草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分变化

冯 静,林婉玲,李来好,*,杨贤庆,王锦旭,黄 卉,胡 晓,郝淑贤,吴燕燕

(1.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东广州 510300;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)



草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分变化

冯 静1,2,林婉玲1,李来好1,*,杨贤庆1,王锦旭1,黄 卉1,胡 晓1,郝淑贤1,吴燕燕1

(1.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东广州 510300;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)

为了探讨草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分的变化,采用固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,对草鱼脆化过程不同时期的肌肉挥发性成分进行分析。结果显示:共鉴定出挥发性成分61种,在草鱼脆化过程中,醇类和其他类物质相对含量在20 d时增加,之后呈下降趋势。在脆化养殖的40 d前,烃类物质相对含量在增加,而醛酮类物质含量在减少,但其相对含量仍较高;而40 d后,前者相对含量大幅减少,100 d时含量极低,而后者相对含量大幅增加,100 d时含量极高。在整个脆化过程中,醛酮类物质对草鱼肉风味起到主要作用,普通草鱼中相对含量较高的是壬醛和2,3-辛二酮,分别为18.18%和32.12%。到了脆化末期,壬醛和2,3-辛二酮的相对含量分别减少至5.45%和12.71%,而己醛达到65.52%。此外,其他类物质阈值较高或含量较少,对其风味影响较小。

草鱼,挥发性成分,固相微萃取,气相色谱-质谱

草鱼(Ctenopharyngodonidella)又名鲩鱼,是我国一种常见的淡水鱼品种,它养殖成本低,分布范围广,产量在淡水鱼总产量中约占20%[1-3]。但是随着生活水平的改善,人们对鱼肉的需求从量到质发生了改变,而草鱼肉质松软,口感不佳,这就要求对鱼肉的品质进一步加强。喂食蚕豆是近年来改变草鱼肉质的方法之一,通过进食蚕豆约100 d后,其肉质发生改变,脆化后的草鱼称“脆肉鲩(CtenopharyngodonidellusC.et V)”。脆肉鲩肉质紧实爽脆、味道鲜美,赋予了人们特殊的口感,同时提升了经济价值[4]。

目前有关鱼肉挥发性的研究报道很多,如草鱼[5-8]、鲢肉[9]、鲐鱼[10]、大菱鲆鱼[11]等,而对于脆肉鲩的研究主要集中在以下方面,即脆化前后草鱼的生长特性、营养成分、肌肉品质、生理生化指标及消化酶等特征的变化,而对于其挥发性风味方面报道较少,仅见荣建华等[12]研究发现采用不同的加热方式和温度,脆肉鲩鱼肉挥发性物质的种类和含量不同,以己醛、壬醛、己醇、1-辛烯-3-醇等为主。关于改用蚕豆饲养后,脆化过程中草鱼的各种特征的变化,有学者研究了草鱼在脆化过程中肌肉的基本营养成分、质构特性、蛋白质及氨基酸等的变化规律[13-15],发现脆化养殖后期水分、粗脂肪显著减少,而粗蛋白显著增加;硬度、弹性、咀嚼性等在脆化过程中一直升高;肌原纤维、肌浆、基质等蛋白伴随着脆化也在上升。Wu等[16]发现草鱼脆化过程中,肌纤维直径和间距在减小,而肌纤维密度和肌节长度在增加。此外,吴康等[17]研究发现草鱼脆化养殖60 d前抗氧化能力加强,之后则恢复到普通草鱼水平。然而,在脆化过程中,草鱼肌肉的挥发性成分是如何变化的,却未见有报道。因此,为了研究草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分的变化,本实验采用固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,对脆化过程中的草鱼定期取样,测定和分析其挥发性成分,为脆化草鱼肉的风味品质的控制提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

不同脆化期的草鱼 广东省中山市的某养殖场提供;NaCl 分析纯,广州化学试剂厂。

DVB-PDMS 65 μm萃取头 美国Supelco公司;GCMS-QP2010气质联用仪 日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备 草鱼以池塘形式饲喂蚕豆100 d,定期取样6次,取样间隔约为20 d,每条鱼的平均重量约为4.5～5 kg。捕捞后的活鱼装袋充氧运回实验室,随即放入冰水混合物中一段时间,使草鱼冰晕。取出后,去鳞及内脏,然后在自来水中冲洗干净,取鱼背肌肉切小块,绞碎,分装于包装袋中,置于-20 ℃冻藏,供实验测定用。

1.2.2 固相微萃取 准确称取不同取样期的绞碎草鱼肉1 g,并加入5 mL饱和NaCl溶液,匀浆后置于15 mL样品瓶中。将65 μm DVB-PDMS萃取头插入内置磁力搅拌子的样品瓶中,于65 ℃下顶空萃取40 min,待萃取完毕后,将萃取头迅速转移至气质联用仪进样口进行热解吸进样。

1.2.3 色谱条件 色谱柱为DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升温:柱初温40 ℃,保持3 min,以4 ℃/min的速度升温到160 ℃保持5 min,再以10 ℃/min上升到250 ℃保持5 min;载气:氦气,流量1.0 mL/min;采用恒线速度,分流比为1∶20。

