電子束輻照對蟹肉嗅感及其關(guān)鍵氣味物質(zhì)的影響

梅卡琳，李高尚，陳燕婷，張進(jìn)杰，徐大倫，樓喬明，楊文鴿*

（寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江省動物蛋白食品精深加工技術(shù)重點實驗室，浙江 寧波 315211）

細(xì)點圓趾蟹俗稱“沙蟹”，分布于日本、澳大利亞、新西蘭及中國的黃海、東海、南海等，屬世界廣布廣溫廣鹽性蟹類，也是浙江近海主要經(jīng)濟(jì)蟹類之一[1]。目前細(xì)點圓趾蟹除少量鮮銷外，主要加工成蟹肉罐頭或冷凍調(diào)理蟹肉制品。

螃蟹營養(yǎng)豐富、味道鮮美，同時也是聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的8大類易引起過敏的食物之一[2]。近年來對甲殼類致敏消減方法的研究逐漸增多，如謝丹丹[3]和Kim[4]等發(fā)現(xiàn)超高壓處理可降低蝦肉過敏性；吳海明等[5]認(rèn)為木瓜蛋白酶和胰蛋白酶對凡納濱對蝦主要過敏性的消減均有作用；Khalid[6]研究表明超聲處理可明顯降低蝦過敏原的IgE結(jié)合能力。食品輻照是20世紀(jì)發(fā)展起來的冷殺菌保鮮技術(shù)，輻照可使蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生解聚、交聯(lián)、裂解及構(gòu)象的改變，降低蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，因而有望成為處理食物蛋白過敏原的新技術(shù)[7-10]。劉光明等[11]采用7～10 kGy的劑量對部分純化的蟹類過敏蛋白進(jìn)行輻照，發(fā)現(xiàn)10 kGy劑量能降低蟹類過敏蛋白的過敏原性；Byun等[12]也證明10 kGy劑量能使蝦主要過敏原的過敏活性喪失。

然而，輻照時食品中的蛋白質(zhì)、糖、脂等易與水輻解產(chǎn)生的離子和自由基作用而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其風(fēng)味發(fā)生變化。如Yun等[13]研究表明即食雞胸肉經(jīng)γ-射線輻照產(chǎn)生了較多的醛類、二甲基二硫等揮發(fā)性化合物；楊文鴿等[14]認(rèn)為3～5 kGy輻照劑量對泥蚶肉原有風(fēng)味不會產(chǎn)生明顯影響，甚至能改善其風(fēng)味；樊萍等[15]發(fā)現(xiàn)輻照面包的異味與其芳香族烴類、醛和烷烯烴類的種類和含量顯著增加有關(guān)。因此利用輻照降低食品過敏性的同時，分析其風(fēng)味的變化十分必要，但目前國內(nèi)外鮮見關(guān)于輻照對蟹肉風(fēng)味影響的研究報道。本實驗室利用電子束輻照技術(shù)、電子鼻和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析蟹肉的嗅感成分，旨在了解電子束輻照前后蟹肉風(fēng)味的變化，為進(jìn)一步利用電子束輻照降低細(xì)點圓趾蟹的過敏性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

細(xì)點圓趾蟹（Ovalipes punctatus）蟹肉為冷凍蟹肉，由舟山市常青海洋食品有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-MS-QP 2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷萃取頭 美國Supelco公司；PEN3便攜式電子鼻系統(tǒng) 德國Air sence公司；XF-D型內(nèi)切式勻漿機(jī) 寧波新芝生物科技有限公司；Biofuge Stratos型臺式高速冷凍離心機(jī) 德國Thermo Scientific公司；NBL-1020型電子直線加速器 寧波超能科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 電子束輻照處理

取冷凍蟹肉，PE袋真空包裝（250 g/包）。采用NBL-1020型電子直線加速器（10 MeV）進(jìn)行輻照，劑量分別為0、1、3、5、7 kGy和9 kGy，劑量率為1 kGy/s，每組劑量設(shè)3 個平行，輻照時樣品單包排列，不重疊，以保證輻照均勻，0 kGy劑量為對照組。

1.3.2 感官評定

感官評定小組由8 名經(jīng)過食品感官評定培訓(xùn)的人員組成，分別從氣味和色澤對細(xì)點圓趾蟹蟹肉進(jìn)行評分，評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 細(xì)點圓趾蟹蟹肉感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of O. punctatus meat

