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中国精品科技期刊2020

原料对预制烤鱼挥发性成分的影响

张艳, 王圣开, 聂青玉, 付勋, 李翔, 冯婷婷

张艳,王圣开,聂青玉,等. 原料对预制烤鱼挥发性成分的影响[J]. 食品工业科技,2023,44(5):241−250. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040182.
引用本文: 张艳,王圣开,聂青玉,等. 原料对预制烤鱼挥发性成分的影响[J]. 食品工业科技,2023,44(5):241−250. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040182.
ZHANG Yan, WANG Shengkai, NIE Qingyu, et al. Effects of Fish Species on the Volatile Components of Pre-cooked Roast Fish[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(5): 241−250. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040182.
Citation: ZHANG Yan, WANG Shengkai, NIE Qingyu, et al. Effects of Fish Species on the Volatile Components of Pre-cooked Roast Fish[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(5): 241−250. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022040182.

原料对预制烤鱼挥发性成分的影响

基金项目: 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJZD-K202203501);重庆三峡职业学院院级科研项目(cqsx2021005)。
详细信息
    作者简介:

    张艳(1982−),女,硕士,副教授,研究方向:水产品贮藏加工,E-mail:wskzyan@163.com

    通讯作者:

    聂青玉(1974−),女,硕士,教授,研究方向:食品营养与加工,E-mail:38522791@qq.com

  • 中图分类号: TS254.4

Effects of Fish Species on the Volatile Components of Pre-cooked Roast Fish

  • 摘要: 目的:比较不同原料对预制烤鱼挥发性风味物质的影响。方法:采用顶空固相微萃取与气相色谱质谱联用技术(Headspace-solid phase microextraction-gas chromatography mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)对不同原料烤鱼挥发性风味物质进行分析。结果:6种烤鱼挥发性物质种类、相对含量及关键风味物质存在一定共性和差异。罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼及武昌鱼分别鉴定出31、29、27、33、28和30种挥发性化合物,主要以醛类、酮类、醇类、烃类等物质为主,共有的关键风味物质有壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、2-戊基呋喃和4-烯丙基-2-甲氧基苯酚。主成分分析法提取5个主成分,采用正交偏最小二乘判别分析构建模型,并筛选出24种潜在差异性挥发物。通过聚类结果分析,6组烤鱼样品聚类较好,鲤鱼和草鱼挥发性成分相似,钳鱼、武昌鱼与鲫鱼较为相近,罗非鱼与之差异较大。结论:6种不同原料预制烤鱼挥发性成分的差异分析,为淡水鱼资源利用、预制烤鱼品类的多样化开发提供参考。
    Abstract: Objective: This study was aimed to compare the effects of different raw fishes on the volatile flavor substances of pre-cooked roast fish. Methods: Headspace-solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) was used to analyze the volatile flavor substances. Results: The similarities and differences were found in the types, relative contents and key flavor substances of the six grilled fish species. Besides, the 31, 29, 27, 33, 28 and 30 kinds of volatile compounds were identified in tilapia, grass carp, common carp, crucian carp, pincer fish and Wuchang fish, respectively, including aldehydes, ketones, alcohols and hydrocarbons. The common key flavor substances were nonanal, 1-octen-3-ol, hexanal, 2-pentylfuran and 4-allyl-2-methoxyphenol. The five principal components were extracted by principal component analysis, and 24 potential differential volatiles were screened out by model construction via the orthogonal partial least squares discriminant. The cluster analysis revealed that the results of the six kinds of grilled fish were well clustered, and the volatile components of common carp were similar to grass carp, and were close to pincer fish, Wuchang fish and crucian carp, but far from tilapia. Conclusion: The analysis of the differences in volatile components of six species of pre-cooked roast fishes provides a reference for the utilization of freshwater fish resources and the diversified development of pre-cooked roast fish.
  • 万州烤鱼是重庆特色名菜,据统计,2020年万州烤鱼产业年产值达120亿元。万州烤鱼现主要以餐饮现场烤制、现场消费为主,消费的及时性和地域性限制了烤鱼产业发展[1]。重庆以淡水鱼养殖为主,据统计,2020年重庆淡水鱼产量为50.2万吨,淡水加工产品仅0.58万吨[2]。在推动水产加工业、“食品化菜品”发展的政策导向下,预制万州烤鱼产品的开发对推动万州烤鱼“走出去”,做大烤鱼产业总量、促进烤鱼产业链、做响烤鱼品牌、提高万州烤鱼产值有重要意义。

    目前,预制万州烤鱼生产主要以鲤鱼、草鱼为原料,开发品类较少。预制烤鱼多样化发展中,产品风味是烤鱼品质的重要特征,其与原料鱼种类、预制工艺等因素有关[3-4]。近年来,相关学者对水产品挥发风味成分分析方法主要包括气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion mobility spectroscopy,GC-IMS)[5-7]、全二维气相色谱-飞行时间质谱法[8]、气相色谱质谱法(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)[9-11]、气相色谱-嗅闻技术(gas chromatography-olfactometry,GC-O)、电子鼻[12-13]、电子舌等技术[14-15]。不同水产品种类挥发性成分的研究多集中在确定关键风味物质及差异比较方面。余远江等[16]得出1-辛烯-3-醇和壬醛为广西南美白对虾、禾花鱼、罗非鱼、金丝鱼及马氏珍珠贝的共有关键性风味物质。陈丽丽等[17]得出鲜鱼、鳀鱼和凤尾鱼鱼露中挥发性风味物质相近,草鱼、鳗鱼和银鱼鱼露挥发性物质差异较大。赵勇等[18]采用GC-MS区分不同产地进口三文鱼中的特征物质的差异。

    预制烤鱼的研究较少,目前国内外对预制烤鱼挥发成分的研究鲜有报道。为此,本研究采用HS-SPME-GC-MS 分析比较罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼六种原料加工的预制烤鱼的挥发性风味成分,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)等统计方法分析6种原料预制烤鱼产品的风味共性与差异,以期为万州烤鱼原料鱼的多样化开发提供参考。

