada-Padermo等[48]研究從香菇副產(chǎn)物中提取出的鮮味成分，指出其在減鹽增鮮及作為食品風(fēng)味增強劑方面具有潛力?？傮w而言，以酶、微生物、抗氧化劑等外源添加物調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味得到了一定關(guān)注，但鮮有研究報道調(diào)控過程中的風(fēng)味變化機制。預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味研究可以在開發(fā)新型外源添加物的基礎(chǔ)上，著重關(guān)注添加物對水產(chǎn)品風(fēng)味的調(diào)控機制，促進預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味的保持。

表2 外源添加物調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味Table 2 Exogenous additives used for regulating the flavor of aquatic products

2.3 以改變包裝方式調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味

從改變包裝方式角度減緩預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味變化，可以通過真空包裝、氣調(diào)包裝以及涂膜保鮮等方式來隔絕氧氣調(diào)控蛋白質(zhì)氧化及脂肪氧化進程。包裝方式對水產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)控的相關(guān)研究見表3。Dang等[54]研究發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)包裝，真空包裝能在貯藏過程中更有效地抑制鯰魚片的脂肪氧化。然而，真空包裝雖能較好地抑制需氧微生物的生長，但此方式帶來的壓力作用于產(chǎn)品會導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)變化，引起汁液流失、色澤及風(fēng)味變化。研究指出氣調(diào)包裝與其他保存策略相結(jié)合，如結(jié)合低溫處理、添加植物提取物、臭氧輔助和等離子體處理等，實現(xiàn)了較好的水產(chǎn)品風(fēng)味保持效果[55-57]。目前，隨著消費者對健康、安全和方便的預(yù)制水產(chǎn)品的需求增加，也推動了新型保鮮技術(shù)的發(fā)展?？墒承酝磕げ牧夏軌蜓b載抑菌成分，延緩微生物生長繁殖，有效抑制水產(chǎn)品的氧化變質(zhì)，從而改善貯藏期間魚肉的風(fēng)味，延長水產(chǎn)品的貨架期[58]。近年來，減緩微生物作用下的水產(chǎn)品腐敗，探索安全高效的生物防腐劑也在提高水產(chǎn)品品質(zhì)方面受到廣泛關(guān)注。Zhang Bo等[59]研究指出芽孢桿菌屬分泌的脂肽是水產(chǎn)品品質(zhì)保持的潛在生物保存劑，以脂肽為核心材料的納米包裝在保證水產(chǎn)品新鮮度、風(fēng)味變化方面具有廣闊前景。以包裝方式調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味，通過隔絕氧氣調(diào)控氧化進程在保持水產(chǎn)品風(fēng)味方面表現(xiàn)出了較大優(yōu)勢，持續(xù)開發(fā)適用于不同種類預(yù)制水產(chǎn)品的新型包裝方式，最大程度保持預(yù)制水產(chǎn)品營養(yǎng)及風(fēng)味，對預(yù)制菜行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

表3 包裝方式調(diào)控水產(chǎn)品風(fēng)味Table 3 Packaging methods used for regulating the flavor of aquatic products

3 結(jié) 語

基于預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味劣變機理，以預(yù)制工藝、外源添加物、新型包裝方式角度調(diào)控蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)氧化、微生物及內(nèi)源酶作用，對預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味保持及調(diào)控起到了積極作用。目前預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味形成與調(diào)控機理研究尚待深入探討，推廣應(yīng)用方面還有諸多問題待解決，如何在滿足消費者食用方便、獲取快捷的需求基礎(chǔ)上最大程度保留或增加其營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)，對預(yù)制水產(chǎn)品行業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機遇?？珙I(lǐng)域、多技術(shù)協(xié)同增效助力預(yù)制水產(chǎn)品發(fā)展是未來的重要方向。以新方法（如從熱量、能量轉(zhuǎn)變角度）評價預(yù)制水產(chǎn)品品質(zhì)及風(fēng)味變化，以計算機視覺結(jié)合數(shù)據(jù)融合手段，建立貨架期預(yù)測模型，表征貯藏期間水產(chǎn)品風(fēng)味變化，都為預(yù)制水產(chǎn)品的風(fēng)味調(diào)控提供了新思路。預(yù)制水產(chǎn)品發(fā)展在保證安全性基礎(chǔ)上，也要做到“風(fēng)味＋健康”雙導(dǎo)向。完善預(yù)制產(chǎn)品標準化生產(chǎn)流程，提升生產(chǎn)裝備自動化、智能化水平，未來的發(fā)展還需緊密結(jié)合行業(yè)的技術(shù)提升與設(shè)備更新。另外，完善低溫配送標準體系，構(gòu)建鏈接生產(chǎn)、運輸、加工、配送的一體化可追溯溫控冷鏈體系，可以為延長預(yù)制菜保質(zhì)期、擴大配送范圍、降低物流成本提供基礎(chǔ)，以期更好地保持預(yù)制水產(chǎn)品風(fēng)味，助力預(yù)制菜產(chǎn)業(yè)變革及長遠發(fā)展。