两种浓缩方式对扇贝蒸煮液色泽及挥发性风味物质的影响

步营，胡显杰，刘瑛楠，朱文慧*，李学鹏，刘贺*，王玉亭，于志国

(1.渤海大学 食品科学与工程学院，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.荣成协汇食品股份有限公司，山东 荣成 246309；3.丹东泰丰食品有限公司，辽宁 丹东 118300)

扇贝属软体动物门(Mollusca)、扇贝科(Pectinidae)，是世界重要的海洋渔业资源之一，也是我国主要水产品之一[1]。与其他鱼贝类相比，扇贝富含核苷酸和与呈味有关的氨基酸如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、缬氨酸等，风味独特。目前，除了鲜活扇贝外，扇贝产品主要以冻煮贝柱、鲜冻贝柱和贝丁为主，加工方式主要采取传统的蒸煮方法，导致大量扇贝汁液的流失，汁液中大量的呈味物质以及部分蛋白质、矿物质、多糖等营养成分也随之丢失，不仅降低了扇贝产品的风味，而且导致营养物质的浪费，同时给企业污水处理增加了成本。因此，如何有效回收利用扇贝蒸煮液、减少资源浪费是学者亟待研究解决的问题。

风味是海产品整体可接受性的重要衡量指标，不同的加工方法会对产品的风味产生不同的影响，甚至会产生一些新的特征风味[2，3]。贝类产品的气味主要分为新鲜的气味和加工后的气味，前者随着新鲜度的变化而不断变化，最后达到腐败的程度，后者因加工方式的不同而产生不同的气味。加热浓缩与真空浓缩不仅可以保留食品风味，减轻食品重量，还能通过增加浓度达到提高风味、易于贮藏的目的[4]。加热浓缩，可以通过简单的加热处理蒸发产品水分，有效地控制产品水分含量，操作简单，工艺实施性高，但加热处理有可能会影响到产品的营养组成。真空浓缩，是近几年广泛应用的产品处理手段，利用真空手段进行风味浓缩可以有效地保留原料的营养成分和香气，是一种更好保留产品营养成分的加工手段[5]。

鉴于此，本研究对扇贝蒸煮液进行不同浓缩方式的加工处理，以氨基酸态氮、总酸、电子鼻、色差等为指标，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)联用方法对未处理的蒸煮液、加热浓缩的蒸煮液和真空浓缩的蒸煮液进行风味及色泽分析，旨在探讨不同浓缩方式在风味方面的差异性，为有效利用扇贝蒸煮液提供了理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

扇贝蒸煮原液：荣成协汇食品股份有限公司提供。

氢氧化钠(标准滴定溶液)：天津市光复精细化工研究所；甲醛溶液(分析纯)：辽宁泉瑞试剂有限公司；C8～C20正构烷烃(标准品)：瑞士Fluka公司。

1.2 仪器与设备

RE52CS旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；PEN3 便携式电子鼻 德国Airsense公司；CR-400色彩色差计 日本Konica Minolta公司；7890N-5975C气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；固相微萃取装置、固相微萃取手柄、20 mL顶空样品瓶 美国Supelco公司。

1.3 样品的处理

试验原料分为三组：一组以扇贝蒸煮原液作为对照；一组在真空度-0.1 MPa、温度60～70 ℃下真空浓缩至固形物含量为40%；一组常压加热浓缩至固形物含量为40%。

1.4 试验方法

1.4.1 氨基酸态氮和总酸的测定

采用甲醛滴定法，参考李河等[6]的方法进行氨基酸态氮的测定；参考GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》中的酸碱中和滴定法进行总酸的测定[7]。

1.4.2 扇贝液色度的测定

使用CR-400测色色差计对3组扇贝液进行色泽测定，一式三份，每份5 g，分别记录扇贝液的色差值L*、a*、b*及总色差。

参考黄卉等[8]表述的方法改进进行色差分析。测定参数主要包括亮度值(Lightness, L*)、红度值(Redness, a*)和黄度值(Yellowness, b*)，总色差值按照下式计算：

式中：ΔL*表示扇贝液所测亮度值与初始亮度值之差，Δa*表示扇贝液所测红度值和初始红度值之差，Δb*表示扇贝液所测黄度值与初始黄度值之差。△Eab越大说明扇贝液试验过程中色泽变化越明显。

1.4.3 挥发性化合物电子鼻的测定

参考文献[9，10]并适当改进如下：称取5 g样品，存放于50 mL的烧杯中，保鲜膜密封，室温下静置30 min，利用电子鼻进行检测。每种样品做3次生物学重复，分别计算每个传感器生物学重复的均值。检测条件：清洗时长90 s，检测时长120 s，进样流量和内部流量均为300 mL/min，数据采集时间为90 s和95 s，数据采用电子鼻自带分析软件Winmuster进行分析。

