養殖草魚不同生長期揮發性成分的比較

施文正，王錫昌*，劉 源，陶寧萍，吳靜燁

(上海海洋大學食品學院，上海 201306)

養殖草魚不同生長期揮發性成分的比較

施文正，王錫昌*，劉 源，陶寧萍，吳靜燁

(上海海洋大學食品學院，上海 201306)

通過電子鼻技術和固相微萃取(SPME)結合GC-MS比較大、小草魚背肉、腹肉和紅肉的揮發性成分。通過電子鼻檢測分析，除大草魚的背肉和腹肉間不能較好的區分外，能較好地區分出小草魚背肉、腹肉、紅肉、大草魚背肉(或腹肉)和紅肉間揮發性成分的差別；采用SPME-GC-MS在大草魚背肉、腹肉和紅肉中分別檢測出42、41和43種揮發性成分，小草魚背肉、腹肉和紅肉中檢測出30、39和52種揮發性成分，均以揮發性醛酮類和醇類化合物為主，含量達到90%以上；由電子鼻和GC-MS實驗結果通過顯著性檢驗可以推斷大、小草魚肉間的揮發性成分有顯著差異。

草魚；電子鼻；固相微萃取；氣相色譜-質譜法；揮發性成分

我國淡水資源豐富，淡水魚產量居世界首位，但是淡水魚特殊的土腥味使其不被一部分人群接受，而嚴重的制約了其加工發展[1-2]。淡水魚生長過程中由于蛋白質、脂肪等營養成分的變化，使其風味也發生改變，對不同生長期淡水魚揮發性成分進行研究將有助于了解淡水魚風味的形成過程和主要影響因素。固相微萃取-氣相色譜-質譜法(SPME-GC-MS)[3-6]和電子鼻[6-8]是目前研究食品中揮發性成分的主要方法。本實驗以我國四大淡水魚之一的草魚(Ctenopharyngodon idellus)為原料，采用電子鼻和SPME-GC-MS對不同生長期草魚(以下簡稱為大、小草魚)背肉、腹肉、紅肉的揮發性成分分別進行鑒定并做比較，該研究不僅可以豐富風味化學的理論知識，還可以對淡水魚的風味研究及其加工利用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大小養殖草魚同時購于上海市果園農貿市場(11月中旬)，大草魚所選體質量為2.5～3.0kg/尾，小草魚所選體質量為1.5～1.75kg/尾，采用重擊草魚頭部致死(暈)后去頭，取背肉、腹肉和紅肉，凍藏備實驗用。

NaCl為分析純。

1.2 儀器與設備

FOX-4000電子鼻(帶LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCTL、LY2/gCT、T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、T40/2、T40/1和TA/2等18根金屬氧化物傳感器) 法國Alpha MOS公司；固相微萃取裝置：手動進樣手柄、萃取頭[聚二甲基硅氧烷/二乙烯苯(PDMS/DVB)，涂層厚度65μm]美國Supelco公司；GC 6890-MS5975氣質聯用儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備方法

1.3.1.1 電子鼻法

分別準確稱取經攪碎的不同部位草魚肉2.0g，加2.0mL 0.18g/mL NaCl溶液，勻漿后置于10mL進樣瓶中。1.3.1.2HS-SPME法[2]

分別準確稱取經攪碎的草魚肉2.5g，加2.5mL 0.18g/mL NaCl溶液，勻漿后置于含有微型攪拌子的15mL頂空瓶中。

1.3.2 電子鼻條件

樣品溫度4.0℃，清洗時間120s，測樣時間600s；載氣：合成干燥空氣；流速：150mL/min；頂空產生參數：產生時間：6 0 0 s；產生溫度：4 5℃；攪動速度：500r/min；頂空注射參數：注射體積：2500μL；注射速度：2500μL/s；注射針總體積：2.5mL；注射針溫度：5 5℃；獲取參數：獲取時間：1 2 0 s；延滯時間：600s；每個樣品均在上述條件下重復分析6次。1.3.3頂空固相微萃取條件[2]

