致死方式对草鱼肉挥发性成分和脂肪氧合酶活性的影响

刁玉段,张晶晶,史珊珊,施文正*,汪之和,王锡昌

(上海海洋大学食品学院,上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心,上海 201306)

摘 要:采用电子鼻技术和固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术研究急杀致死、去鳃致死、低温致死和空气窒息致死等对草鱼肉挥发性成分的影响,同时研究了不同致死方式对草鱼肉中脂肪氧合酶活性的影响。其中急杀致死草鱼红肉中脂肪氧合酶(lipoxygenase,LOX)的活性最高为4 500 U/mL。通过电子鼻检测分析,4 种致死方式条件下草鱼红肉可以区分,但腹肉和背肉不能区分。固相微萃取技术可以有效地吸附草鱼肉中的挥发性成分,急杀致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出31、18 种和31 种挥发性成分,羰基化合物和醇类相对含量分别达到65.31%、76.22%和65.21%;去鳃致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出27、27 种和32 种挥发性成分,羰基化合物和醇类相对含量分别达到65.00%、79.32%和90.30%;低温致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出34、29 种和29 种挥发性成分羰基化合物和醇类的相对含量分别达到70.09%、70.53%和69.24%;空气窒息致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出27、20 种和20 种挥发性成分,羰基化合物和醇类的相对含量分别达到78.04%、75.99%和71.27%。不同致死方式对草鱼鱼肉中LOX活性和挥发性成分有显著影响。

关键词:草鱼;电子鼻;固相微萃取-气相色谱-质谱;脂肪氧合酶

我国淡水资源丰硕,而且随着淡水养殖渔业的不断发展,淡水鱼产量逐年上升,2014年我国淡水鱼总产量为2 953.76万 t,已连续17 a产量居世界首位,其中草鱼是我国产量最大的淡水鱼,2014年产量为537.68万 t [1]。淡水鱼作为优良食物蛋白资源,近年来以草鱼为鱼糜加工原料的研制工作已取得了快速发展,鱼骨和鱼刺问题已解决,但鱼肉土腥异味一直未被根本解决,成为制约淡水鱼加工技术推广和应用的阻碍因素 [2]。传统鱼加工一般是将鱼重击致死后再进行取肉等加工操作,但是这样会使鱼产生应激反应,鱼血会渗入到肌肉组织中,影响到鱼肉的色泽和风味,从而加重淡水鱼土腥味,为此将鱼血先尽量抽出去再进行加工则可有效的避免鱼血对鱼肉品质的影响 [3]。国内外对致死方式影响水产品质量的研究报道较少,柴进等 [4]研究了宰杀方式对猪血液成分及肉质的影响,牛宝卫等 [5]研究了不同宰杀方式对大菱鲆保鲜的影响,施文正等 [3]研究了抽血和敲击2 种方式对养殖草鱼肉挥发性成分的影响。脂肪氧合酶(lipoxygenase,LOX)催化不饱和脂肪酸的加氧反应,生成的氢过氧化物裂解生成挥发性的醛类和醇类,从而对食品的风味产生很大影响。LOX广泛存在于动植物中且类型不同,不同的LOX催化不同的脂肪酸产生的风味不同。Josephson等 [6]发现,向鱼肉中添加LOX抑制剂SnCl 2后,鱼肉挥发性物质的总量降低。所以,LOX在形成鱼肉独特风味的过程中具有重要作用。电子鼻和固相微萃取-气相色谱-质谱(solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)联用技术是目前研究食品中挥发性成分的主要方法。本实验通过电子鼻和SPMEGC-MS对4 种方式致死的草鱼肉挥发性成分进行分析研究,并研究对LOX活性的影响,以期研究淡水鱼气味的形成机理,丰富风味化学的理论知识。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草鱼 市购;每尾体质量3.0~3.5 kg。

氯化钠、氢氧化钠、磷酸盐(均为分析纯) 上海国药集团化学试剂有限公司;亚油酸标准品 德国CNW科技公司;正构烷烃标准品 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

