南极磷虾头胸部和腹部挥发性风味成分对比

许 刚1，丁浩宸1，张燕平1,2,*，戴志远1,2，俞 越1

（1.浙江工商大学水产品加工研究所，浙江 杭州 310035；

2.浙江省水产品加工技术研究联合重点实验室，浙江 杭州 310035）

摘 要：采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分析南极磷虾头胸部、腹部和整虾的挥发性风味成分，结合感觉阈值，利用相对气味活度法评价挥发性风味成分对总体风味的影响程度。结果表明，南极磷虾头胸部的主体风味成分为（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛；南极磷虾腹部主体风味成分为二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、辛醛、二甲基硫醚、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛；整虾的主体风味成分则包括二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等物质。

关键词：南极磷虾头胸部、腹部；主体风味成分；气相色谱-质谱联用；相对气味活度值

Comparison of Volatile Flavor Compounds in Cephalothorax and Abdomen of Antarctic Krill

XU Gang1, DING Hao-chen1, ZHANG Yan-ping1,2,*, DAI Zhi-yuan1,2, YU Yue1

(1. Institute of Aquatic Products Processing, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035, China;

2. State Key Laboratory of Aquatic Products Processing of Zhejiang Province, Hangzhou 310035, China)

Abstract: The volatile flavor compounds in the cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill were extracted and identified by headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry. The contributions of volatile compounds to global odor perception were evaluated by a relative odor activity value (ROAV) combined with odor threshold. The results indicated that (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-(methylthio)-propanal, 3-methyl butanal, nonanal, phenylacetaldehyde, D-limonene, (Z)-4-heptenal, dimethyl sulfide, octanal and benzaldehyde were the key compounds in the cephalothorax of Antarctic krill, whereas the key flavor compounds in the abdomen were dimethyl trisulfide, decanal, nonanal, 3-methyl butanal, octanal, dimethyl sulfide, D-limonene and (Z)-4-heptenal. Dimethyl trisulfide, decanal, (E,Z)-2,6-nonadienal, 3-methyl butanal, nonanal, 3-(methylthio)-propanal and octanal were found to be the key compounds in the whole body of Antarctic krill.

Key words: Antarctic krill cephalothorax, abdomen; key odor compounds; gas chromatography-mass spectrometry; relative odor activity value

中图分类号：TS254.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）22-0146-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201422027

南极磷虾（Euphausia superba）（以下简称磷虾）是一类生物量巨大的远洋渔业资源，据估计磷虾的每年可捕捞量达到0.6～1亿 t[1]。磷虾因其高蛋白、低脂肪及丰富的矿物质含量等特点，越来越受到人们的关注[2]。磷虾早期主要作为水产养殖业的饲料，但近几年日本等国已开始对磷虾进行综合加工利用，并推出各种类型的磷虾风味制品[3-4]。目前，已有报道对整虾、虾仁以及冷藏过程中风味的变化进行了研究[5-8]，但对磷虾头胸部、腹部及整虾挥发性风味成分异同点的研究鲜见报道，因此磷虾头胸部、腹部和整虾的风味成分有待分析、研究。

本实验以顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用技术鉴定磷虾头胸部、腹部以及整虾的挥发性风味成分，并利用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）分析挥发性风味成分对总体风味的贡献程度，通过对比头胸部、腹部和整虾主体风味成分的差异，可为磷虾不同部位的深加工提供风味学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南极磷虾整虾冻品由辽宁省大连海洋渔业集团下属的辽宁远洋渔业有限公司“连兴海”轮于2012年2～3月在南极海域捕获并加工成整虾冻品，当年10月运抵实验室分析。磷虾头胸部、腹部：整虾在15 ℃条件下半解冻至个体分开，选取完整饱满的磷虾，沿头胸甲后缘切开，迅速将头胸部与腹部分离，头胸部速冻后备用，腹部用冰蒸馏水漂洗3 次后速冻备用；氯化钠（分析纯） 上海试四赫维化工有限公司。

1.2 仪器与设备

搅拌机 飞利浦电子香港有限公司；顶空萃取瓶 上海安谱科学仪器有限公司；75μm碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）萃取头 美国Supelco公司；Trace DSQⅡ气相色谱-（四极杆）质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；
U型打卡机 博安不锈钢设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取条件

磷虾头胸部、腹部和整虾冻品分别放入搅拌机打碎，以前期条件探索预实验结果作为固相微萃取最优条件，各取4 g装入顶空萃取瓶中，并加入质量分数16% NaCl溶液1 mL[9]。将顶空萃取瓶置于GC-MS仪加热装置，在70 ℃条件下平衡10 min，用CAR/PDMS萃取头在70 ℃条件下吸附挥发性物质40 min，萃取完成后，萃取头进入GC进样口，250 ℃解吸4 min。

