不同養殖模式羅非魚的揮發性成分分析

郝淑賢，葉鴿，李來好，黃卉，魏涯，楊賢慶，林婉玲，袁曉敏

(中國水產科學研究院 南海水產研究所；農業部水產品加工重點實驗室；國家水產品加工技術研發中心，廣東 廣州，510300)

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不同養殖模式羅非魚的揮發性成分分析

郝淑賢*，葉鴿，李來好，黃卉，魏涯，楊賢慶，林婉玲，袁曉敏

(中國水產科學研究院 南海水產研究所；農業部水產品加工重點實驗室；國家水產品加工技術研發中心，廣東 廣州，510300)

摘要采用固相微萃取(SPME)和氣相色譜—質譜(GC-MS)聯用技術對2種養殖模式羅非魚的揮發性成分進行分析鑒定。結果顯示：魚菜共生混養模式和純投料混養模式羅非魚的主要揮發性風味成分分別為51種和59種，其中主要揮發性成分為醛類、醇類、酯類以及烴類物質，總量分別占2種魚總揮發性成分的70.69%和83.46%。其中魚菜共生混養模式羅非魚的主體風味成分由己醛、庚醛、辛醛、2-辛烯醛、壬醛、2-壬烯醛、癸醛、2,4-壬二烯醛、2-十一烯醛構成，純投料混養模式羅非魚的主體風味成分除上述成分外，還有2-癸烯醛和2,4-癸二烯醛和十二醛。2種養殖模式所得羅非魚的特征氣味都以魚腥味、哈喇味、青草味和清香味為主，兩者的哈喇味強度相似，純投料混養羅非魚的魚腥味比魚菜共生強，而魚菜共生混養的青草味、清香味更突出。

關鍵詞養殖模式；羅非魚；揮發性物質；主體風味；特征氣味

羅非魚(Oreochromismossambila)，俗稱非洲鯽魚，隸屬于鱸形目、鱸形亞目、麗魚科、羅非魚屬，其蛋白質含量高且容易被人體消化吸收、營養價值很高，享有“白肉三文魚”的美譽。目前全球有100多個國家和地區開展羅非魚養殖，其中中國是羅非魚養殖大國，在廣東、廣西、福建及海南等地大面積養殖，羅非魚片已是中國出口農產品中的一個品牌產品[1-2]。因各地環境條件差異，養殖模式也各不相同，其中包括魚-魚混養模式、魚-豬立體養殖模式、魚-鴨立體養殖模式、魚菜共生養殖模式、魚-貝立體養殖模式等。然而，養殖環境、攝食習性、魚的品種等因素對魚類的風味特征影響力存在一定的差異。風味是食品的香氣、味道和入口獲得的香味的統稱，其中揮發性風味成分對魚肉的整體風味起著至關重要的作用，是影響產品質量及經濟效應的重要因素之一[3]。

目前，國內外有大量水產品揮發性成分的研究報道，同時SPME-GC-MS技術也受到廣泛應用[4]。郝淑賢等[5]采用GC-MS從鱘魚腹肉、背肉、尾肉、皮、鰓、肝中共檢出60 余種揮發性物質。IGLESIASJ等[6]利用SPME-GC-MS技術對比新鮮和冷凍海鯛魚的揮發性成分差異，認為1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇，z-4庚烯可以做為新鮮及解凍魚的指示物。ROSE等[7]利用氣相色譜分析認為煙熏三文魚異味物質中以3甲基丁醛和-3羥基丁酮的強度最大。CHEN等[8]利用SPME-GC-MS從中華絨螯蟹熟肉中共檢出7類48種揮發性物質。但關于不同養殖模式對羅非魚揮發性氣味成分影響的研究報道還比較少見。文章以魚菜共生混養模式羅非魚和純投料混養模式羅非魚樣品為研究對象，采用SPME和GC-MS分析鑒定魚肉中的揮發性風味成分，結合感覺閾值，根據相對氣味活度值確定羅非魚肉的主體風味成分，并對主要的揮發性組分的氣味特征及其來源進行了分析，旨在為羅非魚風味的研究和產業發展提供一定參考依據。

1材料與方法

1.1原料

羅非魚由惠州市某養殖場提供，魚體重(500±50) g。魚菜共生養殖模式樣品：在水面種植臺灣枸杞，在池塘中混養有鳙魚、鯧魚、鰱魚、鯽魚，未投喂飼料。純投料養殖模式樣品：在池塘中混養有青魚、草魚、鰱魚、鳙魚，定期向池中投喂一定飼料。

