電子束輻照對蟹肉嗅感及其關鍵氣味物質(zhì)的影響

梅卡琳，李高尚，陳燕婷，張進杰，徐大倫，樓喬明，楊文鴿*

（寧波大學食品與藥學學院，浙江省動物蛋白食品精深加工技術重點實驗室，浙江 寧波 315211）

細點圓趾蟹俗稱“沙蟹”，分布于日本、澳大利亞、新西蘭及中國的黃海、東海、南海等，屬世界廣布廣溫廣鹽性蟹類，也是浙江近海主要經(jīng)濟蟹類之一[1]。目前細點圓趾蟹除少量鮮銷外，主要加工成蟹肉罐頭或冷凍調(diào)理蟹肉制品。

螃蟹營養(yǎng)豐富、味道鮮美，同時也是聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的8大類易引起過敏的食物之一[2]。近年來對甲殼類致敏消減方法的研究逐漸增多，如謝丹丹[3]和Kim[4]等發(fā)現(xiàn)超高壓處理可降低蝦肉過敏性；吳海明等[5]認為木瓜蛋白酶和胰蛋白酶對凡納濱對蝦主要過敏性的消減均有作用；Khalid[6]研究表明超聲處理可明顯降低蝦過敏原的IgE結合能力。食品輻照是20世紀發(fā)展起來的冷殺菌保鮮技術，輻照可使蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生解聚、交聯(lián)、裂解及構象的改變，降低蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，因而有望成為處理食物蛋白過敏原的新技術[7-10]。劉光明等[11]采用7～10 kGy的劑量對部分純化的蟹類過敏蛋白進行輻照，發(fā)現(xiàn)10 kGy劑量能降低蟹類過敏蛋白的過敏原性；Byun等[12]也證明10 kGy劑量能使蝦主要過敏原的過敏活性喪失。

然而，輻照時食品中的蛋白質(zhì)、糖、脂等易與水輻解產(chǎn)生的離子和自由基作用而發(fā)生變化，從而導致其風味發(fā)生變化。如Yun等[13]研究表明即食雞胸肉經(jīng)γ-射線輻照產(chǎn)生了較多的醛類、二甲基二硫等揮發(fā)性化合物；楊文鴿等[14]認為3～5 kGy輻照劑量對泥蚶肉原有風味不會產(chǎn)生明顯影響，甚至能改善其風味；樊萍等[15]發(fā)現(xiàn)輻照面包的異味與其芳香族烴類、醛和烷烯烴類的種類和含量顯著增加有關。因此利用輻照降低食品過敏性的同時，分析其風味的變化十分必要，但目前國內(nèi)外鮮見關于輻照對蟹肉風味影響的研究報道。本實驗室利用電子束輻照技術、電子鼻和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析蟹肉的嗅感成分，旨在了解電子束輻照前后蟹肉風味的變化，為進一步利用電子束輻照降低細點圓趾蟹的過敏性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

細點圓趾蟹（Ovalipes punctatus）蟹肉為冷凍蟹肉，由舟山市常青海洋食品有限公司提供。

1.2 儀器與設備

GC-MS-QP 2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷萃取頭 美國Supelco公司；PEN3便攜式電子鼻系統(tǒng) 德國Air sence公司；XF-D型內(nèi)切式勻漿機 寧波新芝生物科技有限公司；Biofuge Stratos型臺式高速冷凍離心機 德國Thermo Scientific公司；NBL-1020型電子直線加速器 寧波超能科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 電子束輻照處理

取冷凍蟹肉，PE袋真空包裝（250 g/包）。采用NBL-1020型電子直線加速器（10 MeV）進行輻照，劑量分別為0、1、3、5、7 kGy和9 kGy，劑量率為1 kGy/s，每組劑量設3 個平行，輻照時樣品單包排列，不重疊，以保證輻照均勻，0 kGy劑量為對照組。

1.3.2 感官評定

感官評定小組由8 名經(jīng)過食品感官評定培訓的人員組成，分別從氣味和色澤對細點圓趾蟹蟹肉進行評分，評定標準見表1。

表1 細點圓趾蟹蟹肉感官評定標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of O. punctatus meat

