FSHW | 不同干燥方法对暗纹东方鲀的味道和挥发性化合物、感官特征的影响

2023-07-28 19:27:14

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Introduction

暗纹东方鲀（学名Takifugu obscurus）是一种在东亚地区比较受欢迎的鱼类品种，因其口味鲜美以及富含蛋白质而受到青睐。暗纹东方鲀由于体型巨大、生长速度快，则赋予其较高的经济价值。暗纹东方鲀由于含水量高且含有丰富的营养成分刺激了微生物的生长，从而易导致其肌肉变质。其中在冷藏条件下，新鲜河鲀的货架期大约4天。

烘干是通过抑制微生物的生长和酶的活性来延长鱼类的保质期。晒干是一种传统且耗时的方法，易受到环境因素的影响。目前，热风干燥（HAD）和微波真空干燥（MVD）已被广泛应用于水产品的干燥。不同的干燥方法会影响产品的再水合、营养、颜色和风味。射频技术是通过离子迁移和偶极旋转产生的分子间摩擦而产生热量，与微波相比其具有更强的穿透力和更稳定的温度控制优势。热风辅助射频干燥（HARFD）可以改善干燥均匀性，已应用于广泛食品的干燥，例如坚果、水果和蔬菜。

本研究首次使用HARFD对暗纹东方鲀进行干燥。目前，对于干燥河鲀的风味的了解还较少。本研究的目的是：（1）通过HAD、MVD和HARFD三种干燥方法比较河鲀的化学成分、颜色、复水率、口感成分和挥发性化合物；（2）根据干燥产品的风味特征选择适当的干燥方法。

Results and Discussion

不同的干燥方法对组成成分、复水率和颜色的影响

经3种方法干燥后的河鲀的组成成分和复水率如表1。干燥后的暗纹东方鲀的水分含量均在18.58%～19.20%之间（湿重）。基于湿重，干燥后粗蛋白、灰分和脂肪的含量显著增加。3种方法干燥的鱼的灰分的含量没有明显差异。另外脂肪含量在HAD组最高（0.7 mg/100 g）。与新鲜组相比，三个干燥组的粗蛋白、灰分、脂质含量（干重）没有发现明显下降，表明3种干燥方法对其组成成分均没有显著影响。

表1 MVD、HAD、HARFD处理和新鲜的暗纹东方鲀的组成成分和复水率

复水率是指样品干燥后在水中的恢复能力。MVD组的复水率最高（1.80），可能是由于在微波干燥过程中水蒸气的快速扩散形成的肌肉多孔结构所致。HAD（1.43）和HARFD（1.50）组的复水比低于MVD组，可能是由于毛细血管凹陷导致的致密结构降低了复水能力。

新鲜和干燥后的河鲀的表色参数见表2。HAD和HARFD组的亮度值显著低于MVD和新鲜组。亮度与表面蛋白质结构的变化有关，MVD组与新鲜组之间没有显著差异，表明MVD组中表面蛋白质的变性较少。3个干燥组之间的红度存在显著差异，其中在新鲜组和MVD组中观察到负红度（-a*），表现为绿色。3个干燥组的黄度没有显着差异。MVD组的ΔE值最小（7.66±0.43），表明MVD组样品的颜色接近新鲜组。

表2 MVD、HAD、HARFD处理和新鲜暗纹东方鲀的颜色参数

干燥方法对游离氨基酸、5'-核苷酸、有机酸和EUCs的影响

如表3所示，在烘干后，HAD组的总FAA（游离氨基酸）含量显著增加，MVD组则显著减少，HARFD组未发现显著变化。HAD组的粗蛋白质含量最低，表明HAD可以促进蛋白质降解，从而产生更高水平的FAAs。而MVD组的FAAs含量最低（8.17 mg/g），因为微波辐射可能会降低在蛋白质降解中起主要作用的酶的活性。

FAAs对海鲜提供较强的鲜味和甜味。根据其味道特征，FAAs可以分为三类：鲜味自由氨基酸（UFAAs），甜味自由氨基酸（SFAAs）和苦味自由氨基酸（BFAAs）。HAD组获得了三种味道FAAs中含量最高的水平（表3）。Asp和Glu代表UFAAs，而HAD组和HARFD组中Glu的TAV值高于1，表明Glu为其提供了鲜味。Gly、Ala和Arg是主要的SFAAs，而在三个干燥组中Ala和Arg的TAV值同样也高于1。其中Ala和Gly还被确定为雪蟹和牡蛎中的味道活性化合物。HAD组中Gly的TAV值为1.13。因此，Gly也是HAD组中最具味道活性的化合物之一。BFAAs约占总FAAs的50％，本研究中Lys是BFAAs中占主导地位的味道成分，其具有苦味和稍微的甜味（TAV值高于1）。Leu、Ile、Tyr、Phe和His等其他BFAAs的TAV值低于1，表明它们不会对味道产生影响。

