發酵法脫腥對豪豬肝揮發性風味的影響

于學萍，童群義

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)

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發酵法脫腥對豪豬肝揮發性風味的影響

于學萍，童群義*

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)

摘要采用頂空固相微萃取和氣質聯用技術(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)，分析了豪豬肝的揮發性風味成分，采用酵母對豪豬肝進行發酵脫腥處理，以感官評分和電子舌主成分分析為評價指標，通過正交實驗優化了發酵脫腥工藝條件，并對發酵前后的風味成分進行比較。優化得到酵母發酵脫腥工藝條件：酵母的添加量為1.2%，發酵溫度為35 ℃，發酵時間為45 min。GC-MS分析結果表明，發酵后，豪豬肝的醛類、酮類等主要揮發性風味物質的種類和含量均大幅度減小，其中主要呈味物質正己醛、2-辛烯醛、2-庚烯醛、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇和2-正戊基呋喃的含量也不同程度地減小，所以酵母發酵法能較好地減少或去除豪豬肝的腥味物質。

關鍵詞豪豬肝；發酵；脫腥；風味

豪豬，又稱箭豬、刺豬，在動物分類學上屬于哺乳綱、嚙齒目、豪豬科,是一種經濟價值很高的動物，不僅具有較高的食用價值，還具有較高的藥用價值。如今我國豪豬飼養廠日益增多，但生產加工豪豬肉的同時產生了大量的副產物，如肝、肚、刺等，不僅造成了資源的浪費，也造成了環境污染。豪豬肝是豪豬屠宰后的主要副產物之一，雖營養豐富，但腥味較重，如何去除豪豬肝的腥味是一個難題。

目前，關于肝異味及肝腥味物質的研究較少，IM等[1]研究發現，豬肝的異味主要來自揮發性的醛類、醇類等物質，其中2,4-庚二烯醛對豬肝的肝腥味貢獻最大。如今脫除腥味的方法有很多，從作用機理來看，主要有物理脫腥法、化學脫腥法和生物脫腥法等?；瘜W脫腥法容易產生化學物質殘留，有一定的食品安全問題；物理脫腥法和生物脫腥法均沒有在產品中引入合成的化學物質，消費者較容易接受，但是物理脫腥方法的效果不是很理想。生物脫腥法是利用微生物發酵技術除去腥味成分和異味的方法，是一種綠色有發展前景的脫腥方法[2]，選用的發酵微生物有酵母菌、乳酸菌、醋酸桿菌等。酵母發酵法是在生物脫腥法中比較常用的，其脫腥機理較為復雜：酵母的疏松結構對腥臭物質具有一定的吸附作用；酵母體內含有的醇脫氫酶、醛脫氫酶能將醛類以及烯醛類等腥味物質氧化或還原為風味較柔和的醇和酸。酵母發酵法能有效地去減少水產品的腥味物質，武力剛等[3]利用酵母粉對蝦頭和蝦殼蛋白水解液進行脫腥，發現隨著酵母粉的添加，三甲胺含量減小，腥味減弱。但是，關于酵母發酵法對動物肝臟的揮發性風味的改善尚沒有報道。本文采用頂空固相微萃取和氣質聯用技術(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)，測定了豪豬肝的風味成分，同時采用酵母進行脫腥，比較發酵法脫腥對豪豬肝揮發性風味的影響，為豪豬肝產品的深加工與利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料與設備

豪豬肝，常德市豪鄉食品有限公司；活性干酵母，安琪酵母股份有限公司。

T18基本型分散機，德國IKA公司；AB 104-N電子稱，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋，上海博迅實業有限公司；C21-RT2110電磁爐，廣州美的生活電器制造有限公司；DS-200高速組織搗碎機，江蘇江陰科研器械廠；EL20實驗室pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；電子舌，上海瑞玢國際貿易公司；Trace MS氣相色譜質譜聯用儀，美國Finnigan質譜公司。

1.2實驗方法

1.2.1豪豬肝前處理

將豪豬肝洗凈，95 ℃下熱燙2～3 min，去除腺管、筋等，浸泡沖洗去除豪豬血等雜質，將豪豬肝切碎，豪豬肝與冰水按照1∶1的質量比打漿。

1.2.2發酵法脫腥的單因素實驗

以腥味值和主成分分析為指標，考察酵母添加量(%)、發酵時間(s)和發酵溫度(℃)3個因素對提取效果的影響，以確定后續正交實驗各因素水平。

1.2.2.1酵母添加量

在6個燒杯中稱取相同質量的豪豬肝漿，分別加入質量分數為0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%，2.4%的酵母，置于35 ℃水浴鍋中，發酵60 min，進行感官評定和電子舌檢測。