FOX-4000电子鼻 法国Alpha MOS公司;SPME装置:手动进样手柄、聚二甲基硅氧烷/二乙基苯(polydimethylsiloxane/divinylbenzene,PDMS/DVB)萃取头(涂层厚度65 μm) 美国Supelco公司;GC6890-MS5975联用仪 美国Agilent公司;HP-5MS弹性毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);UV-1800PC紫外-可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 致死方式

急杀致死,敲击头部致死后,去头、内脏;去鳃致死,用剪刀剪除起鳃,去内脏;低温致死,将鲜活草鱼置于-80 ℃冰箱,10 min后取出,去内脏;空气窒息致死,将鲜活草鱼置于无水容器中,约4 h鱼体完全死亡。上述条件致死后的草鱼分别取其红肉、背肉和腹肉,-18 ℃抽真空保藏。

1.3.2 电子鼻法

分别准确称取经搅碎的草鱼肉1.0 g,加1.0 mL 0.18 g/mL NaCl溶液,匀浆后置于10 mL进样瓶中。

1.3.3 SPME法

分别准确称取经搅碎的草鱼肉2.5 g,加2.5 mL 0.18 g/mL NaCl溶液,匀浆后置于含有微型搅拌子的15 mL顶空瓶中。

1.3.4 粗酶液提取

参照Gate等 [7]方法,一定量样品于室温条件下解冻,准确称取5 g样品,加入3 倍体积浓度为50 mmol/L,pH 7.0磷酸缓冲溶液(1 mmol/L二硫苏糖醇,1 mmol/L乙二胺四乙酸)匀浆,在冰水浴中搅拌30 min,然后在4 ℃,15 000×g条件下离心60 min,离心结束后上清液在冰上用滤纸过滤,滤液即为LOX粗提液。

1.3.5 酶活力测定

亚油酸底物的配制方法:称取140 mg亚油酸溶于5 mL含有180 μL吐温-20的脱氧重蒸水中,该溶液用2 mol/L NaOH溶液调节pH值到9.0,直到亚油酸完全溶解并且pH值保持稳定。最后再用脱氧重蒸水定容到50 mL。该底物溶液于氮气环境中在低温(-18 ℃)条件下贮存。

活力测定:参照Gate等 [7]方法:200 μL亚油酸钠底物与2.9 mL,50 mmol/L的柠檬酸缓冲液(pH 5.5)混合,于20℃水浴中使其快速均匀,待其在波长234 nm处的吸光度稳定后,加入0.1 mL酶提取液,迅速混合均匀于20 ℃,波长234 nm处测其1 min内吸光度的增加量。反应体系于波长234 nm处每分钟吸光度增加0.001表示为1个酶活力单位(U)。

1.3.6 仪器条件

电子鼻条件:样品温度4.0 ℃,清洗时间120 s,测样时间600 s;载气:合成干燥空气;流速:150 mL/min;顶空产生参数:产生时间600 s;产生温度45 ℃;搅动速率500 r/min;顶空注射参数:注射体积2 000 μL;注射速率2 500 μL/s;注射针总体积2.5 mL;注射针温度55 ℃;获取时间120 s;延滞时间600 s。

顶空SPME条件:采用65 μm PDMS/DVB萃取头,萃取温度45 ℃,萃取40 min,磁力搅拌选用中速。

GC-MS条件:HP-5MS弹性毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升温程序:柱初温40 ℃,保持2 min,以4 ℃/min升至160 ℃,而后以10 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;进样口温度250 ℃;载气(He)流量1.0 mL/min;解吸时间5 min,解吸温度250 ℃,不分流模式进样。传输线温度280 ℃;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;质量扫描范围m/z 35~350。

1.4 数据分析

定性方法:将测得各挥发物的谱图与NIST 2008和Wiley 9谱库中标准物质的谱图进行比对,仅报道正反匹配度均大于800(最大值为1 000)的结果;同时计算各挥发物的保留指数(retention index,RI)并与文献中的RI进行比对,RI按下式计算:

式中:Rt (x)、Rt (n)及Rt (n+1)分别为待测挥发性成分、含n个碳原子正构烷烃及n+1个碳原子正构烷烃的保留时间/min。

定量:按照面积归一化法求得各种化学成分在不同样品中挥发性成分的相对含量。

用主成分分析(principal component analysis,PCA)对电子鼻数据进行分析;LOX数据采用DPS 7.05软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 LOX数据分析

