預制水產(chǎn)品風味劣變機制及其調(diào)控方式研究進展

趙 茜，陳 劍，李 歡，王彥波,2,*

（1.浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江 杭州 310018；2.北京工商大學食品與健康學院，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。預制菜即預制食品，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，導致風味劣變[5-6]。風味劣變限制了水產(chǎn)品預制菜的工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應用，因此深入探討風味劣變機理，調(diào)控水產(chǎn)品風味變化，延長預制水產(chǎn)品的保質(zhì)期，對推動預制菜產(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)源酶作用下預制水產(chǎn)品風味劣變的機制進行了詳細闡述，對預制水產(chǎn)品風味調(diào)控方式進行了歸納總結(jié)，以期為預制水產(chǎn)品風味保持、“風味＋健康”雙導向調(diào)控及預制菜行業(yè)發(fā)展提供參考。

1 預制水產(chǎn)品風味劣變機制

預制水產(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。預制水產(chǎn)品的風味變化源于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)氧化作用下預制水產(chǎn)品風味劣變機制

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，導致預制水產(chǎn)品的風味劣變。蛋白質(zhì)氧化作用下的預制水產(chǎn)品風味劣變機制如圖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所發(fā)生的共價鍵修飾變化，引起蛋白質(zhì)結(jié)構與功能性質(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，降解生成的醛類物質(zhì)會引起水產(chǎn)品不良風味[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)導致水產(chǎn)品風味的風味劣變。氧化導致的蛋白質(zhì)主鏈斷裂及側(cè)鏈氨基酸氧化修飾，使得風味前體相關的氨基酸損失，影響預制水產(chǎn)品的風味。另外，氧化誘導造成的蛋白質(zhì)構象變化，使維系蛋白質(zhì)和風味物質(zhì)結(jié)合的作用力發(fā)生改變，對水產(chǎn)品風味造成不良影響。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)導致產(chǎn)品發(fā)生風味劣變[12]。預制加工方式如加熱、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味變化與蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化密切相關。因此，在預制水產(chǎn)品的加工過程中，以適宜的加工工藝正向影響產(chǎn)品風味，減小蛋白質(zhì)氧化對風味的不良作用，對預制水產(chǎn)品的風味調(diào)控具有重要意義。

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

1.2 脂質(zhì)氧化作用下預制水產(chǎn)品風味劣變機制

水產(chǎn)品在捕獲、運輸、預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，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)氧化作用下的預制水產(chǎn)品風味劣變機制如圖2所示。自由基鏈式反應、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)，導致水產(chǎn)品的風味劣化。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致制品腐敗及風味劣變[21]。預制水產(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，也會造成牡蠣的風味劣變。因此，從預制工藝、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，減少預制水產(chǎn)品的風味劣變受到了廣泛關注。

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

1.3 微生物作用下預制水產(chǎn)品風味劣變機制

水產(chǎn)品的腐敗是微生物活動、自溶及化學氧化作用的結(jié)果，其中，微生物活動更容易造成腐敗，導致水產(chǎn)品風味劣變，品質(zhì)快速下降[24-25]。微生物作用下的預制水產(chǎn)品風味劣變機制如圖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)，導致預制水產(chǎn)品的風味劣變[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)品風味。Odeyemi等[8]對冷鮮及加熱后的預制魚、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致水產(chǎn)品腐敗及風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，表征腐敗菌與預制水產(chǎn)品風味變化的相關性，對預制水產(chǎn)品的品質(zhì)保持與風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)控預制水產(chǎn)品的風味及保質(zhì)期。

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

1.4 內(nèi)源酶作用下預制水產(chǎn)品風味劣變機制

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，但其中的風味劣變?nèi)栽诔掷m(xù)。內(nèi)源酶作用下的預制水產(chǎn)品風味劣變機制如圖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、胺類等不良風味物質(zhì)[30-32]。同時，水產(chǎn)品風味劣變的產(chǎn)生與脂肪酶和磷脂酶對脂質(zhì)的水解有關，脂氧合酶也能夠誘導預制水產(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，對風味產(chǎn)生了不良影響。另外，預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象，從而改變其對內(nèi)源性蛋白酶的敏感性，進而影響預制水產(chǎn)品風味?？傮w而言，內(nèi)源酶引起的水產(chǎn)品風味劣變與蛋白質(zhì)降解、脂質(zhì)的氧化及水解高度相關，采用適宜的預制方式及加工手段，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)源酶引起的預制水產(chǎn)品風味劣變。

