基于FLASH GC E-NOSE的鳀魚酶解液吸附脫腥后樹脂洗脫條件優化的初步研究

米恒振，許加超，薛 勇，薛長湖，周明明

（中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島266003）

基于FLASH GC E-NOSE的鳀魚酶解液吸附脫腥后樹脂洗脫條件優化的初步研究

米恒振，許加超，薛 勇，薛長湖*，周明明

（中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島266003）

通過非極性大孔吸附樹脂DA201-C處理鳀魚酶解液，采用不同的洗脫條件對樹脂柱進行洗脫，應用Flash GC E-Nose測定了標準液和不同洗脫液的腥味值，繪制出線性擬合曲線，比較了五種洗脫條件對鳀魚酶解液樹脂吸附樣品的洗脫效果，并確定了最優洗脫條件。結果表明：不同組成和濃度的洗脫液對總氮和腥味物質的洗脫效果有所差別，乙醇洗脫液的洗脫效果要明顯好于稀酸堿洗脫液。梯度乙醇洗脫液的總氮洗脫率最高，為96.80%；50%乙醇洗脫液的腥味值最高，達到4.65，腥味值和總氮洗脫率無明顯的正相關關系。綜合考慮這兩個指標，選擇梯度乙醇洗脫液進行樹脂洗脫操作。

鳀魚酶解液，樹脂吸附洗脫，腥味值，快速氣相色譜指紋分析儀

鳀魚（Engraulis japonicus）是一種小型中上層魚類，廣泛分布于我國黃海、東海，是中國近海魚類中最大的魚類種群資源［1］。現在，鳀魚酶解技術日益完善［2-3］，但是鳀魚蛋白控制酶解工藝的大規模工業化應用仍然存在很多的問題，腥味便是其中的一個主要問題。魚類蛋白酶解液的主要脫腥方法有微生物法、物理法（包埋法、吸附法、鹽溶法、掩蓋法、有機溶劑萃取法和微膠囊法）和化學法（酸堿法、抗氧化劑法、酶法）3大類［4］。利用大孔吸附樹脂可以對魚類酶解液進行脫腥處理［5］，但該工藝報道較少，很不完善。目前，腥味的評價主要采用感官評定、電子鼻檢測和氣相色譜技術［6］。感官評定簡便快捷，但是該方法主觀性強、重復性差。電子鼻是一種由具有部分選擇性的化學傳感器陣列和適當的模式識別系統組成，能識別簡單或復雜氣味的儀器。將固相微萃取技術與色譜-質譜聯用，能夠精確地鑒定魚肉制品中的腥味成分。本實驗檢測儀器為快速氣相色譜指紋分析儀（Flash GC E-Nose），其結合了電子鼻速度快和氣相色譜技術準確度高等優點，不會產生傳感器乙醇中毒等問題。實驗利用其對鳀魚酶解液樹脂吸附脫腥后的洗脫樣品進行風味分析，采用偏最小二乘法建立線性擬合曲線（PLS），比較不同洗脫條件下腥味的大小，以確定樹脂吸附脫腥后的洗脫條件，旨在為樹脂大規模工業化應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

鳀魚 由中國水產舟山海洋漁業公司提供，冷凍方式運到實驗室，冷凍粉碎貯藏于-20℃冰柜備用；菠蘿蛋白酶 南寧龐博生物工程有限公司；DA201-C大孔吸附樹脂 江蘇蘇青水處理工程集團有限公司；其它試劑 國產分析純。

快速氣相色譜指紋分析儀Heracles 法國Alpha M.O.S.公司；熱恒溫水浴鍋 北京長安科學儀器廠；pHs-3C型精密pH計 上海精密科學儀器有限公司；GL-G-Ⅱ立式冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；凍干機ALPHAL-4 北京德天佑科技發展有限公司；電子天平BS224S 北京賽多利儀器系統有限公司。

