传统加工咸鲅鱼的挥发性风味成分

王玉，王睿迪，薛勇，赵延宁，薛长湖

（中国海洋大学食品科学与工程学院，食品科学与人类健康实验室，山东青岛 266003）

鲅鱼又名蓝点马鲛，主要分布于我国渤海、黄海和东海等地，秋汛期间鲅鱼常用来制作腌制咸鲅鱼。腌制鲅鱼是我国沿海地区最具代表性的咸干鱼制品，即以鲜（冻）鱼肉为主要原料，采用食盐腌制工艺和干燥工艺加工而成的传统水产品[1]，每年11月份到1月份，北方沿海市场会利用自然条件腌制传统鲅鱼，咸鲅鱼具有独特的风味，深受消费者欢迎。

咸干鱼品质优劣常用挥发性风味指标进行评价，电子鼻（electronic nose）作为一种新型人工智能嗅觉装置，利用气体传感器阵列来测定样品中挥发性气体成分的整体信息，达到模拟人鼻子嗅闻样品，获得样品整体综合信息的效果，最后应用化学计量学的统计学方法进行定性定量分析[2,3]，白一凡等[4]实验证明电子鼻系统用于监控酱牛肉加工过程中老汤的风味变化是可行的。但电子鼻不能对风味物质进行定性定量分析，而GC-MS联用法是定性定量分析挥发性风味成分的有效方法，张家骊等[5]采用气质联用仪分析了腌干带鱼初加工过程中挥发性风味成分，认为醛类、醇类、酮类和酯类等化合物对鱼肉的风味贡献较大。李春萍等[6]通过SPME-GC-MS法分析发现三甲胺，芳樟醇，壬醛，乙酸，1-辛烯-3-醇辛醛，二甲基二硫，己醛，庚醛，2-甲基丁酸，吲哚以及正丁醇等是臭鳜鱼的主体风味成分。SPME-GC-MS与电子鼻技术进行联用能更好地对食品中的挥发性风味物质进行分析。

咸干鱼制作方式多样，仅我国就有各类规格的腌腊鱼达100多种，例如咸带鱼、咸黄鱼、咸鲡鱼、咸鲱鱼和海蛰等，主要来自福建、海南、山东、浙江和湖北等地区[7]。本研究采用SPME-GC-MS和电子鼻技术，研究北方传统咸鲅鱼从原料到成品的生产加工过程中风味成分变化，探究咸鲅鱼风味形成的关键加工步骤，为实现工艺加工、提高咸鱼品质提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

鲅鱼青岛市场购买，鲜鲅鱼体长43～45 cm，体重1～1.5 kg；电子鼻PEN3，德国Airsense公司；气相色谱-质谱联用仪（7980A/5975C），美国Agilent公司；固相微萃取装置(DVB/CAR/PDMS 50/30 μm)，美国Supelco公司。

1.2 样品制备

选定两种由作坊式商户以传统制作工艺加工而成的咸鲅鱼，标注为L、J。L、J样品均是鲜鲅鱼采用干腌的方式经自然凉晒而成，其中L样品干腌1 h、J样品干腌10 h。分别购买L、J两家的鲜鲅鱼、腌制后、干燥1 d、干燥3 d、干燥5 d等阶段鲅鱼（标记为J1，J2，J3，J4，J5样品和L1，L2，L3，L4，L5号样品）。各样品去头、去尾、去皮、去刺、去骨后绞碎，于-18 ℃冻藏。

1.3 SPME-GC-MS分析条件

固相微萃取方法：取2 g样品放入20 mL顶空瓶中，水浴60 ℃平衡5 min，将固相微萃取（SPME）萃取头插入到顶空瓶中顶空60 ℃吸附30 min，迅速插入GC进样口中。

色谱条件：色谱柱为HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；进样口温度250 ℃；采用分流模式进样（分流比10：1）；载气：氦气，柱流速：1 mL/min，解吸时间：5 min，解吸温度250 ℃；采用阶段式程序升温模式，初始温度40 ℃，保持5 min，以10 ℃/min升至250 ℃，保持4 min。

质谱条件：电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度250 ℃，传输线温度250 ℃。扫描质量范围m/z45～300。

1.4 电子鼻的测定

分别取0.5 g样品置于50 mL顶空瓶中，加盖密封，常温平衡15 min后，依次用PEN3电子鼻进行监测，每个样品测定三次。

表1 电子鼻传感器及其功能Table 1 Sensory evaluation standard of salted fish

1.5 数据分析

关键风味化合物的确定：采用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）法[9]，定义对样品风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，对其他挥发性成分按下式计算：

