臭氧水處理對(duì)冷藏期內(nèi)草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分的影響

陳思遠(yuǎn),劉 杰

(江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無(wú)錫 214000)

草魚(yú)是我國(guó)大宗養(yǎng)殖品種之一,產(chǎn)量位居世界第一[1],其營(yíng)養(yǎng)豐富且味道鮮美,是優(yōu)質(zhì)的食材和蛋白資源。臭氧具有極強(qiáng)的廣譜殺菌作用及氣味去除作用,半衰期短、易分解,是一種環(huán)境友好型化學(xué)試劑。

草魚(yú)通常棲息于水域的中、下層,易受生長(zhǎng)環(huán)境的影響而導(dǎo)致魚(yú)肉呈土腥氣味,且其極易在內(nèi)源酶和微生物的共同作用下發(fā)生腐敗,產(chǎn)生腐臭氣味,這些氣味易被消費(fèi)者感知,且為之厭惡,是草魚(yú)售賣(mài)、加工的掣肘。通常,己醛、1-辛烯-3-醇、2,3-辛二酮被認(rèn)為是魚(yú)體土腥氣味的重要貢獻(xiàn)者[2-4]。目前,水產(chǎn)品去腥研究較多聚焦于去腥劑的加入,周若琳等[2]將生姜提取液與魚(yú)糜混合,所得去腥效果良好;葛勝晗等[3]研究發(fā)現(xiàn)紅茶可有效去除海螺肉所帶腥味,并能夠延緩海螺肉在貯藏期間不良?xì)馕兜漠a(chǎn)生;王振華[4]研究認(rèn)為面包酵母細(xì)胞液法具有最佳去腥效果。同時(shí),臭氧水處理已被證明具有良好滅菌[5]和不良?xì)馕度コЧ鸞6]。

因此,本實(shí)驗(yàn)將對(duì)被臭氧水處理的草魚(yú)魚(yú)片進(jìn)行電子鼻和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析,以期證明臭氧水處理能夠有效去除草魚(yú)本身所攜帶的土腥氣味,且能夠延緩或抑制貯藏過(guò)程中腐臭氣味的產(chǎn)生。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

活草魚(yú) 購(gòu)于無(wú)錫歐尚超市高浪店,每尾重量約為(3.0±0.5) kg;氯化鈉 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

ARD-W02T-NF動(dòng)態(tài)臭氧水工作站 上海康久消毒技術(shù)有限公司;Heracles Ⅱ快速氣相色譜電子鼻 法國(guó)Alpha MOS S.A.有限公司;SCIONSQ-456-GC氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)布魯克公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將新鮮草魚(yú)用木錘擊暈至無(wú)劇烈跳動(dòng)、宰殺后,切成厚度約為1 cm的魚(yú)片,去除表面血污,之后將草魚(yú)魚(yú)片置于濃度為5.38 mg/L的流動(dòng)臭氧水中進(jìn)行處理,分別處理0(不處理)、4、8 min后,置于無(wú)菌PE自封袋中,4 ℃下貯藏待測(cè)。所得樣品按臭氧水處理時(shí)間分為對(duì)照組(未進(jìn)行臭氧水處理)、4 min處理組以及8 min處理組;3個(gè)處理組均于貯藏后0(樣品經(jīng)處理后立即開(kāi)始檢測(cè))、5和10 d時(shí)進(jìn)行取樣。

1.2.2 電子鼻檢測(cè) 將樣品與飽和氯化鈉溶液以1∶2 (m/V)的比例制成勻漿液,取5 g勻漿液置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中,待測(cè)。

電子鼻條件:樣品孵化溫度40 ℃,孵化時(shí)間30 min;進(jìn)樣體積1000 μL,進(jìn)樣速度125 μL/s,進(jìn)樣口溫度200 ℃,進(jìn)樣時(shí)間13 s;捕集阱初始溫度30 ℃,不分流;FID檢測(cè)器與閥門(mén)溫度均為250 ℃。

