櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發性物質的比較分析

黃忠白，丁 媛，黃 健，張迪駿，孫婷婷，何 珊，周 君，李 曄，張春丹，蘇秀榕,（.寧波大學海洋學院，浙江 寧波 35；.北京普析通用儀器有限責任公司，北京 000）

櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發性物質的比較分析

黃忠白1，丁 媛1，黃 健2，張迪駿1，孫婷婷1，何 珊1，周 君1，李 曄1，張春丹1，蘇秀榕1,*
（1.寧波大學海洋學院，浙江 寧波 315211；2.北京普析通用儀器有限責任公司，北京 101200）

目的：探究櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊在不同溫度條件下的揮發性風味物 質變化及兩者的差異，為其加工提供參考。方法：運用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometer，HS-SPME-GC-MS）聯用儀對揮發性物質變化進行檢測和分析。結果：電子鼻能夠檢測不同組織氣味的變化，兩者在新鮮與加熱后的氣味發生明顯變化，最終利用HS-SPME-GC -MS分別從新鮮、90 ℃和120 ℃的扇貝柱和扇貝裙邊中鑒定出16、20、7 種和18、18、20 種揮發性物質，主要有醇類、酮類、醛類、酯類、烴類等化合物。結論：新鮮、90 ℃和120 ℃的櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊共有的揮發性物質分別為11、12、6種，存在差異的物質分別有13、14、15 種。丙酸戊酯、3-甲硫基丙醇和1-辛烯-3-醇在兩者中的相對含量較高但是差距較明顯，使得兩者的風味有差異。電子鼻與HS-SPME-GC-MS結合使用后可 以分析不同加熱溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊揮發性物質的相對含量的變化及差異。

櫛孔扇貝；揮發性物質；電子鼻；頂空固相微萃取；氣相色譜-質譜聯用儀

櫛孔扇貝屬軟體動物門（Mollusca）、雙殼綱（Bivalvia）、珍珠貝目（Pteriooda）、扇貝科（Pectinidae），俗名干貝蛤。我國櫛孔扇貝養殖主要在北方，其中山東沿海、遼寧沿海地區有大量的養殖[1]。

櫛孔扇貝肉質鮮美，營養豐富，具有重要的使用價值和經濟價值，是人類理想的營養食品[2-3]。其閉殼肌加工的扇貝柱，是國際公認的高檔水產品，被列入八珍之一。而扇貝裙邊是加工生產貝柱所產生的附屬產品，約占整個扇貝的30%，它具有扇貝所特有的海鮮味道，在以往的加工中，大多數被作為附加值低的動物飼料利用或被作為廢料而丟棄，并沒有得到充分有效的利用[4-5]。這不僅極大地浪費了海洋蛋白資源還會造成污染環境。近十幾年來，我國的扇貝養殖業發展迅速，在規模和產量上均居世界第一位，扇貝柱加工過程中產生的大量裙邊的利用也引起了人們的廣泛關注。楊秀敏等[6]用頂空固相微萃取（headspace solid-phase micro extraction，HS-SPME）與氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用技術分析了2 種扇貝水解液的風味物質。檢測結果顯示，利用風味蛋白酶水解碎貝柱的水解液有51 種風味物質，利用枯草桿菌中性蛋白酶和風味蛋白酶分段水解碎貝柱的水解液有34 種風味物質。胡珊珊等[7]利用SPME-GC-MS法和高效液相色譜法研究滅菌前后扇貝沙司中揮發性成分和游離氨基酸的變化。發現滅菌前后分別鑒定出揮發性成分為16 種和27 種，其中共有10 種相同的揮發性成分。孫玉亮等[8]采用SPME-GC-MS聯用技術對發酵前后扇貝豆醬的香氣成分進行了分析。結果表明，在發酵前、后的扇貝豆醬中分別鑒定出60 種和100 種香氣成分。

本實驗運用電子鼻檢測技術對新鮮及不同加熱溫度條件下櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊的氣味進行研究，還結合HS-SPME-GC-MS分析不同溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊揮發性物質的組成，為櫛孔扇貝產品進一步的開發利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市購帶殼鮮活櫛孔扇貝，將其洗凈，分離出扇貝柱和扇貝裙邊備用。乙腈、甲醇（均為色譜級）寧波奧博科學儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

PEN3便攜式電子鼻系統 德國Airsense公司；QP2010 GC-MS聯用儀 日本島津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

取扇貝柱和扇貝裙邊粉碎，分別稱取0.2 g放入樣品瓶中，擰緊瓶口，在70、80、90、100 ℃和120 ℃條件下加熱30 min，取出待測，同時分別取0.2 g新鮮扇貝柱和扇貝裙邊待測。每個溫度做5 個平行樣品。