    罗非鱼(Oreochromis mossambicus,均重0.8320 kg) 重庆梁平稻鱼基地提供;草鱼(Ctenopharyngodon idella,均重0.8122 kg)、鲤鱼(Cyprinus carpio,均重0.9012 kg)、鲫鱼(Carassius auratus,均重0.912 kg)、钳鱼(学名斑点叉尾鮰,Ictalurus punctatus,均重0.9514 kg)和武昌鱼(学名团头鲂,Megalobrama amblycephala,均重0.8321 kg)、香辛调味料 均购于重庆万州区家益超市;氯化钠(色谱纯) 国药集团化学试剂有限公司;复合磷酸盐(食品级) 徐州添安食品添加剂有限公司。

    Thermo 1300气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo Fisher公司;YXD-90C电烤箱 广州市赛思达机械设备有限公司;DZ-600-2SB真空包装机 温州市惠泰机械有限公司。

    自制香油:将肉蔻、砂仁、小茴、八角碾成粉末后装入碗内,植物油烧至130 ℃时起锅淋入香料碗内,搅拌均匀,制成香油[19];烤鱼样品:鲜活鱼宰杀、清洗,背部剖开,放入0.5%的复合磷酸盐、6%的食盐、少许料酒、老姜等配制腌制液中腌制20 min,沥干,刷自制香油,放入250 ℃电烤箱中烤制20 min,冷却后无菌真空包装。

    称取烤鱼样品2.00 g于10 mL顶空瓶中,加入饱和氯化钠,80 ℃水浴萃取30 min,将顶空进样针扎入顶空瓶,继续加热吸附30 min,插入进样口解吸5 min,进行GC-MS分析。

    弹性石英毛细管柱HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm),进样量1 μL,载气流速1.0 mL/min,不分流进样;进样口温度250 ℃。起始柱温50 ℃保持2 min,然后以5 ℃/min的升温速率升至180 ℃,保持5 min。以10 ℃/min的升温速率升至250 ℃,保持5 min。

    传输线温度280 ℃,离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃;离子化方式:电子轰击电离(EI);电子能量70 eV,质量扫描模式:全扫描(Scan),质量范围35~500 m/z[13]

    利用Thermo NIST MS Search 2.3本地数据库对样品中组分进行定性分析,确定预制烤鱼挥发性成分的种类,再用峰面积归一化法计算挥发性成分相对含量。

    采用相对气味活度值(ROAV)法[20],定义对样品总体风味贡献最大的组分: ROAVst=100,其余组分ROAV按下式计算:

    ROAV=CiCst×TstTi×100

    式中:Ci和Ti为各挥发物质的相对含量(%)和水中感觉阈值(μg/kg);Cst和Tst分别为样品总体风味贡献最大组分的相对含量(%)和水中感觉阈值(μg/kg)。

    所得数据均为3次平行试验的平均值,结果以ˉx±s表示,采用SPSS Statistics 23.0软件进行主成分分析,SIMCA-P 14.1 软件进行OPLS-DA 分析,采用Origin 2021软件绘图。

    6种烤鱼样品的挥发性组分结果见表1。由表1可知,6种不同原料烤鱼共鉴定出70种挥发性成分,主要为醛类、醇类、烃类和芳香类,也含有少量的酯类、酮类及其他类物质。罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼及武昌鱼分别鉴定出31、29、27、33、28和30种挥发性化合物。其中6种烤鱼共有11种相同的挥发性成分,分别为:己醛、苯甲醛、壬醛、肉桂醛、乙醇、1-辛烯-3-醇、D-柠檬烯、茴香脑、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、肉豆蔻醚和2-戊基呋喃。因鱼腌制使用的料酒中含有乙醇,生姜、砂仁中含有D-柠檬烯,肉蔻、小茴香和八角中含有肉豆蔻醚、肉桂醛、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚和茴香脑等[22],因此可推测出乙醇、D-柠檬烯、茴香脑、肉桂醛、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、肉豆蔻醚来自于烤鱼腌制过程中的香辛料。壬醛、己醛和庚醛是已证实为水产品中重要的腥味成分[23-25],6种烤鱼挥发性成分相对含量有较大差异。

    表  1  6种不同原料预制烤鱼挥发性风味物质
    Table  1.  Volatile flavors compounds of pre-cooked roast fish with 6 different raw materials
    类别编号化合物名称保留时间
    (min)
    阈值[21]
    (μg/kg)
    相对含量(%)
    罗非鱼草鱼鲤鱼鲫鱼钳鱼武昌鱼



