基于HS-SPME-GC-MS法的超高壓處理牡蠣肉中揮發性成分分析*

王曉謙，秦小明，鄭惠娜，章超樺

(廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室，國家貝類加工技術研發分中心(湛江)，廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江，524088)

香港牡蠣(Crassostrea hongkongensis)，我國著名4大養殖經濟貝類之一。牡蠣不僅因肉質鮮美可口受到人們喜愛，同時由于含有大量的糖原、牛磺酸、氨基酸及活性微量元素，具有很高的藥用價值。目前國內牡蠣主要以鮮食為主，還可以加工成干品、罐頭等，以非熱加工方式處理的牡蠣量很少。

新鮮牡蠣肉呈青白色，質地柔軟細嫩，肉味鮮美，經過烹飪的牡蠣能產生獨特的誘人香味，牡蠣在生、熟時的風味有很大差別，劉輝等［1］利用固相微萃取技術分析了牡蠣肌肉中的風味物質;劉曉麗等［2］利用SPME-GC-MS聯用法分析、鑒定牡蠣肉原料和酶解液的揮發性風味成分，探討酶解對牡蠣風味的影響;顧聆琳等［3］利用氣相質譜法測定了牡蠣中的風味物質;劉文等［4］用電子鼻和頂空固相微萃取氣質聯用法(HS-SPME-GC-MS)對不同加熱溫度的牡蠣體液風味物質進行分析，探討了牡蠣體液揮發性成分與加工溫度的關系。而有關超高壓處理后的牡蠣組織勻漿中風味物質的報道幾乎是空白。本研究運用頂空固相微萃取氣質聯用法［5-8］(HS-SPME-GCMS)，以空白組和熱處理組為對照，分析不同超高壓處理的牡蠣組織勻漿中揮發性風味成分的變化。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

香港牡蠣，購于湛江霞山東風水產批發市場;海水取自湛江東海島龍海天海濱的海水井;真空包裝袋(材質:PE+PET雙層復合，厚度:雙面0.14 mm)河北新興塑業。

1.2 儀器與設備

HPP.L2-600/0.6超高壓設備，天津華泰森淼生物工程技術有限公司;SJY-UV01G紫外殺菌器，廣州百諾環保技術有限公司;HY-002-2A臭氧發生器，廣州佳環電器科技有限公司;DZQ單室真空封口機，上海申越包裝機械制造有限公司;九陽料理機(JYL-C020)，九陽股份有限公司;(SHIMADZU QP-2010 Plus)氣相色譜質譜聯用儀，日本島津公司;(PAL System)三合一進樣器，瑞士CTC公司;萃取頭65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯，美國Supelco公司。

1.3 樣品前處理

海水的預處理:海水靜置24 h后抽濾，再經過紫外殺菌器(10 W，0.2 T/h)進行殺菌處理，制得無菌海水備用。

牡蠣的預處理:選取長度12～14 cm的香港牡蠣，用海水洗凈表面泥沙及附著物后，放入預處理過的海水中，V(牡蠣)∶V(水)=1∶10，通入空氣，輔助臭氧(濃度0.05%)殺菌處理，凈化處理24 h，每4 h換一次無菌海水。凈化處理結束后人工開殼取牡蠣肉，放入臭氧濃度為0.05%的冰生理鹽水中(4℃)，洗去黏液及黑邊，瀝干表面水分后真空包裝。

牡蠣的處理:將牡蠣分別置于200、400、600 MPa處理20 min(溫度為30℃)，另設75℃ 8 min加熱處理組和空白組。

樣品的制備:將處理好的牡蠣制成勻漿，準確稱取4 g，添加至含有1 g NaCl的頂空瓶中。

1.4 實驗條件

1.4.1 固相微萃取條件

萃取溫度控制在60℃，萃取時間為30 min，萃取方式選用直接固相微萃取。

1.4.2 色譜條件

色譜柱:RT-5MS 30 m ×0.25 mm ×0.25 μm 規格彈性毛細管柱;程序升溫:初始柱溫50℃，保持5 min，然后以5℃/min升至160℃，保持5 min，再以10℃/min升至 250℃，保持 2 min;進樣口溫度250℃;載氣量(He)流量1.0 mL/min;不分流。

