鲐鱼干制过程中风味物质及风味活性物质分析

王 珏 林亚楠 马旭婷 徐祖东 戴志远，2* 张益奇，2

（1浙江工商大学海洋食品研究院 杭州 310012

2浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室 杭州 310012）

鲐鱼又称青花鱼，其肉富含蛋白质和DHA、EPA等多不饱和脂肪酸，并含有丰富的磷、铁等人体必需的营养元素[1]。近年来，随着大、小黄鱼、带鱼等传统海洋经济鱼类资源的锐减，鲐鱼等海洋中上层鱼类逐渐成为重要的捕捞对象[2]。2015年，我国鲐鱼年捕捞量达47万t，居所有海洋捕捞鱼类的第4位[3]。为方便贮藏，鲐鱼多以干制品等形式进行销售。近年来对其干制过程中的风味研究也受到越来越多的关注。

目前国内外关于鲐鱼的营养、保鲜、贮藏以及加工工艺等方面的研究较多[1，4-6]，而对其挥发性成分的研究相对较少[7-8]。本文通过固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）对鲐鱼干制过程中的4个阶段样品（新鲜、蒸煮、烘干、晒干）的挥发性成分进行提取，用气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography and mass spectrometry，GC-MS）分析4个加工阶段鲐鱼的挥发性风味物质变化，结合质谱库检索法（MS）和保留指数法（RI）对挥发性成分进行鉴定，并采用相对气味活度法（ROAV）来确定主体香气成分，旨在为鲐鱼加工过程中工艺的优化及品质管理提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与制作工艺 新鲜鲐鱼，产地台州，采购于浙江新天久有限公司（台州），挑选个体质量0.5 kg左右的鲐鱼，-10℃冷藏，备用。

干制工艺：

1）蒸煮 新鲜鲐鱼→去头、尾，剪鳍，洗净→锅中加入清水→85℃蒸煮20 min→95℃蒸煮5 min→冷却→-10℃冷藏，备用。

2）烘干 蒸煮鲐鱼→平铺→冷风吹12 h→-10℃冷藏，备用。

3）晒干 烘干鲐鱼→平铺→自然日晒6 h→冷却→-10℃冷藏，备用。

1.1.2 主要试剂 氯化钠（分析纯），成都市科龙化工试剂有限公司；C8～C20正构烷烃（色谱纯），美国Sigma公司。

1.1.3 主要设备仪器 75μm CAR/PDMS涂层萃取头，美国Supelco公司；Trace GC Ultra气相色谱与DSQⅡ质谱联用仪，美国Thermo Fisher Scientific公司。

1.2 方法

1.2.1 样品采集 因腹部肌肉脂肪含量较高且个体差异较大，故后续试验均选取脂肪分布均匀的背部肌肉作为研究对象。

1.2.2 固相微萃取条件 将鲐鱼背部肌肉于室温下迅速剪成0.5 cm左右的颗粒，取6 g样品置于15 mL顶空进样瓶中，加入0.15 g的氯化钠（无机盐的加入可增加样品的离子强度，降低挥发性风味物质的溶解度，使其可以充分挥发[9]），搅拌均匀，用聚四氟乙烯隔垫密封，70℃下平衡10min，插入已老化的CAR/PDMS萃取头在70℃下吸附挥发性物质40min，然后在GC-MS进样口解吸4 min，平行测定3次。

1.2.3 GC-MS测定条件 色谱条件：色谱柱：TR-35 MS，30 m×0.25 mm，0.25 μm；载气：He；载气流速：0.8 mL/min；分流方式：不分流进样；升温程序：40℃保持2 min，以4℃/min使温度上升至92℃，保持2 min，以5℃/min使温度上升至200℃，再以6℃/min使温度上升至240℃，保持6 min。

质谱条件：电子电离（electron ionization，EI）离子源，电子能量70 eV，离子源温度250℃，传输杆温度250℃，质量扫描范围m/z 33～450。扫描方式为全扫描，调谐文件为标准调谐。

1.2.4 数据处理 定性分析：对检测结果的定性分析，通过检索NIST2.0标准谱库以及计算保留指数（因正构烷烃标准品的碳原子数在8～20之间，故只能计算碳原子数在8～19之间的挥发性物质的保留指数）共同确定。保留指数根据式（1）计算[10]：

式中，Tx——待确定化合物的保留时间；Tn——与待确定化合物拥有相同碳原子数的正构烷烃的保留时间；Tn+1——比待测化合物碳原子数多一个的正构烷烃的保留时间；n——待测物质的碳原子数目。