1.3.3 電子鼻檢測

PEN3電子鼻包括10 個不同的金屬氧化物傳感器，能將各組樣品不同氣味分子在其表面的化學作用轉(zhuǎn)化為電信號，從而得到不同的響應值。10 個傳感器對應的揮發(fā)性風味物質(zhì)各不相同，如表2所示。

表2 PEN3電子鼻傳感器性能描述Table 2 Performance descriptions of PEN3 electronic nose sensors

精確稱取蟹肉0.5 g于15 mL樣品瓶中，加蓋密封，用電子鼻探頭吸取樣品瓶，頂空分析測定其揮發(fā)性風味。電子鼻測定參數(shù)：測試時間200 s，清洗時間300 s，內(nèi)部流量300 μL/min；獲得響應值后，利用WinMuster軟件進行線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。

1.3.4 揮發(fā)性風味成分的萃取及氣相色譜-質(zhì)譜條件

準確稱取蟹肉3 g（精確至0.01 g），置于15 mL頂空樣品瓶中，加蓋密封，將萃取頭插入樣品瓶中，60 ℃吸附30 min，210 ℃解吸5 min，用于氣相色譜-質(zhì)譜分析檢測。

色譜條件：Vocol毛細管色譜柱（60 m×0.25 mm，1.8 μm）；載氣（He）流速1.29 mL/min；進樣口溫度210 ℃，不分流模式進樣；程序升溫：初始溫度35 ℃，保持3 min，以3 ℃/min上升到40 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min上升到210 ℃，保持25 min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；溫度200 ℃；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍m/z 33～500。

化合物鑒定：質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)計算機檢索，與NIST和WLIEY標準譜庫相匹配，僅報道相似度大于80的鑒定結果。按面積歸一化法進行定量分析，求得各化學成分的相對含量[16]。

1.3.5 相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）評價

參考劉登勇等[17]評價方法，以ROAV評價揮發(fā)性風味成分對樣品總體風味的貢獻。ROAV越大的揮發(fā)性風味成分對樣品總體氣味的貢獻越大，ROAV≥1，為關鍵風味成分，對樣品總體風味起關鍵性作用；0.1≤ROAV＜1，為重要風味成分，對樣品總體風味具有重要的修飾作用。確定對樣品總體風味貢獻最大組分的ROAVstan為100，其他揮發(fā)性風味成分的ROAV計算公式如下：

式中：Ci、Ti分別為各揮發(fā)性風味成分的相對含量/%和相對應的閾值/（μg/kg）；Cstan、Tstan分別為對總體風味貢獻最大組分的相對含量/%和相對應的感覺閾值/（μg/kg）。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對蟹肉感官評分的影響

表3 電子束輻照對蟹肉感官評分的影響Table 3 Effect of electron beam irradiation on sensory score of crab meat

由表3可以看出，電子束輻照后，蟹肉的感官評分有所下降，蟹肉固有的香味略有減弱，但未感覺到明顯異味，1、3 kGy組氣味與對照組相似，5、7 kGy組氣味與對照組略有差異，9 kGy組略有異味產(chǎn)生。輻照劑量大于5 kGy時，蟹肉顏色略微加深。說明隨著輻照劑量增加，細點圓趾蟹蟹肉的感官質(zhì)量有所下降，但均在可接受范圍內(nèi)。

2.2 電子鼻分析蟹肉的嗅感成分

圖1 電子束輻照對蟹肉嗅感的影響Fig. 1 Effect of electron beam irradiation doses on flavor of crab meat

LDA模式根據(jù)樣品在空間的分布狀態(tài)及彼此間距離，將樣品信號數(shù)據(jù)通過運算法則投影到某一方向，使組與組之間的投影盡可能分開[18]。采用LDA模式區(qū)分不同輻照組樣品，結果見圖1。其中判別式LD1和LD2分貢獻率分別為79.05%和9.88%，總貢獻率達88.93%，可用來分析蟹肉的嗅感風味。由圖1可知，7 kGy和9 kGy組信號重疊率高，3 kGy和5 kGy組對LD1和LD2的貢獻均有重疊，對照組對LD1的信號與輻照組沒有重疊，對LD2的信號與3 kGy和5 kGy組有部分重疊。與對照組對比，隨輻照劑量的增大，LD1貢獻率呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，LD2貢獻率均高于對照組。結合感官評分和電子鼻分析結果，推測蟹肉經(jīng)1、3、5 kGy劑量輻照，能較好地保留蟹肉原有嗅感，而7、9 kGy組蟹肉嗅感變化明顯，嗅感差異主要由LD1的貢獻下降引起。

