罗非鱼脱腥方法研究

姜鹏飞，陈 瑶，金文刚，张玉莹，黄一珍，朱凯悦，董秀萍*

（1 国家海洋食品工程技术研究中心 大连工业大学食品学院 辽宁大连 116034 2 陕西理工大学生物科学与工程学院 陕西省资源生物重点实验室 陕西汉中 723001）

罗非鱼（Oreochromis mossambicus）俗称非洲鲫鱼，属鲈形目丽鲷科罗非鱼属，是我国主要养殖的水产品，养殖地区主要集中在南方温度较高的地区，如：广西、广东、海南等[1]。受养殖条件和水质的影响，罗非鱼、草鱼、鲢鱼等淡水鱼类具有土腥味、泥土味等[2]，这些腥味是制约消费者接受程度的关键因素[3]。目前，脱腥方法主要有3 大类，其中化学脱腥法主要包括溶剂萃取、酸碱处理和美拉德反应，通过改变蛋白质的溶解特性将腥味物质去除，常用的脱腥剂有乙醚和乙醇、醋和柠檬酸等[4-5]；物理脱腥法主要通过掩蔽、吸附和包埋等与腥味物质进行物理结合，常用的脱腥剂有具有特殊风味的香辛料、笼型结构的β-环状糊精、活性炭和大孔树脂等[6-8]；微生物脱腥法是利用微生物发酵技术除去腥味成分和异味，研究较多的菌种为酵母和乳酸菌，这是一种绿色、具有发展前景的脱腥方法[9-12]。

本研究采用β-环状糊精包埋法、葱姜蒜料酒掩蔽法、酵母发酵法、料酒白醋姜汁复合法和番茄浓缩汁复合法对罗非鱼肉进行脱腥处理，采用排序的感官评价方式，结合电子鼻和气相色谱离子迁移谱（Gas chromatography imperative spectroscopy，GC-IMS）数据以减少主观误差，确定最佳的脱腥工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

罗非鱼购自翔泰渔业股份有限公司。料酒（海天古味料酒）、白醋（海天米醋）、葱、姜、蒜、安琪高活性干酵母购于大连市甘井子区仟和市场。番茄浓缩汁购自新疆和硕县国忠食品开发有限责任公司。β-环状糊精（食品级）购自河南万邦实业有限公司。

超声波清洗仪，宁波新芝生物股份有限公司；SCC-WE101 型万能蒸烤箱，德国Rational 公司；PEN3 便携式电子鼻，德国AIRSENSE 公司；FlavourSpecR风味分析仪，德国G.A.S 公司；AB204-N 电子分析天平，常熟市双杰测试仪器厂。

1.2 罗非鱼脱腥样品的制备

冷冻罗非鱼肉于4 ℃缓化12 h，切成1 cm×1 cm 小块，经过不同条件脱腥处理后，熟制（温度90℃、25 min、湿度100%）。

β-环状糊精包埋法（简称包埋法）：称取100 g 鱼肉加入5 g β-环状糊精和270 g 水于室温下浸渍1.5 h[10]。

葱姜蒜料酒掩蔽法（简称掩蔽法）：生姜、白皮洋葱、大蒜各50 g，混合磨碎匀浆，加500 mL 料酒，40 ℃以下、200 W、40 Hz 超声提取30 min，4℃过滤保存[11]；取鱼肉100 g，按照m鱼肉∶V脱腥液=1∶3，室温下浸泡30 min。

