熱風干制前后凡納濱對蝦中脂質(zhì)及其脂肪酸組成變化

鄭小善，吉宏武,2, ，張澤偉，張 迪，周 瑩，唐振冬，孫衛(wèi)振，劉書成,2，宋文奎

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點實驗室，廣東省海洋生物制品工程實驗室，廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點實驗室，廣東湛江 524088；2.大連工業(yè)大學(xué)，海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，遼寧大連 116034）

凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）又名為南美白對蝦，是我國主要養(yǎng)殖蝦類品種之一，2020年中國蝦產(chǎn)量496.95萬噸，其中凡納濱對蝦產(chǎn)量186.29萬噸[1?2]。因其水分含量高，且表面附著大量微生物，具有極易腐敗變質(zhì)的特性[3]。在高溫干制過程，對蝦內(nèi)源性酶、表面微生物被殺滅，干制后的對蝦水分含量較低，不利于微生物生長，因此熱風干制是有效防止對蝦腐敗變質(zhì)的方法之一；蝦干制品不僅具有貨架期長、貯藏運輸方便等優(yōu)點，而且色澤鮮艷、風味獨特，深受消費者喜愛[4?5]。

凡納濱對蝦干制后具有獨特的香氣，干制品的香氣在決定產(chǎn)品質(zhì)量和消費者接受度方面起著關(guān)鍵的作用，而脂質(zhì)是形成其獨特香氣的重要前體物質(zhì)[6?7]。脂質(zhì)主要由極性的腦磷脂、卵磷脂為主的磷脂與中性的甘油三酯、膽固醇酯組成，脂質(zhì)在熱的作用下，通過脂肪酸氧化、熱裂解，以及其中間小分子醛、酮與氨基酸等氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)形成各種香氣物質(zhì)[8?9]。Wu等[10]通過提取蟹的脂質(zhì)在體外熱降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)對蒸煮蟹整體香氣的影響，結(jié)果表明磷脂熱降解產(chǎn)生的香氣是蒸煮蟹香氣的重要組成部分；付雪艷等[11]通過構(gòu)建蟹性腺中的甘油三酯和肝胰腺的腦磷脂熱氧化體系來研究產(chǎn)生的香氣物質(zhì)對蒸煮蟹香氣的貢獻，其結(jié)果表明了甘油三酯和腦磷脂熱降解產(chǎn)生醛類、酮類等物質(zhì)是主要影響蒸煮蟹香氣的揮發(fā)性物質(zhì)；Shahidi等[12]研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)熱降解產(chǎn)生的己醛是煮牛肉呈現(xiàn)特征香氣的重要物質(zhì)，由此可見脂質(zhì)熱降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)影響著肉制品的特征香氣，在蝦類產(chǎn)品中也如此，張迪等[13]通過溶劑去除凡納濱對蝦中的甘油三酯或磷脂后，蝦干的肉香味與烤香味顯著下降，并且2-戊基呋喃、2-辛酮與苯甲醛等蝦干制品關(guān)鍵香氣物質(zhì)顯著下降，然而未能解釋是由甘油三酯或磷脂中哪些脂肪酸熱降解產(chǎn)生的香氣物質(zhì)所影響的。

不同的脂質(zhì)組分所含有的脂肪酸種類及其含量有所不同，特別是甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂含有較多的不飽和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA），因而不同脂肪酸組成的脂質(zhì)熱降解后產(chǎn)生的香氣物質(zhì)有所不同[14]，因此研究凡納濱對蝦在干制后各脂質(zhì)組分及其脂肪酸組成的變化規(guī)律顯的尤為重要。然而，目前蝦干制品前后脂質(zhì)的研究主要集中在總脂肪酸的變化[15]，未能夠全面解析對蝦在干制前后各脂質(zhì)組分及其脂肪酸組成的變化規(guī)律。本研究通過氯仿-甲醇法提取對蝦干制前后的總脂，采用硅膠柱層析法分離對蝦脂質(zhì)中的各個組分，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析總脂、甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂中脂肪酸組成在干制前后的變化。該研究旨在于探索凡納濱對蝦在干制前后脂質(zhì)及其脂肪酸組成的變化規(guī)律，從而確定關(guān)鍵脂質(zhì)及其脂肪酸，為后續(xù)解析脂質(zhì)氧化熱降解特性對熱風干制凡納濱對蝦特征香氣的形成機制提供了研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei） 平均體重18.5±1.5 g，廣東省湛江市東風市場；二氯甲烷、甲醇、正己烷 色譜純，西隴科學(xué)股份有限公司；三氯甲烷、無水乙醚 分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；十一烷酸標準品 上海源葉生物科技有限公司；37種脂肪酸甲酯混標 美國Supelco公司；14%BF3-CH3OH溶液 美國Supelco公司；160～200目硅膠 青島海洋化工有限公司。

