气质联用技术分析中国毛虾虾皮贮藏过程中挥发性成分

朱亚珠，李丽，乐建盛

（浙江国际海运职业技术学院，浙江 舟山 316021）

气质联用技术分析中国毛虾虾皮贮藏过程中挥发性成分

朱亚珠，李丽，乐建盛

（浙江国际海运职业技术学院，浙江 舟山 316021）

采用顶空固相微萃取和气-质谱联用技术，测定中国毛虾（Acetes chinensis）虾皮在不同贮藏温度下挥发性风味成分的变化情况，利用主成分分析法和聚类分析法对挥发性物质的组成差异性进行分析。研究表明，受试样品共检测出49种化合物，包括烃类、酮类、醛类、醇类、酯类、酸类以及含氮、硫化合物；主成分分析结果，不同贮藏时间虾皮的特征风味物质组成不同，而两种温度（25℃和37℃）下虾皮的特征风味物质组成基本相同；对虾皮在贮藏过程中的品质变化情况通过聚类分析将其分为4类不同品质特性，研究结果可为虾皮制品加工及贮藏的质量控制等提供科学依据。

中国毛虾；挥发性物质；贮藏；顶空固相微萃取

中国毛虾（Acetes chinensis）又称毛虾、水虾、虾皮，是樱虾科毛虾属的虾类，体形小，侧扁，体长2.5～4.0 cm，甲壳薄。毛虾是一种生长迅速、生命周期短、繁殖力强、世代更新快、游泳能力弱的小型虾类[1]，多生活于水质较肥的水域，我国沿海均有分布，尤以渤海沿岸产量最多。毛虾因体小壳薄肉嫩，适于加工成虾皮或虾酱，是虾皮、虾酱的主要加工原料。市场上的虾皮即为毛虾经蒸煮、干制等工序加工而成。虾皮的营养价值很高，曹文红[2]对虾皮的营养成分进行分析，测得蛋白质含量高达72.9%（干基），氨基酸价达83，富含钾、钙、镁、铁、磷、硒等无机元素及维生素B5和维生素E。中国毛虾是一种营养价值极高的海洋低值虾类，其独特的氨基酸结构使其在呈味、营养保健方面均具有较大的开发利用价值[3]，但目前对于中国毛虾的研究较少。气味作为中国毛虾的重要风味特征之一，对其食用品质有重要影响，但关于赋予其气味的挥发性风味成分及贮藏过程中挥发性成分的变化规律尚未见报道。固相微萃取技术（SPME）是近年来提出的一种新型的样品前处理和富集技术[4]，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，具有操作简单、无需有机溶剂、灵敏度高、选择性强等优点[5]。已经被广泛的应用于水产品挥发性风味物质的检测[6]，但关于SPME在中国毛虾虾皮贮藏过程中挥发性风味分析的研究尚未见报道。

实验以中国毛虾虾皮为研究对象，采用HSSPME-GC-MS法对虾皮在25℃和37℃贮藏条件下不同时期挥发性风味成分进行测定，通过主成分分析和聚类分析方法，初步探明虾皮在贮藏过程中挥发性风味成分的变化规律，并分析和评价挥发性物质对虾皮总体风味的影响，为虾皮类水产品新鲜度评价及保藏措施等提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中国毛虾样品：采自浙江省舟山市六横镇某加工厂，新鲜加工后半干熟制产品，含水率40%左右，以25 g每包分装到透明PE袋。

1.2 仪器与设备

QP-2010 GC-MS，日本津岛科技有限公司；PMDMS 75 μm萃取头，美国Supelco公司；固相萃取装置，美国Supelco公司；HGC-12D干式氮吹仪，天津恒奥科技发展有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 虾皮样品的制备

将包装好的虾皮样品当天带回实验室于25℃和37℃下贮藏，每隔3 d取样一次。

1.3.2 挥发性成分测定方法

1.3.2.1 检测样品制备 将虾皮研碎并混合均匀，取样品碎末1.5 g于带盖儿的15 mL顶空瓶中，50℃预热30 min，用PMDMS 75 μm萃取头萃取30 min，用气相色谱-质谱仪测定。

1.3.2.2 检测条件 色谱条件：色谱柱柱型为Vocol 1.8 μm×60 m×0.32 mm，氦气为载气，载气流速是0.9 mL/min，进样口温度设为250℃，升温程序：初始色谱柱柱温40℃保持4 min，再以6℃/min升至230℃，保持8 min。质谱条件：电离方式EI，电子能量70 eV，检测器电压350 V，离子源温度220℃，接口温度250℃，质量扫描范围35～450 m/z。

