基于GC-MS技術(shù)分析小黃魚儲藏過程中揮發(fā)性氣體

管彬彬*，陳彬，許蓓蓓

南通市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)中心（南通 226006）

小黃魚味道鮮美、營養(yǎng)豐富，是中國四大海產(chǎn)品之一，深受廣大消費(fèi)者喜愛[1-2]。隨著消費(fèi)水平和消費(fèi)理念的提升，消費(fèi)者對水產(chǎn)品品質(zhì)的要求越來越高，新鮮度是衡量水產(chǎn)品品質(zhì)好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)[3-5]。在水產(chǎn)品新鮮度的品質(zhì)評定中，氣味占據(jù)很高的評分權(quán)重[6-7]，隨著儲藏過程中小黃魚新鮮度的改變，其散發(fā)出的氣味也發(fā)生變化[8]，此外，氣味和滋味又密切相關(guān)，散發(fā)出新鮮氣味的小黃魚通常也伴隨著好的滋味。因此，可以通過對不同儲藏階段下的小黃魚的揮發(fā)性氣體（Volatile organic compounds，VOCs）進(jìn)行分析，從而評價小黃魚的新鮮度。

頂空固相微萃取（Headspace solid phase microextraction，HS-SPME）技術(shù)克服傳統(tǒng)樣品前處理的缺陷，無需有機(jī)溶劑萃取，樣品用量少，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，樣品損失少，具有簡單、高效等優(yōu)點(diǎn)[9-11]。試驗(yàn)采用HS-SPME技術(shù)提取儲藏過程中小黃魚的揮發(fā)性氣體，對其提取參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（Gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）技術(shù)分析檢測小黃魚在不同儲藏階段下的揮發(fā)性氣體成分、含量，確定小黃魚新鮮度的特征揮發(fā)性氣體，為快速檢測小黃魚的新鮮度提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮小黃魚（南通市新城菜市場，購得后放入冰袋置于保溫袋送回實(shí)驗(yàn)室，保存于4 ℃冰箱，分別取第1，第3，第5，第7和第9天的小黃魚進(jìn)行試驗(yàn)）。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（安捷倫7890 B+7000 D）；電子天平（賽多利斯BSA224S）；SPME操作平臺（美國Supelco公司）；SPME手動萃取頭（美國Supelco公司）；實(shí)驗(yàn)室溫度控制在20±3 ℃，相對濕度≤70%。

1.2 試驗(yàn)方法

以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，選取萃取頭種類、樣品質(zhì)量、萃取溫度和萃取時間4個因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，每個因素設(shè)置3個水平，以總峰面積為主要考察指標(biāo)，以獲得水產(chǎn)品中揮發(fā)性氣體的最佳條件。四因素三水平正交表如表1所示。去除小黃魚的頭及內(nèi)臟，粉粹，準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為m（g）的小黃魚肌肉組織置于15 mL頂空瓶中，加入1.0 g氯化鈉，然后加蓋密封，放入恒溫磁力攪拌器中，將萃取頭插入頂空瓶中，在T（℃）條件下萃取t（min）。

GC條件：HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μ m）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為高純氦氣（純度≥99.999%）；流速1.0 mL/min，不分流。柱箱升溫程序：初溫30 ℃，保持2 min，3 ℃/min升至100 ℃，以5℃/min升至230 ℃，保持5 min。

MS條件：電子電離源（Elector ionization，EI）；電子電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150℃；掃描模式為全掃描，質(zhì)量掃描范圍m/z30～550。

表1 小黃魚中揮發(fā)性氣體萃取正交試驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取條件的正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，正交試驗(yàn)對總峰面積影響極差分析如表3所示。以總峰面積為考察指標(biāo)，各因素對萃取效果的影響順序?yàn)锳＞D＞C＞B，即萃取頭種類＞萃取時間＞萃取溫度＞樣品質(zhì)量，較優(yōu)組合為A1B1C3D3。結(jié)果表明，萃取頭種類對萃取效果影響最大。選用75 μm Carboxen/PDMS萃取頭，樣品稱樣量2 g、萃取溫度50 ℃、萃取時間50 min。

表2 小黃魚中揮發(fā)性氣體萃取正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)對總峰面積影響極差分析

2.2 小黃魚儲藏過程中揮發(fā)性成分分析

為比較小黃魚儲藏過程中的揮發(fā)性氣體成分的變化，采用優(yōu)化后的頂空固相微萃取條件，萃取不同儲藏天數(shù)下的小黃魚魚肉中的揮發(fā)性成分，按照氣質(zhì)聯(lián)用儀條件進(jìn)行測定，圖1（a）是新鮮的小黃魚揮發(fā)性氣體的GC-MS總離子流圖，圖1（b）是儲藏9 d后的小黃魚揮發(fā)性氣體的GC-MS總離子流圖。新鮮小黃魚的揮發(fā)性氣體種類較少，含量較低，隨著儲藏時間增加，小黃魚的揮發(fā)性氣體種類增多，且大部分揮發(fā)性氣體含量增加，只有小部分揮發(fā)性氣體含量減少。

圖1 小黃魚在不同儲藏時間下的揮發(fā)物的GC-MS總離子流圖

表4是小黃魚儲藏過程中肌肉的揮發(fā)性物質(zhì)檢測結(jié)果，HS-SPME結(jié)合GC-MS共檢測出47種物質(zhì)，包括醇類、酮類、酸類、醛類、烷烴類以及含硫物質(zhì)和含氮物質(zhì)等。