20 mm×60 cm硅膠柱 西安科瑞實驗室設(shè)備有限公司；InertCap? Pure-WAX石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 日本島津公司；TQ8050NX型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；DHG-9023A型電熱鼓風干燥箱 上海合恒儀器設(shè)備有限公司；CCA-1111型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海愛朗儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蝦干制品的制備 參考張迪等[13]的方法，稍作修改。將新鮮對蝦洗凈，用濾紙擦干表面水分后稱重，放入85 ℃、風速為0.8 m/s的烘箱中，烘至水分含量為20%后停止干制，時間為4 h，放入?20 ℃冰箱中備用。

1.2.2 干制前后對蝦總脂的提取 參考 Folch等[16]的方法，稍作修改。分別取新鮮對蝦與蝦干制品加入液氮研磨成粉末，然后分別取其粉末狀樣品20 g，按1:20（w/v）加入氯仿-甲醇（v/v=2:1），放入4 ℃冰箱中避光靜置提取24 h，過濾。向濾液中加入30～40 mL的0.03 mol/L MgCl2溶液，反復(fù)萃取2 h。移除上層甲醇，下層的氯仿于32 ℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中濃縮至恒重，稱重，即得總脂含量，用二氯甲烷復(fù)溶，放入?30 ℃冰箱中備用。

1.2.3 干制前后對蝦脂質(zhì)組分的柱層析法分離 參考Saito等[17]的方法，稍作修改。稱取適量的硅膠粉，放入110 ℃烘箱中活化2 h。活化完成后放入干燥器中待自然冷卻，然后加入200 mL的二氯甲烷:正己烷（v/v=2:3），慢攪除氣泡，靜置一夜。然后濕法裝柱，硅膠高度為12 cm，繼續(xù)用200 mL二氯甲烷:正己烷（v/v=2:3）以流速為2 mL/min平衡，上樣量為1 mL，按照表1洗脫程序進行洗脫，收集各個洗脫液并32 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至恒重，稱重，即得各脂質(zhì)組分含量。二氯甲烷復(fù)溶，于?30 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 對蝦脂質(zhì)組分洗脫程序Table 1 Elution method of lipid fractions in Shrimp

1.2.4 干制前后對蝦脂質(zhì)的脂肪酸組成測定

1.2.4.1 脂肪酸甲酯化 參考Wu等[10]的方法，稍作修改。分別取上述新鮮對蝦與蝦干制品的總脂、甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂樣品，于32 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。待溶劑完全蒸發(fā)后，加入5 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液，并加入100 μL 10 mg/mL十一烷酸作為內(nèi)標，于100 ℃油浴中冷凝回流10 min。接著加入3 mL 14% BF3-CH3OH溶液反應(yīng)3 min，再加入2 mL正己烷溶液，回流萃取2 min。取出冷卻至室溫后，加入10 mL飽和氯化鈉溶液，搖勻后靜置。待分層后，收集上層并加入少量的無水硫酸鈉脫水，0.22 μm有機相濾膜過濾后于GC-MS分析。

1.2.4.2 GC-MS 分析 GC條件：色譜柱為InertCap?Pure-WAX石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為He；流速為1.0 mL/min；分流比為60:1，進樣口溫度為250 ℃，進樣量為1 μL。升溫程序為：色譜柱起始柱溫為80 ℃，保持2 min，以10 ℃/min 的速率升至120 ℃，保持5 min，然后以10 ℃/min 的速率升至255 ℃，保持18 min。

MS條件：EI離子源，電子能量70 eV，接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，m/z掃描范圍33～550。

1.2.4.3 定性與定量分析 本試驗采用GC-MS自帶質(zhì)譜庫NIST和FFNSC定性結(jié)合37種脂肪酸甲酯混標保留時間進行結(jié)果的定性。

根據(jù)在上述的分析條件下測得的樣品中各脂肪酸的峰面積與內(nèi)標物的峰面積進行計算，樣品中單種脂肪酸的含量計算公式如下：

式中，Xi：樣品中脂肪酸i的絕對含量，mg/100 g；Fi：脂肪酸甲酯i的響應(yīng)因子；Ai：樣品中脂肪酸甲酯i 的峰面積；AC11:0：樣品中加入的內(nèi)標物（十一烷酸甲酯）的峰面積；1.0067：十一烷酸轉(zhuǎn)化為十一烷酸甲酯的轉(zhuǎn)換系數(shù)；CC11:0：C11:0的濃度，mg /mL；VC11:0：樣品中加入的內(nèi)標物十一烷酸的體積用量，mL；FFAMEi－FAi：脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)換成脂肪酸的轉(zhuǎn)換系數(shù)；m：樣品質(zhì)量，g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗從蝦干制品制備開始重復(fù)3 次，每次樣品測試重復(fù)3 次以上。用JMP Pro 14.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，顯著性差異檢驗使用Tukey多重檢驗（P<0.05，差異顯著），圖形均采用Origin 2021軟件繪制，結(jié)果以平均值±標準差的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 干制前后凡納濱對蝦總脂的變化

