牡蛎挥发性风味成分研究进展

杨昭，梁瑞进，何春兰，曾琳琦，莫观连，李晓娜

（1.广东食品药品职业学院食品学院，广东 广州 510520；2.广东食品药品职业学院医疗器械学院，广东 广州 510520）

牡蛎属于软体动物门，瓣鳃纲，异柱目，牡蛎科，主要品种有近江牡蛎、大连湾牡蛎、褶牡蛎、长牡蛎和密鳞牡蛎等[1]。牡蛎是世界上第一大养殖贝类。作为最古老的水产养殖动物之一，牡蛎养殖遍布全球。在2016年，全球6个牡蛎养殖生产大国分别是中国、法国、美国、韩国、日本和加拿大。目前全球牡蛎养殖生产以中国为主，占全球产量的86%和产值的78%[2]。牡蛎是我国四大养殖经济贝类之一，养殖区域集中在沿海地区，主要分布在山东、福建、广东和香港等沿海地区[3]。近十年来，我国牡蛎养殖产量逐年增加，年产量超过400万吨[4]。牡蛎肉质鲜美，含有丰富的蛋白质（45%～47%）、脂肪酸（7%～11%）、牛磺酸（50.6 mg/g）、总糖（20%～40%）和微量元素（硒、锌、钙）等，拥有极高的营养价值，被称为“海洋牛奶”[5]。鉴于牡蛎具有较大的产量、较高的营养价值和较强的生物活性，研究者围绕牡蛎资源的精深加工、生物活性物质筛选和品质监测开展了大量的研究工作。挥发性风味成分对产品的感官和品质有重要影响。因此，本文对牡蛎生鲜、贮藏、加工和酶解过程中挥发性风味成分的分离与鉴定进行综述，以期为牡蛎产品品质提升提供理论基础，促进牡蛎资源在食品中的应用。

1 生鲜牡蛎挥发性风味成分

挥发性风味成分是生鲜牡蛎特征性风味的物质基础。不同品种、产地和养殖区域对生鲜牡蛎挥发性风味成分的影响较大。Josephson等[6]在太平洋牡蛎和大西洋牡蛎中都发现了1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇、1，5-辛二烯-3-酮、1，5-辛二烯-3-醇和 2，5-辛二烯-1-醇。（E，Z）-2，6-壬二烯醛和 3，6-壬二烯-1-醇赋予太平洋牡蛎类似甜瓜香气，但这些化合物在大西洋牡蛎中没有被发现。Pennarun等[7]采用真空水蒸气蒸馏法提取太平洋牡蛎的挥发性风味成分，利用气相色谱法和嗅觉测定法鉴定出59种挥发性成分，发现3-己烯-1-醇、癸醛、2-十一烷和3，6-壬二烯-1-醇等成分赋予牡蛎新鲜和海洋气味。目前，顶空固相微萃取结合气相色谱质谱法（headspace solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）是鉴定牡蛎挥发性成分的主要方法。刘辉等[8]采用固相微萃取结合气相色谱质谱法从渤海产地牡蛎肌肉中鉴定出24种成分，含量比较丰富的化合物为1-庚烯-3-醇、3-辛酮、十二烯醛、叶绿醇、肉豆蔻酸和邻苯二甲酸二丁酯。由于顶空固相萃取效果受到多种因素的影响，如萃取头种类、萃取时间和萃取温度等，因此有必要对萃取条件进行优化，以便获得更准确的结果[9]。Fratini等[10]系统研究了贝类挥发性成分顶空固相微萃取条件（萃取头种类、样品体积、萃取时间和萃取温度），发现CAR-PDMS萃取头在80℃下萃取30 min，可以从6 mL盐水提取物中最有效、最准确地提取挥发性成分，并应用此方法从西班牙地区生鲜牡蛎中鉴定出22种挥发性成分。

