張晶晶,梁 萍,施文正,顧賽麒,王錫昌
(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306)
不同冷藏期鯧魚及草魚氣味變化分析
張晶晶,梁萍,施文正*,顧賽麒,王錫昌
(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306)
以鯧魚和草魚分別作為海水魚和淡水魚代表,利用電子鼻評價冷藏條件下不同貯藏期的魚肉氣味,并通過氣相色譜-質(zhì)譜檢測揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化。結(jié)果表明,電子鼻可以較好區(qū)分不同貯藏期的魚肉氣味,且草魚的氣味變化較鯧魚更為顯著。貯藏期間鯧魚和草魚分別鑒定出22 種和19 種揮發(fā)性物質(zhì),主要包括醛類、醇類、酯類及腐敗性化合物等。新鮮鯧魚揮發(fā)性風(fēng)味主要以1-戊烯-3醇、己醛、1-辛烯-3醇、庚醛、2-辛烯醛為主,草魚以己酸甲酯為主。貯藏期間,鯧魚和草魚氣味成分變化也具有差異性,鯧魚中和腐敗相關(guān)的化合物主要為三甲胺和3-甲基丁醇等,且貯藏過程中醛類、醇類均呈下降趨勢;草魚貯藏過程中的第2天及第4天較為相關(guān)的化合物為癸醛、1-辛烯-3醇、己醛和壬醛等脂肪氧化的產(chǎn)物,而貯藏后期與腐敗相關(guān)的化合物較少。上述結(jié)果初步說明生長環(huán)境、脂肪氧化及微生物腐敗影響了海魚和淡水魚冷藏期氣味形成。
鯧魚;草魚;電子鼻;氣相色譜-質(zhì)譜;揮發(fā)性風(fēng)味
淡水魚和海水魚的氣味存較大差異。新鮮海水魚的氣味比較柔和,通常為各種羰基化合物和醇提供的清香,而淡水魚較海水魚有明顯的土腥味[1]。不同魚類在貯藏過程中的氣味特征與魚類生活環(huán)境導(dǎo)致的微生物種類差異、脂肪氧合酶活性及特性的差異、脂肪酸構(gòu)成差異均有一定關(guān)系[2]。鯧魚(Pampus sinensis)是中國沿海地區(qū)產(chǎn)量較高的經(jīng)濟(jì)型魚類,2014年全國海洋捕撈產(chǎn)量達(dá)32.99萬t[3],其富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸及多種微量元素,肉質(zhì)細(xì)嫩,烹飪后較少有魚腥味而受到大眾喜愛。草魚(Ctenopharyngodon idellus)為我國四大家魚之一,2014年草魚養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)537.68萬t[3],魚肉營養(yǎng)豐富、味道鮮美,食用價值高,但由于生活或養(yǎng)殖環(huán)境含有大量藻類,適合放線菌繁殖生長,細(xì)菌通過魚鰓侵入魚體血液中,使魚體具有海魚通常沒有的土臭味,而在貯藏過程中,海魚和淡水魚呈現(xiàn)的氣味特點也不盡相同。由于部分地區(qū)生活環(huán)境所限制,魚類消費多以淡水魚或養(yǎng)殖魚類為主,因此以海魚的典型鯧魚和淡水魚典型草魚為比較對象,希望通過對其兩者在新鮮及貯藏期間的氣味變化作比較,初步探討兩類魚氣味差異及來源,為進(jìn)一步改善淡水魚養(yǎng)殖或加工條件提供一定的借鑒。
電子鼻能模擬人的嗅覺系統(tǒng),利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)曲線來識別樣品氣味,并對樣品整體氣味進(jìn)行判別,是一種操作簡單、快速、準(zhǔn)確的無損分析技術(shù)而被廣泛應(yīng)用[4-5]。頂空固相微萃?。╯o lid phase micro-extraction,SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于食品中揮發(fā)性成分的測定,SPME集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體,可以萃取食品中的揮發(fā)性物質(zhì),該前處理方式具有成本低、操作方便等優(yōu)點[6]。
本實驗選取鯧魚和草魚分別作為海水魚和淡水魚的代表,利用電子鼻結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)分析貯藏7 d兩者揮發(fā)性成分的變化,通過研究其新鮮及冷藏過程中的氣味變化差異以及引起差異的可能原因,以期為改善養(yǎng)殖魚類揮發(fā)性風(fēng)味提供一定的參考。
