草魚脆化過程中肌肉揮發性成分變化

馮 靜,林婉玲,李來好,*,楊賢慶,王錦旭,黃 卉,胡 曉,郝淑賢,吳燕燕

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,國家水產品加工技術研發中心,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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草魚脆化過程中肌肉揮發性成分變化

馮 靜1,2,林婉玲1,李來好1,*,楊賢慶1,王錦旭1,黃 卉1,胡 曉1,郝淑賢1,吳燕燕1

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,國家水產品加工技術研發中心,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

為了探討草魚脆化過程中肌肉揮發性成分的變化,采用固相微萃取(SPME)和氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用技術,對草魚脆化過程不同時期的肌肉揮發性成分進行分析。結果顯示:共鑒定出揮發性成分61種,在草魚脆化過程中,醇類和其他類物質相對含量在20 d時增加,之后呈下降趨勢。在脆化養殖的40 d前,烴類物質相對含量在增加,而醛酮類物質含量在減少,但其相對含量仍較高;而40 d后,前者相對含量大幅減少,100 d時含量極低,而后者相對含量大幅增加,100 d時含量極高。在整個脆化過程中,醛酮類物質對草魚肉風味起到主要作用,普通草魚中相對含量較高的是壬醛和2,3-辛二酮,分別為18.18%和32.12%。到了脆化末期,壬醛和2,3-辛二酮的相對含量分別減少至5.45%和12.71%,而己醛達到65.52%。此外,其他類物質閾值較高或含量較少,對其風味影響較小。

草魚,揮發性成分,固相微萃取,氣相色譜-質譜

草魚(Ctenopharyngodonidella)又名鯇魚,是我國一種常見的淡水魚品種,它養殖成本低,分布范圍廣,產量在淡水魚總產量中約占20%[1-3]。但是隨著生活水平的改善,人們對魚肉的需求從量到質發生了改變,而草魚肉質松軟,口感不佳,這就要求對魚肉的品質進一步加強。喂食蠶豆是近年來改變草魚肉質的方法之一,通過進食蠶豆約100 d后,其肉質發生改變,脆化后的草魚稱“脆肉鯇(CtenopharyngodonidellusC.et V)”。脆肉鯇肉質緊實爽脆、味道鮮美,賦予了人們特殊的口感,同時提升了經濟價值[4]。

目前有關魚肉揮發性的研究報道很多,如草魚[5-8]、鰱肉[9]、鮐魚[10]、大菱鲆魚[11]等,而對于脆肉鯇的研究主要集中在以下方面,即脆化前后草魚的生長特性、營養成分、肌肉品質、生理生化指標及消化酶等特征的變化,而對于其揮發性風味方面報道較少,僅見榮建華等[12]研究發現采用不同的加熱方式和溫度,脆肉鯇魚肉揮發性物質的種類和含量不同,以己醛、壬醛、己醇、1-辛烯-3-醇等為主。關于改用蠶豆飼養后,脆化過程中草魚的各種特征的變化,有學者研究了草魚在脆化過程中肌肉的基本營養成分、質構特性、蛋白質及氨基酸等的變化規律[13-15],發現脆化養殖后期水分、粗脂肪顯著減少,而粗蛋白顯著增加;硬度、彈性、咀嚼性等在脆化過程中一直升高;肌原纖維、肌漿、基質等蛋白伴隨著脆化也在上升。Wu等[16]發現草魚脆化過程中,肌纖維直徑和間距在減小,而肌纖維密度和肌節長度在增加。此外,吳康等[17]研究發現草魚脆化養殖60 d前抗氧化能力加強,之后則恢復到普通草魚水平。然而,在脆化過程中,草魚肌肉的揮發性成分是如何變化的,卻未見有報道。因此,為了研究草魚脆化過程中肌肉揮發性成分的變化,本實驗采用固相微萃取(SPME)和氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用技術,對脆化過程中的草魚定期取樣,測定和分析其揮發性成分,為脆化草魚肉的風味品質的控制提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

不同脆化期的草魚 廣東省中山市的某養殖場提供;NaCl 分析純,廣州化學試劑廠。

DVB-PDMS 65 μm萃取頭 美國Supelco公司;GCMS-QP2010氣質聯用儀 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 草魚以池塘形式飼喂蠶豆100 d,定期取樣6次,取樣間隔約為20 d,每條魚的平均重量約為4.5～5 kg。捕撈后的活魚裝袋充氧運回實驗室,隨即放入冰水混合物中一段時間,使草魚冰暈。取出后,去鱗及內臟,然后在自來水中沖洗干凈,取魚背肌肉切小塊,絞碎,分裝于包裝袋中,置于-20 ℃凍藏,供實驗測定用。

