摘要:去腥是鱼制品加工的一个关键问题。本文对鱼腥味的成因、鱼腥味检测方法及数据分析、去腥技术、去腥效果评定方法等做了系统的阐述。结合当前研究现状,重点介绍了鱼腥味检测中3种主要的样品处理方法及它们的差别及适用性;分析了9种主要去腥方法的原理、适用性和效果。研究发现独立去腥方法都有其局限性,结合发展趋势进行思考延伸,提出去腥的发展思路为绿色天然环保的复合脱腥法。
关键词:鱼腥味;检测分析;去腥;复合脱腥
2013年我国水产品总产量约6172万t,其中淡水产品约3033万t,鱼类产量达到2594万t;而用于加工的水产品总量约2169万t,其中用于加工的淡水产品约556万t,加工比例仅约为35.1%和18.3%,就安徽省而言,淡水产品加工比例约为7.4%[2]。而据FAO统计,世界水产品总产量的75%以上是经过加工后销售的,鲜销比例占总产量不到25%[3]。由此可见,水产品/鱼制品加工具有很大的发展空间,水产品/鱼制品工业化是我国渔业未来发展的一个趋势。
综上所述,促进鱼制品加工技术现代化、加快鱼制品工业化进程势在必行。由于原料鱼具有鱼腥味这一区别于其他肉类的特殊性,去腥就成为鱼制品加工中一项关键技术,其目的为最大限度消除鱼腥味对鱼制品品质的影响。国内外科研工作者对鱼腥味的检测和去除做了大量的工作,其研究路线为:从鱼腥味的成因入手,找出造成鱼腥味积累及形成的原因;对鱼腥味进行检测,总结出对鱼腥味有贡献的化合物;利用不同的物理、化学及生物原理进行去腥技术的研究。总体而言,目前鱼腥味的检测方法主要是气相色谱串联质谱法结合不同的样品预处理。而去腥技术则比较复杂多样,其发展路线从最初的包埋、吸附、酸碱盐等物理化学方法发展到天然产物的绿色天然去腥法、微生物发酵的生物方法等,而由于鱼腥味成分复杂,不同种类原料鱼腥味化合物也有显著区别,因此,单一的去腥法效果都有其局限性,科研工作者也开始对复合脱腥法进行研究,协同互补,以期获得最大的去腥效果。本文对鱼腥味的成因、检测和去除做了简单的综述,旨在找出有效的去腥方法及研究趋势,为鱼制品工业化提供一定的理论参考。
鱼腥味属于水产品中普遍存在的一种不良风味,有程度大小之分。不良风味的产生主要归因于以下几个因素:空气、水、包装或运输材料等的污染,加工过程中配料不当或食品自身的化学反应和微生物的生长繁殖(包括氧化、非酶促褐变、酶促反应、光引发反应及食品成分之间的反应)等[4]。
狭义的鱼腥味是指具有像鱼一样的腥气(fishyodours),而实际当中,更具有研究意义的鱼腥味是指一些不良气味(例如土腥味、霉味等)的总和,属于比较复杂的混合性气味,鱼和其他水产品的加工需要去除包括狭义鱼腥味在内的全部不良气味。这种不良气味是多种化合物混合所表现出来的气味,同一种化合物有时表现出单一的的气味,而有时同一种化合物会同时具有两种或以上的气味。例如:4,4,6-三甲基-1,3-二恶烷具有霉味,顺-1,5-辛二烯-3-酮具有鱼腥味(久放的鱼),地霉素和2-甲基异龙脑均同时具有土味和霉味(鲶鱼),顺-3-己烯醛和顺,顺-3,6-壬二烯醛均同时具有脂肪味和鱼腥味[4]。挥发性化合物对气味的贡献通常是由(嗅觉)阈值和浓度共同决定的,阈值越小,越容易被感知,因此一些低阈值化合物也构成了鱼制品腥味的特征性成分,例如:2,6-壬二烯醛,顺-1,5-辛二烯-3-酮等。
目前,科学家们对鱼腥味(水产品腥味)的形成原因主要存在以下两类观点。
鱼腥味物质是挥发性成分(和半挥发性成分)的混合体现,因此,其检测方法即为挥发性物质(或半挥发性物质)的检测方法,特征性腥味物质的确定主要依赖于试验数据的收集和整理。确定鱼的特征性腥味物质,其主要目的有二:其一是基础性研究,研究不同种类、年龄、生存条件等的鱼类和不同加工方法的鱼制品存在哪些不同的标志性腥味物质;其二是作为脱腥技术的评价标准。(本文未讨论产生腥味的非挥发性滋味物质。)