1.4.3 質譜條件

電子轟擊(EI)離子源;電子能量70 eV;接口溫度250℃;離子源溫度230℃;質量掃描范圍40～400 amu。

1.5 定性分析

GC-MS數據采用計算機譜庫(NISY/WILEY)進行自動檢索，輔助以人工解析圖譜，并結合已有文獻進行定性分析，峰面積歸一化法計牡蠣組織勻漿樣品中揮發性成分的含量，僅報道匹配度在80%以上的鑒定結果［9］。作圖采用Origin8.5處理軟件。

2 實驗結果與討論

2.1 生鮮牡蠣肉(空白對照)的特征風味化合物組成分析

用頂空固相微萃取氣質聯用法分析生鮮牡蠣肉揮發性風味化合物成分，得到GC-MS總離子流圖，見圖1-a。

圖1 不同樣品揮發性風味化合物GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatogram of volatile compounds in different samples

各組分質譜經計算機譜庫檢索及資料分析，分析并鑒定揮發性香氣成分，共檢測到54種成分，將揮發性成分按照保留時間統計見表1。其中醛類13種、醇類17種、酮類9種、烴類13種、其他2種，相對含量分別為 14.26%、49.60%、20.95%、14.54%、0.64%。

通過利用HS-SPME-GC-MS法分析了生鮮牡蠣特征的氣味物質及氣味描述，因萃取溫度較低，所得結果更貼近生鮮牡蠣的氣味。牡蠣中對氣味影響較大的揮發性化合物有:1-戊烯-3-醇、1-庚醇、1-戊醇、己醛、庚醛、1，5-辛二烯-3-醇、3-辛酮、2，4-庚二烯醛(E，E)、2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、2，6-壬二烯醛(E，E)、2-十一烷酮、3-壬烯-1-醇，十四醛、2-乙基-呋喃。這些化合物有些具有類似植物的青草、蘑菇味、花香以及黃瓜香氣，有些具有熱帶水果香氣、柑桔類和甜瓜香等水果香氣，還有一些具有牛奶、黃油等油脂奶香氣，也有少部分具有焦味、辛辣等不良氣味，它們的協同作用構成了生鮮牡蠣的氣味特征。

2.2 超高壓處理和加熱處理對牡蠣肉中揮發性成分的影響

用頂空固相微萃取氣質聯用法分析不同處理方式牡蠣組織勻漿揮發性風味化合物成分，得到GCMS總離子流圖，見圖1-b～e。

質譜經計算機譜庫檢索及資料分析，分析并鑒定揮發性香氣成分，200 MPa處理、400 MPa處理、600 MPa處理及75℃ 8 min處理后分別檢測到54、57、62及62種成分，將揮發性成分按照結構分類統計見表1。

表1 不同處理方法檢測牡蠣勻漿的SPME-GC-MS分析結果Table 1 SPME-GC-MS analysis result of oyster tissue homogenates in different samples

續表1

表2顯示了HS-SPME-GC-MS測定分析出的牡蠣揮發性物質成分。在所有檢測到的91種化合物中，醛27種，醇類有23種，酮類14種，烴類及其他27種。

從表1可以看出，牡蠣的揮發性物質主要可以分為5類:醛類、醇類、酮類、烴類和其他。總體來看，空白組、200 MPa組和400 MPa組的醇類相對含量較高，600 MPa和75℃ 8 min熱處理組的醛類相對含量較高。200 MPa組、400 MPa組和600 MPa組醛類物質的相對含量分別為10.98%、18.76%和39.52%，600 MPa組比200 MPa組醛類物質相對含量增加了28.54%，即隨著壓力的增大，醛類物質相對含量越多;200 MPa組、400 MPa組和600 MPa組醇類物質的相對含量分別為55.97%、51.57%和24.60%，600 MPa組比200 MPa組醇類物質相對含量減少了31.37%，即隨著壓力的增大，醇類物質相對含量減少;200 MPa組、400 MPa組和600 MPa組酮類物質和烴類物質的相對含量分別為16.01%、13.51%、15.37%和11.38%、12%、14.86%，即隨著壓力的增大，酮類物質和烴類物質相對含量變化不大。蛋白質分解產生的游離氨基酸和胺類化合物與脂肪分解會產生醛類化合物，超高壓會直接導致發生這種變化。