1.3.3 数据处理

气质联用仪数据处理由Xcalibur软件系统完成，未知化合物经计算机检索同时与NIST谱库和Wiley谱库相匹配，且仅当正反匹配度均大于800（最大值为1 000）的鉴定结果才予以采纳；挥发性成分定量分析采用峰面积归一法。利用SPSS 19.0软件对虾皮贮藏过程中的挥发性成分进行主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏温度下中国毛虾各类挥发性成分及其相对含量

中国毛虾虾皮在25℃和37℃贮藏条件下共检出7大类49种挥发性物质（见表1），从表1结果可以看出，挥发性成分包括烃类12种，酮类8种，醛类5种，醇类9种，酯类6种，酸类3种，含氮、硫化合物6种。

由挥发性成分的相对含量分析，新鲜虾皮中主要的挥发性物质为醇类（34.68%）、烃类（29.38%），其中1-戊醇含量高达15.34%。随着贮藏时间的延长，烃类、酯类物质的相对含量逐渐减少，酮类、酸类及含氮、硫化合物均逐渐增多（图1和图2），贮藏至18 d时，含氮、硫化合物的相对含量分别由14.54%（25℃）和14.54%（37℃）增加至52.16%（25℃）和64.45%（37℃）。

2.2 主成分分析结果

主成分分析是指利用降维的思想，将多个指标简化为少量综合指标，用少量综合指标反映原来变量信息的一种统计方法[7]。虾皮在贮藏过程中得到的挥发性物质峰面积比较离散，采用主成分分析，对样品的相似性及差异性进行明确评价。为区分虾皮不同温度下贮藏期间挥发性物质组成的差异，对42种挥发性物质（烷烃类除外）进行主成分分析，结果如表2所示。25℃贮藏条件下得到主成分1的贡献率为59.009%，主成分2贡献率为27.062%，主成分3贡献率为8.201%，3个主成分的贡献率累积达到94.272%；37℃贮藏条件下得到主成分1的贡献率为61.387%，主成分2的贡献率为24.908%，主成分3的贡献率为5.824%，3个主成分的贡献累积达到96.842%。前3个主成分能较客观反映原有变量的信息，因此选取前3个主成分作为数据分析的有效成分。

主成分所包含的因子载荷系数能够综合反映出虾皮中各挥发性风味物质对各主成分的影响，初始因子负荷越大，则主成分对该变量的代表性越强[8]。25℃和37℃贮藏下，虾皮在贮藏过程中挥发性成分主成分分析载荷图见图3和图4。由图3 a可看出，Alc19、Alc20、Ald14、Ald18、Alke1、Alke2、K7、Es28、Es30、Es32、Py38 等与第 1 主成分高度正相关，分别为甲硫醇、1-戊烯-3-醇、2-乙基己醛、4-羟基-3-甲基丁醛、苯乙烯、2-蒎烯、3，3-二甲基-2-丁酮、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丙酸异戊酯、2，5-二甲基吡嗪等。Alc26、K13、K8、K10、K11、K12、Ac35等在主成分2上有较高的载荷，分别为1-辛烯-3-醇、3-辛酮、3-戊酮、丙酮、2-戊酮、2，3-戊二酮、丁酸等。由图 3b可看出，Eth41、Ald17、Es32、Ald16等与主成分3高度正相关，分别为二甲基硫醚、戊醛、丙酸异戊酯、戊醛等。

由图 4c 可知，Alc19、Alc20、Alc22、Alc23、K7、Alke1、Alke2、Ald14、Ald18、Es28、Es30、Py38、Eth41等与第1主成分高度正相关，分别为甲硫醇、1-戊烯-3-醇、顺-2-戊烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、3，3-二甲基-2-丁酮、苯乙烯、2-蒎烯、2-乙基己醛、4-羟基-3-甲基丁醛、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2，5-二甲基吡嗪、二甲基硫醚等。Ac35、K8、K9、K11、K12、Py39、Ac36、S42 等在主成分 2 上有较高的载荷，分别为丁酸、3-戊酮、3-甲基-2-戊酮、2-戊酮、2，3-戊二酮、吡嗪、3-甲基丁酸、二甲基二硫等。由图4d可知，K10、Alc25、Alc26等与主成分3高度正相关，分别为丙酮、2-甲基丁醇、1-辛烯-3-醇等。

表1 不同贮藏温度下虾皮挥发性物质种类及其含量变化

表1 续 不同贮藏温度下虾皮挥发性物质种类及其含量变化

图2 37℃贮藏期间虾皮挥发性物质变化趋势

表2 挥发性成分特征值与累计贡献率

图3 25℃贮藏期间不同贮藏时期虾皮挥发性成分主成分分析载荷图

图4 37℃贮藏期间不同贮藏时期虾皮挥发性成分主成分分析载荷图

将各特征向量数据标准化后，各主成分得分如表3所示。由表3可知，25℃与37℃贮藏过程中第1天与第3天样品均与主成分1相关性最大，第6天与第9天样品与第3主成分相关性最大，第18天样品与主成分2相关性最大。由此可知，第1主成分代表了第1天、第3天的虾皮样品，第2主成分代表了第18天的虾皮样品，第3主成分代表了第6天、第9天的虾皮样品。