1.3.3 電子鼻檢測

PEN3電子鼻包括10 個不同的金屬氧化物傳感器，能將各組樣品不同氣味分子在其表面的化學(xué)作用轉(zhuǎn)化為電信號，從而得到不同的響應(yīng)值。10 個傳感器對應(yīng)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)各不相同，如表2所示。

表2 PEN3電子鼻傳感器性能描述Table 2 Performance descriptions of PEN3 electronic nose sensors

精確稱取蟹肉0.5 g于15 mL樣品瓶中，加蓋密封，用電子鼻探頭吸取樣品瓶，頂空分析測定其揮發(fā)性風(fēng)味。電子鼻測定參數(shù)：測試時間200 s，清洗時間300 s，內(nèi)部流量300 μL/min；獲得響應(yīng)值后，利用WinMuster軟件進(jìn)行線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。

1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味成分的萃取及氣相色譜-質(zhì)譜條件

準(zhǔn)確稱取蟹肉3 g（精確至0.01 g），置于15 mL頂空樣品瓶中，加蓋密封，將萃取頭插入樣品瓶中，60 ℃吸附30 min，210 ℃解吸5 min，用于氣相色譜-質(zhì)譜分析檢測。

色譜條件：Vocol毛細(xì)管色譜柱（60 m×0.25 mm，1.8 μm）；載氣（He）流速1.29 mL/min；進(jìn)樣口溫度210 ℃，不分流模式進(jìn)樣；程序升溫：初始溫度35 ℃，保持3 min，以3 ℃/min上升到40 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min上升到210 ℃，保持25 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；溫度200 ℃；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍m/z 33～500。

化合物鑒定：質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)檢索，與NIST和WLIEY標(biāo)準(zhǔn)譜庫相匹配，僅報道相似度大于80的鑒定結(jié)果。按面積歸一化法進(jìn)行定量分析，求得各化學(xué)成分的相對含量[16]。

1.3.5 相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）評價

參考劉登勇等[17]評價方法，以ROAV評價揮發(fā)性風(fēng)味成分對樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)。ROAV越大的揮發(fā)性風(fēng)味成分對樣品總體氣味的貢獻(xiàn)越大，ROAV≥1，為關(guān)鍵風(fēng)味成分，對樣品總體風(fēng)味起關(guān)鍵性作用；0.1≤ROAV＜1，為重要風(fēng)味成分，對樣品總體風(fēng)味具有重要的修飾作用。確定對樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分的ROAVstan為100，其他揮發(fā)性風(fēng)味成分的ROAV計算公式如下：

式中：Ci、Ti分別為各揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對含量/%和相對應(yīng)的閾值/（μg/kg）；Cstan、Tstan分別為對總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分的相對含量/%和相對應(yīng)的感覺閾值/（μg/kg）。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照對蟹肉感官評分的影響

表3 電子束輻照對蟹肉感官評分的影響Table 3 Effect of electron beam irradiation on sensory score of crab meat

由表3可以看出，電子束輻照后，蟹肉的感官評分有所下降，蟹肉固有的香味略有減弱，但未感覺到明顯異味，1、3 kGy組氣味與對照組相似，5、7 kGy組氣味與對照組略有差異，9 kGy組略有異味產(chǎn)生。輻照劑量大于5 kGy時，蟹肉顏色略微加深。說明隨著輻照劑量增加，細(xì)點圓趾蟹蟹肉的感官質(zhì)量有所下降，但均在可接受范圍內(nèi)。

2.2 電子鼻分析蟹肉的嗅感成分

圖1 電子束輻照對蟹肉嗅感的影響Fig. 1 Effect of electron beam irradiation doses on flavor of crab meat

LDA模式根據(jù)樣品在空間的分布狀態(tài)及彼此間距離，將樣品信號數(shù)據(jù)通過運算法則投影到某一方向，使組與組之間的投影盡可能分開[18]。采用LDA模式區(qū)分不同輻照組樣品，結(jié)果見圖1。其中判別式LD1和LD2分貢獻(xiàn)率分別為79.05%和9.88%，總貢獻(xiàn)率達(dá)88.93%，可用來分析蟹肉的嗅感風(fēng)味。由圖1可知，7 kGy和9 kGy組信號重疊率高，3 kGy和5 kGy組對LD1和LD2的貢獻(xiàn)均有重疊，對照組對LD1的信號與輻照組沒有重疊，對LD2的信號與3 kGy和5 kGy組有部分重疊。與對照組對比，隨輻照劑量的增大，LD1貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，LD2貢獻(xiàn)率均高于對照組。結(jié)合感官評分和電子鼻分析結(jié)果，推測蟹肉經(jīng)1、3、5 kGy劑量輻照，能較好地保留蟹肉原有嗅感，而7、9 kGy組蟹肉嗅感變化明顯，嗅感差異主要由LD1的貢獻(xiàn)下降引起。