半定量分析：利用 Excel数据处理软件，扣除色谱图中的硅氧烷类杂峰及其它非嗅感物质杂峰，计算挥发性风味物质的总峰面积，采用面积归一化法计算各化合物的相对含量。

1.2.5 关键风味化合物的确认 采用ROAV法评价各挥发性物质对鲐鱼蒸煮前后风味的贡献，定义对样品风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，对其它挥发性组分则有：

式中，Cri、Ti——各挥发性组分的相对百分含量和相对应的感觉阈值；Crstan、Tstan——对样品总体风味贡献最大的组分的相对百分含量和相对应的感觉阈值。

2 结果与分析

2.1 4种鲐鱼样品的总离子流色谱图

采用顶空固相微萃取法分别萃取新鲜、蒸煮、烘干、晒干鲐鱼中的挥发性成分，并采用GC-MS分析，其对应的总离子流色谱图见图1、图2、图3和图4所示。通过谱库检索鉴定出60种挥发性风味化合物。其中烃类22种，醇类14种，醛类10种，含硫含氮含氧及杂环化合物10种，酮类4种。

图1 新鲜鲐鱼挥发性成分总离子图Fig.1 Total ion chromatograms of aromatic compounds released from fresh mackerel

图2 蒸煮鲐鱼挥发性成分总离子图Fig.2 Total ion chromatograms of aromatic compounds released from cooked mackerel

图3 烘干鲐鱼挥发性成分总离子图Fig.3 Total ion chromatograms of aromatic compounds released from air-dried mackerel

图4 晒干鲐鱼挥发性成分总离子图Fig.4 Total ion chromatograms of aromatic compounds released from sun-dried mackerel

2.2 SPME萃取分析4种鲐鱼样品的挥发性风味物质

由表1和表2可知，经过NIST2.0标准谱库检索及保留指数计算的定性分析，在新鲜鲐鱼中共鉴定出37种挥发性风味成分，包括醛类9种，酮类2种，醇类6种，烃类13种，含硫含氮含氧及杂环化合物7种。烃类占挥发性化合物的比例最大，达到25.04%；其次是醛类，为11.25%；含硫含氮含氧及杂环化合物、醇类、酮类分别占4.15%，3.16%和1.9%。

在蒸煮鲐鱼中共鉴定出47种挥发性风味成分，包括醛类8种，酮类4种，醇类13种，烃类17种，含硫含氮含氧及杂环化合物5种。醛类化合物占挥发性化合物的比例最大，达到23.37%；其次是烃类，达到18.09%；醇类、酮类、含硫含氮含氧及杂环化合物分别占5.7%，5.45%和1.81%。

在烘干鲐鱼中共鉴定出42种挥发性风味成分，包括醛类8种，酮类3种，醇类7种，烃类19种，含硫含氮含氧及杂环化合物5种。醛类化合物占挥发性化合物的比例最大，为22.31%；其次是烃类，为16.3%；含硫含氮含氧及杂环化合物、酮类、醇类分别占3.6%、3.31%和2.62%。

在晒干鲐鱼中共鉴定出43种挥发性风味成分，包括醛类7种，酮类3种，醇类7种，烃类20种，含硫含氮含氧及杂环化合物6种。醛类化合物占挥发性化合物的比例最大，为25.43%；其次是烃类，为13.26%；含硫含氮含氧及杂环化合物、醇类、酮类分别占5.56%，3.37%和2.68%。