表1 致死方式对草鱼LOX活性的影响
Table1 Effects of different slaughter methods on the activity of LOX in grass carp meat
U/mL

注:同行肩标不同大写字母表示不同致死方式差异极显著(P<0.01)。

部位急杀致死去鳃致死低温致死空气窒息致死红肉4 500.00±16.21 A3 080.25±16.21 C3 780.25±17.76 B2 190.00±17.11 D背肉1 520.50±5.80 B2 110.50±21.49 A1 980.75±11.35 A1 880.50±17.69 A腹肉1 400.50±8.10 D2 000.50±7.14 B2 380.25±16.52 A1 740.25±5.74 C

由表1可知,4 种致死方式对草鱼红肉中LOX的活性存在极显著差异,红肉中LOX活性显著高于背肉和腹肉,这和王卫东等 [8]对白鲢鱼中不同部位的LOX的活性结果一致,Wang等 [9]研究发现草鱼LOX在不同的组织或器官中表现出不同的活性,其中鱼血中含量最高。空气窒息致死LOX活性较低的原因可能是由于致死过程的应激反应较大,且时间较长,使得肌肉中的肌糖原含量减少,乳酸积累较多,pH值减小,导致LOX活性降低而急杀致死、去鳃致死和低温致死可以减少鱼的挣扎,肌糖原消耗减少。研究发现,宰前应激反应激烈的鲈鱼,与无应激反应的鱼相比,其血液中的乳酸含量显著增高 [10],李黎等 [11]研究鲇鱼幼苗时发现,力竭性运动使肌肉和血液中的乳酸迅速升高。不饱和脂肪酸氧化是自由基链式反应,需要自由基引发,初始自由基必须依靠催化才能生成。肉中催化产生自由基的催化剂主要为LOX、金属离子(主要为Fe 3+)和血红蛋白等。脂肪氧化可以分成3 个阶段,即引发、传递和终止,在引发和传递阶段LOX催化脂肪氧化的速度最快,血红蛋白和Fe 3+在脂肪氧化的初始阶段不能产生自由基,但它们裂解脂肪自由基的活力高 [12]。酶催化反应的速度虽然一般较快,但脂肪氧化产物——脂质过氧化物能氧化LOX中的—SH基,从而改变LOX的构象,使LOX失活 [13-14]。LOX、金属离子(主要为Fe 3+)和血红蛋白三者是同时催化生成自由基还是某一个催化生成自由基仍然有待研究;同时微生物和草鱼个体间的差异也会导致LOX的活性不同。

2.2 不同致死方式草鱼肉电子鼻PCA

2.2.1 不同草鱼肉样品电子鼻响应值的比较

电子鼻是一个新颖的分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性成分的阵列形式的电化学传感系统 [3]。从图1可以看出,每个样品的传感器响应值的最大值都超过了0.5以上,满足了对电子鼻检测样品的响应值要求。除传感器LY2/gCT,其他传感器的响应值可以看出不同样品间存在差别,且不同致死方式红肉响应值一般较大。LY2/ LG、LY2/G、LY2/22、LY2/GH、LY2/gCTL五根传感器对不同致死方式的鱼肉不敏感。致死鱼肉挥发性成分极为相似,电子鼻不能区分。但从图2可以看出,不同致死方式草鱼红肉可以明显区分。相同致死方式时,急杀致死和空气窒息致死的红肉、背肉和腹肉分别可以区分,说明这2 种致死方式对红肉、背肉和腹肉的挥发性成分有明显的影响;去鳃致死和低温致死红肉与背肉或腹肉可以区分,但背肉和腹肉间不能区分,说明这2 种致死方式对背肉和腹肉的挥发性成分无影响或者影响较小。

图1 不同致死方式对草鱼挥发性气味雷达图
Fig.1 Sensor response of E-nose to grass carp meat from different slaughter methods