牡蛎的生长周期和养殖环境（水质、温度和盐度等）对其营养成分和品质有一定的影响，进而对其挥发性风味成分也会造成影响[11]。黄艳球等[12]采用HSSPME-GC-MS从广西钦州、广东阳江、广东湛江和广东汕头4个养殖区香港牡蛎中鉴定出108、89、103、91种挥发性风味成分，发现挥发性成分的数量、类型和含量在不同养殖区的牡蛎中存在差异。（E，Z）-2，6-壬二烯醛对广东阳江、广西钦州和广东湛江牡蛎气味有显著影响，1-辛烯-3-酮对广东汕头牡蛎气味有显著影响。林海生等[13]采用HS-SPME-GC-MS系统研究了中国不同海域、不同牡蛎品种的挥发性风味成分，发现醛类是新鲜牡蛎特征气味的重要组分，各地区牡蛎中检出的挥发性成分数量和种类有所不同。1-辛烯-3-酮是汕头牡蛎最关键风味物质，而（E，Z）-2，6-壬二烯醛对其它11种牡蛎的风味贡献最大。Van Houcke等[14]发现不同品种、养殖区和收获季节对牡蛎挥发性成分都有重要的影响。品种间挥发性成分的差异主要是由1，5-辛二烯-3-醇和3-环己烯-1-乙醇引起的。养殖区间挥发性成分的差异主要是由1-戊烯-3-酮、正己烷和丁香醛引起的。一月和二月收获季节挥发性成分的差异主要是由1-戊烯-3-醇、（E，Z）-2，6-非二烯醛和庚醛引起的。欧洲扁牡蛎主要挥发性成分为3-环己烯-1-乙醇，太平洋牡蛎主要挥发性成分为1，5-辛二烯-3-醇。

牡蛎不同部位呈现不同的感官特征，所含的挥发性风味成分必然不同。刘琳琳[15]采HS-SPME-GC-MS从香港牡蛎外套膜、肝胰腺和胴体中分别鉴定出27、30、27种挥发性成分，发现（E，E）-2，4-癸二烯醛、（E，Z）-2，6-壬二烯醛、（E）-2-癸烯醛、（E）-2-辛烯醛、十二醛、正辛醛、（Z，Z）-3，6-壬二烯醛、（E）-2-壬烯醛和1-辛烯-3-醇等9种成分对牡蛎愉快风味有贡献，而（E，E）-2，4-壬二烯醛和二甲基硫醚是牡蛎腥味的主要成分。（E，E）-2，4-壬二烯和二甲基硫醚分别对胴体和外套膜的腥味有重要影响。

综上可知，研究者已对不同品种、产地、养殖区域、收获季节和部位生鲜牡蛎的挥发性风味成分进行了系统的研究，但挥发性风味成分的提取方式、提取条件和定性方法对结果的准确性及鉴定得到的挥发风味成分数量和成分有重要影响，详见表1。因此后续研究牡蛎挥发性风味成分需要关注这些试验条件。

表1 生鲜牡蛎挥发性风味成分Table 1 Volatile flavor components of raw oyster

2 贮藏对牡蛎挥发性风味成分的影响

牡蛎在贮藏过程中，会发生一系列的生化反应，挥发性风味成分也相应地发生改变。挥发性风味成分可以作为监测牡蛎新鲜度的指标。Kawabe等[17]采用电子鼻和HS-SPME-GC-MS研究了带壳牡蛎在5℃和20℃空气暴露贮藏7 d后挥发性成分的变化，发现牡蛎气味在贮藏期间恶化。三甲胺和挥发性羧酸可以作为监测牡蛎贮藏条件（温度和时间）和判定新鲜度的指标。张智翠等[18]采用HS-SPME-GC-MS对新鲜牡蛎与-20℃下冻藏3、6、9、12个月的太平洋牡蛎挥发性成分进行了鉴定，发现冻藏过程中，牡蛎挥发性成分发生了较大的变化。硫磺味、油脂味和刺激的青草味成分在储藏过程中增加，而新鲜植物、蘑菇、柑橘和药草等新鲜芳香风味成分有所下降。冻藏牡蛎需经解冻后才能食用，室温解冻是常用的方式，然而解冻过程中有可能发生腐败、蛋白质分解等反应。沈丽等[19]发现随着解冻时间的延长，牡蛎挥发性成分中醛类和酮类化合物相对含量减少，胺类化合物及其它化合物相对含量增加。顶空固相微萃取和水蒸气蒸馏法分别适用于低沸点和高沸点挥发物的萃取。因此，为准确监测牡蛎贮藏期间挥发成分的变化，将顶空固相微萃取与水蒸气蒸馏法联用可以获得更多种类的牡蛎挥发性成分。Zhang等[9]采用HS-SPME-GC-MS从新鲜牡蛎和变质牡蛎中分别鉴定出20、27种挥发性成分，同时用水蒸气蒸馏结合气相色谱质谱法从新鲜牡蛎中鉴定出16种挥发性成分。

