炸制過程中糖醋脆皮魚風味物質(zhì)的變化

范海英 袁 燦 喬明鋒 陳麗蘭 蔡雪梅 易宇文 王 衛(wèi)

(1. 四川旅游學院,四川 成都 610100;2. 肉類加工四川省重點實驗室,四川 成都 610100)

糖醋脆皮魚是一道著名川菜,色澤金黃,外酥內(nèi)嫩,香氣撲鼻,備受國內(nèi)外消費者青睞。其制作工藝流程包括剞刀、碼味、掛糊、油炸、淋汁5道工序[1]。糖醋脆皮魚的色澤金黃,外酥內(nèi)嫰主要是由掛糊和油炸步驟決定,同時油炸步驟對糖醋脆皮魚的風味也有很大的影響。有研究[2]指出,消費者對油炸食品的喜愛,不僅在于脂肪賦予食物的物理特性,更多的是因為其特有的、令人愉悅的、具有特征性的油炸香味。而這種香味既可能來自熱誘導食物變化和油原料產(chǎn)生的香味,也可能來自淀粉糊化、美拉德反應、焦糖化作用等復雜變化[3-5]。由此可見,炸制過程對于糖醋脆皮魚香味的形成至關(guān)重要,但是,關(guān)于糖醋脆皮魚炸制過程中的風味變化研究較少。

風味是評價糖醋脆皮魚品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一[6]。脆皮魚風味由滋味和氣味兩部分組成。滋味是由氨基酸、有機酸、糖類等呈味物質(zhì)刺激口腔內(nèi)味蕾,以及與其相連的神經(jīng)末梢產(chǎn)生的;氣味是由揮發(fā)性化合物刺激人體嗅覺器官產(chǎn)生的,其成分和含量對脆皮魚整體風味有重要影響[7-8]。目前針對糖醋脆皮魚風味揮發(fā)性物質(zhì)的研究鮮有報道。研究擬通過氣相色譜—離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)、電子鼻、電子舌和氨基酸分析技術(shù),分析糖醋脆皮魚在油炸過程中香味化合物和滋味化合物的變化,以期為糖醋脆皮魚的產(chǎn)業(yè)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

草魚、菜籽油:市售;

紅薯淀粉:北京閔松經(jīng)貿(mào)有限公司;

鹽酸(濃度≥35%)、苯酚、磺基水楊酸:分析純,成都市科隆化學品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子鼻:FOX 4000型,法國Alpha MOS公司;

電子舌:Astree型,法國ALPHA MOS公司;

氣相色譜—離子遷移譜聯(lián)用儀(GC-IMS):FlavourSpec1H1-00053型,德國GAS公司;

全自動氨基酸分析儀:S-433D型,德國Sykam公司。

1.3 方法

1.3.1 糖醋脆皮魚生產(chǎn)工藝 鮮魚以流水洗凈體表黏液和雜質(zhì)、腹腔內(nèi)血污、內(nèi)臟和黑膜,將魚身兩側(cè)各剞5刀,用食鹽、料酒、姜、蔥碼味15 min,再用水淀粉進行掛糊,放入180 ℃的食用油中油炸定型后撈出,定型炸制時間為3 min,每隔1.5 min取樣,樣品分別記為A和B。而后待油溫升到200 ℃時,再將魚放入炸至色黃、酥脆時撈出裝入盤中,熟制時間為2 min,每隔1 min取樣,樣品分別記為C和D;少許食用油燒至120 ℃,加入姜、蔥、蒜炒香,再加入鮮湯、食鹽、醬油、醋、白糖、水淀粉收汁,味汁澆在魚上,撒上蔥絲、泡辣椒絲即成[1]。

1.3.2 電子鼻分析 將切碎的糖醋脆皮魚樣本2.00 g放入25 mL的頂空中,加蓋密封,于50 ℃水浴加熱30 min,室溫平衡10 min后測定。載氣流速150 mL/s,進樣體積500 μL,數(shù)據(jù)采集時間120 s,數(shù)據(jù)采集延遲180 s。每個樣品平行測定8次,取后5次數(shù)據(jù)[9]。

