南極磷蝦頭胸部和腹部揮發性風味成分對比

許 剛，丁浩宸，張燕平,2,*，戴志遠,2，俞 越

（1.浙江工商大學水產品加工研究所，浙江 杭州 310035；2.浙江省水產品加工技術研究聯合重點實驗室，浙江 杭州 310035）

南極磷蝦頭胸部和腹部揮發性風味成分對比

許 剛1，丁浩宸1，張燕平1,2,*，戴志遠1,2，俞 越1

（1.浙江工商大學水產品加工研究所，浙江 杭州 310035；2.浙江省水產品加工技術研究聯合重點實驗室，浙江 杭州 310035）

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術分析南極磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的揮發性風味成分，結合感覺閾值，利用相對氣味活度法評價揮發性風味成分對總體風味的影響程度。結果表明，南極磷蝦頭胸部的主體風味成分為（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛；南極磷蝦腹部主體風味成分為二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、辛醛、二甲基硫醚、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛；整蝦的主體風味成分則包括二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等物質。

南極磷蝦頭胸部、腹部；主體風味成分；氣相色譜-質譜聯用；相對氣味活度值

南極磷蝦（Euphausia superba）（以下簡稱磷蝦）是一類生物量巨大的遠洋漁業資源，據估計磷蝦的每年可捕撈量達到0.6～1億 t[1]。磷蝦因其高蛋白、低脂肪及豐富的礦物質含量等特點，越來越受到人們的關注[2]。磷蝦早期主要作為水產養殖業的飼料，但近幾年日本等國已開始對磷蝦進行綜合加工利用，并推出各種類型的磷蝦風味制品[3-4]。目前，已有報道對整蝦、蝦仁以及冷藏過程中風味的變化進行了研究[5-8]，但對磷蝦頭胸部、腹部及整蝦揮發性風味成分異同點的研究鮮見報道，因此磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的風味成分有待分析、研究。

本實驗以頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯用技術鑒定磷蝦頭胸部、腹部以及整蝦的揮發性風味成分，并利用相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）分析揮發性風味成分對總體風味的貢獻程度，通過對比頭胸部、腹部和整蝦主體風味成分的差異，可為磷蝦不同部位的深加工提供風味學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南極磷蝦整蝦凍品由遼寧省大連海洋漁業集團下屬的遼寧遠洋漁業有限公司“連興海”輪于2012年2～3月在南極海域捕獲并加工成整蝦凍品，當年10月運抵實驗室分析。磷蝦頭胸部、腹部：整蝦在15 ℃條件下半解凍至個體分開，選取完整飽滿的磷蝦，沿頭胸甲后緣切開，迅速將頭胸部與腹部分離，頭胸部速凍后備用，腹部用冰蒸餾水漂洗3 次后速凍備用；氯化鈉（分析純）上海試四赫維化工有限公司。

1.2 儀器與設備

攪拌機 飛利浦電子香港有限公司；頂空萃取瓶上海安譜科學儀器有限公司；75μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）萃取頭 美國Supelco公司；Trace DSQⅡ氣相色譜-（四極桿）質譜聯用儀 美國Thermo Fisher Scientifi c公司；U型打卡機 博安不銹鋼設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取條件

磷蝦頭胸部、腹部和整蝦凍品分別放入攪拌機打碎，以前期條件探索預實驗結果作為固相微萃取最優條件，各取4 g裝入頂空萃取瓶中，并加入質量分數16% NaCl溶液1 mL[9]。將頂空萃取瓶置于GC-MS儀加熱裝置，在70 ℃條件下平衡10 min，用CAR/PDMS萃取頭在70 ℃條件下吸附揮發性物質40 min，萃取完成后，萃取頭進入GC進樣口，250 ℃解吸4 min。