2.2.2 PCA

PCA是一种统计方法,通过正交变换将一组可能存在相关性的变量转换为一组线性不相关的变量,转换后的这组变量叫主成分;经PCA所得的图主要是以二维散点图来显示,其中PC1和PC2包含了在PCA转换中所得到的PC1和PC2的贡献率,贡献率越大说明主要成分可以较好地反映原来多指标的信息;一般情况下,所选的主成分累计贡献率超过75%~85%为宜 [15-16]。如图2所示,PCA结果图中所显示的判别指数(discrimination index,DI)是对选定目标的判别质量给出一个评价,通过计算各个组之间的表面积和每个组的表面积得到。DI为正,说明各个组之间相互独立,且最大值为100,越接近100说明效果越好,DI为负说明各组件有重叠 [3]。本实验中PC1+PC2为95.562%,说明PCA结果可以很好地反映不同致死方式对不同部位鱼肉的挥发性成分间的差别。本实验的DI为-140,最主要的原因是去鳃致死和空气窒息

图2 不同致死方式对草鱼挥发性气味PCA图
Fig.2 PCA analysis of volatile flavor compounds of grass carp meat from different slaughter methods

2.3 不同致死方式草鱼肉挥发性风味物质的GC-MS分析

2.3.1 不同致死方式挥发性成分相对含量比较

经NIST图库检索及文献参考确认,按照面积归一化法求得各成分在草鱼肉挥发性成分中的相对含量,如表2所示。

急杀致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出31、18 种和31 种挥发性成分,羰基化合物和醇类相对含量分别达到65.31%、76.22%和65.21%;去鳃致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出27、27 种和32 种挥发性成分,羰基化合物和醇类相对含量分别达到65.00%、79.32%和90.30%;低温致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出34、29 种和29 种挥发性成分,羰基化合物和醇类的相对含量分别达到70.09%、70.53%和69.24%;空气窒息致死红肉、背肉和腹肉中分别确定出27、20 种和20 种挥发性成分,羰基化合物和醇类的相对含量分别达到78.04%、75.99%和71.27%。

表2 不同致死方式草鱼鱼肉挥发性成分相对含量
Table2 Volatile compounds of grass carp meat from different slaughter methods %

化合物名称RI急杀致死去鳃致死低温致死空气窒息致死红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉醛酮类己醛799 A9.21±0.114.03±0.051.39±0.073.23±0.141.60±0.540.68±0.045.16±0.070.64±0.011.24±0.058.04±0.022.94±0.032.23±0.06庚醛897 A0.35±0.02NDNDNDNDNDNDNDND0.33±0.04NDND 2-庚烯醛(Z)-960 A0.86±0.04NDND1.22±0.02NDND4.39±0.03NDNDNDNDND 2-庚烯醛(E)-961 A0.87±0.03ND0.21±0.020.80±0.02NDND1.55±0.03ND0.03±0.014.20±0.05NDND 2,4-庚二烯醛(E,E)-993 A0.70±0.02NDND1.92±0.02NDND1.68±0.01NDND3.24±0.06NDND 2,3-辛二酮998 A19.78±0.2117.52±0.1311.32±0.0522.85±0.4418.25±0.0423.92±0.0521.25±0.1914.56±0.0716.36±0.0424.65±0.4722.65±0.0813.50±0.11 3-辛酮1 003 ANDND6.41±0.03NDNDND5.00±0.035.96±0.04NDNDND9.91±0.08 2-辛烯醛(E)-1 055 A2.54±0.021.06±0.030.88±0.021.66±0.001.67±0.011.18±0.012.96±0.070.80±0.111.09±0.024.69±0.031.03±0.081.16±0.05 3-辛烯-2-酮(E)-1 060 ANDNDNDNDND0.16±0.02NDNDNDNDNDND壬醛1 101 A4.82±0.193.87±0.031.93±0.022.98±0.052.64±0.022.88±0.025.17±0.052.11±0.032.67±0.066.18±0.044.06±0.14.98±0.12 2-壬烯醛(Z)-1 144 ANDNDNDNDNDND0.19±0.00NDNDNDNDND 2,4-壬二烯醛1 209 ANDNDND0.09±0.02ND0.14±0.020.30±0.04NDND0.81±0.12NDND癸醛1 215 A0.30±0.050.30±0.030.22±0.030.21±0.050.24±0.060.32±0.050.27±0.040.34±0.060.20±0.140.23±0.020.29±0.030.50±0.17 2-癸烯醛(Z)-1 248 ANDNDNDNDNDNDND0.03±0.01NDNDNDND 2-癸烯醛(E)-1 364 ANDNDNDNDNDND0.27±0.01NDNDNDNDND 4-癸烯醛(Z)-1 271 A0.24±0.020.14±0.04NDNDND0.24±0.030.18±0.020.06±0.020.04±0.010.21±0.03NDND 2,4-癸二烯醛1 315 AND0.32±0.050.28±0.010.45±0.04ND0.61±0.040.33±0.020.52±0.010.45±0.051.39±0.07ND0.43±0.00

