酵母菌和乳酸菌发酵对鳀鱼酶解液风味特性的影响

张朝敏1,段雅洁1,任美燕1,徐永霞2*

(1.山西工商学院 健康管理学院,山西 太原 030000;2.渤海大学 食品科学与工程学院,辽宁 锦州 121013)

摘 要:为改善鳀鱼酶解液的风味,通过感官评价、电子鼻、电子舌和固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)技术,结合氨基酸态氮和可溶性肽含量分析,探讨酵母菌、乳酸菌单菌及混合发酵处理对酶解液风味物质的影响。结果表明,鳀鱼酵母菌、乳酸菌单菌及混菌发酵液的感官评分、氨基酸态氮和可溶性肽含量明显高于酶解液(P<0.05),其中酵母菌、乳酸菌混菌发酵组最好,其感官评分、氨基酸态氮和可溶性肽含量分别为7.38分、192.50 mg/100 mL和265.26 μg/mL。酶解液和发酵液的气味和滋味差异显著(P<0.05),基于电子鼻和电子舌检测响应值的线性判别分析(LDA)及主成分分析(PCA)可以很好地区分鳀鱼酶解液和酵母菌、乳酸菌单菌及混菌发酵液。SPME-GC-MS分析共鉴定出挥发性风味物质80种,鳀鱼混菌发酵液共检出挥发性风味物质53种,其中醛类种类最多,醇类含量最丰富;与酶解液相比,发酵液中一些具有腥味的醛类物质含量如己醛、(E)-2-已烯醛、庚醛、辛醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛和(E)-2-壬烯醛等明显降低,而一些具有愉悦风味的醇类含量明显增加。综上,通过酵母菌、乳酸菌混菌发酵处理能够明显改善鳀鱼酶解液的风味。

关键词:鳀鱼;酶解液;乳酸菌;酵母菌;混菌发酵;风味特性

鳀鱼(Engraulis japonicus)资源蕴藏丰富,主要分布于我国东海、黄海、渤海等海域,是重要的小型经济鱼类[1]。鳀鱼具有较高的营养物质,富含必需氨基酸和不饱和脂肪酸[2]。目前,鳀鱼多被简单加工为低值的调味品、鱼糜和鱼粉,附加值未能实现,经济效益受损。研究鳀鱼的加工工艺,提高资源的综合利用率,对水产品深加工的意义重大。

水产品蛋白的酶解是一种较为常见的加工方法,也是实现低值水产品及其加工副产物高值化利用的有效途径[3]。通过添加外源蛋白酶从低值水产中制备酶解液,其中含有大量的游离氨基酸、多肽、有机酸、微量元素和风味前体物质,因此具有很高的营养价值。但是,酶解产生的腥味和苦味,对后续产品的感官品质造成很大的影响,同时也限制了水产资源的开发利用。因此,在产品加工及开发上选取合适的去腥方法就显得尤为重要。目前常用的脱腥方法有吸附、包埋、酸碱盐处理和微生物发酵法等,其中微生物发酵法既能在发酵过程中将醛、酮等腥味物质去除,又会产生一些具有特殊香味的中间产物,使酶解液的风味更加醇厚[4],从而满足了大众对食品健康绿色、无污染的追求。曾欢等[5]研究生物发酵对大口黑鲈的脱腥效果,发现发酵后辛醛、壬醛等腥味物质减少,且植物乳酸杆菌处理组还产生2,3-戊二酮、香叶基丙酮等具有奶油香、花香的愉悦气味物质。陈增鑫等[6]比对海参肠卵酶解液脱腥方法,发现生姜掩盖法腥味值较高,活性炭与大孔树脂吸附法效果一般,酵母法易引入菌体异味,乳酸菌发酵法脱腥效果较好。

