不同劑量電子束輻照對花鱸魚肉風味的影響

盧佳芳，朱煜康，徐大倫，張進杰，黃 濤，李 超，張 晗，楊文鴿*

（寧波大學食品與藥學學院，浙江省動物蛋白食品精深加工技術重點實驗室，浙江 寧波 315211）

日本真鱸（Lateolabrax japonicus），又名花鱸、七星鱸，是我國重要的海水養殖魚類之一，2018年養殖產量達16.66萬 t[1]。目前花鱸魚以鮮活銷售為主，但活魚銷售量有限，而魚肉貯藏時又易受微生物污染而影響其保質期，因此對花鱸魚肉進行保鮮十分必要。有“冷殺菌”之稱的電子束輻照技術在水產品的保鮮研究中有較多報道，如楊文鴿等[2]利用電子束輻照保鮮新鮮牡蠣，發現1～5 kGy劑量處理可使牡蠣保質期延長4～8 d；Su等[3]發現2 kGy及以上電子束劑量即能對熏鮭魚徹底殺菌；傅麗麗等[4]認為電子束輻照能抑制三文魚揮發性鹽基氮及其菌落總數的增加，0.5 kGy劑量即可保持三文魚肉良好品質；電子束輻照對花鱸魚肉也有明顯的殺菌效果，能有效抑制其揮發性鹽基氮含量的升高，保持魚肉原有色澤和質構，延長其冷藏保質期[5-6]。

高能電子束在殺菌的同時，所產生的離子和自由基能作用于食品中的蛋白質、脂質等成分，使其發生氧化，進而導致食品風味的改變，尤其是高劑量輻照食品有可能出現異味，從而破壞食品的感官品質，降低其食用價值[7-9]。如楊文鴿等[10]評價了1～9 kGy劑量電子束輻照的美國紅魚風味，證明5 kGy以下劑量未對魚肉風味產生不利影響，當輻照劑量超過5 kGy，輻照異味產生；Yun等[11]發現輻照導致即食雞胸肉產生較多的醛類、二甲基二硫等揮發性化合物；呂梁玉等[12]認為5～7 kGy電子束輻照劑量能改善帶魚魚糜凝膠性能，且對其風味無顯著影響。采用輻照保鮮魚肉，關注風味的變化亦十分重要。本實驗利用不同劑量電子束輻照新鮮花鱸魚肉，利用氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、高效液相色譜等分析輻照前后花鱸魚肉揮發性物質、游離氨基酸和呈味核苷酸的變化，并結合感官評價和電子鼻分析，探究電子束輻照對花鱸魚肉風味的影響，以期為電子束輻照在花鱸魚肉保鮮中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活養殖花鱸魚（Lateolabrax japonicus），購于浙江寧波路林水產市場，體質量（700±50）g，體長（40±2）cm。活魚經冰凍處死，取背部肌肉切成大小約為4 cm×3 cm×2 cm魚塊，300 g/袋真空包裝，冰藏運輸，1 h內輻照完畢后取樣檢測。

1.2 儀器與設備

BP221S電子分析天平 德國Sartorius公司；GC-MS-QP 2010氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷萃取頭 美國Supelco公司；PEN3便攜式電子鼻系統 德國Air Sence公司；Biofuge Stratos型臺式高速冷凍離心機 德國Thermo Scientific公司；110型高效液相色譜儀（帶二極管陣列檢測器） 美國安捷倫公司；NBL-1010型電子直線加速器 寧波超能科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 電子束輻照處理

電子直線加速器額定能量10 MeV，劑率1 kGy/s，設0、1、3、5、7 kGy劑量處理，其中0 kGy為對照組。各劑量組設3 個平行，魚肉單包排列以保證輻照均勻進行。

