柚子皮揮發性物質對冷藏南美白對蝦貨架期的影響

劉婧婧，邸珍濤，馬 莉，衣麗霞，張 群，徐仰倉

(1. 天津科技大學海洋與環境學院，天津 300457；2. 北京華電陽光環保工程研究院，北京 100094)

南美白對蝦(Penaeus vannamei)學名為凡納濱對蝦，其肉質鮮美、富含蛋白質和微量元素[1]，受到人們的廣泛喜愛；但南美白對蝦在捕撈及售賣的過程中極易腐敗變質，影響了其營養價值和商業價值[2]．對蝦常用的保鮮手段有低溫冷藏保鮮、化學保鮮、生物保鮮、輻照保鮮、氣調保鮮等[3]．氣調保鮮是將食品存儲在一定比例的氣體環境中，抑制細菌的增殖，從而延長其貯藏時間．目前，采用的氣體主要有O2、N2、CO2[4]．柚子皮含有多種揮發性物質，如檸檬烯、月桂烯等．檸檬烯可以顯著抑制革蘭氏陰性細菌和革蘭氏陽性細菌以及真菌的活性[5]．鑒于此，本文擬研究柚子皮揮發性物質對南美白對蝦的保鮮效果，進而為柚子皮揮發性物質應用于水產品的氣調保鮮提供理論基礎．

1 材料與方法

1.1 實驗原料與儀器

南美白對蝦購買于天津北塘海鮮市場，柚子皮為福建琯溪蜜柚果皮．

GCMS－QP2010 Ultral型氣相色譜－質譜聯用儀，日本島津公司；PEN3型電子鼻，德國AIRSENSE公司；Kjeltec 8400型全自動凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司．

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

將從市場購買的鮮活南美白對蝦在實驗室加冰猝死，清水洗凈后，隨機分為兩組，即對照組和實驗組．兩組實驗樣品的處理過程如圖1所示．對照組對蝦裝于帶孔的不銹鋼球中，再放入不透光自封袋中密封．實驗組對蝦裝于帶孔的不銹鋼球中，再用鮮柚子皮將鋼球包裹后放入不透光自封袋中密封，對蝦與鮮柚子皮質量比為4∶1．所有樣品均置于(4±1)℃冰箱冷藏．

圖1 不同樣品的處理過程 Fig. 1 Treatment process of different samples

1.2.2 感官評價

感官評價過程參照吳亮亮[6]的方法，但稍加修改．由10人分別對樣品的氣味、外觀和肉質3個方面進行評定，把3項的總分相加得到總的評定分數，總分數為3～18．評價細節見表1．

表1 南美白對蝦感官評價細節 Tab. 1 Sensory evaluation details for Penaeus vannamei

1.2.3 氣味測定方法

稱取2.0g蝦肉置于25mL的頂空瓶中，通過電子鼻采用直接頂空吸氣法進行測定．

測定條件：樣品進樣流量400mL/min，載氣流量400mL/min，清洗時間60s，檢測時間120s．電子鼻傳感器對不同物質的響應類型見表2[7]．

表2 電子鼻傳感器對不同物質的響應類型 Tab. 2 Types of responses of electronic nose sensors to different substances

1.2.4 揮發性鹽基氮(TVB-N)含量的測定

將10.0g蝦肉均質后，添加0.6mol/L的高氯酸溶液至總體積為40mL，混勻．過濾混合液后取上清液，參照Kjeltec 8400型全自動凱氏定氮儀使用說明中測定肉類產品TVB-N含量的方法進行測定．所有樣品均重復實驗3次．

1.2.5 菌落總數的測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[8]中菌落總數的測定方法進行菌落總數的測定．在無菌工作臺上進行操作，取5.0g蝦肉，加入45mL無菌生理鹽水，均質20min后，從中吸取0.1mL樣品液并與無菌生理鹽水混勻，依次制成1∶10、1∶100等樣品均液．取適宜稀釋度樣品均液0.1mL置于營養瓊脂培養基上，(34±1)℃培養24h后計數．

1.2.6 揮發性物質的測定

稱取2.0g樣品放入25mL的頂空瓶內，采用氣相色譜-質譜聯用儀進行測定．

色譜條件：Rtx-5MS 色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)；載氣為純度99.99%的氦氣，載氣流量1mL/min，分流比5∶1；程序升溫的初始溫度40℃，保持3min，以4℃/min升溫至150℃，保持1min，以8℃/min 升溫至 250℃，保持 6min；進樣口溫度 250℃．