2.3 輻照前后蟹肉的揮發(fā)性風味成分分析

表4 蟹肉揮發(fā)性風味成分的相對含量Table 4 Relative contents of volatile components in crab meat

續(xù)表4

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術檢測輻照蟹肉中的揮發(fā)性成分，結果見表4。醇類通常具有植物香、芳香、酸敗和土腥味，一般是由脂肪氧化分解或羰基化合物還原生成[21]。醇類化合物閾值一般較高，對風味的貢獻較小。蟹肉經(jīng)輻照后總揮發(fā)性醇類相對含量增加，增加的醇類主要有1-辛烯-3-醇、己醇、反-2-辛烯-1-醇等，其中1-辛烯-3-醇是亞油酸氫過氧化物的降解產(chǎn)物，閾值較低，僅1 μg/kg，具有類似蘑菇的氣味，它被鑒定為一種存在于甲殼類的主要揮發(fā)性醇[22]。各組蟹肉中檢出的不飽和醇相對含量均較高，該類化合物閾值較低，具有蘑菇味和類似金屬味，對照組的揮發(fā)性物質(zhì)中不飽和醇占19.12%。

醛類常具有清香、果香、脂香、堅果香等特殊香氣，閾值一般較低，主要由脂類氧化生成[23]。在蟹肉中共檢測出6 種醛類，其中壬醛、癸醛被認為是淡水魚土腥味的主要成分[24-25]；3-甲基丁醛、辛醛氣味閾值較低，在高濃度稀釋后分別具有愉快的水果、蜂蜜香氣，同時3-甲基丁醛在熟蝦、蟹中都有檢出[26]，其閾值較小，因此可能對蟹肉的特征風味有較大貢獻。

酮類物質(zhì)一般是由多不飽和脂肪酸氧化或氨基酸分解產(chǎn)生[27]。對于蟹蝦類等甲殼類，一般認為甲基酮（C3～C17）是由其碳鏈β-氧化和脫羧作用產(chǎn)生，這些化合物具有獨特的清香味和果香，并且隨著碳鏈的延長花香味也逐漸增強[28]。烯酮類化合物可能是肉制品在加熱期間生成的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物，有青葉的芳香氣味[29]。

烴類是細點圓趾蟹蟹肉中被檢測到的揮發(fā)性成分種類最多的一類物質(zhì)，輻照后蟹肉的揮發(fā)性烴類化合物增加，其中十一烷和十二烷的相對含量較大，但直鏈烷烴化合物的閾值較高，對蟹肉風味形成的直接貢獻不大，而烯烴類化合物可作為羰基化合物及醇類等的前體物質(zhì)，對蟹肉的整體風味做貢獻。

酯類貢獻甜香、奶油香、水果香、花香，酯類能增強其他風味化合物的氣味，起著濃郁而柔和的基底作用[30]。輻照前后共檢測出4 種酯類化合物，且其相對含量均隨輻照劑量的增強而降低。酚類物質(zhì)往往具有木香、煙熏香、焦香，但從細點圓趾蟹蟹肉中檢測到的酚類化合物很少，對蟹肉整體風味的貢獻也很小。

一些含苯環(huán)的烴類具有刺激性氣味，如苯、甲苯、萘、1-甲基萘，這類化合物的生成途徑并不清楚，有些被認為是螃蟹的生活環(huán)境造成的[31]，這可能是使蟹肉呈現(xiàn)刺激性氣味的原因。雜環(huán)化合物也是重要的肉類風味劑，一般通過脂質(zhì)降解物和美拉德反應物相互作用生成。在細點圓趾蟹蟹肉中檢測到2-乙基吡啶，高濃度的吡啶化合物給人一種不愉快的刺激味，而低濃度時則有令人愉快的芳香味[32]。吡嗪類化合物對堅果味、土腥味和水果味有貢獻，風味閾值較低，如在對照組蟹肉中檢測到的2,5-二甲基吡嗪、甲基吡嗪。在蟹肉中還含有長葉烯、檸檬烯等萜類化合物，檸檬烯經(jīng)常被報道存在于各種魚蝦類組織中，有令人愉快的新鮮甜味。苯并噻唑也在蟹肉中被檢測，噻唑類化合物具有堅果和爆米花般的香氣。

