不同热加工方式熟化对克氏原螯虾理化性质和风味的影响

杜柳 邱文兴 刘栋银 熊光权 乔宇 汪兰 汪超

摘  要：通过电子鼻和电子舌及气相色谱-质谱等技术分析油炸（90、120、150、180 s）、空气炸（5、10、15、20 min）和沸水煮（150 s）熟化后虾肉中的风味差异。结合不同热加工方式熟化虾肉后理化指标（基础成分、质构、色度、硫代巴比妥酸反应物值）的测定结果，综合评价虾肉品质的变化。结果表明：电子鼻、电子舌能够很好地区分不同热加工方式熟化的虾肉，且随着热加工时间的延长，在主成分分析图中区域划分越明显；在新鲜虾肉和沸水煮虾肉内分别检测出8、16 种风味物质，在油炸虾肉内检测出18、18、16、19 种风味物质，而在空气炸虾肉内检测出19、20、20、16 种风味物质，空气炸虾肉中吡嗪类化合物含量显著高于其他2 种热加工方式；随着热加工时间的延长，虾肉内水分含量均逐渐降低，油炸和空气炸虾肉内脂肪含量和硬度逐渐上升，而弹性呈先上升后降低的趋势；不同热加工方式熟化虾肉的品质不一，结合感官鉴定结果，综合分析空气炸15 min的虾肉品质最佳。

关键词：克氏原螯虾；电子鼻；电子舌；挥发性风味物质；品质

Abstract： The flavor differences of crawfish meat cooked by three different methods， namely， deep frying （90， 120， 150， and 180 s）， air frying （5， 10， 1and 20 min） and boiling （150 s） were analyzed by electronic nose， electronic tongue and gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The quality changes of cooked crawfish meat were evaluated in terms of physicochemical indicators such as basic chemical composition， texture， color， thiobarbituric acid reactive substances （TBARS） value. The results showed that the electronic nose and electronic tongue could well distinguish crawfish meat cooked by different methods， and principal component analysis （PCA） showed a clearer discrimination crawfish meat with increased cooking time. Eight and 16 flavor substances were detected in fresh and boiled crawfish meat， respectively; 18， 18， 16， and 19 in deep fried crawfish meat， respectively; and 19， 20， 20， and 16 in air fried crawfish meat， respectively. Pyrazines were significantly more abundant in air fried crawfish meat than in crawfish meat cooked by the other two methods. With cooking time， the moisture content in crawfish meat gradually decreased， the fat content and hardness in deep-fried and air-fried crawfish meat gradually increased， and the springiness increased first and then decreased. The quality of cooked crawfish meat varied among different cooking methods， and the sensory evaluation results showed that the quality of crawfish meat air fried for 15 min was best.

Keywords： Procambarus clarkii; electronic nose; electronic tongue; volatile flavor substances; quality

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230206-010

中圖分类号：        文献标志码：A                  文章编号：

引文格式：

杜柳， 邱文兴， 刘栋银， 等. 不同热加工方式熟化对克氏原螯虾理化性质和风味的影响[J]. 肉类研究， 2023， 37（4）：  . DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230206-010.    http：//www.rlyj.net.cn

DU Liu， QIU Wenxing， LIU Dongyin， et al. Effects of different cooking methods on the physicochemical properties and flavor of crawfish （Procambarus clarkia）[J]. Meat Research， 2023， 37（4）：  . （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230206-010.    http：//www.rlyj.net.cn

小龙虾，学名为克氏原螯虾（Procambarus clarkii），又称红螯虾[1]，属于可食用的甲壳类动物，肉内含有人类必需的诸多元素[2]。近年来，小龙虾深受广大人群的喜爱，对小龙虾产品需求量急剧增大，淡季小龙虾的加工产品数量迅速增长。各种热加工小龙虾产品层出不穷[3]，加工过程中通常需要热加工处理肉类达到热杀菌和延长食品售货期的目的[4]。常见的热加工方式有微波加热、油炸、空气炸、蒸煮、烘烤等，值得注意的是，空气炸属于无油、类似油炸的新型热加工方式[5]。范海龙等[6]研究不同功率密度的微波加热对虾肉品质（色泽、质构、脱壳完整率、质量损失等）的影响，结果表明，微波加热使虾肉易脱水，更难脱壳，形态、质地较水煮更差；周高慧等[7]研究不同空气炸条件对虾肉品质的影响，结果表明，随着空气炸温度的上升和时间的延长，对肉质影响很大，虾肉硬度弹性呈先上升后下降的趋势；陈东清等[8]对不同油炸条件下结合2 种杀菌方式进行研究，结果表明，油炸结合电子束辐照杀菌效果最佳；此外，还有部分研究是关于热加工条件下虾肉风味特征变化，但将不同热加工条件下风味特征变化及理化性质变化综合评价虾肉品质的研究鲜有报道。