1.2.2.2作用時間

在6個燒杯中稱取相同質量的豪豬肝漿，都加入1.4%的酵母，置于35 ℃水浴鍋中，分別發酵15，30，45，60，75，90 min，進行感官評定和電子舌檢測。

1.2.2.3發酵溫度

在6個燒杯中稱取相同質量的豪豬肝漿，加入1.4%的酵母，分別置于25，30，35，40，45，50 ℃水浴鍋中，發酵60 min后取出，進行感官評定和電子舌檢測。

1.2.3發酵法脫腥工藝優化

根據單因素實驗結果，以酵母添加量、溫度和時間為因素，設計3因素3水平正交實驗，進一步優化發酵法脫腥的工藝參數。實驗因素水平見表1。

表1　正交因素水平設計表

1.2.4腥味感官評價

因脫腥效果無法作定量測定，實驗中以5位感官評價員的感官評定的結果表示脫腥效果，并將腥味程度分成8個等級，以雙蒸水作為參照(分值為0分)，分類級別及對應分值為0——無腥味；1——略有腥味；2——腥味較弱；3——有腥味；4——腥味一般；5——腥味偏重；6——腥味較重；7——腥味很重。分值越大，則腥味越重。感官評價值為5人評定小組的平均得分。

1.2.5電子舌分析

電子舌包含6個工作電極(鉑電極、金電極、鈀電極、鈦電極、鎢電極和鎳電極)的傳感器陣列，以鉑柱電極為輔助電極，Ag/AgCl作為參比電極，使工作電極逐個對溶液進行多頻大幅脈沖伏安法掃描。電子舌掃描參數：正向最大多頻大幅脈沖電位1.0 V，負向多頻大幅脈沖電位-1.0 V，遞減脈沖幅度為0.2 V，頻率段為1、10和100 Hz，脈沖間隔為0.001 s。數據采集前，檢測頭清洗時間2～3 min，采用0 V穩定2.6 s，1.2 V穩定2.6 s，-1.2 V穩定2.6 s，以確保采集的數據具有可靠性和穩定性[4-5]。

實驗前對樣品進行預處理，取2 g樣品加入23 mL蒸餾水，攪拌均勻后直接倒入電子舌專用燒杯中(每杯樣品量體積為25 mL)檢測。本實驗采用蒸餾水作為清洗溶劑，采樣時間為180 s，樣品測量后清洗時間為120～180 s，樣品數據每隔l s采集1次數據，取測量值的平均值作為每個樣本1次測量的數據。為減少測量誤差，每個樣品平行測定3次，每個平行重復測量7次，取后3次測量的各傳感器平均值作為1個樣本數據進行后續數據分析。

1.2.6頂空固相微萃取

取3 g左右樣品置于15 mL頂空瓶中，將老化后的75 μm Car/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于50 ℃吸附30 min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，于250 ℃解吸3 min，同時啟動儀器采集數據。

1.2.7氣相色譜-質譜(GC-MS)

GC條件：毛細管柱為DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為He，流速0.9 mL/min，進樣口溫度為250℃，不分流；程序升溫初始溫度為40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升至90 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持7 min。

MS條件：離子化方式EI，電子能量70 eV，發射電流80 μA，接口溫度250 ℃，離子源溫度200 ℃，檢測電壓1 000 V，質量掃描范圍33～450 m/z。用NISTDEMO，REPLIB，WILLEY，MAINLIB4個標準譜庫對化合物檢索結果進行匹配，相似指數(SI)為800(最大值1 000)以上的確認為化合物。豪豬肝中主要揮發性成分的相對百分比采用峰面積歸一化法計算。

1.2.8數據處理

采用Orogin8.5及SPSS11.5數據分析軟件對數據進行處理，運用Duncan檢驗進行顯著性分析(P<0.05)。電子舌數據的主成分分析由電子舌自帶軟件完成。

2結果與討論

2.1發酵法脫腥單因素和正交實驗結果

2.1.1酵母添加量對發酵法脫腥的影響

從圖1(a)可以看出，酵母添加量增大時，腥味值先減小后增大，當添加量在1.6%～2.4%的時候，腥味值改變不大，反倒帶來酒糟味。酵母添加量的主成分分析圖如圖1(b)所示，主成分1和主成分2保持了原始數據98.0%的信息量，并且主要信息集中在主成分1上。主成分1和主成分2對不同酵母添加量的豪豬肝樣品有很好地區分，不同脫腥效果的豪豬肝都很好地落在各自的區域內，互不重疊且各區域內點的離散度比較小。添加1.2%和1.6%的酵母粉對豪豬肝的電子舌的主成分分析的影響不大，而且1.6%的酵母粉會帶來一定的酒糟味，綜合經濟效益的考慮，選擇酵母添加量在0.8%～1.2%較適合。

