鲐鱼（Scomber japonicus）隶属于硬骨鱼纲、鲈形目、鲭科，是一种重要的远洋暖水性中上层经济鱼类，主要分布于东海、黄海、日本海及西北太平洋海域[1]。作为重要的渔业资源，鲐鱼富含蛋白质和二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等多不饱和脂肪酸，以及钙、磷、铁等矿物质元素，具有较高的营养价值[2]。其蛋白质作为优质原料，可促进机体代谢与机能提升[3]；不饱和脂肪酸则具有促进婴幼儿、青少年智力发育，预防心血管疾病及抑制肿瘤生长等保健功能[4]；此外，鲐鱼肉质鲜美，深受中国和东南亚消费者喜爱[5-6]。然而，新鲜鲐鱼在不当保藏条件下，其组氨酸易经酶解转化为组胺，存在食品安全风险，因此，鲐鱼多以冷冻形式销售。单一的产品类型不利于鲐鱼产品高质量开发，且固定的消费群体也会阻碍鱼类加工行业的发展。因此，在捕捞技术进步、大规模商业捕捞发展及海洋资源日益减少的背景下，如何有效提高鲐鱼利用率、实现鲐鱼产品高质量与多元开发成为有待解决的关键问题[7]。
美拉德反应是在加热条件下，氨基化合物（如蛋白质、肽、氨基酸等）和羰基化合物（如还原糖、脂质、醛、酮等）之间发生的一种非酶促褐变反应[8]。反应过程伴随一系列复杂且相互依赖的化学反应，可赋予食品诱人的色泽和独特的风味[9]。木糖是一种天然还原性单糖，常被选作美拉德反应中羰基来源的底物[10]。Liu Jianbin等[11]研究木糖和鸡肉肽热处理过程中美拉德反应对风味的影响，发现高温（＞100 ℃）可以显著增加肉香气的形成，而较低的温度和较长的加热时间可促进类似肉汤味道的产生，即鲜味和厚味。Sun Ao等[12]研究发现，在高温（120 ℃）条件下，木糖能够有效促进小麦面筋蛋白水解物发生美拉德反应，生成大量美拉德中间产物，呈现高鲜味和低苦味特性，同时产生具有特征肉香风味的挥发性化合物。刘瑞等[13]通过添加木糖和氨基葡萄糖加快美拉德反应，显著改善双斑东方鲀鱼头酶解液的香气特征与色泽品质。Chen Qing等[14]研究发现，还原糖（葡萄糖、木糖、果糖和半乳糖）代替蔗糖进行美拉德反应可有效增强鱼松的风味特性。由此可见，通过添加木糖加速美拉德反应进行有望赋予水产品良好的色泽、香气、滋味等感官属性，从而实现产品整体感官品质的提升。
基于此，本研究以鲐鱼为研究对象，为提升鲐鱼热加工过程中色泽和风味，采用木糖辅助腌制处理，通过色差仪、电子舌、电子鼻和顶空-气相色谱-离子迁移谱（headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry，HS-GC-IMS）技术探究鲐鱼片在蒸制和烤制过程中色泽和风味特性变化，确定不同加热方式对美拉德反应程度的影响，为鲐鱼深加工产品开发提供参考，以期推动鲐鱼等经济鱼类高值化加工利用。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
冷冻鲐鱼由烟台海和食品有限公司提供，于-18 ℃下冷冻保存。
氯化钠、木糖 上海麦克林生化科技有限公司；C4～C9正构烷烃标准品（色谱级） 国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
CR-400色差仪 日本柯尼卡美能达公司；SA402B电子舌 日本Insent公司；FOX-4000电子鼻 法国Alpha MOS公司；FlavourSpec® GC-IMS联用仪 德国G.A.S.公司；MXT-5毛细管柱（15 mm×0.53 mm，1.0 μm） 美国Restek公司。
1.3 方法
1.3.1 样品制备
将冷冻鲐鱼片流水解冻，切割成厚度1.0～1.5 cm、质量（20±2）g的鱼块。将鱼块分成2 组进行腌制，对照组（CS）采用含3%（m/m）食盐的腌制液进行腌制，木糖腌制组（XS）采用含3%（m/m）食盐、6%（m/m）木糖的腌制液进行腌制，料液比为1∶2（m/m）、腌制温度4 ℃、腌制时间12 h。将腌制完成的鱼片分别蒸制2.5、5、10 min（S2.5、S5、S10），烤制5、10、20 min（B5、B10、B20），烤制温度200 ℃，蒸制10 min和烤制20 min时中心温度均达到85 ℃。
1.3.2 色泽测定
参考杜宇凡[15]的方法并作适当修改。将鱼块切碎平铺于玻璃培养皿中，采用色差仪测定鱼肉的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。
1.3.3 电子舌测定