续表2 %

注:ND.未检出;样品平行测定3 次。A.鉴别方式使用正构烷烃标准品;B.鉴别方式为MS法。

化合物名称RI急杀致死去鳃致死低温致死空气窒息致死红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉红肉背肉腹肉2,4-癸二烯醛(E,E)-1 318 A1.89±0.06NDND0.23±0.020.15±0.03ND1.13±0.04NDND1.66±0.080.21±0.02ND 3-十一烷酮1 359 AND0.31±0.04NDNDNDND0.20±0.02ND0.27±0.02NDNDND十二醛1 408 ANDND0.17±0.02ND0.16±0.01ND0.34±0.020.29±0.02NDND0.40±0.04ND十四烷醛1 619 ANDND0.19±0.01ND0.37±0.010.08±0.01ND0.20±0.02NDNDNDND十八烷醛2 044 ANDNDNDNDND0.42±0.02NDNDNDNDNDND小计231181011811171191277 1-己醇876 A4.10±0.1626.90±0.0117.70±0.4012.65±0.4114.41±0.6320.46±0.224.63±0.3720.58±0.0628.96±0.095.17±0.1923.54±0.2316.89±0.02 1-庚醇972 ANDNDNDNDND0.08±0.01ND0.56±0.04NDNDNDND 1-辛烯-3-醇990 A13.10±0.1020.44±0.1820.65±0.0314.11±0.1031.29±0.2831.05±0.0813.77±0.3520.23±0.0716.69±0.2612.92±0.0317.05±0.0220.25±0.30 2-辛烯-1-醇(E)-1 063 A0.62±0.04ND0.47±0.010.65±0.121.23±0.010.55±0.040.28±0.01NDND1.10±0.130.96±0.171.42±0.06 2-辛烯-1-醇(Z)-1 072 A0.73±0.05NDNDNDNDND0.79±0.020.25±0.050.36±0.02NDNDND 2-辛炔-1-醇1 104 BNDND1.38±0.011.27±0.023.56±0.02NDNDNDND1.76±0.041.93±0.10ND 2,4-辛二烯醇1 125 BNDNDNDNDND0.14±0.02NDNDNDNDNDND 1-壬醇1 194 ANDNDNDNDND0.36±0.02NDNDNDNDNDND 1-壬烯-4-醇1 137 A3.97±0.03ND0.46±0.02NDND3.99±0.09NDNDNDNDNDND 3-壬烯-1-醇(E)-1 158 BNDNDNDNDNDNDND1.47±0.020.88±0.03NDNDND 2-癸烯-1-醇(E)-1 176 B0.39±0.03NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND 3-癸炔-2-醇1 223 B0.84±0.021.33±0.021.55±0.020.68±0.013.75±0.083.04±0.040.25±0.011.93±0.01ND1.46±0.03NDND雪松醇1 425 BNDNDNDNDNDNDNDNDNDND0.93±0.07ND小计13736558464553醇类烃类芳香族及其他D-柠檬烯1 018 A12.12±0.0516.10±0.1713.71±0.2612.28±0.102.46±0.031.77±0.171.82±0.035.50±0.072.66±0.102.71±0.113.58±0.182.27±0.03萘1 197 A0.43±0.050.44±0.060.10±0.010.52±0.030.26±0.020.37±0.040.65±0.020.39±0.280.57±0.050.40±0.100.59±0.090.77±0.04 1-甲基萘1 302 ANDNDNDNDNDND0.15±0.030.08±0.02NDNDNDND 2-乙烯基萘1 204 BNDNDNDNDNDND0.16±0.07NDNDNDNDND己二酸二甲酯1 252 ANDNDNDND0.32±0.02NDNDNDNDNDNDND戊二酸二甲酯1 159 ANDNDNDND0.61±0.05NDNDNDNDNDNDND十一烷1 097 