1.3.2 GC-MS分析條件

GC條件：色譜柱，TR-35MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；升溫程序：柱溫于30 ℃保持1 min，后以4 ℃/min升至92 ℃保持2 min，再以5 ℃/min升至200 ℃，最后以6 ℃/min升至240 ℃，保持4 min；載氣（He）流速1 mL/min；不分流進樣。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度250 ℃；檢測器溫度280 ℃；質量掃描范圍m/z 33～450。

1.3.3 定性半定量分析

定性：數據處理通過Xcalibur軟件完成，揮發性物質通過NIST 2.0標準譜庫進行檢索匹配，且僅當正反匹配度均大于800（最大值為1 000）的鑒定結果才予以報道。

半定量：利用Excel數據處理軟件，扣除色譜圖中的硅氧烷類雜峰及其他非嗅感物質雜峰，計算揮發性風味物質的總峰面積；采用面積歸一化法計算各化合物的相對含量。

1.3.4 風味成分的評價

采用ROAV法評價各揮發性風味物質對磷蝦頭胸部、腹部和整蝦總體風味的貢獻，定義ROAV不小于1的揮發性風味成分為磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的主體風味成分，對總體風味具有決定作用；ROAV小于1且不小于0.1的揮發性風味成分為磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的重要風味成分，對總體風味具有重要貢獻[10]。

2 結果與分析

2.1 揮發性風味成分檢測

對磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的揮發性成分進行檢測，經NIST譜庫檢索分析，鑒定得到的結果及部分風味成分感覺閾值、氣味描述見表1[11-14]。磷蝦頭胸部、腹部和整蝦分別鑒定出34、29、48 種揮發性化合物，醛類和烴類是其主要風味物質，其總的相對含量分別占磷蝦頭胸部、腹部和整蝦揮發性風味成分含量的72.55%、72.17%、72.78%。其中11 種物質如3-甲基丁醛、壬醛、苯乙醛、辛醛、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、庚醛等風味成分在頭胸部、腹部和整蝦中均有檢出。磷蝦頭胸部揮發性風味成分中含量較高的是二甲基硫醚（13.52%）、D-檸檬烯（13.19%）、苯乙烯（7.69%）、苯乙醛（5.40%）、壬醛（2.46%）；磷蝦腹部揮發性風味成分中含量較高的是二甲基硫醚（18.38%）、D-檸檬烯（13.85%）、苯乙烯（7.67%）、癸醛（3.67%）、壬醛（3.27%）；整蝦中揮發性風味成分含量較高的是二甲基硫醚（12.62%）、D-檸檬烯（8.05%）、苯甲醛（7.32%）、壬醛（3.89%）、癸醛（3.16%）。磷蝦頭胸部、腹部和整蝦中均檢出多種烴類化合物，可能是由于自由基的脂質自氧化過程或者類胡蘿卜素（蝦青素等）的分解[15]，但烴類化合物感覺閾值高，因此對頭胸部、腹部和整蝦的風味形成貢獻不大。GC-MS聯用分析只能確定磷蝦頭胸部、腹部和整蝦揮發性風味成分的種類及其相對含量，但不同揮發性風味成分的感覺閾值差異十分明顯，表1中檢出的各種風味成分對其總體風味的貢獻應綜合分析其相對含量和感覺閾值。

表1 南極磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的主要揮發性成分及相對含量Table 1 Volatile flavor components and their relative contents in cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill

續表1

2.2 南極磷蝦頭胸部主體風味物質

由表1可知，磷蝦頭胸部中（E,Z）-2,6-壬二烯醛的感覺閾值（0.01 μg/kg）很低且相對含量較高，綜合分析其對磷蝦頭胸部的總體風味貢獻最大，故定義（E,Z）-2,6-壬二烯醛的ROAV為100，其他揮發性風味化合物的ROAV可計算得到。由表2可知，磷蝦頭胸部的主體風味成分為（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛。

表2 南極磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的主要揮發性風味成分的相對氣味活度Table 2 ROAV of volatile flavor compounds in cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill

