加工溫度對鰻鲞揮發性成分影響的研究

卜會青,孫婷婷,黃忠白,何 珊,周 君,蘇秀榕

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

加工溫度對鰻鲞揮發性成分影響的研究

卜會青,孫婷婷,黃忠白,何 珊,周 君,蘇秀榕*

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

本文旨在探討鰻鲞揮發性風味物質與加工溫度的關系,利用電子鼻和頂空固相微萃取-氣質(HS-SPME-GC-MS)聯用技術對鰻鲞在不同貯藏溫度下的揮發性物質進行研究分析。結果表明,電子鼻能夠快速、靈敏地檢測到不同加熱處理下的鰻鲞氣味的變化,主成分分析(PCA)與線性判別式分析(LDA)能很好地區分不同加工溫度下樣品的差異。通過GC-MS在常溫鰻鲞和50、100、150 ℃加熱的鰻鲞中分別鑒定出26、25、30和27種揮發性風味物質。醇類化合物是常溫鰻鲞與50 ℃加熱鰻鲞中的主要揮發性風味物質,使其具有魚腥味、脂肪味;而100 ℃加熱的鰻鲞產生大量醛類和雜環類物質,其中己醛、壬醛賦予鰻鲞腥味、果香味、脂肪味,苯甲醛賦予鰻鲞鮮香味,2-乙基呋喃、2-戊基呋喃、反-2-(2-戊烯基)呋喃等化合物使鰻鲞呈現很強的肉香味。鰻鲞經150 ℃加熱后主要揮發性物質是烴類,雜環化合物對其烘烤風味的形成具有重要作用。

鰻鲞,電子鼻,HS-SPME-GC-MS,揮發性成分

海鰻屬硬骨魚綱鰻形目、海鰻科、海鰻屬,廣泛分布于非洲東部、印度洋及西北太平洋。中國沿海均產,東海為主產區。海鰻科魚類中,以海鰻、山口海鰻數量多、產量大,是重要的食用經濟魚類。海鰻鮮食在沿海地區受到廣泛歡迎,海鰻肉厚、質細、味美、含脂量高,可供鮮食、制咸干品或罐頭。沿海居民都將新鮮海鰻從背脊剖開,去除內臟后擦干將其撐開懸掛在陰涼通風處,晾干制得鰻鲞。經過干制后的鰻魚鲞具有特殊香味,且蛋白質含量豐富,肉厚,風味佳美,為江浙一帶特色魚干制品。

電子鼻是一種能快速表征氣味物質的整體特征信息的智能感官分析儀器,具有檢測時間短、客觀性強、重復性高等優點,近年來,已廣泛用于果蔬類、酒類、乳制品的品質評價和鱈魚肉、鰱魚、對蝦等水產品的研究[1]。頂空固相微萃取-氣質聯用儀(HS-SPME-GC-MS)能夠準確萃取、分離、鑒定各種揮發性成分,已經廣泛地用于各類食品揮發性化合物的分析和檢測[2]。利用電子鼻與HS-SPME-GC-MS評價、判斷食品的品質變化,具有客觀、準確、快捷的特點,可彌補傳統的感官評定方法區別氣味變化,存在的人為因素影響大、識別精度低等不足。韓姣姣等[3]利用電子鼻檢測了草魚發酵過程中揮發性風味物質的變化,黃健等[4]通過電子鼻和HS-SPME-GC-MS對不同溫度處理的牡蠣揮發性風味成分進行分析檢測,鄭平安等[5]也采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用儀檢測并比較了紅肉和白肉的揮發性物質。本文利用電子鼻系統檢測不同溫度處理的鰻鲞肉揮發性物質的變化趨勢,并結合HS-SPME-GC-MS分析魚肉的揮發性成分,以期探明鰻鲞肉的加工溫度與風味的關系,為鰻鲞的加工工藝和肉制品的品質分析提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

體重1.0～2.0 kg,體長約30 cm的冰鮮海鰻,購于寧波市路林市場,時間為2015年11月15日。

PEN 3型電子鼻 德國AIRSENSE公司;65 μm PDMS萃取頭 美國SUPELCO公司;7890/M7-80 EI GC-MS、60 m VOCOL毛細管色譜柱(ple comμm) 美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的制備 將海鰻洗凈,從腹部切成兩部分,挖去內臟、去頭,在海鰻身上均勻的涂抹一層食鹽,置于通風處風干一星期左右,溫度25 ℃左右,相對濕度約為70%,鹽分含量約為2%,得到鰻鲞。

鰻鲞經粉碎后,取樣0.2 g置于15 mL的樣品瓶中,壓蓋密封。將樣品分成6組,每組4個平行,分別置于常溫(25 ℃)、50、100和150 ℃,30 min后用電子鼻進行檢測。