1.2.2 固相微萃取 準確稱取不同取樣期的絞碎草魚肉1 g,并加入5 mL飽和NaCl溶液,勻漿后置于15 mL樣品瓶中。將65 μm DVB-PDMS萃取頭插入內置磁力攪拌子的樣品瓶中,于65 ℃下頂空萃取40 min,待萃取完畢后,將萃取頭迅速轉移至氣質聯用儀進樣口進行熱解吸進樣。

1.2.3 色譜條件 色譜柱為DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫:柱初溫40 ℃,保持3 min,以4 ℃/min的速度升溫到160 ℃保持5 min,再以10 ℃/min上升到250 ℃保持5 min;載氣:氦氣,流量1.0 mL/min;采用恒線速度,分流比為1∶20。

1.2.4 質譜條件 離子源溫度為230 ℃;電子能量70 eV;質量掃描范圍35～350 m/z。

1.3 數據處理

1.3.1 定性分析 分析結果經計算機NIST和Wiley譜庫檢索定性,取匹配度80%以上者。

1.3.2 定量分析 用Excel進行數據處理,按面積歸一化法計算不同取樣期樣品中揮發性成分的相對含量。

2 結果與討論

2.1 草魚脆化過程中肌肉揮發性成分的變化

對脆化過程中不同取樣期的草魚肌肉進行揮發性成分分析,經NIST和Wiley譜庫檢索鑒定,按面積歸一化法確定各成分的相對含量,其結果見表1。

2.1.1 醛類物質的變化 從表1可以看出,有23種醛類物質在草魚脆化過程中被鑒定出來,在不同取樣期均被鑒定出的有5種,分別是庚醛、(E)-2-辛烯醛、壬醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-十一烯醛。在普通草魚中檢測出醛類物質20種,但是從20 d到40 d,減少至8種,40 d后增加至100 d的15種。脆化養殖60 d之前,在這些醛類物質中,壬醛的相對含量最高,從普通草魚中的18.18%一直上升至40 d的32.81%,40 d后降至60 d的19.97%。60 d之后,己醛的相對含量最高,從80 d的62.95%上升至100 d的65.52%。在脆化的整個過程中,(E)-2-辛烯醛的相對含量也較高,從普通草魚的3.94%上升至20 d的10.13%,40 d下降至2.36%,而后上升至60 d的9.82%,最后下降至80 d的2.65%和100 d的3.27%。(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對含量在整個脆化過程有所下降,從普通草魚的1.91%降至100 d的1.52%,過程中呈先上升后下降趨勢。而2-十一烯醛和庚醛,分別除了20 d和40 d時增加,整體呈下降趨勢。醛類物質具有較低的閾值[18],它主要是一些脂肪酸通過脂肪氧合酶氧化產生的[19],擁有特殊的脂肪香氣,因此對魚肉的風味起到重要作用[10,20]。其中諸如己醛、庚醛、辛醛、壬醛等飽和直鏈醛會有一些刺激、辛辣的特殊氣味[6]。本實驗中,在脆化養殖的60 d前,含量最高的是具有魚腥味的壬醛,在40 d時含量達到32.81%,并且它的閾值為1 μg·kg-1,因此其對風味具有重要的影響。而60 d之后,壬醛含量逐漸減少,在前期未檢測到的己醛含量變得最高,100 d時高達65.52%。它具有明顯的青草味,在淡水、海水的魚肉揮發性成分中普遍存在,并且與C8-、C9-的化合物共同作用影響魚肉的風味[9],并且其閾值為4.5 μg·kg-1,因此在后期它對魚肉的風味起到了重大作用。而庚醛有魚腥味,辛醛表現出脂肪氣味,它們對草魚肉的風味都起到一定的作用。此外,Josephson[21]等發現,一些烯醛類物質與淡水魚的氣味相關,本實驗檢出多種此類物質,其中(E)-2-辛烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛在脆化過程中均檢出,且含量較高,前者具有清香、脂肪氣味,后者具有油炸、脂肪香氣,并且二者閾值都較低[22-23],因此對魚肉風味做出了貢獻。還有一些長鏈醛類,如十一醛在普通草魚、20 d和40 d檢出,40 d之后未檢出,到100 d時又出現,十二醛和十三醛僅在普通草魚中出現,而十四醛在普通草魚和100 d時檢測出。有研究指出十二醛有柑橘香[8],十四醛呈現出桃子氣味。這些長鏈醛本身閾值雖較高,卻可以充當某些芳香化合物的前體物[24]。