(a)感官評價腥味值；(b)電子舌主成分分析圖圖1　酵母添加量對發酵法脫腥的影響Fig.1　Effect of yeast addition on the fermentation deodorization method

2.1.2發酵時間對發酵法脫腥效果的影響

從圖2(a)可以看出，隨著時間的增長，腥味值先減小后增大，在45 min的時候最小。酵母作用時間的主成分分析圖如圖2(b)所示，主成分1和主成分2保持了原始數據82.1%的信息量，并且主要信息集中在主成分1上，由圖(2)可知，主成分1和主成分2對不同酵母發酵時間的豪豬肝樣品有很好的區分，不同脫腥效果的豪豬肝都很好地落在各自的區域內，互不重疊且各區域內點的離散度比較小。同時由圖2(b)可知，發酵時間為45 min和60 min的豪豬肝醬區別不明顯，發酵時間為45～60 min較適合。

(a)感官評價腥味值；(b)電子舌主成分分析圖圖2　發酵時間對發酵法脫腥的影響Fig.2　Effect of time on the fermentation deodorization method

2.1.3發酵溫度對發酵法脫腥效果的影響

從圖3(a)可以看出，酵母發酵的溫度對腥味值的影響明顯，溫度增高，腥味值反倒變大，不愉快的發酵味也比較濃郁，故發酵溫度可選擇在35 ℃左右。不同酵母作用溫度的主成分分析如圖3(b)所示，主成分1和主成分2保持了原始數據73.6%的信息量，并且主要信息集中在主成分1上，主成分1和主成分2對不同酵母脫腥溫度的豪豬肝樣品有很好的區分，不同脫腥效果的豪豬肝都很好地落在各自的區域內，互不重疊且各區域內點的離散度比較小。從主成分分析圖可知，30，35和40 ℃下脫腥的豪豬肝無明顯差異，所以發酵溫度30～40 ℃較為合適。

(a)感官評價腥味值；(b)電子舌主成分分析圖圖3　發酵溫度對發酵法脫腥的影響Fig.3　Effect of temperature on the fermentation deodorization method

2.1.4發酵法正交實驗設計與結果

從極差分析表明，影響腥味值的主次順序因素是C>A>B，即酵母發酵的溫度>酵母的添加量>發酵的時間，最佳方案是A3B2C2。從方差分析表可以看出，因素C顯著(0.010.05)，說明發酵溫度對其影響顯著，取35 ℃。確定最佳脫腥工藝條件為：酵母的添加量為1.2%、發酵溫度為35 ℃，發酵時間為45 min。

根據選擇的最佳脫腥條件A3B2C2進行實驗，進行感官評定計算腥味值，驗證最佳實驗條件，實驗重復3次。在該實驗條件下，腥味值為2.0，符合正交實驗的結果(表2、表3)，因此選擇的最佳脫腥工藝可行。

表2　正交實驗結果與分析

表3　正交實驗方差分析表

注：*表示差異顯著(P<0.05)。

2.2發酵法脫腥對豪豬肝風味的影響

頂空固相微萃取技術能有效地吸附豪豬肝中的揮發性成分，經過質譜數據庫檢索，共檢出53種成分。檢出物質的相對分子質量范圍大部分處于70～228。在檢出的53種成分中，大多是一些含有羰基的飽和或不飽和的醛類、酮類、酯類、醇類和酸類。其中醇類12種、酮類11種、烴類10種、醛類9種、酸類6種、酯類3種、呋喃2種，其總含量高達88.15%。豪豬肝發酵法脫腥后，共檢測出57種成分，其中醇類18種、酮類6種、烴類3種、醛類5種、酸類6種、酯類18種和呋喃1種，其總含量高達96.20%。

2.2.1醇類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

如表4所示，豪豬肝脫腥前被檢測出12種醇類化合物，相對含量達21.244%。飽和醇類物質具有較高的閾值對風味貢獻不大，而不飽和醇類閾值低對風味貢獻較大。實驗中檢測到不飽和醇類主要有1-辛烯-3-醇、1,5-辛二烯-3-醇、2-辛烯-1-醇、2-戊烯醇等，其中含量最高的為1-辛烯-3-醇，達13.8%。 1-辛烯-3-醇是亞油酸的氫過氧化物的降解產物， 具有類似蘑菇的氣息[6]。但是趙亮等[7]認為1-辛烯-3-醇具有一定的土腥味，在許多海鮮產品中如小龍蝦、對蝦、海蟹中也是廣泛存在的。檢出的飽和醇如己醇、戊醇、辛醇等產生較為柔和的氣味[8]，因為它們的閾值比較高，對風味的貢獻很小。所以，不飽和醇類化合物是導致豪豬肝具有腥味的原因之一。