1.3.2 感官評定

評定小組由10 名經過食品感官評定培訓的人員組成，分別從氣味和滋味對花鱸魚肉進行評分，整體風味為二者平均值，評分低于2時，感官上拒絕接受，具體評定標準見表1。

表1 花鱸魚肉風味感官評定標準Table 1Standards for sensory evaluation of L.japonicus meat

1.3.3 揮發性風味物質檢測

花鱸魚肉低溫搗碎后冷凍干燥，精確稱取2.0 g置于15 mL頂空樣品瓶，將萃取頭插入樣品瓶中進行固相微萃取（solid phase microextraction，SPME），60 ℃水浴平衡吸附30 min，210 ℃解吸5 min，利用GC-MS進行檢測。

他狀態還不錯，我很開心。接著我們聊到了朱木瀾。我告訴他他回家后不久，朱木瀾的父親胃癌晚期去世了，朱木瀾也沒有參加期末考試。陳浩聽了很吃驚。我們約好第二天一起去朱木瀾家。

GC條件：Vocol毛細管色譜柱（60 m×0.32 mm，1.8 μm）；載氣（He）流速1.29 mL/min；不分流模式進樣，進樣口溫度210 ℃；升溫程序：初始溫度35 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升溫至40 ℃，保留1 min；再以5 ℃/min升溫至210 ℃，保持25 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；溫度200 ℃；掃描質量范圍m/z33～500，掃描時間35 min。

對GC-MS分析結果，經NIST 11和WLIEY譜圖庫檢索，人工譜圖解析確定揮發性成分（僅報道相似度大于80的鑒定結果），按峰面積歸一化法進行計算相對含量[13]。

1.3.4 相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）評價

參考劉登勇等[14]方法，采用ROAV評價揮發性成分對樣品總體風味的貢獻。ROAV≥1，說明該成分對樣品總體風味起關鍵性作用；0.1≤ROAV＜1，說明該成分對樣品總體風味起重要修飾作用。確定對樣品總體風味貢獻最大組分的ROAVstan=100，其他揮發性成分的ROAV按式（1）計算：

式中：Cstan、Tstan分別為對總體風味貢獻最大組分的相對含量及其感覺閾值/（μg/kg）；Ci、Ti分別為各揮發性風味成分的相對含量及其感覺閾值/（μg/kg）。

1.3.5 電子鼻檢測

1.3.6 游離氨基酸檢測

參考張進杰[15]方法，略有改動。稱取2.5 g樣品，加10 mL蒸餾水勻漿后沸水浴5 min，離心取上清液，重復2 次。合并上清液，定容至50 mL，過0.22 μm 微孔濾膜，濾液經柱前衍生后利用高效液相色譜儀測定。色譜條件：色譜柱Zorbax Eclipse-AAA PN（4.6 mm×150 mm，3.5 μm）。柱溫40 ℃，流速1.5 mL/min，檢測波長254 nm。流動相A：40 mmol/L NaH2PO4（pH 7.8），流動相B：乙腈-甲醇-水（45∶45∶10，V/V）。

1.3.7 核苷酸檢測

參考SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標K值的測定 高效液相色譜法》[16]進行測定，略有改動。流動相：A為0.05 mol/L磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀（1∶1，V/V）溶液，用磷酸調至pH 6.5，B為甲醇溶液。

1.3.8 滋味強度值（taste active value，TAV）和味精當量（equivalent umami concentration，EUC）的計算

呈味物質的TAV按式（2）計算[17]：

呈味核苷酸（包括5’-IMP和5’-AMP）與谷氨酸等鮮味氨基酸產生協同增鮮作用，采用EUC法分析鮮味氨基酸與核苷酸的鮮味協同效應[18]。EUC按式（3）計算：

式中：ai、aj分別為鮮味氨基酸和呈味核苷酸含量/（g/100 g），以MSG計算；bi為鮮味氨基酸相對于味精的相對鮮度系數（Asp、Glu分別為0.077、1.0）；bj為呈味核苷酸相對于肌苷酸（inosine monophosphate，IMP）的相對鮮度系數（IMP為1，腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）、鳥苷酸（guanosine monophosphate，GMP）分別為0.18、2.3）；1 218為協同作用常數。