2.3 聚类分析结果

聚类分析是将样品按照品质特性的相似程度进行分类，能够准确的反映出研究对象或者指标的相似程度的一种统计方法[9]。对不同贮藏期间的虾皮样品进行聚类分析，结果如图5、图6所示。由图5、图6可知，25℃与37℃贮藏过程中虾皮样品的聚类方式基本相同，第1天的虾皮样品自成一类，第3天与第6天的虾皮样品聚为一类，第9天与第12天的样品聚为一类，第15天与第18天的样品聚为一类，这与虾皮样品贮藏过程中的感官评分、菌落总数以及pH值等测定结果一致[10]。

表3 标准化后的主成分得分

图5 25℃贮藏下不同贮藏时期虾皮样品的聚类分析图

3 讨论

虾皮贮藏过程中的挥发性物质一方面是虾本身特有的风味，另一方面是由内源酶和微生物的作用产生的。随着贮藏时间的延长，蛋白质、脂肪以及碳水化合物等物质逐步分解成胺、醛、酮、酸等小分子呈味物质。烷烃类物质一般来自于脂肪的降解以及氨基酸的氧化，其阈值较高，对虾皮的风味没有很大的影响，但新鲜虾皮中，相对含量较高的烃类物质对虾皮风味的形成有一定贡献[11]。

醇类化合物可能由脂质氧化酶对脂肪酸的分解、脂肪的氧化分解、脂肪酸的氢过氧化物的分解生成或者由羰基化合物还原生成醇[12]。醇类化合物的风味阈值较高，对虾皮的风味贡献不大。小分子的烷醇可能是不饱和脂肪酸的热降解产物，呈脂肪香、清香，随着碳原子数的增多阈值也相对增大，不饱和醇的阈值相对较低。新鲜的虾皮中1-戊醇的含量较高，其呈现泥土味、腥味及植物清香味，对新鲜虾皮呈腥味具有一定的作用[13]。虾皮在37℃下贮藏至第6天检测到的1-辛烯-3-醇具有蘑菇香味，是一种亚油酸的氢过氧化物的降解产物，在海水鱼及淡水鱼的挥发性成分中均能检测到[14]。

醛类物质对肉品的特征性风味贡献较大，小分子醛类具有强烈的刺鼻性气味，中等分子大小醛类具有脂香、油香味[15]。本试验检出3-甲基丁醛以及2-甲基丁醛是由亮氨酸经微生物降解作用或化学反应产生[15]，分别具有巧克力味和焦糖味，在熟虾、蟹中均可检测到[16]。虾皮贮藏过程中共检测到8种酮类物质，尤其是贮藏后期，检测到的酮类物质种类及含量均有所增加。酮类物质阈值较低，多由不饱和脂肪酸的氧化、热降解、氨基酸降解或微生物氧化而产生，主要有2-丁酮、丙酮等，不饱和的酮类呈黄油味和果香味[17]。

图6 37℃贮藏下不同贮藏时期虾皮样品的聚类分析图

酸类物质来源较复杂，其阈值相对较低，贮藏后期检测到丙酸、丁酸及3-甲基丁酸。丙酸、丁酸等小分子酸类主要是贮藏过程中糖类物质经微生物降解产生，使贮藏后期的虾皮呈现酸臭气味；3-甲基丁酸则是由氨基酸经微生物降解产生，具有腐臭气味[18]，可能是虾皮贮藏后期腐臭气味的来源之一。含硫或含氮类物质主要来自于水产品中氨基酸和还原糖之间的Maillard反应及蛋白质降解、核苷酸降解、氨基酸降解及硫胺素的热降解，具有硫样香气、肉香味及洋葱气味[19]。含硫、氮物质的阈值较低，其在新鲜虾皮中含量较少，但随着贮藏时间的延长其含量逐渐增多，对贮藏后期虾皮风味形成起到了一定的作用[20]。虾皮中蛋白质含量丰富，高达42.50%[10]，在微生物的作用下蛋白质逐渐分解成小分子肽和氨基酸，最终分解成三甲胺、氨气、硫化氢及甲基硫等低阈值物质[21]，从而使虾皮散发出刺鼻的具有腐败特征的恶臭味，其中三甲胺增加最为明显。新鲜虾皮中检测出二甲基硫醚，丁浩辰[22]检测到二甲基硫醚在磷虾虾仁中相对含量较高，为磷虾虾仁的关键风味成分。由此推测二甲基硫醚对新鲜虾皮的呈味作用具有一定的贡献。随着贮藏时间的增加，检测到二甲基二硫，其具有扩散性的强烈洋葱气味[20]。