加熱處理的牡蠣肉醛類物質與空白組相比的相對含量降低了22.92%，醇類物質和酮類物質分別增加了22.56%和5.99%。

牡蠣肉600 MPa處理后醛類物質的相對含量(39.52%)比空白組(14.32%)增加了25.2%，與熱處理組(37.24%)沒有明顯差別。牡蠣肉600 MPa處理后醇類物質的相對含量(24.60%)比空白組(49.70%)減少了25.1%，與熱處理組(27.14%)沒有明顯差別。超高壓處理和熱處理的揮發性物質中酮類物質和烴類物質的相對含量沒有明顯變化。這表明壓力達到600 MPa時，揮發性化合物發生的變化與熱處理相類似。

2.3 不同加工處理方式對牡蠣肉中幾種主要揮發性成分的影響

2.3.1 不同加工方式對牡蠣肉中醛類化合物的影響

香港牡蠣的揮發性化合物中，醛類閾值普遍較低，具有脂肪的香味，所以醛類是影響新鮮牡蠣特征氣味的重要組分，其中飽和的直鏈醛一般呈現出刺激、辛辣，并帶有油和蠟的特征氣味。長鏈醛類由于高沸點對風味貢獻小，但是風味物質重要的前體物。新鮮牡蠣中對香氣影響較大的醛類主要有:2，4-庚二烯醛、2，4-癸二烯醛、壬醛、2-丁烯醛、2，6-壬二烯醛、2-辛烯醛、十四醛、己醛等。600 MPa超高壓處理后的牡蠣肉對香氣影響較大的醛類主要有2，4-己二烯醛、2，4-庚二烯醛、庚醛、己醛、壬醛、2-壬烯醛、2-辛烯醛、2-癸烯醛、2，4-十二碳二烯醛、十四醛、2，6-壬二烯醛。75℃8 min熱處理后的牡蠣肉對香氣影響較大的醛類主要有2，4-庚二烯醛、庚醛、己醛、辛醛、壬醛、2-辛烯醛、2-癸烯醛、十四醛、2，4-癸二烯醛。

600 MPa壓力處理后醛類大量增加，與空白組相比相對含量明顯增加的有2，4-庚二烯醛、庚醛、己醛、癸醛、4-乙基-苯甲醛、2-癸烯醛、2，6-壬二烯醛，分別增長 6.56%、1.12%、1.37%、0.5%、0.73%、1.99%、1.45%，這幾種物質在熱處理之后也有很大的提高，這說明雖然超高壓是非熱加工方式，但壓力達到600 MPa后其揮發性醛類物質的變化與熱處理相似。另外，2-丁烯醛在超高壓及熱處理之后都沒有檢測出，2，4-癸二烯醛 600 MPa超高壓處理減少0.6%，但熱處理之后卻增加了2.88%。

2-己烯醛，庚醛和2-庚烯醛等有著強烈的青草、植物等香氣。己醛有著黃瓜特有的刺激的青草味，2-壬烯醛能呈現出牡蠣特征的奶油香，2，6-壬二烯醛有著牡蠣特征的黃瓜的清香以及動物的脂肪味，閾值只有0.000 06×10-6。辛醛和壬醛呈現出油脂香味，因為辛醛、壬醛是油酸氧化的產物;2，4-癸二烯醛是聚不飽和脂肪酸氧化的主要產物，具有油脂味，還帶有清香氣味;壬醛和2-辛烯醛具有魚腥味。2-戊烯醛呈油脂、青草的氣味，2，4-十二碳二烯醛具有油氣、脂肪和牛奶香氣。十四醛具有強烈桃子似香氣。長鏈醛類本身閾值較高，但卻是某些重要的雜環類芳香化合物的前體物［10］。而直鏈飽和醛正常情況下具有不愉快的、刺鼻的和讓人感到疼痛的氣味，并伴有油和蠟的頭香味。