A0.30±0.03NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND十二烷1 195 A0.38±0.01NDNDNDND0.14±0.030.30±0.03ND0.36±0.020.34±0.070.31±0.020.32±0.03十三烷1 302 A0.33±0.04ND0.13±0.01ND0.05±0.010.12±0.020.23±0.030.07±0.030.36±0.030.31±0.010.32±0.030.25±0.02十四烷1 404 ANDND0.07±0.01ND0.06±0.010.10±0.01NDND0.26±0.020.13±0.05ND0.45±0.01十五烷1 493 A0.37±0.040.13±0.030.34±0.180.90±0.030.14±0.050.06±0.01ND0.29±0.010.35±0.030.38±0.02NDND十六烷1 603 ANDNDNDNDNDND0.70±0.03ND0.51±0.022.24±0.03NDND十七烷1 695 ANDNDND1.14±0.02ND0.35±0.02ND0.24±0.040.66±0.07NDNDND十九烷1 713 B1.09±0.05NDNDNDNDNDNDND0.30±0.02NDNDND雪松烯1 498 ANDND0.20±0.04NDNDNDNDNDNDNDND0.26±0.02丁香酚1 370 A9.12±0.115.78±0.325.33±0.7514.82±0.058.67±0.084.75±0.0816.98±0.039.92±0.0613.92±0.087.91±0.0415.76±0.1517.87±0.04 2,6,10-三甲基-十四烷1 563 A0.68±0.030.34±0.050.23±0.010.34±0.030.62±0.020.40±0.03ND0.37±0.031.86±0.07ND1.39±0.041.81±0.04 2,6,10-三甲基-十五烷1 661 ANDND0.65±0.02NDNDNDND6.61±0.054.04±0.06NDNDND 2,6,10,14-四甲基十五烷1 711 ANDND1.04±0.02ND3.37±0.020.82±0.014.05±0.062.49±0.041.20±0.025.99±0.03NDND 2,6,10-三甲基十七烷1 734 BNDNDNDND0.46±0.01NDNDNDNDNDNDND 2,6,10,14-四甲基十七烷1 751 BNDNDND0.56±0.01NDNDNDND1.36±0.04NDNDND二叔丁基对甲酚1 522 A0.25±0.02ND0.32±0.030.48±0.010.24±0.010.45±0.033.73±0.03ND0.97±0.09NDND1.30±0.03 2-甲氧基-4-(1-丙烯基)-苯酚1 457 ANDNDND0.75±0.030.43±0.010.12±0.01NDNDNDNDNDND 1-乙基-2,4,5-三甲基苯1 174 ANDNDNDNDNDND0.26±0.01NDNDNDNDND磷酸三丁酯1 673 A8.70±0.09ND3.27±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDND邻苯二甲酸,丁基异己基酯1 572 B0.44±0.020.75±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDNDND 2,2,4-三甲基-3-羧基异丙基戊酸异丁酯1 590 ANDND4.51±0.020.71±0.03NDNDNDNDNDND1.59±0.07ND邻苯二甲酸丁基十四烷基酯2 109 BNDND2.13±0.022.50±0.042.99±0.040.25±0.030.75±0.052.23±0.22ND1.45±0.370.47±0.263.43±0.12邻苯二甲酸异十八烷基酯2 143 BNDND2.76±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDND邻苯二甲酸丁基十一烷基酯2 361 BNDNDNDNDNDNDNDND1.38±0.07NDNDND十二烷酸1 594 ANDNDNDNDNDND0.13±0.02NDNDNDNDND十六烷酸1 956 A0.48±0.030.24±0.03NDNDNDNDND1.28±0.03NDNDNDND小计321371511141313121610810

