鮰魚冷藏過(guò)程中氣味和新鮮度的變化及相關(guān)性

周明珠　熊光權(quán)　喬宇　廖李　向雅芳　汪蘭　吳文錦　李新　石柳　丁安子

摘 要：以真空包裝與空氣包裝鮰魚為研究對(duì)象，采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)合電子鼻技術(shù)，對(duì)鮰魚4 ℃冷藏過(guò)程中的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，并對(duì)不同樣品的電子鼻傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合感官評(píng)分、K值、三甲胺含量、揮發(fā)性成分及電子鼻傳感器信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：鮰魚4 ℃冷藏過(guò)程中的特征風(fēng)味物質(zhì)主要為己醛、壬醛、苯甲醛和1-辛烯-3-醇;電子鼻可以區(qū)分不同冷藏時(shí)間、不同包裝的鮰魚;感官評(píng)定結(jié)果表明，鮰魚冷藏4～5 d時(shí)開始腐敗，且真空包裝組較空氣包裝組變化緩慢;冷藏鮰魚三甲胺含量和K值隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸上升，真空包裝樣品新鮮度較空氣包裝組好;相關(guān)性及主成分分析結(jié)果表明，苯甲醛、1-辛烯-3-醇可作為表征鮰魚腐敗的揮發(fā)性化合物。

關(guān)鍵詞：鮰魚;揮發(fā)性成分;新鮮度;相關(guān)性

Abstract： The volatile flavor components of channel catfish packaged under vacuum or air and stored at 4 ℃ were analyzed by solid phase mciroextraction-gas chromatography mass spectrometry （SPME-GC-MS） combined with electronic nose technology， and the electronic nose sensor signals of these two samples were analyzed. At the same time， the correlation among sensory evaluation results， freshness K value， trimethylamine content and volatile composition， and sensor signals was analyzed. The results showed that hexanal， nonaldehyde， benzaldehyde and 1-octene-3-ol were the characteristic flavor substances of channel catfish during cold storage at 4 ℃. The electronic nose could distinguish among different refrigeration durations and among different packaging methods. Sensory evaluation showed that channel catfish began to spoil starting from 4-5 days and the rate of change in the vacuum-packaged group was slower than that of the air-packaged group. The values of trimethylamine and K value increased gradually with the prolongation of storage time. The freshness of the vacuum-packaged group was better than that of the air-packaged group. The correlation analysis and the principal component analysis showed that the volatile compounds benzaldehyde and 1-octene-3-alcohol may be used for characterizing spoilage.

Keywords： Leiocassis longirostris; volatile components; freshness; correlation

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20191223-309

中圖分類號(hào)：TS254.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2020）03-0068-07

斑點(diǎn)叉尾鮰（Ictalurus punctatus）源自美洲，屬鯰形目鮰科魚類，目前在我國(guó)已廣泛養(yǎng)殖[1-2]，該魚肉質(zhì)鮮美，食用價(jià)值高[3]，蛋白質(zhì)和水分含量高，極易受到微生物污染而導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，從而降低或失去食用價(jià)值。在貯藏過(guò)程中，微生物活動(dòng)使魚體中蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含氮物質(zhì)被分解為氨、三甲胺等小分子物質(zhì)，使魚體產(chǎn)生臭味[4]。

表征魚肉腐敗的指標(biāo)一般為感官評(píng)分、菌落總數(shù)、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、pH值及K值等。其中感官評(píng)價(jià)快速、簡(jiǎn)便，但是由于存在主觀因素，會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不準(zhǔn)確，因此需要結(jié)合其他理化檢測(cè)方法來(lái)判斷[5]。水產(chǎn)品中的細(xì)菌數(shù)量是表征其腐敗程度的重要指標(biāo)，在有氧冷藏中，水產(chǎn)品中最常見的腐敗菌是假單胞菌和腐敗希瓦氏菌[6]。TVB-N含量是水產(chǎn)品新鮮度的經(jīng)典評(píng)定方法，最能反映水產(chǎn)品的新鮮度變化。魚類死后，由于魚體內(nèi)的糖酵解及ATP酶的作用導(dǎo)致乳酸積累，pH值降低;一段時(shí)間后，魚體內(nèi)的蛋白質(zhì)在微生物作用下開始分解，生成堿性物質(zhì)，pH值又開始上升，因此可以通過(guò)測(cè)定pH值的變化來(lái)評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮度[7]。劉亞等[8]研究表明，魚體內(nèi)ATP在酶的作用下發(fā)生規(guī)律變化，隨著肌苷（inosine，HxR）和次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）比值的增大，水產(chǎn)品新鮮度變差。

