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淡水虾腥味脱除技术研究进展

2023-04-05邓林艳张婉婷徐文思杨祺福王伯华杨品红

农产品加工 2023年3期
关键词:脱腥腥味环糊精

李 放,邓林艳,张婉婷,徐文思,杨祺福,王伯华,杨品红

(湖南文理学院生命与环境科学学院,水产高效健康生产湖南省协同创新中心,环洞庭湖水产健康养殖及加工湖南省重点实验室,常德市农业生物大分子研究中心,常德市人工智能与生物医药研究中心,湖南常德 415000)

中国养殖的淡水虾主要包括罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)、青 虾(Macrobrachium nipponense)、克氏原螯虾(Procambarus clarkii) 和南美白对虾(Penaeus vannamei)[1]。淡水虾作为河鲜的一类,味道鲜美,蛋白质含量丰富,营养价值高,其人体必需氨基酸优于大多数畜禽肉类。淡水虾肉质有弹性,口感良好,虾肉中含有锌、碘、硒、镁等矿物质元素和微量元素;其中镁就具有调节人体心脏活动的作用,保护心血管系统,减少血液胆固醇含量,防止动脉硬化,扩张冠状动脉,能有效预防高血压及心肌梗塞[2]。

然而,随着人们对食品风味及营养价值要求的提高,腥味问题逐渐成为淡水虾制品加工和开发的主要限制因素之一。淡水虾体内微生物及酶体系活跃,导致其极易在短时间内产生青草味、金属味和腥味等不良风味,最终影响淡水虾的整体风味和消费者的感官评价[3]。系统地讲述了淡水虾类产品中腥味脱除的技术方法,旨在为淡水虾整体风味的改良和脱腥技术的发展提供参考。

1 腥味物质成分及形成机理

构成水产品腥味的物质种类多样,一般是由多种挥发性物质共同作用的结果[2]。淡水虾类产品腥味物质成分复杂,有研究结果表明,水产品中的挥发性物质包括醇类、醛类、酮类、烃类、土腥味类物质,以及少量的呋喃、硫醚、萘类等化合物[3]。从形成机理上看,主要由于发生了氧化三甲胺的分解、脂肪酸的氧化分解、腥味成分的生物积累作用及其他一些酶促反应等造成的[4]。

2 淡水虾腥味物质的脱除技术

目前,淡水虾的脱腥技术主要有物理法、化学法、生物法和复合法[5]。物理方法包括感官掩蔽法、吸附法、包埋法、蒸汽脱腥法、辐照脱腥法等;化学方法包括盐溶法、酸碱盐处理法、抗氧化剂法、美拉德反应法、臭氧脱腥法等;生物方法就是微生物发酵法等。其中,感官掩蔽法与酸碱盐处理法等为传统脱腥方法,而吸附法、包埋法、辐照脱腥法和微生物发酵法等为近几年新兴的脱腥处理技术[6],也是目前脱腥技术的研究热点。

2.1 物理法

2.1.1 感官掩蔽法

掩盖法是利用香辛料独特而强烈的气味来掩盖淡水虾等水产品本身的腥味,从而达到物理脱腥的方法。研究表明,姜醇、姜酚、葱蒜辣素、川辣素及八角中的茴香醇不仅能在嗅觉上掩盖或减弱腥味物质的风味,而且在一定程度起到增香作用[7]。

2.1.2 吸附法

吸附是一种固体表面现象,吸附法主要是利用多孔性的固体吸附剂将流经的一种或数种组分吸附并积累于表面而形成的吸附作用,主要的固体吸附剂有焦炭、活性炭和大孔吸附树脂等。而活性炭内部孔隙结构较多、有较大的比表面积,同时也有较好的化学稳定性,使其对于多种腥味物质具有良好的吸附效果,因此应用最为广泛。钱攀等人[8]对淡水鱼进行活性炭吸附处理,结果表明,活性炭能达到去除腥味的目的,但是同时也会吸附其他风味成分和营养物质,且活性炭粉末会残留在鱼肉表面,因此在一定程度上会降低鱼肉的总体风味价值和营养价值。盛洁等人[9]通过大孔树脂吸附处理淡水鱼酶解物,结果表明,脱腥脱色后,挥发性风味成分中醛类和含氮类化合物相对含量显著降低。Kyley E等人[10]发现了分子筛能有效去除淡水鱼片的腥味,提高鱼片的感官品质。

