超声处理对黑鱼鱼汤乳液特性及挥发性物质释放行为的影响

黑鱼又称乌鳢、乌鱼等[1]，是一种广泛分布于我国江河、湖泊、沼泽中的肉食性淡水鱼类[2]。黑鱼味道鲜美，且其优质蛋白、多不饱和脂肪酸含量高，富含必需氨基酸[3-4]，具有祛风治疳、补脾益气、滋补调养、生肌补血、促进伤口愈合等药用功效[5]。其传统食用方法为炖肉熬汤，但因传统加工工艺的制约和限制，黑鱼资源利用率较低，故黑鱼资源的精深加工具有良好的研究前景[6]。郑佳楠等[7]通过测定营养成分、色泽、滋味物质等指标结合感官评价，探究不同热加工方式对黑鱼鱼汤营养成分及食用品质的影响，结果表明，高压处理能使鱼汤较好地保留黑鱼营养，香气浓郁，口感较好。栗紫慧[8]以黑鱼为研究对象，测定黑鱼鱼汤熬煮过程中的固形物含量、游离氨基酸、核苷酸种类及含量等指标，并结合电子鼻、电子舌技术对黑鱼鱼汤熬煮过程中的气味、滋味进行分析，结果表明，熬煮60 min时，黑鱼鱼汤滋味最浓郁，风味最佳。

乳液风味释放受到乳液特性的调控，如脂肪含量、脂肪类型、油滴大小、乳化剂类型等[9-10]。肉汤可以被近似看作一种乳化体系，其挥发性风味物质的释放也将受到上述乳液特性的调控。超声波加工技术是在食品加工领域被广泛应用的一种非热加工技术，常被用于乳液的均质，以减小乳液中油滴大小[11]。例如，在Lei Huanqing等[12]的研究中，超声处理可以减小鱼头鱼汤的粒径，提高其贮藏稳定性，这主要是由于超声波对鱼头组织和鱼汤中的脂肪球产生空化和机械断裂力。另一项研究[13]显示，随着超声波处理时间的延长，油滴的平均直径逐渐减小，特别是在处理10、20 min时，液滴粒径显著减小，几乎达到稳定状态。McGee[14]指出，较小的油滴往往使肉汤风味更加浓郁，因为油滴尺寸的减小造成比表面积的增大，从而有利于脂溶性风味物质的释放。本研究选取黑鱼鱼汤为研究对象，利用超声处理改变鱼汤的乳液特性，以期调控其风味物质释放，为鱼汤类产品的加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜黑鱼（体质量约2.5 kg） 市购；三氯乙酸、固绿、尼罗红、硫代巴比妥酸 国药集团化学试剂（上海）有限公司；2,4,6-三甲基吡啶 上海麦克林生化科技股份有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UW220D电子天平 岛津仪器（苏州）有限公司；GCMS-TQ8040三重四极杆气相色谱-质谱联用（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪 日本岛津公司；PEN3电子鼻 德国Airsense公司；HH-6数显恒温水浴锅 金坛市金分仪器有限责任公司；H1850R台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；TGL-16gR高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；UV1601紫外-可见分光光度计 北京瑞利分析仪器有限公司；Marvin激光粒度分析仪 英国Malvern集团；Unique-R10超纯水净化系统 厦门锐思捷水纯化技术有限公司；T10均质器 德国IKA集团；TCS SP6激光扫描共聚焦显微镜（confocal laser scanning microscope，CLSM） 德国Cambridge集团；KQ-300DE数控超声辅助煮沸锅 昆山市超声仪器有限公司；BM2000生物显微镜 江南永新光学有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑鱼鱼汤的制备

参照Lin Liu等[15]的方法并稍作修改。将黑鱼鱼肉切成小块（1.5 cm×2 cm×2 cm），然后将鱼肉煎炸2 min（鱼肉∶大豆油＝20∶1（g/mL），功率2 100 W，油温120 ℃）。随后加入沸水（鱼肉∶沸水＝1∶4（g/mL））将炸好的鱼肉煮熟，获得鱼汤。将鱼汤和鱼肉分装，每份样品为20 mL鱼汤+0.5 g鱼肉，均质。所有样品分为2 组：水浴组：分别80 ℃水浴0、20、40、60 min；超声组：在80 ℃水浴的基础上，采用数控超声辅助煮沸锅，容器尺寸300 mm×240 mm×150 mm，超声频率40 kHz，超声功率300 W，分别处理0、20、40、60 min。样品经双层医用无菌纱布过滤，4 ℃保存1 h后进行分析。

