櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發(fā)性物質(zhì)的比較分析

黃忠白，丁 媛，黃 健，張迪駿，孫婷婷，何 珊，周 君，李 曄，張春丹，蘇秀榕,（.寧波大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 寧波 35；.北京普析通用儀器有限責(zé)任公司，北京 000）

櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發(fā)性物質(zhì)的比較分析

黃忠白1，丁 媛1，黃 健2，張迪駿1，孫婷婷1，何 珊1，周 君1，李 曄1，張春丹1，蘇秀榕1,*
（1.寧波大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.北京普析通用儀器有限責(zé)任公司，北京 101200）

目的：探究櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊在不同溫度條件下的揮發(fā)性風(fēng)味物 質(zhì)變化及兩者的差異，為其加工提供參考。方法：運(yùn)用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometer，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用儀對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)變化進(jìn)行檢測和分析。結(jié)果：電子鼻能夠檢測不同組織氣味的變化，兩者在新鮮與加熱后的氣味發(fā)生明顯變化，最終利用HS-SPME-GC -MS分別從新鮮、90 ℃和120 ℃的扇貝柱和扇貝裙邊中鑒定出16、20、7 種和18、18、20 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要有醇類、酮類、醛類、酯類、烴類等化合物。結(jié)論：新鮮、90 ℃和120 ℃的櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊共有的揮發(fā)性物質(zhì)分別為11、12、6種，存在差異的物質(zhì)分別有13、14、15 種。丙酸戊酯、3-甲硫基丙醇和1-辛烯-3-醇在兩者中的相對(duì)含量較高但是差距較明顯，使得兩者的風(fēng)味有差異。電子鼻與HS-SPME-GC-MS結(jié)合使用后可 以分析不同加熱溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量的變化及差異。

櫛孔扇貝；揮發(fā)性物質(zhì)；電子鼻；頂空固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀

櫛孔扇貝屬軟體動(dòng)物門（Mollusca）、雙殼綱（Bivalvia）、珍珠貝目（Pteriooda）、扇貝科（Pectinidae），俗名干貝蛤。我國櫛孔扇貝養(yǎng)殖主要在北方，其中山東沿海、遼寧沿海地區(qū)有大量的養(yǎng)殖[1]。

櫛孔扇貝肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)豐富，具有重要的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是人類理想的營養(yǎng)食品[2-3]。其閉殼肌加工的扇貝柱，是國際公認(rèn)的高檔水產(chǎn)品，被列入八珍之一。而扇貝裙邊是加工生產(chǎn)貝柱所產(chǎn)生的附屬產(chǎn)品，約占整個(gè)扇貝的30%，它具有扇貝所特有的海鮮味道，在以往的加工中，大多數(shù)被作為附加值低的動(dòng)物飼料利用或被作為廢料而丟棄，并沒有得到充分有效的利用[4-5]。這不僅極大地浪費(fèi)了海洋蛋白資源還會(huì)造成污染環(huán)境。近十幾年來，我國的扇貝養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，在規(guī)模和產(chǎn)量上均居世界第一位，扇貝柱加工過程中產(chǎn)生的大量裙邊的利用也引起了人們的廣泛關(guān)注。楊秀敏等[6]用頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase micro extraction，HS-SPME）與氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)分析了2 種扇貝水解液的風(fēng)味物質(zhì)。檢測結(jié)果顯示，利用風(fēng)味蛋白酶水解碎貝柱的水解液有51 種風(fēng)味物質(zhì)，利用枯草桿菌中性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶分段水解碎貝柱的水解液有34 種風(fēng)味物質(zhì)。胡珊珊等[7]利用SPME-GC-MS法和高效液相色譜法研究滅菌前后扇貝沙司中揮發(fā)性成分和游離氨基酸的變化。發(fā)現(xiàn)滅菌前后分別鑒定出揮發(fā)性成分為16 種和27 種，其中共有10 種相同的揮發(fā)性成分。孫玉亮等[8]采用SPME-GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)發(fā)酵前后扇貝豆醬的香氣成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在發(fā)酵前、后的扇貝豆醬中分別鑒定出60 種和100 種香氣成分。