1.3.2 電子鼻檢測

將樣品從恒溫干燥箱中取出，冷卻30 min后利用電子鼻檢測，清洗時間300～500 s，數據采集時間為199 s和200 s。

1.3.3 GC-MS分析

SPME條件：將萃取頭在GC的進樣口250 ℃條件下老化45 min。萃取頭插入樣品瓶于60 ℃水浴吸附30 min后移進GC-MS聯用儀進樣口于250 ℃解吸2 min。

GC條件：VOCOL毛細管色譜柱（60 m×0.32 mm，1.8 μm）；載氣：He，流速0.3 mL/min；不分流模式進樣，恒壓35 kPa；進樣口溫度與接口溫度均為210 ℃，檢測溫度210 ℃；程序升溫：起始柱溫35 ℃保持2 min，以3 ℃/min升至40 ℃，保留1 min，再以5 ℃/min升至210 ℃，保持25 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度200 ℃；質量掃描范圍45～500 u。

1.4 數據處理

電子鼻測定結果采用線性判別分析（l i n e a r discriminant analysis，LDA），LDA是將所提取的傳感器多指標的信息進行數據轉換和降維，并對降維后的特征向量進行線性分類，最后在LDA散點圖上顯示主要的兩維散點圖。一般情況下，總貢獻率超過70%～85%的方法即可使用[9]。

GC-MS檢測結果通過計算機檢索，利用NIST和Wiley譜庫相互匹配進行定性分析。將譜庫中化合物相似度低于80（最大值為100）的組分標為未鑒定出。各組分相對含量按照峰面積歸一化法計算[10-11]。

2 結果與分析

2.1 溫度對氣味的影響

圖1 不同溫度扇貝柱（A）和扇貝裙邊（B）的LDA分析結果Fig.1 LDA analysis of scallop adductors (A) and skirts (B) heated at different temperatures

如圖1A所示，扇貝柱的LDA總貢獻率為82.71%。圖中每個橢圓代表不同溫度條件下扇貝柱和扇貝裙邊的數據采集點。隨著溫度的變化，扇貝的揮發性氣味會呈現一定的聚類現象，數據分布越緊密，揮發性氣味越相似。由此可知，加熱后的扇貝柱與新鮮的扇貝柱相比揮發性氣味發生明顯變化，而經100、110 ℃和120 ℃加熱的扇貝柱揮發性氣味重疊在一起。

如圖1B所示，對不同溫度條件下扇貝裙邊揮發性氣味成分進行LDA總貢獻率為82.35%。70、80 ℃和90 ℃的揮發性氣味較為相似；而100、110 ℃和120 ℃的揮發性氣味重疊在一起，新鮮的扇貝裙邊揮發性氣味則明顯有別于其他溫度。

圖2 扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性氣味對比圖Fig.2 Comparison of volatility flavor in scallop adductors and skirts

由圖2可以看出，扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性氣味分布在不同區域且沒有重疊，但經過加熱的扇貝柱和扇貝裙邊與新鮮的相比數據區域的分布距離有所減小。由此可以得出扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性物質存在一定差異，所以選擇新鮮、90 ℃和120 ℃處理的扇貝柱和扇貝裙邊用GC-MS對其揮發性風味物質做進一步鑒定和分析。

2.2 溫度對揮發性成分的影響

由GC-MS流出峰經NIST和Wiley譜庫檢索，新鮮扇貝柱、90 ℃和120 ℃加熱扇貝柱分別鑒定出16、20 種和7 種揮發性成分。新鮮扇貝裙邊、90 ℃和120 ℃加熱扇貝裙邊分別鑒定出18、18 種和20 種揮發性成分。其中的揮發性成分主要有醇類、酮類、醛類、酯類、烴類等化合物。對兩者的揮發性物質種類進行比較，如圖3所示，新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊有11 種物質相同，90 ℃條件下的扇貝柱和扇貝裙邊有12 種物質相同，在120 ℃條件下兩者的揮發性物質差異性較大共有的物質只有6 種，扇貝裙邊獨有的物質有14 種。

圖3 扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性物質種類分析Fig.3 Volatile species anal ysis of scallop adductors and skirts

圖4 不同溫度條件下扇貝柱（a）和扇貝裙邊（b）的揮發性物質對比Fig.4 Comparison of volatile compounds in scallop adductors and skirts before and after heat treatments at different temperatures

扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性成分變化如圖4和表1所示。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊中酯類物質所占的比例最大且相對含量幾乎相同，隨著溫度的升高，扇貝柱中酯類物質相對含量逐漸減少，從66.62%降到7.57%；扇貝裙邊中酯類物質相對含量也有所減少，從67.06%減少到45.34%。醇類物質的相對含量次之，兩者中的醇類物質相對含量大體呈上升趨勢，扇貝柱相對含量從28.92%增加到82.86%；扇貝裙邊在3 個溫度條件下的相對含量分別是29.11%、30.44%、40.56%。新鮮的扇貝柱中烴類物質占到2.29%，加熱到90℃后烴類物質達到27.45%，繼續加熱到120℃后烴類含量則減少到8.37%；而扇貝裙邊中的烴類物質相對含量從0.17%增加到5.43%。扇貝柱和扇貝裙邊中的酮類物質和醛類物質的相對含量較少，隨溫度變化不明顯，扇貝柱呈微小的先增后減趨勢；扇貝裙邊呈小幅度的增加趨勢。

表1 扇貝柱和扇貝裙邊揮發性物質的GC-MS分析結果Table 1 Results of GC-MS analysis of volatile compounds in scallop adductors and skirts %

由表1可知，酯類物質是扇貝柱和扇貝裙邊的主要揮發性風味物質，該類物質是發酵或脂質代謝產物生成的羧酸和醇的酯化作用的產物[12]，賦予食品甜香、水果香、花香[13-14]。扇貝柱和扇貝裙邊酯類物質中主要是丙酸戊酯，其具有類似蘋果的芳香氣味。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊都呈現出濃郁的果香和腥味，隨著溫度升高，丙酸戊酯相對含量逐漸減少，果香和腥味也逐漸減弱。

一般來說，醇類物質具有較高的閾值，對食品的風味貢獻不大[15]。扇貝柱和扇貝裙邊鑒定的醇類物質中都含有3-甲硫基丙醇，且隨著溫度的升高，3-甲硫基丙醇的相對含量明顯增加，該物質具有強烈的洋蔥、肉臭味，稀釋會出現醬油氣味，它增多會破壞新鮮扇貝柱和扇貝裙邊的芳香氣味[16-17]。扇貝裙邊的醇類物質還有1-辛烯-3-醇、1-戊烯-3-醇等。1-辛烯-3-醇作為一種亞油酸氫過氧化物的降解產物，會使扇貝裙邊產生類似蘑菇的氣味。

3,5,5-三甲基-2-己烯是扇貝柱中主要的烴類物質，通常大多數烴類物質具有清香和甜香的風味，特別是具有支鏈的烷烴。這類烷烴是由脂質衍生出來的，對海產貝類風味的產生起非常重要的作用。但是烴類化合物閾值一般較高，對食品風味貢獻較小，除非它以高濃度形式存在[18-19]。

醛類化合物一般通過多不飽和脂肪酸在酶和微生物的作用下發生氧化降解而生成。該類化合物有令人不快的刺激性氣味[20]。根據分析結果發現，相對于扇貝柱而言，醛類物質在扇貝裙邊的揮發性物質中所占比例更小。扇貝柱中的醛類物質有庚醛、壬醛。這兩種醛具有強烈的油脂氣味和魚腥味，是扇貝柱腥味的主要成分[21-22]。

3 討 論

通過電子鼻結合HS-SPME-GC-MS分析發現，櫛孔扇貝的揮發性物質復雜且多變，加熱對于其風味產生較大影響。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊的揮發性物質組成基本相同，主要揮發性物質都是醇類和酯類這兩類物質。經過加熱后，兩者的揮發性物質組成發生了明顯的變化。經90 ℃加熱后，扇貝柱的主要揮發性物質是醇類、烴類和酯類，分別占27.38%、27.45%和40.13%；扇貝裙邊的主要揮發性物質是醇類和酯類，分別占30.44%和58.80%，而其烴類物質只占2.94%。120 ℃時，扇貝柱中醇類物質占82.86%，酯類物質占7.57%；扇貝裙邊中醇類物質占40.56%，酯類物質占45.34%。酯類物質是使扇貝產生腥味[23]的主要原因，隨著溫度的升高，扇貝柱中的酯類物質大量減少，而扇貝裙邊的酯類物質減少緩慢，說明扇貝裙邊的腥味更大，其腥味的去除比較不易。醇類物質的增加，會產生熟肉味[24]。加熱扇貝柱，其醇類物質大量增加，熟肉味明顯；而扇貝裙邊中醇類物質增加幅度較小，依舊存有生味。