1.4.4 GC-MS的测定

参考文献[11-13]并适当改进如下：量取5 mL待测扇贝液，装入20 mL固相微萃取小瓶(含转子)，加盖密封，在45 ℃、2000 r/min条件下，平衡10 min，插入固相微萃取针，推动手柄，使纤维头处于顶空状态，同等条件下吸附30 min，进样。

色谱条件：Agilent 7890N气相色谱仪，HP-5MS毛细管(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为250 ℃；载气为氦气，流速为1.5 mL/min；不分流模式进样；程序升温：起始温度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速率上升至90 ℃，再以升温速率5 ℃/min上升至230 ℃，保持4 min。

质谱条件：电离方式为电子轰击(EI源)，电子能量70 eV；色谱-质谱接口温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃；质量扫描范围30～550 m/z。

1.5 数据分析

使用软件SPSS 19.0进行单因素方差分析，采用邓肯多重比较分析法对各处理组进行显著性分析，P<0.05为差异显著，采用Origin 8.5作图；利用计算机质谱库(Nist 11/Wiley 7.0)、保留时间(RT)和保留指数(RI)对GC-MS分析检测到的挥发性化合物进行鉴定。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式扇贝液的色差分析

色泽是影响消费者购买行为的决定性因素，也是货架期的一个重要影响因素，可直接作为产品品质优劣感官判断的一个重要指标[14]。色差仪可以客观、稳定、快速地检测扇贝液的色泽变化，更具有参考价值。不同浓缩方式扇贝液的亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)和总色差(ΔEab)值见表1。

表1 不同处理方式扇贝液色差值Table 1 Color difference values of scallop liquortreated by different methods

L*表示亮度，L*=0表示黑色；L*=100表示白色。由表1可知，各组L*值差异显著(P<0.05)，其中对照组最大，加热浓缩组最小，说明真空浓缩组对亮度的影响小于加热浓缩组。浓缩处理使水分含量减少，溶液浓度增大，颜色加深，同时加热过程中发生美拉德反应，生成棕色大分子物质类黑精，溶液颜色加深。

由表1可知，各组a*值差异显著(P<0.05)，a*>0表示红度，相反则为绿度，因此加热浓缩组偏红，而对照组和真空浓缩组偏绿，真空浓缩处理对a*值的影响小于加热浓缩组；对照组的b*值与真空浓缩组和加热浓缩组相比差异显著(P<0.05)，而真空浓缩组和加热浓缩组无差异。b*>0表示黄度，相反则为蓝度，说明3组的主色调均为黄色。有研究表明，脂肪氧化是引起色泽变化的原因之一，而且红度值、黄度值的上升与脂肪氧化有关[15]。扇贝液浓缩过程中a*、b*值发生变化可能是由脂质发生氧化分解反应导致的。

总色差代表处理前后扇贝液表面颜色的改变，总色差越小，表示和未处理的扇贝液颜色越接近，差异不明显；总色差越大，表示和未处理的扇贝液颜色差异明显。总色差在0～0.5时为极小的差异；在0.5～1.5时为稍有差异；在1.5～3.0时为感觉到有点差异；在3.0～6.0时为显著性差异(P<0.05)；在6.01～12.0时为极显著差异(P<0.01)；>12.0为不同颜色[16，17]。

由表1可知，真空浓缩组和加热浓缩组总色差为6.04和7.70，两组扇贝浓缩液的总色差均大于6，浓缩组与对照组扇贝液差异极显著(P<0.01)，说明浓缩处理对扇贝液造成了很大的影响，综合L*值、a*值和b*值，真空浓缩处理对扇贝蒸煮液的影响小于加热浓缩组。

2.2 不同处理方式扇贝液的总酸与氨基酸态氮

不同浓缩方式对扇贝液总酸和氨基酸态氮的影响见图1。

图1 不同处理方法扇贝液总酸含量和氨基酸态氮含量Fig.1 Total acid content and amino acid nitrogen content of scallop liquor treated by different methods

由图1可知，加热浓缩组和真空浓缩组的氨基酸态氮和总酸含量远高于未处理组，真空浓缩组氨基酸态氮含量和总酸含量均高于加热浓缩组，说明浓缩体积比与总酸、氨基酸态氮含量呈正相关，浓缩温度升高，蒸煮液中固形物含量增加，总酸和氨基酸态氮含量上升。而相同固形物含量情况下，真空浓缩组优于加热浓缩组，也有可能是高温使氨基酸聚合导致氨基酸态氮含量降低，说明真空浓缩有助于风味的保持。

