韓姣姣,王 稷,李 曄,張秋香,張曉彤

(寧波大學(xué)海洋學(xué)院,浙江寧波 315211)

凍藏時(shí)間對(duì)三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質(zhì)組成的影響

韓姣姣,王 稷,李 曄*,張秋香,張曉彤

(寧波大學(xué)海洋學(xué)院,浙江寧波 315211)

采用電子鼻(E-nose)、頂空固相微萃取(HS-SPME)、氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)等實(shí)驗(yàn)方法,研究?jī)霾貢r(shí)間對(duì)三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質(zhì)組成的影響,為三疣梭子蟹的貯藏加工,產(chǎn)品開發(fā)提供參考。電子鼻檢測(cè)結(jié)果顯示,新鮮三疣梭子蟹肌肉的整體氣味與凍藏后的氣味差異較大,凍藏前期(1、3、5、7 d)的三疣梭子蟹肌肉整體氣味相似,而凍藏后期(凍藏9、11、13、15 d)的三疣梭子蟹肌肉整體氣味相似,三疣梭子蟹卵巢的整體氣味變化情況和肌肉類似。從GC-MS的結(jié)果發(fā)現(xiàn),新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢中酯類物質(zhì)含量較高,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng),酯類物質(zhì)含量下降,烷烴類含量上升。相比于凍藏前期,凍藏后期的肌肉和卵巢風(fēng)味物質(zhì)中胺類物質(zhì)含量上升。上述結(jié)果表明,凍藏后三疣梭子蟹肌肉和卵巢的氣味與新鮮時(shí)不同;并且凍藏時(shí)間對(duì)這兩個(gè)部位中揮發(fā)性物質(zhì)的組成影響較大。

三疣梭子蟹,揮發(fā)性物質(zhì),肌肉,卵巢,氣質(zhì)聯(lián)用

三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)又稱梭子蟹、白蟹,是我國(guó)沿海地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)蟹類,肉味鮮美,營(yíng)養(yǎng)豐富[1]。三疣梭子蟹以鮮食為主,其生鮮時(shí)氣味平淡,加熱、蒸煮后會(huì)產(chǎn)生濃厚的香味,具有獨(dú)特的風(fēng)味[2]。三疣梭子蟹捕撈后不易存活,并且因其低脂肪高蛋白的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和松散的組織結(jié)構(gòu),保鮮時(shí)間很短[3],在貯藏及流通過程中比一般水產(chǎn)品更易受到溫度、微生物以及酶等因素的作用而發(fā)生腐敗變質(zhì),產(chǎn)生各種揮發(fā)性物質(zhì),嚴(yán)重影響蟹肉鮮度[4]。

已有的研究表明,水產(chǎn)品在貯藏期間揮發(fā)性物質(zhì)的組成會(huì)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而變化。其原因一方面是含有的不飽和脂肪酸被氧化而產(chǎn)生一些揮發(fā)性物質(zhì);另一方面,腐敗微生物的生長(zhǎng)也會(huì)通過分解代謝而產(chǎn)生大量的揮發(fā)性產(chǎn)物[5]。因此氣質(zhì)聯(lián)用、電子鼻等檢測(cè)設(shè)備經(jīng)常被用來評(píng)價(jià)水產(chǎn)品鮮度的變化,并主要集中在魚類的研究中。如李婷婷等[6]利用GC-MS結(jié)合電子鼻研究了三文魚片在4℃冷藏過程中揮發(fā)性成分的變化。Edirisinghe等[7]研究了金槍魚在不同貯藏條件下?lián)]發(fā)性物質(zhì)的變化,并建立了與鮮度的關(guān)系。其它還包括對(duì)牙鱈[8]、鮭魚[9]、鯛魚[10]等的研究。

但對(duì)于蝦、蟹、以及貝類的相關(guān)研究相對(duì)較少,而對(duì)凍藏過程中三疣梭子蟹組織中揮發(fā)性物質(zhì)變化的研究未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)利用電子鼻和GC-MS研究經(jīng)-20 ℃凍藏不同時(shí)間后,三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量的變化情況,旨在為三疣梭子蟹的貯藏保鮮研究及產(chǎn)品的開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮活三疣梭子蟹 購(gòu)自寧波市江北區(qū)路林水產(chǎn)市場(chǎng)。