1.2.3 GC-MS檢測(cè) 樣品勻漿液制備方法如1.2.2所示,取10 g勻漿液于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中,待測(cè)。采用50/30 μm DVB/CAR on PDMS萃取頭進(jìn)行頂空固相萃取。樣品經(jīng)45 ℃水浴輔以磁力攪拌萃取30 min后,迅速將萃取頭移至氣相色譜進(jìn)樣口,解吸時(shí)間5 min,開(kāi)始檢測(cè)。

色譜條件:色譜柱為DB-WAX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度250 ℃,升溫程序設(shè)置為,柱溫40 ℃,保持3 min,以6 ℃/min速度升溫至100 ℃,再以10 ℃/min速度升溫至230 ℃,保持7 min;載氣(He)流速0.8 mL/min;不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源,離子源溫度200 ℃;電子能量70 eV;質(zhì)量掃描范圍35～450 amu。

1.3 數(shù)據(jù)處理

電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)由Alphasoft軟件進(jìn)行主成分分析(principal components analysis,PCA)與判別因子分析(discriminant factor analysis,DFA);GC-MS檢測(cè)數(shù)據(jù)由Xcalibur軟件分析處理,將檢測(cè)所得物質(zhì)于NIST譜庫(kù)和Willey譜庫(kù)進(jìn)行檢索,以匹配度確認(rèn)檢測(cè)結(jié)果。采用Origin 9.5軟件繪圖,SPSS 21.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻檢測(cè)結(jié)果分析

PCA是常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分析方法,可快捷有效地分析不同樣品內(nèi)揮發(fā)性成分的相似程度[7]。如圖1a所示,PC1與PC2分別為樣品中第一主成分和第二主成分的方差貢獻(xiàn)率,兩者的值分別為87.995%和8.779%,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)96.774%,同時(shí),圖1a中判別指數(shù)(discrimination index,DI)為89,顯示此圖譜能夠較完整地反映各個(gè)樣品的揮發(fā)性成分,且各個(gè)樣品之間的區(qū)別效果較佳。此外,在圖1a中,各樣品所形成的散點(diǎn)無(wú)重疊情況,說(shuō)明各個(gè)樣品整體氣味差異明顯。0 d時(shí),3個(gè)處理組之間,8 min處理組樣品較4 min處理組樣品與對(duì)照組樣品距離更遠(yuǎn),表明臭氧水處理可有效改變樣品氣味,且其處理效果隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而愈發(fā)顯著。

DFA是常見(jiàn)的定性判別統(tǒng)計(jì)方法,較PCA而言,此方法區(qū)分不同樣品效果更佳,且各樣品組內(nèi)離散度更小[8]。由圖1b可知,分析所得累計(jì)判別因子為95.983%,表明各樣品氣味數(shù)據(jù)能夠通過(guò)DFA得到有效的區(qū)分,各樣品被區(qū)別情況與PCA結(jié)果較為一致。分析圖1兩張圖譜,可發(fā)現(xiàn)臭氧水處理組樣品在貯藏期內(nèi)更加接近于新鮮樣品(0 d-Control),顯示臭氧水處理組樣品氣味變化程度小于對(duì)照組。

圖1 不同貯藏期各處理組草魚(yú)魚(yú)片PCA(a)與DFA(b)圖譜Fig.1 PCA(a)and DFA(b)plots of grass carp fillets from different treatment groups during different storage

2.2 揮發(fā)性成分的GC-MS檢測(cè)結(jié)果分析

草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果如表1所示。在貯藏期間內(nèi),3個(gè)處理組中所有樣品共檢出43種主要揮發(fā)性物質(zhì),包括醛類(lèi)(8種)、醇類(lèi)(9種)、酮類(lèi)(7種)、酯類(lèi)(7種)、其它類(lèi)(12種)。此外,樣品所含揮發(fā)性物質(zhì)中包括大量的烴類(lèi)物質(zhì),但烴類(lèi)物質(zhì)閾值較高[9],對(duì)樣品風(fēng)味影響較小,故不作分析。