2.4 輻照對蟹肉揮發(fā)性風味物質(zhì)組成的影響

表5 蟹肉中的揮發(fā)性物質(zhì)種類及其相對含量Table 5 Classes and relative contents of volatile components in crab meat

由表5可知，蟹肉的揮發(fā)性風味化合物中烴類、醇類物質(zhì)種類最多，而醇類相對含量最高。對照組蟹肉共鑒定出55 種揮發(fā)性成分，1、3、5、7 kGy和9 kGy劑量組中分別為60、57、62、60 種和58 種，與對照組相比有所增加，且各成分相對含量發(fā)生不同程度變化。對照組蟹肉揮發(fā)性風味成分中相對含量為醇類27.37%、醛類

20.55 %、烴類18.96%及酯類11.44%；與對照組相比，經(jīng)過1～9 kGy劑量輻照，蟹肉揮發(fā)性風味化合物中未檢測到吡嗪類物質(zhì)，醇類和烴類物質(zhì)總量均有增加，酯類有所下降，且各物質(zhì)的種數(shù)也發(fā)生不同程度的變化。

2.5 關鍵氣味成分的確定

表6 蟹肉揮發(fā)性成分ROAVTable 6 ROAV of volatile compounds in crab meat

揮發(fā)性化合物的含量與風味特征沒有直接關系，對總體風味的貢獻由揮發(fā)性化合物的感覺閾值及其含量共同決定。為進一步確定細點圓趾蟹蟹肉的主體風味成分，計算ROAV，其中ROAV不小于0.1的物質(zhì)如表6所示。壬醛在蟹肉中的相對含量較高，其閾值較小，僅1.1 μg/kg，對總體風味貢獻最大，定義壬醛的ROAVstan為100。對照組蟹肉揮發(fā)性風味的關鍵成分為壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、檸檬烯，輻照后蟹肉揮發(fā)性風味的關鍵成分沒有改變，說明輻照基本不影響蟹肉的嗅感特征；比較其中的1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛2 種關鍵風味成分，隨輻照劑量的增加，1-辛烯-3-醇的ROAV不斷增加，而3-甲基丁醛的ROAV不斷下降，感官結果顯示高劑量輻照組蟹肉固有香味略有減弱、并略有異味產(chǎn)生，推測與1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛的變化有關。在對照組中，辛醇、3-丙基-1-丁醇、反-2-辛烯-1-醇、2-壬酮、1-甲基萘、2-甲基萘、鄰二甲苯、甲基壬基甲酮、萘、乙酸丁酯和2-辛酮對蟹肉總體風味具重要修飾作用，是蟹肉中的重要風味成分，而在輻照組中乙酸丁酯對風味的影響減弱，不再是重要風味成分。酯類能增強其他風味化合物的氣味，起著濃郁而柔和的基底作用。辛醇在3、7、9 kGy組中均不是重要風味成分，2-壬酮和2-辛酮在3 kGy組中不是重要風味成分，但在7、9 kGy組中仍是重要風味成分，可能與電子鼻分析結果中7 kGy組和9 kGy組重疊率高，并且與3 kGy組沒有重疊有關。

3 結 論

與對照組相比，輻照后蟹肉的固有香味略有減弱，但沒有明顯異味產(chǎn)生。電子鼻分析結果表明1、3 kGy和5 kGy輻照對蟹肉的嗅感無明顯影響，但7 kGy和9 kGy處理后蟹肉嗅感變化明顯；通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜結合ROAV分析，蟹肉風味的主要貢獻者為醛類、醇類，蟹肉經(jīng)輻照后總揮發(fā)性醇類相對含量增加，輻照前后共檢測出4 種酯類化合物，且其相對含量均隨輻照劑量的增強而降低，這可能使蟹肉固有的香氣變淡。1～9 kGy輻照后蟹肉風味成分的種數(shù)有所增加，但關鍵氣味物質(zhì)和對嗅感有修飾作用的物質(zhì)沒有改變，揮發(fā)性風味的關鍵成分均包括壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、檸檬烯。總體上，蟹肉經(jīng)5 kGy及以下劑量電子束輻照能較好的保持其原有嗅感，而7 kGy和9 kGy輻照會導致輕微異味的產(chǎn)生，但仍在可接受范圍。