2.1.3 包埋法

包埋法是通过包埋剂独特的分子结构包络小分子挥发性腥味物质,从而脱除淡水虾等水产品中的异味,β -环糊精是最常见的一种包埋材料。环糊精(Cyclodextrin) 是环状低聚糖的总称,是直链淀粉在芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下产生的,其中β -环糊精是由7 个D(+)-吡喃型葡萄糖组成的环状低聚物。环糊精的内腔疏水、外缘亲水,各种有机化合物可嵌入其疏水性空洞内,因此能吸附和包埋一些疏水性腥味物质,从而实现脱腥的作用[11]。沈洛夫等人[12]在改良鸭肉香肠时加入不同含量的β -环糊精,发现当β -环糊精的用量为鸭肉质量的0.1%时,能有效除去鸭肉固有的腥味同时又不影响香肠的品质。薛璐瑜等人[13]研究发现,使用β -环糊精脱腥可以包埋小球藻生长因子液中部分刺激性气味,降低腥味值。

2.2 化学法

2.2.1 酸碱盐处理法

酸碱盐脱腥是利用酸碱对淡水虾等水产品进行处理时,其蛋白质发生变性,腥味物质与结合蛋白分离并析出,同时溶出存在于蛋白间隙中的脂质和色素,不仅能实现脱腥还可以抑制脂肪的氧化。而盐类在脱腥的过程中起促进作用。此外,有机酸能够抑制细菌与金属离子发生螯合作用,并减少三甲胺的生成,起到抑制腥味物质产生的作用[5]。苏怡等人[14]对鲟鱼肉进行了不同脱腥方式的处理,结果表明,盐溶法脱腥效果最差,硫代巴比妥酸值高且蛋白损失率较高,25 ℃时的脱腥效果略微优于4 ℃;碱法脱腥优于酸法脱腥,当pH 值为11.5,温度为25 ℃时脱腥效果较好,蛋白损失率较低。陈亚玲等人[15]发现,罗非鱼在用电解水冲洗20 s 后,迅速清洗罗非鱼片,再用0.2%柠檬酸按1∶2 料液比进行酸泡20 min 后,腥味基本去除,感官品质最好。

2.2.2 抗氧化剂法

抗氧化剂法是指利用植物内含有的大量抗氧化剂进行脱腥,从而达到脱腥的效果。研究发现,黄酮类、酚类等化合物具有钝化酶和消除异味的作用[16]。邢贵鹏等人[17]分别考查了紫苏液、香芹液和白醋对罗非鱼加工副产物中腥味物质的脱除效果,发现3 种脱腥剂对腥味均有不同程度的脱除作用,随着脱腥剂浓度的提高和浸泡时间的延长,脱腥效果有明显提升。刘俊霞等人[18]探讨了茶叶水提液对大鲵肝的脱腥效果,结果表明经茶叶水提液脱腥处理5 min 后的大鲵肝脏腥味值显著下降,处理10 min 后腥味值基本稳定。葛胜晗等人[19]研究了红茶对海螺肉的脱腥效果,结果表明0.9 g/L 质量浓度的红茶液中浸泡44 min,浸泡温度保持34 ℃的条件下的海螺肉腥味物质成分得到了有效降低,并且红茶对海螺肉还具有抑菌、保鲜的作用。由于茶叶当中含有多种有效抗氧化成分,因此茶叶常被用作脱腥剂的一种原材料。

2.2.3 美拉德反应法

美拉德反应对食品的风味、色泽、抗氧化性等品质有着至关重要的影响,利用酶解液中的小分子肽、氨基酸和单糖反应生成有焙烤香气的吡咯类、吡啶类、吡嗪类和噁啉类等风味化合物,可掩盖不良风味[20]。并且在水产品脱腥处理中,此脱腥法可将蛋白质类的腥味物质去除,从而实现产品的脱腥目的[21]。邢贵鹏等人[22]在罗非鱼水煮液中加入木糖进行美拉德反应,对其进行脱腥处理,结果发现发生美拉德反应后,罗非鱼水煮液中苦味氨基酸含量下降,呈鲜、甜味的氨基酸含量增多;挥发性风味成分中呈肉香和脂香味的醛、醇、酮类化合物,呋喃、吡嗪等杂环类化合物相对含量显著增加,美拉德反应改善了罗非鱼水煮液单一的风味。张洁等人[23]也利用美拉德反应使牡蛎酶解液达到了很好的脱腥效果,感官评价分值较高。