扇貝柱和扇貝裙邊共有的揮發性風味物質有16 種。其中，相對含量較高且差別較大的揮發性物質主要有3 種，分別為丙酸戊酯、3-甲硫基丙醇和1-辛烯-3-醇。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊中丙酸戊酯及3-甲硫基丙醇的相對含量差別不大，但經90 ℃和120 ℃加熱后，其相對含量差距變大，丙酸戊酯在扇貝裙邊中的相對含量比在扇貝柱中高出了18.67%和37.73%；3-甲硫基丙醇的相對含量隨著加熱溫度的升高而增加，在扇貝柱中的增加量明顯高于扇貝裙邊。而1-辛烯-3-醇在扇貝裙邊中相對含量較高，但在扇貝柱中相對含量甚少，僅在90 ℃時檢出。

隨著溫度的升高，丙酸戊酯在扇貝柱中的相對含量明顯減少，但在扇貝裙邊中相對含量變化不大，使得加熱后的扇貝裙邊依然具有果香，這也許是它加熱后依然有生味的原因。扇貝裙邊中的3-甲硫基丙醇的相對含量隨溫度增加的變化不明顯，說明溫度的升高不會使扇貝裙邊具有熟的肉湯味，扇貝裙邊的加工也許比扇貝柱需要更高的溫度。1-辛烯-3-醇在扇貝裙邊中含量較高，且隨著溫度的升高，含量雖然減少但差異變化較小，該物質具有辣的辛味和油膩的氣息，普遍存在于干魚的揮發性香味物質中[25]，這是導致扇貝裙邊和扇貝柱風味差異的原因之一。

4 結 論

電子鼻可快速、有效地區分不同溫度處理的櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊。扇貝柱和扇貝裙邊中鑒定出醇類、烴類、酯類、酮類、醛類等物質相對含量隨著加熱溫度發生變化，從而賦予了扇貝柱和扇貝裙邊不同的特征風味。新鮮的扇貝柱和扇貝裙邊均具有果香，但扇貝裙邊比扇貝柱腥味更重。經90 ℃和120 ℃加熱后，扇貝柱和扇貝裙邊的鮮香味減弱，扇貝柱呈現濃郁的肉味，但扇貝裙邊依然存在腥味。因此，扇貝裙邊在加工過程可以適當提高溫度，來降低其腥味。扇貝裙邊最適的加熱溫度還需要進一步研究。

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Comparison of Volatile Substances in Scallop Adductors and Skirts of Chlamys farreri

HUANG Zhongbai1, DING Yuan1, HUANG Jian2, ZHANG Dijun1, SUN Tingting1, HE Shan1, ZHOU Jun1, LI Ye1, ZHANG Chundan1, SU Xiurong1,*
(1. School of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2. Beijing Purkinje General Instrument Co. Ltd., Beijing 101200, China)

Objective: To examine and compare changes of volatile substances in different parts of the scallop Chlamys farrier with different heating temperatures and consequently provide a theoretical reference for Chlamys farrier processing. Methods: The changes of volatile substances were detected and analyzed by electronic nose and headspace solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Results: The electronic nose was sensitive enough to detect the changes of odor characteristics during thermal processing. Odor of fresh scallop adductors and skirts changed signifi cantly when they were heated. A total of 16, 20, 7 and 18, 18, 20 volatile substances in scallop adductors and skirts, respectively, were identifi ed when fresh samples and those heated at 90 and 120 ℃ were detected by HS-SPME-GC-MS. The major volatile compounds include alcohols, ketones, aldehydes, ester and hydrocarbon. Conclusion: There were 11, 12 and 6 common volatile substances in fresh samples and those heated at 90 and 120 ℃, respectively, and the contents of 13, 14 and 15 volatile substances varied between scallop adductors and skirts. Electronic nose combined with HS-SPME-GCMS permits the analysis of the changes of volatile substance in scallop adductors and skirts at different heating temperatures.

Chlamys farrier; volatile substances; electronic nose; headspace solid phase microextraction (HSSPME); gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS)

10.7506/spkx1002-6630-201604018

TS254.1

A

1002-6630（2016）04-0098-05

黃忠白, 丁媛, 黃健, 等. 櫛孔扇貝柱和扇貝裙邊中揮發性物質的比較分析[J]. 食品科學, 2016, 37(4): 98-102.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604018. http://www.spkx.net.cn

HUANG Zhongbai, DING Yuan, HUANG Jian, et al. Comparision of the volatile substances in scallop and scallop skirt of Chlamys farreri[J]. Food Science, 2016, 37(4): 98-102. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604018. http://www.spkx.net.cn

2015-06-10

海洋公益性行業科研專項（201005016）；常見檢測物質及海產檢測方法開發項目（HK2013000083）；寧波市重點項目（2008C10020）

黃忠白（1992—），男，碩士研究生，研究方向為食品檢測與研發。E-mail：397027427@qq.com

*通信作者：蘇秀榕（1956—），女，教授，博士，研究方向為食品科學與工程、生物化學與分子生物學。

E-mail：suxiurong@nbu.edu.cn