1.1材料
新鮮鯧魚,購于浙江舟山水產(chǎn)城;新鮮草魚,購于上海市古棕路菜市場。
1.2儀器與設(shè)備
AUW320電子分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;FJ200-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī) 上海標(biāo)本模型廠;PHS-3C pH計 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;Fox 4000 Sensory Array Fingerprint Analyzer 法國Alpha MOS公司;7890-5977A GC-MS聯(lián)用儀 美國Agilent公司;65 μm PDMS/DVB SPME萃取頭、手柄 美國Supelco公司;25 μL 1700系列氣相進(jìn)樣針 上海安譜實驗科技股份有限公司。
1.3方法
1.3.1樣品前處理
取新鮮的鯧魚和草魚,清洗后去頭尾、皮、內(nèi)臟,切塊后(草魚取背部白肉)混合均勻,用保鮮袋分裝,每份20 g于4 ℃冰箱冷藏待用,在不同的時間內(nèi)(1~7 d)取出樣品進(jìn)行電子鼻和GC-MS檢測。
1.3.2電子鼻測定
新鮮草魚和鯧魚分別去頭、去皮和去內(nèi)臟,分別取腹部肌肉和白肉后攪碎,準(zhǔn)確稱取經(jīng)攪碎的鯧魚和草魚魚肉各1.0 g,加入1.0 mL 0.18 g/mL NaCl溶液,勻漿后精確稱取每份質(zhì)量(2.00±0.01)g的魚肉樣,立即裝入5 mL電子鼻自動進(jìn)樣瓶中,封蓋后將進(jìn)樣瓶于45 ℃平衡10 min后,以潔凈干燥空氣為載氣,流速150 mL/min,進(jìn)樣體積2 500 μL,1 s進(jìn)樣完畢,注射針溫度55 ℃,數(shù)據(jù)采集時間120 s,傳感器清洗時間1 080 s。為保證結(jié)果可靠性,兩種魚肉分別制備8 個平行樣。
1.3.3GC-MS檢測
1.3.3.1頂空SPME
新鮮草魚和鯧魚分別去頭、去皮和去內(nèi)臟,各取腹部肌肉和白肉后攪碎,分別稱取經(jīng)攪碎的鯧魚和草魚魚肉各2.5 g,加入2.5 mL 0.18 g/mL NaCl溶液,勻漿后置于含有微型攪拌子的15 mL頂空瓶中,將含有魚肉的頂空瓶然后置于磁力攪拌水浴鍋中,并將SPME針管插入頂空瓶的硅橡膠瓶墊,伸出65 μm PDMS/DVB萃取頭,在45 ℃條件下頂空吸附30 min。待吸附完畢,取出插入GC-MS進(jìn)樣口解吸5 mi n。為保證結(jié)果可靠性,兩種魚肉分別制備3 個平行樣。
1.3.3.2測定條件
GC條件:HP-5ms石英毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm,0.5 μm);升溫程序:起始溫度30 ℃保持1 min,以10 ℃/min升至120 ℃,保持0 min,以15 ℃/min升至250 ℃,保持3 min。載氣為99.999%高純氦氣,流速1.2 mL/min,壓力59.3 kPa,分流比5∶1。
MS條件:電子電離源;電子能量70 eV,燈絲發(fā)射電流200 μA,離子源溫度230 ℃,四極桿溫度150 ℃,檢測器溫度250 ℃,GC-MS接口溫度280 ℃,檢測器電壓1.2 kV,質(zhì)量掃描范圍m/z 50~350。
1.4數(shù)據(jù)處理
1.4.1定性與定量
定性方法:將測得各揮發(fā)物的譜圖與NIST 2008和Wiley 9譜庫中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的譜圖進(jìn)行比對,僅報道正反匹配度均大于800(最大值為1 000)的結(jié)果;同時計算各揮發(fā)物的保留指數(shù)(retention index,RI)并與文獻(xiàn)中的RI值進(jìn)行比對,RI的計算公式如下:
式中:Rt(x)、Rt(n)及Rt(n+1)分別為待測揮發(fā)性成分、含n個碳原子正構(gòu)烷烴及n+1個碳原子正構(gòu)烷烴的保留時間。