2.3 南極磷蝦腹部及整蝦主體風味物質分析

磷蝦腹部和整蝦中均檢測出二甲基三硫醚，二甲基三硫醚的感覺閾值（0.005 μg/kg）極低，綜合分析其對磷蝦腹部和整蝦的總體風味貢獻最大，所以定義二甲基三硫醚的相對氣味活度值為100，其他揮發性風味化合物的ROAV可由公式計算得到。由表2可知，磷蝦腹部主體風味成分由二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、二甲基硫醚、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛構成，整蝦的主體風味成分包括二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等12 種物質，而醛類化合物有9 種，通常醛類物質的感覺閾值較低且能與許多其他物質重疊形成風味效應，對磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的風味有重要貢獻，烷基醛、烯醛、二烯醛是由亞油酸酯和亞麻酸酯的氫過氧化物的降解產物[15]。其中癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛的ROAV分別為49.32、48.44、24.17對整蝦的總體風味貢獻大。

2.4 南極磷蝦頭胸部和腹部主體風味物質對比分析

磷蝦頭胸部和腹部的主體風味成分主要由醛類和含硫化合物構成，對磷蝦頭胸部總體風味貢獻較大的物質為（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛，其ROAV分別為100、28.2、12.16；而對磷蝦腹部總體風味貢獻較大的是二甲基三硫醚、癸醛，ROAV分別為100、65.45，因此磷蝦頭胸部和腹部中對總體風味貢獻較大的成分有一定的差別。由于磷蝦頭胸部和腹部中脂質含量的差異，自溶時頭胸部的多不飽和脂肪酸的降解以及小分子肽等揮發性風味前體物質的產生，可能導致頭胸部和腹部的揮發性物質具有一定的差異；同時頭胸部的消化腺中含有高活性的水解酶，造成頭胸部的自溶快于腹部，因此可推測磷蝦的自溶可能對其揮發性風味具有一定的影響。

磷蝦頭胸部中二烯醛（E,Z）-2,6-壬二烯醛的感覺閾值很低（0.01 μg/kg）對總體風味貢獻最大。（E,Z）-2,6-壬二烯醛是由ω-3多不飽和脂肪酸降解生成的，根據宋翔等[16]研究認為，磷蝦頭胸部的不飽和脂肪酸含量較高達到50.84%；風味物質（E,Z）-2,6-壬二烯醛具有黃瓜的香氣，可能在一種水介質中，經過逆-羥醛縮合作用，降解生成具有蔬菜香和亞麻油香的（Z）-4-庚烯醛[14]。3-甲基丁醛感覺閾值較低為0.2 μg/kg，具有杏仁、堅果香，由纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸等經Strecker氨基酸降解產生，同時也可以氧化成羧酸或還原成3-甲基丁醇[17]。3-甲基丁醛在頭胸部和腹部中的相對含量分別為1.88%、0.62%，由于含量的不同造成其對總體風味的貢獻存在一定程度的差異。3-甲硫基丙醛具有洋蔥味、肉香，存在于熟制的蟹肉、小龍蝦尾肉中，同樣也存在于焙烤的磷蝦中[6,15]。因此綜合表1、2可得，在磷蝦頭胸部主要呈現出黃瓜味、堅果香、醬香和肉香。

