不同剂量电子束辐照对花鲈鱼肉风味的影响

卢佳芳，朱煜康，徐大伦，张进杰，黄 涛，李 超，张 晗，杨文鸽*

（宁波大学食品与药学学院，浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211）

日本真鲈（Lateolabrax japonicus），又名花鲈、七星鲈，是我国重要的海水养殖鱼类之一，2018年养殖产量达16.66万 t[1]。目前花鲈鱼以鲜活销售为主，但活鱼销售量有限，而鱼肉贮藏时又易受微生物污染而影响其保质期，因此对花鲈鱼肉进行保鲜十分必要。有“冷杀菌”之称的电子束辐照技术在水产品的保鲜研究中有较多报道，如杨文鸽等[2]利用电子束辐照保鲜新鲜牡蛎，发现1～5 kGy剂量处理可使牡蛎保质期延长4～8 d；Su等[3]发现2 kGy及以上电子束剂量即能对熏鲑鱼彻底杀菌；傅丽丽等[4]认为电子束辐照能抑制三文鱼挥发性盐基氮及其菌落总数的增加，0.5 kGy剂量即可保持三文鱼肉良好品质；电子束辐照对花鲈鱼肉也有明显的杀菌效果，能有效抑制其挥发性盐基氮含量的升高，保持鱼肉原有色泽和质构，延长其冷藏保质期[5-6]。

高能电子束在杀菌的同时，所产生的离子和自由基能作用于食品中的蛋白质、脂质等成分，使其发生氧化，进而导致食品风味的改变，尤其是高剂量辐照食品有可能出现异味，从而破坏食品的感官品质，降低其食用价值[7-9]。如杨文鸽等[10]评价了1～9 kGy剂量电子束辐照的美国红鱼风味，证明5 kGy以下剂量未对鱼肉风味产生不利影响，当辐照剂量超过5 kGy，辐照异味产生；Yun等[11]发现辐照导致即食鸡胸肉产生较多的醛类、二甲基二硫等挥发性化合物；吕梁玉等[12]认为5～7 kGy电子束辐照剂量能改善带鱼鱼糜凝胶性能，且对其风味无显著影响。采用辐照保鲜鱼肉，关注风味的变化亦十分重要。本实验利用不同剂量电子束辐照新鲜花鲈鱼肉，利用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、高效液相色谱等分析辐照前后花鲈鱼肉挥发性物质、游离氨基酸和呈味核苷酸的变化，并结合感官评价和电子鼻分析，探究电子束辐照对花鲈鱼肉风味的影响，以期为电子束辐照在花鲈鱼肉保鲜中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜活养殖花鲈鱼（Lateolabrax japonicus），购于浙江宁波路林水产市场，体质量（700±50）g，体长（40±2）cm。活鱼经冰冻处死，取背部肌肉切成大小约为4 cm×3 cm×2 cm鱼块，300 g/袋真空包装，冰藏运输，1 h内辐照完毕后取样检测。

1.2 仪器与设备

BP221S电子分析天平 德国Sartorius公司；GC-MS-QP 2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；65 µm聚二甲基硅氧烷萃取头 美国Supelco公司；PEN3便携式电子鼻系统 德国Air Sence公司；Biofuge Stratos型台式高速冷冻离心机 德国Thermo Scientific公司；110型高效液相色谱仪（带二极管阵列检测器） 美国安捷伦公司；NBL-1010型电子直线加速器 宁波超能科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 电子束辐照处理

电子直线加速器额定能量10 MeV，剂率1 kGy/s，设0、1、3、5、7 kGy剂量处理，其中0 kGy为对照组。各剂量组设3 个平行，鱼肉单包排列以保证辐照均匀进行。