醛类化合物由于其阈值较低，被认为是食品加工过程中产生的最有价值的挥发性化合物成分[11]。新鲜鲐鱼醛类的含量为11.25%，蒸煮后，其含量显著增加，上升至23.58%，烘干、晒干鲐鱼醛类含量分别为22.31%和25.43%。新鲜鲐鱼独有乙醛、苯乙醛，无十一醛；干制过程中鲐鱼的醛类种类变化不大。4个阶段共有的醛类化合物为6种，分别是：丁醛、己醛、苯甲醛、2-乙基-2-丁烯醛、壬醛、α，4-二甲基-3-环己烯-1-乙醛。鲐鱼经过蒸煮产生十一醛，且其在蒸煮鲐鱼中含量最大，壬醛、己醛含量也有所增加，这与马旭婷[12]在鲣鱼生样、熟样中对这3种醛的研究结果趋势一致。十一醛在熟猪肉的香气成分中被检测到，具有肉类的风味特征[13]，其阈值低，为 5 μg/kg，对鲐鱼风味贡献较大。己醛、壬醛主要来源于油酸、亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸等不饱和脂肪酸的氧化。其中，己醛来源于亚油酸氧化作用，亚油酸的自氧化产生了13-氢过氧化物，13-氢过氧化物断裂则生成己醛[14]；壬醛则是油酸氧化产生的[15]。不同的醛类呈现不同的气味。十一醛赋予脂肪香味。己醛被鉴定出普遍存在于淡水鱼及海水鱼中，常与C8、C9的挥发性化合物混合一起共同对鱼肉的香味做贡献[16]，在低浓度时呈现青草香味、果香味，但高浓度时有酸败和令人作呕的气味[17]。壬醛由于是油脂氧化的主要挥发性产物，能够产生特异的臭味，与腐败异味相关联。苯甲醛被认为是烤花生的主要香气化合物，具有令人愉快的杏仁香、坚果香和水果香[18]。蒸煮鲐鱼中醛类物质是新鲜鲐鱼的2倍多，这些醛类物质可能是区别新鲜鲐鱼与蒸煮鲐鱼特征风味的因素之一；烘干、晒干鲐鱼中醛类物质虽较蒸煮鲐鱼变化不大，但为新鲜鲐鱼的2倍左右，故也可以利用醛类物质区别新鲜鲐鱼与烘干、晒干鲐鱼的特征风味。醛类化合物对4个阶段的鲐鱼样品风味均有重要贡献。

酮类的阈值高于其同分异构体的醛类，对鲐鱼整体风味的形成贡献相对较小。新鲜鲐鱼酮类的含量为1.9%，蒸煮后，其含量增加至5.45%，烘干、晒干后酮类含量持续下降，分别为3.31%和2.68%。在4种鲐鱼样品中共检出4种酮类物质，分别是2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、2-十一酮。其中，2-庚酮在新鲜鲐鱼中未检测到，2-辛酮仅在蒸煮鲐鱼中检测到。2-庚酮、2-壬酮、2-十一酮均在蒸煮鲐鱼中含量最大，烘干、晒干后，其含量持续下降。酮类物质很可能是多不饱和脂肪酸受热氧化和降解的产物，其往往具有甜的花香和果香[19]，并且当酮类化合物的碳链增加，就会呈现更加明显的花香芬芳。2-壬酮是4种鲐鱼样品中含量最高的酮类物质，其具有短链饱和酮的特点，与大黄鱼的腐败变质[20]和猪肉[21]的新鲜度有关。在4种样品中含量均较高的2-十一酮是脂肪酮，是重要的牛奶奶香来源[22]，在黄鳍金枪鱼、鲣鱼的生样、熟样和罐头样中也有检出[12]。

一般来说，醇类物质由于自身高阈值的特点，对食品的风味贡献不明显[23]。不饱和醇气味独特，被认为有蘑菇味，且其阈值较直链饱和醇的低，故对鲐鱼的风味有一定的影响。鲐鱼的4种样品中共检出6种不饱和醇，分别为1-戊烯-3-醇、6-甲基-6-庚烯-4-炔-2-醇、1-戊炔-3-醇、Z-2-戊烯-1-醇、E-9-十四烯-1-醇和油醇，其中，4种样品中共同检出的醇类物质为1-戊烯-3-醇、Z-2-戊烯-1-醇。在4种样品中含量均较多的1-戊烯-3-醇能产生烤洋葱的香味，与鱼腥味的产生有关，被报道是构成很多鱼肉的主要腥味来源[24]。

鲐鱼的4种样品中，烃类物质的种类较其它挥发性物质是最多的。随着加工过程的进行，鲐鱼烃类物质的种类数逐渐增加，分别为13，17，19和20种，而其相对含量则不断减少，分别为25.04%，18.09%，16.3%和13.26%。总体来说，随着加工进行，长链烷烃含量不断减少，短链烷烃含量不断增加。其中，十五烷、辛烷、壬烷、十一烷的含量较高。烃类化合物是脂肪酸烷氧自由基的氧化的产物，其阈值一般很高，对整体风味影响较小，但有研究表明烷烃是肉类产品加热后产生的杂环化合物的前体物质，有助于增加鱼体的整体呈味[25]。而某些支链烷烃，如 2，6，10，14-四甲基十五烷是由于烷基自由基的脂质氧化过程或者类胡萝卜素分解而产生[22]，具有清新香甜的气味。