表4　發酵法脫腥前后醇類化合物的變化

注：a表示未脫腥和發酵法脫腥檢測到的物質含量為相對含量；ND表示未檢測到(表5-表10與此相同)。

豪豬肝經酵母發酵后，被檢測出18種醇類化合物，相對含量達71.25%。與脫腥前比較，飽和醇類物質增加了58.68%，不飽和醇類物質減少了8.67%。其中脫腥前含量最高揮發性風味物質1-辛烯-3-醇經酵母發酵處理后，相對含量由13.80%降低到7.20%。除此之外，2-戊烯醇和1-戊烯-3-醇在發酵后未被檢測到。

2.2.2醛類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

由表5所示，未脫腥的豪豬肝經固相微萃取提取，氣質聯用檢測后，共檢測到9種醛類化合物，相對含量為16.932%，其閾值較低，對豪豬肝的總體風味有重要貢獻。烷基醛、烯醛和二烯醛可能是由多不飽和脂肪酸如亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸氧化性成分氫過氧化物的裂解而形成的[9]。飽和直鏈醛己醛、辛醛、壬醛等對豪豬肝的風味貢獻較大，這些飽和直鏈醛通常呈現一些令人不愉快的草味和辛辣的、尖刺的刺激性氣味并帶有油和蠟的特征風味[10]，而且醛類在低閾值濃度時有著顯著的加和作用[11]。己醛有明顯的青草氣味，一般被認為是腥味的代表物質，是腥味的關鍵成分。DRUMM[12]等人已證實了辛醛和壬醛是油酸氧化的產物。一些相對分子質量低的醛類化合物對食品的特征風味有貢獻，尤其是一些烯醛類及二烯醛類化合物。SUNGIM等[13]用SDE法從新鮮豬肝中收集揮發性化合物，用GC-MS結合GCO進行揮發性風味分析。結果表明，2,4-癸二烯醛、2-壬烯醛、2-辛烯醛等是形成肝腥味的主要成分。YOSHIWA等[14]用蒸餾提取法從新鮮的沙丁魚碎肉中和在10 ℃條件下貯存了24 h的沙丁魚碎肉中收集揮發性化合物，用GC-MS分析。結果表明，2,4-庚二烯醛、3,5-辛二烯醛、2,4-癸二烯醛和2,4,7-癸三烯醛等是形成沙丁魚特征腥味的主要成分。所以，本實驗中檢出己醛、辛醛、2-辛烯醛、2,4-己二烯醛和2-庚烯醛為豪豬肝揮發性風味的主要呈味物質。

酵母法脫腥后，所檢測出的醛類化合物的數量減小到5種，相對含量只有1.721%。呈腥味的飽和醛類物質正己醛和辛醛的相對含量分別減小了10.963%和0.531%，一些不飽和醛類化合物如2,4-己二烯醛、2-庚烯醛等在脫腥后未被檢測到。

表5　發酵法脫腥前后醛類化合物的變化

2.2.3酮類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

如表6所示，脫腥前的豪豬肝的風味物質經GC-MS共鑒定出11種酮類化合物，相對含量為19.395%。酮類化合物可能是由于多不飽和脂肪酸的熱氧化或降解、氨基酸降解或微生物氧化產生的。揮發性成分中的酮類主要呈桉葉味、脂肪味和焦燃味，這些酮類成分對腥味起增強作用。烯酮類則是在加熱期間生成的脂質氧化的產物，如1-辛烯-3-酮、3,5-辛二烯-2-酮等。

表6　發酵法脫腥前后酮類化合物的變化

豪豬肝經酵母脫腥后，酮類化合物的種類和相對含量都有所下降，揮發性酮類物質有6種，相對含量4.502%。一些小分子酮類物質，如3-辛酮和2-庚酮在脫腥后反而增多了，這可能是由于脫腥過程中一些大分子酮類被分解成小分子，同時也表明這些小分子酮類對腥味貢獻不大。其中6-甲基-5-庚烯-2-酮是在加熱期間生成的脂質氧化產物，具有植物芳香的氣味特征[15]。

