鲅鱼糜发酵过程中理化特性及挥发性风味成分变化

李培瑜　刘弈彤　李思源　张纪栋　张泽俊　沙坤

摘 要：研究戊糖片球菌发酵鲅鱼糜发酵过程中理化特性及挥发性风味成分的变化规律。结果表明：在发酵36 h过程中，鲅鱼糜pH值从6.16降低到4.84，水分含量从66.85%显著增加到75.00%（P<0.05），白度先降低后显著增加（P<0.05），总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量及总抗氧化活性呈现先增加后降低又增加的波动变化，相较于原料鲅鱼糜，发酵36 h鲅鱼糜TVB-N含量显著降低、总抗氧化活性显著增加（P<0.05）;采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法，共检出36 种风味化合物，包括醇类9 种、醛类8 种、酯类5 种、烃类4 种、酮类3 种、酸类3 种、芳香类2 种及其他类2 种，各类化合物的含量在发酵过程中发生显著变化（P<0.05）。

关键词：鲅鱼糜;发酵;戊糖片球菌;理化特性;风味成分

Abstract： The objective of this study was to investigate the pattern of changes in the physicochemical properties and volatile flavor compounds of Scomberomorus niphonius surimi during fermentation by Pediococcus pentosaceus. The results showed that the pH value of surimi decreased from 6.16 to 4.84， and the water content increased from 66.85% to 75.00% during the 36 h fermentation period （P < 0.05）. The whiteness decreased first and then increased （P < 0.05）. The total volatile base nitrogen （TVB-N） content and total antioxidant activity first increased， then decreased and finally increased once again. Compared with raw surimi， the TVB-N content of surimi fermented for 36 h was significantly reduced， and the total antioxidant activity was significantly increased （P < 0.05）. A total of 36 flavor compounds were detected using solid phase microextraction （SPME） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）， including 9 alcohols， 8 aldehydes， 5 esters， 4 hydrocarbons， 3 ketones， 3 acids， 2 aromatics and 2 other types. The contents of all types of compounds changed significantly during the fermentation process （P < 0.05）.

Keywords： Scomberomorus niphonius surimi; fermentation; Pediococcus pentosaceus; physicochemical properties; flavor compounds

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200305-061

中图分类号：TS254.4                                        文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）05-0059-05

鲅鱼（Scomberomorus niphonius）学名为蓝点马鲛，是一种味道鲜美、营养丰富、价格低廉的海鱼，但因其有集中捕获、容易腐败等特点需要借助加工技术来增加贮藏性能。目前鲅鱼的加工方式相对简单，以冷冻为主，部分采用传统技术制作熏鱼、腌制鱼干，其他产品形式很少，导致其经济价值不高。

鱼糜是新鲜鱼肉经擂溃、斩拌、成型等过程制成的凝胶食品，因营养丰富、食用方便、适于工厂化大规模生产，近年来鱼糜及其制品在国内外得到快速发展。将微生物发酵技术引入鱼糜加工，制成发酵鱼糜，如泰国传统的Somfug、菲律宾传统的Balaobalao等产品具有营养丰富、风味独特、耐贮藏等优点[1]。由于传统发酵鱼糜多属于自然发酵，发酵周期长，产品品质也难以控制，近年越来越倾向于借助现代微生物技术定向接种益生菌来控制发酵过程，以保证产品质量的稳定性和安全性[2]。通過接种单一或混合菌种进行发酵，可以增加鱼糜凝胶强度和弹性[3-4]，去腥、改善风味[5-6]，抑制生物胺、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、亚硝酸盐含量和有害微生物的增长，提高其安全品质[7-10]，还可以提高产品的抗氧化能力[11]。Yin等[12]研究发现，乳酸菌发酵鲭鱼糜对原发性高血压小鼠有显著的降胆固醇和降血糖作用。但由于原料鱼及发酵菌株不同，不同发酵鱼糜制品间品质差异较大，特别是各具不同风味，而目前对发酵鲅鱼品质及风味特征的研究还鲜有报道。

本研究以戊糖片球菌为菌种发酵鲅鱼糜，对其发酵过程中理化特性及挥发性风味成分的变化进行分析，为新型鲅鱼制品的开发提供理论支持，对我国鱼制品加工业的发展同样具有重要借鉴和指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲅鱼 青岛黄岛区九顶山冷藏厂;食盐、绵白糖、玉米淀粉（均为食品级） 北京美廉美超市。

硼酸、甲基红、亚甲基蓝、乙醇、碳酸钾、硫酸、甘油、氢氧化钠、甲醛（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司;总抗氧化活性测定试剂盒 北京索莱宝科技有限公司;C7～C22系列正构烷烃 美国Sigma公司;直投式戊糖片球菌 丹麦Danisco集团。

