胡傳明, 徐繼林, 朱建一, 嚴小軍, 駱其君, 楊家新, 許 璞

(1. 南京師范大學 生命科學學院, 江蘇 南京210097; 2. 江蘇省海洋水產(chǎn)研究所, 江蘇 南通226007; 3. 寧波大學海洋生物工程重點實驗室, 浙江 寧波315211; 4. 常熟理工學院 生物與食品工程系, 江蘇 常熟 215500)

紫菜特征揮發(fā)性物質(zhì)分析

胡傳明1,2, 徐繼林3, 朱建一4, 嚴小軍3, 駱其君3, 楊家新1, 許 璞4

(1. 南京師范大學 生命科學學院, 江蘇 南京210097; 2. 江蘇省海洋水產(chǎn)研究所, 江蘇 南通226007; 3. 寧波大學海洋生物工程重點實驗室, 浙江 寧波315211; 4. 常熟理工學院 生物與食品工程系, 江蘇 常熟 215500)

應用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù), 對壇紫菜(Porphyra haitanensis)、條斑紫菜(Porphyra yezoensis)與其一個突變品系的生長藻體揮發(fā)性物質(zhì)進行分析, 共分離鑒定出66種揮發(fā)性組分, 3個紫菜試樣中分別含有36、44和45種。鑒定組分中有21種為紫菜共有揮發(fā)性物質(zhì), 其中8-十七烯和十五烷的相對量值最大, 可能是紫菜重要的揮發(fā)性風味組分, 而一些短鏈醛、醇及酮類與紫菜的特征嗅感物質(zhì)構(gòu)成有關(guān)。野生型條斑紫菜與其突變品系Y-gr之間的風味組分無顯著差別, 所含揮發(fā)物中醛、酮相對量值明顯高于壇紫菜。

紫菜; 揮發(fā)性化合物; SPME; GC/MS

海藻食品除了有豐富的營養(yǎng)成分外, 其獨特的風味也是引人向往的重要因素。目前, 對于食品的風味物質(zhì)研究已被關(guān)注。風味物質(zhì)包括味感物質(zhì)和嗅感物質(zhì), 揮發(fā)性風味物質(zhì)是嗅覺感知的一類化合物組分, 包括香氣物質(zhì)和香味物質(zhì), 其特點是易揮發(fā),含量極低。對食品揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究較多涉及茶葉、水果、酒類、肉制品、乳制品及食用調(diào)料等[1-6],在海產(chǎn)品中報道較少。

紫菜是重要的栽培海藻, 經(jīng)濟價值約占全世界海藻產(chǎn)業(yè)的 2/3。我國是主要紫菜生產(chǎn)國之一, 并是從事條斑紫菜和壇紫菜兩種紫菜人工栽培的唯一國家[7]。紫菜因為其獨特的風味和豐富的營養(yǎng)受到人們的喜愛, 在東亞地區(qū)尤為受歡迎。紫菜食品消費對品質(zhì)的要求很高, 尤其以烤、調(diào)為主的紫菜加工品, 不僅以色澤、味感等評價產(chǎn)品質(zhì)量, 并且還將香型等嗅覺感受作為品質(zhì)的重要評價指標。

雖然作為脂肪酸與氨基酸次級代謝產(chǎn)物的揮發(fā)性物質(zhì)在綠藻、褐藻及紅藻等多種海藻中已被分析鑒定[8-9], 一些特征性揮發(fā)物組分也有闡述[10], 但很少有對紫菜揮發(fā)性物質(zhì)進行專門的研究, 關(guān)于特征性的揮發(fā)風味物質(zhì)組成、含量等分析研究幾乎未見報道。甘紫菜藻體中已被分析含有超過 100種揮發(fā)性物質(zhì), 其鑒定物質(zhì)中包括類胡蘿卜素降解化合物(α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯)、不飽和短鏈醛和長鏈醛等[11-13]。