另取上述四個溫度的樣品1.0 g,置于15 mL SPME頂空瓶中,密封30 min后,將經過老化處理過的插入頂空瓶中,60 ℃頂空微萃取30 min,20 ℃下靜置平衡20 min,迅速將萃取頭置于進樣口解吸2 min,進行GC-MS分析。

1.2.2 檢測條件 電子鼻:樣品進樣流量為300 mL/min,載氣流量為300 mL/min,測量時間為100 s,清洗時間200～1000 s。電子鼻數據信號采集時間為100 s,取穩定后第199～200 s內的數據進行響應值分析、載荷(Loadings)分析以及主成分分析(principle component analysis,PCA)。

氣相色譜:程序升溫為35 ℃保持2 min,以3 ℃/min升至120 ℃,保持1 min,然后以5 ℃/min升至180 ℃,保持10 min,最后以10 ℃/min上升至210 ℃,并保持10 min;采用不分流進樣模式,載氣為 He,流速為1.00 mL/min,不分流進樣。

質譜:離子源溫度230 ℃,電離方式EI,電子能量70 eV,接口溫度250 ℃,掃描質量范圍45～1000 u,掃描時間63 min。

1.2.3 數據處理 運用電子鼻配套的WinMuster軟件對電子鼻測定數據進行主成分分析(PCA)和線性判別式分析(LDA)。

氣相色譜-質譜檢測結果通過計算機檢索譜庫WILEY及NIST 08處理,并參考有關文獻確定檢出成分,按峰面積歸一化法計算各揮發性成分在魚肉氣味物質中的相對百分含量。僅取相似度大于80%的鑒定結果。

2 結果與分析

2.1 電子鼻檢測

電子鼻分析得到的第一主成分和第二成分的方差貢獻率越大,說明此主要成分可以較好地反映原來多指標的信息。一般情況下,總貢獻率超過70%～80%的方法即可使用。

從圖1可以看出,第一主成分的貢獻率為84.65%,第二主成分的貢獻率為13.69%,總貢獻率達到98.34%,說明PCA分析可用于區分不同加工溫度鰻鲞的揮發性氣味。不同處理溫度條件下,鰻鲞氣味分布于四個區域,說明常溫、50 ℃、100 ℃和150 ℃鰻鲞氣味差異顯著,其原因可能是不同溫度下鰻鲞成分的分解速率不同,所引起的揮發性物質變化不同。

圖1 不同溫度處理后樣品的PCA圖Fig.1 PCA plot of M.cinereus samples processed at different temperature based on electronic nose signals

由圖2分析可知,LD1和LD2的方差貢獻率分別為58.01%和27.07%,總貢獻率為85.08%,可見LDA分析可用于區分不同加工溫度下鰻鲞的揮發性氣味的差異。LDA分析表明,四種加熱溫度下,鰻鲞分布在2個區域內,常溫、50 ℃和100 ℃鰻鲞的氣味呈現出聚類現象,而150 ℃鰻鲞自成一個區域。說明隨著溫度的升高鰻鲞的揮發性氣味不斷的發生變化。為了進一步研究鰻鲞從常溫到加熱到150 ℃時,其揮發性風味物質的含量和成分,實驗利用HS-SPME-GC-MS技術對加熱處理的鰻鲞做進一步分析,以期探求鰻鲞在不同加熱溫度處理后揮發性風味物質發生的變化。

圖2 不同溫度處理后樣品的LDA圖Fig.2 LDA plot of yellowfin tuna samples processed at different temperature based on electronic nose signals

2.2 HS-SPME-GC-MS測定結果

魚肉的風味主要是由于揮發性羰基化合物和醇形成的,而這些化合物是由于魚脂質中的多不飽和脂肪酸而來的[6]。采用GC-MS 聯用技術在常溫、50、100和150 ℃四種溫度處理下鰻鲞的氣味成分,經數據庫檢索和鑒定,分別檢出26、25、30和27種揮發性風味物質,其中醇類12種、酮類14種、醛類6種、烴類18種、酸類7種、其他化合物7種,共計64種化合物。王延輝等[7]采用固相萃取技術-氣質聯用儀分析魚肉中的氣味成分,共確定出82種成分,多是一些醇類、醛類、酮類等化合物。本次實驗中也鑒定出較多的類似物質(表1)。

表1 不同加工溫度的鰻鲞主要揮發性物質及其含量Table 1 Effect of processing temperature on major volatiles of dried salted M.cinereus