續表

注:ND表示成分未檢測出。由此看出,普通草魚中含量最高的是壬醛,含量為18.18%,具有青草味、脂肪味,隨著脆化的進行,其含量減少,到了脆化后期,含量僅為5.45%,而此時最高的為己醛,含量達到65.52%,具有脂肪味。因此,脆化后魚肉以脂肪氣味為主,是風味的主要貢獻。

2.1.2 酮類物質的變化 表1顯示,在草魚脆化過程中共檢測到5種酮類化合物,分別是2,3-辛二酮、1-辛烯-3-酮、3-辛烯-2-酮、4-壬酮、3,5-辛二烯-2-酮。酮類物質主要是通過不飽和脂肪酸的熱氧化、降解形成的[25],具有焦味、脂肪味,且閾值遠高于醛[26],相對于醛,其對魚肉風味貢獻較小,主要對腥味起到一定的增強作用,烯酮類物質尤為突出,如3,5-辛二烯-2-酮。這與孫靜[27]、徐永霞[11]等分別在研究大眼金槍魚和大菱鲆魚肉得到的結果一致。此外,2,3-辛二酮在普通草魚中含量為32.12%,20 d到60 d未檢出,而后降至80 d的13.94%和100 d的12.71%。而1-辛烯-3-酮在脆化過程中均檢測出,從普通草魚的1.08%降至40 d的0.30%,而后升至60 d的1.19%,之后降至80 d的0.57%,最后增至100 d的1.17%。已有研究報道,它們對草魚的氣味發揮了一定的作用[7]。

2.1.3 醇類物質的變化 醇類化合物主要通過不飽和脂肪酸在某些特殊脂肪氧合酶作用下形成,呈現出的氣味較柔和,具有芳香、植物香等[28]。如表1所示,草魚脆化過程中共檢測到6種醇類化合物,但本實驗所測出的這6種物質幾乎都是在某些取樣期出現。其中(E)-2-癸烯-1-醇、1-十二醇、2-乙基-1-十二醇,它們僅在100 d時測出,相對含量分別為0.02%、0.03%、0.03%。此外,(E)2-癸烯醇僅出現在普通草魚和脆化養殖的80 d,含量極低。相比于醛酮類物質,醇類化合物閾值較高,因此本實驗中所檢測的醇類物質對草魚脆化過程中的魚肉風味貢獻極小。

2.1.4 烴類物質的變化 表1可以看出,草魚脆化過程中共檢測出23種烴類物質,總的相對含量在脆化養殖前期一直升高至40 d的27.33%,40 d后含量開始減少,后期降幅較大,到100 d時含量只有1.42%。其中長葉烯、十五烷在各個取樣期均檢出,長葉烯具有木香、丁香香氣[29]。草魚脆化過程中,與前面兩種烴類物質相比,其他烴類物質變化差異大。烴類物質主要通過脂肪酸烷氧自由基的均裂而產生[26],大量研究表明,各種烷烴在魚類揮發性成分中普遍存在,但是其閾值較高,因而對整體風味影響不大。而(E)-3-十六碳烯、8-十七碳烯等烯烴可能在某些特殊條件下形成醛或酮,對腥味起到潛在作用。

2.1.5 其他物質的變化 如表1所示,草魚脆化過程中還檢測出3種酯類物質和n-棕櫚酸。鄰苯二甲酸二乙酯的相對含量從普通草魚的0.23%上升至20 d的2.57%,之后一直下降,它在譚汝成[30]等分析臘魚的揮發性成分中有報道,而其他兩種酯類物質在脆化養殖過程中變化差異大。大多數酯類物質可以產生香氣,表現出水果的氣味[31],給予魚肉特殊風味。而n-棕櫚酸從普通草魚的5.38%增至20 d的8.96%,然后逐漸減少,它在以往研究發現較少,僅在一些植物藥材的揮發性成分中檢測出,因此對魚肉風味幾乎沒有貢獻。