本研究以鳀鱼为原料制备酶解液,研究了乳酸菌、酵母菌单菌及混菌发酵对鳀鱼酶解液风味特性的影响,通过感官评价、电子鼻、电子舌和固相微萃取-气相色谱-质谱联用(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)技术,结合氨基酸态氮和可溶性肽含量分析,对鳀鱼酶解液和乳酸菌、酵母菌单菌及混菌发酵液的风味差异进行对比分析,旨在探究生物脱腥对鳀鱼挥发性风味物质的影响,以期为进一步控制水产品腥味提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料和菌株

冷冻鳀鱼、复合蛋白酶(80 000 U/g):广西南宁庞博生物工程有限公司;安琪高活性干酵母:湖北安琪酵母股份有限公司;植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)DLH2-2:渤海大学食品科学与工程学院。

1.1.2 化学试剂

甲醛(分析纯):天津市天力化学试剂有限公司;氯化钠、氢氧化钠、三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)、Folin-酚试剂(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3 培养基

MRS肉汤培养基:国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

YXQ-LS-50型高压灭菌锅:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;PHB-4型便携式pH 计:上海仪电科学仪器股份有限公司;752紫外分光光度计:上海光谱仪器有限公司;PEN3便携式电子鼻:德国AIRSENSE公司;SA402B型电子舌:日本Nikon公司;Agilent 7890N/5975C气质联用(GC-MS)仪:美国Agilent公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头,美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鳀鱼酶解液的制备

参考徐永霞等[3]的方法并稍作修改。称取60 g已剪碎的鱼肉样品,将其置于500 mL锥形瓶内,按料液比1∶3(g∶mL)加入去离子水,玻璃棒搅匀后保鲜膜封口处理,在100 ℃水浴环境中进行20 min的灭酶操作。灭酶结束冷却至室温后,调节pH至最适范围,加入质量分数0.3%的复合蛋白酶,50 ℃条件下酶解3 h,酶解结束后再次进行100 ℃水浴环境中20 min的灭酶操作,然后于6 000 r/min 条件下离心20 min,收集上清液,即得鳀鱼酶解液。

1.3.2 鳀鱼酶解液的酵母菌、乳酸菌单独及混合发酵处理

乳酸菌发酵剂的制备:取200 μL植物乳植杆菌DLH2-2接种至装液量为10 mL/250 mL的MRS肉汤培养基中,置于28 ℃、180 r/min条件下振荡培养24 h,得到一代乳酸菌液。重复培养3次得到3代乳酸菌液,其浓度为108 CFU/mL。然后取1 mL 3代植物乳杆菌液接种到9 mL生理盐水中,混匀后即得乳酸菌发酵剂,于4 ℃条件下保存。

发酵组别设置:在无菌条件下量取80 mL鳀鱼酶解液分别于4个锥形瓶中并标记1号、2号、3号、4号,未经发酵的酶解液(1号瓶)作为对照组,2号瓶中加入5%(V/V)乳酸菌剂,3号瓶中加入0.6%的酵母菌和6%的葡萄糖,4号瓶中加入2.5%的乳酸菌剂、0.3%的酵母菌和3%的葡萄糖,于35 ℃条件下发酵1 h,80 ℃灭菌15 min后,过滤除去发酵菌,得到鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液样品。

1.3.3 感官评价

参考韩辉等[7]的方法,选取食品专业有感官评价经验的研究生8人(4女4男)组成感官评价小组,对鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液的气味、滋味和色泽进行感官评价,按照表1中权重计算感官评分,满分10分,感官评分标准见表1。

表1 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by single-strain and mixed-strains of lactic acid bacterium and yeast

项目 权重 评价标准 分值/分气味0.4滋味0.4色泽0.2香味浓郁,无异味有轻微香味,无异味无发酵香味或有异味滋味醇厚,鲜味浓郁滋味适中,鲜味稍淡滋味较差,几乎无鲜味颜色淡黄,溶液澄清透明颜色稍暗,溶液比较澄清透明颜色深黄,溶液浑浊7~10 4~6 1~3 7~10 4~6 1~3 7~10 4~6 1~3

