5 种脱色剂对粗鱼油挥发性风味物质及脂肪酸组成的影响

宋恭帅，彭 茜，张蒙娜，沈 清,2，戴志远,2,*

（1.浙江工商大学海洋食品研究院，浙江 杭州 310012；2.浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室，浙江 杭州 310012）

粗鱼油是由鱼内脏、鱼骨及鱼皮等鱼类加工副产物经提炼得到的未经精制的动物油脂[1]，其中含有水分、色素及胶溶性和脂溶性等杂质，还有部分游离脂肪酸及呈腥味物质[2]。由于存在各类色素及杂质，粗鱼油颜色多偏深褐色。

目前，国内外对不同脱色剂的吸附特性及作用效果差异的研究相对较少。马云肖[3]综述了几种常见油脂脱色剂的吸附特性，但未进行实验研究。而对脱色剂在脱色过程中对鱼油挥发性成分及脂肪酸组成变化研究更少。故本实验选取凹凸棒土、硅藻土、活性白土、活性炭和沸石这5 种脱色剂分别对粗鱼油进行吸附脱色，并利用气相色谱仪对鱼油中脂肪酸组成进行分析，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术定性分析其挥发性风味物质变化，并结合感觉阈值确定脱色后鱼油的主体风味成分，为粗鱼油脱色过程中脱色剂的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

粗鱼油（由金枪鱼与鳀鱼加工下脚料提炼制得）浙江舟山奥旭鱼油制品有限公司；凹凸棒土、硅藻土、沸石 常州鼎邦矿产品科技有限公司；活性白土、活性炭 徽省黄山市白岳活性白土有限公司。实验所用试剂均购于西陇化工股份有限公司。

1.2 仪器与设备

50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷涂层萃取头 美国Supelco公司；7890A气相色谱仪 美国Agilent公司；Trace GC Ultra气相色谱与DSQ II质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

称取500 g粗鱼油经脱胶、脱酸工艺[4-5]制得未脱色鱼油，将制得的未脱色鱼油用5 种脱色剂进行脱色处理[6]，最后得到脱色鱼油。

1.3.2 理化指标测定

分别测定未脱色鱼油及经脱色处理得到的脱色鱼油的酸价、过氧化值、碘值及皂化值的变化。酸价：参照GB 5009.229—2016《食品中酸价的测定》中的冷溶剂指示剂滴定法测定，结果以KOH计；过氧化值：参照GB 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》中的滴定法测定；碘值：参照GB/T 5532—2008《动植物油脂 碘值的测定》中的方法测定；皂化值：参照GB/T 5534—2008《动植物油脂 皂化值的测定》中的方法测定，结果以KOH计。

1.3.3 感官评定

采用描述性感官评价法对脱色鱼油的感官特性进行分析。此实验由10 名具有油脂方面感官评价经验的专业人员共同完成（5 名男性和5 名女性，年龄在22～40 岁）。选择鱼腥味、青草味、哈喇味、酸败味及油炸味这5 种特征风味用于评价鱼油挥发性风味差异[1]，并根据气味强弱进行打分评定（＋2，很强；＋1，强；0，一般；-1，弱；-2，很弱）[7]。

1.3.4 脂肪酸含量测定

1.3.4.1 鱼油甲酯化

称取100 mg脱色鱼油于具塞试管中，加入2 mL 0.5 mol/L的NaOH-CH3OH溶液，充分摇匀，65 ℃水浴加热30 min，取出后自然冷却，再加入2 mL 15% BF3-CH3OH溶液，充分摇匀，65 ℃水浴加热3 min，取出后自然冷却，然后加入2 mL正己烷提取，静止分层，取上层清液并加入少量无水Na2SO4，过有机相滤膜后用气相色谱仪进行脂肪酸相对含量测定[8-9]。

1.3.4.2 气相色谱检测条件

HP-88氰丙基色谱柱（30 m×0.25 mm，0.20 μm）；载气H2，不分流进样；进样量1 μL；检测温度220 ℃；程序升温：起始柱温70 ℃，以15 ℃/min升至120 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至175 ℃，保持10 min；最后以5 ℃/min升至220 ℃，保持5 min。