1.4 數據處理

實驗設3～5 個平行，采用SAS 9.0分析和Origin 9軟件作圖，采用Duncan模型進行方差分析及顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 風味感官評分

花鱸魚肉的風味感官評分結果見圖1，各組花鱸魚肉的感官均在可接受范圍內。電子束輻照后，花鱸魚肉氣味評分雖顯著下降，但1、3 kGy和5 kGy組氣味評分均大于4 分，并呈現新鮮花鱸魚肉的固有氣味，可見1～5 kGy輻照后花鱸魚肉仍具有其固有清新味，7 kGy組魚肉出現輕微異味。隨輻照劑量的增加，魚肉滋味評分先上升后下降，3 kGy組魚肉滋味評分最高，1、5 kGy和7 kGy組滋味分值無顯著差異，且均高于對照組，說明適當劑量輻照有利于改善魚肉滋味。綜合氣味、滋味評分，認為1～3 kGy輻照可改善花鱸魚肉的整體風味，5 kGy輻照后花鱸魚肉氣味和整體風味評分下降，但仍在可接受范圍內。

圖1 輻照對花鱸魚肉風味感官評分的影響Fig.1 Effect of irradiation on sensory flavor score of L.japonicus meat

2.2 揮發性風味成分分析

輻照前后花鱸魚肉的揮發性物質組成各不相同，但均以烴、醛和酮類為主，各類別揮發性風味成分及其相對含量如表2所示，在0、1、3、5 kGy和7 kGy組魚肉中分別檢測出24、29、30、29 種及29 種揮發性物質。

由表2可知，輻照后魚肉所含的醛類和酮類物質相對含量均有增加，而烴類物質的相對含量下降。與對照組魚肉相比，經1、3、5 kGy和7 kGy劑量輻照后，魚肉中烴類物質的相對含量由74.97%分別降低到73.46%、68.95%、64.77%和63.04%，醛類物質由21.97%分別增加到23.38%、26.04%、27.89%和29.81%，酮類物質則由1.50%分別增減到1.51%、1.47%、2.60%和2.29%。輻照可誘發魚肉中的脂類物質氧化生成低分子的醛、酮類等，這類物質很可能是產生“輻照味”的主要因素[10,19]，推測7 kGy輻照后出現的輕微異味與醛、酮類化合物相對含量的升高相關。烷烴類物質的閾值較高，對魚香味直接貢獻不大，但烯烴類化合物在一定條件下可形成醛、酮，被認為是產生魚腥味的潛在因素[12,20]。醛類物質的感覺閾值較低，多具有清香、果香、脂香、堅果香等香氣特征，對魚肉氣味起主要貢獻，輻照前后共檢測到9 種醛類化合物，其中壬醛、癸醛被認為是魚肉腥味的主要成分。酮類往往產生自多不飽和脂肪酸的氧化熱降解、氨基酸降解，具有清香和果香氣味，輻照后魚肉中的酮類物質相對含量增加，尤其是5 kGy和7 kGy。揮發性醇具有芳香、植物香或土味等較為柔和的氣味，其中1-辛烯-3-醇是一種亞油酸的氫過氧化物的降解產物，呈現類似蘑菇的香氣，被認為與新鮮魚清淡的香氣味相關，普遍存在于魚類中，但醇類物質一般閾值較高，對整體氣味的貢獻較小[21-22]。

表2 花鱸魚肉揮發性風味物質的相對含量Table 2Relative contents of volatile flavor compounds in L.japonicu meat

2.3 關鍵氣味成分的確定

揮發性化合物對魚肉氣味的貢獻由其含量和感覺閾值共同決定。其中癸醛在花鱸魚肉中的相對含量較高，且其閾值較小，對魚肉的總體風味貢獻最大。以癸醛的ROAV為100，計算其他揮發性風味成分的ROAV，列出ROAV在0.1以上的嗅感成分，結果見表3。由表3可知，對照組魚肉揮發性風味的關鍵成分是癸醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、三甲胺、己醛、2-甲基萘和1-甲基萘。