1.3.4 分析检测

氨基酸态氮含量:参照GB 5009.235—2016《食品中氨基酸测定》中甲醛滴定法测定。

可溶性肽含量:采用Lowry法[8]测定。准确称取3 g样品,加入27 mL 5%的三氯乙酸溶液,均质后4 ℃条件下静置1 h,过滤,取滤液进行10倍稀释测定可溶性肽的含量。

电子鼻分析:参照徐永霞等[9]的方法稍作修改。准确称取5 g样品于25 mL烧杯中,密封后置于4 ℃冰箱中,静置30 min,用电子鼻进行分析。仪器设置参数为:检测时间120 s,清洗时间120 s,顶空温度25 ℃,选取主分析平衡段数据进行分析,每个样品重复测定3次。具体电子鼻传感器名称及性能描述见表2。

表2 电子鼻传感器名称及性能描述
Table 2 Name and performance description of the electronic nose sensor

传感器 性能描述 传感器 性能描述R(1)R(2)R(3)R(4)R(5)对芳香成分灵敏对氮氧化合物灵敏对芳香胺类灵敏主要对氢气有选择性对短链烷烃灵敏R(6)R(7)R(8)R(9)R(10)对甲基类灵敏对无机硫化物灵敏对醇类灵敏对有机硫化物灵敏对长链烷烃灵敏

电子舌分析:参照吴国强等[10]的方法稍作修改。量取20 mL样品进行5倍稀释,0.22 μm滤膜过滤处理,量取80 mL稀释后的样品于样品杯中,放入指定位置,电子舌自动进样检测。电子舌传感器每秒采集一个数据,共120 s,选取传感器信号趋于稳定即每根传感器第120 s响应值进行分析,每组样品重复测定3次。

挥发性风味物质:采用SPME-GC-MS法[9]

样品前处理:准确量取8mL样品于顶空瓶中,加入10 μL环己酮(0.473 mg/mL)及磁转子后迅速加盖,置于磁力搅拌器中,在60 ℃平衡15 min,使用270 ℃活化30 min后的萃取头顶空吸附30 min,然后将萃取头插入GC进样口,解吸5 min。

GC条件:HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度250 ℃,不分流模式进样;载气为高纯氦气(He),流速为1.0 mL/min;升温程序为柱初温40 ℃保持3 min,以3 ℃/min升至100 ℃,再以5 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。

MS条件:色谱-质谱接口温度280 ℃,离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃;电子电离(electronic ionization,EI)源;电子能量70 eV;质量扫描范围30~550 m/z。

定性方法:将挥发性风味物质检测结果依托美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technol ogy,NIST)11/Wiley7.0计算机谱库进行比对,根据匹配度>800化合物进行初步定性,再计算各物质保留指数,并与相关文献报道的保留指数进行比较,同时,以标准品在相同色谱条件下的保留时间对比,定性挥发性风味成分。

定量方法:以环己酮为内标,通过比较各化合物的峰面积与内标的峰面积,计算各样品中挥发性风味物质含量。

1.3.5 数据处理

采用Origin 9.0、Excel 2019、SPSS 19.0进行数据处理、制图及制表。

2 结果与分析

2.1 感官评价

鳀鱼酶解液和乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液的感官评分结果见表3。

表3 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液感官评分结果
Table 3 Sensory score results of anchovy enzymatic hydrolysate,and fermentation liquid by single-strain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

项目 酶解液 乳酸菌发酵液 酵母菌发酵液 混菌发酵液感官评分/分 4.18±1.07c 6.20±0.78b 6.10±1.19b 7.38±0.64a

由表3可知,经过乳酸菌和酵母菌发酵后的酶解液与未经发酵的酶解液在感官评分上差异显著(P<0.05)。经混菌发酵后,感官评分显著提高(P<0.05),表明乳酸菌和酵母菌共同作用对鳀鱼酶解液的腥味和苦味有较大改善。混菌发酵液感官评分最高,为(7.38±0.64)分,香气浓郁,滋味醇厚,色泽明亮,整体风味更佳。