1.3.2 感官评定

评定小组由10 名经过食品感官评定培训的人员组成，分别从气味和滋味对花鲈鱼肉进行评分，整体风味为二者平均值，评分低于2时，感官上拒绝接受，具体评定标准见表1。

表1 花鲈鱼肉风味感官评定标准Table 1Standards for sensory evaluation of L.japonicus meat

1.3.3 挥发性风味物质检测

花鲈鱼肉低温捣碎后冷冻干燥，精确称取2.0 g置于15 mL顶空样品瓶，将萃取头插入样品瓶中进行固相微萃取（solid phase microextraction，SPME），60 ℃水浴平衡吸附30 min，210 ℃解吸5 min，利用GC-MS进行检测。

他状态还不错，我很开心。接着我们聊到了朱木澜。我告诉他他回家后不久，朱木澜的父亲胃癌晚期去世了，朱木澜也没有参加期末考试。陈浩听了很吃惊。我们约好第二天一起去朱木澜家。

GC条件：Vocol毛细管色谱柱（60 m×0.32 mm，1.8 μm）；载气（He）流速1.29 mL/min；不分流模式进样，进样口温度210 ℃；升温程序：初始温度35 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升温至40 ℃，保留1 min；再以5 ℃/min升温至210 ℃，保持25 min。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；温度200 ℃；扫描质量范围m/z33～500，扫描时间35 min。

对GC-MS分析结果，经NIST 11和WLIEY谱图库检索，人工谱图解析确定挥发性成分（仅报道相似度大于80的鉴定结果），按峰面积归一化法进行计算相对含量[13]。

1.3.4 相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）评价

参考刘登勇等[14]方法，采用ROAV评价挥发性成分对样品总体风味的贡献。ROAV≥1，说明该成分对样品总体风味起关键性作用；0.1≤ROAV＜1，说明该成分对样品总体风味起重要修饰作用。确定对样品总体风味贡献最大组分的ROAVstan=100，其他挥发性成分的ROAV按式（1）计算：

式中：Cstan、Tstan分别为对总体风味贡献最大组分的相对含量及其感觉阈值/（μg/kg）；Ci、Ti分别为各挥发性风味成分的相对含量及其感觉阈值/（μg/kg）。

1.3.5 电子鼻检测

1.3.6 游离氨基酸检测

参考张进杰[15]方法，略有改动。称取2.5 g样品，加10 mL蒸馏水匀浆后沸水浴5 min，离心取上清液，重复2 次。合并上清液，定容至50 mL，过0.22 μm 微孔滤膜，滤液经柱前衍生后利用高效液相色谱仪测定。色谱条件：色谱柱Zorbax Eclipse-AAA PN（4.6 mm×150 mm，3.5 μm）。柱温40 ℃，流速1.5 mL/min，检测波长254 nm。流动相A：40 mmol/L NaH2PO4（pH 7.8），流动相B：乙腈-甲醇-水（45∶45∶10，V/V）。

1.3.7 核苷酸检测

参考SC/T 3048—2014《鱼类鲜度指标K值的测定 高效液相色谱法》[16]进行测定，略有改动。流动相：A为0.05 mol/L磷酸二氢钾-磷酸氢二钾（1∶1，V/V）溶液，用磷酸调至pH 6.5，B为甲醇溶液。

1.3.8 滋味强度值（taste active value，TAV）和味精当量（equivalent umami concentration，EUC）的计算

呈味物质的TAV按式（2）计算[17]：

呈味核苷酸（包括5’-IMP和5’-AMP）与谷氨酸等鲜味氨基酸产生协同增鲜作用，采用EUC法分析鲜味氨基酸与核苷酸的鲜味协同效应[18]。EUC按式（3）计算：

式中：ai、aj分别为鲜味氨基酸和呈味核苷酸含量/（g/100 g），以MSG计算；bi为鲜味氨基酸相对于味精的相对鲜度系数（Asp、Glu分别为0.077、1.0）；bj为呈味核苷酸相对于肌苷酸（inosine monophosphate，IMP）的相对鲜度系数（IMP为1，腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）、鸟苷酸（guanosine monophosphate，GMP）分别为0.18、2.3）；1 218为协同作用常数。