表1 不同貯藏期各處理組草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分變化Table 1 The changes in VOCs of grass carp fillets from different treatment groups during storage

2.2.1 臭氧水處理對(duì)草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分的影響

2.2.1.1 臭氧水處理前(新鮮)草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分的組成分析 將0 d的對(duì)照組草魚(yú)魚(yú)片視為新鮮樣品。對(duì)其進(jìn)行揮發(fā)性成分分析可得知,其主要揮發(fā)性成分為醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、少量酯類(lèi)以及其它物質(zhì)。

如表1所示,新鮮樣品中醛、醇類(lèi)物質(zhì)含量較大。醛類(lèi)物質(zhì)閾值較低,且該類(lèi)物質(zhì)之間具有協(xié)同疊加效應(yīng),是影響?hù)~(yú)類(lèi)氣味的重要成分[9];醇類(lèi)物質(zhì)一般呈芳香氣息,閾值較醛類(lèi)物質(zhì)更高,通常為脂肪酸氫過(guò)氧化物降解或羰基化合物還原產(chǎn)物[10]。在檢出的醛、醇類(lèi)物質(zhì)中,己醛呈青草味、酸腐味,可由脂肪酸氧化產(chǎn)生[11],被認(rèn)為是魚(yú)腥味的重要貢獻(xiàn)者,占檢出醛類(lèi)物質(zhì)的71.41%,與楊晶[12]研究結(jié)果相似;戊醛與癸醛富含于水產(chǎn)品餌料之中,可影響水產(chǎn)品的特征風(fēng)味,是水產(chǎn)品重要腥味物質(zhì)[13];己醇呈水果香味,占已檢出醇類(lèi)物質(zhì)的66.42%,廣泛存在于水產(chǎn)品中[12];1-辛烯-3-醇呈泥土味,閾值極低,是廣泛存在于多數(shù)水產(chǎn)品的揮發(fā)性物質(zhì),為草魚(yú)土腥味的重要貢獻(xiàn)者[14]。此外,庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、1-戊烯-3-醇、戊醇、庚醇、壬醇等物質(zhì)也被檢出,并呈現(xiàn)出不同氣味[15-19]。

酮類(lèi)物質(zhì)可能由脂肪酸氧化、氨基酸降解或微生物繁殖產(chǎn)生,被認(rèn)為可增加腥味[20]。如表1所示,新鮮草魚(yú)魚(yú)片中含量最大的酮類(lèi)物質(zhì)是2,3-辛二酮,該物質(zhì)在多數(shù)水產(chǎn)品中均有存在,且能夠?qū)Ξa(chǎn)品風(fēng)味做出較大的貢獻(xiàn)[10]。有研究認(rèn)為2,3-戊二酮可增強(qiáng)腥味,可能是酮酸脫羧或脂肪氧化的產(chǎn)物[21]。乳酸乙酯具有果香,可能由草魚(yú)體內(nèi)糖原代謝所得乳酸酯化而成。此外,還有微量3-辛酮、甲基庚烯酮、2-丁酮、2-戊基呋喃被檢測(cè)到,有機(jī)酸類(lèi)和硫化物并未在新鮮樣品中檢測(cè)到。另外,在檢測(cè)結(jié)果中還存在甲苯、對(duì)二甲苯、萘以及1-甲基萘等具有不愉快氣味的物質(zhì),苯系物可由脂肪酸或氨基酸氧化產(chǎn)生,但以上物質(zhì)更多被認(rèn)為存在于水產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境,繼而被水產(chǎn)品吸收[22]。