    醛类
    1异戊醛4.135204.045±0.3413.955±0.840
    2己醛5.3814.514.69±0.8087.856±0.77112.98±1.25012.85±1.15912.11±1.35213.49±1.323
    32-甲基丁醛6.32113.714±0.1923.524±0.496
    4庚醛8.26938.198±0.2125.032±0.6320.993±0.147
    5苯甲醛10.2487501.808±0.0691.229±0.1041.179±0.0261.660±0.3092.626±0.3940.945±0.159
    6对异丙基苯甲醛10.690ND0.185±0.0464.043±0.259
    7辛醛11.5130.73.113±0.0722.700±0.1452.706±0.3822.479±0.466
    84-十二碳烯醛13.6201.40.615±0.0781.577±0.317
    9壬醛14.69518.815±0.0334.900±0.3644.097±0.3669.332±0.3939.667±0.8347.089±1.001
    10癸醛15.32022.225±0.1050.129±0.009
    114-甲氧基苯甲醛19.358ND1.097±0.0831.572±0.1652.135±0.2101.004±0.043
    12肉桂醛19.9377505.822±0.2793.618±0.0543.298±0.8804.462±0.1824.823±0.5723.454±0.907
    13(E,E)-2,4-庚二烯醛19.950ND3.553±0.2203.385±0.5421.203±0.230
    14(E,E)-2,4-十二碳二烯醛21.107ND3.543±0.1370.564±0.101
    酮类154-甲基-2-己酮7.799ND0.129±0.0400.537±0.010
    162,3-辛二酮10.8712.522.315±0.0763.012±0.3183.531±0.322
    172-庚酮10.8902.802.095±0.1872.171±0.095
    182(5H)-呋喃酮19.2881.444±0.1450.564±0.0561.395±0.513
    192,3-丁二酮19.3010.30.674±0.1080.313±0.013
    202H-1-苯并吡喃-2-酮24.371ND3.480±0.3021.224±0.0961.234±0.459
    醇类21乙醇1.4111000000.301±0.1221.136±0.0921.121±0.0111.563±0.0843.264±0.5202.484±0.314
    22正丁醇1.852459.21.524±0.0891.401±0.275
    23己醇2.02825000.134±0.0201.204±0.305
    242,6-二氯苄醇2.969ND0.765±0.0141.108±0.098
    25戊醇7.08040003.323±0.0177.082±0.986
    262,3-丁二醇2.5211000000.509±0.0844.511±0.179
    272-甲基-5-己烯-2-醇8.307ND0.720±0.0190.948±0.110
    28苯乙醇10.737ND0.846±0.0210.657±0.046
    291-辛烯-3-醇10.74414.984±0.1646.120±0.8915.854±1.2117.318±0.8513.142±0.3765.500±0.772
    302-乙基己醇19.4662700000.300±0.2211.325±0.077
    311-苯基-2-丙炔-1-醇19.873ND6.748±0.2490.168±0.037
    32辛醇22.2021101.182±0.0561.681±0.119
    酯类33异戊酸己酯16.139220.679±0.047
    34叔戊酸乙酯16.762ND1.013±0.311
    35丙位十二内酯19.26372.396±0.3010.933±0.159
    36乙酸乙烯酯21.655ND0.859±0.026
    37丙位辛内酯22.22771.401±0.0291.335±0.014
    38丙位壬内酯22.22171.315±0.0220.786±0.0831.977±0.590
    烃类39甲氧基丁烷1.436ND3.527±0.2980.385±0.008
    402,5-二甲基戊烯3.275ND0.735±0.202
    411-氨基十九烷8.282ND0.940±0.0390.555±0.069
    421,4,8-十二碳三烯11.119ND0.200±0.052
    432,5,6-三甲基癸烷11.405ND1.059±0.081
    44环己烷11.469ND1.046±0.016
    45D-柠檬烯12.398ND1.752±0.2892.893±0.0873.147±0.8812.207±0.0033.176±0.2932.096±0.484
    461-甲基环戊烯12.443ND1.019±0.152
    47十四烷14.56110000.567±0.078
    48十一烷14.612100001.984±0.1543.561±0.2053.897±0.6255.288±0.988
    49二十四烷14.631ND2.865±0.1602.750±0.134
    501,3,5-环庚烯14.981ND0.286±0.009
    513-(2-丙烯基)环丁烯15.000ND0.940±0.147
    52十二烷17.61520409.760±0.2356.028±0.43512.84±1.50612.31±1.404
    532,6,10,15-四甲基庚烷17.672ND3.038±0.1320.130±0.017
    54(Z)-9-甲基-2-十一烯19.473ND0.162±0.037
    55十三烷20.509ND6.433±0.2546.392±0.3777.837±0.9310.823±0.119
    56十六烷20.535ND2.654±0.4987.280±0.899
    577,9-二甲基-十六烷20.567ND1.871±0.153
    58十二烯22.329ND0.357±0.020
    591-十四烯22.342ND0.257±0.018
    601-甲氧基-4-正戊基苯22.857ND0.156±0.015
    61十八烷23.283ND0.224±0.025
    62十五烷25.815ND0.291±0.022
    63二十一烷31.185ND0.624±0.019
    芳香族644-硝基偶氮苯2.970ND0.982±0.048
    65茴香脑20.191ND7.649±1.1509.767±0.27210.43±0.43411.16±1.1397.621±1.5588.940±1.227
    664-烯丙基-2-甲氧基苯酚21.96562.268±0.1764.698±0.3384.424±0.4784.157±0.6393.836±0.6043.480±0.460
    67肉豆蔻醚20.255251.956±0.2052.048±0.2401.606±0.2502.305±0.1061.706±0.4681.493±0.324
    其他类682-戊基呋喃11.06263.927±0.2332.222±0.0902.666±0.2463.513±0.0595.684±0.3254.566±0.966
    69二氢-5-甲基-2-呋喃17.825ND0.898±0.092
    7017.379601.279±0.420
    注:“ND”表示阈值未查到;“−”表示未检出。
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    各种烤鱼挥发性物质所占比例见图1。除武昌鱼外,醛类物质在其余5种烤鱼样品中相对含量均最高,相对含量范围为29.5%~49.3%,其中,罗非鱼中醛类物质相对含量最高,高达49.3%,鲫鱼、鲤鱼和钳鱼醛类物质相对含量相近,草鱼和武昌鱼醛类物质相近。醛类物质气味阈值较低,对鱼肉的整体风味影响较大;烃类在6种烤鱼中检出种类和含量差异较大,相对含量为13.5%~30.4%,因阈值高,对风味起补充作用;芳香类物质在6种烤鱼中相对含量在11.9%~17.6%间,多来自于香辛料;草鱼、鲤鱼和鲫鱼中醇类相对含量较高,在6种烤鱼中差异较大;酮、酯类含量较低,钳鱼中未检出酮类,草鱼和鲤鱼中未检出酯类。挥发性物质对烤鱼总体风味的影响是由其在样品中相对含量和感觉阈值决定。结合相对气味活度值,评价6种烤鱼的关键风味成分,以ROAV≥1的物质确定为样品关键风味物质,ROAV值为0.1~1的物质对样品风味有重要影响[26]。罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼的关键风味物质分别有11、12、11、10、9、9种(ROAV≥1,见表2),共有的关键风味物质有5种,分别为壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、2-戊基呋喃和4-烯丙基-2-甲氧基苯酚。