食品揮發(fā)性物質(zhì)的研究進展得益于分離與分析技術(shù)的進步。目前重要的分離方法有同時蒸餾萃取法(Simultaneous Distillation Extraction, SDE)、分子蒸餾法(Molecular Distillation, MD)、固相微萃取法(Solid Phase Microextraction, SPME)和頂空分析法(Head Space, HS)等。氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC/MS)、人工嗅辨器(GC-O)[14]及電子鼻[15]等檢測技術(shù)的進步, 推動了揮發(fā)性物質(zhì)的研究, 并使特征風味物質(zhì)的研究成為可能。

本研究利用HS-SPME-GC/MS技術(shù), 對壇紫菜、條斑紫菜及其一個突變品系Y-gr生長藻體的揮發(fā)性組分進行分離鑒定, 以期通過特征性化合物對紫菜風味成分的組成及作用進行分析討論。

1 材料與方法

1.1 材料與樣品制備

實驗材料為紫菜葉狀體藻體。壇紫菜(Porphyra haitanensis)采自浙江象山栽培海區(qū), 條斑紫菜(Porphyra yezoensis)及其突變品系 Y-gr藻體采自江蘇南通栽培海區(qū)。Y-gr為條斑紫菜的綠色突變型品系, 生長藻體在同一栽培海區(qū)與一般野生型藻體可以明晰分辨。

采集的紫菜藻體經(jīng)蒸餾水洗凈, -70℃冷凍干燥,4℃低溫保存。分析樣品經(jīng)研磨成粉, 過0.45 mm篩備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 分析樣品預處理

稱取樣品各1.00 g, 分別加入15 mL SPME頂空瓶中, 75 μm Carboxen- PDMS萃取頭 GC進樣口250℃老化 30 min, 80℃條件下插入頂空瓶中, 萃取45 min,室溫下15 min, 取出萃取頭立即插入250℃進樣口, 脫吸附2 min, GC/MS分析。

1.2.2 GC/MS條件

GC條件： 采用 SPB-5毛細管柱, 進樣口溫度250℃, 載氣為 99.999%的高純氦, 進樣時間 1 min,柱流速 1.00 mL/min,柱前壓 60.5 kPa, 柱起始溫度32℃, 保持 3 min, 以 5℃/min升溫至 50℃, 保持 1 min, 然后以 20℃/min升溫至 200℃, 保持 15 min,再以30℃/min升溫至270℃, 保持15 min。

MS條件： 電子轟擊(electron impact EI)源能量70 eV, 溫度200 ℃, 接口溫度300℃, 選取全程離子碎片掃描(SCAN)模式, 質(zhì)量掃描范圍為40～500 m/z,溶劑延遲3.5 min。

1.2.3 質(zhì)譜檢索及數(shù)據(jù)處理

NIST 147及WILEY 7譜庫檢索, 以標準圖譜為基礎(chǔ), 結(jié)合弱極性SPB-5柱的特點和有關(guān)文獻, 人工檢索進行化合物的定性, 色譜峰面積歸一法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性物質(zhì)的鑒定

經(jīng)質(zhì)譜分析表明, 從分析試樣的譜峰中共分離鑒定出 66種揮發(fā)性化合物, 壇紫菜、條斑紫菜和Y-gr中各含有其中的36、44和45種, 它們的相對含量見表1。

各試樣含量最高的揮發(fā)性組分是 8-十七烯, 在壇紫菜、條斑紫菜和 Y-gr中分別占到 65.82%、50.64%和 21.78%, 其次是十五烷, 分別占 6.90%、4.59%和 7.64%; 醛類化合物種類最多, 壇紫菜、條斑紫菜和Y-gr試樣中分別含有11、11和14種。

2.2 共同揮發(fā)性組分及其分析

3個紫菜試樣中分離鑒定的共同揮發(fā)性組分 21種, 其中醛8種、酮5種、醇2種、烯烴及烷烴4種和 2種含苯化合物。其含量組成一定程度上代表了紫菜的特征風味組成。