定量方法:按照絕對峰面積表示。
1.4.2主成分分析(principal component analysis,PCA)和貨架期(shelf life,SL)分析
由AlphaSoft V12.0及SPSS 19.0軟件完成。
2.1電子鼻檢測
2.1.1PCA
圖1 貯藏于4 ℃條件下草魚(A)和鯧魚(B)揮發(fā)性氣味在不同貯藏時間內(nèi)的PCAPCAFig.1 Principal component analysis (PCA) of the volatile components of grass carp (A) and pomfret (B) during different storage periods at 4 ℃
PCA是對所提取的傳感器多指標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維處理,在保存原數(shù)據(jù)中的主要信息的基礎(chǔ)上,對降維后的特征向量進(jìn)行線性分類,最終以二維散點圖形式呈現(xiàn)出來[7],其中PC1和PC2包含了在PCA轉(zhuǎn)換中得到的第1主成分和第2主成分的貢獻(xiàn)率,貢獻(xiàn)率越大,說明所選取的主要成分對原來多指標(biāo)信息的代表性越強(qiáng)[8]。如圖1所示,PC1和PC2的貢獻(xiàn)率之和各達(dá)90%和80%以上,說明不同貯藏期間樣品氣味差異明顯,這2 個主成分能較好地反映原始高維矩陣的信息。從表1可以看到,草魚和鯧魚均在貯藏前5 d樣品間的距離差異不明顯,但前5 d與第6天及第7天的樣品間馬氏距離明顯增加,這可能和這2 種魚均在第5天產(chǎn)生更為顯著的腐敗有關(guān)。而且草魚貯藏6 d之后的樣品和其他組較鯧魚的距離更遠(yuǎn),差異更為顯著。
表1 PCA圖馬氏距離Table1 Mahalanobis distance of PCA analysis
2.1.2SL分析
圖2 不同貯藏時間鯧魚和草魚的SL分析Fig.2 Shelf life charts for pomfret and grass carp during different storage periods at 4 ℃
電子鼻SL分析是以PCA為基礎(chǔ),以時間為橫坐標(biāo),相同條件下樣品的不同貯藏時間的傳感器響應(yīng)值的重心差距為縱坐標(biāo),來表示樣品在不同貯藏條件下的氣味變化[4],如圖2所示,隨貯藏時間的延長,2 種魚的氣味變化均較大,草魚和鯧魚均在貯藏3 d后和原點的距離達(dá)到最大,這可能和放置3 d后產(chǎn)生了明顯腐敗有關(guān),而貯藏3 d的樣品在SL圖上顯示下降,可能與貯藏過程中氣味強(qiáng)度減弱有關(guān)。相較之下,第2天的草魚樣品和新鮮樣品間的差距也較鯧魚較大,這與上述PCA所呈現(xiàn)的結(jié)果一致,推斷可能和草魚較易腐敗相關(guān)。兩者在第5天的時候又出現(xiàn)了第2個拐點,且草魚氣味較鯧魚也更為劇烈,這可能和樣品深度腐敗造成氣味更為強(qiáng)烈有關(guān)。總體看來,貯藏期間草魚的氣味變化較鯧魚差異更為明顯,這和PCA呈現(xiàn)的結(jié)果基本一致。
2.2SPME-GC-MS測定及揮發(fā)物分析
貯藏期間鯧魚共檢測出22 種揮發(fā)性成分,草魚共檢測出19 種揮發(fā)性成分,其中主要為醛類、醇類、酮類、烴類等,詳細(xì)結(jié)果見表2。
2.2.1醛類物質(zhì)
醛類是脂肪氧化的主要產(chǎn)物,閾值相對較低,對魚類總體氣味貢獻(xiàn)明顯[9],在不同貯藏期間的鯧魚和草魚樣品中均能檢測到如己醛、壬醛、癸醛等飽和直鏈醛。己醛產(chǎn)生途徑多樣[10],在新鮮魚肉或腐 敗過程中各呈現(xiàn)不同的氣味特征,普遍存在于淡水及海水魚中[11]。壬醛具有較強(qiáng)的青草味[12]或脂肪味[13],為油酸的氧化產(chǎn)物[10]。癸醛具有香甜味,對鯧魚氣味貢獻(xiàn)較大[14]。2-辛烯醛對魚腥味也有一定影響,可能與其他成分共同構(gòu)成魚腥味[10]。