    图  1  预制烤鱼挥发性组分相对含量对比
    Figure  1.  Comparison of relative content of volatile compounds in pre-cooked roast fish
    表  2  预制烤鱼挥发性化合物的相对气味活度值
    Table  2.  Relative odor activity value of volatile components in pre-cooked roast fish
    中文名阈值[21]
    (μg/kg)
    ROAV
    罗非鱼草鱼鲤鱼鲫鱼钳鱼武昌鱼
    异戊醛20.03.303.38
    己醛4.5037.0328.5349.2930.6027.8442.30
    2-甲基丁醛1.0060.6960.20
    庚醛3.0031.0017.974.67
    辛醛0.7050.4641.3439.9949.96
    4-十二烯醛1.407.1811.65
    壬醛1.00100.080.0669.98100.0100.0100.0
    癸醛2.0012.620.69
    2,3-辛二酮2.5215.0120.4119.76
    2-庚酮2.808.498.31
    2,3-丁二酮0.3036.6917.83
    1-辛烯-3-醇1.0056.54100.0100.078.4232.5177.59
    辛醇1100.1150.216
    异戊酸己酯22.000.44
    丙位十二内酯7.003.541.88
    丙位辛内酯7.002.272.04
    丙位壬内酯7.002.1303.1303.8301.2002.920
    4-烯丙基-2-甲氧基苯酚6.004.2912.7912.607.426.618.18
    肉豆蔻醚25.000.8901.3401.1000.9900.7100.840
    2-戊基呋喃6.007.4206.0507.5906.2709.80010.730
    注:“−”表示无法计算ROAV值。
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    醛类物质是氨基酸斯特勒克尔降解或脂质氧化的主要产物,阈值低,对烤鱼风味贡献最大。壬醛是油酸氧化的产物,呈清香味、脂肪味和鱼腥味[27],在6种样品中相对含量和ROAV值较大,其中在罗非鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼中ROAV值最大,是鱼肉风味贡献最大的关键风味物;己醛具有青草味,浓度高时具有酸腐味[28],6种样品中己醛相对含量最高,ROAV值在27.84~49.29间,说明己醛是6种烤鱼的关键风味成分;辛醛能赋予肉品油脂香气[21],在罗非鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼中检出,ROAV值在39.99~50.46,对罗非鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼的风味有重要贡献;庚醛是典型的腥味物质,在罗非鱼、鲫鱼和武昌鱼中ROAV值较高,说明庚醛是三种鱼风味的关键风味物质,在草鱼、鲤鱼和钳鱼中未检出;癸醛呈甜香和柑橘香气[21],罗非鱼中癸醛ROAV值为12.62,是罗非鱼关键风味物质,鲫鱼中ROAV值为0.69,对鲫鱼风味有一定影响,其他鱼未检出癸醛;异戊醛和2-甲基丁醛仅在草鱼和鲤鱼中检出,2-甲基丁醛呈果香味[9],ROAV值达60以上,是草鱼和鲤鱼的关键风味物质。烯醛类主要来源于亚油酸和亚麻酸的降解[25],与鱼肉腥味有关,4-十二烯醛对草鱼和钳鱼风味有重要贡献。苯甲醛和肉桂醛在6个样品中均检出,相对含量高,但阈值大,对产品风味影响较小。醛类物质不稳定,易发生化学反应,在产品加工、贮藏过程中亦对风味存在潜在影响。

    酮类物质主要来自脂肪酸的自动氧化和氨基酸降解,具有脂肪味和焦燃味[26],6个样品中共检出6种酮类物质。二酮类是美拉德反应的初级阶段产物[13],具有肉香味,2,3-辛二酮在草鱼、鲤鱼和武昌鱼中ROAV值较高,对风味贡献大。薛永霞等[14]曾报道生草鱼片中未检出2,3-辛二酮,在油爆后样品中检出,李温蓉等[29]在生鲜武昌鱼肉中检出较高含量的2,3-辛二酮,故初步推测草鱼中的2,3-辛二酮是烤鱼加工过程中产生;武昌鱼中的2,3-辛二酮可能来自原料肉及加工过程中反应生成;鲤鱼中未有2,3-辛二酮检出报道。2,3-丁二酮对草鱼和鲤鱼的风味贡献较大;2-庚酮具有水果香,是罗非鱼和鲫鱼的关键风味物质。在鲤鱼、草鱼中均未有2,3丁二酮检出报道,鲫鱼、罗非鱼中未有2-庚酮检出报道,这两种二酮类物质可能与烤鱼烤制过程中脂肪氧化和美拉德反应有关。

    醇类物质主要来源于氨基酸代谢和脂肪氧化[30]。6个样品中共检出12种醇类物质。1-辛烯-3-醇主要由亚油酸的氧化产生,阈值为1 μg/kg,具有典型的蘑菇味、土腥味[21]。6个样品中1-辛烯-3-醇相对含量较高,在草鱼和鲤鱼样品中,ROAV值最大,是对样品风味贡献最大的物质。辛醇有强烈的油脂气味和柑橘气味,对鲫鱼和武昌鱼风味有一定贡献。辛醇仅在部分烤鱼种类中检出,这可能与不同种类烤鱼中氨基酸种类及脂质氧化程度有关。

    酯类物质会赋予食品香甜的果香味。酯类在样品中种类较少,丙位十二内酯、丙位辛内酯、丙位壬内酯对风味形成有贡献作用。烃类化合物主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂[30]。烃类物质在各个样品中的种类较多,相对含量也较高,但烃类物质的阈值很高,对鱼肉总体风味贡献不大。烃类可在一定条件下形成醛、酮、醇类化合物,故对鱼肉风味存在潜在的影响。芳香族物质种类较少,其中茴香脑、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、肉豆蔻醚相对含量较高,来自于香辛料。6个样品中均检出2-戊基呋喃,阈值仅为6 μg/kg,呈果蔬香味[31],可能与鱼肉脂质氧化生产有关。

    各组烤鱼样品的关键风味物质中,己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇在6种生鲜原料鱼中均有检出报道,辛醛在罗非鱼、鲫鱼和武昌鱼原料中有检出[13,32],戊醛在草鱼、鲤鱼原料中有检出[24,33],由此可初步判断这部分关键风味物质来源于原料鱼。