1.3.5 挥发性成分分析

1.3.5.1 固相微萃取条件

称取5 g脱色鱼油样品置于15 mL顶空进样瓶中，60 ℃条件下平衡10 min，并将老化好的50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷涂层萃取头插入进样瓶顶空部分，60 ℃条件下吸附30 min，取出后插入气相色谱进样口，250 ℃解吸3 min。

1.3.5.2 气相色谱-质谱检测条件

气相色谱条件：TR-35 MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：高纯氦气；进样口温度250 ℃，不分流进样；升温程序：初始温度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升至90 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持7 min。

质谱条件：离子源温度200 ℃；电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度250 ℃；检测器温度280 ℃；质量扫描范围m/z 30～500。

1.3.6 关键风味成分的评价

样品总体风味的贡献采用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）法进行评价[10]。对样品总体风味贡献最大的组分定义为ROAVstan=100，对其他挥发性风味成分的ROAV按下式计算：

式中：Cri、Ti分别为各挥发性组分的相对含量/%和相对应的感觉阈值/（μg/kg）；Crstan、Tstan分别为对样品总体风味贡献最大的组分的相对含量/%和相对应的感觉阈值/（μg/kg）[11-12]。

1.4 数据处理

实验数据定性分析时，通过NIST 2.0谱库做自动检索确认定性，且仅当正反匹配度均大于800（最大值为1 000）的鉴定结果才予以保留。定量分析时采用峰面积归一化法求得各挥发性成分在脱色鱼油中的相对含量[13]。

2 结果与分析

2.1 理化特性测定结果

表1 鱼油理化特性Table 1 Physicochemical characteristics of fish oils

如表1所示，酸价通常与油中游离脂肪酸及不良风味物质的存在有关[14]。鱼油经脱色处理后，部分游离脂肪酸与不良风味物质被去除，使其酸价较未脱色鱼油有所降低，其中以活性白土作用效果最为显著。过氧化值主要反映油脂中氢过氧化物的含量，是判断产品品质好坏的重要指标[15]。脱色剂具有良好的吸附作用，能将氧化降解产物及易造成氧化的物质吸附，提高鱼油抗氧化性[16]。活性白土作用效果最好，硅藻土则最差。碘值与油脂中不饱和脂肪酸所占比例密切相关，可表征其脂肪酸的不饱和程度[14]。而皂化值则主要测定油脂中甘油酯含量[17]。脱色处理后，鱼油碘值与皂化值均无明显变化。

2.2 感官评价结果

表2 鱼油色泽评价Table 2 Color evaluation of fish oils

如表2所示，经5 种脱色剂脱色后，鱼油色泽差异明显。经凹凸棒土和活性白土脱色处理的鱼油呈现淡黄色且澄清透亮，脱色效果更好于其他3 种脱色剂。

如图1所示，鱼油的感官特性与其中存在的特征风味物质密切相关，此外，鱼油感官特性不仅能反映其整体品质，还能表征鱼油本身的氧化程度[18]。未脱色鱼油有很强的鱼腥味和酸败味，不易被消费者接受。鱼油脱色处理后，其风味组成有了较明显差异。经活性白土吸附脱色后，鱼油色泽虽变得淡黄色且澄清透亮，但产生的青草味与轻微鱼腥味夹杂，仍有一股不愉快的气味。沸石的脱色作用较其他4 种脱色剂差，但其对鱼油整体风味的影响最大，能有效去除大量不良风味物质从而提高鱼油感官品质，而凹凸棒土、硅藻土及活性炭对鱼油风味作用效果一般。

图1 鱼油感官评分的二次判别分析Fig. 1 Quadratic discriminant analysis (QDA) of sensory scores of fish oils

2.3 脂肪酸组成结果

表3 不同种粗鱼油的脂肪酸组成和相对含量Table 3 Fatty acid composition of crude and decolorized fish oils%