1.2 實驗方法

用菠蘿蛋白酶對鳀魚進行酶解，酶解條件［7］：水料比1∶1，溫度50℃，加酶量0.4555%，初始pH7.31，酶解10h。酶解結束后加熱到100℃滅酶，冷卻后10000r/min離心，測定其總氮含量（半微量凱式定氮法），上清液置于4℃冷藏備用。

1.2.1 大孔吸附樹脂預處理 將一定量大孔樹脂先用無水乙醇浸泡24h，然后用無水乙醇洗至220nm無吸收，再用去離子水洗凈后備用［8］。

1.2.2 大孔樹脂動態吸附和解析實驗 采用排水法裝柱，將處理好的濕樹脂慢慢裝入φ16×600mm的玻璃柱中，讓其自然沉降（4h左右），樹脂高約200mm，即約40mL樹脂。將10倍柱體積的鳀魚酶解液以10BV/h的速度上柱，然后分別用5倍柱體積的稀酸堿溶液、25%、50%、75%和梯度（分別為25%、50%和75%各1.5倍體積，V/V）乙醇溶液洗脫，收集洗脫液，測定其總氮并進行腥味分析。

1.2.3 Flash GC E-Nose腥味標準樣品的制備 對鳀魚酶解液進行稀釋，采用 QDA（Quantitative descriptive analysis）方法［9］進行鳀魚酶解液樣品的感官評價分析，評價小組由九人組成（五男四女，年齡在20～35歲之間），評價人員對不同工藝的樣品的腥味進行評價打分，計分采用5分制，“0”表示不能感覺到該風味，“5”表示該風味非常強烈。得到評分分別為1、2、3、4、5的腥味標準樣品，記為S1～S5，用于Flash GC E-Nose腥味標準曲線的繪制。

1.2.4 Flash GC E-Nose測定不同解析液腥味 按照表1中條件對腥味標準樣品和樹脂吸附脫腥解析樣品的腥味進行測定。

表1 Flash GC E-Nose方法參數

2 結果與討論

2.1 總氮分析結果

半微量凱氏定氮測定結果如表2。

表2 不同樣品總氮含量的影響

從表2中可以看出，非極性大孔吸附樹脂DA201-C的吸附帶來的總氮損失較大，總氮含量從1.300g/100mL降至 1.130g/100mL，損失了大約13%。推斷這是由于該樹脂比表面積達到了1200m2/g，其較大的比表面積上有較多的吸附位點，通過非極性選擇作用和孔徑的控制達到待吸附物質的局部濃縮，然后通過范德華力、氫鍵等作用進行吸附。而不同組成和濃度的洗脫液的洗脫效果也有所差別，稀酸堿洗脫液的洗脫效果最差，總氮洗脫率僅僅只有55.56%，相對來說，不同濃度的乙醇溶液的洗脫效果較好，隨著乙醇溶液濃度的提高，總氮洗脫率增大，由69.70%上升到89.06%，采用梯度乙醇洗脫的洗脫效果最好，達到了96.80%。造成洗脫效果有所差別的主要原因可能是不同組成和濃度的洗脫液對吸附物質的溶解性不同，相對于稀酸堿類高離子強度的體系來說，體系較溫和的醇溶液對吸附物質的溶解度更大一些。被吸附物質在不同醇溶液的溶解度也有所差別，而通過梯度洗脫，可以提供不同溶解體系，讓適于不同體系的被吸附物質都能洗脫下來，達到較高的洗脫率。

2.2 Flash GC E-Nose腥味分析結果

Flash GC E-Nose腥味標準曲線的繪制見圖1。圖1為標準樣品S1～S5的數據曲線原始譜圖。測定中采用兩個不同極性的柱子DB5和DB1701。從圖中可以看出，隨著標準品腥味值的增加，在某些峰上表現為峰高的增強。圖2為標準樣品的主成分分析圖（PCA），從圖中可以看出，Flash GC E-Nose可以很好地區分不同腥味的標準液，區分指數（Discrimination index，DI）達到98。隨著腥味值的增加，在PCA圖上呈現一定的分布趨勢，即腥味越大，越靠近PCA圖譜的左側。