2.2 氨基酸态氮含量分析

氨基酸态氮含量反映了发酵过程中微生物对氮源的利用程度[11]。酶解期间,微生物分泌大量蛋白酶,充分水解鳀鱼蛋白质;发酵过程中,乳酸菌和酵母菌发挥蛋白质分解代谢及氨基酸代谢的酶系统,可将鳀鱼蛋白质进一步分解成小分子物质[12]。鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液氨基酸态氮含量测定结果见图1。由图1可知,经过乳酸菌和酵母菌发酵后的酶解液氨基酸态氮含量显著高于未经发酵的酶解液(P<0.05),其中酵母菌发酵液中氨基酸态氮含量最高,达到197.87 mg/100 mL,是酶解液中氨基酸态氮含量的1.12倍;混菌发酵液的氨基酸态氮含量为192.50 mg/100 mL,仅次于酵母菌发酵液。可能是由于乳酸菌发酵产酸,使酵母菌的生长受到了一定的抑制,进而影响分解蛋白的酶的总量[13]

图1 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液氨基酸态氮含量测定结果
Fig.1 Determination results of amino acid nitrogen contents of anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by single-strain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

2.3 可溶性肽分析

可溶性肽是反映鱼肉蛋白质降解程度的重要指标之一,数值越大,表明降解程度越高[14]。鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液可溶性肽含量测定结果见图2。由图2可知,发酵样品中可溶性肽的含量明显高于酶解液(P<0.05),其中混菌发酵液可溶性肽含量最高,为265.26 μg/mL,是酶解液的1.86倍。复合菌发酵对酶解液中蛋白质的降解作用最强。酵母菌发酵液可溶性肽含量略低于复合菌发酵液,为258.50 μg/mL,可能是酵母菌和乳酸菌之间存在共生关系,酵母菌在发酵过程中为乳酸菌提供营养因子,乳酸菌又为酵母菌提供能量来源[15]。这与范维等[16]研究发酵乳中酵母菌和乳酸菌的相互作用结果相似。

图2 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液可溶性肽含量测定结果
Fig.2 Determination results of soluble peptide contents of anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by singlestrain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

2.4 电子鼻分析

电子鼻技术可以获得与样品挥发性化合物相关信息,并能对酶解液和发酵液中挥发性风味进行表征。采用电子鼻自带的分析软件对样品的整体气味进行分析,取各传感器响应值的平均值绘制雷达图及线性判别分析(linear dis criminant analysis,LDA)结果见图3。

图3 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液风味电子鼻检测响应值雷达图(a)及线性判别分析结果(b)
Fig.3 Radar map (a) and linear discriminant analysis results (b) of flavor of anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by single-strain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

由图3a可知,酶解液和乳酸菌发酵液的整体气味轮廓相似,酵母菌发酵液和混菌发酵液气味轮廓相似。发酵组样品的传感器R(1)、R(2)、R(6)和R(8)响应值较大,说明发酵组样品中对应的芳香型化合物、氮氧化合物、甲烷、乙醇和部分芳香型化合物含量较高[17]。其中酵母菌发酵液对传感器R(2)和R(8)的敏感度高于混菌发酵液,可能是由于复合菌发酵组中乳酸菌的代谢在一定程度上抑制了酵母菌的生长,而导致了复合菌发酵液中乙醇和氮氧化合物的减少。

由图3b可知,主成分(principal component,PC)1和PC2的累计方差贡献率为99.97%,两个主成分几乎涵盖了样品中气味的整体特征,其中PC1的方差贡献率高达99.71%,PC1能反映原始数据的大部分信息。各组样品之间没有重叠且间距较远,反映了样品之间气味差异明显。在PC1轴上,酶解液和乳酸菌发酵液分布较近,说明其气味较为接近;同理,酵母菌发酵液和复合菌发酵液样品的气味也较为接近,这与雷达图分析结果一致。因此,基于电子鼻风味检测响应值的线性判别分析可以有效区分鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液的气味差异。