表3 MVD、HAD、HARFD处理和新鲜暗纹东方鲀中FAA的含量、味觉阈值和TAVs

不同干燥方法显著影响5'-IMP、5'-GMP和5'-AMP的含量，表4显示5'-IMP是所有干燥组中占主导地位的核苷酸，其中HARFD组和MVD组中5'-IMP的含量显著高于HAD组。3个干燥组中5'-IMP的TAV值范围从7.42到14.44，表明5'-IMP对河鲀的口感有重要影响。5'-GMP、5'-IMP和5'-AMP有助于水产品的鲜味和甜味。5'-GMP是鲜味增强剂，有助于肉味风味。5'-IMP和5'-AMP通过协同作用增加了合成提取物的鲜味、甜味和复杂性。若缺失5'-IMP，将降低模拟海胆和干鲣鱼等合成海鲜提取物的鲜味。

表4 MVD，HAD，HARFD处理和新鲜的暗纹东方鲀的5'-核苷酸组成和乳酸含量

5'-核苷酸（5'-GMP、5'-IMP和5'-AMP）和氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）之间的协同作用可以增加鲜味。如图1所示，MVD、HAD和HARFD的EUC值与新鲜组（5.20 g MSG/100 g）相比显著增加。同时3个干燥组的EUC值均高于蒸煮的河鲀（2.65 g MSG/100 g）和煮熟的河鲀（1.07 g MSG/100 g），表明干燥可以有效地促进河鲀的鲜味强度。鲜味是河鲀味道的重要特征，因此，HAD和HARFD组可获得较高EUC值。

图1 MVD、HAD、HARFD处理和新鲜暗纹东方鲀的EUC值

3种干制暗纹东方鲀样品的乳酸含量列于表4中。HAD组中乳酸含量最高，而MVD组和HARFD组之间没有显著差异。乳酸的TAV值在HAD组和HARFD组中均大于1。在该研究中，未检测到琥珀酸。

干燥方法对挥发性化合物的影响

检测到3种暗纹东方鲀的150种挥发性化合物，其中表5列出了8种醛、15种醇、10种酮、9种酯、2种酚、7种含氮、氧、硫的化合物、20种芳香族化合物和9种萜类化合物；表S1列出了70种碳氢化合物。

表5 MVD、HAD和HARFD处理的暗纹东方鲀中鉴定的挥发性化合物

醛类化合物主要由脂肪酸降解产生，由于其低的气味阈值，它们主要提供肉制品风味。在3种暗纹东方鲀中发现了3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、戊醛、己醛、庚醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛和十六醛。其中后5种醛类化合物被鉴定为烹制过的暗纹东方鲀中的气味活性醛类化合物，同时它们也被鉴定为其他鱼类重要的挥发性风味成分。庚醛和己醛分别被描述为“烧焦”和“青草/牛脂气味”，而庚醛在HAD组（8.33 μg/kg）中的含量显著高于其他组（0.79～1.67 μg/kg），表明HAD组暗纹东方鲀可能具有更浓的“烧焦”味。

醇类主要由脂肪酸氧化生成，给产品带来“草本”、“木质”和“脂肪味”。在我们的研究中，支链醇的数量占总醇的60%，这些醇来自于支链醛的还原。1-戊醇和1-戊烯-3-醇也在发酵的鲤鱼中被报道。4-戊烯-2-醇首次被发现存在于暗纹东方鲀中，且仅存在于HARFD组中，这可能与干燥方法有关。

酮类物质是通过不饱和脂肪酸的氧化或氨基酸的斯特雷克降解反应产生的。乙酰乙酸酯是主要的酮类物质，具有甜味和奶油味，由于其气味阈值较低，可能对3种干燥的暗纹东方鲀的香气产生影响。

酯类化合物是由醇和羧酸的酯化反应生成的，而其中由短链或长链酸形成的酯类化合物分别提供了水果或脂肪的气味。在MVD组中，酯类化合物的数量高，这可能是由于HAD和HARFD组中高温引起的热敏化合物分解所致。在烹制后的暗纹东方鲀中观察到了十六烷酸甲酯，它赋予了“绿色”的气味。然而只在MVD组中检测到了十六烷酸甲酯，这表明它可能为MVD组暗纹东方鲀提供中草香味。

关于含N、O、S的化合物，具有鱼腥味特征的三甲胺在海鲜中广泛存在。三甲胺的含量最高的组是HARFD组。吡啶是由活性碳酰和氨的低聚反应产生的。在本研究中，只观察到了吡啶。吡嗪是由米氏反应生成的，为产品提供“烤”的味道。四甲基吡嗪只存在于HARFD组中，这种现象可以通过Maillard反应来解释，由于HARFD过程中鱼肌肉的局部高温所致。2-甲基-3-呋喃硫醇具有肉味和烤香味，并具有低的气味阈值，只在HAD组中检测到。