参考Chen Qin等[16]的方法并作适当修改。将12.00 g鱼块样品与100 mL超纯水（40 ℃）混合，高速匀浆1 min后，10 000 r/min离心10 min（4 ℃），滤纸过滤后收集上清液。取80 mL进行电子舌测定。
1.3.4 电子鼻测定
参考Chen Qing等[14]的方法并作适当修改。称取2.00 g鱼块样品于10 mL顶空瓶中，进行电子鼻测定。采集顶空气体前，将顶空瓶在60 ℃孵育10 min。预注射平衡时间1 080 s、平衡温度80 ℃、采集持续时间120 s、采集周期1 s、流速150 mL/min、进样量2 400 μL。18 种金属氧化物传感器及其代表性敏感化合物信息如表1所示。
表1 电子鼻传感器及其代表性敏感化合物
Table 1 Electronic nose sensors and their representative sensitive compounds
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1.3.5 GC-IMS测定
参考Li Wenting等[17]的方法并作适当修改，称取2.00 g鱼块样品置于20 mL顶空瓶中，60 ℃孵育20 min。以氮气（纯度≥99.99%）作为载气，将500 μL顶空气体注入MXT-5毛细管柱，色谱柱温度65 ℃。载气程序为2 mL/min（10 min）、10 mL/min（10 min）和100 mL/min（10 min），漂移气流速保持为150 mL/min。采用正构烷烃标准品（C4～C9）作为参照物，通过保留指数和IMS迁移时间鉴定挥发性风味物质。
1.4 数据处理
所得结果均以平均值±标准差表示，采用IBM SPSS Statistics 23.0软件检验组间差异显著性（P＜0.05），采用Origin 2021软件绘图。
2 结果与分析
2.1 木糖辅助腌制及加热方式对鲐鱼片色泽的影响
色泽是直观评价肉制品品质的重要指标之一，也是影响消费者接受程度的重要因素[18]。如图1所示，CS组与XS组未加热鲐鱼片外观无明显差异，随着蒸制和烤制时间的延长，鲐鱼片颜色逐渐加深，亮度逐渐降低。
图1 不同加热方式鲐鱼片外观
Fig. 1 Appearance of mackerel samples with different processing methods
由表2可知，CS组与XS组未加热鲐鱼片L*、a*和b*均无显著差异（P＞0.05），说明木糖辅助腌制对鱼块色泽无明显影响，这与图1结果相一致。加热处理初始阶段，L*显著增加，尤其是S2.5和S5组，L*显著高于其他组（P＜0.05）。这可能与肌原纤维蛋白和肌红蛋白的高温变性有关。此外，加热初期鱼肉水分损失较小，呈现较高的L*[19]。然而，随着加热时间的延长，各组L*、a*和b*变化趋势表现出差异。对于CS组，随着蒸制时间的延长，L*显著降低（P＜0.05），但a*和b*无显著变化（P＞0.05）；但随着烤制时间的延长，L*显著降低，b*显著增加（P＜0.05）。L*降低可能与鱼肉加热过程中水分大量蒸发有关，鱼肉表面失水，对光的反射减弱，导致L*降低[20]。此外，由于烤制温度较高，肉类在烤制后期发生美拉德反应，其产物使得鱼肉表面颜色变深，导致b*增加[21]。对于XS组，经蒸制与烤制处理后，L*均显著降低，a*和b*均显著增加（P＜0.05），且色泽变化相较于CS组更大。在蒸制和烤制终点（S10和B20），鲐鱼片L*最低，分别为67.25±2.57和60.64±2.97；a*和b*达到最高，a*分别为3.60±0.74和4.82±1.02，b*分别为18.10±1.53和20.16±1.86。这可能是由于外源木糖的添加加剧了美拉德反应，导致鲐鱼片的色泽变化更显著[22]。
表2 木糖辅助腌制和加热方式对鲐鱼片色泽的影响
Table 2 Effects of xylose-assisted marination and heating conditions on the color of mackerel samples
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
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2.2 电子舌结果分析
电子舌是一种模拟人舌头及其神经系统信息处理过程的智能味觉仿生系统，可以通过多传感器阵列与模式识别技术客观反映不同处理组鲐鱼片间的滋味差异[23]。电子舌味觉传感器有酸味、苦味、涩味、咸味、鲜味和甜味6 个基本味，丰富性、涩味回味和苦味回味3 个回味[24]。基于传感器响应值绘制的雷达图如图2所示。甜味与对应传感器响应值的绝对值呈正相关，木糖的添加可以增加鲐鱼片的甜味，而经过蒸制和烤制处理后，水分减少也会使样品甜味增加[25]。同时，经过高温处理后，B20样品呈现较高的鲜味，可能也与水分减少导致的滋味增强有关。此外，XS组的整体口味较CS组有明显改善，在口味丰富性上有明显提高。