3 加工处理对牡蛎挥发性风味成分的影响

3.1 热处理

热处理是牡蛎加工的重要方法，经过热加工处理，产品的风味会发生一系列的变化。顾聆琳等[20]从生牡蛎和煮制牡蛎中分别鉴定出34种和36种化合物。刘琳琳等[21]从鲜牡蛎和熟制牡蛎中分别鉴定出101种和107种挥发性风味成分。经过热处理，对风味影响比较大的醛类、酸类和酯类化合物数量均增多。加热温度对牡蛎挥发性风味影响较大。黄健等[22]运用电子鼻和 HS-SPME-GC-MS 对 40、60、80、100、120、150 ℃温度下加热30 min的牡蛎挥发性成分进行分析，发现电子鼻能够灵敏地检测到牡蛎在加热过程中气味的变化。新鲜牡蛎在加热到100℃和150℃时气味发生明显变化。从新鲜牡蛎、100℃加热牡蛎和150℃加热牡蛎中分别检出47、59、56种挥发性成分。经过100℃加热后，牡蛎的腥味减弱，肉香浓郁，醛类和杂环化合物是其主要的挥发性风味成分。150℃加热牡蛎的主要挥发性成分是烃类化合物，杂环类化合物对其烘烤风味的形成具有重要作用。刘亚等[23]采用电子鼻、电子舌分析了水煮20、40、80、120 min牡蛎煮制液的气味及滋味特征的差异，发现80 min样品在气味和滋味方面均表现出明显的差异，且煮制80 min的牡蛎煮制液风味最好。不同养殖区域的牡蛎样品，经过相同条件热处理后，依然表现出挥发性风味成分的差异。海南岛东北部、西北部和北部3个区域养殖牡蛎，经蒸煮5 min 后，分别检出 65、57、57 种挥发性成分[24]。牡蛎在热处理过程中，许多香味成分在烹调过程中消失了，而这些加工过程中损失的香味成分可能具有一定的应用价值。Soares等[16]采用HS-SPME-GC-MS系统研究了萃取头种类、萃取时间、萃取温度和解吸时间等因素对牡蛎不同热加工阶段挥发性成分的影响，获得最佳萃取条件为PDMS/CAR萃取头在80℃条件下萃取30 min，然后解吸30 min。从牡蛎烹调汁和蒸汽中鉴定出丰富的挥发性有机化合物，主要为烃类、醇类、醛类、酮类和酯类化合物。尽管研究者对不同热处理方式牡蛎的挥发性成分进行了较多的研究，但主要研究结果呈现在成分的种类和含量的差异，未明确热处理后挥发性成分的变化规律或机理。

牡蛎体液是新鲜牡蛎去除壳和肉后的液体，其可以作为调味汁的原料。刘文等[25]从新鲜、100℃处理和150℃处理的牡蛎体液中分别鉴定出42、29、23种挥发性成分。100℃处理牡蛎体液具有浓郁的花香味、果香味、肉香味和焦香味，酮类和呋喃类是其主要的挥发性成分。150℃处理牡蛎体液具有浓郁的焦香和甜香，酯类和杂环化合物是其主要的挥发性成分。

3.2 干制处理

生鲜牡蛎营养丰富、含水量高、不易贮藏。在生产、运输和销售过程中，极易受到微生物、温度等众多外部环境不利因素的影响，极易造成产品感官品质和营养成分的劣变，甚至导致腐败变质，失去食用价值。牡蛎经过干制后，耐贮藏，便于运输和销售，但干制后牡蛎的风味发生了变化。孟维博等[26]发现不同干燥方式对牡蛎感官影响显著，电子鼻能较好区分不同干燥方式牡蛎干的气味，热风微波联合干燥是牡蛎干制较佳的方法。吴群芳等[27]以僧帽牡蛎为原料，采用热风干燥制备牡蛎干。利用同时蒸馏萃取-气质联用法从贮藏初期、中期和后期的牡蛎干样品中鉴定出38、35、30种挥发性风味成分，发现贮藏初期牡蛎干具有怡人的贝类肉的甜香味，而贮藏后期牡蛎干具有不愉快的酸味和脂肪氧化气味。