由于碳氢化合物的感知阈值较高，因此可能会产生少量香气。经干燥后的暗纹东方鲀中，邻二甲苯和对二甲苯是主要的芳香醛。此外，萜烯被认为具有清新、草本和柠檬的气味，这可能与干燥后暗纹东方鲀的草香和鱼腥味有关。

感官评价结果

在培训过程中概括了12种描述词（图2a）。外观描述包括黄度、绿度、红度和松散度；气味包括鱼腥、鱼香、蟹黄味、脂肪、烤香味、泥土味、青草味和橡胶味。

MVD组的松散度最高，由于微波加工过程中产生的可见孔隙，而相对较低的松散度得分表明HAD和HARFD组中观察到了紧密的结构。如图2a所示，HAD和HARFD组的黄度和红度得分高于MVD组，而MVD组的绿度最高，这与色度计的结果一致。

HAD组的烤香味（令人愉快的烧焦和烘烤）明显，这可能是因为庚醛（坚果和烧焦的香味）在HAD组占据了主要位置。HAD和HARFD组的鱼香味（愉快的熟鱼肉香味）强于MVD组。根据GC-TOFMS的结果，在HAD组中只发现了2-甲基-3-呋喃硫醇（肉香和烤香味），这可能是HAD组暗纹东方鲀的烤香味指标得分最高的原因。MVD组的鱼味和草味最明显。游离脂肪酸通常对香味的影响较小，因为它们具有较高的感知阈值。MVD中己醛给暗纹东方鲀带来了草味、树叶味道。然而HARFD组中己醛的含量最高。十六烷酸甲酯具有草本特性的味道，且仅在MVD组中观察到，与己醛相比，这可能对鲀鱼干制品中提供更为显著的草本味。

通过主成分分析研究三种干制品的属性之间的关系。如图2b，HARFD和HAD组位于主成分1的负侧，前者与鱼香味和蟹黄味相关，而后者与黄色度、烤香味、红色度和脂肪味相关。MVD组位于主成分1的正侧，与松散度、鱼味、草味和泥土味相关。

图2 可视化的QDA轮廓和PCA分析

烘干和高温真空冷冻干燥法可以显著提高暗纹东方鲀的EUC值，并赋予其更强烈的愉悦香气，例如鲜美的鱼香、蟹黄和烤香。MVD组由于其较低的EUC值以及产生不好的气味，例如腥味和泥土味，因此可能不是最佳选择。与HARFD相比，由于简单的操作和节能性，HAD在工业应用中更具优势。

Conclusion

不同的干燥方法导致了暗纹东方鲀在复水性、颜色、口感成分（5'-核苷酸和游离氨基酸）和挥发性化合物方面的差异。HAD组具有较高的总FAAs含量，分别是HARFD和MVD组的1.5倍和3倍。HARFD和HAD组的EUC值约为MVD组的2倍。QDA结果表明，HAD和HARFD可以为干燥后的暗纹东方鲀提供令人愉快的风味。考虑到经济效益，HAD更适用于工业应用。本研究为提高干制暗纹东方鲀的品质提供了参考。

Effect of different drying methods on the taste and volatile compounds, sensory characteristics of Takifugu obscurus

Youyou Li^a,b, Shui Jiang^b,1, Yiwen Zhu^b, Wenzheng Shi^a, Yin Zhang^c, Yuan Liu^b,*

^a College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China

^b Department of Food Science & Technology, School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

^cKey Laboratory of Meat Processing of Sichuan, Chengdu University, Chengdu 610106, China

*Corresponding author.

Abstract

Pufferfish is prone to deterioration due to abundant nutrients and high moisture content. Drying technology can extend the shelf life and enhance the flavor quality of aquatic products. The study investigated the effect of hot air drying (HAD), microwave vacuum drying (MVD) and hot air assisted radio frequency drying (HARFD) on the taste and volatile profiles of Takifugu obscurus. Different drying methods had significant influence on the color, rehydration, 5'-nucleotides, free amino acids and volatile components (P < 0.05). The results showed that HAD and HARFD could promote the flavor of T. obscurus by producing higher equivalent umami concentration (EUC) values, which were about two times of MVD group, and more pronounced pleasant odor according to sensory analysis. HAD is more appropriate for industrial application than HARFD and MVD considering the economic benefits. This study could provide a reference for the industrial application of drying T. obscurus.

Reference:

LI Y Y, JIANG S, ZHU Y W, et al. Effect of different drying methods on the taste and volatile compounds, sensory characteristics of Takifugu obscurus[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(1): 223-232. DOI:10.1016/j.fshw.2022.07.012.

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