    将不同原料预制烤鱼的6个样品挥发性气味物质相对含量进行主成分分析,根据累计方差贡献率达到85%以上,特征值大于1的原则确定5个主成分,见表3

    表  3  主成分方差贡献率
    Table  3.  The variance contribution rates of principal component
    主成分初始特征值 提取载荷平方和
    总计方差百分比(%)累积(%)总计方差百分比(%)累积(%)
    F117.0739.6939.69 17.0739.6939.69
    F210.4324.2663.9510.4324.2663.95
    F37.49317.4381.387.49317.4381.38
    F45.42012.6193.985.42012.6193.98
    F52.5896.020100.002.5896.020100.00
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    表3表4可知,第一主成分的方差贡献率为39.69%,其中贡献较大的是辛醛、壬醛、4-甲氧基苯甲醛和2-戊基呋喃,载荷值均在0.88以上。第一主成分体现辛醛、壬醛的脂肪味和鱼腥味,2-戊基呋喃的果蔬香味。第二主成分方差贡献率为24.26%,其中癸醛、(E,E)-2,4-十二碳二烯醛、2H-1-苯并吡喃-2-酮、甲氧基丁烷和2,6,10,15-四甲基庚烷的载荷均大于0.928,主要反映癸醛甜香和柑橘香气,烃类对主体香气起补充作用。第三主成分的方差贡献率17.43%,其中苯甲醛的载荷最大,所以第三主成分反映烤鱼的坚果香气。第四主成分方差贡献率为12.61%,其中2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇的载荷均大于0.902,其中1-辛烯-3-醇反映烤鱼的脂香味和土腥味;第五主成分方差贡献率为6.02%,其中对异丙基苯甲醛载荷为0.816,对主体香气起补充作用。

    表  4  风味物质主成分旋转后载荷矩阵
    Table  4.  Principal component loading matrix after rotating of flavor composition
    变量成分
    F1F2F3F4F5
    异戊醛−0.950−0.2690.111−0.0300.112
    己醛0.5870.449−0.2470.0590.623
    2-甲基丁醛−0.952−0.2680.113−0.0310.093
    庚醛0.3280.8350.1440.4180.018
    苯甲醛0.595−0.0110.742−0.308−0.023
    对异丙基苯甲醛−0.531−0.231−0.005−0.0020.816
    辛醛0.9180.381−0.0280.027−0.104
    4-十二碳烯醛0.239−0.4340.538−0.613−0.299
    壬醛0.9150.2120.2740.067−0.194
    癸醛0.1100.9750.171−0.0480.072
    4-甲氧基苯甲醛0.960−0.0480.246−0.065−0.109
    肉桂醛0.5170.6780.513−0.064−0.074
    (E,E)-2,4-庚二烯醛−0.854−0.3940.257−0.2050.092
    (E,E)-2,4-十二碳二烯醛0.1480.9670.1900.0440.066
    2,3-辛二酮−0.563−0.300−0.743−0.1630.117
    2-庚酮0.3610.6220.2600.6450.005
    2(5H)-呋喃酮0.3860.707−0.5830.079−0.068
    2,3-丁二酮−0.921−0.2180.143−0.037−.0287
    2H-1-苯并吡喃-2-酮0.3120.928−0.1220.1650.004
    乙醇0.574−0.695−0.122−0.393−0.136
    正丁醇0.3470.6750.2590.5970.012
    己醇0.296−0.123−0.907−0.234−0.140
    戊醇−0.812−0.2740.058−0.0180.512
    2,3-丁二醇0.289−0.1850.1900.908−0.146
    1-辛烯-3-醇−0.355−0.014−.02390.902−0.061
    2-乙基己醇0.124−0.131−0.968−0.1670.057
    1-苯基-2-丙炔-1-醇−0721−0.1240.151−0.038−0.664
    辛醇0.445−0.178−0.7500.425−0.164
    丙位十二内酯0.606−0.4190.110−0.662−0.085
    丙位辛内酯0.3510.6590.2600.6120.010
    丙位壬内酯0.6930.1880.630−0.296−0.009
    甲氧基丁烷0.0110.9780.178−0.1050.001
    D-柠檬烯−0.348−0.7440.397−0.3650.183
    十一烷0.668−0.557−0.4800.0010.111
    二十四烷−0.3120.6140.119−0.0800.711
    十二烷−0.027−0.593−0.289−0.706−0.258
    2,6,10,15-四甲基庚烷0.1040.9760.168−0.0610.073
    十三烷0.224−0.5490.5580.076−0.575
    十六烷0.054−0.161−0.956−0.0160.173
    茴香脑−0.364−0.435−0.0990.8060.135
    (E)- 2-甲氧基-4-
    (1-丙烯基)苯酚
    −0.471−0.8410.1240.221−0.087
    肉蔻醚−0.0020.1890.5290.716−0.414
    2-戊基呋喃0.880−0.057−0.025−0.471−0.004
    注:旋转方法为凯撒正态化最大方差法,旋转在7次迭代后收敛。
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    图2可知,6种不同原料预制烤鱼样品分类效果较好,且不同样品位于不同象限。罗非鱼分布在PC1正方向和PC2的负方向,罗非鱼与其他样品距离较远,说明与其余5个样品挥发性成分差异较大;武昌鱼和钳鱼在PC1和PC2较为接近;钳鱼与鲫鱼的PC1较接近,鲤鱼和草鱼样品分布于第4象限,且在PC1和PC2的得分相近,均在PC1和PC2的负方向,说明鲤鱼和草鱼挥发性风味物质组成和含量差异较小。烤鱼样品中主要挥发性成分包括醛、酮、醇、烃类等物质,其挥发成分的产生除原料带入外,与样品脂肪氧化程度、氨基酸代谢等化学反应有关。本实验中罗非鱼烤制后醛、酮类物质相对含量明显高于其他样品组,这也是与其他样品分类差异大的主要原因。生罗非鱼片中曾检出77.47%羰基化合物[15],由此推测罗非鱼烤鱼醛、酮类物质含量高,可能与原料有关。但6种样品间各种风味物质的形成机理复杂,各挥发物质的生成受原料鱼养殖环境、氨基酸、脂肪酸含量及种类、烤制过程中氨基酸降解、脂质氧化程度等因素影响,在后期将进一步进行比较分析。