表3 花鱸魚肉揮發性成分的ROAVTable 3ROAV of volatile compounds from L.japonicu meat

辛醛具清香味、油脂氣息，輻照后辛醛的ROAV顯著降低，且劑量越高，降低越明顯；壬醛具有魚腥味，與對照組相比，1～7 kGy輻照處理降低了辛醛和壬醛對總體風味的貢獻率。高劑量輻照后新增了(Z)-2-癸烯醛和檸檬烯成分，這可能是導致輻照異味的主要原因。對照組花鱸魚肉中三甲胺屬于關鍵性風味成分，隨著輻照劑量的上升，三甲胺的ROAV逐漸下降，當輻照劑量達到5 kGy時消失，可見輻照可消減魚肉的腐敗臭味。同時，輻照后1-甲基萘和2-甲基萘的ROAV均下降，說明輻照具有降低環境污染物的作用。輻照后，僅高劑量組中(Z)-2-癸烯醛和檸檬烯等烯醛類物質變為重要風味成分，三甲胺消失，因此認為低劑量輻照對花鱸魚肉的氣味影響不大。

2.4 電子鼻分析

根據響應值，利用WinMuster軟件進行線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA），獲得主要的二維散點圖，結果見圖2。LDA模式能區分同一樣品所收集數據的分布及其之間的距離，通過運算將相關信號數據投影到某一方向，以最大限度地減少信息丟失、區分不同的樣本集[23-24]。判別式LD1和LD2貢獻率分別為94.45%和3.79%，總貢獻率達98.24%，能滿足分析花鱸魚肉風味變化的要求。圖2中各組信號均無重疊，其中1 kGy與3 kGy線性距離較近，5 kGy與7 kGy線性距離較近，可見輻照對花鱸魚肉的氣味產生影響，且1 kGy組和3 kGy組、5 kGy組和7 kGy組分別具有相似的嗅感。與對照組對比，隨劑量增大，LD1呈現下降的變化趨勢，LD2則呈現先下降再上升的變化趨勢。隨輻照劑量升高，輻照異味逐漸增強，推測主要由LD1的貢獻下降引起。己醛、苯甲醛和1-辛烯-3-醇的ROAV先下降后上升，可能與電子鼻分析結果中1 kGy組和3 kGy組、5 kGy組和7 kGy組線性距離較近有關。結合關鍵氣味成分變化認為采用輻照進行保鮮前處理時，選擇1～3 kGy輻照劑量有利于保持魚肉的良好嗅感。

圖2 輻照對花鱸魚肉嗅感的影響Fig.2 PCA plot showing the effect of irradiation on the flavor of L.japonicu meat

2.5 游離氨基酸分析

游離氨基酸的組成及含量對水產品的呈味有較大影響，不同輻照劑量組花鱸魚肉游離氨基酸的含量如表4所示。

表4 花鱸魚肉中的游離氨基酸含量Table 4 Contents of free amino acids in L.japonicu meat mg/100 g

花鱸魚肉共檢出17 種游離氨基酸，游離氨基酸主要呈鮮、甜、苦味等，其中天冬氨酸和谷氨酸呈鮮味，蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸呈甜味[26]，其余為不愉快的味感。隨輻照劑量的增加，游離氨基酸總量呈下降趨勢，但1、3 kGy組和對照組無顯著差異。游離氨基酸對滋味的影響與其種類、含量以及呈味閾值都有關聯[27-28]。天冬氨酸和谷氨酸是鱸魚肉的主要鮮味物質，各組魚肉天冬氨酸和谷氨酸含量均高于其閾值；與甘味有關的丙氨酸、精氨酸含量亦高于其閾值，同時精氨酸還具有提鮮作用[25]。與對照組相比，1 kGy和3 kGy組愉快味氨基酸總量及其占氨基酸總量的百分比有所升高，而5 kGy和7 kGy組則下降。徐遠芳等[29]研究認為β-射線輻照對風味豆干氨基酸的含量無顯著影響，但5.5 kGy電子束輻照會對纈氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸等氨基酸的含量產生顯著影響，而10.8 kGy時影響不顯著。氨基酸含量的變化與輻照所產生的自由基引起氨基酸發生脫氨基和轉氨基作用，使氨基酸發生轉化有關[19,29]。

