丁香-肉桂-微生物发酵复合脱腥剂对冷藏高体鰤鱼生鱼片风味调控及脱腥机理研究

《LWT》：Effect of clove-cinnamon-microbial fermentation on deodorization and volatiles in refrigerated Seriola dumerili sashimi

本研究针对高体鰤鱼生鱼片腥味重、消费者接受度低的问题，开发了一种丁香-肉桂提取物与植物乳杆菌-酿酒酵母发酵相结合的复合脱腥技术。通过响应面法优化工艺，结合GC-MS、GC-IMS等多技术手段分析，证实该处理能显著降低TMA、TBARS、TVB-N等腥味指标，并鉴定出己醛和1-辛烯-3-醇为关键腥味物质。该策略为水产制品绿色脱腥提供了新方案，发表于《LWT》期刊。

　　

在追求健康饮食的今天，富含不饱和脂肪酸的深海鱼类备受青睐。高体鰤鱼作为一种经济价值较高的海洋鱼类，其肌肉中不饱和脂肪酸比例高达67.30%，尤其是EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）含量丰富，具有调节血脂、降低心血管疾病风险等多种健康益处。然而，这种高不饱和脂肪酸含量也是一把双刃剑，在加工和贮藏过程中极易发生氧化降解，同时蛋白质也会分解，产生醛类、酮类、胺类等挥发性物质，形成令人不悦的腥臭味。特别是作为生食产品的生鱼片，其腥味问题严重影响了消费者的接受度，成为市场推广的主要障碍。

目前，针对高体鰤鱼的研究多集中于生长调控、基因组解析和抗菌保鲜等方面，而对其风味特性，特别是腥味物质的组成及调控机制的系统研究相对缺乏。现有的单一脱腥方法，如单独使用植物提取物或微生物发酵，效果有限，难以满足高品质生鱼片的生产需求。因此，开发一种天然、高效的复合脱腥技术，并深入解析其作用机理，具有重要的理论意义和应用价值。

为解决这一问题，广东海洋大学的研究团队在《LWT - Food Science and Technology》上发表了一项创新性研究。他们独辟蹊径，将传统的天然植物提取物与现代微生物发酵技术相结合，设计了一种由丁香提取物、肉桂提取物以及植物乳杆菌和酿酒酵母发酵液组成的复合脱腥剂。这种组合策略的巧妙之处在于其协同作用机制：丁香和肉桂中的活性成分（如丁香酚、肉桂醛）具有强大的抗氧化能力，可以抑制脂肪氧化酶（LOX）的活性，从源头上减少醛、酮等腥味前体物质的生成；而微生物发酵则能降解三甲胺（TMA）等腥味物质，并通过其代谢产物改善风味。

为了找到最佳的脱腥配方，研究人员采用了科学的实验设计方法。他们首先通过单因素实验，初步探究了丁香-肉桂提取物浓度、菌种接种量和发酵时间三个关键因素对脱腥效果（以腥味值和TMA值为指标）的影响。在此基础上，运用更为精确的响应面法（RSM）中的Box-Behnken设计进行优化，以感官评分为响应值，建立了各因素与脱腥效果之间的数学模型。最终确定的最佳工艺条件为：丁香-肉桂提取物浓度2.0 g/L，植物乳杆菌和酿酒酵母接种量50 mL/L（体积比为1:1），在30°C下发酵2.6小时。验证实验表明，在此条件下，生鱼片的感官评分达到35.01，与预测值高度吻合，证明了模型的可靠性。

在技术方法上，本研究综合运用了多种现代分析手段。除了上述的响应面优化法，研究人员还系统评估了脱腥处理对生鱼片品质指标的影响，包括测定三甲胺（TMA）、硫代巴比妥酸值（TBARS，反映脂质二次氧化程度）和挥发性盐基氮（TVB-N，反映蛋白质分解程度）。在风味分析方面，采用了电子鼻技术对样品的整体气味进行快速区分；利用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）这两种互补的技术对脱腥前后以及冷藏过程中（0天、5天、10天）生鱼片的挥发性风味化合物进行了全面的定性和定量分析。为了从海量的风味数据中筛选出对腥味贡献最大的关键化合物，研究还引入了化学计量学方法——正交偏最小二乘-判别分析（OPLS-DA），并结合腥味活性值（OAV，即化合物浓度与其嗅觉阈值的比值）和变量重要性投影（VIP）值进行综合判断。所有实验均设置了三次生物学重复（n=3），并使用SPSS软件进行统计学分析。