2.2.4 臭氧脱腥法

臭氧具有极强的氧化性,是已知最强的氧化剂之一。在酸性条件下,臭氧的还原电位是氯的600 倍,仅次于氟。臭氧在水中不稳定,能发生强烈氧化还原反应,产生极活泼、具有强烈的氧化作用的自由基态氧,有很好的灭菌作用。同时,臭氧对腥味、臭味等异味也具有很强的去除能力[24]。臭氧可将水中的还原性物质氧化,还可使部分有机物(如萜类、醛类等) 发生不同程度氧化分解,使腥味成分转化为无腥味或者腥味阈值较大的物质,从而实现物质的脱腥。林学清[25]研究鹿角藻的臭氧脱腥处理,发现经臭氧处理后,鹿角藻的异味大部分可去除。王燕等人[26]的试验结果表明,采用臭氧起始质量浓度为0.96 mg/L,通臭氧时间20 min,臭氧水温度10 ℃对鲢鱼鱼糜进行脱腥处理,其腥味去除效果最好。杜国伟等人[27]采用臭氧对鲢鱼糜进行脱腥处理,检测了脱腥前后鱼糜及贮藏过程中鱼糜中挥发性成分变化规律,发现鲢鱼糜贮藏7 d 后,其挥发性成分总量及各种鱼腥味物质含量减少,但未见其他挥发性成分的产生。

2.3 生物法

微生物发酵脱腥法是指醛、酮等小分子腥味物质在微生物新陈代谢的作用下,转变为无腥味的大分子物质,且其中间代谢产物还具有一定特殊香味,不仅实现了腥味物质脱除的目的,还产生了一定的增香作用。常见的微生物发酵脱腥剂有酵母菌、乳酸菌等。于学萍等人[28]采用酵母对豪猪肝进行发酵脱腥处理,通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS) 分析腥味化合物,结果表明,发酵后的豪猪肝中醛、酮类等主要挥发性风味物质的种类和含量均大显著减少,因此酵母发酵法能较好地减少或去除豪猪肝中的腥味成分。苏怡等人[14]比较研究了不同脱腥方法对鲟鱼肉的脱腥效果后发现,脱腥效果最佳的是酵母,它能有效降低鲟鱼肉的腥味物质、硫代巴比妥酸值和蛋白损失率。黄忠白等人[29]利用植物乳杆菌发酵金枪鱼鱼肉来改善其风味,在植物乳杆菌发酵鱼肉24 h后,其风味得到改善,脱腥增香的效果非常明显。Pan J F等人[30]利用酵母浸出物对虎河豚皮胶进行脱腥处理,结果发现挥发性腥味物质的含量与种类大大减少,脱腥效果明显,但酵母浸出物处理也给虎河豚皮胶带来了轻微的酸味。酵母能够有效脱腥的机理可能是酮、醛等腥味物质通过参与酵母的代谢,从而转化为无腥味的物质;酵母疏松的结构能够吸附腥臭物质;在微生物酶的作用下其分子结构发生改变,转化为无腥味成分[31-32]。

2.4 复合脱腥法

复合脱腥法是通过2 种及2 种以上的脱腥方法进行脱腥处理,利用不同方法原理之间的互补和协同增效作用,对难以脱除的腥味物质产生1+1>2 的脱除效果。解铭等人[33]比较了几种不同的脱苦方法,最终发现活性干酵母加β -环糊精共同使用时脱苦效果最好。徐玉雪等人[34]采用加热联用浸泡脱腥剂对红毛藻进行脱腥,复合脱腥可显著降低红毛藻的腥味,最优脱腥工艺为加热温度70 ℃,加热时间4 h,醋酸质量分数3%,醋酸处理时间2.0 h。

3 结语

淡水虾等水产品的脱腥方法中物理脱腥方法简单易行,但部分营养素会因吸附作用造成一定的损失;化学法脱腥效果明显,但易造成化学物质残留,存在食品安全风险;生物法脱腥是利用微生物发酵技术除去腥味成分和异味的方法,是一种有发展前景的绿色脱腥技术,也是目前研究的热点。生物法已经逐渐代替了传统的物理化学脱腥技术,成为了淡水产品绿色加工技术的一员,是未来淡水产品绿色加工的趋势。

随着消费者对食品风味要求的不断提升,脱腥问题一直是淡水虾加工与销售的一大限制性因素。虽然目前脱腥技术涉及物理、化学、生物等多个领域,且方法多种多样,但均存在有一定的局限性。在实现淡水虾腥味脱除、提高风味的同时,不仅要满足消费者享受性需求,还要不影响其感官特性和营养价值,提高淡水虾制品的经济效益。因此,还需对脱腥技术进行更加全面和深入的探究,从而获得绿色安全、高效方便、经济科学的脱腥方法。

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