1.2主要儀器設備

固相微萃取(DVB-PDMS65 μm)，美國Supelco公司；GCMS-QP2010島津氣質聯用儀，日本島津公司。

1.3實驗方法

1.3.1樣品氣味成分的頂空采樣

采用HAO等[9]的方法進行揮發性成分分析。采取混合采樣法，各模式羅非魚取樣3條，混勻后搗碎，取4 g樣品，加入飽和食鹽水[鹽∶水=1∶3(g∶mL)]，迅速倒入15 mL頂空瓶中，置于磁力攪拌臺上，調整固定萃取頭的位置并水浴加熱。將65 μm DVB-PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于60 ℃下萃取30 min后取出，迅速插入到氣相色譜儀的進樣口進行下一步分析。

1.3.2氣質聯用儀分析鑒定

將萃取頭插入氣相色譜儀的進樣口，進樣口溫度為250 ℃，解析6 min后，取出。

氣相色譜條件：采用DB-5MS(30 mm×0.25 mm, 0.25 μm)色譜柱；程序升溫條件：柱初溫35 ℃，保持1 min，以5 ℃/min的速度升溫到60 ℃保持1 min，再以6 ℃/min上升到140 ℃保持1 min，最后以8 ℃/min升溫到230 ℃，保持5 min；載氣：氦氣；流量為1.0 mL/min；采用恒線速度，分流比為1∶20。

質譜分析條件：離子源溫度為200 ℃；電子能量70 ev；質量掃描范圍m/z 35～350，無溶劑切除時間。

1.3.3數據處理與質譜檢索

利用計算機NIST普庫數據庫檢索，通過對質譜圖庫中的標準譜圖進行比較，并結合有關文獻進行人工譜圖解析來確認羅非魚中的揮發性成分，此外通過Excel數據處理系統，按面積歸一化法進行分析，得到各成分的相對百分含量，檢測的數據用平均值表示。

1.4關鍵風味化合物的確定方法

參考劉登勇等[10]的方法，采用相對氣味活度值法，確定對樣品風味貢獻最大的組分：ROAVstan=100，對其他揮發性成分則有：

氣味貢獻值=Cri/Tstan

(1)

(2)

其中：Cri、Ti是各揮發性組分的相對百分含量和相對應的感覺閾值；Crstan、Tstan分別是對樣品總體風味貢獻最大的組分的相對百分含量和相對應的感覺閾值。ROAV值越大，則該組分對樣品總體風味貢獻越大，ROAV1的組分均為分析樣品的關鍵風味化合物，0.1ROAV1的組分對樣品的總體風味具有重要的修飾作用。

2結果與討論

2.1不同養殖模式羅非魚揮發性成分分析

分別對魚菜共生和純投料模式兩種羅非魚進行GC-MS分析，得到了2種模式所養羅非魚樣品的總離子流色譜圖(圖1～圖2)。經計算機譜庫NIST 05a.L檢索及分析，鑒定出不同養殖模式羅非魚的揮發性成分，魚菜共生和純投料模式所養羅非魚相似度大于80%的揮發性風味物質分別為51種和59種。

圖1　魚菜共生混養模式羅非魚揮發性物質總離子流圖Fig.1　The ion-flow graph of the volatile compounds in fish-vegetable symbiosis fish

圖2　純投料混養模式羅非魚揮發性物質總離子流圖Fig.2　The ion-flow graph of the volatile compounds in pure feeding fish

從表1可以看出，醛類、醇類、酯類和烴類是羅非魚的主要風味物質，總的含量分別占這2種羅非魚總揮發性風味成分的70.69 %(魚菜共生混養模式)和83.46%(純投料混養模式)。這2種養殖模式的羅非魚風味物質組成有一定的相似性，共有風味成分有40種。但2種養殖模式所得羅非魚的揮發性風味成分也存在一定的差異性，這些差異是造成羅非魚不同風味的重要原因。大量研究表明，水產動物揮發性物質組成受其生存的水域養殖環境影響較大[11]。魚菜共生模式可通過魚、植物及微生物的協同共生作用起到池塘的原位生態修復的功效，是凈化養殖水體環境的一種新方式[12]，不但達到魚菜雙收的目的，還可有效改善養殖魚肉的品質。葉鴿等通過研究證實魚菜共生養殖模式可明顯提高羅非魚鮮味水平[13]。