式中：Cri、Ti是各挥发性组分的相对含量和相对应的感觉阈值；Crstan、Tstan分别是对样品总体风味贡献最大的组分的相对含量和相对应的感觉阈值。

GC-MS采用NIST谱库和Wiley谱库对挥发性成分进行定性分析（匹配度大于80，最大值为100）。通过 Excel数据处理系统统计挥发性风味成分总面积（扣除硅氧烷类杂峰及其他非嗅感物质杂峰），按面积归一化法求得各挥发性成分的相对含量百分比。

采用 MeV软件根据挥发性风味成分对样品进行分级聚类分析（HCA），将具有相似特征的样品或变量组合在一起，结果用热图展示。

电子鼻采用 Winmuster软件进行数据采集与处理，用Excel进行雷达图分析。

2 结果与讨论

2.1 电子鼻分析结果

图1 L、J样品加工阶段雷达图分析Fig.1 Analysis of Radar Diagrams during salted processing of L and J Samples

电子鼻是一个新颖的分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性成分的传感器阵列形式的电化学传感系[10]。和人体嗅觉器官相比，电子鼻分析不受主观因素的影响，测定结果加准确、可靠，重现性更好[11]。L、J样品不同加工阶段对电子鼻传感器的响应值雷达图如图1所示，从雷达图中可以看出电子鼻的十根传感器对咸鲅鱼样品的挥发性物质都有明显响应，且不同加工阶段传感器对样品的响应强度各不同。2，5，6，8，9号传感器响应值比较明显，其中2号传感器响应值最大且变化明显。结合表1可知，2号传感器对氮氧化合物敏感，结合GC-MS分析(表2)主要是挥发性含氮化合物三甲胺等物质。5，6，8，9号传感器分别对短链烷烃、甲基类、醇醛酮类、有机硫化物敏感。由图1知，醛类、醇类和烃类是咸鲅鱼挥发性风味物质的主要组成成分，结合GC-MS分析（表2）可知有机硫化物主要有二甲基二硫、二甲基三硫。不同加工阶段咸鲅鱼的气味不同，因而电子鼻能将各阶段区分开来，同时也说明腌制和干燥过程使得咸鲅鱼气味发生改变。因采用GC-MS方法对挥发性风味物质成分进行进一步分析与鉴定明确加工过程中风味成分的变化。

2.2 SPME-GC-MS分析结果

经SPME-GC-MS分析(表2)，L、J样品分别检测出109种和129种挥发性风味成分，主要有醛类、醇类、酮类和烃类，在5个加工阶段各挥发性风味成分的种类数量和相对百分比含量见图2。

由图2可知，在加工过程中，传统咸鲅鱼主要的挥发性风味成分的种类和相对含量在不断变化。L、J样品在 5个阶段主要挥发性风味成分种类数分别是19，17，23，21，29种和27，25，23，28，26种。5个阶段总相对含量分别为43.48%，72.59%，48.62%，54.47%，50.92%和51.72%，59.04%，69.80%，61.38%，69.21%。腌制后L样品总相对含量由43.48%增加到72.59%，J样品由51.72%增加到59.04%，腌制过程中咸鲅鱼风味物质增加，说明腌制可促进原料鱼中挥发性物质及前体向咸鱼特征风味物质的转化[7]。

图2 L、J样品加工过程中主要挥发性物质种类和相对含量Fig.2 Changes in composition and relative content of compound classes during salted processing

干燥过程，咸鲅鱼风味物质总相对含量呈无规律波动，干燥5 d后L、J样品总相对含量分别增加到50.92%和69.21%。有研究表明，咸鱼的风味主要由烃类、醛类、酯类、醇类、酮类、酸类、胺类、含氮和含硫化合物等物质共同作用形成[12]。经GC-MS分析，醛类、醇类、酮类、烃类和胺类是咸鲅鱼挥发性成分的主要组成成分，这些物质的变化趋势反映了加工过程中咸鲅鱼风味的形成过程。

