郭 迅,曾名湧,董士远
(中国海洋大学食品科学与工程学院,水产品高值化利用实验室,山东 青岛 266003)
牡蛎又名海蛎子、蚝,是我国第一大养殖贝类,2018年我国牡蛎养殖产量为514万 t,占我国贝类养殖产量的35.6%,其养殖产量最多的省份是福建、广东和山东省[1]。牡蛎生食或熟食皆味道鲜美,并且富含牛磺酸、优质蛋白质、微量元素等营养物质,是我国第一批药食同源食材[2]。蒸煮是传统且重要的牡蛎烹饪方法。目前已存在部分蒸煮对牡蛎气味、质构、色泽影响的研究:黄健等[3]研究了100 ℃和150 ℃蒸煮加热对牡蛎挥发性风味的影响,发现100 ℃加热后牡蛎的腥味减弱、肉香浓郁,150 ℃加热后形成烘烤风味,醛类和杂环化合物挥发性风味物质对风味的形成具有重要影响;顾聆琳[4]、刘琳琳[5]等研究了蒸煮加热处理前后牡蛎的风味变化情况及其原因,发现蒸煮后牡蛎风味显著改变,醛类挥发性风味物质对风味影响最大;黄海等[6]研究了蒸煮加热对香港牡蛎质构的影响,发现适当的蒸煮使得香港牡蛎质构特性改善,表现为硬度下降、弹性增加,而过度蒸煮会导致其质构老化;王晓谦等[7]分别比较了超高压和蒸煮处理后牡蛎背部、腹部及背部肌肉的颜色变化,发现背部肌肉的变化最为明显;超高压处理后L*值显著升高,a*、b*值显著降低;与蒸煮处理相比,超高压处理后牡蛎的外观更接近空白组;Cruz-Romero等[8]分别用超高压(260 MPa、3 min)、低热灭菌(50 ℃、10 min)和传统巴氏灭菌(75 ℃、8 min)处理牡蛎,发现热处理组均能使牡蛎组织的L*值升高,a*、b*值下降,而超高压处理组对其影响较小。
已有研究多侧重于蒸煮方法对牡蛎品质的影响,但关于蒸煮程度对牡蛎品质影响的研究较少。因此,本实验基于蒸煮过程中牡蛎的感官品质结合中心温度制定牡蛎蒸煮程度的分级方法,应用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass specrometry,HS-SPME-GC-MS)、质构仪、电子鼻和电子舌等仪器系统分析不同蒸煮程度牡蛎的质构品质、挥发性风味物质与滋味物质组成,旨在为牡蛎的蒸煮加工及新型牡蛎制品的开发提供指导。
鲜活太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)3~5月购于青岛市团岛市场。
有机酸、核苷酸、甜菜碱、3-辛醇标准品上海阿拉丁生化科技股份有限公司;其余化学试剂均为国产分析纯。
NPPUI TR230型多通路温度巡检仪东莞市横河电子仪器有限公司;LC-20AT高效液相色谱仪日本岛津公司;智鼻(iNose)、智舌(iTongue)系统上海昂申智能科技有限公司;T18 basic高速均质分散机德国艾卡仪器设备有限公司;TA.XT Plus物性分析仪英国SMS公司;Venusil-AA氨基酸分析柱天津博纳艾杰尔科技有限公司;7980A-5975C GC-MS美国安捷伦科技有限公司。
1.3.1 样品准备
选择约12 cm×5 cm×3 cm尺寸相近、外壳完整的牡蛎,用自来水洗去牡蛎外表附带的泥沙等杂物,沥干。每批8 个牡蛎,应用蒸汽蒸煮2~10 min,然后开壳取肉,于塑封袋中-20 ℃冷冻保存,待后续检测。采用多通路温度巡检仪测定蒸煮过程中牡蛎肉的中心温度。
1.3.2 基本成分的测定
参照刘亚[2]的方法对基本成分进行测定。水分含量测定:105 ℃恒温烘箱干燥法;粗蛋白含量测定:凯氏定氮法;粗脂肪含量测定:索氏抽提法;总糖含量测定:蒽酮比色法。实验重复3 次,取平均值。
1.3.3 烹饪损失率的测定
蒸煮牡蛎2~10 min,分别称量牡蛎蒸煮前和蒸煮后(去除流失汁液)的质量及牡蛎壳的质量,根据公式(1)计算烹饪损失率,实验重复3 次,取平均值。
式中:m1为蒸煮前牡蛎的质量/g;m2为蒸煮后牡蛎的质量/g;m3为牡蛎壳的质量/g。