1.3.2 鱼汤外观观察

将20 mL的鱼汤样品保存在干净的顶空瓶中，对不同处理组的鱼汤样品观察拍照，记录其外观。

1.3.3 光学显微镜观察

将20 µL鱼汤样品滴至载玻片，并用盖玻片覆盖。通过光学显微镜观察和记录鱼汤油滴的形态，利用ImageJ软件对图像中油滴粒径的大小进行统计。

1.3.4 CLSM观察

使用带有63×油物镜的CLSM观察样品。将1 mL新鲜制备的鱼汤样品与40 μL荧光染料（0.1 g/L尼罗红和5 g/L固绿，溶剂为95%乙醇溶液）混合，分别对鱼汤样品的油滴和蛋白进行染色。将混合物涡旋约30 s，并在黑暗条件下孵育5 min。在显微镜载玻片和盖玻片之间放置约20 µL样品，确保没有气泡。激发波长分别为488 nm和633 nm，扫描频率100 Hz，扫描密度1 024×1 024。蛋白和油滴在CLSM图像中分别以红色和绿色呈现。

1.3.5 Zeta电位测定

将1 mL鱼汤样品注射到电位皿中，使用激光粒度分析仪在室温（约25 ℃）下测定黑鱼鱼汤的Zeta电位，每组样品进行3 次平行测定。

1.3.6 硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值测定

参考Fabricio等[16]的方法，称取约10 g鱼汤样品，添加40 mL 5 g/100 mL三氯乙酸溶液，均质后使用滤纸过滤，随后用5 g/100 mL三氯乙酸溶液将滤液在容量瓶中定容至50 mL。取200 mL定容后的滤液加入试管中，添加20 mL 0.08 mol/L的硫代巴比妥酸溶液，沸水浴5 min，随后在531 nm波长处测定样品吸光度（A），TBARS值以样品中丙二醛含量表示，按下式计算：

1.3.7 电子鼻分析

取10 mL鱼汤样品置于烧杯中，迅速用保鲜膜封口后于4 ℃冰箱中静置30 min，用于电子鼻检测。采用顶空进样方式，每个样品重复测定3 次，测定时间120 s；顶空温度25 ℃；内部流量300 mL/min；进样流量300 mL/min，取响应值稳定后120 s所测定的数据，采用仪器自带的Winmuster软件进行分析。

1.3.8 GC-MS分析

参考Li Chuang等[17]的方法，对黑鱼鱼汤的挥发性物质进行固相微萃取，将黑鱼鱼汤（2 g）放入顶空瓶中，加入2,4,6-三甲基吡啶标准溶液（100 μg/mL，100 μL），盖紧瓶盖。GC条件：色谱柱：DB-WAX毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 mm）；载气为氦气，流速0.9 mL/min；升温程序：40 ℃保持3 min，以9 ℃/min的速率升温至240 ℃，保持6 min。MS条件：电子电离源，能量70 eV，接口温度250 ℃，离子源温度230 ℃，扫描范围m/z 30～500。通过将MS碎片与标准库中的化合物进行匹配实现定性，主要使用NIST 2005和Willey 7标准库对化合物进行初步鉴定；通过计算各化合物峰面积与内标化合物峰面积的比值进行定量。

1.4 数据处理 

数据的统计分析使用SPSS Statistics 17.0软件进行，结果表示为平均值±标准差。采用Tukey HSD和单因素方差分析确定样本间的差异，P＜0.05被认为具有显著差异。采用Origin 2024软件绘图。

2 结果与分析

2.1 黑鱼鱼汤的外观分析

如图1所示，超声处理使鱼汤更亮白。相比之下，水浴处理可能未明显改变鱼汤的亮度。这种外观上的差异可能与超声处理对鱼汤中脂肪和蛋白质分布的影响有关。该过程伴随形成的微小脂类颗粒增强了光散射效应，进而赋予鱼汤更佳的亮度和白度外观[18]。