質譜條件：傳輸線溫度 280℃，質量分析器為離子阱，離子阱溫度220℃；掃描方式為全掃描，掃描范圍為質荷比43～500．

1.3 數據處理

采用SPSS 25.0進行數據處理，揮發性物質利用NIST11和NIST11S譜圖庫數據處理系統按峰面積歸一化法進行定量分析，選擇匹配度＞70的物質求得各化學成分在樣品揮發性物質中的相對含量．

2 結果與討論

2.1 柚子皮揮發性物質對南美白對蝦感官評分的影響

對蝦在冷藏期間，由于酶的作用和微生物的滋生，其氣味、色澤和肉質等發生了變化，致使對蝦的品質下降．感官評價是評價水產品腐敗變質程度的方法之一，兩組樣品在不同冷藏時間下的感官評價結果如圖2所示．

圖2 感官評價結果 Fig. 2 Result of sensory evaluation

不論是對照組還是實驗組，對蝦的感官評分均隨著冷藏時間的延長而下降(P＜0.01)，實驗組感官評分的下降幅度顯著小于對照組(P＜0.05)．新鮮的南美白對蝦感官評分為滿分18分，具有對蝦的固有氣味，體色青綠色，蝦頭與蝦身連接緊密，肌肉有彈性．對照組在第4天時蝦體出現異味，到第6天時有較強的尿素味，臭味很重，肌肉彈性變差，感官評分為6分，基本已不可接受．實驗組到第6天時還具有對蝦固有的氣味，體表有光澤，感官評分為11分．冷藏到第8天時，實驗組蝦頭出現黑變，對蝦本身的青綠色色澤稍有褪去，肉質微微變軟，第10天時，實驗組對蝦沒有異味，蝦頭蝦尾均出現黑變情況，蝦身仍具有彈性，感官評分在7分左右，可見柚子皮對肉質變軟有一定的減緩作用．冷藏到第12天時，對照組對蝦體表均已變黑變紅，具有強烈的硫化氫氣味，頭身分離嚴重，已完全不可食用；此時，實驗組頭身連接松弛，外殼變軟，稍有異味，感官評分下降到4分，也基本不可接受．柚子皮未與對蝦直接接觸，因此，改變對蝦感官品質的化學物質應該是揮發性物質，不過柚子皮的物理吸附也可能影響對蝦的感官品質．從感官指標來看，柚子皮延緩了對蝦感官品質的下降，具有延長南美白對蝦貨架期的功能．

2.2 柚子皮揮發性物質對南美白對蝦氣味的影響

為了進一步驗證柚子皮對南美白對蝦感官品質的影響，采用PEN3型電子鼻分析了對蝦冷藏期間氣味的變化，結果如圖3所示．

圖3 南美白對蝦氣味的傳感器響應雷達圖 Fig. 3 Sensor response radar diagram of odor in Penaeus vannamei

PEN3型電子鼻內有10個傳感器，不同的傳感器對不同化合物的敏感度不同．冷藏第4天時對照組在傳感器2和傳感器7上的響應值均大于實驗組，傳感器2對氮氧化合物靈敏，傳感器7對硫化物靈敏，說明此時對照組中累積了較多的氮氧化合物和硫化物．冷藏第8天時，上述現象仍然存在．南美白對蝦氣味的主成分分析結果如圖4所示．

圖4 南美白對蝦氣味的主成分分析結果 Fig. 4 PCA results of odor of Penaeus vannamei

圖4表明，第4天的實驗組對蝦與新鮮對蝦圖像 發生重疊，說明實驗組對蝦冷藏第4天時與新鮮對蝦在氣味上的差異不明顯，此后隨著冷藏時間的延長，對照組與實驗組圖像的距離越來越遠，說明它們在氣味上的差異越來越明顯．柚子皮抑制了冷藏期間南美白對蝦氮氧化合物和硫化物的產生，說明柚子皮揮發性物質具有改善冷藏期間對蝦氣味的作用．