2.2羅非魚中羰基類化合物的風味特征

羰基類化合物包括醛類和酮類化合物，其中，因醛類化合物的閾值較低，因而對風味的貢獻較大。2種養殖模式羅非魚肉中醛類化合物相對含量分別占其風味成分的56.85%(魚菜共生混養模式)和42.06%(純投料混養模式)。其中以飽和醛類所占比例居多，特別是已醛含量占21%～32%。醛類化合物由脂質氧化形成，與其他物質具有很強的風味疊加效應。飽和醛類和C6-C9不飽和醛類物質具有青草味、酸敗味和水果香的氣味，它們具體的氣味描述與濃度密切相關。在羅非魚肉中檢測到的己醛、庚醛、辛醛和壬醛主要來源于油酸、亞油酸以及花生四烯酸等不飽和脂肪酸的分解，己醛可能來源于n-6不飽和脂肪酸[14]，也可能來源于n-9脂肪酸[15]，它在高濃度時具有油脂的腐敗味，在低濃度時具有青草和蔬菜的氣味。2-庚烯醛、2-辛烯醛、2-壬烯醛、2-癸烯醛等單烯醛化合物閾值較低。酮類化合物在魚肉中檢出情況無論是種類還是相對含量都不多，2種酮類化合物占魚肉風味成分的比例不足1%。酮類化合物可能是由于多不飽和脂肪酸的熱氧化或降解、氨基酸降解或微生物氧化所產生的[16]。實驗樣品是新鮮的羅非魚肉，未經過加熱處理，可能是使得酮類物質含量較低的原因。酮類具有獨特的清香和果香風味，并且花香隨著碳鏈的增長而更強[17]。

續表1

化合物種類化合物名稱相對含量/%魚菜共生混養模式純投料混養模式其他己酸乙烯酯*6.093.962-乙基-1-己酸己酯0.47—二氯乙酸-4-十六酯*0.240.17丙酸-2-甲基-1,3二丙酯*0.670.67鄰苯二甲酸二乙酯*3.5211.58鄰苯二甲酸二異丁基酯*0.210.653-環己烯-1-甲腈*1.481.15十四腈*2.341.30十七腈*0.850.70二丁基羥基甲苯0.34—N,N-二丁基甲酰胺*0.470.24十氫-4,8,8-三甲基-9-亞甲基-1,4-環己甲醇甘菊藍*0.460.24癸醚—0.58十四烷基環氧乙烷—0.18八甲基環四聚硅氧烷*1.440.76十二甲基環己硅氧烷*1.411.24十四甲基環庚硅氧烷*6.539.443-異丙氧基-1,1,1,7,7,7-六甲基-3,5,5-三羥甲基甲烷四硅氧烷—7.071,1,1,3,5,7,9,11,11,11-十甲基-5-三甲基硅氧基六硅氧烷*2.502.13

注：*幾種養殖模式羅非魚的共有成分；—未檢出。

2.3羅非魚中醇類化合物的風味特征

一般認為醇類物質是由糖、氨基酸以及醛類物質的還原作用而生成，其中飽和醇類可能是脂肪經氧化分解生成的或是含羰基化合物還原而生成的，因其閾值比較高，除非以高濃度存在，否則對氣味貢獻不大[18]。這2種養殖模式羅非魚的飽和醇的相對百分含量較低(表1)，分別為2.92%和2.12%，因此對魚肉的特征風味沒有多大貢獻。有研究認為1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇可以作為魚肉鮮度的衡量指標[5]，但這2種物質在羅非魚樣品中并未檢出。

2.4羅非魚中烴類及其他物質的風味特征

烴類物質在很多水產品中都有檢出報道。2種養殖模式魚肉中烴類物質種類豐富，共檢出26種(表1)，但每種物質的檢出比例并不高。大量研究表明，烴類物質是魚類普遍存在的揮發性物質，可能源自脂肪酸烷氧自由基的均裂，因其閾值較高，對魚肉風味的直接貢獻不大。2,6,10,14-四甲基十五烷具有清新香甜的氣味，來源于烷基自由基的脂質自動氧化或類胡蘿卜素分解[19]。酯類物質中以己酸乙烯酯及鄰苯二甲酸二乙酯相對含量居多，雖然單一酯類對魚肉風味影響不大，但可能通過風味疊加效應提高魚肉的整體香味效果。此外，某些含苯的化合物如鄰二甲苯，是造成魚肉中令人不愉快的風味物質。石竹烯具有溫和的丁香香氣。

2.5不同養殖模式羅非魚主體風味成分的確定

食品的風味特征并非簡單地由揮發性風味化合物的含量決定，而是取決于揮發性物質的氣味強度，氣味強度與化合物在樣品中的含量及其感官域值息息相關，在同種濃度下，化合物感官域值越低，氣味強度就越大，對食品總體風味的貢獻也就越大。為進一步確定不同養殖模式羅非魚的主體風味成分，結合表2所示的氣味貢獻值，定義魚菜共生混養模式中癸醛的相對氣味活度值ROAVstan=100，定義純投料混養模式中2,4-壬二烯醛的相對氣味活度值ROAVstan=100。其他揮發性風味化合物的相對氣味活度值(ROAV)可由公式(2)計算得到，從而分析得出不同養殖模式羅非魚的主體風味成分，并對重要的風味化合物的氣味特征進行了描述，結果見表2。