磷蝦腹部中對其總體風味貢獻較大的是二甲基三硫醚和癸醛。二甲基三硫醚已被發現存在于大多數經加熱的海產品中，如對蝦、小龍蝦和蝦[15,18]，二甲基三硫醚具有肉香和類似洋蔥的蔬菜香且感覺閾值很低，能影響腹部的總體風味，而在頭胸部中沒有檢測到，這與解萬翠等[19]在北極蝦蝦頭中鑒定的結果一致；同樣屬于含硫化合物的二甲基硫醚在磷蝦頭胸部和腹部中的含量較高分別為13.52%、18.38% ，在低濃度下具有類似魚肉和蟹肉的香味。Wakeham等[20]發現，以裸甲藻屬為食的橈足類甲殼動物（磷蝦）體內含有一定量的二甲基磺基丙酸，Kiene等[21]認為二甲基硫醚主要是從二甲基磺基丙酸這一前體物分解產生的。而在頭胸部中沒有檢測出屬于直鏈醛的癸醛，據報道在北極蝦蝦頭中同樣沒有檢測出[19]；一般來說低級的直鏈醛通常有令人不愉快的氣味，隨著分子質量增加，刺激性氣味減弱，并逐漸出現愉快的氣味，C8～C12的飽和醛在稀濃度下有良好的氣味[22]；頭胸部和腹部均檢測出的屬于主體風味成分的壬醛、辛醛，也是中華絨螯蟹、青蟹的主要風味物質，同樣也存在于龍蝦、扇貝等海洋甲殼類動物的揮發性成分中[23-24,15]。由表1、2可知，磷蝦腹部主要呈現出肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香，而整蝦既具有磷蝦頭胸部的黃瓜味、堅果香、醬香和肉香又具有腹部濃厚的肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

3 結 論

通過HS-SPME-GC-MS技術鑒定南極磷蝦頭胸部、腹部和整蝦的揮發性成分并結合感覺閾值，利用ROAV法對其主體風味構成進行分析。南極磷蝦頭胸部的主體風味由（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛構成，氣味特征是黃瓜味、堅果香、醬香和肉香。南極磷蝦腹部主體風味成分由二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、二甲基硫醚、D-檸檬烯、（Z）-4-庚烯醛構成，氣味特征是肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

整蝦的主體風味成分由二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等物質構成，整蝦包含南極磷蝦頭胸部和腹部的氣味特征，既呈現出南極磷蝦頭胸部的黃瓜味、堅果香、醬香和肉香又具有南極磷蝦腹部濃厚的肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

[1] 劉建軍. 加速開發南極磷蝦資源, 打造戰略性新興產業[J]. 遼寧經濟, 2011(1): 80-84.

[2] 劉麗, 劉承初, 趙勇, 等. 南極磷蝦的營養保健功效以及食用安全性評價[J]. 食品科學, 2010, 31(17): 443-447.

[3] 李勵年, 王茜. 南極磷蝦產業發展最新動向[J]. 現代漁業信息, 2010, 26(12): 6-9.

[4] 李勵年, 邱衛華, 王茜. 2011年全球南極磷蝦捕撈和主要生產企業經營概況[J]. 漁業信息與戰略, 2012, 27(1): 66-73.

[5] 丁浩宸, 李棟芳, 張燕平, 等. 南極磷蝦蝦仁與4 種海蝦蝦仁揮發性風味成分對比[J]. 食品發酵工業, 2013, 39(10): 57-62.

[6] KUBOTA K, MATSUFUSA K, YAMANISHI T, et al. Cooked odor of Antarctic krills[J]. Nippon Nogeikagaku Kaishi, 1980, 54(1): 2867-2873.

[7] KUBOTA K, KOBAYASHI A, YAMANISHI T. Basic and neutral compounds in the cooked odor from Antarctic krill[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1982, 46(11): 2835-2839.

[8] CHOI S H, KATO H. Changes in cooked odor of Antarctic krill during frozen storage[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1984, 48(2): 545-547.

[9] 卜俊芝. 三種海蟹營養和風味成分的研究[D]. 杭州: 浙江工商大學, 2012: 41-42.

[10] 劉登勇, 周光宏, 徐幸蓮, 等. 確定食品關鍵風味化合物的一種新方法: “ROAV”法[J]. 食品科學, 2008, 29(7): 370-374.

[11] 盧春霞, 翁麗萍, 王宏海, 等. 3 種網箱養殖魚類的主體風味成分分析[J]. 食品與發酵工業, 2010, 36(10): 163-169.

