发酵干燥咸鲅鱼的开发及其风味化合物、发酵条件及直投式发酵剂制备的分析

《Foods》：Development of Fermented Dried Salted Spanish Mackerel and Analysis of Its Flavor Compounds, Fermentation Conditions, and Preparation of a Directed Vat-Set Starter

　　

本研究使用复合发酵剂制备了发酵干燥咸鲅鱼（FDSSM），并对其风味化合物、发酵条件及直投式发酵剂的制备进行了研究。结果表明，添加比例为1:1:1的乳酸菌清酒乳杆菌（LS）、戊糖片球菌（PP）和干酪乳杆菌（LC）的复合发酵剂制得的FDSSM感官品质最佳。LS+PP+LC样品中的5′-肌苷酸（5′-IMP）和次黄嘌呤（HX）含量最高，分别为492.07和526.36 mg/100 g，且硫代巴比妥酸反应物（TBARS）含量最低，为0.76 mg/100 g。在五个样品中共检测到77种风味化合物，FDSSM的关键风味物质包括3-甲基丁醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和庚醇。FDSSM的最优发酵条件为发酵时间5.5 h、发酵温度28.5 °C、菌株添加量4%。直投式发酵剂的最佳复合保护剂为15%菊粉、5%阿拉伯胶、5%脱脂乳粉和5%谷氨酸钠，比例为1:1:1:5，微生物保护率最高，达69.86 ± 0.23%。直投式发酵剂的最佳储存温度为?20 °C，储存60天后的活菌数超过10⁹ CFU/g。与混合菌液相比，添加直投式发酵剂制得的FDSSM感官品质更优。这些发现为FDSSM的规模化工业生产提供了理论基础。

**论文解读：发酵干燥咸鲅鱼的开发、风味分析及直投式发酵剂制备研究**

**研究背景与问题**
咸鲅鱼（Spanish mackerel）主要分布于西北太平洋，在中国东海、黄海和渤海等海域产量丰富，其肉质柔软、骨刺少，富含维生素、蛋白质、矿物质及多不饱和脂肪酸（PUFAs），具有较高的营养价值。然而，当前咸鲅鱼的加工仍以传统手工作坊式为主，存在盐含量高、风味不稳定、口感单一等问题。发酵技术可改善鱼制品的品质，通过微生物或酶作用促进肌原纤维蛋白和肌浆蛋白凝胶化、蛋白质和脂肪降解，从而提升弹性、风味和消化吸收率。已有研究表明，传统干腌鱼制品中的优势菌群为乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）、微球菌和葡萄球菌，其中乳酸菌可通过代谢产生芳香物质并抑制腐败菌，葡萄球菌可分泌脂肪酶和蛋白酶促进风味形成。但关于复合发酵剂对咸鲅鱼品质影响的研究尚属空白，且缺乏适用于发酵咸鲅鱼的直投式发酵剂（directed vat-set starter, DVSS）的相关报道。因此，本研究旨在开发一种采用复合发酵剂制备的发酵干燥咸鲅鱼（FDSSM），分析其风味化合物，优化发酵条件，并制备直投式发酵剂，为工业化生产提供理论依据。该论文发表在《Foods》。

**关键技术方法**
研究人员从青岛市南山鲜活水产品批发市场购买鲅鱼（平均体重275 ± 25 g，体长27.5 ± 2.5 cm），经冷链运输后于?20 °C保存。清酒乳杆菌（Lactobacillus sakei, LS）从市售干腌鲅鱼中分离纯化；嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus, LA）和干酪乳杆菌（Lactobacillus casei, LC）保存于中国海洋大学水产品高值化利用技术实验室；戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus, PP）和木糖葡萄球菌（Staphylococcus xylosus, SX）购自中国工业微生物菌种保藏管理中心（青岛）。主要方法包括：拮抗试验（滤纸片法）、感官评价、风味核苷酸分析（高效液相色谱HPLC）、游离氨基酸（FAA）分析、质构分析（TPA）、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）测定挥发性风味化合物、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）测定、单因素及响应面法优化发酵条件、冻干保护剂筛选及直投式发酵剂制备与储存稳定性评估。