2.3 柚子皮揮發性物質對南美白對蝦揮發性物質的影響

冷藏期間柚子皮及南美白對蝦主要揮發性物質的名稱及相對含量見表3．新鮮柚子皮檢測到110種揮發性物質，其中烯烴類最多，共30種，相對含量為47.41%．醇類物質共25種，占17.24%，酯類物質共28種，占4.29%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(19.15±0.66)%〕、β–蒎烯〔(11.54±0.09)%〕和佛術烯〔(6.63±0.09%)%〕．新鮮南美白對蝦共檢測到10種揮發性物質，其中醇類和酮類各2種，酯類和醛類各1種，烴類最多，共4種，占78.49%．由此可見，植物的揮發性物質種類遠多于水產動物的揮發性物質種類．

表3 冷藏期間柚子皮及南美白對蝦主要揮發性物質的名稱及相對含量 Tab. 3 Names and relative contents of main volatile substances in pomelo peel and Penaeus vannamei during refrigeration

對蝦冷藏4d時，揮發性物質的種類和主要化合物均發生了變化．對照組共檢測到34種揮發性物質，其中含量最多的是醛類物質，共10種，占58.96%. 含量最多的前 3種化合物是十六醛 〔(46.52±1.86)%〕、三甲胺〔(20.90±0.84)%〕和十五醛〔(6.79±0.27)%〕，表明冷藏4d時，對蝦的主要揮發性物質已由烴類變為醛類．冷藏4d時，實驗組檢測到21種揮發性物質，其中烴類物質最多，共10種，占90.72%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(51.78±2.07)%〕、β–蒎烯〔(36.66±1.45)%〕和正己醇〔(1.85±0.07)%〕．冷藏4d時，柚子皮中共檢出91種揮發性物質，種類最多的物質為醇類(22種)，其次為酯類和烯烴類(各21種)，相對含量最高的物質依舊為烯烴類，占42.6%．從揮發性物質的種類及主要揮發性物質的相對含量角度分析，冷藏4d的實驗組對蝦與柚子皮比較接近，而與對照組對蝦相差較大．由此說明柚子皮揮發性物質改變了對蝦揮發性物質的種類和相對含量．對蝦冷藏6d時，對照組共檢測到32種揮發性物質，其中醛類和醇類各6種，酮類5種．相對含量最多的是醇類，占32.09%．可見對蝦的主要揮發性物質又由醛類變為醇類了．冷藏6d時，實驗組檢測到36種揮發性物質，其中烴類物質最多，共10種，占89.4%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(51.11±2.04)%〕、β–蒎烯〔(34.48±1.36)%〕和異戊醇〔(1.92%±0.08)%〕．冷藏6d時，柚子皮中共檢出57種揮發性物質，含量最多的物質為烯烴類，共15種，占42.5%．與冷藏4d的情況相似，冷藏6d的實驗組對蝦的揮發性物質與柚子皮揮發性物質比較接近，而與對照組對蝦相差較大．這再一次說明柚子皮揮發性物質改變了對蝦揮發性物質的種類和相對 含量．

冷藏4d時，對照組相對含量超過10%的化合物有十六醛和三甲胺．三甲胺是一種揮發性非常強的物質，廣泛存在于魚、蝦、蟹體內，具有魚腥惡臭味，是水產品氣味的重要來源之一．實驗組相對含量超過10%的化合物有(+)-檸檬烯和β–蒎烯．(+)-檸檬烯是一種天然的功能單萜，有類似檸檬的香味，β–蒎烯具有松節油特有的香味．冷藏6d時，對照組相對含量超過10%的化合物有吲哚和油醇．吲哚具有強烈的糞臭味，擴散力強且持久．實驗組相對含量超過10%的化合物仍是(+)-檸檬烯和β–蒎烯．分析包裹過對蝦的柚子皮揮發性物質時，發現其中含有對蝦的揮發性物質癸醛，但相對含量僅為0.4%左右．而柚子皮的揮發性物質(+)-檸檬烯和β–蒎烯在對蝦揮發性物質中的相對含量分別為50%和30%左右．由此推測，柚子皮對對蝦的氣味有一定的吸附作用，但作用較小，改變對蝦氣味的主要物質應該是柚子皮揮發性物質．柚子皮揮發性物質抑制了冷藏期間南美白對蝦腥臭化合物的產生，降低了三甲胺和吲哚的相對含量，因此，它具有延緩對蝦冷藏期間感官品質下降的作用．