由表3可知，粗鱼油约由20 种脂肪酸组成，主要分布在C12～C22。粗鱼油在精制过程中，会对脂肪酸组成及相对含量造成不同程度的影响。未脱色和脱色鱼油的脂肪酸组成差异不大，饱和脂肪酸约9 种，不饱和脂肪酸约14 种。在脱色后，粗鱼油脂肪酸相对含量有明显变化且不同脱色剂之间也有差异。未脱色前，粗鱼油的饱和脂肪酸相对含量为（36.93±0.27）%，而脱色后，其相对含量由高到低依次是硅藻土（34.77±0.28）%、沸石（34.64±0.37）%、活性炭（34.47±0.23）%、凹凸棒土（34.32±0.21）%、活性白土（34.20±0.54）%，且差异显著。

鱼油富含ω-3多不饱和脂肪酸，其中二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）含量最丰富，是海洋生物所特有[1]，且EPA和DHA有很好的生理活性[19-21]。粗鱼油未脱色前，EPA＋DHA相对含量为（28.17±0.11）%；脱色后，其相对含量均有所提高，分别为活性炭（29.32±0.08）%、硅藻土（29.52±0.03）%、沸石（29.58±0.08）%、凹凸棒土（29.63±0.08）%、活性白土（29.84±0.03）%。另外，不饱和脂肪酸总相对含量也得到提高，其中以凹凸棒土和活性白土脱色效果最优。

2.4 挥发性成分测定结果分析

2.4.1 挥发性成分及相对含量

利用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对脱色后鱼油中挥发性物质进行分析，如图2、表4所示，共鉴定出72 种挥发性物质，包括醇类13 种、醛类9 种、酮类11 种、烃类30 种、酸酚类6 种及其他类3 种。从图2可以看出，各类挥发性风味物质的相对含量在脱色后有较明显变化且5 种脱色剂的脱色效果差异较大。

图2 不同种粗鱼油中挥发性风味物质的相对含量Fig. 2 Relative contents of volatile compound classes in crude and decolorized fish oils

醇类化合物在未脱色鱼油中的相对含量为（7.46±0.51）%，经脱色剂处理后，其相对含量有明显减少。凹凸棒土（6.02±0.49）%、硅藻土（5.30±0.37）%、活性白土（4.60±0.36）%、沸石（4.00±0.37）%、活性炭（3.73±0.33）%。醇类化合物的阈值一般较高，除部分烯醇类有特殊风味外，其他对食品挥发性风味贡献相对较小[22]。其中具有鱼腥味的1-戊烯-3-醇，脱色后其相对含量降幅最大，分别为未脱色鱼油（0.89±0.01）%、硅藻土（0.37±0.11）%、凹凸棒土（0.36±0.04）%、活性炭（0.30±0.03）%、沸石（0.21±0.01）%、活性白土（0.18±0.01）%。说明在整个脱色过程中，脱色剂对粗鱼油整体挥发性风味会有影响。

在脱色后，粗鱼油中酮类化合物总相对含量有明显降低。未脱色粗鱼油中酮类相对含量为（5.99±0.16）%，经5 种脱色剂脱色后其相对含量分别为活性白土（3.67±0.29）%、活性炭（3.42±0.38）%、硅藻土（3.26±0.05）%、沸石（2.73±0.25）%、凹凸棒土（1.55±0.13）%。酮类化合物的阈值一般较低，对粗鱼油整体挥发性风味贡献较大。

醛类、烃类化合物是粗鱼油嗅感的主要物质[23]。醛类化合物的阈值一般较低，对鱼油挥发性风味贡献较大。脱色前后共检测出9 种醛类化合物，分别为3-呋喃甲醛、丁醛、己醛、壬醛、2-乙基丁烯醛、十一醛、十二醛、苯甲醛、视黄醛。醛类化合物总相对含量在脱色后有较大变化，其中己醛、壬醛、十一醛的相对含量较大且阈值小，对粗鱼油挥发性风味影响大。烃类化合物主要是烷基自由基脂肪酸自氧化的产物[24]，脱色前后共测得30 种烃类化合物，主要由烷烃、烯烃和芳香烃组成。这些挥发性风味物质相对含量变化不大，且阈值较高，故对粗鱼油整体挥发性风味的影响不大。