1.3.2 GC-MS分析条件

GC条件：色谱柱，TR-35MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；升温程序：柱温于30 ℃保持1 min，后以4 ℃/min升至92 ℃保持2 min，再以5 ℃/min升至200 ℃，最后以6 ℃/min升至240 ℃，保持4 min；载气（He）流速1 mL/min；不分流进样。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；传输线温度250 ℃；检测器温度280 ℃；质量扫描范围m/z 33～450。

1.3.3 定性半定量分析

定性：数据处理通过Xcalibur软件完成，挥发性物质通过NIST 2.0标准谱库进行检索匹配，且仅当正反匹配度均大于800（最大值为1 000）的鉴定结果才予以报道。

半定量：利用Excel数据处理软件，扣除色谱图中的硅氧烷类杂峰及其他非嗅感物质杂峰，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。

1.3.4 风味成分的评价

采用ROAV法评价各挥发性风味物质对磷虾头胸部、腹部和整虾总体风味的贡献，定义ROAV不小于1的挥发性风味成分为磷虾头胸部、腹部和整虾的主体风味成分，对总体风味具有决定作用；ROAV小于1且不小于0.1的挥发性风味成分为磷虾头胸部、腹部和整虾的重要风味成分，对总体风味具有重要贡献[10]。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味成分检测

对磷虾头胸部、腹部和整虾的挥发性成分进行检测，经NIST谱库检索分析，鉴定得到的结果及部分风味成分感觉阈值、气味描述见表1[11-14]。磷虾头胸部、腹部和整虾分别鉴定出34、29、48 种挥发性化合物，醛类和烃类是其主要风味物质，其总的相对含量分别占磷虾头胸部、腹部和整虾挥发性风味成分含量的72.55%、72.17%、72.78%。其中11 种物质如3-甲基丁醛、壬醛、苯乙醛、辛醛、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、庚醛等风味成分在头胸部、腹部和整虾中均有检出。磷虾头胸部挥发性风味成分中含量较高的是二甲基硫醚（13.52%）、D-柠檬烯（13.19%）、苯乙烯（7.69%）、苯乙醛（5.40%）、壬醛（2.46%）；磷虾腹部挥发性风味成分中含量较高的是二甲基硫醚（18.38%）、D-柠檬烯（13.85%）、苯乙烯（7.67%）、癸醛（3.67%）、壬醛（3.27%）；整虾中挥发性风味成分含量较高的是二甲基硫醚（12.62%）、
D-柠檬烯（8.05%）、苯甲醛（7.32%）、壬醛（3.89%）、癸醛（3.16%）。磷虾头胸部、腹部和整虾中均检出多种烃类化合物，可能是由于自由基的脂质自氧化过程或者类胡萝卜素（虾青素等）的分解[15]，但烃类化合物感觉阈值高，因此对头胸部、腹部和整虾的风味形成贡献不大。GC-MS联用分析只能确定磷虾头胸部、腹部和整虾挥发性风味成分的种类及其相对含量，但不同挥发性风味成分的感觉阈值差异十分明显，表1中检出的各种风味成分对其总体风味的贡献应综合分析其相对含量和感觉阈值。

表 1 南极磷虾头胸部、腹部和整虾的主要挥发性成分及相对含量

Table 1 Volatile flavor components and their relative contents in cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill

注：—.未检出；平行样品分析3 次，相对含量以平均值±标准偏差表示。

2.2 南极磷虾头胸部主体风味物质

由表1可知，磷虾头胸部中（E,Z）-2,6-壬二烯醛的感觉阈值（0.01 μg/kg）很低且相对含量较高，综合分析其对磷虾头胸部的总体风味贡献最大，故定义（E,Z）-2,6-壬二烯醛的ROAV为100，其他挥发性风味化合物的ROAV可计算得到。由表2可知，磷虾头胸部的主体风味成分为（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛。

表 2 南极磷虾头胸部、腹部和整虾的主要挥发性风味
成分的相对气味活度

Table 2 ROAV of volatile flavor compounds in cephalothorax, abdomen and whole body of Antarctic krill

注：仅列出ROAV不小于0.01的挥发性风味成分。

2.3 南极磷虾腹部及整虾主体风味物质分析

磷虾腹部和整虾中均检测出二甲基三硫醚，二甲基三硫醚的感觉阈值（0.005 μg/kg）极低，综合分析其对磷虾腹部和整虾的总体风味贡献最大，所以定义二甲基三硫醚的相对气味活度值为100，其他挥发性风味化合物的ROAV可由公式计算得到。由表2可知，磷虾腹部主体风味成分由二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、二甲基硫醚、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛构成，整虾的主体风味成分包括二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等12 种物质，而醛类化合物有9 种，通常醛类物质的感觉阈值较低且能与许多其他物质重叠形成风味效应，对磷虾头胸部、腹部和整虾的风味有重要贡献，烷基醛、烯醛、二烯醛是由亚油酸酯和亚麻酸酯的氢过氧化物的降解产物[15]。其中癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛的ROAV分别为49.32、48.44、24.17对整虾的总体风味贡献大。