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用電子鼻檢測技術(shù)對(duì)新鮮及不同加熱溫度條件下櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊的氣味進(jìn)行研究，還結(jié)合HS-SPME-GC-MS分析不同溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊揮發(fā)性物質(zhì)的組成，為櫛孔扇貝產(chǎn)品進(jìn)一步的開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市購帶殼鮮活櫛孔扇貝，將其洗凈，分離出扇貝柱和扇貝裙邊備用。乙腈、甲醇（均為色譜級(jí)）寧波奧博科學(xué)儀器有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PEN3便攜式電子鼻系統(tǒng) 德國Airsense公司；QP2010 GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

取扇貝柱和扇貝裙邊粉碎，分別稱取0.2 g放入樣品瓶中，擰緊瓶口，在70、80、90、100 ℃和120 ℃條件下加熱30 min，取出待測，同時(shí)分別取0.2 g新鮮扇貝柱和扇貝裙邊待測。每個(gè)溫度做5 個(gè)平行樣品。

1.3.2 電子鼻檢測

將樣品從恒溫干燥箱中取出，冷卻30 min后利用電子鼻檢測，清洗時(shí)間300～500 s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為199 s和200 s。

1.3.3 GC-MS分析

SPME條件：將萃取頭在GC的進(jìn)樣口250 ℃條件下老化45 min。萃取頭插入樣品瓶于60 ℃水浴吸附30 min后移進(jìn)GC-MS聯(lián)用儀進(jìn)樣口于250 ℃解吸2 min。

GC條件：VOCOL毛細(xì)管色譜柱（60 m×0.32 mm，1.8 μm）；載氣：He，流速0.3 mL/min；不分流模式進(jìn)樣，恒壓35 kPa；進(jìn)樣口溫度與接口溫度均為210 ℃，檢測溫度210 ℃；程序升溫：起始柱溫35 ℃保持2 min，以3 ℃/min升至40 ℃，保留1 min，再以5 ℃/min升至210 ℃，保持25 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度200 ℃；質(zhì)量掃描范圍45～500 u。

1.4 數(shù)據(jù)處理

電子鼻測定結(jié)果采用線性判別分析（l i n e a r discriminant analysis，LDA），LDA是將所提取的傳感器多指標(biāo)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對(duì)降維后的特征向量進(jìn)行線性分類，最后在LDA散點(diǎn)圖上顯示主要的兩維散點(diǎn)圖。一般情況下，總貢獻(xiàn)率超過70%～85%的方法即可使用[9]。

GC-MS檢測結(jié)果通過計(jì)算機(jī)檢索，利用NIST和Wiley譜庫相互匹配進(jìn)行定性分析。將譜庫中化合物相似度低于80（最大值為100）的組分標(biāo)為未鑒定出。各組分相對(duì)含量按照峰面積歸一化法計(jì)算[10-11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)氣味的影響

圖1 不同溫度扇貝柱（A）和扇貝裙邊（B）的LDA分析結(jié)果Fig.1 LDA analysis of scallop adductors (A) and skirts (B) heated at different temperatures

如圖1A所示，扇貝柱的LDA總貢獻(xiàn)率為82.71%。圖中每個(gè)橢圓代表不同溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。隨著溫度的變化，扇貝的揮發(fā)性氣味會(huì)呈現(xiàn)一定的聚類現(xiàn)象，數(shù)據(jù)分布越緊密，揮發(fā)性氣味越相似。由此可知，加熱后的扇貝柱與新鮮的扇貝柱相比揮發(fā)性氣味發(fā)生明顯變化，而經(jīng)100、110 ℃和120 ℃加熱的扇貝柱揮發(fā)性氣味重疊在一起。

如圖1B所示，對(duì)不同溫度條件下扇貝裙邊揮發(fā)性氣味成分進(jìn)行LDA總貢獻(xiàn)率為82.35%。70、80 ℃和90 ℃的揮發(fā)性氣味較為相似；而100、110 ℃和120 ℃的揮發(fā)性氣味重疊在一起，新鮮的扇貝裙邊揮發(fā)性氣味則明顯有別于其他溫度。

圖2 扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性氣味對(duì)比圖Fig.2 Comparison of volatility flavor in scallop adductors and skirts