1.3.4 质构剖面分析测试
采用TA.XT Plus物性分析仪对牡蛎腹部组织和闭壳肌进行测定分析。应用平底柱形探头对试样进行两次压缩TPA模式测试,测试条件:测试前速率2 mm/s、测试速率1 mm/s、测试后速率5 mm/s、压缩程度40%、停留间隔时间5 s、负重探头类型Auto-5 g,FTC软件自动分析,每组样品测定6 次。
1.3.5 挥发性风味成分的测定
GC条件:HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);载气为高纯氦气,氦气流速1.0 mL/min;不分流进样,进样口温度250 ℃;柱温:初温40 ℃,恒温3 min;以6 ℃/min升至200 ℃,再以10 ℃/ min升至250 ℃,保持10 min。
MS条件:电离源为电喷雾电离,离子阱温度150 ℃、GC-MS传输线温度250 ℃、质量扫描范围33~300 u、扫描速率0.220 scan、电喷雾电离电子能量70 eV。
定性与定量方法:利用G1701 MSD Productivity ChemStation增强型数据分析工作站中NIST02a Libraries标准谱库自动检索各组分质谱数据,选择匹配度大于75(满分100)作为鉴定结果。在顶空固相微萃取之前加入3-辛醇作为内标,挥发性风味物质含量根据峰面积比计算。
1.3.6 滋味物质含量的测定
有机酸、呈味核苷酸含量参照刘亚[2]的方法测定。可溶性糖含量参照张辉等[9]的方法测定。甜菜碱含量参照黄丽贞[10]的方法测定。游离氨基酸含量的测定:准确称取样品20 mg于安瓿瓶中,加入10 mL 6 mol/L盐酸,充氮气后封管。置于110 ℃烘箱水解24 h后减压蒸干。用0.02 mol/L盐酸定容10 mL,采用异硫氰酸苯酯柱前衍生法测定。
1.3.7 电子鼻、电子舌的测定
分别使用智鼻和智舌系统对挥发性风味物质和滋味物质进行主成分分析(principal component analysis,PCA)。电子舌测定滋味标准溶液:鲜味(2.236 5 g氯化钾、0.045 g酒石酸、1.691 g谷氨酸钠)、苦味(2.236 5 g氯化钾、0.045 g酒石酸、0.036 1 g盐酸奎宁)、涩味(2.236 5 g氯化钾、0.045 g酒石酸、0.5 g丹宁酸),均溶于1 L超纯水。实验重复3 次,使用系统自带软件绘制主成分分析图。
1.3.8 滋味活性值、气味活性值、等鲜浓度的计算
滋味活性值(taste activity value,TAV)、气味活性值(odor activity value,OAV)、等鲜浓度(equivalent umami concentration,EUC)依据Feng Yunzi[11]和Yamaguchi[12]等的方法进行计算。
1.3.9 感官分析
参考GB/T 37062—2018《水产品感官评价指南》及Cochet等[13]的方法制定牡蛎的气味、滋味、口感和形态的感官评价方法,具体评价标准见表1。选定10 名感官评定员(20~25 岁),经短期的感官评定培训后对牡蛎肉进行感官评价。
权重分配的确定采用用户调查法[14],请10 名感官评定员对反映牡蛎感官品质的气味、滋味口感和形态3 个因素在感官评价中的权重进行打分,总分为10 分,越重要的质量因素所占权重越大、评分越高。统计所有评分,所得每个因素得分除以所有指标总分,得到各因素权重因子:气味(0.366)、滋味口感(0.292)、形态(0.342)。按式(2)分别计算出牡蛎气味、滋味口感和形态的感官品质变化程度,将其乘以相应权重因子后相加即得牡蛎蒸煮程度。
式中:X为牡蛎感官品质变化程度/%;P2为蒸煮后牡蛎感官得分;P1为生牡蛎感官得分。