2.2 草魚脆化過程中肌肉揮發性成分含量和種類的變化

表2 草魚脆化過程中肌肉揮發性成分相對含量及種類

采用GC-MS對草魚脆化過程中不同取樣期的肌肉進行揮發性成分的檢測,共鑒定出61種揮發性成分。如表2所示,可以分為醛類、酮類、醇類、烴類和其他等。在草魚脆化過程中,普通草魚與脆化養殖20、40、60、80、100 d的草魚,分別鑒定出46、25、23、22、25、33種揮發性成分,其中醛酮類及烴類物質相對含量較多。就揮發性成分的種類來說,在不同的取樣期,它們的相對含量在發生變化。普通草魚到脆化養殖40 d,醛類和酮類物質的相對含量減少,60 d之后醛類物質含量一直增加。脆化雖然減少了醛類物質的種類,但含量不斷增加,以脂肪氣味為主,是魚肉風味的主要貢獻。而酮類物質與普通草魚相比,均低于普通草魚,其中以2,3-辛二酮產生作用的腥味有一定的減弱。醇類物質從普通草魚到脆化養殖20 d含量增加,20 d到80 d含量減少,80 d后稍有增加。而烴類物質從普通草魚到脆化養殖40 d相對含量一直大幅增加,但40 d之后相對含量大幅減少。其他類物質主要為n-棕櫚酸、草酸-4-氯苯辛酯、硫酸己十五烷酯、鄰苯二甲酸二乙酯,它們的相對含量在20 d時增加,之后一直下降至80 d,100 d時有所增加。

3 結論

本實驗采用固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用技術對草魚脆化飼養過程中肌肉的揮發性成分進行測定,共鑒定了61種揮發性物質,分為醛類、酮類、醇類、烴類和其他等。在草魚脆化過程中,醇類和其他類物質相對含量在20 d時增加,之后呈下降趨勢,且含量低,對魚肉風味貢獻不大。而在脆化養殖的40 d前,烴類物質相對含量在增加,而醛酮類物質含量在減少,但是其相對含量仍較高,而40 d后,前者相對含量大幅減少,到了100 d時含量極低,而后者含量大幅增加,100 d時含量極高,因此,整個脆化過程中,醛酮類物質對草魚肉風味起到主要作用,普通草魚中含量較高的是壬醛和2,3-辛二酮,前者含量為18.18%,具有青草味、脂肪味;后者含量為32.12%,對魚肉腥味有一定的作用。但到了脆化后期,二者含量減少,此時含量最高的為己醛,含量達到65.52%,具有脂肪味。因此,脆化后魚肉腥味會有減弱,以脂肪氣味為主,是魚肉風味的主要貢獻。而烴類等其他類物質閾值較高或含量較低,對其風味影響較小。

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Changes in volatile components of grass carp muscle during crisping process

FENG Jing1,2,LIN Wan-ling1,LI Lai-hao1,*,YANG Xian-qing1,WANG Jin-xu1, HUANG Hui1,HU Xiao1,HAO Shu-xian1,WU Yan-yan1

(1.Key Laboratory of Aquatic Product Processing,Ministry of Agriculture;National R & D Center for Aquatic Product Processing;South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China; 2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

To study the changes in volatile components of grass carp muscle during crisping process,samples were acquired and measured periodically by solid phase micro-extraction(SPME)and gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),a total of 61 volatile components were identified. The results showed that relative content of alcohols and other kinds increased at crisped breeding 20 d,and then decreased during the crisping process of grass carp. Before crisped breeding 40 d,the relative content of alkanes increased,whereas aldoketones decreased,but the relative content was still higher. After 40 d,the relative content of the former decreased greatly and remained in a very low level at 100 d,whereas the later increased greatly and remained in a very high level at 100 d. Aldoketones were the major effects to the flavor of grass carp muscle,the higher contents of nonanal and 2,3-Octanedione were 18.18% and 32.12% in common grass carp,respectively. By the end of crispness,the contents of those decreased to 5.45% and 12.71%,respectively,while the content of hexanal was 65.52%. Besides,other kinds of volatile components were considered lower effect on flavor due to their high odor thresholds or low contents.

grass carp;volatile components;solid phase micro-extraction(SPME);gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

2016-04-11

馮靜(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：水產品加工，E-mail：shoufengjing@163.com。

*通訊作者:李來好(1963-)，男，博士，研究員，研究方向：水產品加工與質量安全，E-mail：laihaoli@163.com。

國家自然科學基金(31401625)；廣州市珠江科技新星專項(2014J2200019)；廣東省省級科技計劃項目(2015A020209040)；國家支撐計劃項目(2015BAD17B03-1)；廣州市科技計劃項目(1561000228)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)22-0126-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.017