2.3.2 不同加工方式對牡蠣肉中醇類化合物的影響

醇類通常具有柔和的芳香、植物香、酸敗和土氣味。醇類化合物可能產生于脂肪酸的次級氫過氧化產物，或脂肪酸的脂氧化酶的作用、脂肪的氧化合羰基的還原作用。由于醇的閾值高，一般對牡蠣氣味貢獻不大［11］。但值得注意的是 1-辛烯-3-醇［13］，俗稱蘑菇醇，在5個樣品中的相對含量分別為 16.70%、21.94%、20.67%、7.93%和7.61%，600 MPa處理與75℃8 min該物質的相對含量與其他處理組相比明顯降低，1-辛烯-3-醇貢獻出新鮮牡蠣特有的類似蘑菇的香氣。1-己醇、3-辛醇、3，3-二甲基-4-庚醇、1-壬醇、3-壬烯-1-醇在超高壓和熱處理后未檢測出，其中3-辛醇氣味物質在牡蠣中呈現出淡淡的蘑菇味。1，5-辛二烯-3-醇600 MPa和熱處理后相對含量分別減少9.89%和7.35%。2-辛烯-1-醇具有青香、蔬菜樣香氣，使人感覺愉快的果香香韻［10］。

2.3.3 不同加工方式對牡蠣肉中酮類化合物的影響

酮類貢獻出牡蠣甜的花香，果香等氣味，二酮類能呈現出肉香奶油香。酮類化合物可能來源于多不飽和脂肪酸的熱氧化降解、氨基酸的降解或微生物的氧化［12］。但酮類閾值較高，對牡蠣整體風味的貢獻較小。

其中，3，5-辛二烯-2-酮是和2-壬酮是強氣味劑，對新鮮牡蠣氣味影響較大。有研究證實2，3-辛二酮是肉制品預煮異味的主要貢獻物之一，來源于脂質氧化［14］。3-辛酮有著溫和的水果味、熟香蕉味，同時呈似熏衣草的草藥氣味［10］。

2.3.4 不同加工方式對牡蠣肉中烴類和其他化合物的影響

本實驗中還檢測出了烴類物質，烴類主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂。各種烷烴(C6～C19)存在于甲殼類和魚類的揮發物中，但它們具有較高的閾值，對牡蠣勻漿整體風味的貢獻不大，可能有助于提高牡蠣整體香味效果［15］。

此外，2-乙基-呋喃也對牡蠣的氣味有顯著的影響，有焦香香氣，低濃度時體現出甜香味。

綜上所述，對牡蠣氣味影響最大的是醛類物質。與空白組相比，超高壓產生變化的原因可能是超高壓破壞了蛋白質的結構，熱處理產生肉香味的原因可能脂肪、蛋白質的降解以及Maillard反應。

3 結論

利用頂空固相微萃取進樣，經GC-MS分析，鑒定出生鮮、超高壓及熱處理牡蠣肉的揮發性成分共91種。生鮮牡蠣肉中共檢測到54種揮發性化合物，醛類、醇類、酮類和烴類的相對含量分別為14.26%，49.60%，20.95%和14.54%;醛類閾值普遍較低，是影響新鮮牡蠣特征氣味的重要組分。600 MPa組比200 MPa組醛類物質相對含量增加了28.54%，600 MPa組比200 MPa組醇類物質相對含量減少了31.37%，酮類物質和烴類物質隨壓力增大變化不大。牡蠣肉600 MPa處理后醛類物質和醇類物質的相對含量比空白組分別增加了25.2%和減少了25.1%，與熱處理組的醛類和醇類物質總的相對含量無明顯差別。壓力達到600 MPa后其揮發性物質的變化與熱處理相似。牡蠣肉風味發生變化的原因主要是脂肪、蛋白質的降解以及Maillard反應。頂空固相微萃取與GC-MS聯用技術定性分析，為牡蠣肉的揮發性成分研究和產品的進一步開發利用提供理論依據。

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