2.3 不同处理方式扇贝液电子鼻分析

加热浓缩组、真空浓缩组和未处理组扇贝液的PCA分析图见图2。

图2 不同处理方式对扇贝蒸煮液挥发性成分的PCA分析图Fig.2 Principal component analysis of the volatile compounds of scallop cooking liquor treated by different methods

图2中每个椭圆代表加热浓缩组、真空浓缩组和未处理组样液的数据采集点。经分析可知，PC1和PC2的贡献率分别为98.62%和1.12%，总贡献为99.74%，表明数据真实可用。未处理、加热浓缩和真空浓缩的扇贝液PC1和PC2都发生了变化，PC1先增大后减小，PC2依次减小，且分布较散，差异显著。说明随着温度的变化，扇贝液的气味发生了变化，在经过真空浓缩和加热浓缩后，扇贝液的气味变化更加明显。此后，运用顶空固相微萃取气质联用技术对加热浓缩组、真空浓缩组和未处理组样液的挥发性成分做进一步分析，以探究扇贝液在两种不同浓缩方式下的主要挥发性物质，从而提高鉴定扇贝液呈味物质的准确性。

2.4 不同处理方式扇贝液的GC-MS分析

不同处理方式下扇贝液挥发性成分见表2。

表2 两种浓缩方式对扇贝蒸煮液挥发性物质的影响Table 2 Effects of two concentration methods on volatile compounds in scallop cooking liquor

续 表

注:“ND”表示该物质未检出。

由表2可知，挥发性成分共分为7类，分别是醛类7种、酯类4种、含氮化合物3种、酮类2种、酸类2种、醇类1种、其他9种，共有28种。其中未经处理的扇贝蒸煮液挥发性成分比处理后的扇贝液挥发性成分种类少，呈香物质含量低。由此可知，经过处理后的扇贝液能更有效地增香。

2.4.1 不同方式处理扇贝液与对照组中醛类化合物对比分析

醛类阈值比其他气味物质要低得多，并具有清香、果香和坚果香的芳香特质，这些气味物质中的醛类物质对扇贝液气味的影响最重要，有研究表明[18，19]，在不同加热温度及条件下，扇贝液挥发性风味成分不同，醛类变化最明显。本研究中加热处理后的扇贝液醛类化合物种类多，总相对含量较高。相比于未处理组、真空浓缩组，加热浓缩组，还有己醛、庚醛、葵醛、壬醛等产生，这可能是由于在加热过程中，脂肪氧化、蛋白质的氧化降解和美拉德反应所形成的。其次，处理后的扇贝液3-甲硫基丙醛的相对含量都有增加，且真空浓缩组的相对含量小于常压加热组，这说明在热处理的过程中，随着温度的升高，3-甲硫基丙醛也会随之增加，这应该是其受热后样液水分蒸发导致的；其次，在加热的情况下，其熔点低，更易析出，而使其相对含量增加；而真空浓缩温度低于常压加热温度，这也是3-甲硫基丙醛在真空浓缩组的相对含量小于常压加热组的原因。

还有研究表明[20]，不同的醛类呈现不同的气味。C3～C4醛类化合物具有强烈的刺激气味；C5～C9醛具有青香、油蜡和油腻味；C10～C12醛具有橘皮和柠檬味。加热处理扇贝液中的苯甲醛相对含量比其余2种样品均高，作为低阈值醛类，对其风味有重要影响。加热处理后扇贝中独有的壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛和癸醛，这些低阈值醛类即使在痕量条件下，也与其他风味物质有很强的重叠的风味效应[21]，对加热处理后扇贝液香味的构成具有贡献作用。加热处理扇贝液中醛类物质是未处理组的23倍多，是真空浓缩处理组的19倍多，这些醛类物质可能是区别未处理组和真空组特征风味的因素之一，所以醛类化合物也可以作为反映扇贝液风味的参考之一。

2.4.2 不同方式处理扇贝液与对照组中酸类化合物对比分析

处理组和加热组酸类物质种类少，相对含量低，对其整体影响较小，可以忽略不计。而真空浓缩组酸类种类较多，相对含量高，对其呈味影响较大。其中异戊酸和2-甲基戊酸均呈不良气味，是海产品臭味的特征成分[22]。

2.4.3 不同方式处理扇贝液与对照组中酯类化合物对比分析

酯类物质是发酵或脂质代谢产物生成的羧酸和醇酯化作用的产物，赋予食品甜香、水果香和花香[22，23]。由表2可知，未处理组、加热浓缩组和真空浓缩组中酯类物质种类并不多，分别为1，3，4 种，但其相对含量在挥发性物质总量中占有很高的比例。其中邻苯二甲酸二丁酯是3组样品共有的酯类化合物，相比未处理组含量都有所下降，含量则是未处理组>加热组>真空浓缩组。