图2 CS组（A）与XS组（B）鲐鱼片的电子舌传感器响应值雷达图
Fig. 2 Radar plots of electronic tongue sensor response values for mackerel samples in CS (A) and XS groups (B)
基于电子舌传感器响应值进行主成分分析（principal component analysis，PCA），结果如图3所示。PC1和PC2累计方差贡献率达85.8%，说明提取的信息能够反映鲐鱼样本的滋味特征信息。XS-S10和XS-B20样品的95%置信椭圆完全分开，说明二者差异明显。载荷图通过二维坐标系（PC1 vs. PC2）展示各变量对PC的贡献权重，影响因子越靠近样品点所在的二维坐标（x，y），则说明载荷因子对其影响越大[26]。酸味、涩味和丰富性指向XS-B20，涩味回味和苦味回味指向XS-S10，苦味和甜味指向CS-S10，而鲜味和咸味指向CS-B20；说明酸味、涩味和丰富性对XS-B20的识别贡献较大，涩味回味和苦味回味对XS-S10的识别贡献较大，苦味和甜味对CS-S10的识别贡献较大，鲜味和咸味对CS-B20的识别贡献较大。
图3 鲐鱼片电子舌传感器响应值PCA双标图
Fig. 3 PCA biplot of electronic tongue sensor response values for mackerel samples
2.3 电子鼻结果分析
电子鼻可以通过模拟人体嗅觉获得样品的整体信息[27]。LY2/G、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCTL和LY2/gCT传感器响应值显示为负值，其他均为正值。由图4可知，随着蒸制和烤制时间的延长，鲐鱼片的气味响应值增加。对比CS组和XS组发现，XS组未加热鲐鱼片的挥发性风味物质更丰富，这可能与孵育温度产生的影响有关。XS组鲐鱼片经蒸制和烤制处理后，各个传感器的响应值均有所增强，表明较高的加热温度和还原糖的添加通过促进美拉德反应产生大量挥发性化合物[28]。因此，木糖辅助腌制有利于鲐鱼在加热过程中产生更多的气味物质。
图4 CS组（A）与XS组（B）鲐鱼片的电子鼻传感器响应值雷达图
Fig. 4 Radar plots of electronic nose sensor response values for mackerel samples in CS (A) and XS groups (B)
为进一步明确鲐鱼片中的风味特征差异，对电子鼻传感器响应值进行PCA。如图5所示，PC1方差贡献率为64.4%，PC2方差贡献率为30.0%，累计方差贡献率为94.4%。但鲐鱼片的置信椭圆在PCA图中存在交叉，说明样品之间具有相似的气味成分或化学特性。
图5 鲐鱼片电子鼻传感器响应值PCA双标图
Fig. 5 PCA biplot of electronic nose response values for mackerel samples
2.4 木糖辅助腌制及加热方式对鲐鱼片挥发性风味化合物的影响
特征风味指纹图谱可为木糖对鲐鱼挥发性风味化合物的影响分析提供有效手段，指纹图谱中，颜色越红或越亮，挥发性风味化合物含量越高，颜色越蓝或越暗，挥发性风味化合物含量越低[29]。由图6可知，不同鲐鱼片挥发性风味化合物具有一定差异。根据挥发性风味化合物的离子峰体积绘制热图（图7），观察发现，木糖辅助腌制鲐鱼片醇类、醛酮类、呋喃类等挥发性风味物质相对含量增加。
图6 鲐鱼片的挥发性风味化合物指纹图谱
Fig. 6 Fingerprint of volatile flavor compounds in mackerel samples
1～6.未鉴定出的挥发性化合物。图7同。
图7 鲐鱼片的挥发性风味化合物离子峰体积热图
Fig. 7 Heatmaps of ion peak volumes of volatile flavor compounds in mackerel samples
将指纹图谱中的挥发性风味化合物的风味描述进行整理，结果如表3所示，在鲐鱼片中共检出42 种挥发性风味化合物，主要包括醛类、醇类、酮类、酯类及其他芳香化合物。其中，成功鉴定出36 种化合物，另有6 种化合物暂未定性。