研究结果层层递进，揭示了复合脱腥剂的显著效果和作用机理。

在工艺优化方面，单因素实验表明，随着丁香-肉桂提取物浓度（0.5-2.5 g/L）的增加，腥味值和TMA值均呈现先下降后上升的趋势，在2.0 g/L时效果最佳。过高的浓度反而会掩盖生鱼片本身风味并影响色泽。菌种接种量（20-60 mL/L）的增加能持续降低腥味值，而TMA值则先降后升，在50 mL/L时达到较优平衡。发酵时间（1-3小时）的延长同样使腥味值下降，但TMA值在超过2.5小时后显著上升，且长时间处理会影响产品质地。响应面分析进一步确认，发酵时间（因素C）对感官评分的影响最大，其次是提取物浓度（因素A），最后是接种量（因素B）。模型优化出的最佳条件在实际验证中取得了成功。

在品质指标变化上，复合脱腥处理展现出强大优势。与未处理的对照组（CK）相比，脱腥处理组（FH）在10天的冷藏期内，TMA含量降低了7.11%，TBARS值和TVB-N值也显著降低（P < 0.05）。这表明该处理能有效抑制微生物活动导致的TMAO（氧化三甲胺）分解、延缓脂质氧化和蛋白质降解，从而从多个途径抑制腥味物质的产生。

电子鼻分析结果提供了整体风味的直观证据。雷达图显示，脱腥处理后，对氮氧化物敏感的W5S传感器和对硫化物敏感的W1W传感器的响应值显著降低。主成分分析（PCA）表明，脱腥前后及不同贮藏时间的样品能够被明显区分，说明处理显著改变了样品的整体挥发性气味轮廓。

在挥发性风味化合物的精细解析上，GC-IMS和GC-MS技术提供了详实的数据。GC-IMS共鉴定出37种挥发性化合物，指纹图谱显示，脱腥处理组中大多数挥发性化合物的相对含量显著低于对照组，尤其是己醛、异戊二烯和三乙胺等。GC-MS则检测到61种挥发性化合物，包括醛类、醇类、酮类、酯类等。经过复合脱腥处理后，醛类总量在贮藏末期下降了37.75%，其中与青草味和腥味密切相关的己醛被完全去除。醇类中的关键腥味物质1-辛烯-3-醇含量也显著降低。此外，酮类含量下降，而可能贡献果香味的酯类含量有所增加。这些变化共同导向了风味的改善。

最关键的一步是锁定特征腥味化合物。通过计算OAV值，发现有6种化合物的OAV ≥ 1，意味着它们对总体风味有重要贡献。进一步结合OPLS-DA模型的VIP值（VIP > 1表示该变量对区分组别贡献大）以及化合物的气味描述，最终确定己醛和1-辛烯-3-醇是高体鰤鱼生鱼片的特征腥味化合物。效果验证显示，复合脱腥处理在贮藏起点即完全去除了己醛，并在整个贮藏期内使1-辛烯-3-醇的含量降低了64.34%至80.87%，脱腥效果稳定且显著优于文献报道的单一处理方法。

相关性分析则揭示了脱腥的可能内在机制。脱腥前，TMA含量与己醛含量呈显著正相关，暗示二者可能在协同增强腥味感知。脱腥后，这种相关性消失，同时TMA与电子鼻W6S传感器（对氢化物敏感）的响应呈负相关。研究人员推测，脱腥剂一方面通过其活性成分抑制LOX活性，减少己醛等醛类生成；另一方面可能促进了TMA向无味的TMAO或甲胺的转化，这个过程消耗氢化物，导致W6S响应值下降。

归纳本研究结论，可以得出以下几点：

1. 1.
   成功优化出一种高效的复合脱腥工艺：丁香-肉桂提取物浓度2.0 g/L，植物乳杆菌和酿酒酵母接种量50 mL/L，30°C发酵2.6小时，能显著提升高体鰤鱼生鱼片的感官品质。
2. 2.
   该复合脱腥处理能有效抑制冷藏过程中脂质氧化和蛋白质降解，显著降低TMA、TBARS和TVB-N等腥味和品质劣变指标。
3. 3.
   多技术联用（GC-MS、GC-IMS、电子鼻）全面解析了脱腥前后挥发性风味化合物的变化，证实处理能显著减少醛、酮、醇等腥味物质含量。
4. 4.
   首次明确鉴定出己醛和1-辛烯-3-醇是高体鰤鱼生鱼片的特征腥味化合物，且复合脱腥剂对其去除效果极佳。
5. 5.
   相关性分析提示，复合脱腥可能通过抑制LOX活性和促进TMA转化双重机制发挥作用。

这项研究的意义重大。它不仅为解决高体鰤鱼等水产品腥味问题提供了一种天然、绿色、高效的复合脱腥技术方案，推动了水产加工业的升级，更重要的是，通过系统性的风味组学分析，深化了对水产品，特别是生食产品腥味形成机制及脱腥机理的科学认识。所建立的分析方法和研究策略也可为其他水产品的风味改良提供借鉴。尽管研究在定量GC-IMS验证和脱腥剂分子作用机制等方面仍有深入空间，但其成果无疑为开发更受市场欢迎的高品质水产品奠定了坚实基础，具有广阔的应用前景。