由表2可知,鯧魚中醛類物質(zhì)含量總體呈下降的趨勢,草魚中大部分醛類呈先下降后上升的趨勢。鯧魚中醛類尤其是己醛,隨著貯藏時期的延長己醛的含量下降并且甚至消失,說明隨著時間 的延長鯧魚腐敗時,腥味會逐漸減小,而草魚會先上升后下降并且在第3天時腥味超過了鯧魚,達(dá)到了最大值。因此通過某些醛類的變化可以反映貯藏過程中海水魚、淡水魚揮發(fā)性物質(zhì)中醛類的變化、脂肪的氧化程度,為判斷其新鮮度提供依據(jù)。這與李婷婷等[5]對三文魚片冷藏過程中揮發(fā)性成分的變化一致。
2.2.2醇類物質(zhì)
不變飽和醇閾值較低,對魚肉的氣味貢獻(xiàn)較大[14],例如1-辛烯-3-醇、2-辛烯-1-醇、1-戊烯-3-醇等。1-辛烯-3-醇被報道普遍存在于淡水和海水魚,揮發(fā)性氣味重,由亞油酸的氫過氧化物降解產(chǎn)生,具有類似泥土或蘑菇的氣味[15]。Iglesias等[16]報道1-戊烯-3-醇和1-辛烯-3-醇含量與魚肉脂肪氧化有關(guān)的化學(xué)指標(biāo)高度相關(guān),是亞油酸氧化后產(chǎn)生的小分子揮發(fā)物,從表2可看出,鯧魚在貯藏過程中這兩種物質(zhì)含量逐步下降,可能與脂肪氧合酶活性下降有關(guān)。
2.2.3酯類物質(zhì)
酯類化合物一般由酸和醇酯化作用縮合而成,是肉品特征香味的重要來源[17]。由表2可知,兩種魚均檢出丁酸甲酯及己酸甲酯。酯類化合物在新鮮及貯藏期的魚肉中報道較少,田迪英等[13]在5 種海魚中檢出乙酸乙酯、丁酸甲酯呈先上升后下降的趨勢,并均在第2天達(dá)到最大值,酯類物質(zhì)的增加可能與魚體內(nèi)源酶及微生物代謝共同作用導(dǎo)致[7],后期下降可能和某些醇和酸的含量降低有關(guān)。草魚中檢出n-己酸己烯酯,周才瓊等[18]的研究中證實該物質(zhì)屬于酸肉發(fā)酵過程中的揮發(fā)性物質(zhì)。該物質(zhì)在鯧魚中未檢出。
2.2.4芳香類物質(zhì)
苯、甲苯類化合物一般由脂類氧化或苯丙氨酸分解代謝產(chǎn)生,或由環(huán)境帶入[19],能造成不愉快氣味。由表2可知,兩種魚肉均檢出較高含量的苯系物,可能在一定程度上反映魚體脂肪的氧化程度。草魚中未檢出甲苯,Ogata等[20]研究指出,近海魚類面臨石油等工業(yè)產(chǎn)物的污染,而通過GC-MS聯(lián)用檢測得到,甲苯為一種環(huán)境帶入的主要異味物質(zhì),表明甲苯可能與魚類生活環(huán)境受污染程度相關(guān),推測此次實驗未檢測出甲苯與之相關(guān)。
2.2.5其他
萘和檸檬烯類可能與環(huán)境有關(guān),在龍蝦、扇貝和蟹中均有檢出[21-22]。D-檸檬烯在兩種魚貯藏期中均有較高含量的檢出。三甲胺由氧化三甲胺在細(xì)菌酶的作用下產(chǎn)生,呈現(xiàn)令人不愉快的氨味并廣泛存在于水產(chǎn)品中尤其海魚[23],是魚類腐敗的標(biāo)志物。由表2可知,在鯧魚中檢出三甲胺,實驗數(shù)據(jù)表明隨著貯藏時間的延長,鯧魚中三甲胺的含量在第4天有了顯著增加,這與上述電子鼻SL基本一致。
2.3魚肉揮發(fā)性成分PCA
圖3 鯧魚(A)和草魚(B)貯藏期間內(nèi)揮發(fā)物PCA載荷圖Fig.3 Biplot of principal component analysis (PCA) of the volatile compounds of pomfret and grass carp during different storage periods at 4 ℃
將鯧魚和草魚中各揮發(fā)物的絕對峰面積經(jīng)Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化后作為PCA的原始數(shù)據(jù),結(jié)果如圖3所示。從圖3A可以看出第1~3天均在第1和第4象限(右上和右下側(cè)),屬于比較新鮮的樣品,第4天偏向于第2象限(左上側(cè)),而第2~7天均位于第2和第3象限(左上和左下側(cè)),因此可以看出以揮發(fā)物為變量所做的貯藏期內(nèi)主成分載荷圖,可以較好地區(qū)分各類新鮮度的樣品。另外,新鮮鯧魚和1-戊烯-3醇、己醛、1-辛烯-3醇、庚醛等較相關(guān),Josephon等[24]認(rèn)為己醛、1-辛烯-3-醇等和新鮮魚類呈植物性氣味相關(guān)。章超燁等[25]對鯽魚各部分氣味成分分析也表明,新鮮樣品具有的特征氣味與己醛、1-戊烯-3醇、1-辛烯-3醇、庚醛及2-辛烯醛有關(guān)。而第5、6天樣品位置與三甲胺、3-甲基丁醇及一些有特殊氣味的酯類較為緊密,說明樣品在此期間內(nèi)發(fā)生了明顯的腐敗,三甲胺通常為魚肉腐敗的標(biāo)志性產(chǎn)物,而在此次實驗中還發(fā)現(xiàn)了另一種與腐敗較為相關(guān)的化合物3-甲基丁醇,該物質(zhì)有報道可能為腐敗優(yōu)勢菌的產(chǎn)物[26]。而與放置7 d的樣品相關(guān)的化合物較少,這可能與樣品深度腐敗后產(chǎn)生揮發(fā)性的風(fēng)味的前體物質(zhì)有所損失有關(guān)。