PEN3便攜式電子鼻氣味分析儀 德國(guó)Airsense公司;65 μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取頭 美國(guó)Supelco公司;7890/M7-80EI GC-MS 美國(guó)Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 三疣梭子蟹分別于鮮活狀態(tài)、-20 ℃凍藏1、3、5、7、9、11、13、15 d進(jìn)行解剖,取肌肉和卵巢組織分別用于實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取0.5 g肌肉和卵巢裝入15 mL頂空瓶中,塞緊瓶塞,室溫平衡30 min,采用便攜式電子鼻檢測(cè),每個(gè)樣品分別做5次平行檢測(cè)。

1.2.2 電子鼻分析 利用PEN3型便攜式電子鼻進(jìn)行檢測(cè),由于傳感器信號(hào)在90 s后基本穩(wěn)定,因此選定信號(hào)采集時(shí)間為100 s,傳感器清洗時(shí)間為500～700 s。

1.2.3 固相微萃取及GC-MS分析 將萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口于250 ℃老化45 min。將老化后的萃取頭插入樣品瓶中,于50 ℃水浴吸附30 min后取下,將其插入氣質(zhì)聯(lián)用儀,進(jìn)樣口220 ℃解吸2 min,啟動(dòng)氣質(zhì)聯(lián)用儀采集數(shù)據(jù)。色譜條件:載氣為氦氣,流速1 mL/min;不分流模式進(jìn)樣,進(jìn)樣口溫度和傳輸線溫度均為220 ℃。程序升溫:起始柱溫50 ℃,以5 ℃/min升至200 ℃,保留5 min,再以10 ℃/min升至250 ℃,保持2 min。質(zhì)譜條件:離子源為電子轟擊源(EI),電離電壓70 eV,離子源溫度230 ℃,掃描范圍45～400 u[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)的信號(hào)采集時(shí)間為100 s,取穩(wěn)定狀態(tài)下98～99 s的測(cè)試數(shù)據(jù)用作分析。采用PEN3內(nèi)部的WinMuster數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行主成分分析法(PCA)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,當(dāng)兩成分的總貢獻(xiàn)率超過90%時(shí)被認(rèn)為可代表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特征[12]。

GC-MS檢測(cè)結(jié)果通過計(jì)算機(jī)檢索,利用NIST和WILEY譜庫(kù),將譜庫(kù)中化合物相似度大于80的組分進(jìn)行定性分析,然后將各組分相對(duì)百分含量按照峰面積歸一法進(jìn)行定量分析[13]。根據(jù)5次樣品重復(fù)的結(jié)果用SAS9.0軟件計(jì)算物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍藏時(shí)間對(duì)三疣梭子蟹肌肉整體氣味的影響

凍藏不同時(shí)間后的三疣梭子蟹肌肉樣品,直接用電子鼻進(jìn)行氣味信號(hào)的采集,數(shù)據(jù)通過PCA分析后,結(jié)果如圖1所示。圖中顯示第一主成分(PC1)的貢獻(xiàn)率為79.48%,其與第二主成分(PC2)的總貢獻(xiàn)率為91.43%,表明PCA分析可以用于不同凍藏時(shí)間下氣味物質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析。

由圖1可知,新鮮的三疣梭子蟹肌肉跟凍藏后的肌肉風(fēng)味明顯不同,但是凍藏前期(凍藏7 d以內(nèi))的三疣梭子蟹肌肉整體氣味接近,凍藏后期(凍藏9、11、13、15 d)的三疣梭子蟹肌肉的氣味相近。

圖1 不同凍藏時(shí)間條件下三疣梭子蟹肌肉氣味的PCA分析Fig.1 Principal component analysis of Portunus trituberculatus muscle odor at different frozen storage time

2.2 凍藏時(shí)間對(duì)三疣梭子蟹卵巢整體氣味的影響

圖2為凍藏不同時(shí)間的三疣梭子蟹卵巢整體氣味的PCA圖。PC1和PC2的總貢獻(xiàn)率為98%。由圖可知,新鮮的卵巢樣品與凍藏后的樣品在氣味上呈現(xiàn)出明顯的不同。而隨著凍藏時(shí)間的變化,三疣梭子蟹卵巢的整體氣味發(fā)生變化,圖譜呈現(xiàn)一定的規(guī)律。凍藏前期(1～7 d)的數(shù)據(jù)點(diǎn)發(fā)生部分重疊;而凍藏后期(9～15 d)的樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)也發(fā)生部分重疊,說明凍藏前期與凍藏后期呈現(xiàn)一定的聚類特征。