由圖2可以看出，扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性氣味分布在不同區(qū)域且沒有重疊，但經(jīng)過加熱的扇貝柱和扇貝裙邊與新鮮的相比數(shù)據(jù)區(qū)域的分布距離有所減小。由此可以得出扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性物質(zhì)存在一定差異，所以選擇新鮮、90 ℃和120 ℃處理的扇貝柱和扇貝裙邊用GC-MS對(duì)其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)做進(jìn)一步鑒定和分析。

2.2 溫度對(duì)揮發(fā)性成分的影響

由GC-MS流出峰經(jīng)NIST和Wiley譜庫檢索，新鮮扇貝柱、90 ℃和120 ℃加熱扇貝柱分別鑒定出16、20 種和7 種揮發(fā)性成分。新鮮扇貝裙邊、90 ℃和120 ℃加熱扇貝裙邊分別鑒定出18、18 種和20 種揮發(fā)性成分。其中的揮發(fā)性成分主要有醇類、酮類、醛類、酯類、烴類等化合物。對(duì)兩者的揮發(fā)性物質(zhì)種類進(jìn)行比較，如圖3所示，新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊有11 種物質(zhì)相同，90 ℃條件下的扇貝柱和扇貝裙邊有12 種物質(zhì)相同，在120 ℃條件下兩者的揮發(fā)性物質(zhì)差異性較大共有的物質(zhì)只有6 種，扇貝裙邊獨(dú)有的物質(zhì)有14 種。

圖3 扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性物質(zhì)種類分析Fig.3 Volatile species anal ysis of scallop adductors and skirts

圖4 不同溫度條件下扇貝柱（a）和扇貝裙邊（b）的揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)比Fig.4 Comparison of volatile compounds in scallop adductors and skirts before and after heat treatments at different temperatures

扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性成分變化如圖4和表1所示。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊中酯類物質(zhì)所占的比例最大且相對(duì)含量幾乎相同，隨著溫度的升高，扇貝柱中酯類物質(zhì)相對(duì)含量逐漸減少，從66.62%降到7.57%；扇貝裙邊中酯類物質(zhì)相對(duì)含量也有所減少，從67.06%減少到45.34%。醇類物質(zhì)的相對(duì)含量次之，兩者中的醇類物質(zhì)相對(duì)含量大體呈上升趨勢(shì)，扇貝柱相對(duì)含量從28.92%增加到82.86%；扇貝裙邊在3 個(gè)溫度條件下的相對(duì)含量分別是29.11%、30.44%、40.56%。新鮮的扇貝柱中烴類物質(zhì)占到2.29%，加熱到90℃后烴類物質(zhì)達(dá)到27.45%，繼續(xù)加熱到120℃后烴類含量則減少到8.37%；而扇貝裙邊中的烴類物質(zhì)相對(duì)含量從0.17%增加到5.43%。扇貝柱和扇貝裙邊中的酮類物質(zhì)和醛類物質(zhì)的相對(duì)含量較少，隨溫度變化不明顯，扇貝柱呈微小的先增后減趨勢(shì)；扇貝裙邊呈小幅度的增加趨勢(shì)。

表1 扇貝柱和扇貝裙邊揮發(fā)性物質(zhì)的GC-MS分析結(jié)果Table 1 Results of GC-MS analysis of volatile compounds in scallop adductors and skirts %

由表1可知，酯類物質(zhì)是扇貝柱和扇貝裙邊的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，該類物質(zhì)是發(fā)酵或脂質(zhì)代謝產(chǎn)物生成的羧酸和醇的酯化作用的產(chǎn)物[12]，賦予食品甜香、水果香、花香[13-14]。扇貝柱和扇貝裙邊酯類物質(zhì)中主要是丙酸戊酯，其具有類似蘋果的芳香氣味。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊都呈現(xiàn)出濃郁的果香和腥味，隨著溫度升高，丙酸戊酯相對(duì)含量逐漸減少，果香和腥味也逐漸減弱。