2.4.4 不同方式处理扇贝液与对照组中酮类化合物对比分析

酮类物质很可能是多不饱和脂肪酸受热氧化和降解的产物，往往具有甜的花香和果香。由表3可知，扇贝液中香气成分的酮类较少，其中2-戊酮可能由多不饱和脂肪酸的碳链在β-氧化和随后的脱羧基作用中生成的[24]，有独特的清香和果香，并且随碳链的增长呈现更强的花香特征[26]；2,3-丁二酮可能是脂质氧化产生的，有研究表明[27]，2,3-丁二酮物质是肉制品预煮异味的主要贡献物之一。总的来说，相对未处理的扇贝液，真空浓缩和加热处理的扇贝液的酮类物质都有从无到有的变化，正是这些物质的存在赋予了处理后扇贝液的香气特征。

2.4.5 不同方式处理扇贝液与对照组中含氮化合物对比分析

含氮化合物是海鲜类产品的重要气味化合物，吡啶具有恶臭气味，三甲胺带有腥臭气味，其他含氮化合物也均有不良气味，而在其他含氮化合物中，2-乙酰基吡咯已被报道有似焦糖气味，在3组扇贝液中均存在，相对含量为加热组>真空浓缩组>未处理组。由表2可知，扇贝液经过处理后，三甲胺相对含量大幅上升，这些均对扇贝蒸煮液产生了负面的影响，是扇贝蒸煮液不良气味的主因。三甲胺在未处理组、加热浓缩组和真空浓缩组中相对含量分别为8.81%、8.37%和9.71%(占总相对含量的百分比)，在整体呈味成分中占有较高比例[28，29]。所以含氮化合物含量可以作为反映不同加工处理后扇贝液风味状态的参考之一。

2.4.6 不同方式处理扇贝液与对照组中其他化合物对比分析

其他类中，含S、O、苯杂环类化合物贡献较大(如吡嗪、萘等)。由表2可知，吡嗪类含量高达73.33%(在其他类中的百分比)，赋予了扇贝液烤香味、坚果香或肉香。加热处理的扇贝液中吡嗪类挥发性化合物种类最多，未经处理的扇贝液相对含量最高。有研究表明，吡嗪类是由于美拉德反应和热解反应通过斯特克雷尔氨基酸反应生成的。

二甲基二硫已被发现存在于大多数经热加工的海产品中，在虾、蟹肉、牡蜗、小龙虾、虾和几种亚洲鱼露中因为它们的阈值很低，对扇贝蒸煮液的整体香气有贡献。二甲基二硫已被表征为似洋葱或白菜的香气，腐败的硫和似坏的蛋的气味，它可能是一种甲基乙硫醇的氧化产物或蛋氨酸的细菌降解产物。含硫杂环化合物是肉香味的主要成分，也是海洋甲壳类的重要挥发性成分[30]。

综上所述，对加热浓缩组风味影响最大的是醛类物质。与其他两组相比，加热浓缩处理能产生不同于其他两组的特征香味主要是煮制过程中脂肪、蛋白质的氧化降解和美拉德反应所导致的。同时，海产品的不良气味，也随着扇贝液的处理而增加，这可能是因为处理组在加热的情况下脂肪、蛋白质的氧化降解和美拉德反应产生了副产物，也可能是固形物含量增加，盐分增大，使挥发性风味更易析出导致的。总之，处理组较之未处理组，呈味挥发性物质更丰富，能更大程度地将扇贝液呈味成分析出。

3 结论

色差结果表明，处理组与未处理组有显著性差异。整体来看，处理组色泽鲜艳，促进食欲，更易被消费者接受。利用HS-SPME-GC-MS，电子鼻、氨基酸态氮和总酸辅助，鉴定扇贝液特征风味挥发性物质的组成。与未处理组相比，加热处理使加热浓缩组的风味变化比真空浓缩组更为明显。分析得出：对加热处理组香气成分有贡献的物质主要有2,3-丁二酮、壬醛、己醛、庚醛、苯乙醛、癸醛、苯甲醛和三甲胺等，这些成分可能是加热浓缩组扇贝液的主要特征香气成分；真空浓缩组较之没有壬醛、己醛、庚醛等物质的增加，且相对百分含量也少。但总的来看，处理组较未处理组挥发性成分和相对百分含量基本都有所提高。综上所述，初加工的扇贝液进一步处理，不仅运输成本降低，货架期延长，还能改善风味，促进消费，提高经济效益。

总之，本研究主要对扇贝液浓缩前后的色泽变化和风味组成探讨提供了一些初步的数据，同时为今后对扇贝液的生产加工以及热加工过程中风味成分变化规律的相关性研究提供了理论参考。