表 1 蒸煮牡蛎感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of steamed oysters
采用Excel软件处理数据,数据以平均值±标准差表示,采用SPSS软件进行Duncan差异显著性分析,P<0.05表示差异显著,采用Origin软件绘制图表。
蒸煮过程中牡蛎感官品质的变化如表2和图1所示。牡蛎的感官品质包含气味、滋味、口感和形态等方面[15]。生、熟状态的牡蛎均可食用,生牡蛎肉质软糯嫩滑,具有似牛奶或奶油的口感,牡蛎蒸煮至4 min时口感变硬、紧密度增强、光泽变暗;蒸煮6~8 min过程中硬度增强,而蒸煮4~6 min和8~10 min过程中形态和口感未发生显著变化。蒸煮0、2 min的牡蛎的鲜味更强。蒸煮至6 min牡蛎的青香味和腥味显著减弱,肉香味显著增强,蒸煮8~10 min过程中气味无显著变化。黄健等[3]同样发现牡蛎100 ℃蒸煮30 min后腥味减弱、肉香浓郁。
表 2 蒸煮过程中牡蛎感官品质的变化Table 2 Change in sensory quality of oysters during steaming
图 1 蒸煮过程中牡蛎的形态Fig. 1 Change in appearance of oysters during steaming
蒸煮过程中牡蛎基本营养成分含量的变化如图2所示。蒸煮过程中,牡蛎中的水分和粗脂肪含量明显减少,总糖和粗蛋白含量明显增加。本实验测定的太平洋牡蛎与刘亚等[2]测定的近江牡蛎相比,粗蛋白和粗脂肪含量更高,而总糖含量更低;与Cruz-Romero等[8]测定的太平洋牡蛎相比,粗蛋白和粗脂肪含量更高,推测与牡蛎的养殖环境和季节等因素相关。Cruz-Romero等[8]将太平洋牡蛎75 ℃蒸煮8 min后同样发现粗蛋白含量显著增加,但粗脂肪含量无显著变化,推测该差异与蒸煮强度相关。
图 2 蒸煮过程中牡蛎基本营养成分的变化Fig. 2 Change in proximate nutritional composition of oysters during steaming
蒸煮过程中牡蛎的中心温度和烹饪损失率如表3所示,二者均显著增加,蒸煮至6 min时牡蛎肉的中心温度升高69.5 ℃,烹饪损失率为(26.1±0.8)%,蒸煮至10 min中心温度达到99.9 ℃。蒸煮6 min以后烹饪损失率和中心温度的变化速率明显减缓。
烹饪过程中肉类的中心温度与品质关系密切,被普遍作为判断烹饪成熟度的指标[16-17]。蒸煮8~10 min过程中,除硬度外牡蛎的感官品质无显著变化(表2),且10 min时中心温度达到99.9 ℃,因此蒸煮至10 min时牡蛎接近达到10成熟。基于感官品质结合中心温度制定的牡蛎蒸煮程度分级方法如表3所示。蒸煮10 min以内牡蛎肉中心温度与蒸煮程度的拟合方程为y=0.004 8x2+0.572 5x-9.304 3(x为中心温度/℃、y为蒸煮程度/%、R2=0.991 4),在蒸煮过程中通过测定中心温度可以达到控制蒸煮程度的目的。
蒸煮0~4 min过程中,牡蛎的气味、滋味口感和形态品质均大幅变化,4 min时达到5成熟;而蒸煮6~10 min过程中,牡蛎品质总体变化较小,由7成熟增至10成熟。7成熟与9成熟的牡蛎相比,形态品质变化程度仅相差7.0%,而滋味口感品质变化程度相差达27.6%。充分了解蒸煮过程中牡蛎感官品质的变化才能有效控制蒸煮程度,进而开发出相应的牡蛎制品。
表 3 牡蛎的蒸煮程度Table 3 Classification of the steaming degree of oysters
