發(fā)酵金鯧魚糜關(guān)鍵香氣成分分析

張大為，張 潔*，田永航

（海南熱帶海洋學(xué)院 海南省海洋食品工程技術(shù)研究中心，海南 三亞 572022）

金鯧魚（Trachinotus ovatus）屬于硬骨魚綱、鱸魚目、鲹科、鯧鲹屬，學(xué)名卵形鯧鲹，俗名黃臘鯧、金鯧。該魚蛋白質(zhì)含量豐富、口感細(xì)嫩，是我國南方沿海地區(qū)名貴海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚類之一，在海南、廣東等地區(qū)大量人工養(yǎng)殖，產(chǎn)量逐年增加[1]。但目前主要是以鮮魚銷售或初步加工為主，利潤逐漸降低，出現(xiàn)了供過于求的局面[2]。以金鯧魚為初始原料進(jìn)行深加工是增加產(chǎn)品附加值行之有效的方式，能夠促進(jìn)金鯧魚養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的必然趨勢[3]。一直以來，國內(nèi)外對魚制品的加工進(jìn)行了詳細(xì)的研究，加工成不同的魚制品是解決滯銷等系列問題的有效途徑。

發(fā)酵魚制品是一類利用微生物對原料魚中大分子物質(zhì)進(jìn)行分解、代謝，并產(chǎn)生易于消化、風(fēng)味獨(dú)特的一類傳統(tǒng)食品。國內(nèi)外研究者對發(fā)酵魚制品進(jìn)行了廣泛的研究，主要包括發(fā)酵條件、發(fā)酵劑、發(fā)酵風(fēng)味等方面[4-17]。張洵等[18]利用乳酸菌、酵母等有益微生物對發(fā)酵魚糜風(fēng)味進(jìn)行了改良，魚糜風(fēng)味得到了明顯的提升。楊菊等[19]也通過益生菌強(qiáng)化發(fā)酵魚糜制品，并對產(chǎn)品品質(zhì)及安全性進(jìn)行了評價(jià)，為發(fā)酵魚糜的加工及衛(wèi)生安全的控制提供了理論依據(jù)。SANNI A等[20]研究了發(fā)酵魚制品Momoni的理化指標(biāo)和微生物組成情況。ASIEDU M等[21]對發(fā)酵制品—Enam Ne-Setaakye在不同發(fā)酵方式下的理化指標(biāo)和微生態(tài)變化進(jìn)行了較深入的分析。

本研究以自然發(fā)酵金鯧魚糜為研究對象，在前期對該魚糜的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)發(fā)酵條件，在此基礎(chǔ)上，采用固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）技術(shù)分析發(fā)酵金鯧魚糜揮發(fā)性成分，采用氣相色譜-嗅聞（gas chromatography-olfactometry，GC-O）分析方法中的時(shí)間-強(qiáng)度法（odor-specific magnitude estimation，OSME）確定發(fā)酵金鯧魚糜的關(guān)鍵香氣成分，并通過對香氣活性成分定量并計(jì)算其風(fēng)味活性值（odor activity value，OAV），確定發(fā)酵金鯧魚糜中的關(guān)鍵香氣成分，旨在確定影響產(chǎn)品風(fēng)味的關(guān)鍵因素，為后期產(chǎn)品品質(zhì)的提升奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

發(fā)酵金鯧魚糜：海南熱帶海洋學(xué)院實(shí)驗(yàn)室制備及保存；4-辛醇（分析純）、乙醇（分析純）、正構(gòu)烷烴（C6～C27）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

T-403電子天平：北京賽多利斯儀器有限公司；EF9697精密移液器：法國Gilson公司；TRACE ULTRA-DSQII氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Thermo Fisher有限公司；ODP3嗅聞檢測儀：德國Gerstel公司；固相微萃?。⊿PME）進(jìn)樣手柄、萃取頭50/30 μm DVB/CAR/PDMS：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