除了一般的理化指標(biāo)，魚肉中的揮發(fā)性成分也能有效表征魚肉腐敗，分析魚類香氣特征在某些情況下可確定其氧化或污染水平[9]。魚類死后，魚體在微生物、脂肪氧化等因素作用下，會(huì)分解代謝出氨、醇、醛、酸等物質(zhì)，使魚肉呈現(xiàn)不良風(fēng)味[6]。因此，在魚肉貯藏過(guò)程中，風(fēng)味物質(zhì)變化是判斷新鮮度的特征指標(biāo)之一。氧化三甲胺廣泛存在于水產(chǎn)品中，在微生物和酶作用下可分解為二甲胺和三甲胺。隨著水產(chǎn)品新鮮度的下降，三甲胺含量也越來(lái)越高。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，除三甲胺外，3-甲基丁醇也可以作為表征魚肉腐敗的揮發(fā)性化合物。

張晶晶等[10]發(fā)現(xiàn)另一種與腐敗較為相關(guān)的化合物3-甲基丁醇，該物質(zhì)可能為鯧魚腐敗優(yōu)勢(shì)菌的產(chǎn)物。低溫貯藏能有效抑制多種微生物的生長(zhǎng)、繁殖及魚體自身酶的活性，是水產(chǎn)品保鮮普遍采用的一種方法[11]。Koral[12]通過(guò)測(cè)定理化和感官指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)鯡魚在4 ℃冷藏3 d后品質(zhì)劣化。

本研究采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）及電子鼻技術(shù)對(duì)空氣包裝和真空包裝鮰魚4 ℃低溫冷藏過(guò)程中的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法測(cè)定鮰魚鮮度指標(biāo)K值，并進(jìn)行感官評(píng)定，探究揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、三甲胺、鮮度K值、電子鼻傳感器檢測(cè)結(jié)果之間的相關(guān)性;通過(guò)測(cè)定表征魚肉腐敗的指標(biāo)，與冷藏期間揮發(fā)性氣味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）及相關(guān)性分析后，找尋尚未發(fā)現(xiàn)且有潛力用于表征魚肉腐敗的揮發(fā)性化合物。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料為新鮮鮰魚，購(gòu)于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生鮮超市，采用聚乙烯封口袋包裝。

氯化鈉、三氯乙酸、氫氧化鈉、高氯酸、磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、腺苷-5-三磷酸（adenosine-5-triphosphate，ATP）、腺苷-5-二磷酸（adenosine-5-diphosphate，ADP）、腺苷-5-一磷酸（adenosine-5-monophosphate，AMP）、肌苷-5-一磷酸（inosine-5-monophosphate，IMP）、HxR、Hx標(biāo)準(zhǔn)品、3 mol/L三甲胺溶液（85%甲醇溶解）（分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C GC-MS儀 美國(guó)Agilent Techologies公司;PEN3電子鼻 德國(guó)Airsense公司;FiveEosy pH計(jì)瑞士Mettler-Toledo公司;KQ5200DE超聲波清洗器?昆山市超聲儀器有限公司;TGL-24MC臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司;FSH-2A可調(diào)高速均質(zhì)機(jī) 常州越新儀器制造有限公司;SHZ-D循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;SPD-M20A高效液相色譜儀 日本島津公司;MX-F渦旋振蕩器?美國(guó)Scilogex公司。

1.3 方法

1.3.1 鮰魚前處理

將新鮮鮰魚宰殺，去頭、去皮、去內(nèi)臟，用自來(lái)水清洗干凈，取其背部肉切塊，分別采用真空包裝和空氣包裝，然后均置于4 ℃冰箱內(nèi)冷藏，第0、2、3、4、5天分別采樣檢測(cè)。

1.3.2 SPME-GC-MS法測(cè)定鮰魚揮發(fā)性物質(zhì)

準(zhǔn)確稱取鮰魚背肉6 g，加入4 g NaCl和12 mL蒸餾水，置于含有微型攪拌子的20 mL頂空瓶中，將放有魚肉的頂空瓶置于60 ℃磁力攪拌水浴鍋中預(yù)熱15 min，用已活化好的75 ?m Carboxen/PDMS萃取頭吸附40 min。待吸附完畢，取出插入GC-MS儀進(jìn)樣口解吸5 min。為保證結(jié)果可靠性，每個(gè)樣品分別制備3 個(gè)平行樣。

GC條件：DB-WAX彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m），He流量1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度250 ℃。起始柱溫40 ℃，保持5 min，以3 ℃/min速率升溫至90 ℃，保持5 min，然后以8 ℃/min速率升溫至230 ℃，保持5 min。

MS條件：接口溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃;離子化方式：電子轟擊電離;電子能量70 eV，質(zhì)量范圍35～350 u。