凡納濱對蝦在干制前后總脂變化如圖1所示，新鮮對蝦總脂含量（以干基計）為6.46 g/100 g，略小于王善宇等[15]的研究結(jié)果（8.74 g/100 g），這與對蝦的規(guī)格、捕獲季節(jié)等因素有關(guān)。干制后對蝦的總脂含量降低到4.28 g/100 g，極顯著性（P<0.01）下降了33.7%。說明在凡納濱對蝦干制過程中，脂質(zhì)在高溫與氧氣的作用下發(fā)生氧化熱降解，脂質(zhì)降解產(chǎn)生的游離脂肪酸發(fā)生熱降解生成揮發(fā)性物質(zhì)，使得對蝦總脂含量顯著下降[18]。

圖1 干制前后對蝦總脂的變化Fig.1 Changes of total lipids in shrimp before and after dried

2.2 干制前后凡納濱對蝦脂質(zhì)組分的變化

按極性大小，脂質(zhì)主要分為兩大類：一大類是以甘油三酯為主的中性脂質(zhì)，另一大類是以卵磷脂、腦磷脂為主的極性脂質(zhì)[13]，這是采用柱層析法分離不同脂質(zhì)的基礎(chǔ)。凡納濱對蝦在干制前后的脂質(zhì)組成及其含量變化如圖2所示，在新鮮對蝦中甘油三酯與磷脂含量分別占總脂中的17.2%與47.3%，它們是脂質(zhì)的主要組分，其中卵磷脂與腦磷脂分別占磷脂中的53.7%與34.5%，它們是磷脂的主要組分，這也與前人的研究結(jié)果相一致[19]，這為脂質(zhì)熱降解產(chǎn)生蝦干制品的特征香氣提供了豐富的前體物質(zhì)。干制前后的膽固醇酯、甘油三酯、游離脂肪酸、腦磷脂與卵磷脂的含量都出現(xiàn)了顯著（P<0.05，P<0.01或P<0.001）的差異，其中卵磷脂下降最為顯著，下降了37.9%；其次是腦磷脂與甘油三酯，分別下降了34.1%與28.4%，腦磷脂比甘油三酯下降程度更大，這是相比于甘油三酯，在磷脂中含有較多的UFA、特別是多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA），UFA比飽和脂肪酸（Saturated fatty acid，SFA）更容易發(fā)生熱降解[14]，且卵磷脂比腦磷脂含量大，這導(dǎo)致了這3種脂質(zhì)的下降程度為了卵磷脂>腦磷脂>甘油三酯，這也與張迪等[13]的研究結(jié)果相印證。然而游離脂肪酸與膽固醇酯下降程度相比于甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂更小，由于甘油三酯與磷脂在熱降解新生成的游離脂肪酸補充了一部分下降的游離脂肪酸，而膽固醇酯相對穩(wěn)定，不易降解[20]，其它脂質(zhì)組分沒有顯著變化。

圖2 干制前后凡納濱對蝦脂質(zhì)組分的變化Fig.2 Changes of lipid components in shrimp before and after drying

2.3 干制前后凡納濱對蝦總脂肪酸的變化

干制前后凡納濱對蝦總脂肪酸的變化如表2所示，干制前后的對蝦中共檢測出23種脂肪酸，其中PUFA含量最大，其次是SFA，最低的是單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid，MUFA），這與Yu等[21]研究結(jié)果相似。對蝦經(jīng)過干制后，總脂肪酸含量1368.53 mg/100 g極顯著（P<0.01）下降到1143.60 mg/100 g。ΣSFA由485.80 mg/100 g極顯著（P<0.01）減少到428.22 mg/100 g，其中C16:0與C21:0分別極顯著（P<0.01）降低了21.69%、26.7%。ΣMUFA由267.77 mg/100 g極顯著（P<0.01）降低到214.56 mg/100 g，其中C18:1極顯著（P<0.01）降低了27.9%。ΣPUFA由614.97 mg/100 g極顯著（P<0.01）降低到504.82 mg/100 g，其中 C18:2與 C18:3極顯著（P<0.01）降低了30.9%、29.7%，而 C22:3極顯著（P<0.001）降低了49.9%。雖然ΣSFA、ΣMUFA與ΣPUFA都存在極顯著（P<0.01）下降，但ΣMUFA與ΣPUFA下降程度更大。