2.3.2 各类化合物对草鱼风味的贡献

醛类物质来源于肉中多不饱和脂肪酸氧化产生 [17],且阈值较低,具有鱼腥味、脂肪味。醛类化合物有气味加和作用,极微量存在时也可对鱼肉的总体气味有较大的影响。己醛具有鱼腥味、青草味 [18]和腐败味等,2-辛烯醛(E)-具有脂肪和肉类香气,壬醛具有青草味、脂肪味 [19]和微辛辣味 [20],癸醛具有青草味,2,4-癸二烯醛具有脂肪味 [21],鱼腥味。由表2可知,醛类化合物在4 种致死方式鱼肉中相对含量较高。检测出的23 种醛类物质相对含量较高的为己醛、2-辛烯醛(E)-、壬醛、癸醛和2,4-癸二烯醛等。另外,醛类化合物的浓度与气味特征有关系,当浓度较高时表现出令人不愉快的异味,浓度较低时表现出清新、香甜的气味 [22]。4 种致死方式,红肉中醛类化合物的相对含量显著高于背肉和腹肉。己醛是影响草鱼腥味的重要醛类物质,它与C 8、C 9的挥发性物质混合在一起共同对草鱼气味起贡献,由表1可知,红肉的LOX活性较高,己醛主要是n-6不饱和脂肪酸氧化产生的,故LOX可能是导致鱼肉红肉具有较腥气味的主要原因之一。去鳃致死由于去除了草鱼的鳃并且充分放血所以己醛相对含量整体来说较低,2-辛烯醛(E)-在所有致死方式鱼肉中均检测到,在红肉中的相对含量显著高于背肉和腹肉,在空气窒息致死的红肉中达到最高,为4.69%,可能是由于空气窒息时间较长,某种不饱和脂肪酸得到充分的氧化。壬醛是油酸氧化形成的产物,除去鳃致死外,它在红肉中的相对含量显著高于背肉和腹肉,可能与LOX在红肉中活性较高有关。癸醛的相对含量在4 种致死方式肉中差别不大。2,4-癸二烯醛在腹肉中未检测到,主要存在于红肉中,可能是导致红肉具有较重脂肪味的重要物质之一。

酮类物质主要来源于多不饱和脂肪酸的热氧化、氨基酸的降解或者两者产物的相互作用等,对草鱼鱼肉的腥味有一定的增强作用 [23],具有脂肪味和奶油香气。由表2可知,4 种致死方式鱼肉中2,3-辛二酮的相对含量普遍较高,除去鳃致死外,在红肉中的相对含量显著高于背肉和腹肉,可能它也与LOX活性较高有关。

醇类物质主要来源于糖、氨基酸和醛类物质的还原 [24],也有报道称其与不饱和脂肪酸的氧化有关。饱和醇类气味阈值较高,除非以高浓度存在否则对气味贡献不大 [25];不饱和醇类气味阈值较低,对气味贡献较大。醇类物质具有植物香、芳香和泥土气息 [26]。由表2可知,1-己醇的相对含量在红肉中较低,而在背肉和腹肉中相对含量较高,可能是由于1-己醇的来源不是脂肪酸的氧化而是通过其他方式来产生的。1-辛烯-3-醇的相对含量在背肉和腹肉中明显高于红肉,在去鳃致死背肉和腹肉中达到最大,有文献 [27]报道称1-辛烯-3-醇是由花生四烯酸氧化降解的产物,由表1知LOX活性在红肉中较高但它的含量在红肉较低,可能是因为草鱼鱼肉中LOX的最适底物不是花生四烯酸。1-辛烯-3-醇在草鱼肉中相对含量较高,阈值较低,因而可能是造成草鱼肉具有较重泥土味的原因之一。