2.3 輻照前后蟹肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

表4 蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對含量Table 4 Relative contents of volatile components in crab meat

續(xù)表4

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測輻照蟹肉中的揮發(fā)性成分，結(jié)果見表4。醇類通常具有植物香、芳香、酸敗和土腥味，一般是由脂肪氧化分解或羰基化合物還原生成[21]。醇類化合物閾值一般較高，對風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小。蟹肉經(jīng)輻照后總揮發(fā)性醇類相對含量增加，增加的醇類主要有1-辛烯-3-醇、己醇、反-2-辛烯-1-醇等，其中1-辛烯-3-醇是亞油酸氫過氧化物的降解產(chǎn)物，閾值較低，僅1 μg/kg，具有類似蘑菇的氣味，它被鑒定為一種存在于甲殼類的主要揮發(fā)性醇[22]。各組蟹肉中檢出的不飽和醇相對含量均較高，該類化合物閾值較低，具有蘑菇味和類似金屬味，對照組的揮發(fā)性物質(zhì)中不飽和醇占19.12%。

醛類常具有清香、果香、脂香、堅果香等特殊香氣，閾值一般較低，主要由脂類氧化生成[23]。在蟹肉中共檢測出6 種醛類，其中壬醛、癸醛被認(rèn)為是淡水魚土腥味的主要成分[24-25]；3-甲基丁醛、辛醛氣味閾值較低，在高濃度稀釋后分別具有愉快的水果、蜂蜜香氣，同時3-甲基丁醛在熟蝦、蟹中都有檢出[26]，其閾值較小，因此可能對蟹肉的特征風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)。

酮類物質(zhì)一般是由多不飽和脂肪酸氧化或氨基酸分解產(chǎn)生[27]。對于蟹蝦類等甲殼類，一般認(rèn)為甲基酮（C3～C17）是由其碳鏈β-氧化和脫羧作用產(chǎn)生，這些化合物具有獨特的清香味和果香，并且隨著碳鏈的延長花香味也逐漸增強(qiáng)[28]。烯酮類化合物可能是肉制品在加熱期間生成的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物，有青葉的芳香氣味[29]。

烴類是細(xì)點圓趾蟹蟹肉中被檢測到的揮發(fā)性成分種類最多的一類物質(zhì)，輻照后蟹肉的揮發(fā)性烴類化合物增加，其中十一烷和十二烷的相對含量較大，但直鏈烷烴化合物的閾值較高，對蟹肉風(fēng)味形成的直接貢獻(xiàn)不大，而烯烴類化合物可作為羰基化合物及醇類等的前體物質(zhì)，對蟹肉的整體風(fēng)味做貢獻(xiàn)。

酯類貢獻(xiàn)甜香、奶油香、水果香、花香，酯類能增強(qiáng)其他風(fēng)味化合物的氣味，起著濃郁而柔和的基底作用[30]。輻照前后共檢測出4 種酯類化合物，且其相對含量均隨輻照劑量的增強(qiáng)而降低。酚類物質(zhì)往往具有木香、煙熏香、焦香，但從細(xì)點圓趾蟹蟹肉中檢測到的酚類化合物很少，對蟹肉整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)也很小。

一些含苯環(huán)的烴類具有刺激性氣味，如苯、甲苯、萘、1-甲基萘，這類化合物的生成途徑并不清楚，有些被認(rèn)為是螃蟹的生活環(huán)境造成的[31]，這可能是使蟹肉呈現(xiàn)刺激性氣味的原因。雜環(huán)化合物也是重要的肉類風(fēng)味劑，一般通過脂質(zhì)降解物和美拉德反應(yīng)物相互作用生成。在細(xì)點圓趾蟹蟹肉中檢測到2-乙基吡啶，高濃度的吡啶化合物給人一種不愉快的刺激味，而低濃度時則有令人愉快的芳香味[32]。吡嗪類化合物對堅果味、土腥味和水果味有貢獻(xiàn)，風(fēng)味閾值較低，如在對照組蟹肉中檢測到的2,5-二甲基吡嗪、甲基吡嗪。在蟹肉中還含有長葉烯、檸檬烯等萜類化合物，檸檬烯經(jīng)常被報道存在于各種魚蝦類組織中，有令人愉快的新鮮甜味。苯并噻唑也在蟹肉中被檢測，噻唑類化合物具有堅果和爆米花般的香氣。