由表2可以看出，魚菜共生混養模式羅非魚的主體風味成分由9種物質組成，分別為己醛、庚醛、辛醛、2-辛烯醛、壬醛、2-壬烯醛、癸醛、2,4-壬二烯醛、2-十一烯醛，純投料混養模式羅非魚的主體風味成分由12種物質組成，除上述9種物質外，還有2-癸烯醛、2,4-癸二烯醛、十二醛。總體來說，2種養殖模式羅非魚的風味物質種類大體一致，但占主導地位的風味物質和含量存在差異，從而導致不同養殖模式的羅非魚呈現不同的風味特征，進而導致感官接受程度的差異，魚菜共生和純投料組羅非魚肉揮發性貢獻值最大的物質分別為葵醛和2,4壬二烯醛，而魚腥味活度值較高的組分在純投料組反應更明顯。

表2　羅非魚肉主要揮發性成分氣味貢獻值和相對氣味活度值

根據氣味活度值，利用Excel軟件構建這兩種羅非魚的風味輪，直觀顯示了不同養殖模式羅非魚風味的異同(圖3)。從圖3可以看出，2種養殖模式羅非魚氣味特征基本相似，以魚腥味、哈喇味、青草味和清香為主，兩者的哈喇味強度相似，純投料混養模式的魚腥味較重，而魚菜共生混養模式的清香和青草味較強，這可能與不同養殖模式環境下，浮游植物種類和數量有關。根據李丹丹等人的報道，魚菜共生池塘中綠藻的含量明顯高于純投料池塘，而藍藻數量明顯少于純投料池塘[20]，另有報道藍藻是新鮮水產品腥味物質產生的首要因素[21]。

圖3　不同養殖模式羅非魚風味輪Fig.3　Sensory profile of Tilapia under different culture mode

3結論

(1)實驗中2種養殖模式羅非魚的風味物質組成有一定的相似性，主要風味物質均為醛類、醇類、酯類和烴類，二者共有40種相同的風味物質，且對風味貢獻最大的都是醛類。這兩種養殖模式羅非魚的飽和醇的相對百分含量較低，且ROAV低，因此對魚肉的特征風味沒有多大貢獻。同時這2種養殖模式所得羅非魚的揮發性風味成分也存在一定的差異性，這些差異是造成這2種羅非魚不同風味的重要原因。

(2)2種模式養殖的羅非魚氣味特征基本相似，以魚腥味、哈喇味、青草味和清香為主，兩者的哈喇味強度相似，純投料混養模式的魚腥味較重，而魚菜共生模式的清香和青草味較強，推測可能是受魚菜共生混養模式環境中的浮游植物群落結構影響。

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Volatile component analysis of Tilapia under different cultivating system

HAO Shu-xian*，YE Ge，LI Lai-hao， HUANG Hui，WEI Ya，YANG Xian-qing，LIN Wan-ling， YUAN Xiao-min

(South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences；National R&D Center For Aquatic Product Processing；Key Laboratory of Aquatic Product Processing,Ministry of Agriculture，Guangzhou 510300, China)

ABSTRACTVolatile compounds in Tilapia of different cultivating were analyzed by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that 51 kinds of volatile component were obtained in fish-vegetable symbiosis cultivating system, and 59 kinds were in the pure feeding system. The main volatile species were aldehydes, alcohols, esters and hydrocarbons, and the total content were 70.69% (fish-vegetable symbiosis) and 83.46% (pure feeding) respectively. The main flavor compounds in fish-vegetable symbiosis were hexanal, heptanal, octanal, 2-octenal, nonanal, 2-nonenal, decanal, 2, 4-nonadienal and 2-undecenal. In pure feeding system, other substance, such as 2-decenal, 2, 4-decadienal and dodecanal were also detected. The main characteristic odor of the two cultivating system were fishy, rancid, grassy and fragrance. Both have similar rancid smell, and the fishy in pure feeding was thicker than fish-vegetable symbiosis raising system, the grassy and fragrance were thicker in fish-vegetable symbiosis system.

Key wordsculture mode; Tilapia; volatile component; main flavor; characteristic odor

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606026

基金項目：國家現代農業產業技術體系(CARS-49)；國家自然科學基金(No. 31271957, No.31401563)資助

收稿日期：2015-09-28，改回日期：2015-12-14

第一作者：博士，研究員(本文通訊作者，E-mail:susanbao@163.com)。