1.2.4 质谱条件 离子源温度为230 ℃;电子能量70 eV;质量扫描范围35～350 m/z。

1.3 数据处理

1.3.1 定性分析 分析结果经计算机NIST和Wiley谱库检索定性,取匹配度80%以上者。

1.3.2 定量分析 用Excel进行数据处理,按面积归一化法计算不同取样期样品中挥发性成分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分的变化

对脆化过程中不同取样期的草鱼肌肉进行挥发性成分分析,经NIST和Wiley谱库检索鉴定,按面积归一化法确定各成分的相对含量,其结果见表1。

2.1.1 醛类物质的变化 从表1可以看出,有23种醛类物质在草鱼脆化过程中被鉴定出来,在不同取样期均被鉴定出的有5种,分别是庚醛、(E)-2-辛烯醛、壬醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-十一烯醛。在普通草鱼中检测出醛类物质20种,但是从20 d到40 d,减少至8种,40 d后增加至100 d的15种。脆化养殖60 d之前,在这些醛类物质中,壬醛的相对含量最高,从普通草鱼中的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,己醛的相对含量最高,从80 d的62.95%上升至100 d的65.52%。在脆化的整个过程中,(E)-2-辛烯醛的相对含量也较高,从普通草鱼的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-癸二烯醛的相对含量在整个脆化过程有所下降,从普通草鱼的1.91%降至100 d的1.52%,过程中呈先上升后下降趋势。而2-十一烯醛和庚醛,分别除了20 d和40 d时增加,整体呈下降趋势。醛类物质具有较低的阈值[18],它主要是一些脂肪酸通过脂肪氧合酶氧化产生的[19],拥有特殊的脂肪香气,因此对鱼肉的风味起到重要作用[10,20]。其中诸如己醛、庚醛、辛醛、壬醛等饱和直链醛会有一些刺激、辛辣的特殊气味[6]。本实验中,在脆化养殖的60 d前,含量最高的是具有鱼腥味的壬醛,在40 d时含量达到32.81%,并且它的阈值为1 μg·kg-1,因此其对风味具有重要的影响。而60 d之后,壬醛含量逐渐减少,在前期未检测到的己醛含量变得最高,100 d时高达65.52%。它具有明显的青草味,在淡水、海水的鱼肉挥发性成分中普遍存在,并且与C8-、C9-的化合物共同作用影响鱼肉的风味[9],并且其阈值为4.5 μg·kg-1,因此在后期它对鱼肉的风味起到了重大作用。而庚醛有鱼腥味,辛醛表现出脂肪气味,它们对草鱼肉的风味都起到一定的作用。此外,Josephson[21]等发现,一些烯醛类物质与淡水鱼的气味相关,本实验检出多种此类物质,其中(E)-2-辛烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛在脆化过程中均检出,且含量较高,前者具有清香、脂肪气味,后者具有油炸、脂肪香气,并且二者阈值都较低[22-23],因此对鱼肉风味做出了贡献。还有一些长链醛类,如十一醛在普通草鱼、20 d和40 d检出,40 d之后未检出,到100 d时又出现,十二醛和十三醛仅在普通草鱼中出现,而十四醛在普通草鱼和100 d时检测出。有研究指出十二醛有柑橘香[8],十四醛呈现出桃子气味。这些长链醛本身阈值虽较高,却可以充当某些芳香化合物的前体物[24]。

续表

注:ND表示成分未检测出。由此看出,普通草鱼中含量最高的是壬醛,含量为18.18%,具有青草味、脂肪味,随着脆化的进行,其含量减少,到了脆化后期,含量仅为5.45%,而此时最高的为己醛,含量达到65.52%,具有脂肪味。因此,脆化后鱼肉以脂肪气味为主,是风味的主要贡献。

2.1.2 酮类物质的变化 表1显示,在草鱼脆化过程中共检测到5种酮类化合物,分别是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。酮类物质主要是通过不饱和脂肪酸的热氧化、降解形成的[25],具有焦味、脂肪味,且阈值远高于醛[26],相对于醛,其对鱼肉风味贡献较小,主要对腥味起到一定的增强作用,烯酮类物质尤为突出,如3,5-辛二烯-2-酮。这与孙静[27]、徐永霞[11]等分别在研究大眼金枪鱼和大菱鲆鱼肉得到的结果一致。此外,2,3-辛二酮在普通草鱼中含量为32.12%,20 d到60 d未检出,而后降至80 d的13.94%和100 d的12.71%。而1-辛烯-3-酮在脆化过程中均检测出,从普通草鱼的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%。已有研究报道,它们对草鱼的气味发挥了一定的作用[7]。

2.1.3 醇类物质的变化 醇类化合物主要通过不饱和脂肪酸在某些特殊脂肪氧合酶作用下形成,呈现出的气味较柔和,具有芳香、植物香等[28]。如表1所示,草鱼脆化过程中共检测到6种醇类化合物,但本实验所测出的这6种物质几乎都是在某些取样期出现。其中(E)-2-癸烯-1-醇、1-十二醇、2-乙基-1-十二醇,它们仅在100 d时测出,相对含量分别为0.02%、0.03%、0.03%。此外,(E)2-癸烯醇仅出现在普通草鱼和脆化养殖的80 d,含量极低。相比于醛酮类物质,醇类化合物阈值较高,因此本实验中所检测的醇类物质对草鱼脆化过程中的鱼肉风味贡献极小。