酵母发酵法（简称发酵法）：取100 g 鱼肉，按照m鱼肉∶V2%活性干酵母溶液=1∶2 于35 ℃水浴1.5 h[12]。

料酒白醋姜汁复合法（简称料酒复合法）：取100 g 鱼肉，加入6 g 料酒、3 g 白醋、4 g 姜汁（鲜姜和水按料液比1∶1 配置）于室温下腌制1 h[5]。

番茄浓缩汁复合法（简称番茄复合法）：鱼肉100 g、番茄浓缩汁14 g、43 g 水[8]，于室温下腌制1.5 h。

空白法：未处理鱼肉100 g 于室温放置1.5 h。

1.3 罗非鱼脱腥感官方案

1.3.1 感官评价人员筛选 参考GB/T 16291.1-2012《感官分析选拔、培训、管理评价员一般导则》[13]、史波林等[14]的感官评价方法为相关研究提供参考，确定感官评价员12 人，对不同脱腥方法处理后罗非鱼肉的腥味程度进行排序。

1.3.2 感官品评方法 参考《感官分析 方法学排序法》[15]，对脱腥后的罗非鱼肉进行随机排序，每份样品10 g，感官评价员根据样品编号顺序观察、闻、品尝样品，按脱腥效果从强到弱进行排序。重复试验2 次。

1.3.3 秩和检验法 参考吴吉玲等[3]的方法，对评价员排序后的样品进行编秩以得到每个样品的秩和；利用Friedman 检验法对排序结果进行统计分析，用最小显著性差异值（Least significant difference，LSD）进行多重比较。

1.3.4 R-index 法 参考黄一珍等[16]的方法，进行数据分析。

1.4 电子鼻评价方案

参考Sun 等[17]的方法，准确称取5 g 样品于20 mL 顶空采样瓶中，于25 ℃条件下水浴30 min后进行测定。数据采集时间100 s，清洗时间60 s，每个样品平行测定3 次。电子鼻传感器性能如表1所示。

表1 PEN3 电子鼻传感器阵列性能描述Table 1 Performance description of PEN3 electronic nose sensor array

1.5 GC-IMS 测试方法

准确称取样品3 g，参考金文刚等[18]的方法。

1.6 数据收集与分析

参考吴吉玲等[3]和金文刚等[18]的分析方法，采用在线感官系统Sensewhisper 进行感官数据收集和计算；采用Winmuster 和Origin2019 对电子鼻数据进行收集和处理；在FlavourSpec 用LAV（Laboratory Analytical Viewer）和Reporter、Gallery Plot、Dynamic PCA 进行数据分析，通过Library Search NIST 数据库和IMS 数据库进行定性分析。

2 结果与分析

2.1 感官评价分析

2.1.1 秩和检验法结果分析 由表2 和表3 可知，不同处理条件下的样品脱腥效果评分具有显著性差异。料酒复合的脱腥后感官效果最佳，料酒复合后的活性物质、香辛料和姜汁中的成分产生了特殊的风味，掩盖了鱼腥味，同时白醋中的酸性物质与碱性胺化物结合生成中性盐达到去腥目的[19]，最终使样品的腥味减弱，得到较高的评价得分。其次，为掩蔽法，主要是葱姜蒜的芳香结合料酒的芳香通过感官掩蔽的方式降低了罗非鱼的腥味[9]，然而大蒜和洋葱中的硫化物生姜中的萜烯类对感官产生刺激，影响得分。发酵法的脱腥效果较好，主要是由于酵母中含有多种酶，将异味物质分解，异味脱去的同时产生了如甜香的特殊风味[20]。番茄复合法脱腥的感官效果较差。番茄浓缩汁脱腥是依靠番茄具有的顺-3-己烯醛[21]等风味物质的掩盖以及含有的柠檬酸等[22]有机酸类对碱性腥味物质的中和来实现的。包埋法脱腥效果最差，主要是由于呈腥蛋白分子较大β-环状糊精脱腥效果受到限制[23]。

表2 罗非鱼脱腥效果LSD 分析结果Table 2 Tilapia deodorant effect LSD analysis results

表3 罗非鱼脱腥效果筛选排序结果Table 3 Tilapia deodorizing effect filtering and sorting results

2.1.2 R-index 结果分析 R-index 是信号理论中用于计算受试者感受曲线面积的方法，利用配对样品间鉴别概率来定义之间的差异程度[24]。由表4 可知，通过R-index 法计算发现脱腥效果最好的是料酒复合组。通过比较R-index 法所获得的R-value 可知，β-环状糊精组和番茄组间差异不显著，发酵组与番茄组间差异不显著，其余样品间均存在显著性差异。该方法与秩和检验法得到的结果一致，说明料酒复合法处理的样品脱腥效果与其它方法具有显著差异。