一般來說，醇類物質(zhì)具有較高的閾值，對(duì)食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)不大[15]。扇貝柱和扇貝裙邊鑒定的醇類物質(zhì)中都含有3-甲硫基丙醇，且隨著溫度的升高，3-甲硫基丙醇的相對(duì)含量明顯增加，該物質(zhì)具有強(qiáng)烈的洋蔥、肉臭味，稀釋會(huì)出現(xiàn)醬油氣味，它增多會(huì)破壞新鮮扇貝柱和扇貝裙邊的芳香氣味[16-17]。扇貝裙邊的醇類物質(zhì)還有1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇等。1-辛烯-3-醇作為一種亞油酸氫過氧化物的降解產(chǎn)物，會(huì)使扇貝裙邊產(chǎn)生類似蘑菇的氣味。

3,5,5-三甲基-2-己烯是扇貝柱中主要的烴類物質(zhì)，通常大多數(shù)烴類物質(zhì)具有清香和甜香的風(fēng)味，特別是具有支鏈的烷烴。這類烷烴是由脂質(zhì)衍生出來的，對(duì)海產(chǎn)貝類風(fēng)味的產(chǎn)生起非常重要的作用。但是烴類化合物閾值一般較高，對(duì)食品風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，除非它以高濃度形式存在[18-19]。

醛類化合物一般通過多不飽和脂肪酸在酶和微生物的作用下發(fā)生氧化降解而生成。該類化合物有令人不快的刺激性氣味[20]。根據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于扇貝柱而言，醛類物質(zhì)在扇貝裙邊的揮發(fā)性物質(zhì)中所占比例更小。扇貝柱中的醛類物質(zhì)有庚醛、壬醛。這兩種醛具有強(qiáng)烈的油脂氣味和魚腥味，是扇貝柱腥味的主要成分[21-22]。

3 討 論

通過電子鼻結(jié)合HS-SPME-GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，櫛孔扇貝的揮發(fā)性物質(zhì)復(fù)雜且多變，加熱對(duì)于其風(fēng)味產(chǎn)生較大影響。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊的揮發(fā)性物質(zhì)組成基本相同，主要揮發(fā)性物質(zhì)都是醇類和酯類這兩類物質(zhì)。經(jīng)過加熱后，兩者的揮發(fā)性物質(zhì)組成發(fā)生了明顯的變化。經(jīng)90 ℃加熱后，扇貝柱的主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類、烴類和酯類，分別占27.38%、27.45%和40.13%；扇貝裙邊的主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類和酯類，分別占30.44%和58.80%，而其烴類物質(zhì)只占2.94%。120 ℃時(shí)，扇貝柱中醇類物質(zhì)占82.86%，酯類物質(zhì)占7.57%；扇貝裙邊中醇類物質(zhì)占40.56%，酯類物質(zhì)占45.34%。酯類物質(zhì)是使扇貝產(chǎn)生腥味[23]的主要原因，隨著溫度的升高，扇貝柱中的酯類物質(zhì)大量減少，而扇貝裙邊的酯類物質(zhì)減少緩慢，說明扇貝裙邊的腥味更大，其腥味的去除比較不易。醇類物質(zhì)的增加，會(huì)產(chǎn)生熟肉味[24]。加熱扇貝柱，其醇類物質(zhì)大量增加，熟肉味明顯；而扇貝裙邊中醇類物質(zhì)增加幅度較小，依舊存有生味。

扇貝柱和扇貝裙邊共有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有16 種。其中，相對(duì)含量較高且差別較大的揮發(fā)性物質(zhì)主要有3 種，分別為丙酸戊酯、3-甲硫基丙醇和1-辛烯-3-醇。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊中丙酸戊酯及3-甲硫基丙醇的相對(duì)含量差別不大，但經(jīng)90 ℃和120 ℃加熱后，其相對(duì)含量差距變大，丙酸戊酯在扇貝裙邊中的相對(duì)含量比在扇貝柱中高出了18.67%和37.73%；3-甲硫基丙醇的相對(duì)含量隨著加熱溫度的升高而增加，在扇貝柱中的增加量明顯高于扇貝裙邊。而1-辛烯-3-醇在扇貝裙邊中相對(duì)含量較高，但在扇貝柱中相對(duì)含量甚少，僅在90 ℃時(shí)檢出。