气相色谱-质谱联用法(GC-MS、GC-MS/MS)。这是目前挥发性成分测定的基础和必不可少的环节,也是应用最广泛、最为有效的基本的气体测定方法。目前挥发性成分的测定绝大多数是合适的样品预处理方法/挥发性成分提取方法、单个挥发性成分的确定方法、实验数据的处理方法与GC-MS相结合而实现的。
2.1.1顶空法
2.1.2固相微萃取法(SPME)
其原理是微纤维通过外层材料(吸附剂)从样品中萃取吸附分析物,之后进样,是一种快速、无溶剂、兼容样品制备的技术。主要分为直接萃取、顶空萃取和膜保护萃取,后两种主要目的是消除大分子物质对分析的影响,保护纤维,用于被污染样品[4]。刘安军等[23]采用SPME-GC-MS法对鲤鱼的挥发性腥味物质进行检测,共检出36种成分,主要为醇类、酮类、烯类和苯环类;MariaPerez-Juan等[24]采用SPME-GC-MS法对叉烧肉不同蛋白组分(肌质蛋白,肌纤维蛋白,游离肌动蛋白和肌动球蛋白)的挥发性香气成分作了分析;Ai-NongYu等[25]采用SPME-GC-MS对中国传统烟熏培根(CSCB)挥发性成分进行研究,发现除了烷烃类物质,其他醛酮类物质都对特征性风味有贡献,风味成分主要来自烟熏,氧化和美拉德反应等;RubénDomínguez等[26]采用SPME-GC-MS法对4种不同烹饪方法(烧烤,烘烤,微波和油煎)制成的小马驹肉香气成分进行了测定。
2.1.3同时蒸馏提取法(SDE)
发明于1964年,但是在近二十年发展起来的一种挥发性和半挥发性成分的收集方法,集萃取和浓缩于一体,适用于痕量气体的分析,并且挥发性成分的收集比较充分;其原理是样品和溶剂同时蒸馏,在顶空空间里混合均匀,再通过冷凝收集,利用溶剂和水之间比重的差异分离浓缩[4]。(IanC.C.Nobrega等[27]采用SDE-GC-MS法对烹制后牛蛙腿中的挥发性香气成分做了测定,表明牛蛙和鸡肉香气之间存在一定的相似之处;于慧子等[28]采用SDE-GS-MS法对提取的中华绒螯蟹蟹肉和蟹黄中挥发性风味成分进行了分离鉴定,结果表明中华绒螯蟹蟹黄和蟹肉中的挥发性成分在组成上的差别主要体现为在醇类、芳香类、烷烃类和含硫类化合物的组成上,而且蟹黄中检测到的挥发性化合物的含量普遍高于蟹肉中检测到的化合物的含量;周益奇等[29]采用SDE-GC-MS从提取物中分析鉴定出鱼腥味和疑是鱼腥味物质16种,包括醛、烯醛、酮和呋喃4类化合物,其中己醛、庚醛和2,4-二烯癸醛被确认为鱼腥味的化合物。
以上3种样品前处理方法是应用最广泛的方法,能够满足大多数样品挥发性成分的测定,也存在一些其他的前处理方法,文献报道较少。YuAi-Nong等[30]采用氮吹和蒸汽蒸馏法(NPSD)对中国传统烟熏培根中的挥发性成分进行检测,NPSD方法能够防止血球氧化。
2.1.4多种样品预处理方法的比较及分析
在实际的样品分析中,一般会根据分析的对象、目的选择合适的处理方法。有时为了更为全面地分析样品中挥发性物质的种类和含量,会采用不同的样品前处理方法,用以比较它们之间的优劣和侧重点。AnaRivas-Caedo等[31]比较了DHE和SPME两种样品前处理方法对超高压处理的低酸发酵香肠和切片熟猪肩肉挥发性物质检测的影响,结果表明:DHE法在提取低沸点化合物上更有效(例如:乙醛,2,3-丁二酮,乙醇),而SPME能够提取出更多种类的化合物,尤其是脂肪酸;JianchunXie等[32]分别采用SPME和SDE结合GC-MS法对迷你猪烤猪肉的香气成分进行了测定,两种前处理方法较为相似,SDE法能够获得更为完整的数据(痕量物质的检出);MartaS.Madruga等[33]采用3种不同的样品预处理方法SDE、DHE和SPME对烤山羊肉中挥发性成分进行收集并采用GC-MS检测,结果表明,SDE法能够获得最多的脂肪氧化产物,DHE法能够获得最多的美拉德反应产物。