    图  2  不同原料预制烤鱼挥发性风味物质PCA得分图
    Figure  2.  PCA score of volatile flavor compounds in pre-cooked roast fish with different raw materials

    PCA是一种无监督的统计分析技术,能够反映出不同烤鱼挥发性物质的差异,但忽视了数据的变化与整体特征,不易于发现不同样品间的差异物,不能直接区分不同烤鱼挥发性风味特征[34]。因此,采用有监督的OPLS-DA 模型,进一步筛选样品间的差异物。OPLS-DA是一种建立物质表达量与样品类别间关系模型的有效判别分析方法。采用OPLS-DA建立烤鱼挥发物质与样品间的关系模型,用于辨别不同原料烤鱼挥发物质的差异。

    OPLS-DA模型中R2X和R2Y分别表示模型对X矩阵和Y矩阵的解释率,Q2表示模型的预测能力。R2Q2均需高于0.5,且差值应较小(差值<0.3),越接近1.0说明模型拟合准确越好[33]。模型中R2X=0.962,R2Y=0.992,Q2=0.983,表明模型有较好的解释率和预测能力,可用于区分不同原料预制烤鱼挥发性物质的差异。由图3(A)可知,6组烤鱼样品在OPLS-DA得分图上聚类较好,组内差异较小,组间分离好,分类结果与PCA较为一致。

    图  3  不同原料预制烤鱼OPLS-DA
    注:A:得分图;B:置换检验图。
    Figure  3.  Pre-cooked roast fish OPLS-DA with different raw materials

    将样本数据随机排列,顺序上进行200次置换拟合,验证OPLS-DA模型的可靠性,结果见图3(B)。由图3(B)可知,保留度为1的点为原OPLS-DA模型R2Q2,左边随机实验值R2Q2均低于最右边的R2Q2值,两条回归线斜率较大,Q2截距为负,因此该OPLS-DA模型没有过拟合,可用于样品的统计分析。

    变量重要性投影(variable importance in the projection,VIP)是OPLS-DA 模型中各个变量对分类贡献的量化指标,可用于衡量各组分积累差异对各组样本分类判别的影响强度和解释能力,其中VIP>1的挥发性物质可作为潜在差异物质。由图4可知,烤鱼样品中VIP>1的物质有24种,包括醛类9种,酮类2种,醇类4种,烃类7种,芳香类2种。

    图  4  不同原料预制烤鱼挥发性风味物质的VIP值
    注:化合物序号与表1对应。
    Figure  4.  VIP values of volatile flavor substances in pre-cooked roast fish with different raw materials

    24种潜在差异性挥发物进行聚类热图分析,结果见图5。罗非鱼聚为一类,根据热图中含量/颜色规则,罗非鱼中庚醛、(E,E)-2,4-十二碳二烯醛、2H-1-苯并吡喃-2-酮、甲氧基丁烷、2,6,10,15-四氧基庚烷相对含量高,己醛、辛醛和壬醛相对含量较高。结合ROAV值,罗非鱼挥发性差异物质主要体现为庚醛、己醛两种醛类物质;第二类聚集了其余5个样品,其中草鱼和鲤鱼聚为第一小类,差异物质为异戊醛、2-甲基丁醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛,辛醛和壬醛含量较低;钳鱼、武昌鱼与鲫鱼聚为第二小类,钳鱼挥发性差异物质主要为2-戊基呋喃,武昌鱼挥发性差异物为2,3-辛二酮、鲫鱼为2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇。聚类结果与主成分分析结果较为一致。

    图  5  不同原料预制烤鱼挥发性风味物质的聚类热图分析
    Figure  5.  Cluster heat map analysis of volatile flavor compounds in pre-cooked roast fish with different raw materials

    通过HS-SPME-GC-MS对6种不同原料预制烤鱼进行挥发成分分析,得出以下结论:a.6种不同原料烤鱼共鉴定出70种挥发性成分,罗非鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼及武昌鱼分别鉴定出31、29、27、33、28和30种,主要以醛类、醇类、烃类和芳香类等物质为主。b.结合ROAV值确定草鱼、鲤鱼、鲫鱼、钳鱼和武昌鱼的关键风味物质分别有11、12、11、10、9、9种,6个样品共有的关键风味物质有壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、2-戊基呋喃和4-烯丙基-2-甲氧基苯酚。c.采用化学计量法分析出6种不同原料烤鱼的挥发成分种类和相对含量均存在一定共性和差异,6组烤鱼样品聚类较好,筛选出24种潜在差异性标志物。罗非鱼聚为一类,挥发性差异物质为庚醛和己醛;第二类聚集了其余5个样品,其中草鱼和鲤鱼聚为第一小类,由此说明鲤鱼和草鱼特征挥发性成分相似,特征挥发性物质主要为异戊醛、2-甲基丁醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛;钳鱼、武昌鱼与鲫鱼聚为第二小类,由此说明,钳鱼、武昌鱼与鲫鱼较为相近,钳鱼挥发性差异物质主要为2-戊基呋喃,武昌鱼为2,3-辛二酮、鲫鱼为2,3-丁二醇和1-辛烯-3-醇。后期结合品质指标、原料鱼资源及成本等因素,综合分析预制万州烤鱼原料鱼的选择,为产品多样化开发提供依据。

  • 图  1   预制烤鱼挥发性组分相对含量对比

    Figure  1.   Comparison of relative content of volatile compounds in pre-cooked roast fish

    图  2   不同原料预制烤鱼挥发性风味物质PCA得分图

    Figure  2.   PCA score of volatile flavor compounds in pre-cooked roast fish with different raw materials