表4 罗非鱼脱腥效果R-index 结果Table 4 R-index results of tilapia deodorization effect

2.2 电子鼻检测结果分析

电子鼻是利用气体传感器阵列的响应图谱识别气味的电子系统，利用化学计量系统对样品的整体特征信号进行识别和定量定性分析的一种检测技术[15，25]。掩蔽法、料酒复合法、包埋法雷达图的响应值和其它3 组差异较大，说明掩蔽法、料酒复合法、包埋法脱腥效果更明显，而变化较明显的是W1W 和W1S，这说明经过这3 种脱腥方法处理后鱼肉中无机硫化物和甲基类化合物差异显著。有研究指出硫化物主要来源葱属植物和肉类加工过程中的美拉德反应[26]。电子鼻结果可以初步确定相比发酵法和番茄复合法而言，掩蔽法、料酒复合法、包埋法脱腥处理后挥发性成分差异显著。

主成分分析方法（PCA 方法）是对简化后的初始数据通过线性组合突出元素之间的关系[27]，通过对PEN3 电子鼻10 个传感器的响应值数据进行分析。不同脱腥条件下样品PCA 分析如图所示，第1 主成分和第2 主成分的累积贡献率之和为99.69%，能较好地反映样品整体的风味。掩蔽法、料酒复合法、包埋法处理的鱼肉与未处理鱼肉所处区域差异明显，而发酵法、番茄浓缩汁复合处理的鱼肉与未处理的鱼肉有相交部分，区分度不好，说明掩蔽、料酒复合、包埋脱腥效果优于其它两种方法。

2.3 GC-IMS 检测结果分析

图1 电子鼻传感器对6 种脱腥处理后罗非鱼样品响应值的雷达图Fig.1 The radar chart of the response value of the electronic nose sensor to 6 kinds of tilapia samples after deodorization

图2 6 种脱腥处理后罗非鱼样品电子鼻响应值的PCA 分析Fig.2 PCA analysis of electronic nose response values of 6 kinks of tilapia samples after deodorization

2.3.1 不同脱腥处理后鱼肉中挥发性成分指纹图谱分析 利用GC-IMS 分析不同脱腥方法处理的罗非鱼肉中挥发性风味物质的变化，得到的风味指纹图谱如图3所示，通过颜色深、浅判断各种气味物质的含量差异，红色越深，表示相对浓度越高。由图可见，指纹图谱中代表挥发性物质的点亮度发生明显变化，说明不同脱腥处理条件下罗非鱼肉中挥发性风味物质的含量及组成存在明显的差异。掩蔽法处理的罗非鱼样品中挥发性风味物质的含量显著高于空白组，主要包括醇类、酮类、烯烃类、醚类以及硫化物等挥发性成分，导致其醛类化合物的含量显著降低，主要是由于其中的活性物质如黄酮类及萜烯类化合物及硫化物等化合物含量增加而起到异味掩蔽作用[28-29]；料酒复合法处理的样品与掩蔽法处理的样品有相似的指纹图谱，主要是由2 种方法中使用的料酒和姜汁中含有的萜烯类、姜辣素等风味物质对罗非鱼肉共同作用的结果，然而其含硫化合物等的含量显著低于掩蔽组，其醛类化合物含量明显低于空白组且与掩蔽组相似，主要源于白醋作为一种有机酸，对腥味物质有溶解与萃取作用。有报道证明在酸性条件下，白鲢鱼肌肉蛋白降低对己醛（Hexanal）、2，4-庚二烯醛等呈腥味的醛类物质的吸附率，将腥味物质从白鲢鱼肌肉蛋白上解析，以达到脱腥目的[30]；发酵法处理的样品中醇类物质含量较空白组变化显著，这与杨超等[31]的研究结果相似，主要为3-甲基丁醇（单体、二聚体、多聚体）、2-甲基丙醇（单体、二聚体）和二甲基二硫醚，可作为酵母发酵脱腥处理后罗非鱼肉的特征风味物质区域；番茄复合法处理的鱼肉中2-丁酮、3-甲基丁醛和丙酮等含量远大于空白组样品中的，主要是为番茄浓缩汁的风味物质[32]；而包埋法处理的鱼肉样品中风味物质的含量与空白组相比最为相似。