1.3.3 電子舌分析 取脆皮魚樣品10 g,分別加入80 mL蒸餾水混勻,6 000 r/min離心30 min,取上清液,使用電子舌進行測定。樣品數(shù)據(jù)采集時間為120 s,以采集與清洗交替進行采集,采集周期為1.0 s,每個糖醋脆皮魚樣品平行重復采集5次[10]。

1.3.4 GC-IMS分析 根據(jù)文獻[11],修改如下:將樣品絞碎,稱取5.00 g于20 mL頂空萃取瓶中,自動取樣器的孵育溫度為60 ℃,孵育時間為15 min。

1.3.5 氨基酸分析 根據(jù)文獻[9],修改如下:稱量糖醋脆皮魚樣品10.0 g置于50.0 mL容量瓶中。

1.4 統(tǒng)計分析

通過Unscrambler X 10.4軟件進行偏最小二乘法(partial least squares regression,PLSR)分析,采用SPSS 20.0軟件進行Pearson相關(guān)性分析,利用Origin 2019中Apps插件進行主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚類分析(cluster analysis,CA),并通過Origin 2019繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 電子鼻分析

2.1.1 電子鼻對糖醋脆皮魚的響應 由圖1可知,12根傳感器TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/2、P30/1、PA/2、T70/2、P40/1、P10/1、P10/2和T30/1信號強度較為明顯,與文獻[12—13]傳感器的信號響應值相似。而不同階段的糖醋脆皮魚信號強度大小排列順序為B>A>C>D,可能隨著炸制時間的延長,掛糊的淀粉發(fā)生糊化,魚肉本身發(fā)生美拉德反應,使得樣品的香氣強度增加,致使樣品B表現(xiàn)出較強的信號強度,而熟制過程,油炸時間過長,會導致樣品的香氣強度下降[12-13]。由表1可知,糖醋脆皮魚中碳氫化合物、苯類、胺類、醇類、烷烴類、酮類和氯類物質(zhì)信號強度較為明顯。

表1 傳感器對應敏感物質(zhì)類型[9]

圖1 不同階段糖醋脆皮魚樣品的電子鼻雷達圖

2.1.2 電子鼻對糖醋脆皮魚的主成分分析 從圖2可以看出,PC1和PC2累計貢獻度為97.6%,說明提取的信息能夠反映出糖醋脆皮魚樣本的香氣特征信息。樣品A、B、C和D數(shù)據(jù)點之間無重復,并分布在不同的4個象限,表明電子鼻能很好地區(qū)分不同炸制階段的樣品的香氣。樣品A和B分布在Y軸右側(cè),樣品C和D分布在Y軸左側(cè),說明樣品A和B的香氣特征與樣品C和D的有顯著差異,可能是由于樣品A和B為定型階段采集的樣品,炸制時間短,而樣品C和D為熟制階段采集的樣品,炸制時間較長,使得香氣化合物總量降低。

圖2 不同階段糖醋脆皮魚樣品電子鼻的主成分(PCA)分析

2.2 電子舌分析

2.2.1 電子舌對糖醋脆皮魚的響應 電子舌的傳感器包括AHS-Sourcess、CTS-Saltiness、NMS-UMAMI、PKS、CPS、ANS、SCS共7個傳感器,其中AHS、CTS、NMS傳感器分別為酸、咸、鮮,具有專一性識別[9]。由圖3可知,傳感器AHS、NMS和CPS信號強度大小差異不明顯。傳感器CTS的信號強度大小順序為D>C>B>A,傳感器ANS的信號強度為A>B>C>D,傳感器SCS傳感器型號強度大小順序為D>A>B>C,表明樣品間的鮮味和酸味差異不明顯,樣品D的咸味最明顯。