2.2 黑鱼鱼汤的微观结构分析

如图2所示，在40 min水浴处理过程中，油滴发生聚集，导致其粒径增大。然而当水浴时间延长至60 min后，热效应主导作用显现，促使油滴数量增加，平均粒径减小。相比之下，超声组的油滴随加热时间延长呈现数量增多、粒径减小的趋势；处理时间为60 min时，该处理组在协同热能与超声能场的作用下，油滴分布均匀性明显提升。超声产生的空化效应促使鱼汤乳化，液滴发生破碎，超声组鱼汤样品中油滴的平均粒径从处理0 min的9.20 μm减小至处理60 min的3.89 μm。超声处理可以改善乳液的微结构，使乳液中的油滴分布更加均匀，粒径减小，形状更接近球形[19]。

如图3所示，红色和绿色荧光分别为蛋白质和脂肪信号。CLSM与光学显微镜观察结果趋势一致。随着处理时间的延长，油滴和蛋白质的分布开始出现变化，在水浴处理过程中，脂肪和蛋白质的稳定性逐渐降低，油滴聚集。随着超声处理时间延长，鱼汤样品中溶解态脂肪与蛋白质含量明显提高，且分散均匀性改善。鱼汤的微观结构显示，油滴表面被蛋白质层包覆，超声组油滴的平均粒径从处理0 min的6.45 μm减小至处理60 min的2.95 μm。超声处理促进了乳化体系中营养组分的释放，同时体系稳定性及均匀性也随处理时间延长而提高。一般来说，蛋白质是具有亲水和疏水区域的两亲性乳化剂，吸附于油-水界面的蛋白质形成稳定的界面膜，通过降低界面张力介导鱼汤乳化体系的稳定化[20]。超声处理通过空化效应、提供剪切力和动态搅拌等机制使蛋白质结构展开，暴露出疏水基团，从而增强其在油滴表面的吸附能力，形成更稳定、更均匀的乳液[21]。

2.3 黑鱼鱼汤的Zeta电位分析

Zeta电位用于表示静电相互作用的强度，液滴之间的静电斥力随着Zeta电位绝对值的增加而增强。因此，它可以用于衡量乳液的乳化稳定性。如图4所示，鱼汤乳液的Zeta电位值均为负，说明乳化体系的油滴表面带有负电荷。所有样品的Zeta电位绝对值均集中在5～11 mV。相同处理时间下，与水浴组样品相比，超声处理显著提高了样品的Zeta电位绝对值（P＜0.05），有利于乳液稳定性的提高[22]。同样，有相关研究[23]表明，在低钠条件下，超声处理12 min的鸡肉肌原纤维蛋白乳液的Zeta电位绝对值从4.31 mV增加至10.07 mV。这可能归因于超声处理诱导蛋白质结构解折叠，暴露出原先被包埋的极性基团，增加了蛋白质颗粒表面电荷，导致其Zeta电位绝对值显著提高[24]。

2.4 黑鱼鱼汤的脂质氧化程度分析

由图5可知，随着处理时间的延长，水浴组鱼汤TBARS值整体呈增加趋势，于处理60 min时达最高值。而超声组鱼汤TBARS值在处理20 min时达到最高，之后有所下降，但整体仍高于水浴组。这表明超声处理可能在初期加速了鱼汤乳液中的脂质氧化。

脂质氧化是一个复杂的化学过程[25]，受多种因素影响，包括温度、氧气浓度、水分含量等。脂质氧化程度是食品中最关键的品质参数，脂质氧化会导致食品的营养、风味、质构特性、外观等发生改变，保质期缩短，造成巨大的经济损失[26]。超声波的空化效应不仅涉及气泡的形成和溃灭，还与自由基的产生有关。在空化过程中，气泡的溃灭会产生大量自由基，如羟自由基和过氧化氢自由基，这些自由基具有强氧化性，可以导致脂质氧化[27]。在一项关于未熏制培根的研究[28]中，超声波处理使TBARS值这一衡量脂质氧化程度的重要指标显著提高。此外，超声波处理还可能通过改变细胞膜的渗透性促进活性氧的生成，从而加速脂质氧化[29]。

