不同溫度條件下草魚肉揮發性成分的檢測

施文正，陳青云，尤其嘉，王錫昌*

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

不同溫度條件下草魚肉揮發性成分的檢測

施文正，陳青云，尤其嘉，王錫昌*

（上海海洋大學食品學院，上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306）

采用固相微萃取-氣相色譜-質譜分析不同溫度條件下草魚背肉揮發性風味成分。固相微萃取-氣相色譜操作條件：采用65 μm PDMS/DVB萃取頭，萃取時間40 min；色譜條件采用程序升溫：柱初溫40 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升至160 ℃，而后以10 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。經氣相色譜-質譜分析檢測，草魚背肉在30、45、60、80、95 ℃分別確定出23、43、52、68、74種揮發性成分；隨著溫度的升高，草魚背肉揮發性成分的種類也隨之增多，醇類、醛酮類、烴類及芳香族等化合物的相對含量有明顯變化；80 ℃與95 ℃檢測到的揮發性成分大部分差異不顯著，可以認為代表熟魚肉的風味特征。揮發性成分中的1-己醇、1-辛烯-3-醇、己醛、2,3-辛二酮及其他飽和醛通常被認為對水產品風味有較大影響，當溫度變化時，含量變化也較大。

溫度；草魚肉；氣質聯用儀；揮發性成分

我國淡水資源豐富，淡水魚產量已連續十幾年居世界首位，但是淡水魚特殊的風味很難被一部分人群接受，使其加工與消費受到了嚴重地制約[1]。加熱是人們食用魚肉的最常見的加工方式，而對其引起的魚肉風味的變化則研究較少。加熱對魚肉的風味有較大的影響，溫度升高會使魚肉中酶活性降低并失活，蛋白質、脂肪等大分子物質降解，使草魚肉的風味產生變化。固相微萃取-氣相色譜-質譜（solid phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）法[2-8]是目前研究食品中揮發性成分的主要方法，本實驗通過控制SPME的萃取溫度，得到不同溫度條件下草魚肉的揮發性風味成分，進而采用GC-MS對揮發性成分進行分離和定性定量分析，不僅可以豐富魚肉風味化學的理論知識，還可以為淡水魚的加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

草魚購于上海市果園農貿市場，所選體質量為2.5～3.0 kg/尾，采用重擊頭部致死（暈）后去頭，取草魚背肉，－18℃凍藏備用。

1.2 儀器與設備

固相微萃取頭（選用聚二甲基硅氧烷/二乙烯苯（polydimethylsiloxane/divinylbenzene，PDMS/DVB），涂層厚度65 μm） 美國Supelco公司；GC 6890氣相色譜- MS5975質譜聯用儀 美國Agilent公司；HP-5MS彈性毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備方法

準確稱取經攪碎的草魚肉2.5 g，并加入2.5 mL 0.18 g/mL NaCl溶液，勻漿后置于含有微型攪拌子的15 mL頂空瓶中。

1.3.2 頂空固相微萃取條件

采用65 μm PDMS/DVB萃取頭，萃取溫度分別選取30、45、60、80℃和95℃，萃取時間均為40 min，磁力攪拌選用中速（500～700 r/min）。

1.3.3 色譜條件

采用程序升溫[9]：柱初溫40℃，保持2 min，后以4℃/min升至160℃，然后以10℃/min升至250℃，保持5 min；進樣口溫度：250℃；解吸溫度：250℃；解吸時間：5 min；模式進樣：不分流；載氣（He）流量：1.0 mL/min。

1.3.4 質譜條件

傳輸線溫度：280℃；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電子能量：70eV；質量掃描范圍m/z 35～350。

1.4 數據處理

GC-MS數據處理由Xcalibur軟件系統完成，草魚肉揮發性成分通過NIST 02和Wiley質譜數據庫定性確認；采用面積歸一化法求得各成分在不同樣品的揮發性成分中的相對含量；在方差分析的基礎上，利用最小顯著差數法對實驗結果進行多重比較，分析加熱溫度對草魚肉揮發性成分的影響[10]。

2 結果與分析

2.1 不同溫度條件下草魚肉揮發性成分總離子流圖

不同溫度條件下草魚背肉揮發性成分的GC-MS色譜圖如圖1所示。

圖1 不同溫度條件下草魚背肉揮發性成分總離子流圖Fig.1 TIC of volatile compounds in the dorsal meat at different extraction temperatures