图2表明，醛类、醇类和烃类物质在咸鲅鱼中含量最为丰富，其总量在L、J成品中分别达38.83%和35.28%，总种类数分别为29种和26种。醛类物质感觉阈值较低，对咸鲅鱼的风味贡献较大。L样品在腌制过程中，醛类、醇类物质的相对含量由 7.01%、18.15%分别增加到20.61%，27.03%，J样品中反而减少，由18.20%、21.59%分别增加到9.82%，18.63%。这可能与腌制方式不同有关，L样品采用干腌的方式，J样品在干腌的基础上用海水冲洗脱盐。在这个过程中，脂肪氧化，烷氧基自由基分解，产生醛类物质使醛含量增加[13]，而海水脱盐阶段有可能醛类物质溶解，或者进一步氧化为酮类物质使得醛类物质减少。干燥阶段，L、J样品醛类相对含量均出现先下降后增加的趋势，醛类物质生成量与参加反应损失量间关系导致趋势变化。这与丁丽丽等[14]研究结果不一致，她测得醛的含量在干制阶段呈上升趋势，认为醛类物质增加可能与蛋白质水解有关，干燥条件促进蛋白质水解产生大量游离氨基酸，氨基酸氧化降解形成醛，使得醛类物质增加。郇延军等[15]的研究结果显示醛的含量在干制阶段呈下降趋势，认为在较高温度下醛类物质之间以及它们的降解产物之间反应使得醛类物质减少，醛类物质的生成量大于它参加反应损失的量。

醇类物质主要来源于脂肪的氧化降解以及糖、氨基酸的还原。由图A、C（图2）知，5个阶段中L、J样品醇种类数均为最多，但其相对含量变化两样品不一致。在腌制阶段，醇类相对含量在L样品中增加，J样品中减少。在干燥过程中，L样品中醇类相对含量逐渐减少，J样品中无明显规律，但L、J样品在干燥前后醇相对含量均减少，由 27.03%、18.63%降低到11.32%、10.90%。在加工过程中，醛类物质的还原使醇类物质增加，随着加工的进行氧化反应和酯化反应使的醛类物质减少。

烃类物质主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，但烃类物质的阈值较大，一般认为对风味贡献不大[16,17]。但一些含苯的化合物如苯、甲苯类化合物，是导致鱼肉产生令人不愉快风味的物质。酮类在加工过程中种类数和相对含量均较低，对风味贡献不大。胺类主要为三甲胺，氧化三甲胺在酶的作用下还原生成，是海水鱼腥臭味的主要来源[18]。

表2 咸鲅鱼加工过程中挥发性成分及相对含量Table 2 Changes in volatile compounds and their relative contents during salted processing

（Z）-2-戊烯-1-醇 9.70 - - 1.95 1.03 1.16 1.67 - 1.16 0.71 1.37 2-甲基-3-戊醇 9.91 - - - - - - - - - -3-戊醇 9.94 - - - - - - 0.53 - - -己醇 10.34 3.07 1.48 2.19 2.18 0.85 2.32 3.27 - 2.21 -叶醇 10.89 - - - - - - 0.30 - - -（E）-2-己烯-1-醇 11.32 - - - - - - - - 0.10 -1-辛烯-3-醇 12.13 3.07 1.67 1.25 1.03 0.76 2.28 2.52 0.86 - 0.76 2-乙基己醇 12.79 - - - - 0.22 - - - - -庚醇 12.19 0.87 0.57 - - - 1.15 - - - -1-辛醇 13.86 0.27 - 0.12 0.25 0.22 - - - 0.29 -2,3-丁二醇 14.34 - - - - - - - - 0.19 -苄醇 18.32 - - - - 0.22 - - - - -苯乙醇 18.76 0.54 1.52 0.23 0.51 0.41 0.14 0.16 0.28 1.96 0.29酮类3-己酮 3.06 - - - - - - 2.38 - - 1.76 2-庚酮 6.23 - - - - - - - - 0.35 -3-羟基-2-丁酮 8.74 - - - - 2.13 - - 4.26 - 2.64 2,3-辛二酮 9.80 - - - - - - 1.35 - - -2-壬酮 10.87 0.23 - 0.34 - 0.22 - - - 0.34 -3,5-辛二烯-2-酮 13.94 - - - - - 1.22 - 0.45 - 0.80甲基壬基甲酮 14.40 0.30 0.51 - - - - - - - -烷烯烃正辛烷 1.04 - - - - - - - - 3.04 -双戊烯 6.35 - - - - - - - - 0.17 -右旋萜二烯 6.28 1.30 0.51 - - 0.77 - 1.03 - - -十五烷 12.90 5.54 3.95 2.78 1.79 3.30 1.65 2.94 5.69 1.25 2.13 2,6,10,14-四甲基十五烷 15.61 - 0.79 - - 1.31 2.09 5.14 2.66 0.52 1.18环辛二烯 15.76 - - - - 0.91 - - - - -十七烷 15.98 2.04 1.67 3.20 1.69 1.02 1.97 1.18 1.68 2.35 1.19二十一烷 18.69 - - - - - - - - - 0.12芳香烃苯 1.63 - - - - - 1.25 - - - -甲苯 2.62 1.95 - - - - 2.66 1.43 2.93 2.29 1.69对二甲苯 4.32 - - 0.33 0.45 0.13 - - 0.35 0.27 0.21间二甲苯 4.61 - - - - 0.19 - - - 0.22 -1,2-二甲苯 4.68 - - - - - 0.59 - 0.53 - -苯乙烯 7.99 1.23 0.85 1.20 1.22 1.01 1.26 1.16 1.85 0.66 0.90含氮含硫化合物三甲胺 0.82 3.33 16.30 4.95 11.72 9.11 6.00 6.39 23.01 18.43 24.38 2,5-二甲基哌嗪 1.03 - - - - - - - - - 3.43二甲基二硫 3.15 - - 0.13 - 0.14 0.34 - - 0.27 -2-哌嗪酮 8.91 2.31 - 0.18 - 0.27 0.23 0.26 - - -二甲基三硫 10.54 - - - - 0.23 - - - 1.19 0.92