2.5 电子舌分析

电子舌是通过模拟人的舌头来对样品进行模拟识别和定量定性分析的一种检测技术,能够综合评价样品中酸、甜、苦、咸、鲜的口感。电子舌主成分分析可以通过划分区域的方式来表明各样品之间的差异。鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液滋味电子舌检测响应值主成分分析(principalcomponent analysis,PCA)结果见图4。由图4可知,PC1的方差贡献率为70.88%,PC2的方差贡献率为28.27%,累计方差贡献率为99.15%,两个主成分几乎涵盖了样品中滋味的整体特征[18]。酵母菌发酵液和混菌发酵液位于同一象限,表明这两组样品滋味上较为接近。酶解液位于第三象限,与其他三组发酵液互不重叠且相距较远,说明酶解液和酸菌、酵母菌和混菌发酵液之间的滋味差异较大;因此,电子舌滋味响应值主成分分析可以较好地区分酶解液和乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液。

图4 鳀鱼酶解液及乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液滋味电子舌检测响应值主成分分析结果
Fig.4 Principal component analysis results of electronic tongue detection response values for the taste of anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by single strain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

2.6 挥发性风味成分分析

鳀鱼酶解液及乳酸菌发酵液、酵母菌单菌和混菌发酵液中挥发性成分的组成和含量GC-MS分析结果见表4。由表4可知,鳀鱼酶解液、乳酸菌、酵母菌和混菌发酵液样品中共检出80种挥发性风味物质,其中酶解液、乳酸菌发酵液、酵母菌发酵液和混菌发酵液中分别鉴定出挥发性风味物质57种、44种、50种和53种,其中,醇类、醛类和酮类等物质含量较高,种类较多。

表4 鳀鱼酶解液乳酸菌、酵母菌单菌和混菌发酵液挥发性风味物质含量测定结果
Table 4 Determination results of volatile flavor components contents in anchovy enzymatic hydrolysate and fermentation liquid by single-strain and mixed-strain of lactic acid bacterium and yeast

种类 化合物保留时间/min含量/(μg·L-1)酶解液 乳酸菌发酵液酵母菌发酵液混菌发酵液246.65--81.86 131.85 78.49 98.62 178.37 341.71 365.79 139.36醛类80.32-389.48 106.53 296.90 80.99 231.44 316.25 238.72 161.55 219.91 212.63 75.65 118.12 84.69 167.07 21.96--异戊醛(E)-2-戊烯醛己醛(E)-2-已烯醛庚醛(E)-2-庚烯醛苯甲醛辛醛(E,E)-2,4-庚二烯醛苯乙醛(E)-2-辛烯醛壬醛(E,E)-2,4-辛二烯醛(E,Z)-2,6-壬二烯醛(E)-2-壬烯醛3-乙基苯甲醛2-乙基苯甲醛(Z)-4-癸烯醛癸醛(E)-2-癸烯醛(E,E)-2,4-癸二烯醛(E)-2-十三碳烯醛3-戊烯-2-酮2,3-辛二酮2-壬酮3,5-辛二烯-2-酮3-壬烯-2-酮4-羟基-3-甲基苯乙酮2-十一酮香叶基丙酮β-紫罗酮3.92 5.45 6.63 8.84 10.89 13.45 13.92 15.68 16.10 18.13 18.37 20.61 20.90 22.96 23.26 23.41 23.70 24.76 25.27 27.60 29.76 31.45 4.98 14.82 20.03 20.13 22.27 25.87 28.88 34.42 35.48 162.93 145.70 578.32 154.78 667.21 129.55 309.77 711.30 588.61 289.62 422.11 488.21 155.57 285.55 164.93 467.27-63.96 226.81 117.62 81.75-22.30 208.23 81.75 73.39 26.65 60.53-86.68 29.08 84.56-111.05 119.92 187.37 276.23 75.53 168.94 74.91 264.49 291.69 312.54 205.32 138.15 222.93-80.22-136.21——-51.99-20.02-- - - - - -60.41-- - -23.06酮类-- - - - - - - -74.45 48.64 46.61-45.65 28.22 25.52---34.24 23.13 41.56-

