GC-MS鉴别保活流通过程中虾夷扇贝气味特征变化

傅润泽，沈 建，王锡昌，刘俊荣，樊 文，徐文其（.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 0009；.上海海洋大学食品学院，上海 006；.大连海洋大学食品科学与工程学院，辽宁 大连 60）

GC-MS鉴别保活流通过程中虾夷扇贝气味特征变化

傅润泽1,2，沈 建1，王锡昌2，刘俊荣3，樊 文1,2，徐文其1
（1.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092；2.上海海洋大学食品学院，上海 201306；3.大连海洋大学食品科学与工程学院，辽宁 大连 116023）

在实验室模拟虾夷扇贝保活流通过程，采用气相色谱-质谱定量分析不同流通时间和阶段的活品虾夷扇贝挥发性成分，利用主成分分析和判别分析鉴别保活流通过程虾夷扇贝气味特征的变化。结果表明：在整个流通链中共分析出生鲜虾夷扇贝的57 种挥发性成分，可分为7 类，分别是含硫化合物、烷烃类、含氮化合物、杂环化合物、芳香族、醇类以及醛类，对每类化合物相对含量进行分析，发现含硫化合物、含氮化合物以及醛类的相对含量可以作为反映生鲜扇贝生理状态的参考；进一步做主成分分析，保活流通过程中8 个时间节点的样品可分为4 个阶段，其中第0天为阶段A、第1、2、3天为阶段B，第4、5、6天为阶段C，第7天为阶段D；通过判别分析得出，己烷、三氯甲烷、环己烯以及癸醛这4 种挥发性化合物是评判虾夷扇贝流通链不同阶段的最主要因素。

虾夷扇贝；化学计量学；气相色谱-质谱联用；挥发性成分

据《中国渔业统计年鉴2014》统计，2013年我国海水贝类养殖产量就达到了1 282万 t，其中扇贝产量为161万 t[1]。虾夷扇贝（Patinopecten yesoensis）是扇贝产业中重要的海洋经济养殖贝类品种，20世纪80年代初由日本引入中国，与海湾扇贝和栉孔扇贝相比，其个体较大，味道鲜美，具有很高的经济价值，特别是随着底播虾夷扇贝产业的发展使其经济价值进一步提高[2-4]。

目前，我国活品虾夷扇贝供应链存在的突出问题是，随着流通时间的延长活品虾夷扇贝品质不断下降，表现在其风味品质的下降[5-6]。在实际生产中，判定活品虾夷扇贝品质的指标主要是缩边率和死亡率，国内外目前鲜见判定活品虾夷扇贝等级方面的标准和报道。气味检测具有方便、快捷、灵敏、安全等特点[7-9]，而鲜活虾夷扇贝具有扇贝特有的海鲜气味，且在保活流通过程中随着时间的延长、环境条件的变化其挥发性气味成分也发生相应变化[10]。本研究以气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）联用法，结合化学计量学，分析保活流通过程中虾夷扇贝气味特征的变化，以期建立一种鉴别保活流通过程虾夷扇贝品质状态的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

辽宁省大连长海县獐子岛海域底播养殖三龄虾夷扇贝，采捕实验时间11月。

MonoTrap RCC18固相萃取整体捕集剂（以下简称MTRCC18）（2.9 mm×5 mm，1 mm） 日本GL Sciences公司；7860A-5975C GC-MS联用仪 美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 虾夷扇贝保活流通过程的实验室模拟

图1 虾夷扇贝保活流通过程的实验室模拟图Fig.1 Workflow of the laboratory simulation of live transportation of Yesso scallop

如图1所示，獐子岛海域底播虾夷扇贝捕捞到岸后运抵实验室（0 d）。

模拟净化工艺参数：水箱尺寸（38 cm×49 cm× 38 cm），每个水箱放入虾夷扇贝60 只，采用连续充气系统，每12 h换水一次，水温控制在6～9 ℃，溶氧5～9 mg/L，pH 8.0，盐度28ˆ～32ˆ，持续3 d（第1、2、3天）。确保各组间体质量差异不显著，各水族箱中若出现虾夷扇贝死亡则立即捞出。

模拟干露运输工艺参数：保温箱尺寸（34 cm× 42 cm×34 cm），每个水箱放入8 kg，同时放入2 kg的碎冰，温度维持在2～4 ℃，持续3 d（第4、5、6天）。

模拟运输终端工艺参数：室温干露放置（7～11 ℃）持续1 d（第7天）。

1.2.2 活品虾夷扇贝挥发性气味成分分析

1.2.2.1 萃取方法

称取虾夷扇贝贝柱碎肉样品（4.00±0.01）g后装于20 mL顶空瓶内。在顶空瓶内注入50 μL稀释105倍内标物2,4,6-三甲基吡啶。将2 个MTRCC18用固定装置相连后，放入顶空瓶中，使MTRCC18始终位于样品上方。将顶空瓶置于70 ℃水浴中50 min，使MTRCC18对虾夷扇贝中挥发性成分萃取完全。待萃取完毕后，将全部MTRCC18转移至热脱附器（thermal desorption unit，TDU）中进行热脱附[11-12]。