2.5 黑鱼鱼汤的电子鼻分析

电子鼻是一种模仿生物嗅觉的仪器，使用化学传感器阵列检测和区分复杂的气味，因其具有快速、敏感和非破坏性等优点，目前已被广泛应用于食品质量评估[30]。由表1可知，不同处理时间和方法对鱼汤的气味特征有显著影响（P＜0.05）。随着处理时间的延长，无论是水浴还是超声处理，鱼汤的气味特征均发生了变化。这可能与鱼汤中挥发性化合物的含量和组成有关。W5C（灵敏度大，对氮氧化合物灵敏）、W1S（对甲烷灵敏）、W1W（对硫化物灵敏）这3 个传感器的信号响应值较高。超声组在W6S（主要对氢气有选择性）、W1W（对硫化物灵敏）、W5C这3 个传感器上的响应值高于水浴组，说明水浴和超声处理在硫化物和氮氧化合物等气味组分的生成上有较为明显的差异[31]。空化气泡溃灭产生局部高压（＞1×105 kPa）和高温（＞5 000 K），破坏鱼组织细胞壁，加速蛋白质、脂肪及含硫前体物质的溶出[12]，H2S等小分子硫化物可能更易挥发。具体来说，超声处理可能通过其空化效应和机械作用促进鱼汤中挥发性化合物的释放，从而改变鱼汤的气味特征[32]。

2.6 黑鱼鱼汤的挥发性化合物分析

在水浴处理组及超声处理组的鱼汤样品中共鉴定出50 种挥发性化合物。鱼汤烹饪过程中，美拉德反应、脂质氧化及其衍生物间的相互作用是产生醛类、酮类、醇类、酯类等大量挥发性物质的主要途径[31]。值得注意的是，经超声处理的鱼肉释放出更丰富的挥发性化合物，这些物质显著贡献于鱼汤独特风味特征的形成[12]。研究[33-35]表明，较高程度的水解产生更多的游离氨基酸，这些氨基酸作为关键前体物质参与美拉德反应，进而促进风味化合物生成。

醛类化合物是新鲜及加工海鲜中最具特征性的挥发性组分，其主要源于多不饱和脂肪酸的氧化反应。这类物质普遍具有极低的感官阈值，对黑鱼鱼汤的整体香气轮廓形成做出重要贡献。由表2可知，超声组中壬醛的含量随处理时间的延长而增加。壬醛和癸醛在水浴和超声处理后含量较高，壬醛有一种强烈的油腻气味和甜 橙味[12]。在鱼腥味的研究[36]中，癸醛被鉴定为一种重要的鱼腥味成分，其含量与鱼的新鲜度密切相关。醇类具有温和的植物香气，由于其阈值较高，被认为对鱼类的整体风味贡献很小，然而，不饱和醇的阈值通常比饱和醇低，可能对整体风味产生更大的影响[37]。经超声处理后，1-辛烯-3-醇的含量较高。有研究[12]指出，1-辛烯-3-醇对鱼汤的整体风味具有贡献，其特征性蘑菇味与发酵气味能有效增强汤体的脂质风味维度。酯类物质是由鱼肉中醇类和羧酸经酯化反应产生，通常具有水果香气。鱼汤中还检出辛酸甲酯、癸酸甲酯和己酸甲酯等酯类，超声处理降低了这些酯类化合物的含量，这可能与超声功率过高或超声处理时间过长有关。

此外，鱼汤中还检出部分萜类化合物，其中超声组D-柠檬烯的含量明显高于水浴组，D-柠檬烯具有典型的柑橘香气，常被描述为“清新、柑橘味”或“柠檬味”。在一些研究[38]中，它被进一步细分为“橙子风味”和“甜香”。在鱼汤的风味体系中，D-柠檬烯被鉴定为一种重要的主体风味物质。研究[39]表明，海鲶鱼汤中检出的挥发性化合物中，D-柠檬烯是其中一种具有较高相对气味活性值（relative odor activity value，ROAV）的成分，其ROAV＞1，表明其对鱼汤的整体气味特征有重要贡献。在超声处理40 min样品中检出对伞花烃，对伞花烃是一种具有独特风味特征的天然化合物，其风味特征主要表现为甜味、柑橘味或类似柑橘的香气[40]。作为脂质自氧化的主要产物，碳氢化合物（包括烷烃和烯烃）通常香气强度较低，主要呈现清新甜香的风味特性。超声组烷烃类化合物的种类和含量明显高于水浴组，这与脂质氧化的结果一致，可能是超声处理有利于鱼汤中烷烃类化合物的释放，但烷烃类由于具有较高的香气阈值，通常被认为对风味贡献有限[41]。综上，超声波处理可以减小乳液中脂肪晶体的大小，使晶体更加均匀和完整，从而促进脂肪氧化，释放出更多的挥发性化合物[42]。此外，超声波处理还可以改变挥发性化合物的种类和含量，从而影响风味的释放。例如，在西瓜汁中，超声波处理显著增加了挥发性化合物的种类和含量，尤其是烯烃化合物，从而改善其果香和甜味[43]。