2.2.1 醛類化合物

由紫菜試樣鑒定的共同醛類物質(zhì)中, (E,Z)-2,6-壬二烯醛在條斑紫菜和綠藻中已有報道[13,8],(E,Z)-2,4-庚二烯醛是鯽魚的特征氣味之一, 其被認為具有魚腥味和金屬味[16], 它們可能構(gòu)成紫菜鮮腥的氣味。被檢出的辛醛、壬醛、癸醛和十二醛等短直鏈飽和醛通常產(chǎn)生辛辣的刺激性氣味[17], 它們可能對紫菜的特征風味有重要貢獻, 這些醛在條斑紫菜和Y-gr中相對含量分別為7.57%和17.10%, 遠高于壇紫菜的含量(1.72%)。在孔石莼與蜈蚣藻中含量較大的十五醛未在三種紫菜試樣中鑒出[18], 苯甲醛和苯乙醛在多種植物中被發(fā)現(xiàn)[19-20], 具有苦杏仁和花的香味, 已經(jīng)廣泛應用于香料工業(yè)。

2.2.2 酮類化合物

共同的酮類物質(zhì)在條斑紫菜及其突變品系中分別為2.98%和8.18%, 均高于壇紫菜的含量。酮類一般由不飽和脂肪酸熱氧化或降解產(chǎn)生[21], C7～12酮是某些天然物質(zhì)的香氣成分[22], 分子量較大的不飽和酮類化合物具有花香味, 碳鏈越長其散發(fā)的特征花香味越強烈[23]。在紫菜5個共同酮類化合物中, 碳鏈數(shù)均大于 7, 而在條斑紫菜綠色型品系 Y-gr含量顯著, 這可能與其作為烤制品時散發(fā)的清醇香味有關(guān)。

2.2.3 烴類和醇類化合物

紫菜中的 4種烴類化合物所占含量比值最高,壇紫菜高達74.94%, 條斑紫菜為56.49%, Y-gr較低,為 33.79%。8-十七烯和十五烷含量最高, 它們已知是淡水褐藻和一些海藻的特征風味物質(zhì)[24-25], 因而也可能是紫菜的重要風味物質(zhì)之一。

海藻是揮發(fā)性鹵素化合物的重要資源, 多種紅藻中都存在鹵化物[26], 本實驗鑒定分析的紫菜樣品中都含有 1-溴-5-十七烯, 而在條斑紫菜中還發(fā)現(xiàn)另一種溴化物溴代己烷。

醇類物質(zhì)中的 1-辛烯-3-醇存在多種淡水魚類和海藻中[10,27], 是水產(chǎn)品中常見的風味物質(zhì), 可能是腥味的來源之一。

2.3 條斑紫菜揮發(fā)物組成分析

表1結(jié)果表明, 有33種揮發(fā)性組分共存于條斑紫菜及其突變品系的生長藻體中, 它們的總含量在分析試樣揮發(fā)物中, 分別占到87.54%和88.92%。利用Origin軟件對條斑紫菜2個試樣中的33種揮發(fā)性

物質(zhì)含量進行配對t-檢驗(表 2), 在 95%置信區(qū)間沒有顯著差別, 顯示條斑紫菜的特征揮發(fā)性成分在 2種被檢藻體中基本相似。

表1 紫菜揮發(fā)性成分鑒定結(jié)果Tab. 1 Volatile constituents of Porphyra

續(xù)表1

表2 條斑紫菜2個試樣的揮發(fā)性成分配對t-檢驗Tab. 2 Paired sample t-test of volatile components in two P. yezoensis

在條斑紫菜分析試樣中, 相對含量較高的有烴類化合物 8-十七烯、十五烷與 3-寅炔, 以及短鏈醛壬醛、癸醛與辛醛。另外, 僅在條斑紫菜中被檢出而為其特有的化合物中, 2種吡嗪類物質(zhì)2,5-二甲基吡嗪和 3-乙基-2,5-二甲基吡嗪, 以及 β-紫羅蘭酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯的含量也相對較高。吡嗪是含氮的雜環(huán)化合物, 具有獨特的香味, 在烤食中經(jīng)常出現(xiàn)[28-29],它們可能是條斑紫菜烤制食品中香味的重要來源。α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯屬于類胡蘿卜素降解物質(zhì), 具有花香味, 曾在條斑紫菜和甘紫菜中發(fā)現(xiàn)[11,13]。條斑紫菜Y-gr品系的醛、酮和類胡蘿卜素降解化合物相對量值明顯增高, 其在感官上表現(xiàn)出的更具清香味可能得益于此。