另外，由于酸酚类及其他类化合物的阈值很高且在脱色后其相对含量变化并不是特别明显，故对粗鱼油整体挥发性风味几乎没有影响。

表4 不同种粗鱼油的挥发性成分的相对含量Table 4 Relative contents of volatile compounds in crude and decolorized fish oils

续表4

2.4.2 主体风味成分的确定

表5 不同种粗鱼油挥发性风味成分的ROAV及其气味特征Table 5 Relative odor activity values and odor characteristics of crude and decolorized fish oils

挥发性风味物质的相对含量与风味特征之间无直接关系，其对总体风味的贡献是由挥发性组分在风味体系中的浓度和感觉阈值共同决定[25]。根据表5所示的各挥发性成分的相对含量和感觉阈值，其中壬醛在粗鱼油中的相对含量较高且其阈值为1 μg/kg，对粗鱼油的总体风味贡献最大，故定义壬醛ROAVstan为100。通过计算分析，得出粗鱼油主体风味成分构成，并对重要风味化合物的气味进行特征描述。一般认为当ROAV不小于1的物质为所分析样品的主体风味成分，但ROAV不小于0.1且不大于1的物质对样品总体风味也有比较重要的影响，且ROAV越大对样品整体风味贡献越大。由表5可得，脱色后粗鱼油的主体风味由壬醛、己醛、十一醛、2-壬酮、2-十一酮等组成，这些物质共同赋予了鱼油腥味、脂肪香味、油脂气息、青草味、蜡香、泥土味、蘑菇香等。

醛类化合物是粗鱼油脱色后主体风味物质最主要的来源，其对整体风味贡献极大。饱和直链醛壬醛、己醛、十一醛等对粗鱼油的风味贡献大，这些饱和直链醛通常呈现鱼油腥味、脂肪味及青草香味等。由此可知，凹凸棒土和活性白土脱色剂的脱臭效果较硅藻土、活性炭和沸石差。

酮类物质对鱼油主体风味物质的贡献也较大。酮类物质的阈值比醛类高，有独特的清香和果香[26]，且不同种类的酮类化合物阈值相差较大。其中2-壬酮、2-十一酮的阈值小，且其ROAV大于1，对粗鱼油整体风味影响大。而其余几种酮类物质均在ROAV不小于0.1且不大于1的范围内，但具有脂香气味，对鱼油整体风味有重要修饰作用。醇类、烃类及酸类化合物的ROAV均小于1，对粗鱼油整体风味仍有辅助作用。

3 结 论

鱼油精制过程中主要采用吸附脱色法进行脱色处理。吸附是物理反应，不会产生化学变化，操作简单，附加物少，适用性强。常用的吸附剂是活性白土、活性炭及硅藻土等。脱色过程在油脂精制工艺中占重要地位，吸附剂在除去色素的同时也可吸附鱼油中存在的一些游离脂肪酸、氧化产物、不良风味物质、皂粒、痕量金属等杂质，不仅能改善鱼油风味与感官特性，还可提高其贮藏稳定性。但在实际工业生产过程中，更多只关注鱼油色泽的改变，并未通过系统地研究脱色剂对鱼油挥发性成分、脂肪酸组成、理化指标及感官品质等方面的作用效果，来选择最佳的脱色剂。

5 种脱色剂特性的差异造成其对粗鱼油理化指标、感官品质、脂肪酸组成及挥发性成分作用效果的不同。通过气相色谱和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱对脱色后鱼油脂肪酸含量及挥发性风味物质进行分析，并计算ROAV以确定其主体风味物质主要有壬醛、己醛、十一醛、2-壬酮、2-十一酮，并赋予鱼油腥味、脂肪香味、蜡香等特征气味。凹凸棒土和活性白土的脱色效果最佳，能有效降低酸价、过氧化值，但脱臭效果较硅藻土、活性炭和沸石差。而5 种脱色剂对鱼油碘值及皂化值的作用效果一般。在今后的研究中将对多种脱色剂进行复配研究，以期达到脱色与脱臭作用兼得的效果。本研究结果对今后改善鱼油脱色工艺及脱色剂选择和不良风味等方面有理论指导意义。