定性分析：經(jīng)GC分離，不同組分形成各自的色譜峰，用GC-MS儀進(jìn)行分析鑒定。結(jié)果用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST08）進(jìn)行檢索，確認(rèn)揮發(fā)性物質(zhì)組成。

1.3.3 電子鼻測(cè)定鮰魚氣味

準(zhǔn)確稱取經(jīng)攪碎的鮰魚背肉3 g，置于10 mL進(jìn)樣瓶中。頂空平衡溫度35 ℃，頂空平衡時(shí)間30 min。采用便攜式電子鼻對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)。電子鼻測(cè)定條件：注射針溫度50 ℃，清洗時(shí)間100 s，進(jìn)氣量150 mL/min，測(cè)定時(shí)間120 s，特征值提取時(shí)間點(diǎn)設(shè)定為30～34 s，對(duì)特征時(shí)間段內(nèi)的信息進(jìn)行線性判別式分析（linear discriminant analysis，LDA）、傳感器載荷（Loadings）分析及PCA，每個(gè)樣品均制備3 個(gè)平行樣，結(jié)果去掉異常值，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。PEN型便攜式電子鼻傳感器性能描述如表1所示。

1.3.4 感官評(píng)定

采用模糊數(shù)學(xué)法，由5 名專業(yè)人員組成感官評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)定，針對(duì)鮰魚的色澤、組織形態(tài)、彈性、黏液和氣味5 個(gè)指標(biāo)分別評(píng)分，最后給出綜合評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

1.3.5 三甲胺含量測(cè)定

參照GB 5009.179—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中三甲胺的測(cè)定》。

1.3.6 鮮度K值測(cè)定

參照SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標(biāo)K值的測(cè)定》，準(zhǔn)確稱取2 g鮰魚背肉置于50 mL離心管內(nèi)，每個(gè)樣品取2 個(gè)平行，加入20 mL 10 g/100 mL高氯酸溶液，均質(zhì)1 min，渦旋振蕩1 min，4 ℃條件下8 000 r/min離心10 min，取出上清液;再用10 mL 5 g/100 mL高氯酸溶液提取沉淀物中的待測(cè)物，4 ℃條件下8 000 r/min離心10 min，重復(fù)操作1 次，合并上清液;用10 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)提取液pH值至6.0左右，再用1 mol/L氫氧化鈉溶液繼續(xù)調(diào)節(jié)pH值至6.0～6.4。將調(diào)節(jié)pH值后的溶液轉(zhuǎn)移至經(jīng)預(yù)冷的容量瓶中，用4 ℃超純水定容至50 mL。4 ℃條件下8 000 r/min離心10 min，減壓抽濾，0.22 ?m微孔濾膜過(guò)濾，濾液于4 ℃條件下保存待測(cè)。

HPLC測(cè)定條件：色譜柱：AQ-C18柱（250 mm×4.6 mm，5 ?m）。流動(dòng)相為0.02 mol/L KH2PO4、0.02 mol/L K2HPO4體積比1∶1的緩沖液，用磷酸溶液調(diào)節(jié)pH值至6.0。進(jìn)樣量20 ?L，流速1.0 mL/min，柱溫35 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm。K值按下式計(jì)算。

式中：HxR、Hx、ATP、ADP、AMP、IMP分別為HxR、Hx、ATP、ADP、AMP、IMP的峰面積。

1.4 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值表示。采用XLATAT軟件進(jìn)行主成分分析，采用DPS軟件進(jìn)行線性相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮰魚冷藏期間揮發(fā)性成分變化

鮰魚冷藏期間共檢出16 種揮發(fā)性成分，包括醛類、醇類、烷烴類、酮類、芳香族和硫化物等。由表3可知，鮰魚冷藏期間檢出的揮發(fā)性成分主要以醛類物質(zhì)為主，總含量較高，魚肉中的醛類物質(zhì)一般來(lái)源于不飽和脂肪酸氧化，閾值較低，對(duì)魚肉總體氣味特征有重要影響[13-16]。