[12] 李來好, 丁麗麗, 吳燕燕, 等. 咸魚中的揮發性風味成分[J]. 水產學報, 2012, 36(6): 979-988.

[13] 孫寶國. 食用調香術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2003: 23-32; 75-101; 115-167; 184-285; 305-350.

[14] 翁麗萍. 養殖大黃魚和野生大黃魚風味的研究[D]. 杭州: 浙江工商大學, 2011: 65-70.

[15] SHAHIDI F. 肉制品與水產品的風味[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2001: 145-146; 154-157.

[16] 宋翔, 王錫昌, 劉源. 南極磷蝦干蝦頭與蝦殼的化學成分分析[J]. 食品工業科技, 2013, 34(18): 347-350.

[17] 吳海燕, 楊磊, 李思東, 等. 復合發酵劑對咸魚風味品質的影響[J].廣州化工, 2010, 38(6): 73-77.

[18] 楊桂朋, 康志強, 景偉文, 等. 海洋中二甲基硫的生物生產與消費過程[J]. 中國海洋大學學報: 自然科學版, 2006, 36(1): 42-48.

[19] 解萬翠, 楊錫洪, 章超樺, 等. 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法測定北極蝦蝦頭的揮發性成分[J]. 分析化學, 2011, 39(12): 1852-1857.

[20] WAKEHAM S G, DACEY J W H. Biogeochemical cycling of dimethylsulfide in marine environments[M]. Washington: American Chemical Society, 1989: 152-166.

[21] KIENE R P, LINN L J, GONZALE J, et al. Dimethylsulfoniopropionate and methanethiol are important precursors of methionine and proteinsulfur in marine bacterioplankton[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1999, 65(10): 4549-4558.

[22] 丁耐克. 食品風味化學[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2003: 117.

[23] 陳舜勝, 蔣根棟. 中華絨螯蟹蟹肉揮發性風味成分分析[J]. 食品科學, 2009, 30(20): 308-311.

[24] 金燕, 楊榮華, 周凌霄, 等. 蟹肉揮發性成分的研究[J]. 中國食品學報, 2011, 11(1): 233-238.

Comparison of Volatile Flavor Compounds in Cephalothorax and Abdomen of Antarctic Krill

XU Gang1, DING Hao-chen1, ZHANG Yan-ping1,2,*, DAI Zhi-yuan1,2, YU Yue1
(1. Institute of Aquatic Products Processing, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035, China; 2. State Key Laboratory of Aquatic Products Processing of Zhejiang Province, Hangzhou 310035, China)

The volatile flavor compounds in the cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill were extracted and identified by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry. The contributions of volatile compounds to global odor perception were evaluated by a relative odor activity value (ROAV) combined with odor threshold. The results indicated that (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-(methylthio)-propanal, 3-methyl butanal, nonanal, phenylacetaldehyde, D-limonene, (Z)-4-heptenal, dimethyl sulfide, octanal and benzaldehyde were the key compounds in the cephalothorax of Antarctic krill, whereas the key flavor compounds in the abdomen were dimethyl trisulfide, decanal, nonanal, 3-methyl butanal, octanal, dimethyl sulfide, D-limonene and (Z)-4-heptenal. Dimethyl trisulfide, decanal, (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-methyl butanal, nonanal, 3-(methylthio)-propanal and octanal were found to be the key compounds in the whole body of Antarctic krill.

Antarctic krill cephalothorax, abdomen; key odor compounds; gas chromatography-mass spectrometry; relative odor activity value

TS254.4

A

1002-6630（2014）22-0146-04

10.7506/spkx1002-6630-201422027

2014-03-07

國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目（2011AA090801）

許剛（1990—），男，碩士研究生，研究方向為水產品加工。E-mail：xugang891@163.com

*通信作者：張燕平（1962—），女，副教授，學士，研究方向為水產生物化學。E-mail：zhangyanping@zjgsu.edu.cn