稱取發(fā)酵金鯧魚糜（5.000±0.001）g于20 mL固相微萃取小瓶中，添加50 μL 4-辛醇的標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度為101.4 μg/L，溶劑為乙醇）作為內(nèi)標(biāo)，再將其放入45 ℃恒溫水浴中，平衡30 min。隨后，將老化15 min后的SPME萃取頭（在每次使用之前，都在氣相色譜儀的進(jìn)樣口中于250 ℃下老化至無雜峰。）插入到樣品瓶頂空吸附30 min，再將其從樣品瓶中拔出，插入氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）的進(jìn)樣口（250 ℃）解吸附5 min，進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析。

1.3.2 儀器分析條件

氣相色譜（GC）條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣為氦氣（He，純度99.999%），流速1.2 mL/min，不分流。HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至70 ℃；以2.5 ℃/min升至120 ℃；再以3 ℃/min升至180 ℃；最終以6 ℃/min升至250 ℃。色譜柱類型：DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升溫程序同上。

質(zhì)譜（MS）條件：電子電離（electronic ionization，EI）源，電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃；質(zhì)量掃描范圍35～450 m/z，全掃描模式。

氣相色譜-嗅聞儀（GC-O）條件：氣相色譜條件同TRACE 1310-ISQ LT，樣品在進(jìn)樣口解吸，再經(jīng)GC色譜柱分離后，以分流比1∶1分別進(jìn)入氫火焰離子化檢測器（flame ionization detector，F(xiàn)ID）檢測器和嗅聞檢測器；嗅聞儀接口溫度220 ℃，傳輸線溫度250 ℃。

1.3.3 定性定量分析

定性分析：采用譜庫檢索、標(biāo)準(zhǔn)品比對，并結(jié)合保留指數(shù)（retention index，RI）進(jìn)行揮發(fā)性化合物定性。

在相同的色譜條件下，分別將樣品與正構(gòu)烷烴（C6～C27）前后進(jìn)樣進(jìn)行分析，并與文獻(xiàn)中報(bào)道的保留指數(shù)對比，將絕對值相差30以內(nèi)的確定為同一化合物[19]。保留指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：n和n+1分別為未知化合物流出前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)，個(gè)；t為未知化合物保留時(shí)間，min；tn和tn+1為相應(yīng)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間，min。

內(nèi)標(biāo)半定量分析：以4-辛醇為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度、樣品中各組分的峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值，計(jì)算發(fā)酵金鯧魚糜中各組分的含量。

1.3.4 香氣活性物質(zhì)分析

采用氣相色譜-嗅聞（GC-O）分析方法中的時(shí)間-強(qiáng)度法（OSME）對發(fā)酵金鯧魚糜的香氣活性成分進(jìn)行篩選。樣品經(jīng)SPME萃取后進(jìn)行GC-O分析，3位評價(jià)人員記錄在嗅聞口所聞到化合物的保留時(shí)間和香味特征，0～4分打分。

1.3.5 風(fēng)味活性值的計(jì)算

式中：Ci為化合物的含量，μg/kg；OTi為該化合物在水中的閾值，μg/kg。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excell 2016作圖，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次平行實(shí)驗(yàn)的平均值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性成分分析

采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（SPME-GC-MS）技術(shù)對發(fā)酵金鯧魚糜進(jìn)行香氣成分分析，各香氣成分的定性定量結(jié)果見表1，各類香氣物質(zhì)的數(shù)量及含量分別見圖1和圖2。由表1可知，在發(fā)酵金鯧魚糜中共鑒定出168種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酯類化合物50種，其次是含氮化合物29種，酸類22種，醇類19種，含硫類15種，烴類11種，酮類8種，醛類3種，酚類3種，其他類8種。