表2 不同貯藏期間草魚和鯧魚揮發(fā)性成分變化Table2 Changes in volatile components of grass carp and pomfret during different storage periods at 4 ℃
從圖3B可以看到,新鮮草魚樣品的氣味和己酸甲酯呈較密切關(guān)系,而脂肪氧化產(chǎn)物相關(guān)的化合物癸醛、1-辛烯-3醇、己醛和壬醛均和第2天和第4天的樣品密切相關(guān),這可能與草魚在貯存過程中脂肪氧合酶活性增大,異味增強(qiáng)有關(guān),劉奇[27]將冷藏條件下貯藏7 d的鱘魚肉脂質(zhì)氧合酶活性做了檢測,結(jié)果也表明該酶在冷藏期間活性有先增加后降低的趨勢,該結(jié)果的呈現(xiàn)也基本與草魚SL較鯧魚更為變化明顯一致。而貯藏第5天后的樣品主要與丁酸甲酯、2-辛烯-1醇及2-甲基-2己醇位置較相近,這和鯧魚在后幾天呈現(xiàn)腐敗標(biāo)志性產(chǎn)物三甲胺及3-甲基丁醇差異較大,可能與2 種品種魚類中微生物種類及代謝有關(guān),需做進(jìn)一步研究探討。
將揮發(fā)物PCA與電子鼻模擬的SL曲線比較也可以看到,2 種魚貯藏前期的樣品與醛醇等重要氣味化合物較為相關(guān),而貯藏中期則與氣味貢獻(xiàn)不大的烷烴類等物質(zhì)相關(guān),貯藏6 d后產(chǎn)生深度腐敗標(biāo)志物或重要氣味化合物時,氣味強(qiáng)度再度增加,這與SL較為一致。
從電子鼻檢測的SL結(jié)果來看,草魚的SL變化較鯧魚更為顯著。新鮮鯧魚的揮發(fā)性風(fēng)味主要以醛類和醇類為主,在貯藏過程中這些物質(zhì)的含量有所下降,貯藏后期產(chǎn)生海魚特有的三甲胺及3-甲基丁醇等腐敗標(biāo)志物。新鮮草魚相關(guān)的氣味化合物較少,在貯藏期間產(chǎn)生較多醛類和醇類,而貯藏后期與腐敗相關(guān)的化合物較少。揮發(fā)的PCA顯示兩種魚在貯藏期間的揮發(fā)物分布情況與電子鼻檢測的SL情況基本一致,且結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)能較好地鑒定出兩種魚冷藏期間氣味變化差異的具體揮發(fā)物。
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Changes in Volatile Compounds of Pomfret and Grass Carp during Different Storage Periods
ZHANG Jingjing, LIANG Ping, SHI Wenzheng*, GU Saiqi, WANG Xichang
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
Pomfret and grass carp were chosen as representatives of sea and freshwater fish, respectively to investigate odor changes by electronic nose (E-nose) and changes in volatile flavor components during chilled storage by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that e-nose could distinguish the odor of different species of fish at different storage periods, and the