续表

种类 化合物保留时间/min含量/(μg·L-1)酶解液 乳酸菌发酵液酵母菌发酵液混菌发酵液186.01 226.95 1-戊烯-3-醇异戊醇1-戊醇(E)-2-戊烯-1-醇乙醇(Z)-4-庚烯-1-醇庚醇1-辛烯-3-醇2-乙基己醇3-辛烯-2-醇2-十烯-1-醇芳樟醇苯乙醇香茅醇2-癸醇2-十六醇植醇2-辛基-1-癸醇乙酸丁酯甲酸己酯辛酸乙酯癸酸乙酯邻苯二甲酸二异丁酯邻苯二甲酸双庚酯邻苯二甲酸二丁酯软脂酸乙酯D-柠檬烯1,3-环辛二烯(Z,Z)-1,4-环辛二烯(Z,Z)-1,3-环辛二烯癸烯十七烷十八烷二十烷2-乙基呋喃2-丙基呋喃2-乙基吡啶2-戊基呋喃(E)-2-(2-戊烯基)呋喃乙基麦芽酚甲苯乙苯2-乙基苯酚辛酸3.87 5.01 5.84 5.86 6.48 14.01 14.24 14.67 17.06 18.71 19.13 20.39 22.63 26.37 29.23 32.75 38.99 42.20 7.40 9.58 24.97 32.52 46.46 47.28 48.48 49.12 16.72 19.10 24.97 29.01 35.13 41.62 49.20 51.47 4.44 6.47 11.12 15.10 15.58 25.74 5.79 9.11 11.69 24.78——2 320.99 95.11 4 528.70-- ---6 171.12——675.14 290.62 291.86 236.60醇类--11 636.81 192.24 1 501.67 478.95 254.36 66.07 47.52——-1 991.12 88.32 37.08 1 632.22 126.20-7 580.62 127.17 134.56 202.84 233.70 34.04 528.29-1 173.25 44.05 21.44-28.08 22.08-- - - - - -98.64 18.44 18.26-- --- - --- --- -酯类442.33 22.94 40.39 155.41-24.16 123.10--25.04-190.02 160.26 6.45-43.44 46.13 94.10--59.17 340.93 57.74 5.65-48.81 26.01 4.00 274.26 27.37-101.40 322.99 324.28 113.33 81.03 15.22-128.98-78.81-47.38 196.50 88.09 52.29 426.24 36.10 24.63 30.82 201.65-- -烃类杂环类--其他类45.80 170.29 73.04 175.99 81.78--454.78 47.29 25.71 16.37 281.32-38.24 80.80 347.49 407.01 155.45 91.98 16.47 100.55 20.30 79.19-87.47 49.64 201.46 26.86 12.57 32.38-39.01-60.55 241.77 411.75 101.97 74.56 12.63-

续表

种类 化合物保留时间/min含量/(μg·L-1)酶解液 乳酸菌发酵液酵母菌发酵液混菌发酵液3,4-亚甲二氧基苯胺N,N-二丁基甲酰胺癸酸2-丙氧基乙胺2,4-二叔丁基苯酚28.34 29.37 32.15 32.78 36.61 223.24 96.04 99.25——117.26 11.59 57.51 127.90-89.67-79.94 44.32 84.02 43.70 12.36 71.11

醛类物质在水产品风味特征中起重要作用,由于其阈值很低,对鱼类整体风味有较大影响。醛类是4组样品中检测出种类最多的挥发性化合物。其中酶解液中共检测出22种醛类化合物,乳酸菌发酵液、酵母菌发酵液和混菌发酵液分别检测出醛类18种、11种、15种,共同检出醛类物质有11种。与酶解液相比,发酵液中己醛、庚醛、辛醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-辛烯醛、壬醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(E)-2-壬烯醛、3-乙基苯甲醛等物质含量明显减少。己醛、庚醛、辛醛和壬醛等物质,一般呈现青草味和鱼腥味[19],是构成鱼类腥味的主要物质;吴建中等[20]研究发现,2-己烯醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛等醛类化合物是鱼汤中主要的腥味物质。这些物质在经过发酵后明显减少,说明酵母菌和乳酸菌的发酵过程抑制了腥味物质的产生,进而改善了酶解液的风味。