2.2 不同加熱條件下草魚肉揮發性成分的分析

表1為不同溫度條件下草魚肉的揮發性成分分析結果[8,11-14]，30、45、60、80、95℃條件下草魚肉揮發性成分分別有23、43、52、68、74種，隨著溫度的升高，揮發性成分中醇類含量快速下降，芳香族及其他類含量急劇上升，醛酮類總量略有增加；相對含量變化較大的有1-己醇（從45℃時的15.06%下降到95℃時的0.58%）和1-辛烯-3-醇（從18.85%下降到4.99%）等；醛酮類中，低分子質量的醛含量下降，高分子質量的飽和醛增加，不飽和醛和酮類變化不明顯；烴類及其他中檢出化合物大量增加，由于這些物質閾值較高，對風味只是起到協同作用的影響。

為了更明確溫度對草魚背肉揮發性成分的影響，對草魚肉中含量較高或閾值很小的主要揮發性成分進行方差分析（最小顯著差數法）比較，結果見表1，結果表明，這些主要揮發成分都差異顯著，更進一步說明溫度對草魚背肉的揮發性成分有很大影響。由方差分析結果可知，80℃和95℃檢測到的草魚肉主要揮發性成分大都差異不顯著，說明80℃與95℃加熱后草魚風味差別很小，即80℃以上加熱40 min后草魚基本為熟草魚。

表1 不同加熱溫度條件下草魚肉揮發性成分分析結果Table 1 Volatile compounds detected in dorsal meat at different extraction temperatures

續表1

一般情況下，由于醇類化合物的閾值比較高，除非濃度很高，否則對食品的風味貢獻不大[15-17]。通過表1可知，在30、45、60、80、95℃條件下，萃取得到的醇類化合物分別占揮發性物質總含量的29.44%、40.87%、30.54%、16.94%、12.77%。除了30℃之外，其余溫度條件下的醇類揮發性物質總含量隨溫度的升高而下降。在不同溫度條件下，1-辛烯-3-醇和1-己醇的含量都很高，這兩種化合物的含量同樣也是隨溫度的升高而下降。由于1-辛烯-3-醇的閾值為1×10-6，相對較小，與醛類接近[18-19]，且其在草魚肉中相對含量較高，由此推測，1-辛烯-3-醇對草魚的風味貢獻較大。碳原子數大于8的醇（表1中從3-壬烯-1-醇、1-十八醇等）在溫度相對較低（低于60℃）時未檢測到，溫度升高后卻檢測到這些醇類，應當是隨溫度升高，草魚肉中蛋白質、脂肪等大分子降解所產生。

與醇類相比，醛酮類化合物的閾值較低，因此其對肉風味的形成有著較為重要的作用[20-22]。由表1可知，在30、45、60、80、90℃時，醛酮類化合物分別達到66.86%、55.30%、57.81%、57.52%、59.56%。在醛酮類化合物含量上，除30℃外，其他溫度間差別較小。但是在檢測出的醛酮類化合物的種類及相對含量上卻有較大差別，例如一些分子質量較小的化合物在45℃時檢出，如庚烯醛、2,4-庚二烯醛、3-辛烯-2-酮等，隨著溫度升高，醛類發生氧化或脂肪降解生成，超過60℃后未檢出；另外一些分子質量較大，碳原子數超過10個的醛酮類化合物卻只在溫度較高時檢出，如正十八醛、9-十八碳烯醛、10-十八碳烯醛等，這在45℃和95℃之間表現的最明顯。在所有萃取溫度中，醛酮類化合物中占主要地位的化合物均為己醛、2,3-辛二酮、壬醛等，并且隨溫度升高所占的百分比呈下降趨勢，特別是己醛，在30℃時，其含量達到了43.84%，95℃時含量只有7.20%。因此推測碳原子數低于10個的醛酮對生草魚肉的風味貢獻較大，而碳原子數超過10個的醛酮對熟草魚肉的風味有貢獻。

芳香族類與烴類等具有較高的閾值[18-19]，在溫度不高時，含量也較少，因此對草魚肉的風味貢獻也較小。當溫度升高到60℃以上時，此類化合物含量隨溫度升高明顯增加，80℃和95℃時相差不大。因此此類化合物應當是溫度升高后，脂肪、蛋白質等大分子熱降解所產生的，對熟草魚肉的風味形成有較大貢獻。除30℃外，其他溫度條件下都檢測到2-戊基呋喃，被認為對肉制品的整體風味有較大貢獻[22]。