3-甲硫基丙醇 16.17 - 0.38 - - - - - - - -N,N-二丁基甲酰胺 16.81 - - - 0.11 - - - - - -其他2-乙基呋喃 1.74 2.84 - 3.73 2.21 1.86 3.19 2.91 - 2.29 1.97 2-正戊基呋喃 7.41 - 0.51 0.15 - - - - - - -乙二醇单丁醚 11.16 4.91 - 2.76 2.66 - 4.11 2.58 1.69 1.47 2.41乙酸 12.16 - - - - 1.72 - - - 2.47 1.09丙酸异戊酯 12.30 0.18 - - - - - - - - -丙酸 13.59 - 0.38 - - - - - - 1.17 -甲酸辛酯 13.87 - - - - - 0.21 0.18 - - -异丁酸 14.06 - - - - - - - - - -丁酸 14.96 - - - - 1.14 - - - 2.62 0.80异戊酸 15.57 - - - - - - - - - -己酸 17.98 - - - - - - - - - 0.90辛酸 20.65 - - - - - - - - - -磷酸三丁酯 21.36 - - - - 0.15 0.37 0.49 0.46 0.11 0.90棕榈酸甲酯 22.45 - - - - - - - - - -酞酸二甲酯 23.27 - - - - - - - - - 0.11酞酸二乙酯 24.05 - - - - - - - - - -邻苯二甲酸二异丁酯 25.83 - - - - - 0.22 - - 0.21 -棕榈酸 29.32 - - - - - - - - 0.19 -

表3 咸鲅鱼的特征风味及其相对气味活度值Table 3 Characteristic flavor compounds and ROAV during salted processing

挥发性物质在风味体系中的浓度与感觉阈值共同决定其对总体风味的贡献度，为进一步描述传统咸鲅鱼主体风味成分变化，通过对挥发性物质的相对含量和感觉阈值进行分析，利用相对气味活度值分析传统咸鲅鱼主体风味成分变化。结果如表3所示，定义三甲胺的相对气味活度值 ROAVstan=100，其他挥发性风味物质的相对气味活度值（ROAV）可由公式（1）计算得到，从而分析加工过程中传统咸鲅鱼主体风味构成，并对其气味特征进行描述。

一般认为，当ROAV≥1的物质为所分析样品的主体风味成分，且ROVA值越大对样品总体风味的贡献也就越大，另外0.1≤ROVA≤1的物质对样品总体风味也有比较重要的影响[20]。由表3可知，咸鲅鱼的主体风味由三甲胺、己醛、庚醛、（Z）-4-庚烯醛、正辛醛、壬醛、2-乙基呋喃、1-戊烯-3-醇、1-戊醇、（Z）-2-戊烯-1-醇、己醇、1-辛烯-3-醇等构成。总的来说，醛类和醇类构成了咸鲅鱼的主体风味。