2.2.1.2 臭氧水處理后草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分的組成分析 由表1可知,第0 d時(shí),新鮮草魚(yú)魚(yú)片經(jīng)臭氧水處理后,絕大部分揮發(fā)性物質(zhì)均有減少,癸醛、1-戊烯-3-醇和3-辛酮等相對(duì)含量較少的物質(zhì)甚至完全被除去。作為土腥氣味重要貢獻(xiàn)者,新鮮魚(yú)片中己醛、1-辛烯-3-醇和戊醛經(jīng)臭氧水處理4 min后被去除率分別可達(dá)25.47%、66.40%以及20.12%,處理8 min后被去除率分別可達(dá)53.38%、63.24%以及60.95%。此外,己醇、戊醇以及2,3-辛二酮等含量較多的揮發(fā)性物質(zhì)也均有大幅下降,經(jīng)處理8 min后被去除率均超過(guò)50%,證明臭氧處理對(duì)草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分的去除效果良好,可有效去除魚(yú)片所帶土腥氣味,與電子鼻所得結(jié)果一致。

此外,對(duì)比分析4 min處理組與8 min處理組的揮發(fā)性物質(zhì)含量可知,部分物質(zhì)于兩組間含量差異顯著(P<0.05),如后者中己醛、己醇和戊醛含量分別僅為前者中的62.55%、78.80%以及48.89%。在過(guò)往的研究中,Zhang等[23]用臭氧水處理鳙魚(yú)5、10和15 min,得到特征揮發(fā)性物質(zhì)去除率分別為42.09%、53.84%以及54.28%,表明一定范圍內(nèi)的臭氧水處理時(shí)間對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的去除具有較大影響。

2.2.2 貯藏期間草魚(yú)魚(yú)片揮發(fā)性成分變化分析 由表1可知,在10 d的貯藏期內(nèi),各組樣品所含揮發(fā)性物質(zhì)的含量均有所變化,且變化趨勢(shì)基本一致。在貯藏末期時(shí),各處理組均被檢出新鮮草魚(yú)魚(yú)片中未檢出的成分,如硫代乙酸甲酯、吲哚以及胺類(lèi)等物質(zhì),這些物質(zhì)可能是造成樣品腐敗異味的原因。貯藏期達(dá)5、10 d時(shí),3組間的部分揮發(fā)性物質(zhì)仍有顯著(P<0.05)差異,說(shuō)明臭氧水處理對(duì)樣品氣味的影響依然存在,證明臭氧水處理可有效延緩貯藏期間樣品腐臭氣味的產(chǎn)生。

2.2.2.1 醛類(lèi)物質(zhì)變化分析 如表1所示,大部分醛類(lèi)物質(zhì)含量呈下降趨勢(shì),如第10 d時(shí),對(duì)照組、4 min處理組和8 min處理組所含己醛值,分別僅為其對(duì)應(yīng)初始值的4.79%、3.28%以及10.89%;戊醛、庚醛、苯甲醛在貯藏末期甚至完全消失。高沛[24]認(rèn)為,醛類(lèi)物質(zhì)含量下降可能與其自身降解反應(yīng),或其與氨基酸等物質(zhì)反應(yīng)有關(guān)。此外,在貯藏末期有異戊醛產(chǎn)生,這可能與微生物繁殖或其他物質(zhì)降解有關(guān)[25]。通常魚(yú)體中醛類(lèi)物質(zhì)含量的多少被認(rèn)為與魚(yú)體腥味程度有關(guān),該類(lèi)物質(zhì)含量降低可能會(huì)表現(xiàn)為樣品腥味的減弱。

2.2.2.2 醇類(lèi)物質(zhì)變化分析 己醇、戊醇、庚醇以及辛醇的含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降,這些物質(zhì)在新鮮樣品中含量較大,但在貯藏末期僅以痕量存在,或者完全消失。與之相反,異戊醇、1-辛烯-3-醇以及反式-2-辛烯-1-醇含量隨貯藏時(shí)間而增加,對(duì)照組中的異戊醇和1-辛烯-3-醇含量在貯藏期內(nèi)增長(zhǎng)率分別為1787.88%與33.20%,造成這些物質(zhì)含量增加的原因可能是微生物的繁殖代謝,或脂肪酸氧化降解[26]。鑒于異戊醇、1-辛烯-3-醇以及反式-2-辛烯-1-醇含量的增加,樣品在貯藏期間可能呈現(xiàn)出腐臭、泥土氣味的增強(qiáng)。