2.3 溫度對草魚背肉揮發成分總有效面積影響

不同溫度草魚背肉揮發性成分有效峰面積的比較見圖2，可以看出，隨著溫度的升高，草魚肉的揮發性成分有效峰面積先增加再減小，大約在60℃左右達到最大，可能是雖然隨著溫度的升高，魚肉的整體揮發性成分增加，但是萃取頭受溫度影響吸附的物質卻減少，因此當溫度升高到一定程度時，利用SPME技術得到的揮發性成分有效峰面積達到最大，然后下降或維持在一定量；由于溫度對所有物質影響是都存在的，因此SPME萃取到的物質也在一定程度上準確、真實地反映了該溫度條件下草魚肉的揮發成分。

圖2 溫度對草魚背肉揮發性成分有效峰面積的影響Fig.2 Total area of volatile components in dorsal meat at different extraction temperatures

3 結 論

根據實驗結果，得出以下結論：1）隨著溫度的升高，在草魚背肉的揮發性物質中，醇類的含量下降，醛酮類化合物的含量也隨之下降，但烴類和芳香族類化合物的含量則隨溫度的升高而升高。2）隨著溫度的升高，檢出的化合物也越多。草魚背肉在30、45、60、80、95℃時分別確定出23、43、52、68、74種揮發性成分。3）溫度在30℃時，檢測到的草魚背肉的揮發性物質更多的表現生魚肉的風味。表現草魚新鮮風味的醇類和醛類占大多數，代表魚新鮮程度的化合物如1-己醇、1-辛烯-3-醇、己醛、2,3-辛二酮等在揮發性物質的總量中占有很大一部分。溫度為45℃和60℃時，草魚肉開始由生魚肉向熟魚肉過渡。溫度在80℃和95℃時，草魚肉中的揮發性物質代表熟魚肉的風味，其中一些高分子的飽和醛含量明顯增加，如2-十二烯醛、正十二醛、正十六醛等。另外還有一部分烴類和芳香族類的化合物也是從無到有，如2,4-二甲基苯乙烯、十八烷、二十烷等。

[1] 王錫昌, 福田裕, 陳舜勝, 等. 中國淡水魚中間素材的開發[C]//上海市食品學會2002年年會報告匯編, 2002: 163-165.

[2] 陳俊卿, 王錫昌. 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法分析白鰱魚中的揮發性成分[J]. 質譜學報, 2005, 26(2): 76-80.

[3] 劉曉麗, 解萬翠, 楊錫洪, 等. SPME-GC-MS分析近江牡蠣酶解液揮發性風味成分[J]. 食品科學, 2010, 31(24): 410-414.

[4] IGLESIAS J, MEDINA I, BIANCHI F. Study of the volatile compounds useful for the characterisation of fresh and frozen-thawed cultured gilthead sea bream fish by solid-phase microextraction gaschromatography-mass spectrometry[J]. Food Chemistry, 2009, 115(4): 1473-1478.

[5] 鄭平安, 黃健, 孫靜, 等. HS-SPME結合GC-MS法分析鮐魚肉加熱前后揮發性成分變化[J]. 食品科學, 2012, 33(14): 242-246.

[6] IGLESIAS J, MEDINA I. Solid-phase microextraction method for the determination of volatile compounds associated to oxidation of fish muscle[J]. Journal of Chromatography A, 2008, 1192(1): 9-16.

[7] RENATA B, PETRAS R V, ALGIRDAS G. Testing of microencapsulated f avours by electronic nose and SPME-GC[J]. Food Chemistry, 2005, 92(1): 45-54.

[8] BIANCHI F, CARERI M, MUSCI M. Fish and food safety: determination of formaldehyde in 12 f sh species by SPME extraction and GC-MS analysis[J]. Food Chemistry, 2007, 100(3): 1049-1053.

[9] 施文正, 王錫昌, 劉源, 等. 養殖草魚不同生長期揮發性成分的比較[J].食品科學, 2010, 31(20): 342-347.

[10] 王欽德, 楊堅. 食品試驗設計與統計分析[M]. 北京: 中國農業大學出版社, 2010: 84.

[11] 江健, 王錫昌, 陳西瑤. 頂空固相微萃取與GC-MS聯用法分析淡水魚肉氣味成分[J]. 現代食品科技, 2006, 22(2): 219-222.

[12] 趙慶喜, 薛長湖, 徐杰, 等. 微波蒸餾-固相微萃取-氣相色譜-質譜-嗅覺檢測器聯用分析鳙魚魚肉中的揮發性成分[J]. 色譜, 2007, 25(2): 267-271.

