凍藏時間對三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質組成的影響

韓姣姣,王 稷,李 曄,張秋香,張曉彤

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

凍藏時間對三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質組成的影響

韓姣姣,王 稷,李 曄*,張秋香,張曉彤

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

采用電子鼻(E-nose)、頂空固相微萃取(HS-SPME)、氣質聯用(GC-MS)等實驗方法,研究凍藏時間對三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質組成的影響,為三疣梭子蟹的貯藏加工,產品開發(fā)提供參考。電子鼻檢測結果顯示,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的結果發(fā)現,新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢中酯類物質含量較高,隨著凍藏時間的延長,酯類物質含量下降,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味物質中胺類物質含量上升。上述結果表明,凍藏后三疣梭子蟹肌肉和卵巢的氣味與新鮮時不同;并且凍藏時間對這兩個部位中揮發(fā)性物質的組成影響較大。

三疣梭子蟹,揮發(fā)性物質,肌肉,卵巢,氣質聯用

三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)又稱梭子蟹、白蟹,是我國沿海地區(qū)重要的經濟蟹類,肉味鮮美,營養(yǎng)豐富[1]。三疣梭子蟹以鮮食為主,其生鮮時氣味平淡,加熱、蒸煮后會產生濃厚的香味,具有獨特的風味[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養(yǎng)結構和松散的組織結構,保鮮時間很短[3],在貯藏及流通過程中比一般水產品更易受到溫度、微生物以及酶等因素的作用而發(fā)生腐敗變質,產生各種揮發(fā)性物質,嚴重影響蟹肉鮮度[4]。

已有的研究表明,水產品在貯藏期間揮發(fā)性物質的組成會隨著貯藏時間的延長而變化。其原因一方面是含有的不飽和脂肪酸被氧化而產生一些揮發(fā)性物質;另一方面,腐敗微生物的生長也會通過分解代謝而產生大量的揮發(fā)性產物[5]。因此氣質聯用、電子鼻等檢測設備經常被用來評價水產品鮮度的變化,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揮發(fā)性物質的變化,并建立了與鮮度的關系。其它還包括對牙鱈[8]、鮭魚[9]、鯛魚[10]等的研究。

但對于蝦、蟹、以及貝類的相關研究相對較少,而對凍藏過程中三疣梭子蟹組織中揮發(fā)性物質變化的研究未見報道。本實驗利用電子鼻和GC-MS研究經-20 ℃凍藏不同時間后,三疣梭子蟹肌肉和卵巢中揮發(fā)性物質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 購自寧波市江北區(qū)路林水產市場。

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

1.2 實驗方法

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進行解剖,取肌肉和卵巢組織分別用于實驗。準確稱取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,每個樣品分別做5次平行檢測。

1.2.2 電子鼻分析 利用PEN3型便攜式電子鼻進行檢測,由于傳感器信號在90 s后基本穩(wěn)定,因此選定信號采集時間為100 s,傳感器清洗時間為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,將其插入氣質聯用儀,進樣口220 ℃解吸2 min,啟動氣質聯用儀采集數據。色譜條件:載氣為氦氣,流速1 mL/min;不分流模式進樣,進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 數據分析

電子鼻檢測數據的信號采集時間為100 s,取穩(wěn)定狀態(tài)下98～99 s的測試數據用作分析。采用PEN3內部的WinMuster數據處理軟件進行主成分分析法(PCA)進行數據分析,當兩成分的總貢獻率超過90%時被認為可代表實驗數據的特征[12]。

GC-MS檢測結果通過計算機檢索,利用NIST和WILEY譜庫,將譜庫中化合物相似度大于80的組分進行定性分析,然后將各組分相對百分含量按照峰面積歸一法進行定量分析[13]。根據5次樣品重復的結果用SAS9.0軟件計算物質的標準差。

2 結果與分析

2.1 凍藏時間對三疣梭子蟹肌肉整體氣味的影響

凍藏不同時間后的三疣梭子蟹肌肉樣品,直接用電子鼻進行氣味信號的采集,數據通過PCA分析后,結果如圖1所示。圖中顯示第一主成分(PC1)的貢獻率為79.48%,其與第二主成分(PC2)的總貢獻率為91.43%,表明PCA分析可以用于不同凍藏時間下氣味物質的統計分析。

由圖1可知,新鮮的三疣梭子蟹肌肉跟凍藏后的肌肉風味明顯不同,但是凍藏前期(凍藏7 d以內)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 凍藏時間對三疣梭子蟹卵巢整體氣味的影響

圖2為凍藏不同時間的三疣梭子蟹卵巢整體氣味的PCA圖。PC1和PC2的總貢獻率為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出明顯的不同。而隨著凍藏時間的變化,三疣梭子蟹卵巢的整體氣味發(fā)生變化,圖譜呈現一定的規(guī)律。凍藏前期(1～7 d)的數據點發(fā)生部分重疊;而凍藏后期(9～15 d)的樣品數據點也發(fā)生部分重疊,說明凍藏前期與凍藏后期呈現一定的聚類特征。

圖2 不同凍藏時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 凍藏時間對三疣梭子蟹肌肉中揮發(fā)性物質組成的影響

根據電子鼻的數據分析,采用GC-MS檢測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)性物質的組成和相對含量。

表1 不同凍藏時間下三疣梭子蟹肌肉揮發(fā)性物質成分

注:“-”表示未檢出。根據GC-MS獲得總離子流圖,將各個色譜峰對應的質譜進行檢索及人工解析,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味物質的種類及含量,鑒定結果見表1。