圖3 不同階段糖醋脆皮魚樣品的電子舌雷達圖

2.2.2 電子舌對糖醋脆皮魚的主成分分析 從圖4可以看出,PC1和PC2累計貢獻度為86.8%,超過85%,說明提取的信息能夠反映糖醋脆皮魚樣本的滋味特征信息。糖醋脆皮魚樣品的數(shù)據(jù)采集點的區(qū)域無重疊,且分布于象限不同的區(qū)域,說明主成分分析可以對樣品進行有效區(qū)分,且不同炸制階段的樣品的滋味在PC1和PC2上具有顯著性差異。在PC1上,糖醋脆皮魚的滋味響應強度隨著炸制時間的延長而提高,可能是由于隨加熱時間的延長,風味物質(zhì)增多[7]。

圖4 不同階段糖醋脆皮魚樣品電子舌的主成分(PCA)分析

2.3 GC-IMS分析

2.3.1 GC-IMS譜圖和指紋譜圖分析 由圖5可知,部分反應離子峰(reaction ion peak,RIP)的點顏色隨炸制時間的延長而加深,部分RIP峰的點顏色隨之變淺直至消失,表明隨炸制時間的延長,既有新的香氣化合物產(chǎn)生,也有香氣化合物的消除。

RIP峰的顏色深淺代表香氣化合物的濃度高低,紅色說明香氣化合物的濃度越高,顏色越深說明其濃度越高,白色表示其濃度越低

為進一步分析不同炸制階段糖醋脆皮魚樣品的香氣化合物,采用GC-IMS的Gallery Plot插件產(chǎn)生RIP峰的指紋譜圖。如圖6所示,指紋圖譜可分為3個區(qū)域,區(qū)域A的香氣化合物濃度在不同炸制階段無明顯變化,包括二甲基乙酰胺、β-羅勒烯、3-甲基丁醇、2,3-丁二酮、糠醛、丙酮、2-己酮、丁醛、3-甲基-1-戊醇和噻唑。區(qū)域B的香氣化合物濃度隨炸制時間的延長而降低,主要的化合物有乙酸丙酯、乙酸乙酯(單聚體)、(E)-3-己烯醇、庚醛、己醛、α-松油烯、2-丁氧基乙醇、α-正丙醇、二甲基三硫、戊酸乙酯、丁酸三甲基乙酯和3-辛烯-1-醇。區(qū)域C的香氣化合物濃度隨炸制時間的延長而增加,主要化合物包括2,5-二甲基呋喃、丙酸、己酸甲酯、3-甲基丁烷-1-醇、檸檬烯、2-乙酰噻唑(M)、2-羥基丙酸乙酯、2-丁酮、丙基硫化物、2-環(huán)己烯-1-酮、戊醛、2-乙酰噻唑、2-苯乙醇、2,4,6-三甲基吡啶、2-乙?；?1-吡咯啉和2-乙酰吡啶(D)。