由圖1可知，在GC-MS雙柱定性共鑒定出168種化合物中，DB-WAX、HP-5MS分別鑒定出141種和50種揮發(fā)性化合物，共同鑒定出的化合物有23種，強(qiáng)極性色譜柱DB-WAX分離出的化合物明顯對于弱極性色譜柱HP-5MS，兩種色譜柱分離鑒定出的化合物種類有明顯差異，同時(shí)采用兩種色譜柱對發(fā)酵金鯧魚糜進(jìn)行雙柱定性，避免了僅一類色譜柱的分離局限性，使揮發(fā)性物質(zhì)的鑒定更加準(zhǔn)確和全面。

表1 發(fā)酵金鯧魚糜揮發(fā)性物質(zhì)SPME-GC-MS檢測結(jié)果Table 1 Determination results of volatile components in fermented Trachinotus ovatus surimi analyzed by SPME-GC-MS

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

圖1 發(fā)酵金鯧魚糜揮發(fā)性成分中各類化合物數(shù)量Table 1 Quantity of various compounds in volatile components of fermented Trachinotus ovatus surimi

由圖2可知，發(fā)酵金鯧魚糜中各物質(zhì)百分含量最高的是酸類化合物，達(dá)到41.03%，其次是酯類21.54%，酚類13.185%，醇類10.32%，含氯類化合物8.09%，酮類2.185%，醛類、含硫類、烴類等化合物含量較低。

圖2 發(fā)酵金鯧魚糜揮發(fā)性成分中各類化合物質(zhì)量百分比Table 2 Percentage of various compounds in volatile components of fermented Trachinotus ovatus surimi

2.3 香氣活性物質(zhì)分析

SPME結(jié)合GC-O進(jìn)行香氣嗅聞分析，共嗅聞到28個(gè)香氣區(qū)域，結(jié)果見表2。

表2 發(fā)酵金鯧魚糜中香氣活性物質(zhì)的檢測結(jié)果Table 2 Determination results of aroma active components in fermented Trachinotus ovatus surimi

由表2可知，共嗅聞到28個(gè)香氣區(qū)域，鑒定出24個(gè)香氣活性物質(zhì)，其中香氣強(qiáng)度較大的有：2-甲基丁酸乙酯（酸甜，OSME=4）、甲硫醇（魚腥味，OSME=4）、2-甲基丁酸（果香，OSME=4）、丁酸（酸腐敗，OSME=4）、乙酸（酸，OSME=4）。通過定量分析和香氣閥值綜合計(jì)算OAV可知，OAV＞50的香氣活性物質(zhì)有：2-甲基丁酸乙酯（72 055）、甲硫醇（31 911）、二甲基三硫化物（1 500）、2-甲基丁酸（911）、戊酸乙酯（442）、2-甲基丙酸（251）、丁酸（68）。綜合OSME和OAV可知，發(fā)酵金鯧魚糜中較重要的香氣活性成分有：2-甲基丁酸乙酯、甲硫醇、2-甲基丁酸、丁酸。

3 結(jié)論

SPME-GC-MS在發(fā)酵金鯧魚糜中共鑒定出168種揮發(fā)性成分，其種類和質(zhì)量百分比分別為：酯類化合物50種（21.54%），含氮化合物29種（8.09%），酸類22種（41.03%），醇類19種（10.32%），含硫類15種（0.41%），烴類11種（0.12%），酮類8種（2.19%），其他類8種（0.15%），醛類3種（0.03%），酚類3種（13.18%）；經(jīng)GC-O嗅聞共鑒定出24種香氣活性化合物，結(jié)合OSME和OAV推測，發(fā)酵金鯧魚糜中較重要的香氣活性成分為：2-甲基丁酸乙酯、甲硫醇、2-甲基丁酸及丁酸。本研究為后續(xù)進(jìn)一步完善金鯧魚糜的發(fā)酵工藝提供理論和技術(shù)支持，為發(fā)酵金鯧魚糜制品的擴(kuò)大生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。