质构剖面分析法通过模拟人口腔的咀嚼动作从而分析食品的质构特性,蒸煮过程对牡蛎质构品质的影响如表4所示。蒸煮至4 min时,牡蛎肉腹部组织和闭壳肌的硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性均显著增大(P<0.05);蒸煮6~10 min过程中各项质构指标总体未显著增大(P>0.05)。热处理过程中牡蛎体内汁液的流失和蛋白质发生严重的不可逆变性是质构品质发生改变的主要原因[7],而腹部组织与闭壳肌的质构品质差异与蛋白组成、含水量等因素密切相关。黄海等[6]研究也发现,将香港牡蛎蒸制10 min后,其全脏器的质构指标硬度、弹性和咀嚼性均明显增大。
表 4 蒸煮对牡蛎质构品质的影响Table 4 Effect of steaming on the texture quality of oysters
图 3 蒸煮过程中牡蛎的挥发性风味物质含量Fig. 3 Changes in contents of volatile flavor substances in oysters during steaming
蒸煮过程中牡蛎的挥发性风味物质含量如图3所示。采用HS-SPME-GC-MS从蒸煮牡蛎中检测出8 类48 种挥发性风味物质,如表5所示(仅列出部分重要风味物质),其中醛、酮、酯、醚类物质的含量较高。蒸煮过程中,醛、酮类挥发性风味物质含量总体先增后减,在蒸煮2 min的牡蛎中含量最高,而酯、醚类挥发性风味物质含量逐渐减少。醛、醚类挥发性风味物质在蒸煮牡蛎中的OAV较大,表明对牡蛎的风味贡献较大,此外,2-十一酮、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、月桂酸乙酯、辛酸乙酯等物质也对蒸煮牡蛎的风味有显著作用(OAV>1)。
醛类挥发性风味物质在蒸煮过程中发生显著变化,5 种OAV较大的醛类中,(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛的OAV先增后减;E-2-壬烯醛只在蒸煮4、8、10 min的牡蛎中检测到;辛醛在生牡蛎中OAV最低,在蒸煮10 min的牡蛎中OAV最高(表5)。醛类挥发性风味物质总量先增后减(图3C),但其相对含量由30%增加至56%(图3A),对牡蛎气味的影响不断增强。刘琳琳等[5]将牡蛎打浆后沸水加热10 min,同样发现醛类是加热前后牡蛎的主要风味成分,但醛类化合物相对含量由33.25%减少到14.65%,这与本研究结论相反,其具体原因需要进一步研究。
牡蛎中的醛类挥发性风味物质大多来自不饱和脂肪酸的氧化降解[4],如(E,Z)-2,6-壬二烯醛来自多不饱和脂质的自氧化,是n-3多不饱和脂肪酸C20:5n-3和C18:3n-3的降解产物[18-20];辛醛来自n-9单不饱和脂肪酸的氧化反应;(E,E)-2,4-庚二烯醛可能来自亚麻酸的氧化反应[21],有报道称其是太平洋牡蛎中的一种特征风味物质[19]。这些醛类挥发性风味物质主要产生植物或水果的青香味、油脂味和海鲜味(表5)。黄健等[3]发现己醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、庚醛、辛醛等醛类物质使新鲜牡蛎具有腥味、蘑菇及黄瓜的风味,经过100 ℃蒸煮后,牡蛎肉香浓郁,醛类和杂环化合物是其主要的挥发性风味物质。
酮类挥发性风味物质来自于不饱和脂肪酸的热氧化降解和氨基酸降解,其阈值较高,对牡蛎气味的影响较小[4]。与醛类相似,蒸煮过程中酮类含量先增后减(图3B、C),蒸煮至6 min时其相对含量由生牡蛎的9%增加至24%(图3A),其具有青香味、奶油味、花香等气味[22-23](表5)。
酯类挥发性风味物质在生牡蛎中相对含量为26%,蒸煮至4 min时含量减少约73%,蒸煮至10 min时完全消失(图3A、C)。酯类阈值较低,是牡蛎中青香味和果香味的来源之一,其中月桂酸乙酯、辛酸乙酯对牡蛎气味有明显贡献(表5)。