1.2.2.2 GC-MS联用条件

TDU条件：不分流模式，起始温度60 ℃，以180 ℃/min升至240 ℃，保留6 min。冷进样系统条件：液氮制冷，起始温度－40 ℃，平衡30 s，以12 ℃/s升至270 ℃，保留15 min。色谱柱条件：DB-5MS弹性毛细管柱（60 m×0.32 mm，1 μm）；不分流模式；升温程序：起始温度40 ℃，无保留，以5 ℃/min升至100 ℃，无保留，以2 ℃/min升至180 ℃，无保留，以5 ℃/min升至240 ℃，保留5 min；载气为氦气；流量1.2 mL/min；汽化室温度240 ℃。MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度200 ℃[13-14]。

定性分析：挥发性成分通过NIST 2008和Wiley谱库进行定性，仅报道正反匹配度均大于800（最大值为1 000）的结果，各化合物的峰面积是由仪器软件计算[15-16]。

定量分析：样品吸附前添加内标物2,4,6-三甲基吡啶，计算每种挥发性气味物质的相对含量[17-18]。

1.3 数据处理

对GC-MS定量分析结果采用The Unscrambler 9.7软件进行主成分分析和判别分析。

2 结果与分析

2.1 保活流通过程中生鲜虾夷扇贝挥发性成分的变化

图2 不同流通时间生鲜虾夷扇贝GC-MS总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components of Yesso scallop at different transportation time

如图2所示，采用Wiley谱库和NIST MS search 2.0谱库检索，由人工进行图谱分析，在整个流通链中共分析筛选出生鲜虾夷扇贝的57 种挥发性成分，如表1所示。

如表1所示，将57 种挥发性成分共分为7 类，分别是含硫化合物A1～A8、烷烃类B1～B18、含氮化合物C1～C2、杂环化合物D1～D6、芳香族X1～X11、醇类F1～F4、醛类Q1～Q5。分别选取第0、3、6、7天，即捕捞转运后、净化后、干露运输后、以及流通终端4 种状态的虾夷扇贝各类挥发性成分，以各类相对总量除以各类挥发性成分个数得各类挥发性平均相对含量，A～Q分别表示表1中各类化合物，如图3所示。

表1 生鲜虾夷扇贝在流通链中挥发性成分的相对含量Table 1 Changes in volatile component contents of Yesso scallops during transportation chain%

图3 虾夷扇贝在流通链中各类挥发性成分平均相对含量对比图Fig.3 Total contents of volatile components belonging to different chemical classes identified in Yesso scallop at different transportation times

大多数含硫化合物的气味特征是洋葱味、卷心菜或臭鸡蛋味，是海洋腥味的来源之一[19-21]。由图3所示，捕捞转运后的虾夷扇贝经过净化后其含硫化合物平均相对含量明显降低，这说明经过净化虾夷扇贝体内原有海洋腥味物质被大量排出体外；但是流通终端的虾夷扇贝其含硫化合物平均相对含量又明显增加，这说明常温密集干露放置1 d的虾夷扇贝其生理状态明显下降，甚至已出现缩边死亡现象，硫化合物可以作为反映生鲜虾夷扇贝生理状态的重要参考。

虽然虾夷扇贝中醛类化合物的平均相对含量较低，但其阈值比其他气味物质要低的多，可以认为这些气味物质中的醛类物质对虾夷扇贝气味的影响最重要[22-24]。由图3所示，净化后的虾夷扇贝醛类化合物的平均相对含量最高，这应该是因为净化后的虾夷扇贝舒缓了前期干露运输以及碰撞造成的应激反应，又未受到干露等环境胁迫的影响，其生鲜虾夷扇贝特有的气味最为浓厚，所以醛类化合物也可以作为反映生鲜虾夷扇贝生理状态的参考之一。

含氮化合物（主要是三甲胺）是海鲜类产品的重要气味化合物[25-26]，虾夷扇贝经过净化后其相对含量大幅下降，三甲胺是生鲜海产品最重要的腥味物质，可以作为反映流通过程中生鲜虾夷扇贝生理状态的参考之一。醇类、烷烃类、杂环化合物以及芳香族化合物由于其阈值较高，或变化无规律，故不做分析。

2.2 不同流通时间鲜活虾夷扇贝挥发性成分的主成分分析

图4 活品虾夷扇贝挥发性成分的得分图（a）及相关载荷图（b）Fig.4 Loading diagram and score diagram of principal component analysis for volatile components of Yesso scallop

如图4所示，其中2 个主成分的累积方差贡献率为84%，能够较好地反映所选样品的整体气味信息。从图4a可以看出，可以将8 个时间节点的样品分为4 个阶段，其中第0天为阶段A、第1、2、3天为阶段B，第4、5、6天为阶段C，第7天为阶段D，从而可以较好地反映流通链的不同阶段。而图4b中相关载荷图可以反映各个变量的相关关系，内椭圆中的变量能够解释50%的方差，而外椭圆附近的变量能够解释接近100%的方差。