GC-MS(/MS)是最常见、应用最广泛的测定方法,实际的研究中,科学家们会根据检测的目的、条件、对象的不同对挥发性成分的定性定量方法做出一定的选择;几乎所有的挥发性有机物在FID都有响应,尤其同类化合物的相对响应值都很接近,一般不用校正因子就可以直接定量,而含不同杂原子的化合物批次相对响应值相差很大,定量时必须采用校正因子[24,30];GC-O法是近年来兴起的仪器与人工嗅闻相结合的一种气味确定方法,其主要目的是辨别出单个挥发性化合物的气味,并判断其对样品气味(香气和不良气味)的贡献[22,32]。
由于实际操作中,挥发性成分的检出量往往较大,对其进行单个的分析有时并无太大必要,例如判断一种产品主要的香气物质或者腥味物质,往往只需要提炼出N种贡献较大的物质,因此在实际的操作中往往需要结合PCA、GC-O和阈值等因素进行综合分析[22]。
去腥的过程实际上就是采用各种物理、化学及生物手段对产生腥味的物质进行干预,使其发生物理化学反应,改变其结构及特性,形成的新物质不再具有腥味(或腥味显著减弱)。
3.1.1包埋法
工业上主要使用β-环糊精(β-CD)脱腥,β-CD是由7个葡萄糖单体结合而成的梯形笼状结构,内部疏水外部亲水,其脱腥原理是当腥味化合物分子尺寸与β-CD内部尺寸相匹配,β-CD能够像笼子一样与腥味化合物发生包合配位,从而阻断腥味的释放途径。但此种脱腥方式取决于腥味化合物的分子量大小和尺寸,针对性强,局限性较大,若腥味化合物尺寸大于β-CD,则不能形成稳定的包合物,大大影响脱腥效果,因此,此脱腥方法往往与其他方法同时使用。梁丰等[34]分别采用掩盖法、β-CD法、活性炭法、蛋白酶水解法和综合处理法对鱼肉粉进行脱腥处理,确定了最有效的除腥方法为先用5%活性炭在55℃水浴下吸附鱼肉粉20min,再用1.5%β-CD在65℃下保温振荡5min,经脱腥后的鱼肉粉基本无腥味;林日高等[35]比较了酵母和β-CD对鳙鱼蛋白水解液脱腥效果的影响,结果表明用酵母和β-CD复合处理鳙鱼蛋白水解液可以获得最好的脱腥效果。
3.1.2吸附法
吸附是当流体(气体、液体)与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄。吸附也指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质(液体或气体)中的分子或离子现象。在表面面积很大的情况下,这种吸附力能产生很大的作用,所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附,如活性炭等。其脱腥原理即活性炭或沸石等物质把鱼制品的腥味化合物吸附并去除,用于液体鱼制品效果较好,因为其接触面积大。XinLi等[36]采用粉末活性炭(PAC)对两种鱼腥味物质反,反-2,4-庚二烯醛(HDE)和反,反-2,4-癸二烯醛(DDE)的吸附作用,且吸附模式和曲线符合拟一级和拟二级动力学模型。同时DDE相较HDE更容易被PAC吸附,吸附量也更大;Kyong-HwanChung等[37]研究了各种微孔沸石对三甲胺的吸附作用,用以在低温条件下对生鱼油的除臭,结果表明:八面沸石(Si/Al=3)的比表面积和微孔体积是形成沸石对三甲胺强大吸附能力的重要因素,氢型丝光沸石(Si/Al=10)具有强大的三甲胺吸附能力主要是因为三甲胺与它酸性部位的阳离子发生了反应。因此吸附除腥有时不仅仅是单纯物理作用,可能还包含一些化学过程。
3.1.3掩盖/掩蔽法
顾名思义,其脱腥原理是采用一些包含强烈特殊味道的香辛料(葱、姜、辣椒、酒等)或者添加剂(增香剂)来掩盖鱼制品本身的腥味。在工业生产中实用性不强,可能会影响产品的口感,所以一般结合其他脱腥方式,主要用于日常烹饪过程,单纯采用葱姜料酒的方法只是辅助去腥。耿瑞婷等[38]比较研究了活性炭吸附法、掩蔽法、超滤法、超滤和掩蔽联合法对扇贝蛋白酶解液的脱腥效果,选择乙基麦芽酚、乳酸乙酯、料酒、食盐作为掩蔽剂,发现超滤和掩蔽联合法处理扇贝蛋白酶解液具有较好的脱腥脱苦效果。
3.1.4微胶囊法