采用65μm PDMS/DVB萃取頭，萃取溫度45℃，萃取時間40min，0.18g/mL NaCl溶液，磁力攪拌，選用中速(500～700r/min)。

1.3.4 色譜-質譜條件

色譜柱：HP-5MS彈性毛細管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；程序升溫：柱初溫40℃，保持2min，以4℃/min升至160℃，而后以10℃/min升至250℃，保持5min；進樣口溫度250℃；載氣(He)流量1.0mL/min；解吸時間5min，解吸溫度250℃，不分流模式進樣。

傳輸線溫度280℃；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；電子能量70eV；質量掃描范圍m/z：35～350。

1.3.5 數據處理

電子鼻數據處理：用主成分分析(principal component analysis，PCA)對實驗數據進行分析。

GC-MS數據處理：實驗數據處理由Xcalibur軟件系統完成。揮發性成分通過NIST和Wiley譜庫確認定性，且僅當正反匹配度均大于800(最大值為1000)的鑒定結果才予以報道。通過Excel數據處理系統，按面積歸一化法求得各化學成分在不同樣品的揮發性成分中的相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 電子鼻法判別大、小草魚肉的顯著性差異

2.1.1 電子鼻響應值的比較

電子鼻是一個新穎的分析、識別和檢測復雜嗅味和揮發性成分的傳感器陣列形式的電化學傳感系統[8-9]。由圖1可以看出，檢測每個樣品的傳感器響應強度的最大值均達到了0.5以上，滿足了對電子鼻檢測樣品的響應值要求；除傳感器LY2/gCT外，其他傳感器的響應值可以看出不同樣品間存在差別，且小草魚紅肉響應值一般較大，大草魚紅肉稍小，大、小草魚的背肉和腹肉則比較接近，但小草魚的相應值比大草魚稍大。說明小草魚紅肉的揮發性成分量最多，大草魚紅肉次之，大、小草魚背肉和腹肉揮發性成分總量比較接近，但是小草魚的要比大草魚的稍多。

圖1 大、小草魚肉的響應值比較Fig.1 Comparison on response values of meat from grasp carp with different body weights

2.1.2 主成分分析

大、小草魚不同部位魚肉的電子鼻響應值的主成分分析(PCA)分析結果見圖2。PCA是一種設法將原來若干指標變量重新組合成一組新的互相無關的幾個綜合指標來代替原來指標變量，同時根據實際需要選取少數幾個綜合指標，實現對所研究對象簡化和綜合評價的一種多元統計分析方法。經PCA分析所得的圖主要是以二維散點圖來顯示，其中PCA1和PCA2包含了在PCA轉換中所得到的第一主成分和第二主成分的貢獻率，貢獻率越大，說明主要成分可以較好的反映原來多指標的信息。一般情況下，所選的主成分累計貢獻率超過75%～85%為宜[9-10]。本實驗中PC1+PC2為98.515%，說明主成分分析結果可以很好的反映大小草魚不同部位魚肉的揮發性成分間的差別。

圖2 大、小草魚肉的電子鼻PCA分析Fig.2 Principal component analysis of meat from grasp carp with different body weights using electronic nose

PCA分析結果圖中所顯示的判別指數(discrimination index，DI)是對選定目標的判別質量給出一個評價，通過計算各個組之間的表面積和每個組的表面積得到的。判別指數為正，說明各個組之間互相獨立，且最大值100，越接近100說明效果越好，判別指數為負，說明各組間有重疊。本實驗的DI為－13，最主要是因為大魚背肉和腹肉揮發性成分極為相似，電子鼻不能區分，但是從圖2可以看出，大魚紅肉、背肉(或腹肉)與小魚背肉、腹肉和紅肉間可以明顯區分。因此可以推斷，大草魚與小草魚間的揮發性成分有明顯的不同。

2.2 大小草魚肉揮發性物質成分的鑒定

2.2.1 草魚肉的GC-MS總離子峰圖

大小草魚不同部位揮發性成分的GC-MS總離子峰圖如圖3所示，良好的總離子峰圖表示HS-SPME法可以較好的吸附魚肉樣品中的揮發性成分，并可以通過GC-MS對揮發性成分進行分析檢測。