醇類物質(zhì)在小黃魚儲藏過程中揮發(fā)性成分中占有較大比例，共檢測出的醇類物質(zhì)有16種，且含量較高，一般來說，醇類物質(zhì)一般氣味比較柔和，具有較高的閾值[12]，但其對于小黃魚儲藏過程中的揮發(fā)性氣體風(fēng)味仍具有較大影響。在小黃魚儲藏過程中變化較為顯著的醇類物質(zhì)有1-辛烯-3-醇和苯乙醇，苯乙醇隨著儲藏時間增加，含量持續(xù)增加，為儲藏過程中的特征揮發(fā)性物質(zhì)，儲藏9 d后GC-MS測得的小黃魚中苯乙醇含量是第1天的4.8倍，可能來源于苯丙氨酸的Strecker降解的產(chǎn)物[13]；1-辛烯-3-醇是具有類似蘑菇的氣味，通常由亞油酸氫過氧化物的降解產(chǎn)生[14]，在第1天小黃魚中沒有被檢出，第3天檢測出峰面積達(dá)1.25×107，這可能是小黃魚體內(nèi)的脂質(zhì)氧化分解產(chǎn)生，因此該化合物可用于監(jiān)測魚肉酸敗情況。小黃魚儲藏過程中檢測到的酮類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有4, 4-二甲基-2-戊酮、3-羥基-2-丁酮、甲基壬基甲酮、苯乙酮和3, 5-辛二烯-2-酮，其中3-羥基-2-丁酮含量隨著儲藏時間增加而降低，甲基壬基甲酮在儲藏前期未檢出，直至第9天才產(chǎn)生。儲藏過程中的酸類物質(zhì)共檢測出8種，其中只有己酸與小黃魚的新鮮度較密切關(guān)系，可能由脂質(zhì)氧化產(chǎn)生，也可能源于氨基酸降解。醛類物質(zhì)共檢測出3種，其中苯甲醛和對羥基苯甲醛均在儲藏初期檢測出，儲藏5 d后均未檢出，甲醛可能來源于環(huán)境污染物，隨著儲藏過程逐漸揮發(fā)，因而含量逐漸降低。烷烴類物質(zhì)共檢測出6種，十九烷和2,3, 5-三硫雜己烷在儲藏第9天才被檢出，1, 1, 1-三羥甲基丙烷和10-十八烯在新鮮的小黃魚中被測出，儲存3 d后，10-十八烯未被檢出；十六烷和3, 5, 5-三甲基-2-己烯在第1天的小黃魚中沒有被檢出，此后隨著儲藏天數(shù)增加，峰面積有規(guī)律地增加，這可能是由脂肪酸烷氧自由基的均裂產(chǎn)生的。

除檢出的揮發(fā)性物質(zhì)外，還有酯類、酚類、含硫化合物和含氮化合物。酯類物質(zhì)僅在儲藏初期被檢出；含硫化合物一般是由魚體內(nèi)含硫氨基酸的降解產(chǎn)生的，試驗(yàn)檢測出二甲基二硫和二甲基三硫2種含硫化合物，除了第1天未被檢出，其后都有被檢出，且在第3和第5天的含量顯著增加，這2種化合物可作為小黃魚新鮮度的特征揮發(fā)性氣體，在新鮮小黃魚中檢測不到，隨著儲藏時間增加，小黃魚中的蛋氨酸降解生成甲硫醇進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為具有刺激性氣味的二甲基二硫和二甲基三硫，其含量反映黃魚的腐敗程度；小黃魚中的萘類化合物可能是飼料和環(huán)境導(dǎo)致在魚體內(nèi)的富集。三甲胺和吲哚屬于含氮化合物，在新鮮小黃魚種均未被檢出，隨著魚肉腐敗變質(zhì)，含量急劇增加，魚體死亡后，體內(nèi)氧化三甲胺經(jīng)微生物氧化三甲胺還原酶還原生成三甲胺，是小黃魚特征腐敗揮發(fā)物，具有腐敗臭味，吲哚的產(chǎn)生受內(nèi)源性蛋白酶的水解和腐敗菌的外源性蛋白酶的雙重作用，由微生物降解蛋白質(zhì)和色氨酸酶催化色氨酸產(chǎn)生[15]，也可作為小黃魚新鮮度檢測的特征腐敗揮發(fā)物。

表4 小黃魚儲藏過程中肌肉的揮發(fā)性物質(zhì)

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接表4

3 結(jié)論

通過正交試驗(yàn)結(jié)合極差分析優(yōu)化頂空固相微萃取技術(shù)萃取小黃魚魚肉中揮發(fā)性物質(zhì)的參數(shù)，由于小黃魚儲藏過程中腐敗菌的外源性蛋白酶的作用和肌肉中內(nèi)源性蛋白酶的水解作用，共檢測出47種揮發(fā)性物質(zhì)，其中1-辛烯-3-醇、己酸、3, 5, 5-三甲基-2-己烯、二甲基二硫、二甲基三硫、三甲胺、吲哚等和小黃魚的儲藏時間相關(guān)性較高，隨著新鮮度降低其含量增加，可作為能反映小黃魚新鮮度的特征揮發(fā)性氣體，其中3, 5, 5-三甲基-2-己烯和己酸為首次提出，試驗(yàn)為小黃魚新鮮度特征揮發(fā)性氣體的確定和后期以該揮發(fā)性氣體為目標(biāo)建立的小黃魚新鮮度快速表征提供依據(jù)。