微胶囊技术是微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术,是一种储存固体、液体、其他的微型包装技术。具体地说是将目标物用各种天然或合成的高分子化合物连续薄膜完全包裹起来,对目标物无损害,起到缓释或者保护目标物的作用。其脱腥作用原理类似包埋法。主要作用是改善物质的运输、贮存效果等,例如鱼油的微胶囊化,便于保存、运输和食用,单纯用于去腥较少,因为有可能会掩盖产品本身的香味和形状。
3.1.5酸碱盐处理法
该方法脱腥的原理为:酸碱与腥味化合物发生反应生成无腥味的物质,而盐的作用是促进腥味物质的析出。该方法适用于固体鱼制品的脱腥,因为液体中的酸碱难以去除。该方法会产生较大量含有酸碱的废水,需要处理后再进行排放,对环境有一定的影响。工业中使用的酸有醋酸、柠檬酸等,碱有氢氧化钠、碳酸氢钠等,盐有氯化钠、氯化钙等。崔方超等[39]采用柠檬酸、碳酸氢钠、酵母3种脱腥剂对草鱼鱼肉进行脱腥处理,发现柠檬酸效果最为显著,其次为碳酸氢钠及酵母;SuthasineeYarnpakdee等[40]通过试验证明经过蒸馏水冲洗和8mmol/L氯化钙溶液和5mmol/L柠檬酸去膜之后的印度鲭鱼肉能够获得较为显著的去腥效果。
3.1.6美拉德反应法
3.1.7天然活性物质去腥法
3.1.8微生物发酵脱腥法
微生物法脱腥原理是指腥味物质参与微生物的新陈代谢过程,经过代谢过程,腥味物质转变成无腥味物质,或者腥味物质在微生物没得作用下发生反应,转变成无腥味物质。常用脱腥剂为酵母、乳酸菌等。例如酵母发酵原理为:微生物利用腥臭物质如醛、酮等合成大分子物质且产生一些含有香味的中间产物,去除鱼腥味并产生一定的增香效果。方法脱腥效果较为显著,但是使用局限性较大,适合发酵鱼制品和流体鱼制品。陶兴无等[46]以添加米糠、藠头皮制得的成曲对鲢鱼下脚料进行发酵水解以去除鱼露鱼腥味,结果表明,使用添加有藠头皮的成曲,藠头皮的添加量为小麦重量的75%,去腥效果好,鱼露感官评价较好;王一涵等[47]经过试验得出了酵母发酵脱腥法对整条淡水鲫鱼的脱腥工艺参数为:接菌量为2%,35℃下发酵1h时去腥效果较好。
3.1.9复合脱腥法
另外一些去腥方法包括:酶法(主要用于蛋白质水解肽的去苦)、臭氧法、加热法、真空法、超滤法、有机溶剂萃取法、辐照法等,由于去腥效果相对有限,并存在一些工业化普及的障碍,不再赘述。
对鱼制品采用一系列去腥方法进行处理后,如何对比处理前后腥味变化,如何评定去腥效果也是一个重要的研究课题。除了前文所述挥发性成分的测定方法外,目前使用最广泛的是感官评定法,近年来兴起了电子鼻,通常两种方法结合使用效果最好。这两种方法的优势显著,简便准确,能够迅速有效地对去腥效果做出评价。范三红等探索不同漂洗方法对鲶鱼碎肉的脱腥效果,并利用超快速气相色谱电子鼻(FlashE-Nose)检测在冷藏过程中的挥发性气味物质变化并且评定其去腥效果。
随着社会的进步和文明的推进,人们更加重视鱼制品的天然和健康、绿色和环保,采用一些人工合成的添加剂、加工过程对环境不友好等非自然的手段受到了人们天然的抵制。
随着社会的进步,文明进程的推进,消费者对鱼制品的品质、便捷程度、风味、口感等方面要求越来越高,而新时代下的去腥技术必须要满足以下几点:高效实用、方便快捷、绿色健康、环境友好。目前已有的去腥技术方法多样,但其都有一定的局限性和适用范围,找到一种全面适用高效的去腥方法还有很长的路要走。当前应该做的是:基于现有去腥技术的特点和实用性,以特定鱼制品对研究对象,开发出一种同时具有吸附剂、发酵剂和天然活性物质去腥剂等优点的复合去腥剂,融合于鱼制品加工的特定流程及阶段中,用以提高工业化鱼制品的品质。
参考文献:略
(周蓓蓓,胡王,陈小雷,鲍俊杰,安徽省农业科学院水产研究所,安徽合肥230031)
作者简介:周蓓蓓(1979—),女(汉),副研究员,博士,研究方向:水产品加工,传统食品工业化。