對于呈味物質，TAV大于1則說明該呈味物質對樣品的呈味具有貢獻，并且TAV越大，貢獻越大[17,25]。由表5可見，與對照組TAV相比，1 kGy和3 kGy組無顯著差異，5 kGy組天冬氨酸、丙氨酸、精氨酸和組氨酸的TAV顯著下降，而7 kGy組除異亮氨酸外，其余氨基酸的TAV均顯著下降。經1 kGy和3 kGy輻照，花鱸魚肉中游離氨基酸的呈味貢獻無顯著變化。

表5 花鱸魚肉游離氨基酸的TAVTable 5TAVs of free amino acids in L.japonicu meat

2.6 呈味核苷酸

AMP、IMP和GMP具有強烈的呈鮮作用，是魚肉鮮味的重要來源，同時在新鮮水產品中所積累的IMP，與谷氨酸產生明顯的風味協同作用[30]。輻照后花鱸魚肉AMP、IMP和GMP含量變化如表6所示，各組魚肉AMP含量均小于其閾值50 mg/100 g，說明AMP對鱸魚肉的整體滋味影響較小；IMP和GMP含量均大于各自閾值12.5 mg/100 g和25 mg/100 g，是花鱸魚肉主要的呈味核苷酸。隨輻照劑量增加，花鱸魚肉的IMP含量上升，1 kGy和3 kGy組、5 kGy和7 kGy組之間均無顯著差異，GMP含量則先上升后下降，3 kGy組達到最大值。與對照組相比，電子束輻照可增加魚肉IMP和GMP含量，對花鱸魚肉的鮮味有促進作用。根據天冬氨酸、谷氨酸和IMP、AMP含量，對照組、1、3、5 kGy和7 kGy組EUC值分別為122.57、127.35、130.60、129.53、116.71 g/100 g，可見經1、3 kGy或5 kGy輻照，魚肉具有更高的鮮味協同效應。

表6 花鱸魚肉呈味核苷酸含量及其TAVTable 6Contents and TAVs of flavor nucleotides in L.japonicu meat

3 結 論

輻照后，花鱸魚肉的整體風味有輕微改變，僅當輻照劑量達到7 kGy時，出現輕微的輻照異味；通過SPMEGC-MS結合ROAV分析，醛酮類揮發性物質為花鱸魚肉氣味的主要貢獻者，輻照后醛酮類物質相對含量上升，但其中辛醛和壬醛對總體風味的貢獻率有所下降，在高劑量組中(Z)-2-癸烯醛和檸檬烯等烯醛類物質變為重要風味成分，認為與花鱸魚肉固有魚香味減弱，輻照異味增強有關；電子鼻檢測發現，1 kGy和3 kGy組、5 kGy和7 kGy組魚肉的揮發性氣味相對接近，顯著區別于對照組花鱸魚肉；魚肉中呈愉快味氨基酸占總游離氨基酸的百分比隨輻照劑量先上升后下降，于3 kGy時達到最大值；呈味核苷酸結果顯示，輻照后IMP隨劑量上升而上升，GMP含量呈現先上升后下降的趨勢，GMP含量和EUC值均在3 kGy組達到最大值，說明適當劑量的電子束輻照可提高花鱸魚肉的鮮味協同效應。因此，利用電子束輻照對花鱸魚肉進行前處理，選用3 kGy劑量能在殺菌的同時最大程度保留花鱸魚魚肉的良好風味。