同一行表示同一糖醋脆皮魚香氣化合物的信號峰,同一列表示不同樣品的同一種香氣化合物的信號峰

2.3.2 香氣化合物的定性分析 由表2可知,不同炸制階段的糖醋脆皮魚中共檢出46種單體或者二聚體香氣化合物,其中醛類7種、酮類5種、醇類10種、酯類9種、烯烴類4種、雜環(huán)類7種、其他化合物4種。糖醋脆皮魚香氣體化合物在不同炒制階段的相對含量如圖7所示。由圖7可知,糖醋脆皮魚香氣化合物的醛類和酮類相對占比差異性明顯,分別為16.00%～21.50%,15.10%～24.20%,呈先增后減的趨勢,其中相對含量最大的是B樣品。醛類和酮類主要來源于脂質(zhì)氧化而生成的典型化合物,呈現(xiàn)出甜香、花果香等[14],比如油酸經(jīng)熱處理可以形成一定量的己醛、庚醛、辛醛和壬醛。醛類化合物主要有糠醛、戊醛、己醛、庚醛、2-丁酮、2,3-丁酮和2-己酮。其中己醛被認為對熟草魚的風味具有較大的貢獻[3],2,3-丁二酮可提供奶油的香氣。醇類相對含量占比最高,樣品間的差異性不明顯,樣品A、B和D的含量相似,其占比范圍為47.00%～53.30%,其中樣品A的占比最高。醇類物質(zhì)一般由醛酮發(fā)生還原而生成或者由脂質(zhì)氧化分解而來,其風味與化合物本身碳原子數(shù)有關(guān),一般3個碳原子以下的醇類物質(zhì)大多具有愉悅的香味,4～6個碳原子具有近似麻醉氣味,超過7個碳原子有芳香氣味[15],主要的醇類物質(zhì)有3-辛烯-1-醇、3-甲基丁醇、異丁醇、2-苯乙醇和(E)-3-己烯醇,其中3-辛烯-1-醇具有類似蘑菇香氣,是由亞油酸降解而來[3]。酯類主要由醇類與酸類物質(zhì)酯化反應而成,是肉類特征香味的重要物質(zhì),可呈現(xiàn)甜香和果香。樣品間的酯類相對占比差異明顯,但是,酯類物質(zhì)占比較少,其歸因于高溫油炸不利于脂類物質(zhì)的生成[16]。酯類百分含量占比為1.10%～4.00%,主要有乙酸乙酯、戊酸乙酯、丁酸3-甲基乙酯和2-羥基丙酸乙酯。雜環(huán)占比8.20%～11.00%。高溫或者長時間油煎會導致少量美拉德反應風味物質(zhì)(呋喃)的形成[17],主要有2,5-二甲基呋喃、2-乙酰噻唑、2,4,6-三甲基吡啶和噻唑,可賦予樣品堅果香和芳香味[18]。烯烴0.25%～0.41%,其他0.20%～0.90%,α-松油烯、β-羅勒烯和檸檬烯均屬于萜類化合物,可提供樣品木香和檸檬香[19]。

表2 糖醋脆皮魚香氣物質(zhì)鑒定結(jié)果

同類化合物標注的字母不同表示有顯著性差異(P<0.05)

2.4 氨基酸分析

糖醋脆皮魚的游離氨基酸是由魚肉炸制過程中蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生,游離氨基酸是食品的重要的滋味的呈味物質(zhì),其含量多少取決于Strecker降解、氨基酸與糖的交聯(lián)、肽的降解反應[20-22]。由表3可知,糖醋脆皮魚中共檢測出21種游離氨基酸,游離氨基酸總量(TFAA)為1 142.6～1 540.7 mg/kg,其變化無規(guī)律性,與文獻[21]中游離氨基酸隨烹制時間延長而顯著增加不同。游離氨基酸可分為鮮味、甜味、苦味、無味四大類呈味氨基酸,與文獻[21]報道油炸魚塊在油炸過程中游離氨基酸組成和含量相似。鮮味氨基酸為谷氨酸和天冬氨酸,鮮味氨基酸含量差異性明顯,其含量排列順序為C>D>B>A。甜味氨基酸以甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、絲氨酸、脯氨酸為主,甜味氨基酸含量差異性明顯,其大小順序為A>C>D>B,主要苦味氨基酸有氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、酪氨酸、精氨酸,其含量差異性明顯,大小順序為A>D>C>B,其中組氨酸被認為是造成水產(chǎn)品中的“肉香”特征品質(zhì)[22]。無味氨基酸以磷絲氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、鳥氨酸和羥脯氨酸為主。

表3 糖醋脆皮魚游離氨基酸含量、閾值、呈現(xiàn)特性及TAV值?