圖2 不同凍藏時(shí)間條件下三疣梭子蟹卵巢氣味的PCA分析(未加熱)Fig.2 Principal component analysis of Portunus trituberculatus ovary odor at different frozen storage time(unheated)

2.3 凍藏時(shí)間對(duì)三疣梭子蟹肌肉中揮發(fā)性物質(zhì)組成的影響

根據(jù)電子鼻的數(shù)據(jù)分析,采用GC-MS檢測(cè)新鮮的三疣梭子蟹肌肉和卵巢樣品,凍藏5 d和凍藏13 d的三疣梭子蟹肌肉和卵巢樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的組成和相對(duì)含量。

表1 不同凍藏時(shí)間下三疣梭子蟹肌肉揮發(fā)性物質(zhì)成分

注:“-”表示未檢出。根據(jù)GC-MS獲得總離子流圖,將各個(gè)色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜進(jìn)行檢索及人工解析,確定新鮮三疣梭子蟹肌肉和凍藏5、13 d后三疣梭子蟹肌肉各風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量,鑒定結(jié)果見表1。

在新鮮三疣梭子蟹肌肉風(fēng)味物質(zhì)中,酯類物質(zhì)的相對(duì)含量最高,占風(fēng)味成分總量的81.3%,其次是醛類(4.19%)和烷烴類物質(zhì)(3.99%)。凍藏5 d后的三疣梭子蟹肌肉中揮發(fā)性物質(zhì)包括醇類、醛類、烷烴類和其他類,其中烷烴類相對(duì)含量最高(43.15%),其次是醇類(12.99%),酯類含量較少(14.2%)。凍藏13 d后的三疣梭子蟹肌肉風(fēng)味物質(zhì)包括烷烴類(48.36%),醛類(21.87%),而酯類物質(zhì)含量很少(1.68%)。

新鮮三疣梭子蟹肌肉和凍藏后的肌肉風(fēng)味物質(zhì)的差別在于酯類和烷烴類物質(zhì),新鮮三疣梭子蟹中酯類物質(zhì)含量較多,烷烴類物質(zhì)較少。而凍藏后的三疣梭子蟹肌肉中酯類物質(zhì)較少,烷烴類物質(zhì)增加。凍藏5 d的肌肉中胺類含量為0,而凍藏13 d的肌肉風(fēng)味物質(zhì)中胺類含量為6.02%,因此凍藏前期和后期三疣梭子蟹肌肉氣味不同可能是由于凍藏后期胺類物質(zhì)含量上升。

表2 不同凍藏時(shí)間下三疣梭子蟹卵巢揮發(fā)性物質(zhì)成分

續(xù)表

注:“-”表示未檢出。

2.4 凍藏時(shí)間對(duì)三疣梭子蟹卵巢中揮發(fā)性物質(zhì)組成的影響

同樣,新鮮三疣梭子蟹和凍藏5、13 d后三疣梭子蟹卵巢各風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量,鑒定結(jié)果見表2。

如表2所示,新鮮三疣梭子蟹卵巢含有的揮發(fā)性物質(zhì)主要包括酯類(77.01%),烷烴類(3.97%)的,烯烴類(2.32%)和其他物質(zhì)(25.82%)。凍藏5d的三疣梭子蟹卵巢中揮發(fā)性物質(zhì)包括酯類(12.83%),烷烴類(61.96%),烯烴類(14.26%)。凍藏13d后的三疣梭子蟹卵巢中的揮發(fā)性物質(zhì)中,有酯類(7.56%),烷烴類(59.16%),烯烴類物質(zhì)(17.18%)。

從GC-MS結(jié)果可以看出,新鮮三疣梭子蟹卵巢風(fēng)味物質(zhì)中酯類物質(zhì)的含量較高,烷烴類物質(zhì)含量較少,而凍藏過后的三疣梭子蟹卵巢風(fēng)味中烷烴類含量升高,酯類含量減少。凍藏5 d的卵巢中沒有胺類物質(zhì),凍藏13 d后的卵巢中胺類物質(zhì)相對(duì)含量達(dá)6.62%,這與三疣梭子蟹肌肉的結(jié)果相似。