烃类来源于脂肪酸烷氧自由基的裂解 [21],阈值较高,对气味形成贡献不大,但对整体气味有影响。由表2可知,2,6,10,14-四甲基十五烷在去鳃致死和低温致死鱼肉中检测到,在空气窒息致死的红肉中也有检测到,具有清香气味,由类胡萝卜素分解或烷自由基脂肪酸氧化产生 [28]。实验还检测到烯烃类化合物D-柠檬烯,且相对含量较高,具有柑橘味 [29],它可进一步氧化生成醛酮醇类化合物,是风味化合物潜在的前体物质。丁香酚在实验中也被检测到,但未找到产生原因。此外,测得的含苯化合物可能是从环境水域中富集到鱼体内的,说明水产品生长环境也可以影响其气味。

3 结 论

草鱼红肉中LOX活性显著高于背肉和腹肉,4 种致死方式对草鱼肉中LOX活性影响存在极显著性差异。电子鼻可较好的区分出4 种致死方式的红肉,不能区分4 种致死方式的背肉和腹肉。通过对4 种致死方式处理的不同部位的草鱼肉挥发性成分的分析得出对草鱼腥味贡献比较大且相对含量较高的物质包括:1-己醇、1-己醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮及一些不饱和的醛类等,致死方式对草鱼各部位的挥发性成分有一定的影响。LOX活性与草鱼肉中挥发性风味物质形成中的具体机理还有待于进一步研究。

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Effect of Different Slaughter Methods on Volatile Compounds and Lipoxygenase Activity of Grass Carp Meat

DIAO Yuduan, ZHANG Jingjing, SHI Shanshan, SHI Wenzheng*, WANG Zhihe, WANG Xichang
(Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing & Preservation, College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Abstract:The effect of different slaughter methods, i.e., knocking on head, gill removal, cryogenic temperature death and asphyxial death, on the volatile components of grass carp meat was investigated by using electronic nose and solid phase micro-extraction (SPME) combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), as well as the effect on its lipoxygenase (LOX) activity. The maximal LOX activity of 4 500 U/mL was detected in crude enzyme solution from the meat of grass carp killed by knocking on its head. The electronic nose could distinguish the red meat rather than belly and back meat of grass carps killed by four different methods. SPME was able to effectively adsorb volatile components in grass carp. A total of 31, 18 and 31 volatile components were detected in the red, back and belly meat of grass carp killed by the first method, with carbonyl and alcohol compounds accounting for 65.31%, 76.22% and 65.21% of the total volatiles,respectively. A total of 27, 27 and 32 volatile components were identified in the red, back and belly meat of grass carp killed by the second method, with carbonyl and alcohol compounds representing 65.00%, 79.32% and 90.30% of the total volatiles. A total of 34, 29 and 29 volatile components were found in the red, back and belly meat of grass carp killed by the third method, with carbonyl and alcohol compounds comprising 70.09%, 70.53% and 69.24% of the total volatiles, respectively. A total of 27, 20 and 20 volatile components were found in the red, back and belly meat of grass carp killed by the fourth method,with carbonyl and alcohol compounds representing 78.04%, 75.99% and 71.27% of the total volatiles, respectively. To conclude,the different slaughter methods have significant effects on the activity of LOX and the volatile components of grass carp meat.

Key words:grass carp; electronic nose; solid phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GCMS); lipoxygenase (LOX)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618011

中图分类号:TS254.4

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)18-0064-07

引文格式:

刁玉段, 张晶晶, 史珊珊, 等. 致死方式对草鱼肉挥发性成分和脂肪氧合酶活性的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(18): 64-70. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618011. http://www.spkx.net.cn

DIAO Yuduan, ZHANG Jingjing, SHI Shanshan, et al. Effect of different slaughter methods on volatile compounds and lipoxygenase activity of grass carp meat[J]. Food Science, 2016, 37(18): 64-70. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618011. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2016-04-14

基金项目:国家自然科学基金面上项目(31471685;31171764);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100803);上海市高校知识服务平台项目(ZF1206);上海市科委工程中心建设项目(11DZ2280300)

作者简介:刁玉段(1989—),女,硕士研究生,研究方向为水产品风味。E-mail:dyd1017@126.com

*通信作者:施文正(1975—),男,副教授,博士,研究方向为水产品加工和食品风味。E-mail:wzshi@shou.edu.cn