2.2.2.3 酮類(lèi)物質(zhì)變化分析 在新鮮樣品中含量較高的2,3-辛二酮和2,3-戊二酮在貯藏過(guò)程中逐漸減少,2-丁酮、甲基庚烯酮也僅在貯藏前期出現(xiàn),其原因可能是這些酮類(lèi)物質(zhì)與樣品內(nèi)其余物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),或自身發(fā)生了氧化降解。相反的是,3-羥基-2-丁酮及2-壬酮的含量在貯藏期內(nèi)逐漸增加,可能是由微生物代謝產(chǎn)生[27]?？傮w而言,在貯藏末期檢出的酮類(lèi)物質(zhì)含量較低,對(duì)樣品氣味的貢獻(xiàn)可能較小。

2.2.2.4 酯類(lèi)物質(zhì)變化分析 貯藏期間,醇類(lèi)和羧酸類(lèi)物質(zhì)易在微生物酶的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)[28]。如表1所示,酯類(lèi)物質(zhì)在貯藏后期的種類(lèi)、含量均高于貯藏前期,如新鮮樣品中不含的乙酸乙酯、丙酸乙酯、硫代乙酸甲酯、正己酸乙酯、棕櫚酸乙酯以及4-羥基磷酸苯酯在貯藏期間被檢出,或者含量逐漸上升。其中,貯藏末期含量最高的硫代乙酸甲酯,是肉制品腐敗特征揮發(fā)性物質(zhì),可能是因?yàn)橘A藏末期大量微生物繁殖而導(dǎo)致其含量急劇增大,使樣品呈腐臭氣味[29]。

2.2.2.5 其它類(lèi)物質(zhì)變化分析 在貯藏后期,丙酸和2-甲基丁酸開(kāi)始被檢測(cè)到,這些小分子有機(jī)酸可能來(lái)源于草魚(yú)魚(yú)片內(nèi)碳水化合物等物質(zhì)的分解[24]。硫化物二甲基二硫、二甲基三硫、吲哚以及胺類(lèi)物質(zhì)也在貯藏后期出現(xiàn),表明樣品已經(jīng)發(fā)生腐敗,呈現(xiàn)出腐臭氣息[30-31]。此外,貯藏早期中出現(xiàn)的苯系物質(zhì)、萘以及檸檬烯在貯藏后期仍有存在。相反的是,2-戊基呋喃與1-甲基萘隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而消失。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用電子鼻及頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS的方法對(duì)不同臭氧水處理時(shí)間、不同貯藏天數(shù)的草魚(yú)魚(yú)片進(jìn)行了揮發(fā)性成分檢測(cè)分析。檢測(cè)結(jié)果顯示,臭氧水處理可有效改變草魚(yú)魚(yú)片的揮發(fā)性成分,且貯藏期間草魚(yú)魚(yú)片氣味成分變化明顯;從貯藏期間內(nèi)所有樣品中共檢測(cè)出43種主要揮發(fā)性物質(zhì),新鮮樣品中己醇、己醛、1-辛烯-3-醇、2,3-辛二酮、乳酸乙酯等物質(zhì)含量較大;此外,在貯藏期內(nèi),醛類(lèi)物質(zhì)總體含量呈下降趨勢(shì),具有發(fā)酵、腐敗氣味的異戊醇、1-辛烯-3-醇、硫代乙酸甲酯、二甲基二硫、吲哚以及胺類(lèi)物質(zhì)隨貯藏時(shí)間而逐漸累積。對(duì)比3組檢測(cè)結(jié)果可知,臭氧水處理可有效去除己醛、戊醛、1-辛烯-3-醇、2,3-辛二酮等土腥氣味物質(zhì);且在貯藏過(guò)程中,臭氧水處理組所含異戊醇、1-辛烯-3-醇、硫代乙酸甲酯等物質(zhì)的含量仍顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,證明臭氧水處理可有效去除草魚(yú)魚(yú)片的土腥氣味并具有延緩儲(chǔ)藏期內(nèi)樣品腐臭氣味產(chǎn)生的作用。