2.4 南极磷虾头胸部和腹部主体风味物质对比分析

磷虾头胸部和腹部的主体风味成分主要由醛类和含硫化合物构成，对磷虾头胸部总体风味贡献较大的物质为（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛，其ROAV分别为100、28.2、12.16；而对磷虾腹部总体风味贡献较大的是二甲基三硫醚、癸醛，ROAV分别为100、65.45，因此磷虾头胸部和腹部中对总体风味贡献较大的成分有一定的差别。由于磷虾头胸部和腹部中脂质含量的差异，自溶时头胸部的多不饱和脂肪酸的降解以及小分子肽等挥发性风味前体物质的产生，可能导致头胸部和腹部的挥发性物质具有一定的差异；同时头胸部的消化腺中含有高活性的水解酶，造成头胸部的自溶快于腹部，因此可推测磷虾的自溶可能对其挥发性风味具有一定的影响。

磷虾头胸部中二烯醛（E,Z）-2,6-壬二烯醛的感觉阈值很低（0.01 μg/kg）对总体风味贡献最大。（E,Z）-2,6-壬二烯醛是由ω-3多不饱和脂肪酸降解生成的，根据宋翔等[16]研究认为，磷虾头胸部的不饱和脂肪酸含量较高达到50.84%；风味物质（E,Z）-2,6-壬二烯醛具有黄瓜的香气，可能在一种水介质中，经过逆-羟醛缩合作用，降解生成具有蔬菜香和亚麻油香的（Z）-4-庚烯醛[14]。3-甲基丁醛感觉阈值较低为0.2 μg/kg，具有杏仁、坚果香，由缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸等经Strecker氨基酸降解产生，同时也可以氧化成羧酸或还原成3-甲基丁醇[17]。
3-甲基丁醛在头胸部和腹部中的相对含量分别为1.88%、0.62%，由于含量的不同造成其对总体风味的贡献存在一定程度的差异。3-甲硫基丙醛具有洋葱味、肉香，存在于熟制的蟹肉、小龙虾尾肉中，同样也存在于焙烤的磷虾中[6,15]。因此综合表1、2可得，在磷虾头胸部主要呈现出黄瓜味、坚果香、酱香和肉香。

磷虾腹部中对其总体风味贡献较大的是二甲基三硫醚和癸醛。二甲基三硫醚已被发现存在于大多数经加热的海产品中，如对虾、小龙虾和虾[15,18]，二甲基三硫醚具有肉香和类似洋葱的蔬菜香且感觉阈值很低，能影响腹部的总体风味，而在头胸部中没有检测到，这与解万翠等[19]在北极虾虾头中鉴定的结果一致；同样属于含硫化合物的二甲基硫醚在磷虾头胸部和腹部中的含量较高分别为13.52%、18.38% ，在低浓度下具有类似鱼肉和蟹肉的香味。Wakeham等[20]发现，以裸甲藻属为食的桡足类甲壳动物（磷虾）体内含有一定量的二甲基磺基丙酸，Kiene等[21]认为二甲基硫醚主要是从二甲基磺基丙酸这一前体物分解产生的。而在头胸部中没有检测出属于直链醛的癸醛，据报道在北极虾虾头中同样没有检测出[19]；一般来说低级的直链醛通常有令人不愉快的气味，随着分子质量增加，刺激性气味减弱，并逐渐出现愉快的气味，C8～C12的饱和醛在稀浓度下有良好的气味[22]；头胸部和腹部均检测出的属于主体风味成分的壬醛、辛醛，也是中华绒螯蟹、青蟹的主要风味物质，同样也存在于龙虾、扇贝等海洋甲壳类动物的挥发性成分中[23-24,15]。由表1、2可知，磷虾腹部主要呈现出肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香，而整虾既具有磷虾头胸部的黄瓜味、坚果香、酱香和肉香又具有腹部浓厚的肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

3 结 论

通过HS-SPME-GC-MS技术鉴定南极磷虾头胸部、腹部和整虾的挥发性成分并结合感觉阈值，利用ROAV法对其主体风味构成进行分析。南极磷虾头胸部的主体风味由（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、3-甲硫基丙醛、壬醛、苯乙醛、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛、二甲基硫醚、辛醛、苯甲醛构成，气味特征是黄瓜味、坚果香、酱香和肉香。南极磷虾腹部主体风味成分由二甲基三硫醚、癸醛、壬醛、3-甲基丁醛、二甲基硫醚、D-柠檬烯、（Z）-4-庚烯醛构成，气味特征是肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

整虾的主体风味成分由二甲基三硫醚、癸醛、（E,Z）-2,6-壬二烯醛、3-甲基丁醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、辛醛等物质构成，整虾包含南极磷虾头胸部和腹部的气味特征，既呈现出南极磷虾头胸部的黄瓜味、坚果香、酱香和肉香又具有南极磷虾腹部浓厚的肉香、蔬菜香、甜香、花香和果香。

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