2.2.4酯類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

脫腥前的豪豬肝含有較少量的酯類化合物，共鑒定出3種酯類化合物，相對含量0.722%。一般來說，酯類化合物給予食品一種甜的果香。然而，脫腥后酯類化合物的種類和含量都大大提升，有18種酯類化合物，相對含量達15.071%。從表7可知，脫腥后的豪豬肝中揮發性酯類物質的提升，較好地改善了豪豬肝的風味。

2.2.5酸類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

如表8所示，酸類化合物的種類和相對含量分別為6種和22.491%，酸是醛進一步的氧化產物， 對腥味的產生影響不大，主要呈酸味。脫腥后，酸類物質的種類未發生改變，但是含量大大減少。

表7　發酵法脫腥前后酯類化合物的變化

表8　發酵法脫腥前后酸類化合物的變化

2.2.6烴類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

如表9所示，通過GC-MS鑒定出豪豬肝中揮發性烴類化合物10種，相對含量6.002%。烴類化合物可能是通過烷基自由基的脂質自氧化過程或類胡蘿卜素的分解生成，其閾值較高，因此對肝特殊風味的形成直接貢獻不大，但是2,2-二甲基-4-癸烯和2-辛烯等烯烴在一定條件下形成酮或醛，是產生腥味的潛在因素。然而，脫腥后烴類化合物只有3種，相對含量0.573%，種類和含量均大大減小。

表9　發酵法脫腥前后烴類化合物的變化

2.2.7雜環類化合物的風味特征及脫腥前后的變化

如圖10所示，豪豬肝經萃取檢測出2種環狀化合物，均為呋喃類，相對含量1.36%。環狀化合物中，呋喃類可能會產生腥味[16]。然而，酵母發酵后只有0.617%的2-正戊基呋喃，可見酵母脫腥對于脫除呋喃類腥味物質具有明顯作用。

表10　發酵法脫腥前后雜環類類化合物的變化

酵母發酵脫腥后，豪豬肝的主要揮發性風味物質如醛類、烯醇類、烯酮類和呋喃類化合物的種類和含量都大大減少，然而脫腥后酯和飽和醇的種類和含量卻大幅度增加，不僅大大減小或去除了肝腥味，還增加了一些香氣，所以酵母發酵法能夠有效地減小或去除豪豬肝的腥味。其中乙醇的含量大幅度增大，原因是酵母將豪豬肝中的糖發酵成了乙醇和CO2。

酵母發酵法能夠有效地減少或去除豪豬肝的腥味，但是除腥的機理并未探索清楚，可能的機理是：醛、酮等揮發性腥味成分參與酵母的新陳代謝轉化成無腥味的物質，或者在微生物酶的作用下發生分子結構的修飾，轉化成為無腥味成分，實現脫腥[17]。

3結論

采用頂空固相微萃取和氣質聯用技術，鑒定出豪豬肝的揮發性風味物質主要來自醛類、烯醇類、烯酮類和呋喃類化合物，主要呈味物質為正己醛、2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、2-正戊基呋喃等。通過感官評定及電子舌主成分分析，發現酵母發酵法能夠有效地降低豪豬肝的腥味程度。通過對比酵母脫腥前后的揮發性風味物質的變化，醛類、烯醇類和呋喃類化合物的種類和含量都大幅度減少。豪豬肝揮發性風味的有效改善，不僅為豪豬肝的產業化生產帶來了可能，也為豪豬飼養廠及加工廠帶來了商機。

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Effect of fermentation deodorization on volatile compounds of Porcupine liver

YU Xue-ping，TONG Qun-yi*

(School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

ABSTRACTIn this study, the volatile compounds of Porcupine liver were analyzed by headspace solid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The porcupine liver was deodorized by yeast, and the deodorization conditions were optimized by orthogonal experiment based on sensory evaluation and principal component analysis (PCA) of electronic tongue. The volatile compounds of liver were analyzed before and after deodorization. The results indicated that the optimal deodorization conditions were as follows: 1.2% of yeast concentration, 35℃ of fermentation temperature and 45 min of fermentation time. The GC-MS analysis showed that, after fermentation by yeast, both the categories and amounts of volatile compounds in porcupine liver such as aldehydes and unsaturated ketones decreased. As the main off-flavors in porcupine liver, hexanal,2-heptenal, 2-octenal, 1-octen-3-one, 1-octen-3-ol and 2-pentyl-furan also decreased. Therefore, the fermentation by yeast could decrease or remove the off-favor of the Porcupine liver.

Key wordsPorcupine liver; fermentation; deodorization; flavor

收稿日期：2015-08-31，改回日期：2015-10-09

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601008

第一作者：碩士研究生(童群義教授為通訊作者,E-mail:qytong@263.com)。