1.4 数据处理

实验设3～5 个平行，采用SAS 9.0分析和Origin 9软件作图，采用Duncan模型进行方差分析及显著性分析，P＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 风味感官评分

花鲈鱼肉的风味感官评分结果见图1，各组花鲈鱼肉的感官均在可接受范围内。电子束辐照后，花鲈鱼肉气味评分虽显著下降，但1、3 kGy和5 kGy组气味评分均大于4 分，并呈现新鲜花鲈鱼肉的固有气味，可见1～5 kGy辐照后花鲈鱼肉仍具有其固有清新味，7 kGy组鱼肉出现轻微异味。随辐照剂量的增加，鱼肉滋味评分先上升后下降，3 kGy组鱼肉滋味评分最高，1、5 kGy和7 kGy组滋味分值无显著差异，且均高于对照组，说明适当剂量辐照有利于改善鱼肉滋味。综合气味、滋味评分，认为1～3 kGy辐照可改善花鲈鱼肉的整体风味，5 kGy辐照后花鲈鱼肉气味和整体风味评分下降，但仍在可接受范围内。

图1 辐照对花鲈鱼肉风味感官评分的影响Fig.1 Effect of irradiation on sensory flavor score of L.japonicus meat

2.2 挥发性风味成分分析

辐照前后花鲈鱼肉的挥发性物质组成各不相同，但均以烃、醛和酮类为主，各类别挥发性风味成分及其相对含量如表2所示，在0、1、3、5 kGy和7 kGy组鱼肉中分别检测出24、29、30、29 种及29 种挥发性物质。

由表2可知，辐照后鱼肉所含的醛类和酮类物质相对含量均有增加，而烃类物质的相对含量下降。与对照组鱼肉相比，经1、3、5 kGy和7 kGy剂量辐照后，鱼肉中烃类物质的相对含量由74.97%分别降低到73.46%、68.95%、64.77%和63.04%，醛类物质由21.97%分别增加到23.38%、26.04%、27.89%和29.81%，酮类物质则由1.50%分别增减到1.51%、1.47%、2.60%和2.29%。辐照可诱发鱼肉中的脂类物质氧化生成低分子的醛、酮类等，这类物质很可能是产生“辐照味”的主要因素[10,19]，推测7 kGy辐照后出现的轻微异味与醛、酮类化合物相对含量的升高相关。烷烃类物质的阈值较高，对鱼香味直接贡献不大，但烯烃类化合物在一定条件下可形成醛、酮，被认为是产生鱼腥味的潜在因素[12,20]。醛类物质的感觉阈值较低，多具有清香、果香、脂香、坚果香等香气特征，对鱼肉气味起主要贡献，辐照前后共检测到9 种醛类化合物，其中壬醛、癸醛被认为是鱼肉腥味的主要成分。酮类往往产生自多不饱和脂肪酸的氧化热降解、氨基酸降解，具有清香和果香气味，辐照后鱼肉中的酮类物质相对含量增加，尤其是5 kGy和7 kGy。挥发性醇具有芳香、植物香或土味等较为柔和的气味，其中1-辛烯-3-醇是一种亚油酸的氢过氧化物的降解产物，呈现类似蘑菇的香气，被认为与新鲜鱼清淡的香气味相关，普遍存在于鱼类中，但醇类物质一般阈值较高，对整体气味的贡献较小[21-22]。

表2 花鲈鱼肉挥发性风味物质的相对含量Table 2Relative contents of volatile flavor compounds in L.japonicu meat

2.3 关键气味成分的确定

挥发性化合物对鱼肉气味的贡献由其含量和感觉阈值共同决定。其中癸醛在花鲈鱼肉中的相对含量较高，且其阈值较小，对鱼肉的总体风味贡献最大。以癸醛的ROAV为100，计算其他挥发性风味成分的ROAV，列出ROAV在0.1以上的嗅感成分，结果见表3。由表3可知，对照组鱼肉挥发性风味的关键成分是癸醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、三甲胺、己醛、2-甲基萘和1-甲基萘。