醇、酮类物质阈值较高[21-22],但具有独特的清香、果香、花香气味,可能对酶解液和发酵液的独特风味形成具有一定作用[23]。醇类物质一般是由脂质氧化以及糖、醛、氨基酸等还原产生[24]。酶解液中共检测出8种醇类物质,乳酸菌发酵液、酵母菌发酵液和混菌发酵液中分别检测出6种、10种、11种醇类物质。乙醇、1-辛烯-3-醇和2-乙基己醇在酶解液和发酵液中均有检出,其中乙醇含量相对较高,马宇乔等[1]研究发现,鳀鱼酶解液中乙醇含量较高,与本研究结果一致。对比酶解液组,三组发酵液中乙醇含量升高,能够提供令人愉快的酒香味。此外,异戊醇、庚醇、苯乙醇等含量较高的化合物均只在酵母菌发酵液和复合菌发酵液中检测出来,这些醇类具有椰香、水果香和玫瑰花香等清香气味,通常对不良风味有一定的掩盖作用。酮类物质虽阈值较高,对鱼肉风味贡献相对较小[24],但具有独特的清香和果香味,对腥味物质有一定增强作用。4组样品中共检测出11种酮类化合物,含量均相对较低。酶解液中检测出9种,而发酵液中种类及含量均明显减少,尤其乳酸菌发酵液中未检测到,混菌发酵液中仅检测到4种。说明了酵母菌和乳酸菌的发酵过程能够抑制酮类物质的产生,降低对腥味的增强作用。在酵母菌发酵液和混菌发酵液中检测出了具有柑橘香、油脂香的2-十一酮,猜测酵母菌在发酵过程中能够产生令人愉快的香味物质。

酯类物质一般是由醇和羧酸的酯化形成,四组样品中共检测出8种酯类化合物,酯类化合物通常和酮、醇类物质共存,对整体风味有协同作用[3]。长链酸合成的酯类赋予物质脂肪味,短链酸合成酯类则有助于产生水果香气。邻苯二甲酸二异丁酯经过发酵后,含量明显减少,混菌发酵液和酵母菌发酵液中短链酸合成酯类种类增多。乳酸菌发酵液醇、酮、酯类等物质含量和种类均明显减少,说明乳酸菌发酵未能丰富醇、酮、酯等挥发性物质,这与杨立启等[25]的研究结果一致。

烃类物质的阈值较高,因此对酶解液和发酵液的整体风味贡献不大。四组样品中检测出的烃类物质包括长链脂肪烃类和环烯烃类,主要物质有D-柠檬烯、十八烷和二十烷等。烯烃类在条件适宜时可转化为醛和酮,是鱼腥味的潜在因素[26]。对比数据可知,酶解液中烯烃类物质含量较高,经过发酵的三组样品中含量降低。四组样品共检测出5种杂环类物质,研究表明杂环类化合物阈值很低,其中呋喃类物质会赋予发酵产品焦糖、甜味和烘焙风味[27]。此外,实验中还检出少量的酚类和酸类物质,其中具有焦香气味的乙基麦芽酚对发酵液有一定的增香作用[28],在混菌发酵液中含量最高,酵母菌发酵液次之。

综上,可得出乳酸菌和酵母菌的发酵可通过减少鳀鱼酶解液中的腥味物质(如醛类、酮类、烯烃类)、增加香气物质(如醇类、杂环类),有效改善酶解液的风味,其中混菌发酵风味改善效果更优。