3.3 超高压处理

超高压技术能在常温或低温下杀死微生物，且能较大程度保持食品固有的色泽、风味和口感，已在牡蛎贮藏和加工中进行应用[28]。不同压力处理对牡蛎肉中挥发性成分的影响较大。Cruz-Romero等[29]研究了260、500、800 MPa 高压处理 3、5、5 min 后牡蛎的挥发性成分变化，发现超高压处理改变了牡蛎挥发性成分的水平。与未处理样品相比，超高压处理样品的二甲基硫、1-戊烯-3-酮、苯酚和1，2，4-三甲基苯浓度更高。王晓谦等[30]采用HS-SPME-GC-MS从200、400、600 MPa处理牡蛎肉中分别检测到54、57、62种成分。超高压技术是一种具有良好应用前景的非热加工技术，目前其对牡蛎加工及挥发性成分影响的研究较少，值得进一步研究。

3.4 脱腥处理

牡蛎肉具有腥味，在加工处理过程中，部分研究者报道了牡蛎肉脱腥的方法。李龙飞等[31]采用热烫和真空脱腥相结合的方法对香港牡蛎肉进行脱腥试验，发现在温度为80℃，时间3 min，真空度为0.07 MPa的条件下进行脱腥处理，牡蛎肉中的腥味物质总数由脱腥前的12种降至10种，相对含量由19.18%降至15.19%，腥味脱除率达到了20.8%，能够较好地脱除牡蛎肉的腥味。真空脱腥的工业化应用成本较高且较难规模化应用，采用天然提取物进行脱腥可能是一种比较好的脱腥方式[32]。

牡蛎肉水提液中含有蛋白质、糖原和牛磺酸等营养成分，可以用作饮料加工。然而牡蛎肉提取液含有腥味。王丹[33]发现添加0.75%的活性炭，在60℃条件下处理20 min为牡蛎水提液最佳的脱腥工艺。活性炭脱腥后，牡蛎水提液的腥味减弱，且其中的醛类、酮类和醇类化合物相对含量增加。这些挥发性成分的变化使得牡蛎水提液的腥味降低，并具有牡蛎特有的清香。

4 酶解对牡蛎挥发性风味成分的影响

4.1 牡蛎酶解液中挥发性风味成分

大量研究报道牡蛎酶解产物具有在抗氧化、降血糖和抗肿瘤等多种生理活性[34]。牡蛎酶解液的风味对其应用具有重要影响。研究表明牡蛎酶解液随水解时间的延长，腥味变重，风味变差[35-36]。刘晓丽等[37]采用固相微萃取-气相色谱质谱联用法从新鲜近江牡蛎、木瓜蛋白酶酶解液和中性蛋白酶酶解液中分别鉴定出57、60、62 种成分，主要有烃类、醇类、醛类、酮类和含硫化合物等。其中新鲜牡蛎含有较多的酮类化合物，而酶解液中则含有较多的醛类和脂类化合物。中性蛋白酶制备的酶解液比木瓜蛋白酶制备的酶解液风味更加柔和。邓嫣容[38]采用溶剂萃取直接进样，经气相色谱-质谱法从优化后的复合蛋白酶牡蛎酶解液中鉴定出20种化合物，主要成分为乙酸异丁酯、2，5-二甲基吡嗪、3-甲硫基-丙酸甲酯、3-乙基-2，5-甲基吡嗪、糠醇、愈创木酚、棕榈酸和肉豆蔻酸。苏明月等[39]采用电子鼻和HS-SPME-GC-MS对碱性蛋白酶酶解牡蛎过程中挥发性风味成分进行分析，在0、1、3 h牡蛎酶解液中分别鉴定出31、32、36种挥发性风味物质。Kim等[40]采用蛋白酶对牡蛎罐头加工废水进行酶解，期望加工成海鲜调味剂，利用真空同步蒸汽蒸馏-溶剂萃取挥发性成分，鉴定出15种挥发性成分，主要的挥发性风味成分是2-乙酰-1-吡咯烷和3-（甲基硫氧）丙醛。戴梓茹等[41]采用HS-SPME-GC-MS从牡蛎多肽中鉴定出40种挥发性成分，主要以酯类、醛类、酮类和醇类为主，其中含量较高的主要挥发性成分为2，5-双（三甲基硅氧基）苯甲醛、2，2，4-三甲基戊二醇丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯。