對(duì)比電子鼻的結(jié)果,新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢的風(fēng)味和凍藏之后的風(fēng)味明顯不同的原因在于凍藏后酯類含量下降,烷烴類含量上升。而凍藏前期和凍藏后期風(fēng)味不同則體現(xiàn)在凍藏后期的肌肉和卵巢中胺類物質(zhì)的含量上升。GC-MS和電子鼻的結(jié)果相一致。

3 討論

自20世紀(jì)90年代以來,隨著國(guó)外學(xué)者對(duì)藍(lán)蟹、雪蟹等蟹類的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行報(bào)道,以及各類新型檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,蟹類的揮發(fā)性物質(zhì)組成被不斷表征[14]。但在國(guó)內(nèi),主要集中在對(duì)中華絨螯蟹、鋸緣青蟹的研究上,對(duì)三疣梭子蟹的揮發(fā)性物質(zhì)的研究?jī)H見藺佳良[15]等比較了三疣梭子蟹肌肉在不同加熱溫度下的揮發(fā)性物質(zhì)的變化情況。目前關(guān)于三疣梭子蟹的研究大多集中在對(duì)三疣梭子蟹鮮度評(píng)價(jià)以及保鮮等方面,如苗鈺湘[3]等人研究用電子鼻的方法來評(píng)價(jià)三疣梭子蟹的鮮度,鄭丹[16]等人利用不同的包裝方式達(dá)到對(duì)三疣梭子蟹的保鮮,很少有研究?jī)霾貤l件對(duì)三疣梭子蟹揮發(fā)性物質(zhì)的影響。電子鼻利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)圖案來識(shí)別并區(qū)分氣味,因此能夠獲得樣品中揮發(fā)成分的整體信息[17]。固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(SPME-GC-MS)能夠充分萃取樣品中的揮發(fā)性物質(zhì),并進(jìn)行定性定量分析,因此廣泛地應(yīng)用在食品、生物和環(huán)境分析中[18]。

水產(chǎn)品在貯藏過程中,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),微生物繁殖加快,除了本身產(chǎn)生較多代謝產(chǎn)物,包括揮發(fā)性物質(zhì)影響水產(chǎn)品風(fēng)味之外,微生物還產(chǎn)生各種蛋白酶。在酶的作用下,水產(chǎn)品中的氨基酸分解生產(chǎn)氨、胺類以及其它小分子物質(zhì);而脂肪酸也被氧化,形成各類腐臭特征。

Chen[19]等人的研究,酯類物質(zhì)一般是由發(fā)酵或者脂質(zhì)代謝生成的羧酸和醇酯化后的產(chǎn)物,蟹肉中的酯類物質(zhì)主要有:丁酸乙酯、乙酸異戊酯和己酸乙酯,它們都可為蟹肉帶來香味。酯類物質(zhì)既呈香又呈味[20],其中新鮮三疣梭子蟹肌肉風(fēng)味物質(zhì)中乙酸異戊酯的含量較高,乙酸異戊酯的閾值為0.23,似梨、蘋果樣香氣,味微甜、帶澀,這就使得新鮮的三疣梭子蟹肌肉和卵巢有特殊的香氣,因此能夠與凍藏后的三疣梭子蟹風(fēng)味區(qū)分開來。

蔣根棟[21]等人發(fā)現(xiàn),烷烴類揮發(fā)性物質(zhì)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的斷裂,烷烴類化合物含量的差別可能是由其前體物脂肪酸的差別造成的。凍藏后的三疣梭子蟹肌肉和卵巢的風(fēng)味物質(zhì)中烷烴類含量增加,這可能是因?yàn)閮霾剡^程中三疣梭子蟹肌肉和卵巢中的脂肪酸氧化造成的。但是烷烴類化合物閾值較高,對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大,不過某些支鏈烷烴仍具有一定的風(fēng)味,如2,6,10,14-四甲基-十五烷、2,4,10,14-四甲基-十五烷等被報(bào)道具有一種清香味[22]。而在所有檢測(cè)到的烷烴類化合物中,2,6,10-三甲基-十五烷和2,6,11三甲基十二烷具有支鏈結(jié)構(gòu),可能對(duì)蟹肉的整體風(fēng)味具有貢獻(xiàn)。