圖3 養殖草魚背肉、腹肉和紅肉揮發性成分總離子峰圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compounds in dorsal meat, belly meat and red meat from grass carp with different body weights

2.2.2 草魚肉揮發性成分的鑒定

經NIST圖庫檢索以及文獻參考確認[11-13]，大草魚背肉、腹肉和紅肉分別確定出42、41和43種揮發性成分，小草魚背肉、腹肉和紅肉分別確定出30、39和52種揮發性成分，按面積歸一化法求得各成分在不同草魚肉揮發性成分中的相對百分含量，具體結果見表1。由表1可以看出，大草魚背肉、腹肉、紅肉和小草魚背肉、腹肉、紅肉的揮發性成分都以羰基化合物和醇類為主，相對含量分別達到95.76%、91.97%、96.87%、97.28%、93.93%和96.03%，均在90%以上。

表1 大、小草魚肉揮發性成分的相對含量Table1 Relative contents of volatile components identified in meat from different parts of grass carp with different body weights %

續表1

2.2.3 主要揮發性成分含量的比較

對不同大、小草魚肉相同部位的揮發性成分的含量進行顯著性比較，結果見表1。大小草魚背肉中都檢出的化合物有28種，其中12種相對含量差異(極)顯著，有16種化合物只在大草魚或小草魚背肉中檢出；大小草魚腹肉中都檢出的化合物有31種，其中17種相對含量差異(極)顯著，有18種化合物只在大草魚或小草魚腹肉中檢出；大小草魚紅肉中都檢出的化合物有41種，其中28種相對含量差異(極)顯著，有13種化合物只在大草魚或小草魚紅肉中檢出；因此大、小草魚間背肉、腹肉和紅肉部位的揮發性成分存在較大差異，由于大、小草魚紅肉間都檢出的相同成分的比例較大；因此相對來說，大、小草魚間背肉和腹肉部位揮發性成分的變異要比紅肉部位大。

大、小草魚肉揮發性成分有效峰面積比較見圖4，由圖4可知，小魚紅肉揮發量最大，大魚紅肉次之，大、小草魚背肉和腹肉部分揮發量明顯減少且很接近，較難區分，結果與電子鼻響應值結果基本一致，即小草魚紅肉的揮發性成分總量最大，大草魚紅肉次之，但都遠大于草魚背肉和腹肉部分，且大、小草魚的背肉和腹肉的揮發性成分總量很接近。

圖4 大、小草魚肉揮發性成分有效峰面積比較Fig. 4 Total peak areas of volatile components identified in meat from different parts of meat from grass carp with different body weights

一般來說，一些相對分子質量低的醛類化合物對魚的特征氣味有貢獻，飽和的直鏈醛如己醛、庚醛、辛醛、壬醛等通常會產生一些令人不愉快、辛辣的刺激性氣味，特別對于本實驗中含量最高的己醛，被鑒定出普遍存在于淡水魚及海水魚中[14-15]，表現為青草味、酸腐味，它常常與C8、C9的揮發性化合物混合一起共同對魚肉的香味起貢獻；除了含量較高的直鏈醛外，其他如苯甲醛、2,4-庚二烯醛、2-辛烯醛等不飽和醛具有較低的閾值，帶有油脂腐臭味和魚腥味[16]，對草魚的腥味形成有一定的影響。酮類是由于多不飽和脂肪酸的熱氧化或降解而產生的[17]，具有植物芳香氣味的特征，在草魚肉中2,3-辛二酮的含量較高，對草魚腥味有一定的影響；此外紅肉中的1-辛烯-3-酮雖然只有1%左右，但由于其閾值很低[18-19]，且只在紅肉中檢出，因此對紅肉的氣味貢獻較大，并且可能是引起紅肉與白色肉(背肉和腹肉)間氣味差異的主要原因。由于醛酮類化合物的閾值較低(與醇類相比)[18-19]，因此在草魚腥味形成的過程中起著重要的作用。醇的香氣強度、特征和類型與它的分子結構存在著一定的關系，揮發性醇一般產生品質較為柔和的氣味[20]，七個碳原子以內的低級脂肪醇，一般沒有什么令人感興趣的香氣；在本次檢測的魚肉中，1-己醇和1-辛烯-3-醇含量較高，此外還有1-庚醇、1-辛醇、1-壬烯-4-醇及2-辛烯-1-醇等；其中1-己醇與新鮮淡水魚所具有的植物性氣味相關，呈現出青草味[21]；據文獻報道，1-辛烯-3-醇的是由一種亞油酸的氫過氧化物的降解產物，具有類似泥土或蘑菇的氣味[21]，普遍存在于淡水魚及海水魚的揮發性香味物質中，因為其閾值較低[18-19]，并且在草魚肉中含量較高，因而可能是造成草魚魚肉具有較重泥土味的原因之一；總體來說，由于醇類的閾值比較高，除非以高濃度存在，否則對魚肉的風味貢獻很小[22]。