综上可知，蛋白酶种类和酶解时间对牡蛎酶解液挥发性成分的影响较大。因此，为获得风味品质较佳的牡蛎酶解液，应系统评估牡蛎酶解过程中不同蛋白酶和水解条件等影响因素。

4.2 牡蛎酶解液脱腥过程中挥发性风味成分的变化

牡蛎经过酶解后，其本身所具有的腥味以及酶解过程中产生的异味严重影响了牡蛎酶解液的应用。腥味和异味是牡蛎酶解液主要的不良风味。从形成机理分析，主要可能有以下3个方面的原因:（1）多不饱和脂肪酸在脂肪氧合酶的作用产生醛类、酮类挥发性成分；（2）游离脂肪酸的自动氧化分解；（3）牡蛎因吸附和摄食等途径富集腥味成分。刘琳琳[15]详细分析了牡蛎酶解过程中风味劣变的原因，发现牡蛎酶解过程中脂质发生了氧化，其中以不饱和脂肪酸氧化为主。单不饱和脂肪酸（芥酸、花生一烯酸和油酸）和多不饱和脂肪酸（二十二碳二烯酸、花生四烯酸、亚麻酸、亚油酸和花生二烯酸）含量均不同程度降低。同时发现脂质氧化从开始酶解前的打浆、调配料液比等阶段已经发生。因此，建议从减少醛类等不良风味的含量或者抑制脂肪氧化两个方面开展酶解液脱腥研究。

目前牡蛎脱腥的方法主要有物理脱腥（真空、活性炭吸附、包埋）、化学脱腥（姜汁、茶多酚、美拉德反应）和生物脱腥（酵母发酵）。叶盛权等[42]采用感官评价法比较了活性炭吸附法、β-环状糊精包埋法和酵母发酵法对牡蛎酶解液脱腥效果，发现活性炭吸附法的脱腥效果最好，最佳条件为添加0.5%的活性炭，在30℃、pH7.0的条件下吸附0.5 h。脱腥后酶解液基本无腥味，蛋白质回收率为84.65%。然而活性炭吸附法会损失部分营养成分。在牡蛎酶解过程中添加姜汁，也具有较好的去腥效果。添加姜汁后，脂肪氧化产生的（Z）-4-庚烯醛、壬醛、（E）-2-戊烯醛和2，3-辛二酮等不愉快成分未被检测到，己醛、异戊醛和（E）-2-己烯醛的相对含量分别减少了81.02%、33.28%和54.39%[43]。刘琳琳[15]发现牡蛎酶解液腥味很重，真空脱腥后酶解液腥味一般，茶多酚脱腥后酶解液几乎无腥味。茶多酚脱腥效果显著。从酶解液、真空脱腥酶解液和茶多酚脱腥酶解液分别检测出38、24、22种挥发性成分，而其中的气味活性化合物分别为11、9、1种。

尽管研究报道姜汁和茶多酚对牡蛎酶解液的脱腥效果较好，但考虑其添加会引入额外的风味成分，可能不适合脱腥后牡蛎酶解液在饮料中的应用。张梅超[44]在牡蛎酶解液中添加0.2%的酿酒酵母，37℃条件下，发酵30 min。发现酵母处理后的牡蛎酶解液感官风味较好，基本无腥味，呈现出浓郁的果香和花香。经过HS-SPME-GC-MS分析，脂质氧化产生的2-壬烯醛、异戊醛等醛类物质未被检测到，而2，3-丁二酮、辛酸乙酯和香叶醇等愉快风味成分相对含量分别增加6.01%、0.42%和1.09%。