电子舌模仿人体味觉机理，主要由传感器阵列、信号调理分析和模式识别组成。传感器对响应值、输出信号、信号系统做出处理，经过模式识别对应滋味，每个传感器对应相应的滋味特征[9]。电子鼻是一种模拟人类鼻子的气体传感器阵列，并且是快速、准确、无损技术，使气味更加客观化、可视化[10]。内置的气体传感器可以响应特定的挥发类物质，模式识别算法可以计算响应值，以鉴别并进行主成分分析（principal component analysis，PCA），实现数据的转化和降维处理[11-12]。

本研究主要以新鲜的克氏原螯虾虾肉为原料，以不同的热加工方式熟化虾肉，通过电子鼻、电子舌、气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）对风味特征进行分析，结合关键理化指标对不同热加工熟化虾肉进行综合品质评价，为克氏原螯虾热加工品质变化的研究提供参考。

1   材料与方法

1.1   材料与试剂

克氏原螯虾（25～30 g）   湖北省武汉市白沙洲海鲜市场；金龙鱼调和油   益海嘉里（武汉）粮油工业有限公司。

乙醇、氯化钠、三氯乙酸、冰乙酸、硫代巴比妥酸、硫代硫酸钠、石油醚（均为分析纯）   国药集团化学试剂有限公司。

1.2   仪器与设备

KQ5200DE超声波清洗器   昆山市超声仪器有限公司；722N可见分光光度计   上海仪电分析仪器有限公司；JHK-A净化工作台   天津市中环实验电炉有限公司；PEN3电子鼻   德国Airsense公司；Astree电子舌   法国Alpha M.O.S公司；7890A-5975C GC-MS仪   美国Agilent Techologies公司；TGL-24MC台式高速冷冻离心机   长沙平凡仪器仪表有限公司；Ta-XT2i/50质构仪   英国Stable Micro System公司。

1.3   方法

1.3.1   樣品处理

预处理：鲜活克氏原螯虾，清水刷洗干净，去头、去虾线和外壳，再次清洗、沥干，取虾肉待用。

热处理：将预处理样品在160 ℃下进行油炸（90、120、150、180 s），记为DF90、DF120、DF150、DF180组，无油进行空气炸（5、10、15、20 min），记为AF5、AF10、AF15、AF20组，以未处理和热烫（150 s）处理作为对照组，分别记为CK、T组。

1.3.2   水分含量测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》，采用第一法直接干燥法进行测定。

1.3.3   脂肪含量测定

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》，采用第一法索氏抽提法进行测定。

1.3.4   质构特性测定

虾尾肉样置于质构装载台上，选用P/2圆柱探针测定虾尾第2节处的硬度和弹性，选择TPA模式，测试参数如下：测试前速率5.0 mm/s、测试速率1.0 mm/s、返回速率5.0 mm/s、压缩距离3.0 mm、触发力5 g，每个样品做10 次平行，结果取平均值。

1.3.5   色泽测定

色度计的光源为D65，孔径尺寸为8 mm，使用色度计分别测定亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）。

1.3.6   硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值测定

参照周明珠等[13]的方法，取待测样品5.00 g进行测定，TBARs值用每千克样品中所含丙二醛质量表示，单位为mg/kg。

1.3.7   电子鼻分析

称取3.00 g虾肉于20 mL顶空瓶中，加入2 mL 0.18 g/mL NaCl溶液，置于50 ℃磁力搅拌器平衡40 min，然后将电子鼻的补气针和进气针同时插入平衡完毕的顶空瓶中对样品挥发性物质进行测定。