**研究结果**

**3.1 复合发酵剂开发及风味化合物分析**
**3.1.1 菌株拮抗性分析**：通过滤纸片法发现，LS对LA具有明显拮抗作用，而与PP、LC、SX可共存生长，因此选择LS+PP+LC和LS+PP+LC+SX组合进行后续研究。
**3.1.2 感官评价**：LS+PP+LC组（1:1:1）在颜色、香气、味道和口感上得分最高，具有咸鱼特有的鲜香和丰富风味，盐味平衡、鲜味充足、弹性良好；市售样品（CA）评分最低，肉质颜色差、有腥味和氧化味。
**3.1.3 风味核苷酸分析**：LS+PP+LC样品中5′-肌苷酸（IMP）和次黄嘌呤（HX）含量最高，分别为492.07和526.36 mg/100 g，且IMP含量高于阈值（25 mg/100 g），与谷氨酸产生协同鲜味；AMP和HX仅在该组中检出，说明核苷酸谱最优。
**3.1.4 游离氨基酸分析**：LS+PP+LC和PP+LC组中谷氨酸（鲜味氨基酸）含量分别比对照组增加139.74%和144.02%；甜味氨基酸（苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸）总量增加，苦味氨基酸总体变化不明显，总FAA和风味提升。
**3.1.5 质构分析**：发酵后LS+PP+LC和LS+PP+LC+SX组硬度显著降低（从483.4 N降至391.7 N和467.4 N），咀嚼性降低；PP+LC组咀嚼性增加，可能与菌株差异有关。
**3.1.6 TBARS分析**：CA组TBARS值最高（3.31 mg/100 g），反映脂肪氧化严重；LS+PP+LC组TBARS最低（0.76 mg/100 g），表明LS可能通过产生抗氧化肽抑制脂质氧化。
**3.1.7 HS-SPME-GC-MS及特征风味物质分析**：共检测到77种挥发性化合物，包括醛类16种、醇类11种、酮类6种、酯类10种、烷烃17种、其他17种。关键风味物质（相对气味活度值ROAV>1）为3-甲基丁醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和庚醇。LS+PP+LC组饱和直链醛和主要醇的ROAV显著高于其他组，且酯类含量（15.27%）远高于对照组（0.80%）和CA（0.53%），赋予其独特花果香。

**3.2 发酵条件优化**
通过响应面法优化，确定最优发酵条件为：发酵时间5.5 h、发酵温度28.5 °C、菌种添加量（LS+PP+LC）4%，感官评分达91.5分，接近预测值。影响顺序为发酵温度（B）> 发酵时间（A）> 菌种添加量（C）。最终工艺包括：鲅鱼解冻、去头尾内脏、切块（5 cm×5 cm）、干腌（4%盐，10 °C，1 h）、脱盐、接种发酵、冷风干燥（20 °C，24 h，风速2 m/s）。

**3.3 直投式发酵剂制备**
**3.3.1 复合冻干保护剂筛选**：单一保护剂效果不佳，复合保护剂（15%菊粉、5%阿拉伯胶、5%脱脂乳粉、5%谷氨酸钠，比例1:1:1:5）的冻干存活率最高，达69.86 ± 0.23%，活菌数达（3.19 ± 0.02）×10⁹ CFU/g。
**3.3.2 储存稳定性**：?80 °C储存60天后活菌数下降8.15%，?20 °C下降18.19%，4 °C下降34.48%，20 °C下降79.94%；但所有温度下活菌数均 >10⁹ CFU/g，最佳储存温度为?20 °C。
**3.3.3 发酵活性**：DVSS组和LS+PP+LC组活菌数在加工过程中迅速增殖，最终约4.0×10⁵ CFU/g，DVSS组生长更快。
**3.3.4 pH变化**：DVSS组和LS+PP+LC组pH持续下降，DVSS组下降更快，最终pH更低，说明乳酸菌产酸能力强。
**3.3.5 酶活性**：主要酶包括碱性磷酸酶、缬氨酸芳基酰胺酶、酸性磷酸酶、萘酚-AS-BI-磷酸水解酶、β-半乳糖苷酶和N-乙酰-β-葡萄糖苷酶，DVSS组与对照组差异可能与品质风味相关。
**3.3.6 感官评价**：DVSS组总体可接受度最高（7.08分），鱼肉紧实、弹性好、风味浓郁，优于LS+PP+LC组和CA组。

**结论**
本研究开发了采用复合发酵剂（LS:PP:LC=1:1:1）制备的FDSSM产品，该产品感官品质最佳，IMP和HX含量最高，TBARS最低，共鉴定出77种风味化合物，关键风味物质为3-甲基丁醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和庚醇。最优发酵条件为发酵时间5.5 h、发酵温度28.5 °C、菌种添加量4%。直投式发酵剂的最佳复合保护剂为15%菊粉、5%阿拉伯胶、5%脱脂乳粉和5%谷氨酸钠（1:1:1:5），保护率达69.86 ± 0.23%，最佳储存温度为?20 °C，储存60天后活菌数 >10⁹ CFU/g。添加直投式发酵剂制得的FDSSM感官品质优于混合菌液组。未来研究应进一步探讨FDSSM的理化性质、风味形成、代谢组学和微生物多样性。