    图  3   不同原料预制烤鱼OPLS-DA

    注:A:得分图;B:置换检验图。

    Figure  3.   Pre-cooked roast fish OPLS-DA with different raw materials

    图  4   不同原料预制烤鱼挥发性风味物质的VIP值

    注:化合物序号与表1对应。

    Figure  4.   VIP values of volatile flavor substances in pre-cooked roast fish with different raw materials

    图  5   不同原料预制烤鱼挥发性风味物质的聚类热图分析

    Figure  5.   Cluster heat map analysis of volatile flavor compounds in pre-cooked roast fish with different raw materials

    表  1   6种不同原料预制烤鱼挥发性风味物质

    Table  1   Volatile flavors compounds of pre-cooked roast fish with 6 different raw materials

    类别编号化合物名称保留时间
    (min)
    阈值[21]
    (μg/kg)
    相对含量(%)
    罗非鱼草鱼鲤鱼鲫鱼钳鱼武昌鱼



    醛类
    1异戊醛4.135204.045±0.3413.955±0.840
    2己醛5.3814.514.69±0.8087.856±0.77112.98±1.25012.85±1.15912.11±1.35213.49±1.323
    32-甲基丁醛6.32113.714±0.1923.524±0.496
    4庚醛8.26938.198±0.2125.032±0.6320.993±0.147
    5苯甲醛10.2487501.808±0.0691.229±0.1041.179±0.0261.660±0.3092.626±0.3940.945±0.159
    6对异丙基苯甲醛10.690ND0.185±0.0464.043±0.259
    7辛醛11.5130.73.113±0.0722.700±0.1452.706±0.3822.479±0.466
    84-十二碳烯醛13.6201.40.615±0.0781.577±0.317
    9壬醛14.69518.815±0.0334.900±0.3644.097±0.3669.332±0.3939.667±0.8347.089±1.001
    10癸醛15.32022.225±0.1050.129±0.009
    114-甲氧基苯甲醛19.358ND1.097±0.0831.572±0.1652.135±0.2101.004±0.043
    12肉桂醛19.9377505.822±0.2793.618±0.0543.298±0.8804.462±0.1824.823±0.5723.454±0.907
    13(E,E)-2,4-庚二烯醛19.950ND3.553±0.2203.385±0.5421.203±0.230
    14(E,E)-2,4-十二碳二烯醛21.107ND3.543±0.1370.564±0.101
    酮类154-甲基-2-己酮7.799ND0.129±0.0400.537±0.010
    162,3-辛二酮10.8712.522.315±0.0763.012±0.3183.531±0.322
    172-庚酮10.8902.802.095±0.1872.171±0.095
    182(5H)-呋喃酮19.2881.444±0.1450.564±0.0561.395±0.513
    192,3-丁二酮19.3010.30.674±0.1080.313±0.013
    202H-1-苯并吡喃-2-酮24.371ND3.480±0.3021.224±0.0961.234±0.459
    醇类21乙醇1.4111000000.301±0.1221.136±0.0921.121±0.0111.563±0.0843.264±0.5202.484±0.314
    22正丁醇1.852459.21.524±0.0891.401±0.275
    23己醇2.02825000.134±0.0201.204±0.305
    242,6-二氯苄醇2.969ND0.765±0.0141.108±0.098
    25戊醇7.08040003.323±0.0177.082±0.986
    262,3-丁二醇2.5211000000.509±0.0844.511±0.179
    272-甲基-5-己烯-2-醇8.307ND0.720±0.0190.948±0.110
    28苯乙醇10.737ND0.846±0.0210.657±0.046
    291-辛烯-3-醇10.74414.984±0.1646.120±0.8915.854±1.2117.318±0.8513.142±0.3765.500±0.772
    302-乙基己醇19.4662700000.300±0.2211.325±0.077
    311-苯基-2-丙炔-1-醇19.873ND6.748±0.2490.168±0.037
    32辛醇22.2021101.182±0.0561.681±0.119
    酯类33异戊酸己酯16.139220.679±0.047
    34叔戊酸乙酯16.762ND1.013±0.311
    35丙位十二内酯19.26372.396±0.3010.933±0.159
    36乙酸乙烯酯21.655ND0.859±0.026
    37丙位辛内酯22.22771.401±0.0291.335±0.014
    38丙位壬内酯22.22171.315±0.0220.786±0.0831.977±0.590
    烃类39甲氧基丁烷1.436ND3.527±0.2980.385±0.008
    402,5-二甲基戊烯3.275ND0.735±0.202
    411-氨基十九烷8.282ND0.940±0.0390.555±0.069
    421,4,8-十二碳三烯11.119ND0.200±0.052
    432,5,6-三甲基癸烷11.405ND1.059±0.081
    44环己烷11.469ND1.046±0.016
    45D-柠檬烯12.398ND1.752±0.2892.893±0.0873.147±0.8812.207±0.0033.176±0.2932.096±0.484
    461-甲基环戊烯12.443ND1.019±0.152
    47十四烷14.56110000.567±0.078
    48十一烷14.612100001.984±0.1543.561±0.2053.897±0.6255.288±0.988
    49二十四烷14.631ND2.865±0.1602.750±0.134
    501,3,5-环庚烯14.981ND0.286±0.009
    513-(2-丙烯基)环丁烯15.000ND0.940±0.147
    52十二烷17.61520409.760±0.2356.028±0.43512.84±1.50612.31±1.404
    532,6,10,15-四甲基庚烷17.672ND3.038±0.1320.130±0.017
    54(Z)-9-甲基-2-十一烯19.473ND0.162±0.037
    55十三烷20.509ND6.433±0.2546.392±0.3777.837±0.9310.823±0.119
    56十六烷20.535ND2.654±0.4987.280±0.899
    577,9-二甲基-十六烷20.567ND1.871±0.153
    58十二烯22.329ND0.357±0.020
    591-十四烯22.342ND0.257±0.018
    601-甲氧基-4-正戊基苯22.857ND0.156±0.015
    61十八烷23.283ND0.224±0.025
    62十五烷25.815ND0.291±0.022
    63二十一烷31.185ND0.624±0.019
    芳香族644-硝基偶氮苯2.970ND0.982±0.048
    65茴香脑20.191ND7.649±1.1509.767±0.27210.43±0.43411.16±1.1397.621±1.5588.940±1.227
    664-烯丙基-2-甲氧基苯酚21.96562.268±0.1764.698±0.3384.424±0.4784.157±0.6393.836±0.6043.480±0.460
    67肉豆蔻醚20.255251.956±0.2052.048±0.2401.606±0.2502.305±0.1061.706±0.4681.493±0.324
    其他类682-戊基呋喃11.06263.927±0.2332.222±0.0902.666±0.2463.513±0.0595.684±0.3254.566±0.966
    69二氢-5-甲基-2-呋喃17.825ND0.898±0.092
    7017.379601.279±0.420
    注:“ND”表示阈值未查到;“−”表示未检出。
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    表  2   预制烤鱼挥发性化合物的相对气味活度值