图3 6 种脱腥处理罗非鱼样品挥发性成分指纹图谱Fig.3 Gallery plot of volatile components in tilapia samples with 6 kinds of deodorization treatments

2.3.2 不同脱腥处理后鱼肉中挥发性成分分析为了进一步分析不同脱腥处理后鱼肉挥发性风味物质的变化，以外标C4～C9 的正酮类为参考计算每种挥发性物质的保留指数，通过与GC-IMS 数据库进行匹配，完成对不同处理后鱼肉中挥发性物质的定性分析[33]，结果如表5所示。

未处理的罗非鱼肉中醇类物质的相对含量为12.36%，包埋法、掩蔽法、发酵法、料酒复合法和番茄复合法鱼肉样品中醇类物质的相对含量均有增加，分别为18.17%，25.25%，41.33%，33.96%，15.66%。醇类物质可由脂氧合酶途径产生，还可来源于糖代谢和氨基酸Ehrlich 机制的代谢[34]，C1～C11 范围的醇类物质香气阈值较低，会有类似轻快香气、麻醉性的气味、芳香气味、金属和泥土的气味，对鱼肉风味贡献度较大。经β-环状糊精处理后乙醇（单体）相对含量增加较大，掩蔽处理后乙醇（二聚体）、1，8-桉叶素（单体和二聚体）相对含量增加明显，发酵处理后2-甲基丙醇（单体和二聚体）、甲基丁醇（单体和二聚体）、乙醇（单体和二聚体）相对含量增加明显，料酒复合处理后乙醇（二聚体）、1，8-桉叶素（单体和二聚体）相对含量增加明显，番茄复合处理后2-甲基丙醇（单体和二聚体）的相对含量明显增加。有报道指出，乙醇呈现酒香味，芳樟醇呈现百合花香味，1，8-桉叶素呈现樟脑气息和清凉的草药味道。

羰基化和物包括醛类和酮类，在水产品气味特征中起重要作用，冯倩倩[35]研究发现低分子碳链的醛类具有较低的嗅觉阈值在，在较低浓度下就会被人感知，对罗非鱼肉腥味有较大贡献，其可能来源于不饱和脂肪酸氧化后形成的过氧化物的裂解。由表5 可知，经不同脱腥处理后罗非鱼肉中己醛（单体和二聚体）、戊醛（单体和二聚体）、6-甲基-5-庚-2-酮和丙酮的相对含量变化显著。己醛是导致鱼体产生腥味的主要物质之一，与其它挥发性化合物对鱼肉香味起协同作用，呈现出鱼腥味和青草味；戊醛呈现刺激性恶臭味。酮类物质阈值较高具有特殊的香气，对鱼肉气味的贡献相对较小[36]，然而酮类对腥味具有增强作用。6-甲基-5-庚-2-酮呈现水果香气和新鲜清香香气，丙酮呈现出辛辣甜味。掩蔽法和料酒复合法脱腥效果最好，羰基类物质的相对含量显著降低，分别为17.28%和22.35%。

表5 不同脱腥处理罗非鱼样品挥发性成分汇总分析Table 5 Summary analysis of volatile components in tilapia samples under different defishiness treatments