测定条件：清洗时间100 s，测定时间120 s，进气量150 mL/s，特征提取时间116～120 s，在测定时间段内对挥发性风味物质进行传感器分析和PCA处理。电子鼻的10 个传感器对应名称及性能描述见表1。

1.3.8   电子舌分析

测试条件：将虾肉搅碎，取10.00 g样品，加入50 mL超纯水，匀浆后静置10 min，10 000 r/min离心15 min，收集上清液定容至100 mL，取10 mL上清液加入电子舌样品杯中进行测试，每个样品7 个平行，进行PCA和雷达图分析。电子舌的7 个传感器对应的呈味性见表2。

1.3.9   感官评价

挑选6 名经验丰富的小组成员（3男、3女，年龄20～25 岁，无饮食偏见和过敏反应）根据色泽、气味、质地、滋味4 个方面对不同热加工方式熟化的虾肉进行综合评分，各项指标满分均为5 分，分值越大，特征性越强，评分细则见表3。

1.3.10   GC-MS测定挥发性物质

参考周明珠等[14]的方法并加以修改。准确称取样品3.00 g放入顶空瓶中，于磁力搅拌水浴锅中旋转10 min，用活化好的萃取头顶空吸附40 min。吸附完毕插入GC-MS进样口解吸5 min，每个样品做3 个平行。

GC条件：进样口温度250 ℃，起始柱温45 ℃，保持2 min，10 ℃/min升温至100 ℃，5 ℃/min升温至200 ℃，8 ℃/min升温至250 ℃，保持5 min。

MS条件：接口温度280 ℃，四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃；离子化方式：电子轰击电离；电子能量70 eV，质量范围35～350 u。

定性及定量分析：采用GC-MS仪进行分析鉴定，分析结果在计算机谱库（NIST08）进行初步检索，最后确认挥发性物质的化学组成。采用面积归一化法计算挥发性风味物质的相对含量。

1.4   数据处理

所得结果均用平均值±标准差表示，采用SPSS统计分析软件检验组间差异显著性（P＜0.05）。用Origin 2021软件作图。

2   结果与分析

2.1   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾水分含量的影响

由图1可知，通过不同热加工方式熟化后虾肉的水分含量均显著降低，油炸组和空气炸组随着炸制时间的延长，水分含量均呈现持续下降的趋势[15]，但油炸组较空气炸组下降趋势更缓慢，这可能是由于空气炸过程中，虾肉受热更为均匀。热加工使虾肉的肌纤维收缩，肌纤维内部的水分向肌纤维外部移动而导致水分流失，同时热加工使蛋白质变性，疏水作用力增强，虾肉持水力下降导致水分溢出[16]，值得注意的是，2 种水分流失因素都与热加工条件下受热程度相关[17-18]，通过虾肉水分含量的变化表征热加工条件下虾肉内部结构被破坏程度。热烫组的水分含量损失较少，表明热烫处理对虾肉结构破坏最小。

2.2   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾脂肪含量的影响

由图2可知，通过不同热加工方式熟化后虾肉的脂肪含量显著上升，与张兰等[19]研究不同热加工条件下虾肉脂肪含量变化趋势一致，油炸处理虾肉脂肪含量显著高于空气炸组，可能是吸油现象导致的。随着时间的延长，虾肉脂肪含量可能在油炸180 ℃达到饱和值。一般各基础营养成分具有关联性，虾肉内水分含量降低，脂肪含量相对增加，与水分含量趋势呈现负相关性，水分含量和脂肪含量都可以结合其他理化指标综合评价虾肉的品质[20]。

2.3   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾质地的影响

由图3可知，通过不同热加工方式熟化后虾肉的硬度和弹性均显著增加，其中热烫处理熟化后的虾肉硬度最低，常压油炸和空气炸处理熟化虾肉的硬度随加热时间延长均呈现上升的趋势，而弹性呈现先上升后下降的趋势[21-22]，硬度变化趋势与水分含量的变化趋势呈负相关，在热加工条件下肌纤维内的水分向外部流动，肌纤维收缩变得更为紧密，导致硬度增强。其中空气炸20 min的硬度大幅度上升且弹性变差，可能长时间在高温条件下虾肉内部结构被严重破坏，导致虾肉内大部分汁液流失，硬度增强，影响口感。热加工导致虾肉蛋白质变性，使弹性增强，随着热加工时间的延长诱导蛋白氧化，氧化加剧使虾肉组织结构被破坏，虾肉软化，弹性变弱[23-24]。油炸过程中肌纤维内部水分蒸发，水蒸气阻挡油脂和其他物质进入，当空隙逐渐增多导致吸油现象，也会导致弹性的下降[25]。