表3 花鲈鱼肉挥发性成分的ROAVTable 3ROAV of volatile compounds from L.japonicu meat

辛醛具清香味、油脂气息，辐照后辛醛的ROAV显著降低，且剂量越高，降低越明显；壬醛具有鱼腥味，与对照组相比，1～7 kGy辐照处理降低了辛醛和壬醛对总体风味的贡献率。高剂量辐照后新增了(Z)-2-癸烯醛和柠檬烯成分，这可能是导致辐照异味的主要原因。对照组花鲈鱼肉中三甲胺属于关键性风味成分，随着辐照剂量的上升，三甲胺的ROAV逐渐下降，当辐照剂量达到5 kGy时消失，可见辐照可消减鱼肉的腐败臭味。同时，辐照后1-甲基萘和2-甲基萘的ROAV均下降，说明辐照具有降低环境污染物的作用。辐照后，仅高剂量组中(Z)-2-癸烯醛和柠檬烯等烯醛类物质变为重要风味成分，三甲胺消失，因此认为低剂量辐照对花鲈鱼肉的气味影响不大。

2.4 电子鼻分析

根据响应值，利用WinMuster软件进行线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA），获得主要的二维散点图，结果见图2。LDA模式能区分同一样品所收集数据的分布及其之间的距离，通过运算将相关信号数据投影到某一方向，以最大限度地减少信息丢失、区分不同的样本集[23-24]。判别式LD1和LD2贡献率分别为94.45%和3.79%，总贡献率达98.24%，能满足分析花鲈鱼肉风味变化的要求。图2中各组信号均无重叠，其中1 kGy与3 kGy线性距离较近，5 kGy与7 kGy线性距离较近，可见辐照对花鲈鱼肉的气味产生影响，且1 kGy组和3 kGy组、5 kGy组和7 kGy组分别具有相似的嗅感。与对照组对比，随剂量增大，LD1呈现下降的变化趋势，LD2则呈现先下降再上升的变化趋势。随辐照剂量升高，辐照异味逐渐增强，推测主要由LD1的贡献下降引起。己醛、苯甲醛和1-辛烯-3-醇的ROAV先下降后上升，可能与电子鼻分析结果中1 kGy组和3 kGy组、5 kGy组和7 kGy组线性距离较近有关。结合关键气味成分变化认为采用辐照进行保鲜前处理时，选择1～3 kGy辐照剂量有利于保持鱼肉的良好嗅感。

图2 辐照对花鲈鱼肉嗅感的影响Fig.2 PCA plot showing the effect of irradiation on the flavor of L.japonicu meat

2.5 游离氨基酸分析

游离氨基酸的组成及含量对水产品的呈味有较大影响，不同辐照剂量组花鲈鱼肉游离氨基酸的含量如表4所示。

表4 花鲈鱼肉中的游离氨基酸含量Table 4 Contents of free amino acids in L.japonicu meat mg/100 g

花鲈鱼肉共检出17 种游离氨基酸，游离氨基酸主要呈鲜、甜、苦味等，其中天冬氨酸和谷氨酸呈鲜味，苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸呈甜味[26]，其余为不愉快的味感。随辐照剂量的增加，游离氨基酸总量呈下降趋势，但1、3 kGy组和对照组无显著差异。游离氨基酸对滋味的影响与其种类、含量以及呈味阈值都有关联[27-28]。天冬氨酸和谷氨酸是鲈鱼肉的主要鲜味物质，各组鱼肉天冬氨酸和谷氨酸含量均高于其阈值；与甘味有关的丙氨酸、精氨酸含量亦高于其阈值，同时精氨酸还具有提鲜作用[25]。与对照组相比，1 kGy和3 kGy组愉快味氨基酸总量及其占氨基酸总量的百分比有所升高，而5 kGy和7 kGy组则下降。徐远芳等[29]研究认为β-射线辐照对风味豆干氨基酸的含量无显著影响，但5.5 kGy电子束辐照会对缬氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸等氨基酸的含量产生显著影响，而10.8 kGy时影响不显著。氨基酸含量的变化与辐照所产生的自由基引起氨基酸发生脱氨基和转氨基作用，使氨基酸发生转化有关[19,29]。