二甲基硫醚被认为是由氨基酸降解所产生,有报道称它是牡蛎中最重要的香气挥发物[18,20],也是南极磷虾中的重要风味成分,能贡献出新鲜的海味特征[24]。本实验中仅检测出二甲基硫醚这一种醚类挥发性风味物质,其对牡蛎的气味有显著作用(表5),蒸煮至10 min时其含量减少约78.6%(图3C),相对含量由生牡蛎的28%减少至6%(图3A)。
蒸煮至10 min,醇类挥发性风味物质相对含量由生牡蛎的5%增加至11%(图3A),其中1-辛烯-3-醇是脂肪氧化酶作用于花生四烯酸的降解产物[25],在部分样品中其OAV>20(表5)。
表 5 蒸煮过程中牡蛎挥发性风味物质的OAV与气味描述Table 5 OAV and odor description of volatile flavor substances in oysters during steaming
呋喃、酚与烃类挥发性风味物质含量在各蒸煮时间的牡蛎中相对含量均小于5%(图3A),且阈值较高,对牡蛎气味作用不显著。
电子鼻PCA结果表明,蒸煮0、2、4 min的牡蛎的挥发性风味物质响应值对应区域基本没有重叠部分(图4A),区分情况较好,因此气味差异较大;相比之下,蒸煮4~10 min牡蛎挥发性风味物质响应值对应的区域区分度较低,气味差异较小。
通过挥发性风味物质PCA结果同样发现蒸煮0、2、4 min的牡蛎之间气味差异更明显(图4B)。二甲基硫醚、(E,Z)-2,6-壬二烯醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛对蒸煮过程的气味变化影响最大(图4B),对蒸煮过程中牡蛎气味改变产生重要影响。根据OAV和PCA结果,确定二甲基硫醚、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和E-2-壬烯醛是蒸煮牡蛎中的关键风味物质。
图 4 不同蒸煮程度牡蛎的电子鼻PCAFig. 4 PCA analysis based on electronic nose data for oysters with different steaming degrees
牡蛎蒸煮过程中的滋味物质含量和TAV如表6所示。糖原可增强牡蛎的浓厚感和特有风味[29],蒸煮2~8 min过程中牡蛎中的可溶性糖含量逐渐减少(P<0.05)。甜菜碱具有清新的鲜味,是牡蛎甜味的来源之一[31],蒸煮至6 min的牡蛎中甜菜碱含量显著减少。屈小娟等[30]研究发现,100 ℃蒸煮2 min后牡蛎的可溶性糖含量显著减少。王晓谦等[7]研究发现,75 ℃蒸煮8 min后牡蛎的甜菜碱含量显著减少。这些差异可能与蒸煮强度密切相关。甘氨酸具有海产品特有的新鲜甜味,丙氨酸呈甜味的同时略带苦味[32]。蒸煮至2 min时甘氨酸含量显著增加,蒸煮更长时间含量未发生显著变化;蒸煮0~4 min过程中丙氨酸含量显著减少,蒸煮更长时间其含量略有增加。本研究测定的太平洋牡蛎中上述4 种甜味物质含量与近江牡蛎[2]、广西北部湾牡蛎[33]中较为接近。组氨酸和精氨酸呈苦味,在蒸煮0~4 min的牡蛎中含量更高(P<0.05)。谷氨酸与天冬氨酸是鲜味物质,可与核苷酸类物质产生协同效应,起到显著提升海产品总体滋味品质的效果[34]。天冬氨酸在蒸煮2、4 min的牡蛎中含量最高,谷氨酸在蒸煮2、8 min的牡蛎中含量最高。王晓谦等[7]研究发现,75 ℃蒸煮8 min后牡蛎的天冬氨酸和谷氨酸含量增加,甘氨酸、丙氨酸含量减少,认为蒸煮过程中大量的汁液流失可能是造成游离氨基酸大量损失的原因。蒸煮过程中高温导致的蛋白质降解、肽类分解是牡蛎中部分游离氨基酸含量有所增加的原因[14]。