續表

注:“-”表示未檢出;表2同。

對其中的揮發性化合物按照醇類、含硫化合物、醛類、酸類、酮類、烯烴類和酯類進行分類,不同加工溫度處理后鰻鲞中各揮發性化合物的相對含量見表2。

表2 加工溫度對鰻鲞主要揮發性風味成分相對含量的影響Table 2 Effect of processing temperature relative influence on the content of major types of volatiles of dried salted M.cinereus

常溫下鰻鲞的主要揮發性物質是醇類(77.82%)和酮類(10.19%),兩者相對含量總和高達88.01%。醇類是常溫鰻鲞揮發性風味物質的主要貢獻物質,其中相對含量最高的為3-甲基-1-丁醇(56.41%),相對含量較高的還有1-己醇(4.98%)、1-辛烯-3-醇(7.06%)。其中,3-甲基-1-丁醇具有雜醇氣息和辣的味道,并帶有醇香和醚香等,1-己醇具有水果芬芳的誘人香氣,1-辛烯-3-醇呈類似蘑菇和泥土的氣味[8],是大多數魚中所共同具有的甜香和植物香的氣味成分[9-10]。而酮類也是常溫鰻鲞揮發性風味物質的主要成分,其中(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮相對含量達到2.78%。1-辛烯-3-醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇和(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮等作為常溫鰻鲞揮發性風味物質的主要貢獻物質,共同賦予了鰻鲞魚腥味、甜香味和蘑菇香。

50 ℃處理后鰻鲞的揮發性物質與常溫下的差異不是很大,但開始產生醛類物質,閾值一般較低,可能是鰻鲞中的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[11],而醇類物質種類和含量都略微有所下降,產生的己醛具有魚腥味、果香[12],壬醛呈魚腥味和脂肪味,二者是導致鰻鲞具有較重的土腥味和脂肪味的主要成分之一[13-14]。

100 ℃處理后的鰻鲞中醇類物質種類和含量下降幅度十分明顯,產生了6種醛類物質,己醛和壬醛兩者相對含量總和為30.54%,還產生了被公認為是許多魚的腥味物質的庚醛和辛醛,壬醛、庚醛和辛醛呈油脂氣味,而鰻鲞的鮮香味主要由苯甲醛賦予。在100 ℃的高溫處理下,鰻鲞中雜環類物質明顯有了大量的產生,其中主要有2-乙基呋喃、2-戊基呋喃、反-2-(2-戊烯基)呋喃等物質,呋喃類呈現很強的肉香味。如2-乙基呋喃具有刺鼻的炒花香氣、脂肪香以及非典型的魚腥味[15],2-戊基呋喃是一種典型的油脂氧化產物,具有果香、豆香、青香及類似蔬菜的香氣,是肉品揮發性香味物質中的主要化合物之一[16]。100 ℃加熱處理鰻鲞魚腥味減弱,產生了鮮香味、脂肪味、果香味、煙熏味、焦香味以及濃郁的肉香味。

150 ℃下鰻鲞的揮發性物質中的烴類物質大量增加,相對含量達到21.35%,多為脂肪烴,其中含量較高的有2,7-二甲基-辛烷(3.95%),3-乙烯基-環辛烯(5.89%)。雜環類物質含量較100 ℃時仍有所上升,達到16.13%。烴類和雜環類物質這些風味化合物大部分是風味添加劑,都具有特殊的風味[17]。鰻鲞在150 ℃高溫處理下,產生了多種呋喃類化合物,這些物質賦予了它特殊的肉香味。