表3 鲐鱼片HS-GC-IMS图谱中的挥发性风味物质
Table 3 Volatile flavor substances identified by HS-GC-IMS in mackerel samples
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续表3
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醛类物质主要由不饱和脂肪酸降解产生，其阈值通常较低，对鱼类的整体气味有显著贡献[30]。醛类物质中，戊醛、2-甲基丁醛、辛醛、(E)-2-戊烯醛相对含量较高。与未加热样品相比，加热处理后的鲐鱼片2-甲基丁醛、3-甲基-2-丁烯醛相对含量升高，且相对于CS组，其在XS组鲐鱼片中增幅更大。戊醛主要由亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸氧化分解产生，而辛醛与油酸氧化有关[31-32]。2-甲基丁醛和3-甲基-2-丁烯醛具有焦香味和坚果味，2-甲基丁醛来源于异亮氨酸和亮氨酸Strecker降解反应，而肉制品中的3-甲基-2-丁烯醛主要由美拉德反应和脂质氧化反应产生，二者均为美拉德反应产生的关键挥发性风味化合物[33-34]。
醇类物质主要由脂肪酸氢过氧化物降解产生，或由醛和酮等碳基化合物的还原产生[35]。相比醛类物质，醇类物质对肉制品风味的贡献较小，但其对美拉德反应产物的总体气味贡献有协同效应[36]。醇类物质中，2-丁醇相对含量较高。其他醇类化合物在加热后相对含量也有所增加，其中，1-戊烯-3-醇主要来源于亚油酸氢过氧化物的降解，具有泥土味和肉腥味[37]；3-甲硫基丙醇香气阈值低，低含量时具有强烈的肉类香气，蛋氨酸通过Strecker降解后可与热反应中间体缩合形成甲硫基丙醛，而后还原为3-甲硫基丙醇[38]。
酮类物质主要来源于不饱和脂肪酸氧化和氨基酸降解，属于不稳定的中间体，一般被还原成相应的醇，呈甜味和奶油味，如2,3-丁二酮在含量稍低时呈奶油味。酮类化合物碳链越长，花香味越浓郁，可减弱肉腥味[39-40]。酯类物质由脂肪氧化产生的醇和游离脂肪酸相互作用形成，呈甜香和果香味。这2 类物质中，2-戊酮和丙酸乙酯相对含量较高。相较于醛类和醇类化合物，酮类和酯类化合物相对含量变化程度较小，但是也可观察到经过木糖腌制并伴随着热处理的进行，化合物峰体积增加。
杂环化合物阈值较低，是烤制肉品中最重要的呈味化合物[30]，鲐鱼片中的2-甲基噻吩相对含量较高。噻吩类化合物对肉类的整体风味有较大贡献，其中，1、2或5位上有甲基或含硫取代基的呋喃和噻吩是重要的呈味物质[41]。呋喃是蛋白质类产品中重要的风味物质，通常由碳水化合物的热降解、氨基酸与还原糖之间的美拉德反应和脂质氧化反应生成，呈现令人满意的甜味、肉味和焦糖味[42]；呋喃类挥发性风味化合物（2-丁基呋喃、2-戊基呋喃、2-庚基呋喃）经加热后相对含量明显提高，XS组的变化更为明显，说明这些挥发性风味化合物对木糖辅助腌制鲐鱼的整体香气有重要贡献。大多数吡嗪类物质由己糖醛基团与氨基酸发生缩合反应形成，Strecker降解产生的氨基还原酮经自身缩合和氧化反应生成吡嗪，通常带有坚果、烧烤味或烤肉味[43]。木糖辅助腌制鲐鱼片中的2-乙基吡嗪相对含量增加，此化合物也在蒸制草鱼红肉中被检出[44]。综上，木糖辅助腌制鲐鱼在加热处理下的挥发性风味化合物含量增加，风味特性得以改善。
3 结 论
本研究对经木糖辅助腌制鲐鱼进行蒸制和烤制处理，利用色差仪、电子舌、电子鼻和HS-GC-IMS解析鲐鱼片色泽及风味变化。结果表明，木糖辅助腌制可加快鲐鱼加热处理过程中的美拉德反应，随着蒸制和烤制时间的延长，鲐鱼L*降低、a*和b*增加，烤制鲐鱼片色泽变化更为明显。木糖辅助腌制鲐鱼片的鲜味、甜味及丰富度增加，整体滋味较未添加木糖鲐鱼片有明显改善。电子鼻分析结果显示，木糖辅助腌制可提高鲐鱼风味化合物含量，从鲐鱼中共鉴定出36 种挥发性风味化合物，主要包括醇类、醛类、酮类、酯类、呋喃类、醚类等成分。其中，醛类和醇类化合物在美拉德反应中发挥重要作用，构成鲐鱼气味的主体；经木糖辅助腌制处理后，蒸制和烤制鱼肉的2-甲基丁醛、3-甲基-2-丁烯醛和1-戊烯-3-醇等化合物相对含量增加。此外，呋喃类等香气化合物相对含量增加也在鲐鱼气味特性改善中发挥重要作用。本研究结果为木糖辅助腌制改善鲐鱼产品色泽和风味特性提供理论依据，可为鲐鱼调理食品的开发提供参考。
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