在新鮮三疣梭子蟹肌肉風味物質中,酯類物質的相對含量最高,占風味成分總量的81.3%,其次是醛類(4.19%)和烷烴類物質(3.99%)。凍藏5 d后的三疣梭子蟹肌肉中揮發(fā)性物質包括醇類、醛類、烷烴類和其他類,其中烷烴類相對含量最高(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味物質包括烷烴類(48.36%),醛類(21.87%),而酯類物質含量很少(1.68%)。

新鮮三疣梭子蟹肌肉和凍藏后的肌肉風味物質的差別在于酯類和烷烴類物質,新鮮三疣梭子蟹中酯類物質含量較多,烷烴類物質較少。而凍藏后的三疣梭子蟹肌肉中酯類物質較少,烷烴類物質增加。凍藏5 d的肌肉中胺類含量為0,而凍藏13 d的肌肉風味物質中胺類含量為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含量上升。

表2 不同凍藏時間下三疣梭子蟹卵巢揮發(fā)性物質成分

續(xù)表

注:“-”表示未檢出。

2.4 凍藏時間對三疣梭子蟹卵巢中揮發(fā)性物質組成的影響

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味物質的種類及含量,鑒定結果見表2。

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

從GC-MS結果可以看出,新鮮三疣梭子蟹卵巢風味物質中酯類物質的含量較高,烷烴類物質含量較少,而凍藏過后的三疣梭子蟹卵巢風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,凍藏13 d后的卵巢中胺類物質相對含量達6.62%,這與三疣梭子蟹肌肉的結果相似。

對比電子鼻的結果,新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢的風味和凍藏之后的風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味不同則體現在凍藏后期的肌肉和卵巢中胺類物質的含量上升。GC-MS和電子鼻的結果相一致。

3 討論

自20世紀90年代以來,隨著國外學者對藍蟹、雪蟹等蟹類的揮發(fā)性風味成分進行報道,以及各類新型檢測技術的發(fā)展,蟹類的揮發(fā)性物質組成被不斷表征[14]。但在國內,主要集中在對中華絨螯蟹、鋸緣青蟹的研究上,對三疣梭子蟹的揮發(fā)性物質的研究僅見藺佳良[15]等比較了三疣梭子蟹肌肉在不同加熱溫度下的揮發(fā)性物質的變化情況。目前關于三疣梭子蟹的研究大多集中在對三疣梭子蟹鮮度評價以及保鮮等方面,如苗鈺湘[3]等人研究用電子鼻的方法來評價三疣梭子蟹的鮮度,鄭丹[16]等人利用不同的包裝方式達到對三疣梭子蟹的保鮮,很少有研究凍藏條件對三疣梭子蟹揮發(fā)性物質的影響。電子鼻利用氣體傳感器陣列的響應圖案來識別并區(qū)分氣味,因此能夠獲得樣品中揮發(fā)成分的整體信息[17]。固相微萃取結合氣質聯用(SPME-GC-MS)能夠充分萃取樣品中的揮發(fā)性物質,并進行定性定量分析,因此廣泛地應用在食品、生物和環(huán)境分析中[18]。

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

Chen[19]等人的研究,酯類物質一般是由發(fā)酵或者脂質代謝生成的羧酸和醇酯化后的產物,蟹肉中的酯類物質主要有: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。酯類物質既呈香又呈味[20],其中新鮮三疣梭子蟹肌肉風味物質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味區(qū)分開來。

蔣根棟[21]等人發(fā)現,烷烴類揮發(fā)性物質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味物質中烷烴類含量增加,這可能是因為凍藏過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,對總體風味的貢獻不大,不過某些支鏈烷烴仍具有一定的風味,如2,6,10,14-四甲基-十五烷、2,4,10,14-四甲基-十五烷等被報道具有一種清香味[22]。而在所有檢測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構,可能對蟹肉的整體風味具有貢獻。

醛類的閾值通常比其他化合物低且具有脂肪香味,此類化合物對蟹的整體風味有重要作用[23]。醛類是由脂類自動氧化所產生的,例如多不飽和脂肪酸的氧化可以產生像辛醛和壬醛等醛類[24]。醛類化合物在梭子蟹肌肉風味物質的比重也較大,在三疣梭子蟹肌肉和卵巢風味物質中有己醛、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、壬醛和癸醛被認為是淡水魚肉中土腥味的主要成分[26-27],根據藺佳良[15]等人的研究,壬醛在中華絨螯蟹中含量較高,在本實驗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,對風味物質的貢獻不大,但有些酮類對于雜環(huán)化合物的形成起著重要的作用,因此對香味的形成起作用[28]。趙燕[29]等人的研究中表明胺類物質的閾值很低,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味的不同。

4 結論

采用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術研究凍藏時間對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味物質和凍藏之后的風味物質不同之處在于新鮮三疣梭子蟹肌肉和卵巢中酯類物質含量較高,烷烴類含量較低,而凍藏后的肌肉和卵巢中酯類物質含量下降,烷烴類物質含量上升,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味物質的不同體現在凍藏后期胺類物質含量增加。上述研究結果將有助于闡明三疣梭子蟹在凍藏過程中揮發(fā)性物質的變化規(guī)律,確定最佳的貯藏條件和時間,為保證三疣梭子蟹的品質提供理論依據。

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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,E-mail:liye@nbu.edu.cn。

國家自然科學基金(F01424145100)。

TS254

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000