2.4   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾色泽的影响

由图4可知，通过不同热加工方式熟化后显著提升虾肉的L*，热烫处理组的L*变化最为显著，而a*和b*变化较小，通过2 种炸制方式熟化虾肉的a*和b*变化更为显著。一般虾肉颜色随着炸制时间的延长逐渐加深，油炸虾肉L*呈先上升后下降的趋势，而a*和b*均随加热时间延长而增强，与杨海琦等[26]研究油炸工艺对虾肉品质的影响得出的虾肉色泽变化趋势一致，空气炸虾肉L*也呈先上升后下降的趋势，而a*和b*随着加热时间的延长呈现先下降后上升的趋势。值得注意的是，空气炸20 min组虾肉的亮度最暗沉，a*和b*达到最大，一般随着油炸时间的延长，水分含量降低，色泽加深[27]，而长时间加热导致氧化加剧和虾青素的损失导致虾肉暗沉，2 种炸制方式色泽对比表明，空气炸虾肉的美拉德反应更为剧烈。

2.5   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾TBARs值的影响

由图5可知，通过不同热加工熟化虾肉的TBARs值变化显著不同，通过热烫、空气炸5、10 min处理虾肉TBARs值无明显变化，常压油炸处理虾肉TBARs值显著高于空气炸，在油炸过程中，随着温度的升高和加热时间的延长，部分单不饱和脂肪酸极易发生氧化反应，使虾肉内过氧化物增加[28-29]。油炸蝦肉氧化程度显著高于空气炸，可能是植物类调和油本身富含大量单不饱和脂肪酸[30]，热加工过程中肌肉纤维的收缩出现吸油现象，导致常压油炸虾肉内丙二醛含量大幅度上升。

2.6   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾气味特征的影响

由图6可知，PC1的贡献率为72.7%，PC2的贡献率为14.1%，2 个主成分的总贡献率为86.8%（大于85%），贡献率越高越能反映原始指标的信息[31]。PCA能反映不同热加工熟化虾肉在气味上的差异，一般各样品间的距离越远，表明样品间的气味差异越显著[32]，大部分热加工处理组数据采集点能够在PCA图中区域分散，小部分存在重叠，表明在气味上相近。与对照组对比，通过空气炸5 min处理熟化虾肉对PC1的贡献最大，表明空气炸5 min对虾肉气味的影响最为显著，通过常压油炸120 s和空气炸10 min处理熟化虾肉对PC2的贡献最大，热烫处理组分布在第3象限，对于PC1和PC2贡献都比较大，表明热烫处理对虾肉气味的影响较大。结合图7电子鼻雷达图，热烫处理在W1W和W2W 2 个处理器上响应比较显著，表明热烫处理熟化虾肉内芳香成分和硫化物成分较多，并且不同热加工熟化虾肉主要在W1W、W2W和W5S 3 个传感器上存在差异性，说明不同热加工熟化虾肉的气味差异显著。

2.7   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾滋味特征的影响

由图8可知，PC1的贡献率为64.4%，PC2的贡献率为21.9%，2 个主成分的总贡献率为86.3%（大于85%），表明2 个主成分涵盖了绝大多数的样本信息，可以用来表征不同热加工熟化虾肉的滋味特征。不同热加工熟化虾肉的滋味显著不同，且发现对比对照组，油炸虾肉样品在PC1上的贡献与炸制时间呈正比趋势，且油炸180 s对PC1的贡献最大，对虾肉滋味的影响最大，而空气炸15 min与对照组处于一个象限内，滋味差异较小，最大限度保留了虾肉原始滋味。