3 結論與討論

利用電子鼻的主成分分析(PCA)和線性判別式分析(LDA)能快速、有效地區分不同溫度處理的鰻鲞風味物質變化。利用頂空固相微萃取-氣質聯用儀對常溫鰻鲞、50 ℃加熱鰻鲞、100 ℃加熱鰻鲞、150 ℃加熱鰻鲞的揮發性成分進行分離鑒定。醇類化合物是四種加工處理后鰻鲞的主要揮發性風味成分之一,對魚肉品質的影響較大。有研究表明,醇類化合物既可能來自樣品中脂肪的氧化,也可能來源于碳水化合物的代謝,而且脂肪酸和氨基酸被醇還原酶分解代謝以后產生的醛類物質會被還原為相應的醇,同時不飽和脂肪酸在氧化裂解生成醛的過程中,也會產生醇[18-19]。此外研究還發現,飽和的醇類物質具有較高的閾值,而不飽和醇類物質閾值較低對風味貢獻較大,醇類化合物大部分都具有令人愉快的香氣[20-21]。通過檢測發現,常溫和50 ℃加熱處理的鰻鲞中的3-甲基-1-丁醇都具有較高的含量,分別為56.41%和44.07%,而在加熱溫度為100 ℃時,其含量驟降至2.25%,在加熱溫度為150 ℃的條件下,其為被檢測到,3-甲基-1-丁醇具有不愉快的氣味,會影響鰻鲞的感官品質,可見加熱處理后,能夠改善鰻鲞的風味,減少其干制品中不良氣味的蓄積。酮類物質可能是由于多不飽和脂肪酸的熱氧化或降解、氨基酸降解或在微生物的作用下發生氧化產生的,它們大多數是甲基酮,是飽和脂肪酸經由微生物引起的β-氧化,然后β-酮酸去碳酸基后的產物[22-23]。醛類化合物來源于原料肉或脂類的氧化分解,醛類物質的閾值較低,對肉制品風味風味物質的形成很重要,它是賦予不同肉制品不同特征風味的最主要原因之一[24-25]。實驗中常溫鰻鲞中未檢測到醛類化合物,而在加熱100 ℃時其含量非常高,其中己醛和壬醛的含量分別達到了13.67%和16.87%,在150 ℃的鰻鲞中檢測到了14.93%的壬醛。有研究表明,大多數直鏈醛來自不飽和脂肪酸的氧化,而支鏈醛則來自亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等氨基酸的受熱降解[18],由于己醛具有不愉快的酸敗味和辛辣味,而壬醛呈較大的腥味,可見在100 ℃的加熱溫度下醛類化合物對鰻鲞特征風味物質的形成不利。在常溫鰻鲞的主要揮發性風味物質為醇類,使鰻鲞具有魚腥味;而50 ℃加熱處理鰻鲞的醇類物質含量仍然為主要揮發性風味物質,并開始產生醛類,醇類和醛類都會使鰻鲞具有魚腥味;而100 ℃加熱處理鰻鲞的主要揮發性風味物質為醛類與雜環化合物、醇類。但醇類較常溫鰻鲞有明顯下降,此時的鰻鲞在醛類與醇類一增一減的情況下,魚腥味并沒有較大變化,而加上雜環化合物的大量增加,使其具有肉香味和甜味;鰻鲞在150 ℃加熱后呈烤焦狀態,醛類與醇類種類和含量都有了明顯下降,此時的鰻鲞魚腥味較淡,主要為烴類、雜環化合物,同時產生了不良風味(烤焦味),失去了食用價值。

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Effect of temperature on the volatile compounds of dried saltedMuraenesoxcinereus

BU Hui-qing,SUN Ting-ting,HUANG Zhong-bai,HE Shan,ZHOU Jun,SU Xiu-rong*

(School of Marine Sciences,Ningbo University,Ningbo 315211,China)

This paper aimed to study the effect of process temperature on the volatile composition of dried salted muramesox cinereus,and electronic nose technology and headspace solid phase microextraction-gas chromatography mass spectrometey(HS-SPME-GC-MS)was used to analyze the volatile compounds in dried saltedMuramesoxcinereuunder different storage temperature. The results showed that electronic nose was rapid and sensitive enough to make analysis on volatile compounds,and that the PCA and the LDA were able to distinguish the differences of the samples under different temperature,and then the smell of dried saltedMuramesoxcinereuschanged significantly while heated to 150 ℃ and 180 ℃. The GC-MS analysis tested 26,25,30 and 27 kinds of volatile composition from dried saltedMuramesoxcinereusseparately under room temperature,50 ℃,100 ℃ and 150 ℃. Alcohols was the main volatile flavor when dried saltedMuramesoxcinereuswas heated to room temperature and 50 ℃,which made dried saltedMuramesoxcinereushave a smell of fish and fat. The sample heated to 100 ℃ produced large amounts of aldehydes and heterocyclic,in which hexanal,nonanal produced the smell of fish,fruit and fat. Benzaldehyde gave it a fresh ordor. 2-ethyl-Furan,2-pentyl-Furan and trans-2-(2-Pentenyl)furan gave it a strong meat-like flavor. The main volatile compounds of 150 ℃ heated dried saltedM.cinereuswere hydrocarbons,heterocyclic compounds played an important role in the formation of baking flavors of 150 ℃ heated dried saltedM.cinereus.

dried saltedM.cinereus;electronic nose;HS-SPME-GC-MS;volatilecompounds

2016-05-30

卜會青(1994-)，女，本科生，研究方向：食品檢測，E-mail：buhuiqingli@qq.com。

*通訊作者:蘇秀榕(1956-)，女，博士，教授，研究方向：食品功能性研究和食品檢測，E-mail：suxiurong@nbu.edu.cn。

海洋經濟創新發展區域示范項目(2013710)；寧波市科技局農業與社發重大科技項目(2010C10040)；寧波市教育局重點學科資助項目。

TS254.4

A

:1002-0306(2017)03-0317-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.053