醛類的閾值通常比其他化合物低且具有脂肪香味,此類化合物對(duì)蟹的整體風(fēng)味有重要作用[23]。醛類是由脂類自動(dòng)氧化所產(chǎn)生的,例如多不飽和脂肪酸的氧化可以產(chǎn)生像辛醛和壬醛等醛類[24]。醛類化合物在梭子蟹肌肉風(fēng)味物質(zhì)的比重也較大,在三疣梭子蟹肌肉和卵巢風(fēng)味物質(zhì)中有己醛、壬醛和癸醛,己醛閾值較低,為0.3,有果香氣味,壬醛具有魚腥味[25]。己醛、壬醛和癸醛被認(rèn)為是淡水魚肉中土腥味的主要成分[26-27],根據(jù)藺佳良[15]等人的研究,壬醛在中華絨螯蟹中含量較高,在本實(shí)驗(yàn)中壬醛在梭子蟹中含量也比較高。

其他化合物中主要包括胺類、烯烴類和酮類等。雖然酮類種類較少,閾值較高,對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的貢獻(xiàn)不大,但有些酮類對(duì)于雜環(huán)化合物的形成起著重要的作用,因此對(duì)香味的形成起作用[28]。趙燕[29]等人的研究中表明胺類物質(zhì)的閾值很低,并且呈腐敗氣味,這就造成了凍藏前期和后期三疣梭子蟹風(fēng)味的不同。

4 結(jié)論

采用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究?jī)霾貢r(shí)間對(duì)三疣梭子蟹肌肉和卵巢中的揮發(fā)性成分的影響。三疣梭子蟹肌肉和卵巢揮發(fā)性物質(zhì)主要包括酯類、醛類、烷烴類和其他類。新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢的風(fēng)味物質(zhì)和凍藏之后的風(fēng)味物質(zhì)不同之處在于新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢中酯類物質(zhì)含量較高,烷烴類含量較低,而凍藏后的肌肉和卵巢中酯類物質(zhì)含量下降,烷烴類物質(zhì)含量上升,因此可以從氣味上區(qū)分出新鮮的和凍藏過后的三疣梭子蟹。而凍藏前后期三疣梭子蟹肌肉和卵巢風(fēng)味物質(zhì)的不同體現(xiàn)在凍藏后期胺類物質(zhì)含量增加。上述研究結(jié)果將有助于闡明三疣梭子蟹在凍藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化規(guī)律,確定最佳的貯藏條件和時(shí)間,為保證三疣梭子蟹的品質(zhì)提供理論依據(jù)。

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Effect of frozen storage time on volatile components in muscle and ovary ofPortunustrituberculatus

HAN Jiao-jiao,WANG Ji,Li Ye*,ZHANG Qiu-xiang,ZHANG Xiao-tong

(School of Marine Sciences,Ningbo University,Zhe Jiang Ningbo 315211)

In order to provide academic foundation for refreshing and processing ofPortunustrituberculatus,E-Nose and HS-SPME-GC-MS were used to investigate the effects of frozen storage time on volatile components in the muscle and ovary ofPortunustrituberculatus. The results of electronic nose have showed that there were many differences between the odor of fresh crab muscles and that of frozen crab muscles. However,it is similar among the early stage of the frozen(1,3,5 d,and 7 d),as well as the late stage of the frozen(9,11,13 d and 15 d). The changes of odor components in crab ovaries were similar with those in muscle. The results of GC-MS indicated that the contents of esters in fresh crab and ovary were higher. With the extension of frozen storage time,the contents of esters decreased,while the contents of alkanes were increased. Compared to the early stage of the frozen,the contents of amines in muscle and ovary were risen at the late stage of the frozen. Our results showed that the odor of frozen and fresh in crab muscle and ovaries are different. The frozen storage time is an important factor which affects the components of flavor substances in crab.

Portunustrituberculatus;volatile substances;muscle;ovary;GC-MS

2016-05-24

韓姣姣(1993-),女,碩士研究生,研究方向:水產(chǎn)品加工及貯藏,E-mail:hanjiao0217@126.com。

*通訊作者:李曄(1980-),女,副教授,研究方向:食品安全/生物與分子生物學(xué),E-mail:liye@nbu.edu.cn。

國(guó)家自然科學(xué)基金(F01424145100)。

TS254

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000