其中，己醛主要來(lái)自于亞油酸氧化，呈清香和草香味，但含量過(guò)高時(shí)呈不愉快的酸敗味和刺激性辛辣味。壬醛具有魚腥味和脂肪香氣，Drumm等[17]已經(jīng)證實(shí)壬醛是油酸氧化產(chǎn)物，苯甲醛具有令人愉快的堅(jiān)果香?？諝獍b及真空包裝鮰魚冷藏期間均檢出己醛、壬醛和苯甲醛，且含量較高。鮰魚冷藏期間檢出的醛類物質(zhì)含量均為真空包裝低于空氣包裝，說(shuō)明真空包裝可以有效減少不良?xì)馕叮@與高娜娜等[18]的研究結(jié)果一致，相較于空氣包裝，真空包裝處理可以在一定程度上有效降低魚體腥味、減少不良揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生。真空包裝使包裝袋內(nèi)處于缺氧狀態(tài)，有效減緩脂肪氧化，從而可較好地減少魚肉貯藏過(guò)程中特征性醛類物質(zhì)的產(chǎn)生。不飽合醇類化合物閾值較低，具有蘑菇香氣和類似金屬味[19-20]。其中，1-辛烯-3-醇普遍存在于淡水魚中，由亞油酸的氫過(guò)氧化物降解產(chǎn)生，具有泥土或蘑菇的氣味[21]。Iglesias等[22]研究表明，魚肉中1-辛烯-3-醇含量與脂肪氧化程度高度相關(guān)。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，鮰魚中醇類化合物含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。真空包裝鮰魚醇類化合物含量較低，說(shuō)明真空包裝可以延緩鮰魚的脂肪氧化。烷烴類、酮類、芳香族化合物檢出量較低，其中萘可能與環(huán)境有關(guān)。綜上所述，己醛、壬醛、苯甲醛和1-辛烯-3-醇為鮰魚冷藏期間的主要揮發(fā)性物質(zhì)。

2.2 鮰魚冷藏期間風(fēng)味變化

2.2.1 Loadings分析

由圖1可知，第1主成分（LA1）和第2主成分（LA2）的總貢獻(xiàn)率達(dá)到96.69%，因此，該方法可以有效地對(duì)鮰魚風(fēng)味成分進(jìn)行判別。其中W1S、W1W、W2W傳感器對(duì)LA1貢獻(xiàn)率較大，W1W、W2W傳感器對(duì)LA2貢獻(xiàn)率較大。W1S傳感器對(duì)甲基類物質(zhì)靈敏度較高，W1W傳感器對(duì)硫化物靈敏度較高，W2W傳感器對(duì)芳香成分、有機(jī)硫化物靈敏度較高，說(shuō)明鮰魚4 ℃冷藏過(guò)程中苯甲醛是導(dǎo)致其風(fēng)味變化最為主要的成分，因此苯甲醛可作為鮰魚冷藏期間的主要揮發(fā)性成分。

2.2.2 PCA

k.空氣包裝組;z.真空包裝組。圖3、6同。

采用PCA將電子鼻10 個(gè)傳感器提取的樣品信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維處理，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行線性分類，在坐標(biāo)上形成一個(gè)二維散點(diǎn)圖[23]。由圖2可知，第1主成分（PC1）的貢獻(xiàn)率為87.59%，第2主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率為9.10%，2 種主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到96.69%，說(shuō)明該方法采集的數(shù)據(jù)信息幾乎可以替代鮰魚樣品氣味的大部分特征。冷藏0 d的空氣包裝組和真空包裝組樣品有重疊，說(shuō)明此時(shí)兩組間氣味差別較小;冷藏2、3、4 d真空包裝組樣品有重疊，而與冷藏5 d真空包裝組樣品距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明隨冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，真空包裝組鮰魚氣味差別不大，但冷藏5 d時(shí)氣味有較大差異;空氣包裝組樣品隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)較為分散，說(shuō)明鮰魚氣味差異較大。真空冷藏5 d、空氣冷藏4、5 d樣品與冷藏初期樣品距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明此時(shí)鮰魚氣味與貯藏初期差異明顯。

2.2.3 LDA

LDA收集所有傳感器的信息，能夠提高組間差異，而PCA不考慮組間差異，盡可能使每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行最大化區(qū)分。由圖3可知，橫軸第1線性判別函數(shù)（LD1）的貢獻(xiàn)率為63.50%，縱軸第2線性判別函數(shù)（LD2）的貢獻(xiàn)率為32.30%，總貢獻(xiàn)率達(dá)95.80%。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，空氣包裝組鮰魚在LD1方向整體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，在LD2方向呈先上升后下降趨勢(shì);真空包裝組鮰魚在LD1方向呈往復(fù)性變化趨勢(shì)，在LD2方向呈先上升后下降趨勢(shì)。除新鮮鮰魚（對(duì)照組，即0 d（k）、0 d（z））有部分重疊，其余幾組均分離較好，說(shuō)明LDA能夠明顯區(qū)分不同冷藏時(shí)間的鮰魚，且真空包裝組冷藏5 d樣品與冷藏0 d區(qū)分明顯，空氣包裝組冷藏4、5 d樣品與冷藏0 d區(qū)分明顯。真空包裝組鮰魚變化程度較空氣包裝組小，與PCA結(jié)果及K值的變化趨勢(shì)大致相同。

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