醛酮類和醇類總量上大小草魚相同部位的肉差別不大，在背肉中，小草魚醇類稍占優勢，大草魚中醛酮類稍占優勢，都在50%左右；在腹肉中，大小草魚相當，醛酮類占40%左右，醇類在53%左右；在紅肉中，都是醛酮類占絕對優勢，為醇類總量的3倍左右。由于醛酮類化合物的閾值較低(與醇類相比)，因此紅肉部分可能是引起草魚腥味的主要部位，即一般情況下紅肉部分的腥味要大于白色肉(背肉和腹肉)部分，這也與人們日常吃魚得出的口感相符。

此外，草魚的揮發性成分中還有5%左右的其他類化合物，包括芳香族類、烴類等。烴類可能來自與脂肪酸的氧化，由于其含量少且閾值高，對整體風味貢獻不大。2-戊基呋喃可能會對魚腥味有一些影響，幾種含苯化合物如1-甲基萘、2-甲基萘、1,2,4,5-四甲基苯等會造成魚肉中令人不愉快的風味，可能是從環境中轉移到魚體內的，說明魚肉的風味也可能因環境的污染物質而受到影響。

3 結 論

3.1 電子鼻檢可以較好地區分出大小草魚背肉、腹肉、紅肉間揮發性成分的差別。

3.2 小草魚背肉、腹肉和紅肉分別確定出30、39和52種揮發性成分，大草魚背肉、腹肉和紅肉分別確定42、41和43種揮發性成分；揮發性成分都以羰基化合物和醇類為主。

3.3 大小草魚背肉、腹肉和紅肉間相同揮發性成分的相對含量也有較大不同，說明不同生長期草魚肉間揮發性成分有較明顯的影響。

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Comparison on Volatile Compounds in Cultured Grass Carp at Different Growth Stages

SHI Wen-zheng，WANG Xi-chang*，LIU Yuan，TAO Ning-ping，WU Jing-ye
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In this work, the volatile compounds in the meat of grass carp were analyzed by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) followed by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) and electronic nose. The results indicated that electronic nose could discriminate dorsal meat, belly meat, red meat from grass carp with different body weights, except dorsal meat and belly meat from big grass carp. A total of 42, 41 and 43 volatile compounds were identified in the dorsal meat, belly meat and red meat of big grass carp, and the numbers of volatile compounds identified in the dorsal meat, belly meat and red meat of small grass carp were 30, 39 and 52, respectively. The volatile compounds found were mainly volatile carbonyl compounds and alcohols, accounting for higher than 90%. The contents of volatile compounds exhibited a significant difference between big and small grass carp.

grass carp；electronic nose；solid phase micro-extraction (SPME)；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)；volatile components

TS254.4

A

1002-6630(2010)20-0342-06

2010-06-30

高等學校博士學科點專項科研基金項目(20070264003)；上海市教育委員會重點學科建設項目(J50704)

施文正(1975—)，男，博士研究生，主要從事水產品加工和食品風味研究。E-mail：wzshi@shou.edu.cn

*通信作者：王錫昌(1964—)，男，教授，博士，主要從事食品營養與風味研究。E-mail：xcwang@shou.edu.cn