2.4 輻照對蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成的影響

表5 蟹肉中的揮發(fā)性物質(zhì)種類及其相對含量Table 5 Classes and relative contents of volatile components in crab meat

由表5可知，蟹肉的揮發(fā)性風(fēng)味化合物中烴類、醇類物質(zhì)種類最多，而醇類相對含量最高。對照組蟹肉共鑒定出55 種揮發(fā)性成分，1、3、5、7 kGy和9 kGy劑量組中分別為60、57、62、60 種和58 種，與對照組相比有所增加，且各成分相對含量發(fā)生不同程度變化。對照組蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味成分中相對含量為醇類27.37%、醛類

20.55 %、烴類18.96%及酯類11.44%；與對照組相比，經(jīng)過1～9 kGy劑量輻照，蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味化合物中未檢測到吡嗪類物質(zhì)，醇類和烴類物質(zhì)總量均有增加，酯類有所下降，且各物質(zhì)的種數(shù)也發(fā)生不同程度的變化。

2.5 關(guān)鍵氣味成分的確定

表6 蟹肉揮發(fā)性成分ROAVTable 6 ROAV of volatile compounds in crab meat

揮發(fā)性化合物的含量與風(fēng)味特征沒有直接關(guān)系，對總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)由揮發(fā)性化合物的感覺閾值及其含量共同決定。為進(jìn)一步確定細(xì)點圓趾蟹蟹肉的主體風(fēng)味成分，計算ROAV，其中ROAV不小于0.1的物質(zhì)如表6所示。壬醛在蟹肉中的相對含量較高，其閾值較小，僅1.1 μg/kg，對總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，定義壬醛的ROAVstan為100。對照組蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味的關(guān)鍵成分為壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、檸檬烯，輻照后蟹肉揮發(fā)性風(fēng)味的關(guān)鍵成分沒有改變，說明輻照基本不影響蟹肉的嗅感特征；比較其中的1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛2 種關(guān)鍵風(fēng)味成分，隨輻照劑量的增加，1-辛烯-3-醇的ROAV不斷增加，而3-甲基丁醛的ROAV不斷下降，感官結(jié)果顯示高劑量輻照組蟹肉固有香味略有減弱、并略有異味產(chǎn)生，推測與1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛的變化有關(guān)。在對照組中，辛醇、3-丙基-1-丁醇、反-2-辛烯-1-醇、2-壬酮、1-甲基萘、2-甲基萘、鄰二甲苯、甲基壬基甲酮、萘、乙酸丁酯和2-辛酮對蟹肉總體風(fēng)味具重要修飾作用，是蟹肉中的重要風(fēng)味成分，而在輻照組中乙酸丁酯對風(fēng)味的影響減弱，不再是重要風(fēng)味成分。酯類能增強(qiáng)其他風(fēng)味化合物的氣味，起著濃郁而柔和的基底作用。辛醇在3、7、9 kGy組中均不是重要風(fēng)味成分，2-壬酮和2-辛酮在3 kGy組中不是重要風(fēng)味成分，但在7、9 kGy組中仍是重要風(fēng)味成分，可能與電子鼻分析結(jié)果中7 kGy組和9 kGy組重疊率高，并且與3 kGy組沒有重疊有關(guān)。

3 結(jié) 論

與對照組相比，輻照后蟹肉的固有香味略有減弱，但沒有明顯異味產(chǎn)生。電子鼻分析結(jié)果表明1、3 kGy和5 kGy輻照對蟹肉的嗅感無明顯影響，但7 kGy和9 kGy處理后蟹肉嗅感變化明顯；通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜結(jié)合ROAV分析，蟹肉風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者為醛類、醇類，蟹肉經(jīng)輻照后總揮發(fā)性醇類相對含量增加，輻照前后共檢測出4 種酯類化合物，且其相對含量均隨輻照劑量的增強(qiáng)而降低，這可能使蟹肉固有的香氣變淡。1～9 kGy輻照后蟹肉風(fēng)味成分的種數(shù)有所增加，但關(guān)鍵氣味物質(zhì)和對嗅感有修飾作用的物質(zhì)沒有改變，揮發(fā)性風(fēng)味的關(guān)鍵成分均包括壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、檸檬烯。總體上，蟹肉經(jīng)5 kGy及以下劑量電子束輻照能較好的保持其原有嗅感，而7 kGy和9 kGy輻照會導(dǎo)致輕微異味的產(chǎn)生，但仍在可接受范圍。