对于呈味物质，TAV大于1则说明该呈味物质对样品的呈味具有贡献，并且TAV越大，贡献越大[17,25]。由表5可见，与对照组TAV相比，1 kGy和3 kGy组无显著差异，5 kGy组天冬氨酸、丙氨酸、精氨酸和组氨酸的TAV显著下降，而7 kGy组除异亮氨酸外，其余氨基酸的TAV均显著下降。经1 kGy和3 kGy辐照，花鲈鱼肉中游离氨基酸的呈味贡献无显著变化。

表5 花鲈鱼肉游离氨基酸的TAVTable 5TAVs of free amino acids in L.japonicu meat

2.6 呈味核苷酸

AMP、IMP和GMP具有强烈的呈鲜作用，是鱼肉鲜味的重要来源，同时在新鲜水产品中所积累的IMP，与谷氨酸产生明显的风味协同作用[30]。辐照后花鲈鱼肉AMP、IMP和GMP含量变化如表6所示，各组鱼肉AMP含量均小于其阈值50 mg/100 g，说明AMP对鲈鱼肉的整体滋味影响较小；IMP和GMP含量均大于各自阈值12.5 mg/100 g和25 mg/100 g，是花鲈鱼肉主要的呈味核苷酸。随辐照剂量增加，花鲈鱼肉的IMP含量上升，1 kGy和3 kGy组、5 kGy和7 kGy组之间均无显著差异，GMP含量则先上升后下降，3 kGy组达到最大值。与对照组相比，电子束辐照可增加鱼肉IMP和GMP含量，对花鲈鱼肉的鲜味有促进作用。根据天冬氨酸、谷氨酸和IMP、AMP含量，对照组、1、3、5 kGy和7 kGy组EUC值分别为122.57、127.35、130.60、129.53、116.71 g/100 g，可见经1、3 kGy或5 kGy辐照，鱼肉具有更高的鲜味协同效应。

表6 花鲈鱼肉呈味核苷酸含量及其TAVTable 6Contents and TAVs of flavor nucleotides in L.japonicu meat

3 结 论

辐照后，花鲈鱼肉的整体风味有轻微改变，仅当辐照剂量达到7 kGy时，出现轻微的辐照异味；通过SPMEGC-MS结合ROAV分析，醛酮类挥发性物质为花鲈鱼肉气味的主要贡献者，辐照后醛酮类物质相对含量上升，但其中辛醛和壬醛对总体风味的贡献率有所下降，在高剂量组中(Z)-2-癸烯醛和柠檬烯等烯醛类物质变为重要风味成分，认为与花鲈鱼肉固有鱼香味减弱，辐照异味增强有关；电子鼻检测发现，1 kGy和3 kGy组、5 kGy和7 kGy组鱼肉的挥发性气味相对接近，显著区别于对照组花鲈鱼肉；鱼肉中呈愉快味氨基酸占总游离氨基酸的百分比随辐照剂量先上升后下降，于3 kGy时达到最大值；呈味核苷酸结果显示，辐照后IMP随剂量上升而上升，GMP含量呈现先上升后下降的趋势，GMP含量和EUC值均在3 kGy组达到最大值，说明适当剂量的电子束辐照可提高花鲈鱼肉的鲜味协同效应。因此，利用电子束辐照对花鲈鱼肉进行前处理，选用3 kGy剂量能在杀菌的同时最大程度保留花鲈鱼鱼肉的良好风味。