研究发现脂肪族醛类如己醛、庚醛、壬醛辛醛等主要是通过脂质降解和氧化产生[21]。壬醛、己醛、庚醛、正辛醛在L、J样品干燥阶段均被检出且ROAV≥1，表明对样品风味有较大贡献。己醛具有青草香气，在鲜鱼中含量较多，赋予鲅鱼特有的清香气味。L样品中，己醛相对含量在腌制阶段迅速增加，说明腌制过程中鲅鱼中的长链脂肪酸在酶的作用下发生氧化使得己醛含量增加[5]，在干燥过程中由于水分、温度的变化抑制脂肪酶的作用，鱼肉中脂肪酸氧化分解减慢使己醛含量减少。J鲜鱼样品中己醛含量较少，其腌制方式与L样品不同，长时间的腌制以及海水脱盐抑制脂肪酶作用使得己醛含量减少，在干制初期由于鱼肉中脂肪酸迅速氧化分解使得已醛含量迅速增加，但在干燥后期可能受干燥条件、水分活度等影响，使得已醛含量开始下降。辛醛是油酸氧化的产物，在 L、J成品中相对气味活度值均为最大，具有脂肪香味，丁丽丽等[14]研究表明对辛醛对腌制带鱼良好风味的形成有很好的调和作用。（Z）-4-庚烯醛对特殊的鱼类风味没有贡献，但它能够加强 2,4,7-癸三烯醛所产生的陈腐味、焦香或鱼香和鱼肝油香。在鱼贮藏过程中会形成各种挥发性酸，如在鱼肉中会形成甲酸、乙酸、丙酸、正和异戊酸等[22]，可能产生不愉快的气味。庚醛与鱼腥味的产生有关[12]，这些醛类变化趋势与己醛基本一致，说明腌制与干燥阶段是脂肪酸氧化的主要阶段，干燥条件对酶活力有抑制作用。

醇类化合物来源于脂肪的氧化、氨基酸的还原和碳水化合物的代谢，不饱和醇类阈值较低，具有花香味、蘑菇味、土腥味或酸败味，对于风味贡献较大[23]。1-戊稀-3-醇是咸鱼的有效气味成分，能产生烤洋葱的香味，与鱼腥味的产生有关[24]。1-辛烯-3-醇是鱼体中比较常见的醇类[25]，吴海燕等[26]研究表明 1-辛烯-3-醇是金丝鱼的特征香气成分，Giri等[9]研究发现 1-辛烯-3-醇等支链醇类由酵母发酵中的两条途径生成：碳水化合物的EMP途径和氨基酸的Ehrlich途径。己醇、1-戊醇等与其他醇类变化趋势类似，在腌制过程中ROAV值增加，干制过程中减少，说明腌制过程促进挥发性物质及前体向咸鱼特征风味物质的转化，干燥过程因脂质氧化、蛋白质分解、微生物作用、糖类还原等使得醇类含量变化，咸鲅鱼风味逐渐形成。

呋喃类化合物大都具有很强的肉香味以及极低的香气阈值，几乎存在于所有的食品香味中，从产品中鉴定出的2-乙基呋喃具有强烈的焦香气味[27]。此外，在咸鲅鱼中检测到的胺类主要是三甲胺，其是海水鱼的主要腥味物质，三甲胺在水产制品中常见报道，如Giri等[9]在发酵鱼酱中发现，三甲胺是最主要的含氮化合物，且对产品整体的鱼腥味起作用。

2.3 HCA分析

图3 L、J样品加工阶段聚类热图Fig.3 Hierarchical cluster analysis during salted processing

为增强分类的可视性，将测得挥发性风味成分进行分级聚类分析（HCA），并通过产生的热图呈现挥发性成分丰度的改变，结果如图3所示。HCA分析是基于距离计算的数据的自然分类的一种方法[28]，热图用于可视化分析样品中挥发性风味物质的相对含量变化。HCA分析得到一个树状图，其中类似的样品被分组，且这种相似性是样品之间距离的函数。如图3所示，经聚类分析后，L、J样品均明显分为两大类，L1、L2及J1、J2之间具有高度相似性，L3、L4、L5及J3、J4、J5之间具有高度相似性，说明腌制和干燥阶段使得咸鲅鱼风味改变，与电子鼻结果一致。

3 结论

通过电子鼻和 SPME-GC-MS技术对北方传统咸鲅鱼加工过程中挥发性成分变化进行研究，表明醛类和醇类构成了咸鲅鱼的主体风味，其中壬醛、己醛、庚醛、（Z）-4-庚烯醛、正辛醛、1-戊烯-3-醇、1-戊醇、（Z）-2-戊烯-1-醇、己醇、1-辛烯-3-醇、1-辛醇、2-乙基呋喃是咸鲅鱼风味的主要成分。腌制可促进原料鱼中挥发性物质及前体向咸鱼特征风味物质的转化，干燥过程是咸鲅鱼风味形成的主要过程。研究传统咸鱼在加工过程中主体风味变化，为进一步实现工艺化加工、提高咸鱼品质提供理论指导。