相对于单因素脱腥方法，联合脱腥法（酵母发酵结合活性炭处理）不仅能提高蛋白回收率，还能有效去除牡蛎腥味成分，并增加愉快风味成分的比例。刘慧等[45]从脱腥前的牡蛎酶解液中共检出44种挥发性化合物，其中呈愉快气味的化合物30种，呈不愉快气味的化合物有14种。从脱腥后的牡蛎酶解液中共检出47种化合物，其中愉快气味的化合物增加至39种，而不愉快气味的化合物减少至8种。脱腥后牡蛎酶解液中不愉快气味化合物的浓度下降了67.66%，而愉快气味化合物的浓度提高7.93%。刘艳[46]同样发现联合脱腥法更能有效去除牡蛎酶解液的腥味，具体做法为牡蛎酶解液添加1.0%的活性干酵母，在40℃下处理45 min后，滤液用12%珍珠岩在50℃下处理40 min。经气相色谱质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）检测发现脱腥后酶解液中的醛类、胺类和酸类物质相对含量明显降低，醛类化合物相对含量从31.48%降到13.21%。

传统的物理吸附、酵母脱腥和天然物质的添加，主要的脱腥作用在于吸附腥味成分、添加新的风味成分、掩盖腥味成分或者抑制酶解过程中不良风味的形成，对牡蛎酶解液的生理活性几乎无有益的影响。美拉德反应不仅能够明显改善牡蛎酶解液的风味，还能对其生理活性有强化的作用，所制备的酶解产物具有较好的应用前景[47]。高加龙等[48]采用美拉德反应对牡蛎酶解液进行脱腥处理。从美拉德反应前后的牡蛎酶解液中分别检出了41种和40种挥发性成分。经美拉德反应后，牡蛎酶解液中的醛类、酮类和酯类明显减少，而醇类物质则明显增加。袁林等[49]从优化的牡蛎酶解液美拉德反应产物中鉴定出45种挥发性成分，发现经过美拉德反应后，牡蛎酶解液的主要挥发性成分变为二甲基三硫醚、二甲基二硫醚和（Z）-4-庚烯醛等，赋予反应产物贝香味、肉香味和海鲜味。同时，美拉德反应产生的吡嗪类物质，赋予了部分坚果-肉香味。张满等[50]同样发现经正交优化的牡蛎酶解液美拉德反应产物，具有最佳的感官风味，无腥味，且具有良好的肉香味。

5 展望

目前，生鲜牡蛎挥发性风味成分的研究已经非常成熟，已明确不同品种、产地和养殖区域牡蛎的挥发性成分存在差异。牡蛎在贮藏、加工和酶解等处理过程中挥发性成分的变化也有了较为充分的研究。牡蛎酶解液具有多种生理活性和广泛的应用，对其进行品质提升具有重要意义。虽然已有牡蛎酶解液脱腥的研究报道，但仍然不能较好地解决腥味、异味和风味淡等品质问题。因此在后续研究中，可以针对以下研究方向进行深入研究:（1）目前牡蛎挥发性风味成分的分离与鉴定主要采用的是HS-SPME-GC-MS，可以引入气相色谱-离子迁移光谱、全二维气相色谱与飞行时间质谱联用等新技术来提高检测的便利性和准确性；（2）牡蛎酶解是一个复杂的过程，同时对酶解液的风味有众多影响因素，包括牡蛎前处理方式、蛋白酶的选择、水解度的控制和水解过程中脂质氧化的抑制等；（3）酵母脱腥法具有操作简便、条件温和、适宜大规模生产和安全性高等优点。目前酵母脱腥法在牡蛎酶解液脱腥中的研究不太充分。可深入探究酵母种类及活性成分对酶解液腥味成分脱除的影响。例如，酵母葡聚糖在去腥中的应用；（4）美拉德反应是酶解液脱腥增香的重要方法之一。目前已有牡蛎酶解液美拉德反应研究报道，但美拉德反应影响因素较多，反应过程较为复杂，值得深入研究。此外，在牡蛎酶解液制备和腥味脱除过程中，不仅要考虑风味成分的变化，还需考虑酶解液营养成分、功能特性和生理活性的变化。