2.4 壇紫菜揮發(fā)物組分分析

在壇紫菜試樣中, 烴類化合物 8-十七烯含量的相對比值高達 65.82%, 其次成分是十五烷, 占6.90%, 其他化合物成分均較低。壇紫菜與條斑紫菜的特有組分中, 以短鏈烯醇 3-環(huán)己烯-1-乙醇與 3,6-壬二烯-1-醇含量較大, 甲醇和 2-月桂烯的量值較低,前二者與新鮮的淡水魚類氣味相關(guān)[30], 后二者多見于陸生植物中[31-32]。壇紫菜還有 5種揮發(fā)性組分與條斑紫菜突變品系 Y-gr相同, 分別為十六烷、十八烯、十九烯、十四醛與Z-2-辛烯醛, 總含量占壇紫菜5.78%。

從壇紫菜的揮發(fā)物組成看, 個別烴類化合物含量出現(xiàn)顯著高值, 而大多數(shù)揮發(fā)性組分均為低值,這是否就決定了壇紫菜的嗅感性質(zhì)？一般講, 食品的氣味與所含揮發(fā)性物質(zhì)的成分、量值相關(guān), 影響氣味的感受程度與含量有緊密關(guān)系。但在另一方面,OAV(氣味活化值)也是影響氣味感受的重要因素之一, 不同的揮發(fā)性化合物具有不同的 OAV, 其量值與氣味感受成反比, 揮發(fā)物 OAV越低, 其表現(xiàn)的氣味越濃郁[23]。揮發(fā)物含量變化與嗅覺感受并非都成比例, 因此揮發(fā)性物質(zhì)含量及組成是否能夠代表紫菜食品氣味的整體構(gòu)架, 尚需進一步研究。

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Characteristic volatile matters inPorphyra(Bangiales)

HU Chuan-ming1,2, XU Ji-lin3, ZHU Jian-yi4, YAN Xiao-jun3, LUO Qi-jun3, YANG Jia-xin1, XU Pu3
(1. School of Life Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China; 2. Institute of Oceanology &Marine Fisheries, Nantong 226007, China; 3. Key Laboratory of Marine Biotechnology, Ningbo University,Ningbo, 315211, China; 4. Biology and Food Engineering Department, Changshu Institute of Technology,Changshu, 215500, China)

Apr., 20, 2010

Porphyra; volatile matter; SPME; GC/MS

Head space solid microextraction and GC-MS were employed to investigate the profiles of volatile compounds fromPorphyra haitanensis,Porphyra yezoensisand a green mutant ofP. yezoensis.Sixty-six volatile compounds were identified in the threePorphyrain whichPorphyra haitanensiscontains 36 components,Porphyra yezoensiscontains 44 components and the green mutant 45 components. Among the 66 volatile compounds, 21 were identified in all threePorphyrawith high relative amounts of 8-heptadecene and pentadecane, which might be reponsible for the flavor ofP. yezoensis. Volatile compounds of short chain aldehyde, alcohol and ketone forms the characteristic flavor ofP. yezoensis. The volatile components are similar between the wild-type and the green mutant ofP. yezoensis, except that aldehydes and ketones were of greater abundance inP. yezoensisthan inP. haitanensis.

TS254.5

A

1000-3096(2011)04-0106-06

2010-04-20;

2010-11-18

江蘇省高技術(shù)研究項目(BG2006333); “十一五”國家 863計劃項目(2006AA10A413); “十一五”國家支撐項目(2006BAD09A08-05)

胡傳明(1980-), 男, 江蘇新沂人, 碩士研究生, 研究方向：水產(chǎn)生物化學, 電話： 0513-85232689, E-mail： hucharming@gmail.com;通信作者： 許璞, E-mail： xupu66@sina.com

張培新)