IMP是水产品中重要的鲜味成分,AMP本身虽然无味,但可抑制苦味,刘亚[2]、刘云[35]等在牡蛎中检测到了AMP和IMP的存在。在鱼、虾等水产品中ATP的降解途径包括:ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx与ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx,蒸煮过程中Ca2+-ATP酶、AMP脱氨酶等酶的活性发生变化,ATP的降解过程因此受到影响[36]。蒸煮至2 min时牡蛎中心温度约为37.8 ℃,此时AMP脱氨酶的活性较强,蒸煮更长时间后中心温度急剧升高,酶的活性被抑制甚至灭活[37],这可能是蒸煮2 min的牡蛎IMP含量最高(P<0.05)的原因,而蒸煮8、10 min牡蛎的AMP含量较高可能与AMP脱氨酶失去活性导致AMP的降解受阻有关。屈小娟等[30]同样发现,近江牡蛎经100 ℃蒸煮2 min后IMP含量显著升高。EUC是评价鲜味强度的指标,是指在食品中以谷氨酸钠的含量来表示呈鲜物质的总量[2],鲜味氨基酸和呈味核苷酸含量越多则EUC越大,计算发现蒸煮2 min与8 min牡蛎的EUC较大(表6)。
表 6 蒸煮过程中牡蛎滋味物质含量、TAV与EUCTable 6 Taste substances contents, TAV and equivalent umami concentration of oysters during steaming
牡蛎中糖原含量较多,因此乳酸与琥珀酸含量丰富。乳酸呈爽口的酸味;琥珀酸呈鲜味,它与其他鲜味物质共存时,有助鲜效果[38]。蒸煮至4 min有机酸含量均显著减少(P<0.05),继续蒸煮后琥珀酸含量减少,乳酸、苹果酸含量无显著变化。王晓谦等[7]同样发现太平洋牡蛎经75 ℃蒸煮10 min后琥珀酸和乳酸含量显著减少。
采用电子舌对蒸煮牡蛎的滋味进行主成分分析,发现蒸煮2 min的牡蛎在图中区域与其他蒸煮时间牡蛎没有重叠部分(图5A),滋味差异较大;而蒸煮4~10 min牡蛎的图中区域明显重叠,滋味差异小;蒸煮0、2 min牡蛎与鲜、苦、涩味区域更接近(图5B),表明其呈味特性与鲜味、苦味、涩味标准溶液更相似。
图 5 不同蒸煮程度牡蛎的电子舌PCA分析Fig. 5 PCA analysis based on electronic tongue data for oysters with different steaming degrees
本实验系统分析了蒸煮过程中牡蛎的品质变化,结果发现:蒸煮过程中牡蛎的水分和粗脂肪含量明显减少,总糖和粗蛋白含量明显增加;蒸煮后牡蛎的风味、口感、形态等发生显著变化,蒸煮至4 min,牡蛎的口感变硬、紧密度增强、汁液含量减少,腹部组织和闭壳肌的硬度、弹性等均显著增大(P<0.05);蒸煮至6 min,牡蛎的青香味和腥味显著减弱,肉香味显著增强,烹饪损失率为(26.1±0.8)%;蒸煮至9 min牡蛎中心温度达到99.9 ℃。基于感官品质结合中心温度制定了牡蛎蒸煮程度的分级方法,蒸煮10 min以内牡蛎肉中心温度与蒸煮程度拟合方程为y=0.004 8x2+0.572 5x-9.304 3(x为中心温度/℃,y为蒸煮程度/%)。从蒸煮牡蛎中检测出8 类48 种挥发性风味物质。随蒸煮时间延长,牡蛎中的醛、酮类风味物质含量先增后减,酯、醚类风味物质含量逐渐减少;二甲基硫醚、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和E-2-壬烯醛为蒸煮牡蛎中的关键风味物质。电子鼻分析结果显示,蒸煮4 min内牡蛎气味发生较大程度变化,随后变化程度较小。牡蛎蒸煮过程中的可溶性糖、丙氨酸、组氨酸和有机酸含量随蒸煮时间延长而逐渐减少;蒸煮2 min牡蛎的天冬氨酸、谷氨酸和IMP含量最高。电子舌分析结果显示,蒸煮2 min内牡蛎的鲜、苦、涩味更强。本研究可为牡蛎加工品质的控制提供新思路。