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

2 預制水產(chǎn)品風味調(diào)控方式

基于預制水產(chǎn)品貯藏期間易導致腐敗與風味損失的特點，可以采取適當?shù)娘L味調(diào)控方式，如調(diào)整預制工藝以減少產(chǎn)品的風味損失，也可以通過外源添加物對預制產(chǎn)品的特定風味進行補償。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制水產(chǎn)品風味調(diào)控效果。

2.1 以預制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風味

以預制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風味相關研究匯總見表1。預制工藝階段，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)控預制水產(chǎn)品風味[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)構及風味。超聲輔助腌制、真空滾揉和超高壓等預處理工藝也被證明能通過影響腌制效果提高產(chǎn)品的風味，提升預制水產(chǎn)品品質(zhì)[37]。預制階段的水產(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、提升風味的效果。另外，以干燥方式進行水產(chǎn)品的預制加工，能夠提高產(chǎn)品的貯藏性能，改善產(chǎn)品的質(zhì)地并促進風味的形成。預制水產(chǎn)品加工過程的腌制、脫腥工藝、預制工藝通過直接引入風味前體物質(zhì)，或調(diào)控蛋白質(zhì)、脂肪、微生物活動等方式，為預制水產(chǎn)品風味改善提供了新思路。

表1 預制工藝調(diào)控水產(chǎn)品風味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)品風味調(diào)控的相關研究匯總見表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)控預制水產(chǎn)品風味方面展現(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)控預制水產(chǎn)品風味。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)品風味得到了一定關注，但鮮有研究報道調(diào)控過程中的風味變化機制。預制水產(chǎn)品風味研究可以在開發(fā)新型外源添加物的基礎上，著重關注添加物對水產(chǎn)品風味的調(diào)控機制，促進預制水產(chǎn)品風味的保持。

表2 外源添加物調(diào)控水產(chǎn)品風味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)品風味

從改變包裝方式角度減緩預制水產(chǎn)品風味變化，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)品風味調(diào)控的相關研究見表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)品會導致組織結(jié)構變化，引起汁液流失、色澤及風味變化。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)品風味保持效果[55-57]。目前，隨著消費者對健康、安全和方便的預制水產(chǎn)品的需求增加，也推動了新型保鮮技術的發(fā)展。可食性涂膜材料能夠裝載抑菌成分，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、風味變化方面具有廣闊前景。以包裝方式調(diào)控水產(chǎn)品風味，通過隔絕氧氣調(diào)控氧化進程在保持水產(chǎn)品風味方面表現(xiàn)出了較大優(yōu)勢，持續(xù)開發(fā)適用于不同種類預制水產(chǎn)品的新型包裝方式，最大程度保持預制水產(chǎn)品營養(yǎng)及風味，對預制菜行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

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

3 結(jié) 語

基于預制水產(chǎn)品風味劣變機理，以預制工藝、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，對預制水產(chǎn)品風味保持及調(diào)控起到了積極作用。目前預制水產(chǎn)品風味形成與調(diào)控機理研究尚待深入探討，推廣應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上最大程度保留或增加其營養(yǎng)成分和風味物質(zhì)，對預制水產(chǎn)品行業(yè)既是挑戰(zhàn)也是機遇。跨領域、多技術協(xié)同增效助力預制水產(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）評價預制水產(chǎn)品品質(zhì)及風味變化，以計算機視覺結(jié)合數(shù)據(jù)融合手段，建立貨架期預測模型，表征貯藏期間水產(chǎn)品風味變化，都為預制水產(chǎn)品的風味調(diào)控提供了新思路。預制水產(chǎn)品發(fā)展在保證安全性基礎上，也要做到“風味＋健康”雙導向。完善預制產(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)的技術提升與設備更新。另外，完善低溫配送標準體系，構建鏈接生產(chǎn)、運輸、加工、配送的一體化可追溯溫控冷鏈體系，可以為延長預制菜保質(zhì)期、擴大配送范圍、降低物流成本提供基礎，以期更好地保持預制水產(chǎn)品風味，助力預制菜產(chǎn)業(yè)變革及長遠發(fā)展。