3 结 论

本研究探究了不同时长水浴和超声处理对黑鱼鱼汤乳液稳定性和挥发性物质释放的影响。结果表明，相同处理时间下，超声组的Zeta电位绝对值显著高于水浴处理组（P＜0.05），且油滴粒径明显降低，脂质氧化程度也相应提升。对鱼汤进行电子鼻分析，结果显示，超声组在W6S（主要对氢气有选择性）、W1W（对硫化物灵敏）、W5C（灵敏度大，对氮氧化合物灵敏）这3 个传感器上的响应值高于水浴组。GC-MS分析表明，超声组鱼汤中D-柠檬烯的含量明显高于水浴组，1-辛烯-3-醇的含量显著高于水浴组 （P＜0.05）。综上，超声处理对鱼汤挥发性物质的释放产生了一定的影响，可能与鱼汤中油滴粒径的减小和油滴表面电荷变化有关。本研究初步探究了超声处理对鱼汤乳液改性及影响其风味释放的可行性，对肉汤类产品的研发具有一定的理论指导意义，但仍需进一步深入研究。

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Effect of Ultrasonic Treatment on the Emulsion Properties and Volatile Release Behavior of Snakehead Fish Soup

HU Yifan, ZHANG Yu, ZHAO Yiming, BAO Yulong*

(School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Abstract: Studies have shown that the properties of emulsions may affect the release of flavor substances. In this study,snakehead fish soup was subjected to water bath or ultrasonic treatment for different durations (20, 40 and 60 min).The effects of ultrasonic treatment on the emulsion properties and volatile release behavior of snakehead fish soup wereinvestigated. Optical microscopy and confocal laser scanning microscopy (CLSM) showed that under the same treatmenttime, ultrasonic treatment significantly reduced the particle size of oil droplets. CLSM revealed that after 60 min of ultrasonictreatment, the average particle size of oil droplets in the fish soup decreased from 6.45 to 2.95 μm, and the particle sizedistribution became more uniform. The absolute value of the zeta potential of the ultrasonic treatment group was higher thanthat of the water bath treatment group with the same treatment time. Additionally, the lipid oxidation degree in the ultrasonictreatment group also increased. The electronic nose results showed that sensors W5C (with high sensitivity and sensitive tonitrogen oxides), W1S (sensitive to methane), and W1W (sensitive to sulfides) had relatively high response intensities, andthe response intensities of W6S (mainly selective for hydrogen), W1W (sensitive to sulfides), and W5C for the ultrasonictreatment group were higher than those for the water bath treatment group. Gas chromatography-mass spectrometry analysisindicated that the contents of 1-octen-3-ol and D-limonene were higher, while the contents of esters such as octanoicacid methyl ester, decanoic acid methyl ester, and heptanoic acid methyl ester were lower in the ultrasonic treatmentgroup than in the water bath treatment group. In conclusion, ultrasonic treatment had a certain impact on the release ofvolatile substances from the fish soup, which may be related to the reduction of oil droplet particle size and changes in thesurface charge of oil droplets.

Keywords: snakehead fish; ultrasonic treatment; oil droplet size; flavor release

收稿日期：2025-07-07

基金项目：江苏大学高级人才科研启动基金项目（20JDG062）

第一作者简介：胡逸凡（2002—）（ORCID: 0009-0007-4978-2655），男，硕士研究生，研究方向为肉制品加工。E-mail: yifanhu2024@163.com

*通信作者简介：包玉龙（1988—）（ORCID: 0000-0003-2911-7483），男，教授，博士，研究方向为肉制品加工。E-mail: yulong.bao@ujs.edu.cn

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20250707-220

中图分类号：TS254.5

文献标志码：A

文章编号：1001-8123（2026）06-0033-09

引文格式：胡逸凡, 张钰, 赵一鸣, 等. 超声处理对黑鱼鱼汤乳液特性及挥发性物质释放行为的影响[J]. 肉类研究, 2026, 40(6):33-41. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250707-220. http://www.rlyj.net.cn

HU Yifan, ZHANG Yu, ZHAO Yiming, et al. Effect of ultrasonic treatment on the emulsion properties and volatile releasebehavior of snakehead fish soup[J]. Meat Research, 2026, 40(6): 33-41. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250707-220. http://www.rlyj.net.cn