1.2 仪器与设备

IQ 160 pH计 美国Spectrum Technologies公司;CR-400色差仪 日本柯尼卡-美能达公司;PT-3502酶标仪 北京普天新桥技术有限公司;7890A-7000气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪 美国安捷伦科技有限公司;DB-WAX色谱柱（30 m×250 μm，0.25 μm） 美国J&W Scientific公司;固相微萃取头（50/30 μm CAR/DVB/PDMS） 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵鲅鱼糜的制备

将冷冻鲅鱼在4 ℃解冻，去除鱼头和內脏，将鱼肉切片，在冰水中清洗3 次，沥干水分，用搅拌机搅成肉糜，以原料鱼糜质量为基准加入2%食盐、8%淀粉、2%绵白糖、0.1%戊糖片球菌，混合均匀，真空包装。20 ℃发酵培养，取样点为发酵0、6、12、24、36 h。

1.3.2 理化指标测定

1.3.2.1 pH值

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[13]。

1.3.2.2 水分含量

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[14]，采用直接干燥法测定。

1.3.2.3 色泽

参照石硕等[15]的方法，用白度表示样品色泽，使用色差计测定样品的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*），白度按下式计算。

1.3.2.4 TVB-N含量

参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[16]，采用微量扩散法测定。

1.3.2.5 总抗氧化活性

采用总抗氧化活性试剂盒法测定。

1.3.2.6 挥发性风味物质

称取2.5 g鱼糜置于15 mL样品瓶，密封，放入50 ℃油浴中平衡20 min，之后插入固相微萃取进样器，顶空萃取40 min，然后将进样器插入GC-MS仪进样口，250 ℃解吸5 min，同时启动仪器采集数据。

GC条件：DB-WAX毛细管柱（30 m×250 μm，0.25 μm），升温程序设置：起始温度40 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min升温到200 ℃，再以10 ℃/min升温到230 ℃，保持3 min，气化室温度250 ℃，载气（He）流速1 mL/min，无分流进样。

MS条件：电离方式为电子轰击，电子能量70 eV，接口温度250 ℃，传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描范围m/z 55～500。

化合物定性：通过保留时间与NIST 2.0质谱数据库进行匹配，同时计算保留指数（retention indices，RI）[17]（以C7～C22系列烷烃为标准），并与文献[18-25]的RI进行比较确定化合物。

化合物定量：采用峰面积归一化法。

1.4 数据处理

实验重复3 次，使用SPSS 19.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析和多重比较法进行数据差异显著性检验（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 鲅鱼糜发酵过程中pH值和水分含量的变化

小写字母不同，表示同一指标组间差异显著（P<0.05）。图2～4同。

由图1可知，鲅鱼糜发酵过程中pH值在0～12 h（6.16～6.04）内呈现小幅下降，之后大幅降低至36 h时的4.84（P<0.05），表明发酵36 h内发酵菌种快速繁殖，产生大量有机酸。鲅鱼糜发酵过程中水分含量则由0 h时的66.85%逐渐升高至36 h的75.00%（P<0.05）。水分含量的升高可能与pH值的变化有关，当pH值降低至肌肉蛋白等电点附近时，会导致肌肉蛋白保水性下降，使自由水游离出来[26]。

2.2 鲅鱼糜发酵过程中色泽的变化

色泽是影响鱼糜制品感官品质的重要因素之一，与鱼糜蛋白凝胶的颜色有关[15]。由图2可知，鲅鱼糜发酵过程中白度在0～12 h（73.46～71.83）显著降低

（P<0.05），这可能是由于发酵过程引起蛋白质和脂肪氧化褐变，使色泽变暗[15];但之后又显著升高至36 h时的77.03（P<0.05），且高于初始值，表明鲅鱼糜发酵36 h后白度增加，王乃富等[8]研究利用乳酸菌发酵鳙鱼肉糜（发酵32 h）时也报道了相似的结果，推测白度的增加可能是由于蛋白质被乳酸菌蛋白酶水解，且因乳酸菌代谢生成乳酸等有机酸造成pH值下降，诱发鱼肉蛋白质胶凝的形成，进而影响鱼糜的颜色。