圖1 標準品Flash GC E-Nose腥味測定數據曲線原始圖譜

圖2 標準品Flash GC E-Nose腥味測定數據主成分分析（PCA）圖譜

以人工感官評分為橫坐標，標準樣品的響應值為縱坐標，采用偏最小二乘法建立線性擬合曲線（PLS），如圖3。建立的 PLS曲線的相關系數為0.9636，有一定的相關性，但相關性不理想。Heracles超快速氣相色譜電子鼻具有分析速度快的特點（平均3～5min一個樣）。因此，可以通過該儀器快速粗略地對待測樣品的腥味進行測定。

圖3 標準品Flash GC E-Nose腥味測定數據線性擬合曲線（PLS）圖譜

從表3中可以看出，稀酸堿洗脫液的洗脫效果最差，洗脫液的腥味評分最低，僅僅為1.96。不同濃度乙醇洗脫液的洗脫效果有所差別，以50%乙醇洗脫液的腥味評分最高，達到了4.65，說明該洗脫條件下腥味成分的洗脫效果最好，而其它條件的乙醇洗脫液在3～4左右，腥味成分的洗脫效果稍差。結合表2和表3，我們可以看出，通過Flash GC E-Nose測定的腥味值與總氮洗脫率并不一致，說明腥味值和總氮洗脫率之間并不是簡單的正相關關系，某些腥味成分中并不含有氮元素。所以，在考慮洗脫效果時，要綜合考慮總氮和腥味值兩個指標，總的來看，采用梯度乙醇洗脫條件的總氮洗脫率最高，腥味指標也達到了3.35，且乙醇用量較少，故選擇采用梯度乙醇洗脫進行樹脂洗脫操作。

表3 樣品Flash GC E-Nose腥味測定數據表

3 結論

非極性大孔吸附樹脂Da201-C處理鳀魚酶解液脫腥后，采用不同組成的洗脫液對其進行洗脫，測定了洗脫液的總氮和腥味值。其中腥味值的測定采用的是Flash GC E-Nose這一簡單快捷的方法，應用偏最小二乘法建立線性擬合曲線（PLS），并對被測樣品的腥味值進行估算。結果表明，不同組成的洗脫液的洗脫效果有所差別，乙醇洗脫液的洗脫效果較好。腥味值和總氮洗脫率的相關性不明顯，梯度乙醇洗脫液的總氮洗脫率最高，為96.80%，而腥味值最高值為50%乙醇洗脫液的4.65。綜合考慮這兩個指標，選擇梯度乙醇洗脫液進行樹脂洗脫操作。

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［5］Joseph Wasswa，Jian Tang，Xiao-Hong Gu.Desalting fish skin protein hydrolysates using macroporous adsorption resin［J］. American Journal of Food Technology，2007（5）：406.

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Optimization of eluent conditions after enzymatic hydrolysate of anchovy deodourization treated by resin based on flash GC E-Nose

MI Heng-zhen，XU Jia-chao，XUE Yong，XUE Chang-hu*，ZHOU Ming-ming
（College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

The enzymatic hydrolysate of anchovy was treated by non-polar macroporous adsorption resin DA201-C，the column of resin was desorbed by different eluent.Fishy odor of standard and eluent sample was detected by the improved method of Flash GC E-Nose，the curve of standard linear fit was drawn and five elution conditions were compared.Results showed that：eluting effects of total nitrogen and fishy odor substance were different under different conditions，ethanol-containing eluent had more obvious effect than the diluted-acid-and-alkali eluent. The total nitrogen desorption rate was the highest in gradient ethanol eluent，which was 96.80%，whereas the 50% ethanol eluent had the highest value of fishy odor，which was 4.65.Considering these two indexes，gradient ethanol eluent was chose as the best eluent.

enzymatic hydrolysate of anchovy；elution of adsorb resin；fishy odor value；flash GC E-Nose

TS201.1

B

1002-0306（2010）12-0235-03

2009-12-18 *通訊聯系人

米恒振（1984-），男，碩士研究生，研究方向：水產化學。

國家863課題資助項目（2006AA09Z444）。