    Table  2   Relative odor activity value of volatile components in pre-cooked roast fish

    中文名阈值[21]
    (μg/kg)
    ROAV
    罗非鱼草鱼鲤鱼鲫鱼钳鱼武昌鱼
    异戊醛20.03.303.38
    己醛4.5037.0328.5349.2930.6027.8442.30
    2-甲基丁醛1.0060.6960.20
    庚醛3.0031.0017.974.67
    辛醛0.7050.4641.3439.9949.96
    4-十二烯醛1.407.1811.65
    壬醛1.00100.080.0669.98100.0100.0100.0
    癸醛2.0012.620.69
    2,3-辛二酮2.5215.0120.4119.76
    2-庚酮2.808.498.31
    2,3-丁二酮0.3036.6917.83
    1-辛烯-3-醇1.0056.54100.0100.078.4232.5177.59
    辛醇1100.1150.216
    异戊酸己酯22.000.44
    丙位十二内酯7.003.541.88
    丙位辛内酯7.002.272.04
    丙位壬内酯7.002.1303.1303.8301.2002.920
    4-烯丙基-2-甲氧基苯酚6.004.2912.7912.607.426.618.18
    肉豆蔻醚25.000.8901.3401.1000.9900.7100.840
    2-戊基呋喃6.007.4206.0507.5906.2709.80010.730
    注:“−”表示无法计算ROAV值。
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    表  3   主成分方差贡献率

    Table  3   The variance contribution rates of principal component

    主成分初始特征值 提取载荷平方和
    总计方差百分比(%)累积(%)总计方差百分比(%)累积(%)
    F117.0739.6939.69 17.0739.6939.69
    F210.4324.2663.9510.4324.2663.95
    F37.49317.4381.387.49317.4381.38
    F45.42012.6193.985.42012.6193.98
    F52.5896.020100.002.5896.020100.00
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    表  4   风味物质主成分旋转后载荷矩阵

    Table  4   Principal component loading matrix after rotating of flavor composition

    变量成分
    F1F2F3F4F5
    异戊醛−0.950−0.2690.111−0.0300.112
    己醛0.5870.449−0.2470.0590.623
    2-甲基丁醛−0.952−0.2680.113−0.0310.093
    庚醛0.3280.8350.1440.4180.018
    苯甲醛0.595−0.0110.742−0.308−0.023
    对异丙基苯甲醛−0.531−0.231−0.005−0.0020.816
    辛醛0.9180.381−0.0280.027−0.104
    4-十二碳烯醛0.239−0.4340.538−0.613−0.299
    壬醛0.9150.2120.2740.067−0.194
    癸醛0.1100.9750.171−0.0480.072
    4-甲氧基苯甲醛0.960−0.0480.246−0.065−0.109
    肉桂醛0.5170.6780.513−0.064−0.074
    (E,E)-2,4-庚二烯醛−0.854−0.3940.257−0.2050.092
    (E,E)-2,4-十二碳二烯醛0.1480.9670.1900.0440.066
    2,3-辛二酮−0.563−0.300−0.743−0.1630.117
    2-庚酮0.3610.6220.2600.6450.005
    2(5H)-呋喃酮0.3860.707−0.5830.079−0.068
    2,3-丁二酮−0.921−0.2180.143−0.037−.0287
    2H-1-苯并吡喃-2-酮0.3120.928−0.1220.1650.004
    乙醇0.574−0.695−0.122−0.393−0.136
    正丁醇0.3470.6750.2590.5970.012
    己醇0.296−0.123−0.907−0.234−0.140
    戊醇−0.812−0.2740.058−0.0180.512
    2,3-丁二醇0.289−0.1850.1900.908−0.146
    1-辛烯-3-醇−0.355−0.014−.02390.902−0.061
    2-乙基己醇0.124−0.131−0.968−0.1670.057
    1-苯基-2-丙炔-1-醇−0721−0.1240.151−0.038−0.664
    辛醇0.445−0.178−0.7500.425−0.164
    丙位十二内酯0.606−0.4190.110−0.662−0.085
    丙位辛内酯0.3510.6590.2600.6120.010
    丙位壬内酯0.6930.1880.630−0.296−0.009
    甲氧基丁烷0.0110.9780.178−0.1050.001
    D-柠檬烯−0.348−0.7440.397−0.3650.183
    十一烷0.668−0.557−0.4800.0010.111
    二十四烷−0.3120.6140.119−0.0800.711
    十二烷−0.027−0.593−0.289−0.706−0.258
    2,6,10,15-四甲基庚烷0.1040.9760.168−0.0610.073
    十三烷0.224−0.5490.5580.076−0.575
    十六烷0.054−0.161−0.956−0.0160.173
    茴香脑−0.364−0.435−0.0990.8060.135
    (E)- 2-甲氧基-4-
    (1-丙烯基)苯酚
    −0.471−0.8410.1240.221−0.087
    肉蔻醚−0.0020.1890.5290.716−0.414
    2-戊基呋喃0.880−0.057−0.025−0.471−0.004
    注:旋转方法为凯撒正态化最大方差法,旋转在7次迭代后收敛。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-17
  • 网络出版日期:  2022-12-22
  • 刊出日期:  2023-02-28

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