表1 鲐鱼4种样品挥发性风味成分的GC-MS鉴定结果Table1 Identification results of volatile compounds in 4 kinds of mackerel samples by GC-MS

（续表1）

表2 SPME法萃取4种鲐鱼样品挥发性风味成分的种类和含量Table 2 Specie and relative content of the volatile compounds in 4 kinds of mackerel samples

鲐鱼中其它风味化合物主要包括芳香烃、呋喃、噻唑、含氧杂环烷烃、酚类及酸类等。其中，4种鲐鱼样品中共检出4种芳香烃，分别是：苯、甲苯、乙苯和邻二甲苯。芳香烃一般是苯环氨基酸的降解产物，其中的一些芳香烃如甲苯、乙苯有着花香而赋予食品特殊的气味[26]。

2.3 ROAV法分析不同加工阶段的鲐鱼

为确定4种加工阶段的鲐鱼肉中的风味活性物质，将SPME法获得的挥发性风味物质进行ROAV值测定。ROAV越大的组分对样品总体风味的贡献也越大，一般认为 ROAV≥1的物质为所分析样品的关键风味成分，0.1≤ROAV≤1的物质则对样品总体风味具有重要修饰作用[27]。根据ROAV法获得4种样品中均以壬醛的香气值最高，所以定义壬醛的相对气味活度值为100，根据式（2）计算各挥发性风味物质的ROAV，结果如表3所示。

表3 4种鲐鱼样品挥发性成分的相对气味活度值（ROAV）Table 3 The ROAV of volatile compounds of 4 kinds of macrerel samples

新鲜鲐鱼中，关键风味物质有7种，分别为壬醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、2-壬酮、2-十一酮和乙苯，使新鲜鲐鱼主要带有青草味、鱼腥味、苦杏仁味、花香、皂香味；Z-2-戊烯-1-醇、苯并噻唑、丁醛、1-戊烯-3-醇也对新鲜鲐鱼风味有修饰作用。鲐鱼干制过程中，关键风味物质有6种，分别为壬醛、十一醛、己醛、2-壬酮、2-十一酮和苯甲醛。与新鲜鲐鱼相比，干制过程中的鲐鱼更具有浓郁的脂肪香味。丁醛、Z-2-戊烯-1-醇均对干制过程鲐鱼的风味有修饰作用，1-戊烯-3-醇对烘干鲐鱼也有风味修饰作用。

3 结论与讨论

经SPME处理样品，GC-MS检测挥发性物质，新鲜鲐鱼中检测出37种挥发性成分，蒸煮鲐鱼中检测出47种挥发性成分，烘干鲐鱼中检测出42种挥发性成分，晒干鲐鱼中检测出43种挥发性成分。SPME法鉴定出新鲜鲐鱼中烃类的相对含量最高，为25.04%，干制过程的鲐鱼均为醛类的相对含量最高，分别为23.37%，22.31%，25.43%。采用ROAV法分析鲐鱼加工不同阶段主体风味构成，结果表明新鲜鲐鱼的主体风味由壬醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、2-壬酮、2-十一酮和乙苯构成，气味特征是青草味、鱼腥味、苦杏仁味、花香、皂香味；鲐鱼干制过程中的主题风味由壬醛、十一醛、己醛、2-壬酮、2-十一酮和苯甲醛构成，相较于新鲜鲐鱼，其脂肪香味更浓郁。

SPME具有样品处理及分析操作简单省时的优点，已成为目前最常用的样品预处理方法之一。SPME-GC-MS方法早在国外的食品风味研究中[28-29]已被广泛应用，近年来在国内也逐渐运用到肉制品、水产品、果蔬类、饮料类等食品的风味研究中，具有举足轻重的作用。但也有学者认为[30]，GC-MS可能会使不同的化合物在同一时间洗脱出来，不能有效分离挥发性物质。而国外对食品风味分析运用较多的是气相色谱-嗅觉测量法，即GC-O法，该法能从大量的挥发性物质中挑选出气味活性成分，并衡量其对整体气味的贡献大小[31]。另一种在食品风味应用较多的方法是全二维气相色谱-飞行时间质谱法，即GC×GC-TOFMS法，该法具有分辨率高、灵敏度高、峰容量大、分离速度快、定性定量准确性好等特点[32]。因此，在今后的研究中，可以用SPME-GC-MS法、GC-O法和GC×GC-TOFMS法来对比分析鲐鱼干制过程中风味的变化，以此完善鲐鱼图库的信息量。这对确定鲐鱼干制品的加工过程中的特征性物质有很好的参考价值。