2.3 不同流通时间虾夷扇贝挥发性成分的判别分析检验

由虾夷扇贝挥发性成分的主成分分析可以看出，将流通过程各个时间节点分为A、B、C、D 4个阶段，为进一步分析验证上述结果，先假设8 d时间分为上述4 组，作判别分析验证。以86 种挥发性物质的相对含量为自变量对虾夷扇贝流通环节进行判别分析，共有4 个变量进入模型。共得到3 个典则判别函数，其特征值分别为102 86.1、26.9和0.5，方差贡献率分别为98.8%、1.0%和0.2%，其中前2 个累积方差贡献率达99.8%。前2 个典则函数的判别分类结果能够代表用3个判别函数进行分类的结果，前2 个典则判别函数如表2所示。

表2 典则判别函数Table 2 Canonical discriminant functions

作判别分析时，将测得的某个样品的上述4 种物质的相对含量资料分别代入4 个方程计算函数值，根据分值大小判断其所属类别，哪个分值大就属于相应的加工阶段。根据建立的Fisher线性判别函数用自身验证法对原样品进行回判，结果如表3所示，自身验证法的回判正确率为100%，因此建立的判别函数判别效果良好。

表3 判别分析各阶段预测的验证结果Table 3 Discrimination results by Fisher’s linear discriminant functions

图5 各个时间节点判别分析的典则函数图Fig.5 Scatter plot of canonical discriminant functions according to peak area

由4 个分组各成员经判别函数1、2计算的预测值所作的散点图，如图5所示。4 个分组的组质心沿横坐标能够很好的分开，且每个分组的各成员能与各自组质心重叠，说明建立的函数能将流通过程各个阶段很好地区分。同样，进入到判别函数的物质是评判样品类别的关键因素，可知己烷、三氯甲烷、环己烯、以及癸醛是评判样品类别的最主要因素。

3 结 论

本实验结果显示，整个保洁流通过程中共分析出生鲜虾夷扇贝的57 种挥发性成分，对每类化合物相对含量进行分析，发现含硫化合物、含氮化合物以及醛类的相对含量可以作为反映生鲜虾夷扇贝生理状态的参考。通过主成分分析可以将流通过程8 个时间节点的样品分为4 个阶段，其中第0天为阶段A，第1、2、3天为阶段B，第4、5、6天为阶段C，第7天为阶段D，该方法得出的结果很好地反映了虾夷扇贝流通链的不同阶段，这进一步说明了生鲜扇贝挥发性成分随流通链的延长而发生了较大的变化，挥发性成分分析可以作为研究虾夷扇贝在流通过程中的品质和状态鉴别的一种思路方法。另外通过判别分析得出己烷、三氯甲烷、环己烯、癸醛这4 种挥发性化合物是评判虾夷扇贝流通链的不同阶段的最主要因素，为下一步建立不同流通时间虾夷扇贝气味指纹谱图提供了参考。

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Identification of Odor Changes in Yesso Scallop during Live Transportation by GC-MS

FU Runze1,2, SHEN Jian1, WANG Xichang2, LIU Junrong3, FAN Wen1,2, XU Wenqi1
(1. Fishery Machinery and Instrument Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200092, China; 2. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 3. College of Food Science and Engineering, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

Live transportation of Yesso scallop was simulated by a laboratory simulation platform, and gas chromatographymass spectrometry (GC-MS) was used to quantitatively analyze volatile components of Yesso scallop during live transportation. Principal component analysis and discriminant analysis were applied to identify changes in odor characteristics of Yesso scallop during live transportation. The results showed that 57 volatile compounds were detected throughout the transportation process, including sulfur compounds, alkanes, nitrogen compounds, heterocyclic compounds, aromatic, alcohols nitrogen compounds and aldehydes. Sulfur compounds, nitrogen compounds and aldehydes could be used as reference factors to evaluate the physiological status of Yesso scallop during live transportation. The whole live transportation was divided into four stages including A (0 day), B (1st–3rd day), C (4th–6th day) and D (7th day). The four volatile compounds hexane, chloroform, cyclohexene and decanal were identifi ed as the most important factors to estimate the transportation chain of scallops.

Yesso scallop; chemometrics; gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS); volatile compounds

10.7506/spkx1002-6630-201604017

TS201.2

A

1002-6630（2016）04-0093-05

傅润泽, 沈建, 王锡昌, 等. GC-MS鉴别保活流通过程中虾夷扇贝气味特征变化[J]. 食品科学, 2016, 37(4): 93-97.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604017. http://www.spkx.net.cn

FU Runze, SHEN Jian, WANG Xichang, et al. Identification of odor changes of Yesso scallop during live transportation by GC-MS[J]. Food Science, 2016, 37(4): 93-97. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201604017. http://www.spkx.net.cn

2015-06-25

国家现代农业（贝类）产业技术体系建设专项（CARS-48-08B）

傅润泽（1988—），男，博士研究生，研究方向为水产品加工与品质评价。E-mail：furunze@fmiri.ac.cn