（续表5）

酯类在掩蔽法、酵母发酵和料酒姜汁白醋复合脱腥后相对含量明显增加，通常酯类化合物能够赋予食品特殊的果味和甜味（如乙酸乙酯具有好闻的芳香味），脱腥后由0.71%增加为12.46%，6.14%，15.27%，对罗非鱼腥味的改善可能有重要的贡献。

二烯丙基二硫（单体、二聚体）是一种含硫有机物，仪淑敏等[37]曾在洋葱、大蒜中检测到较高含量，该物质具有强烈的蒜臭味，稀释时有青草香韵。2-乙基呋喃属环氧杂环类化合物，海带的气味活性物质之一，呈辛辣的橡胶味[38]。丁子香酚呈现浓郁的石竹麝香气味。烯烃类和酸类类化合物一定条件下可形成醛和酮，其气味阈值低，具有青草香、花香，由于其相对含量较低，对鱼肉风味贡献度较小。

综上所述，掩蔽法处理的样品由于其醇类及含硫化合物的相对含量较多风味贡献度最大，处理后的鱼肉主要呈现出酒香味、樟脑气息和清凉的草药味道及刺激性蒜臭味；料酒复合处理的样品其醇类、酮类、醚类和酯类相对含量较大，使鱼肉整体呈现酒香味、果味、甜味、芳香味；发酵法处理的样品其醇类和醛类相对含量较多，样品主要呈现酒香味、樟脑味和草药味道、鱼腥味、辛辣甜味及新鲜清香香气；包埋法处理的样品醛类和醚类含量较多，呈现鱼腥味、刺激性恶臭味，与空白组样品风味相似；番茄复合处理样品中醛类和酮类挥发性物质相对含量较高，主要呈现鱼腥味、刺激性恶臭味及清新果香味及辛辣味。

本研究通过GC-IMS 只分析鉴定出42 种挥发性化合物，还有24 种挥发性化合物由于风味成分信息库信息不完善，今后仍需其它文献报导及GC-IMS 技术定性，这也是其在食品挥发性成分分析领域中存在的局限性[39]。

3 结论

1）感官排序方法中利用秩和检验法和Rindex 法统计分析得到料酒白醋姜汁复合处理的罗非鱼肉脱腥效果最好。

2）电子鼻结合PCA 分析方法可以很好的区分出不同脱腥方法处理后的罗非鱼鱼肉。

3）采用GC-IMS 对6 种脱腥处理的罗非鱼样品挥发性风味物质进行分析，共分析鉴定了42种挥发性有机化合物，包括一些物质的二聚体，其中包括11 种醇类、10 种醛类、6 种烯烃类、5 种酮类、2 种硫化合物、2 种酯类、2 种酸类、2 种醚类、1种酚类和1 种呋喃类。不同脱腥处理后鱼肉的风味物质组成及含量存在明显差异。经分析掩蔽法与料酒复合法处理的鱼肉中醛类物质相对含量显著降低，掩蔽组主要通过葱姜蒜料酒带入的风味物质降低醛类物质的相对含量，然而其含硫化合物相对含量较高，使样品呈现刺激性的蒜臭味；料酒复合通过姜汁料酒带入风味物质与白醋对呈腥物质的去除共同作用降低醛类物质含量。番茄复合法及发酵法处理的鱼肉均形成了其特征风味区域，然而其样品中醛类和酮类物质相对含量较高；酵母发酵组中醇类、醛类相对含量较高；β-环状糊精包埋和空白组中醛类、醚类相对含量较高。由于低分子碳链的醛类是导致罗非鱼腥味的主要物质，因此掩蔽法和料酒复合法脱腥效果最好。

4）产品脱腥工艺优化以脱腥效果和消费者喜好度为指标，通过感官评价并结合电子鼻与GC-IMS 分析，本试验筛选出罗非鱼脱腥效果最好的工艺为料酒复合法，使用该方法脱腥，罗非鱼腥味值最小且最受消费者欢迎。