隨著溫度的升高，丙酸戊酯在扇貝柱中的相對(duì)含量明顯減少，但在扇貝裙邊中相對(duì)含量變化不大，使得加熱后的扇貝裙邊依然具有果香，這也許是它加熱后依然有生味的原因。扇貝裙邊中的3-甲硫基丙醇的相對(duì)含量隨溫度增加的變化不明顯，說明溫度的升高不會(huì)使扇貝裙邊具有熟的肉湯味，扇貝裙邊的加工也許比扇貝柱需要更高的溫度。1-辛烯-3-醇在扇貝裙邊中含量較高，且隨著溫度的升高，含量雖然減少但差異變化較小，該物質(zhì)具有辣的辛味和油膩的氣息，普遍存在于干魚的揮發(fā)性香味物質(zhì)中[25]，這是導(dǎo)致扇貝裙邊和扇貝柱風(fēng)味差異的原因之一。

4 結(jié) 論

電子鼻可快速、有效地區(qū)分不同溫度處理的櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊。扇貝柱和扇貝裙邊中鑒定出醇類、烴類、酯類、酮類、醛類等物質(zhì)相對(duì)含量隨著加熱溫度發(fā)生變化，從而賦予了扇貝柱和扇貝裙邊不同的特征風(fēng)味。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊均具有果香，但扇貝裙邊比扇貝柱腥味更重。經(jīng)90 ℃和120 ℃加熱后，扇貝柱和扇貝裙邊的鮮香味減弱，扇貝柱呈現(xiàn)濃郁的肉味，但扇貝裙邊依然存在腥味。因此，扇貝裙邊在加工過程可以適當(dāng)提高溫度，來降低其腥味。扇貝裙邊最適的加熱溫度還需要進(jìn)一步研究。

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Comparison of Volatile Substances in Scallop Adductors and Skirts of Chlamys farreri

HUANG Zhongbai1, DING Yuan1, HUANG Jian2, ZHANG Dijun1, SUN Tingting1, HE Shan1, ZHOU Jun1, LI Ye1, ZHANG Chundan1, SU Xiurong1,*
(1. School of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2. Beijing Purkinje General Instrument Co. Ltd., Beijing 101200, China)

Objective: To examine and compare changes of volatile substances in different parts of the scallop Chlamys farrier with different heating temperatures and consequently provide a theoretical reference for Chlamys farrier processing. Methods: The changes of volatile substances were detected and analyzed by electronic nose and headspace solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Results: The electronic nose was sensitive enough to detect the changes of odor characteristics during thermal processing. Odor of fresh scallop adductors and skirts changed signifi cantly when they were heated. A total of 16, 20, 7 and 18, 18, 20 volatile substances in scallop adductors and skirts, respectively, were identifi ed when fresh samples and those heated at 90 and 120 ℃ were detected by HS-SPME-GC-MS. The major volatile compounds include alcohols, ketones, aldehydes, ester and hydrocarbon. Conclusion: There were 11, 12 and 6 common volatile substances in fresh samples and those heated at 90 and 120 ℃, respectively, and the contents of 13, 14 and 15 volatile substances varied between scallop adductors and skirts. Electronic nose combined with HS-SPME-GCMS permits the analysis of the changes of volatile substance in scallop adductors and skirts at different heating temperatures.

Chlamys farrier; volatile substances; electronic nose; headspace solid phase microextraction (HSSPME); gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS)

10.7506/spkx1002-6630-201604018

TS254.1

A

1002-6630（2016）04-0098-05

黃忠白, 丁媛, 黃健, 等. 櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發(fā)性物質(zhì)的比較分析[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(4): 98-102.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604018. http://www.spkx.net.cn

HUANG Zhongbai, DING Yuan, HUANG Jian, et al. Comparision of the volatile substances in scallop and scallop skirt of Chlamys farreri[J]. Food Science, 2016, 37(4): 98-102. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604018. http://www.spkx.net.cn

2015-06-10

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201005016）；常見檢測物質(zhì)及海產(chǎn)檢測方法開發(fā)項(xiàng)目（HK2013000083）；寧波市重點(diǎn)項(xiàng)目（2008C10020）

黃忠白（1992—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称窓z測與研發(fā)。E-mail：397027427@qq.com

*通信作者：蘇秀榕（1956—），女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程、生物化學(xué)與分子生物學(xué)。

E-mail：suxiurong@nbu.edu.cn