表2 干制前后對蝦總脂肪酸的變化（mg/100 g，干重）Table 2 Changes of total fatty acids in shrimp before and after dried (mg/100 g, dry weight )

在對蝦干制過程中脂質(zhì)發(fā)生氧化熱降解是蝦干制品產(chǎn)生獨特風味的主要原因之一，UFA相比于SFA更易于發(fā)生氧化熱降解，PUFA熱降解不僅會產(chǎn)生香氣物質(zhì)，也會產(chǎn)生MUFA與SFA，使得MUFA與SFA中一些脂肪酸含量會上升[13,22]。研究表明，2-戊基呋喃、2-辛酮、1-辛烯-3-醇與己醛等是干制對蝦中的重要香氣物質(zhì)，蝦表皮和肝胰腺對蝦干制品的特征香氣影響最大，是由于這兩個部分含有較多的脂質(zhì)[23]；SFA氧化熱降解生成一些飽和醛、烷烴與內(nèi)酯類化合物[24]，UFA氧化熱降解產(chǎn)生烯醛、烯醇、烯酮與烷基呋喃，C18:1在C-8與C-11脫氫后可生成四種熱降解氫過氧化物，2-癸醛、辛醛等是C18:1的熱降解產(chǎn)物；C18:2是2-戊基呋喃、2,4-癸二烯醛等的熱降解前體物質(zhì)，2,4-癸二烯醛進一步熱降解產(chǎn)生己醛等分子量較小的醛類物質(zhì)[25?27]。由此推測蝦干制品中醛類等重要香氣物質(zhì)是干制過程中脂質(zhì)發(fā)生熱降解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)揮著主要作用。

2.4 干制前后凡納濱對蝦脂質(zhì)中脂肪酸組成變化

表3為凡納濱對蝦干制前后甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂的脂肪酸組成變化，干制前后的對蝦中共檢測出23種脂肪酸，與總脂肪酸種類一致。在新鮮對蝦中，甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂的脂肪酸含量分別占總脂肪酸的17.1%、29.7%與31.9%，這也與圖2中這3種脂質(zhì)占總脂含量的結(jié)果相印證，而腦磷脂和卵磷脂中UFA含量比甘油三酯的多，分別占總脂肪酸中UFA的33.7%、38.2%與18.2%，此結(jié)果與Sun等[28]、Yu等[21]的研究結(jié)果相似，使得磷脂比甘油三酯對蝦干制品的特征香氣影響更大[13]。

表3 干制前后對蝦脂質(zhì)脂肪酸的變化（mg/100 g，干重）Table 3 Changes of lipid fatty acids in shrimp before and after dried (mg/100 g, dry weight)

對蝦甘油三酯在干制后，ΣSFA由73.63 mg/100 g極顯著（P<0.01）降低到24.68 mg/100 g，C16:0極顯著（P<0.01）降低了82.1%，其中C16:0占主要部分；ΣMUFA由62.77 mg/100 g顯著降至 17.72 mg/100 g，C18:1極顯著（P<0.01）降低了86.1%，其中C18:1占主要部分；ΣPUFA由 97.80 mg/100 g極顯著（P<0.01）降低到31.96 mg/100 g，C18:2、C18:3與C22:3分別顯著性（P<0.01或P<0.001）降低了80.8%、87.9%與25%，其中C18:2占主要部分。

對蝦腦磷脂在干制后，ΣSFA由108.84 mg/100 g極顯著（P<0.01）降低到56.62 mg/100 g，C18:0極顯著（P<0.01）降低了41.8%，其中C18:0占主要部分；ΣMUFA由50.78 mg/100 g顯著（P<0.01）降低到20.07 mg/100 g，C18:1、C24:1分別顯著性（P<0.05或P<0.001）降低了58.5%、68.7%，其中C18:1占主要部分；ΣPUFA由 246.37 mg/100 g極其顯著（P<0.001）降低到134.77 mg/100 g，C18:2、C18:3與C22:6分別極其顯著（P<0.001）降低了52.9%、34.6%與53.8%，其中C18:2占主要部分。