odor changes of grass carp were much more obvious. A total of 22 and 19 volatiles were identified in pomfret and grass carp, respectively, during refrigeration, mainly consisting of aldehydes, alcohols, esters, and putrefactive compounds etc. The major volatiles of fresh pomfret were 1-penten-3-ol, 1-octen-3-ol, hexanal, heptanal and 2-octenal, while the major volatile of grass carp was caproic acid methyl ester. There were different changes in odorous components of pomfret and grass carp during refrigeration. The putrefactive compounds of pomfret were mainly trimethylamine and 3-methyl-butanol, and the contents of most aldehydes and alcohols showed a decreasing tendency. The fat oxidation products decanal, 1-octen-3-ol, hexanal and nonanal were found to be the main volatiles of grass carp stored for two and four days. Moreover, fewer putrefactive compounds were detected during the late storage period. The above results noted that growing environment, lipid oxidation and microbial spoilage may influence the odor of sea fish and freshwater fish during cold storage.
pomfret; grass carp; electronic nose; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); volatile compounds
10.7506/spkx1002-6630-201620006
TS254.4
A
1002-6630(2016)20-0031-06
張晶晶, 梁萍, 施文正, 等. 不同冷藏期鯧魚及草魚氣味變化分析[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(20): 31-36. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201620006. http://www.spkx.net.cn
ZHANG Jingjing, LIANG Ping, SHI Wenzheng, et al. Changes in volatile compounds of pomfret and grass carp during different storage periods[J]. Food Science, 2016, 37(20): 31-36. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201620006. http://www.spkx.net.cn
2016-04-11
國家自然科學(xué)基金面上項目(31471685);上海市高校知識服務(wù)平臺項目(ZF1206)
張晶晶(1985—),女,工程師,博士研究生,研究方向為水產(chǎn)品加工。E-mail:zhangjj@shou.edu.cn
施文正(1975—),男,副教授,博士,研究方向為水產(chǎn)品加工。E-mail:wzshi@shou.edu.cn