采用滋味強度值(taste activity value,TAV)進一步分析游離氨基酸對糖醋脆皮魚滋味的影響,其為樣品中滋味物質(zhì)的含量與相應閾值比值,結(jié)果如表3所示,TAV值>1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、蛋氨酸,說明谷氨酸、丙氨酸、精氨酸對樣品的鮮味、甜味、苦味分別有較大貢獻。有研究[3]發(fā)現(xiàn),谷氨酸和組氨酸對于鮮草魚滋味有影響,樣品中谷氨酸的TAV值排列順序為C>D>B>A,該順序與電子舌NMS順序不同,這可能是由于除游離氨基酸外,呈味多肽對于樣品的鮮味貢獻較大。丙氨酸的TAV值大小順序為C>A=D>B。精氨酸的TAV值大小順序為A>D>B>C。

2.5 風味物質(zhì)聚類分析

為進一步探究不同糖醋脆皮魚的香氣化合物和滋味物質(zhì)的差異性,根據(jù)糖醋脆皮魚的GC-IMS的香氣化合物峰體積和游離氨基酸的含量進行聚類分析,結(jié)果如圖8所示。由圖8(a)可知,在平均距離為9時,不同的糖醋脆皮魚被分為2個聚類,樣品A、B和C聚為一類,樣品D聚為一類。在平均距離為8時,樣品A和C聚為一類。由圖8(b)可知,在平均距離為8時,不同的糖醋脆皮魚被分為2個聚類,樣品B、C和D聚為一類,樣品A聚為一類。在平均距離為6時,樣品B和C聚為一類。

圖8 糖醋脆皮魚風味物質(zhì)聚類分析

2.6 相關(guān)性分析

采用Pearson相關(guān)系數(shù)關(guān)聯(lián)性確定智能感官電子鼻和電子舌傳感器與糖醋脆皮魚的揮發(fā)性和氨基酸的相關(guān)性,結(jié)果如圖9所示。醇類物質(zhì)與TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/2、P30/1、PA/2、T70/2、P40/1、P10/1、P10/2和T30/1呈顯著性正相關(guān)(P<0.05),鮮味氨基酸與傳感器AHS、PKS、CTS和NMS呈顯著性正相關(guān)(P<0.05)。醛類化合物與甜味和苦味氨基酸呈顯著性負相關(guān)(P<0.05),其他類型化合物與電子鼻的LY2/G、LY2/AA、LY2/Gh、LY2/gC1和LY2/gCT呈顯著性負相關(guān)(P<0.05),與NMS傳感器呈顯著性負相關(guān)的有甜味氨基酸、苦味氨基酸和無味氨基酸。

紅色和藍色分別表示正(0

3 結(jié)論

研究通過氣相色譜離子遷移譜(GC-IMS)、電子鼻、電子舌和氨基酸分析技術(shù),并結(jié)合主成分、聚類分析和Pearson相關(guān)性分析,分析了糖醋脆皮魚在定型炸制1.5,3.0 min(記為樣品A、B),熟制1.0,2.0 min(記為樣品C、D)后香味化合物和滋味化合物的變化。電子鼻分析測試主成分結(jié)果顯示,糖醋脆皮魚香氣化合物的信號響應強度呈先增加后減少的趨勢,樣品A、B、C和D的香氣差異明顯。電子舌的主成分分析可知,樣品A、B、C和D的滋味成分差異明顯,樣品間的鮮味和酸味差異性不明顯,樣品D的咸味最高。GC-IMS對糖醋脆皮魚的揮發(fā)性化合物分析,在糖醋脆皮魚中共鑒定出46種,其中包括7種醛類,5種酮類,10種醇類,9種酯類,4種烯烴類,7種雜環(huán)類和4種其他化合物,其中醛類、酮類、醇類和雜環(huán)化合物相對含量較高,占比分別為16.00%～21.50%,15.10%～24.20%,47.00%～53.30%,8.20%～11.00%。糖醋脆皮魚的游離氨基酸共檢測出21種,其中TAV值>1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸、精氨酸和蛋氨酸,說明谷氨酸、丙氨酸和精氨酸對樣品的鮮味、甜味、苦味有較大貢獻。由聚類分析可知,樣品A和C在香氣化合物方面聚為一類,樣品B和C在氨基酸方面上聚為一類。后續(xù)擬采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用對糖醋脆皮魚關(guān)鍵風味物質(zhì)進行定量分析,并通過液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用對滋味物質(zhì)脂肪酸、肌苷酸等進行分析,進一步探索糖醋脆皮魚的風味形成機制。