[13] 宋國新, 余應新, 王林詳, 等. 香氣分析技術與實例[M]. 北京: 化學工業出版社, 2008: 428-431.

[14] 王怡娟, 婁永江, 陳梨柯. 養殖美國紅魚魚肉中揮發性成分的研究[J]. 水產科學, 2009, 28(6): 303-307.

[15] JOSEPHSON D B, LINDSAY R C, STUIBER D A. Volatile compounds characterizing the aroma of fresh Atlantic and Pacific oysters[J]. Journal of Food Science, 1985, 50(1): 5-9.

[16] WURZENBERGER M. Stereochemistry of the cleavage of the 10-hydroperoxide isomer linoleic acid to 1-octen-3-ol by a hydroperoxide lyase from mushrooms[J]. Biochimica et Biophysica Acta, 1984, 795(1): 163-165.

[17] JOSEPHSON D. Enzymic hydroperoxide initiated effects in fresh f sh[J]. Journal of Food Science, 1985, 52(3): 596-600.

[18] 孫寶國. 食用調香術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2003: 25-32.

[19] Leffingwell & Associates. Odor and flavor detection thresholds in water (in parts per billion)[DB/OL]. [2013-03-01]. http://www. leff ngwell.com/odorthre.htm.

[20] JOSEPHSON D B, LINDSAY R C, STUIBER D A. Variations in the occurrences of enzymically derived volatile aroma compounds in salt and freshwater fish[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1984, 32(6): 1344-1347.

[21] HANNE H, REFSGAARD F. Isolation and quantification of volatiles in fish by dynamic headspace sampling and mass spectrometry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1997, 47(3): 1114-1118.

[22] IGLESIAS J, MEDINA I, BIANCHI F. Study of the volatile compounds useful for the characterisation of fresh and frozen-thawed cultured gilthead sea bream fish by solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry[J]. Food Chemistry, 2009, 115(4): 1473-1478.

[22] CAVALLI J F, FERNANDEZ X, LIZZANI-CUVELIER L, et al. Comparison of static headspace, headspace solid phase microextraction, headspace sorptive extraction, and direct thermal desorption techniques on chemical composition of french olive oils[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(26): 7709-7716.

Effect of Solid-Phase Microextraction Temperature on the Determination of Volatile Compounds of Grass Carp Meat

SHI Wen-zheng, CHEN Qing-yun, YOU Qi-jia, WANG Xi-chang*
(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-product Processing & Preservation, College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In this work, the volatile compounds of grass carp meat were extracted and concentrated by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) and identif ed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The optimum operating conditions for the HS-SPME method were determined as follows: extraction for 40 min using a 65 μm PDMS/DVB SPME f ber at different temperatures; the initial column temperature was set at 40 ℃ for 2 min and programmed to increase to 160 ℃at a rate of 4 ℃/min, then to 250 ℃ at a rate of 10 ℃/min and kept at 250 ℃ for 5 min. The results of GC-MS analysis showed that 23, 43, 52, 68 and 74 volatile compounds were detected in dorsal meat of cultured grass carp extracted at 30, 45, 60, 80 and 95 ℃, respectively. Moreover, it was found that with increasing extraction temperature, the number of volatile compounds identified from grass carp meat and the contents of alcohols, aldehydes, ketones, aromatic and hydrocarbon compounds were signif cantly altered. The volatile compounds detected at 80 and 95 ℃ were not signif cantly different, which may represent the f avor characteristics of cooked grass carp meat. 1-Hexanol, 1-octen-3-ol, hexanal, 2,3-octanedione and other saturated aldehydes are generally considered to be mainly responsible for the f avor aquatic products. We found that the contents of these compounds considerably changed with temperature.

temperature; grass carp meat; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); volatile compounds

TS254.4

A

1002-6630（2014）04-0066-05

10.7506/spkx1002-6630-201404014

2013-04-25

國家自然科學基金面上項目（31171764）；上海海洋大學博士啟動基金項目（110201）；上海市科委工程中心建設項目（11DZ2280300)；上海市高校知識服務平臺項目（ZF1206）

施文正（1975—），男，副教授，博士，研究方向為水產品加工、食品風味。E-mail：wzshi@shou.edu.cn

*通信作者：王錫昌（1964—），男，教授，博士，研究方向為食品營養與風味。E-mail：xcwang@shou.edu.cn