2.1.4 烃类物质的变化 表1可以看出,草鱼脆化过程中共检测出23种烃类物质,总的相对含量在脆化养殖前期一直升高至40 d的27.33%,40 d后含量开始减少,后期降幅较大,到100 d时含量只有1.42%。其中长叶烯、十五烷在各个取样期均检出,长叶烯具有木香、丁香香气[29]。草鱼脆化过程中,与前面两种烃类物质相比,其他烃类物质变化差异大。烃类物质主要通过脂肪酸烷氧自由基的均裂而产生[26],大量研究表明,各种烷烃在鱼类挥发性成分中普遍存在,但是其阈值较高,因而对整体风味影响不大。而(E)-3-十六碳烯、8-十七碳烯等烯烃可能在某些特殊条件下形成醛或酮,对腥味起到潜在作用。

2.1.5 其他物质的变化 如表1所示,草鱼脆化过程中还检测出3种酯类物质和n-棕榈酸。邻苯二甲酸二乙酯的相对含量从普通草鱼的0.23%上升至20 d的2.57%,之后一直下降,它在谭汝成[30]等分析腊鱼的挥发性成分中有报道,而其他两种酯类物质在脆化养殖过程中变化差异大。大多数酯类物质可以产生香气,表现出水果的气味[31],给予鱼肉特殊风味。而n-棕榈酸从普通草鱼的5.38%增至20 d的8.96%,然后逐渐减少,它在以往研究发现较少,仅在一些植物药材的挥发性成分中检测出,因此对鱼肉风味几乎没有贡献。

2.2 草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分含量和种类的变化

表2 草鱼脆化过程中肌肉挥发性成分相对含量及种类

采用GC-MS对草鱼脆化过程中不同取样期的肌肉进行挥发性成分的检测,共鉴定出61种挥发性成分。如表2所示,可以分为醛类、酮类、醇类、烃类和其他等。在草鱼脆化过程中,普通草鱼与脆化养殖20、40、60、80、100 d的草鱼,分别鉴定出46、25、23、22、25、33种挥发性成分,其中醛酮类及烃类物质相对含量较多。就挥发性成分的种类来说,在不同的取样期,它们的相对含量在发生变化。普通草鱼到脆化养殖40 d,醛类和酮类物质的相对含量减少,60 d之后醛类物质含量一直增加。脆化虽然减少了醛类物质的种类,但含量不断增加,以脂肪气味为主,是鱼肉风味的主要贡献。而酮类物质与普通草鱼相比,均低于普通草鱼,其中以2,3-辛二酮产生作用的腥味有一定的减弱。醇类物质从普通草鱼到脆化养殖20 d含量增加,20 d到80 d含量减少,80 d后稍有增加。而烃类物质从普通草鱼到脆化养殖40 d相对含量一直大幅增加,但40 d之后相对含量大幅减少。其他类物质主要为n-棕榈酸、草酸-4-氯苯辛酯、硫酸己十五烷酯、邻苯二甲酸二乙酯,它们的相对含量在20 d时增加,之后一直下降至80 d,100 d时有所增加。

3 结论

本实验采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对草鱼脆化饲养过程中肌肉的挥发性成分进行测定,共鉴定了61种挥发性物质,分为醛类、酮类、醇类、烃类和其他等。在草鱼脆化过程中,醇类和其他类物质相对含量在20 d时增加,之后呈下降趋势,且含量低,对鱼肉风味贡献不大。而在脆化养殖的40 d前,烃类物质相对含量在增加,而醛酮类物质含量在减少,但是其相对含量仍较高,而40 d后,前者相对含量大幅减少,到了100 d时含量极低,而后者含量大幅增加,100 d时含量极高,因此,整个脆化过程中,醛酮类物质对草鱼肉风味起到主要作用,普通草鱼中含量较高的是壬醛和2,3-辛二酮,前者含量为18.18%,具有青草味、脂肪味;后者含量为32.12%,对鱼肉腥味有一定的作用。但到了脆化后期,二者含量减少,此时含量最高的为己醛,含量达到65.52%,具有脂肪味。因此,脆化后鱼肉腥味会有减弱,以脂肪气味为主,是鱼肉风味的主要贡献。而烃类等其他类物质阈值较高或含量较低,对其风味影响较小。

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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

冯静(1990-)，男，硕士研究生，研究方向：水产品加工，E-mail：shoufengjing@163.com。

*通讯作者:李来好(1963-)，男，博士，研究员，研究方向：水产品加工与质量安全，E-mail：laihaoli@163.com。

国家自然科学基金(31401625)；广州市珠江科技新星专项(2014J2200019)；广东省省级科技计划项目(2015A020209040)；国家支撑计划项目(2015BAD17B03-1)；广州市科技计划项目(1561000228)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)22-0126-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.017