2.3 鲅鱼糜发酵过程中TVB-N含量及总抗氧化活性的变化

在酶和微生物作用下，发酵肉制品中的蛋白质会产生分解，引起游离氨基酸、氨及胺类等含氮物质的改变，进而影响产品的安全性及功能性。

TVB-N含量是评价水产品新鲜度的常用指标，根据GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》[27]，海水鱼虾中的TVB-N含量≤30 mg/100 g。由图3可知，鲅鱼糜发酵0 h时的TVB-N含量为35.0 mg/100 g，稍高于GB 2733—2015的标准，这可能与原料鱼贮藏及加工条件有关，发酵6 h时TVB-N含量稍有增加（37.30 mg/100 g），而发酵12 h时显著降低至21.70 mg/100 g（P<0.05），之后呈现升高趋势，发酵36 h时TVB-N含量为28.70 mg/100 g，表明发酵12 h后鲅鱼糜中TVB-N的积累得到有效抑制。这一变化规律与杨菊[10]用混合菌种发酵淡水鱼糜时的研究结果一致。可能是由于发酵12 h后发酵菌种快速生长，pH值降低，抑制了腐败菌的生长，从而抑制了TVB-N含量的增加，此外，生成的酸性物质中和了氨及胺类等碱性物质，进而降低TVB-N含量[9]。

鲅鱼糜总抗氧化活性的变化与TVB-N含量变化趋势一致，呈现先增加后降低又增加的波动变化，相较于发酵0 h的原料鱼糜，发酵36 h的样品抗氧化活性显著增加（P<0.05）。随着发酵时间的延长，鱼糜内产生酸、丰富的水解酶系及水解产生氨基酸、多肽等代谢产物，可能对鱼糜抗氧化活性提高有贡献[11]。

2.4 鲅鱼糜发酵过程中挥发性风味物质的变化

对不同发酵时间鱼糜样品中挥发性风味成分进行定性和定量分析，结果如表1所示。共检测出36 种化合物，包括醇類9 种、醛类8 种、酯类5 种、烃类4 种、酮类3 种、酸类3 种、芳香类2 种、其他类2 种，各类化合物在发酵过程中的组成变化如图4所示。

由表1和图4可知，醇类是鲅鱼糜发酵过程中检出种类最多的化合物，发酵0 h时相对含量为29.60%，发酵过程中波动变化但变化幅度不大（P<0.05）。其中，1-戊烯-3-醇和1-辛烯-3-醇相对含量较高，它们在其他鱼肉中也是重要的气味活性物质[28-29]，而顺-2-戊烯-1-醇仅在发酵0 h时检出，其对腥味有一定贡献[28]。

醛类在发酵0 h相对含量最高，达到55.72%，随着发酵时间的延长，呈波动下降趋势（P<0.05），发酵36 h时下降到19.91%。其中，己醛、壬醛、辛醛的相对含量相对较高，它们是典型的脂肪氧化产物，被认为是与鱼肉风味形成相关的重要化合物[29]。而反-2-辛烯醛和反，反-2，4-癸二烯醛主要存在于原料鱼糜中，被认为是引起鱼腥味的特征物质[30]。

酯类相对含量在发酵过程中呈现逐渐升高的趋势（P<0.05），从发酵0 h的2.24%增加至发酵36 h的22.92%，其中，苯甲酸苄酯和邻苯二甲酸二丁酯存在于整个发酵过程中，相对含量变化幅度较小，而己酸乙酯、辛酸乙酯和己二酸二甲酯则形成于发酵阶段，在发酵过程中相对含量逐渐增加，可能通过微生物的酯化作用生成[19]。

烃类相对含量在发酵过程中呈现逐渐增加趋势（P<0.05），由发酵0 h的4.92%增加到发酵36 h的25.02%，其中，十五烷和十六烷仅在发酵阶段检出，而姥鲛烷和十七烷则存在于整个发酵过程中。

酮类相对含量较低，其中，2，3-戊二酮和3，5-辛二烯-2-酮仅在发酵0 h和6 h鲅鱼糜中检出，它们也被认为是引起鱼腥味的主要物质[29]，而6-甲基庚烯酮仅在发酵36 h时检出。

3 种酸类（丁酸、己酸和壬酸）在发酵36 h时检出，相对含量仅为2.87%，它们由微生物代谢生成。检测到2 种芳香类化合物，间二氯苯存在于整个发酵过程中，而2，4-二叔丁基苯酚在发酵36 h时才检出。

3 结 论

戊糖片球菌在鲅鱼糜发酵过程中快速繁殖产酸，引起鲅鱼糜理化特性及挥发性风味物质的变化。36 h发酵过程中，鲅鱼糜pH值逐渐下降、水分含量逐渐增加，而白度表现为先降低后增加。相较于原料鲅鱼糜，发酵36 h后鲅鱼糜TVB-N含量显著降低、总抗氧化活性显著增强，产品安全性和功能活性得到改善。采用固相微萃取-GC-MS技术对不同发酵时间的鲅鱼糜进行分析，共检出62 种风味化合物，包括醇类9 种、醛类8 种、酯类5 种、烃类4 种、酮类3 种、酸类3 种、芳香类2 种、其他类2 种，各类化合物的含量在发酵过程中发生显著变化。本研究为乳酸菌发酵技术在水产品加工中的应用提供了一定参考。

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