3 结论

本研究以鳀鱼为原料制备酶解液,分析了乳酸菌、酵母菌单菌及混菌发酵对鳀鱼酶解液风味特性的影响,通过感官评价、电子鼻、电子舌和固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)技术,结合氨基酸态氮和可溶性肽含量分析,对鳀鱼酶解液和乳酸菌、酵母菌单菌及混菌发酵液的风味差异进行对比分析。结果表明,经发酵处理后样品中的氨基酸态氮和可溶性肽含量显著提高(P<0.05);电子鼻和电子舌能够很好地区分酶解组和发酵组的气味和滋味差异;SPME-GC-MS结果显示,乳酸菌和酵母菌发酵通过减少醛类等腥味物质、增加醇类等香气物质改善风味。综合各项指标得出结论,乳酸菌、酵母菌混菌发酵效果更优。本研究虽然通过对比确定了混菌发酵鳀鱼酶解液较好,但并未讨论发酵时长对发酵效果的影响且研究对象(乳酸菌和酵母菌)较为单一,后续可优化发酵参数、扩大菌种品类进一步验证,为深入研究鳀鱼酶解液的香味特征奠定理论基础。

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Effect of yeast and lactic acid bacterium fermentation on flavor characteristics of enzymatic hydrolysate of anchovy

ZHANG Chaomin1,DUAN Yajie1,REN Meiyan1,XU Yongxia2*
(1.College of Health Management,Shanxi Technology and Business University,Taiyuan 030000,China;2.College of Food Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China)

Abstract:To improve the flavor of anchovy(Engraulis japonicas)enzymatic hydrolysate,through sensory evaluation,electronic nose,electronic tongue and SPME-GC-MS, combined with the analysis of amino acid nitrogen content and soluble peptide content, the effects of single-strain and mixedstrain fermentation of yeast and lactic acid bacterium on the flavor substances of the enzymatic hydrolysate were explored.The results showed that the sensory score, amino acid nitrogen and soluble peptide contents of anchovy enzymatic hydrolysate by the single-strain and the mixed-strain fermentation of yeast,lactic acid bacterium were significantly higher than those of enzymatic hydrolysate(P<0.05),among which,the mixed-strain fermentation was the optimal.The sensory score,amino nitrogen content and soluble peptide content were 7.38, 192.50 mg/100 ml and 265.26 μg/ml,respectively.The smell and taste of the enzymatic hydrolysate and the fermentation liquid were significantly different(P<0.05).Linear discriminant analysis(LDA)and principal component analysis(PCA)based on the response values of electronic nose and electronic tongue could well distinguish the enzymatic hydrolysate,the fermentation liquid of anchovy enzymatic hydrolysate by yeast,lactic acid bacterium alone and mixed-strain.A total of 80 volatile flavor substances were identified by SPME-GC-MS analysis,and 53 volatile flavor substances were detected in mixed-strain fermentation liquid of anchovy enzymatic hydrolysate.Among them,the aldehydes were the most numerous,and the content of alcohols was the richest.Compared with enzymatic hydrolysate,the contents of some aldehydes with fishy smell,such as hexanal,(E)-2-hexenal,heptanal,octanal,(E,Z)-2,6-nonadienal and (E)-2-nonenal in the fermentation liquid were significantly reduced, while the contents of some alcohols with pleasant flavor were significantly increased.In conclusion,the flavor of anchovy enzymatic hydrolysate could be significantly improved through the mixed-strain fermentation.

Key words:Engraulis japonicas;enzymatic hydrolysate;lactic acid bacterium;yeast;mixed-strain fermentation;flavor characteristic

中图分类号:TS254.4

文章编号:0254-5071(2025)11-0048-07

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.11.008

引文格式:张朝敏,段雅洁,任美燕,等.酵母菌和乳酸菌发酵对鳀鱼酶解液风味特性的影响[J].中国酿造,2025,44(11):48-54.

收稿日期:2025-03-20

修回日期:2025-09-15

基金项目:山西省高等学校科技创新计划项目(2025L174)

作者简介:张朝敏(1990-),女,工程师,硕士,研究方向为食品风味研究,烹饪工艺与营养。

*通讯作者:徐永霞(1983-),女,教授,博士,研究方向为水产品贮藏加工及风味化学。