4 结论

采用固相微萃取结合气质联用技术分析虾皮在不同贮藏温度下贮藏过程中挥发性风味成分变化情况，共检测出49种主要的挥发性物质，其中醇类、烃类等物质相对含量较高。两种贮藏温度下贮藏过程中烃类、酯类物质含量逐渐减少，醛类物质波动较小，酮类、酸类及含氮、硫化合物均有所增加，随着贮藏时间的延长，含氮、硫等低阈值物质明显增加，使虾皮散发出氨臭味。

通过对虾皮贮藏过程中挥发性物质种类及含量进行主成分分析，结果显示，贮藏初期虾皮中风味物质以醇类、酯类、醛类为主，在第1天和贮藏3天的虾皮样品的特征挥发性物质主要是甲硫醇、1-戊烯-3-醇、2-乙基己醛、4-羟基-3-甲基丁醛、2-蒎烯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丙酸异戊酯等；贮藏18天的虾皮样品的特征挥发性物质主要是3-戊酮、丙酮、、2，3-戊二酮、丁酸、3-甲基-2-戊酮、吡嗪、3-甲基丁酸、二甲基二硫等。此外，通过对虾皮贮藏期间的挥发性物质进行聚类分析，将具有不同风味物质种类或浓度差异性样品分成几种不同质量等级的样品，有效的区分出不同贮藏期的虾皮样品，为虾皮制品的加工及贮藏保鲜提供了理论依据。

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新发现：让养殖户头疼的蓝藻以后可能用来发电

据最新一期《技术》杂志报道，加拿大研究人员发现并设计出一种可从蓝藻光合作用和呼吸作用中捕获电能的微光合电池技术。这项新颖的可扩展技术或使人类能够利用更加经济的方式生产清洁能源，进而使最终获取无碳能源成为可能。

作为缓解并最终消除全球气候变化影响的潜在解决方案，清洁能源备受瞩目，全球范围已掀起了一股清洁和绿色无碳能源风潮。清洁能源的主要来源是太阳，其每小时辐射的能量要比地球人类一年消耗的能量还要多。因此从太阳捕获能源的技术成为将能源转向生态友好型的重要工具。

发生在植物细胞中的无论是光合作用还是呼吸作用，都涉及电子传递链，其主要概念是捕获蓝绿藻释放的电子。光合作用和呼吸作用的电子传递链可积极捕获电能。

加拿大康考迪亚大学光生物微系统实验主任穆素库麦伦·帕克利萨米博士设计的微光合电池包含阴极、阳极和质子交换膜。电池的阳极室含有蓝藻，可将电子释放到位于阴极的氧化还原剂电极表面。一个外部负载则用以提取电子。该电池可产生993 mV的开路电压，功率密度为36.23 W/cm2。电池性能可经由缩短质子交换膜的两个电极间的距离及更高效的设计得到增强。

研究人员表示，该微光合动力电池具有明显的军事和无线应用价值，也可作为生物MEMS（微机电系统）器件的电力来源。

（www.bbwfish.com）

Analysis of volatile compounds of Acetes chinensis during storage by GC－MS

Zhu Yazhu，Li li，Le Jiansheng
（Zhejiang International Maritime College，Zhoushan 316021，China）

Headspace solid phase micro-extraction (SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)was performed to detect the volatile compounds in Acetes chinensis during storage at different temperature．The diversity among tested samples were investigated by using principal component analysis(PCA)and cluster analysis to analyse the changes of volatile components in Acetes chinensis.A total of 49 compounds was identified，including hydrocarbons，ketones，aldehydes，alcohols，esters，acids，nitrogen and sulfur compounds.The results of PCA analysis showed that the volatile characteristics of Acetes chinensis at different storage periods were different，however，the characteristics of flavor composition was basically the same at 25 ℃and 37℃.The different quality characters of Acetes chinensis samples were divided into 4 groups during the storage processing by cluster analysis.This study provides a scientific basis for the processing and storage of shrimp products.

Acetes chinensis；volatile compounds；storage；SPME

S983

A

1004-2091（2017）07-0001-09

2017-01-09）

10.3969/j.issn.1004-2091.2017.07.001

浙江省自然科学基金面上项目（LY15C200015）；舟山市科技局公益类科技项目（2014C31052）

朱亚珠，女，副教授，主要从事水产品加工与质量控制研究.E-mail:zhuyazhu09@163.com