對蝦卵磷脂在干制中，ΣSFA由99.52 mg/100 g顯著降低到97.33 mg/100 g，C18:0極其顯著（P<0.001）降低了2.0%，其中C18:0占主要部分；ΣMUFA由87.19 mg/100 g極其顯著（P<0.001）降低到了65.95 mg/100 g，C18:1、C22:1分別降低35.8%、60.3%，其中C18:1是其主要的組成部分；ΣPUFA由250.09 mg/100 g顯著（P<0.001或P<0.05）降低到188.34 mg/100 g，C18:2、C18:3分別極顯著（P<0.01）降低了34.1%、40.5%，其中C18:2是ΣPUFA的主要組成部分。

總脂肪酸C16:0的下降主要是由于甘油三酯中C16:0下降所貢獻的。有研究表明C16:0熱降解會產(chǎn)生己醇，具有花香與脂肪的香氣[29]；總脂肪酸C17:1的上升主要是這3種脂質(zhì)中的C17:1都存在著上升，可能由于PUFA降解產(chǎn)生的，而不能進一步降解產(chǎn)生小分子揮發(fā)性物質(zhì)[18]。在總脂肪酸中，C18:0沒有顯著下降，而3種脂質(zhì)的C18:0存在顯著下降（P<0.05，P<0.01或P<0.001），可能是長鏈的UFA降解或其它脂質(zhì)及其脂質(zhì)衍生物解離產(chǎn)生的C18:0補充降解的部分，存在動態(tài)平衡的過程[22]；在這3種脂質(zhì)中的C18:1、C18:2與C18:3顯著性降低與總脂肪酸中這3種脂肪酸顯著降低呈現(xiàn)相一致性，也是總脂肪酸中主要下降的脂肪酸種類，而這3種脂肪酸是醛類、酮類、烷基呋喃的前體物質(zhì)[26]；總脂肪酸中都有著極其顯著下降（P<0.001），但是在這3種脂質(zhì)中C20:0、C20:1、C22:3、C21:0、C22:4這5種脂肪酸大部分沒有顯著下降，一部分是這3種脂質(zhì)中的脂肪酸發(fā)生熱降解貢獻的，而一部分是其它脂質(zhì)中的脂肪酸熱降解貢獻的。對蝦在干制后，C18:2比C20:5、C22:6下降得多，Ding等[30]研究了魚露中不同脂肪酸對其香氣的影響，通過脂肪酸組成與魚露關(guān)鍵香氣成分的相關(guān)性分析，結(jié)果表明了C18:1、C18:2與魚露的關(guān)鍵香氣成分存在最高的相關(guān)性，Xia等[31]研究表明了不同來源的醬鴨中的不同脂肪酸對其香氣貢獻不同，這種差異歸因于原料或加工方法的不同。通過對干制前后甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂的脂肪酸組成變化與總脂肪酸變化比較，從而確定對蝦在干制過程中主要發(fā)生熱降解的脂質(zhì)及其脂肪酸。

甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂作為香氣物質(zhì)的重要前體物質(zhì)。有研究表明，劉源等[32]通過研究甘油三酯與磷脂對鴨肉香氣的影響，去除這兩種脂質(zhì)后鴨肉的整體風味有所下降，其中肉香味顯著下降；吳娜[33]通過構(gòu)建蟹中甘油三酯、腦磷脂氧化體系，產(chǎn)生的己醛、庚醛等醛類物質(zhì)是蒸煮蟹的關(guān)鍵香氣物質(zhì)。由此推測脂質(zhì)熱降解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)使蝦干制品呈現(xiàn)出特征的香氣；通過對雞蛋中的腦磷脂與卵磷脂熱處理，其熱降解產(chǎn)生的2,4-癸二烯醛、2-癸烯醛和己醛等關(guān)鍵香氣物質(zhì)[34]。

3 結(jié)論

凡納濱對蝦熱風干制后總脂、甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂含量顯著（P<0.01或P<0.001）下降，腦磷脂與卵磷脂下降程度大于甘油三酯。干制后總脂、甘油三酯、腦磷脂與卵磷脂的脂肪酸組成含量均顯著（P<0.05，P<0.01或P<0.001）下降，但不同脂肪酸含量下降程度隨脂質(zhì)而異；在絕對含量降低最多的脂肪酸中，甘油三酯中主要是C16:0、C18:1與C18:2，腦磷脂中主要是C16:0、C18:0、C18:1、C18:2、C20:5與C22:6，卵磷脂中主要是C18:1與C18:2。本研究確定了對蝦干制前后主要變化的脂質(zhì)及其脂肪酸，為進一步構(gòu)建關(guān)鍵脂肪酸組成的脂質(zhì)熱氧化體系，以期為解析脂質(zhì)氧化熱降解特性對熱風干制凡納濱對蝦特征香氣的形成機制提供了研究基礎(chǔ)。