由图9可知，不同处理组之间的呈味差异在雷达图上可视化并不显著，不同热加工的虾肉主要呈鲜味和甜味。與其他热处理组对比，油炸180 s处理虾肉滋味较为明显。

2.8   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾感官品质的影响

由图10可知，空气炸15 min处理组得分最高，对比电子鼻及电子舌结果，空气炸15 min能较好保留虾肉的原始滋味，熟化虾肉的感官品质与许多综合因素相关，与热加工后虾肉内水分含量、质构特性、色泽及风味均相关，水分含量的损失影响虾肉内部肌肉纤维的紧凑程度，间接影响虾肉的硬度和弹性。常压油炸虾肉的氧化程度高于空气炸虾肉，氧化促使虾肉色泽加深，易暗沉，而通过热烫处理虾肉的风味物质较少，综合评价空气炸15 min处理熟化虾肉的水分含量、硬度、弹性适中，色泽鲜亮，风味物质较多，最受人们喜爱。

2.9   不同热加工方式熟化对克氏原螯虾挥发性风味物质的影响

由表4可知，新鲜虾肉内共检测出8 种主要挥发性风味物质，通过热烫后主要检测出16 种挥发性风味物质，通过空气炸后分别检测出19、20、20、16 种主要挥发性风味物质，而通过油炸后分别检测出18、18、16、19 种主要挥发性风味物质，通过热加工处理赋予了虾肉特殊的风味，绝大多数低分子有机化合物都能贡献香味，常见的有醛类、酮类、醇类、酯类、烷烃类和吡嗪类等，经热烫处理的虾肉内检测出的醛类物质含量极少，说明氧化程度很低，与前期测定的初级氧化产物的趋势一致，而通过空气炸和常压油炸处理后几类醛类物质在含量上都有上升的趋势，其中壬醛在空气炸10 min达到最大值，并且随着加热时间的延长呈先上升后下降的趋势。分析醛类随着加热时间的延长又降解成其他小分子物质或与其他物质发生了进一步反应。醛类、酮类和烷烃类属于脂类在热降解过程中的产物，这些产物会赋予食品比较特殊的风味[33]，一般单独的醛类物质具有刺鼻性气味，而微量的醛类物质在食品中促使香味更加醇厚。

油炸和空气炸处理虾肉内醇类物质也随着时间的延长呈先上升后下降的趋势，醇类由脂肪酸的二级氢过氧化物在加热过程中分解后形成，在过热环境下又与其他物质反应而导致含量降低，大部分醇类化合物有令人愉快的香气，特别是不饱和醇类物质阈值较低，对风味的贡献较大[34]。油炸处理虾肉内未检测出酮类物质，酮类风味物质具有清香味，空气炸中特殊风味可能来源于酮类物质的贡献；酯类的种类和含量比较少，但大多能给食品带来清甜的果香味[35]；在热加工中总会伴随着吡嗪类化合物的产生，这些杂环类化合物含量并不高，但阈值很低，对虾肉风味贡献显著，通过热烫处理，熟化虾肉内吡嗪类化合物含量明显低于其他2 种热处理熟化方式，并且虾肉内吡嗪类化合物含量随着热加工时间的延长而增加，空气炸20 min处理组最高，对气味的贡献度与电子鼻的PCA结果一致，相关研究表明，吡嗪类物质主要通过氨基酸Strecker反应生成，而美拉德反应与加热温度、时长存在正相关性，空气炸20 min处理熟化虾肉内吡嗪内化合物总含量达到最大值。

3   结  论

不同热加工方式熟化后虾肉的品质变化显著，随着时间的延长，空气炸对虾肉水分含量、硬度、色泽的影响显著高于其他熟化方式，空气炸15～20 min变化最显著，空气炸20 min的虾肉水分含量显著下降，硬度达到最大值且弹性和亮度最差；空气炸熟化虾肉的TBARs值均普遍低于油炸处理，表明空气炸利于虾肉食品贮藏；不同热处理方式熟化虾肉的气味主要对W1W和W2W 2 个传感器较为敏感，在滋味上主要对AHS和CTS 2 个传感器最为敏感，其中空气炸5、10 min和热烫对虾肉的气味影响最大，油炸180 s对虾肉滋味的影响最大；空气炸熟化虾肉内吡嗪类风味化合物含量显著高于其他熟化方式，且在空气炸20 min熟化虾肉内含量最高；通过对不同热加工方式熟化虾肉的风味差异分析和理化指标分析结合感官评定，综合评定空气炸15 min熟化虾肉的品质最佳。本研究为进一步明确不同热加工方式熟化对虾肉品质的影响提供了理论依据和参考。

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