研究發現柚子皮中含有多種揮發性物質，如(+)-檸檬烯、月桂烯、β–蒎烯、羅勒烯、芳樟醇、香葉醇、壬醛、橙花醛、乙酸乙酯等，它們大多具有抑菌及其他生理功能[9]，這可能是柚子皮延緩對蝦冷藏期間感官品質下降的化學原因．許多柚子皮揮發性物質具有一定的香味，如(+)-檸檬烯具有檸檬的香味，β–蒎烯具有松節油的香味，月桂烯具有甜橘味和香脂味，芳樟醇具有鈴蘭香的香味等，這些香味對腥臭味具有一定的遮蔽作用[10]，從而使柚子皮包裹的對蝦感官品質和氣味好于對照組．這可能是柚子皮延緩對蝦冷藏期間感官品質下降的物理原因．

2.4 柚子皮揮發性物質對TVB-N含量的影響

如前文所述，柚子皮揮發性物質明顯改善了對蝦冷藏期間的感官品質．除感官品質之外，TVB-N含量也是重要的評價指標之一．TVB-N是動物性食品在儲藏過程中，由于酶和細菌的作用，組織中的蛋白質分解而產生的氨以及低級胺類等堿性含氮物質．由圖5南美白對蝦TVB-N含量變化可知，未冷藏的南美白對蝦的TVB-N含量為8.9mg/100g，隨著冷藏時間的延長，TVB-N含量不斷上升．對照組第2天的TVB-N含量為21.3mg/100g，已接近Ojagh等[11]認為的水產品可接受的 TVB-N 含量閾值(25mg/100g)，但還沒有達到國家標準中規定的30mg/100g的閾值[12]，而實驗組的TVB-N含量只有14.1mg/100g．冷藏4d時，對照組的TVB-N含量已超過了我國標準中的閾值，而實驗組的TVB-N含量為26.4mg/100g，仍然小于30mg/100g．由此說明柚子皮揮發性物質降低了冷藏南美白對蝦TVB-N含量．因此，從TVB-N含量的角度分析，柚子皮揮發性物質也具有延長南美白對蝦貨架期的功能．

圖5 南美白對蝦TVB-N含量的變化 Fig. 5 Changes of TVB-N content in Penaeus vannamei

2.5 柚子皮揮發性物質對細菌增殖的影響

菌落總數是評價水產品鮮度的另一個重要指標．設樣品的菌落總數為NCFU/g，Mosfer等[13]認為lgN不超過5.0為一級鮮度，而5.0＜lgN≤5.7為二級鮮度，當lgN＞6時，已不能食用，被定為貨架期終點．南美白對蝦菌落總數的變化如圖6所示. 由圖6可知，隨著冷藏時間的延長菌落總數逐漸增多．在相同冷藏時間內，對照組的菌落總數較多．未冷藏對蝦的lgN為3.330，冷藏4d時lgN為5.598，屬于二級鮮度，冷藏6d時已超過二級鮮度．而實驗組在第8天時才超過一級鮮度，第10天屬于二級鮮度，仍在Mosfer 等[13]界定的貨架期內．可見從菌落總數的角度分析，柚子皮揮發性物質同樣具有延長南美白對蝦貨架期的功能．柚子皮中含有大量的檸檬烯，前人的研究表明檸檬烯對大腸桿菌(Escherichia coil)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、黑曲霉(Aspergillus niger)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、面包酵母(Saccharomyces sp.)有抑制作用[14–18]．這可能是實驗組對蝦的菌落總數低于對照組的原因．

圖6 南美白對蝦菌落總數的變化 Fig. 6 Changes in aerobic plate count in Penaeus vannamei

3 結 論

柚子皮揮發性物質緩解了對蝦冷藏期間感官品質的惡化、抑制了TVB-N含量和菌落總數的增長．電子鼻檢測結果表明，對蝦冷藏期間組織中累積了較多的氮氧化合物和硫化物，柚子皮處理后，上述化合物的量有所減少．氣相色譜-質譜聯用儀檢測結果表明，三甲胺和吲哚是對蝦冷藏期間的優勢揮發性物質，經柚子皮處理后，對蝦的優勢揮發性物質變為(+)-檸檬烯和β–蒎烯，此二者具有香味．因此，柚子皮揮發性物質抑制了南美白對蝦冷藏期間腥臭化合物的產生，改善了冷藏南美白對蝦的風味，具有延長對蝦冷藏貨架期的作用．