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(渤海大學食品科學研究院,渤海大學化學化工與食品安全學院,遼寧省食品安全重點實驗室,遼寧錦州 121013)

帶魚(Thchiurushaumela)又稱刀魚、牙魚、白帶魚,屬鱸形目帶魚科帶魚屬,分布廣泛,是我國最重要的海產經濟魚類之一[1]。帶魚肉嫩體肥、味道鮮美,具有很高的營養(yǎng)價值,深受消費者青睞[2]。但帶魚脂肪含量較一般魚類高,很容易氧化,貯藏過程中極易腐敗變質[3]。

研究報道[4],海產品在腐敗過程中,不僅會引起肌肉降解,而且伴隨著揮發(fā)性氣味特征的改變。揮發(fā)性氣味對海產品的品質評價起著重要作用。固相微萃取技術是一種新型的風味檢測樣品前處理技術,該技術無需有機溶劑,簡單方便,集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體,適用于易揮發(fā)和半揮發(fā)物質的分析[5]。

目前,國內外關于帶魚的研究主要集中在儲藏和保鮮等方面,而對其風味的研究較少。本實驗采用固相微萃取 - 氣質聯(lián)用法(SPME - GC - MS)分析帶魚肉的揮發(fā)性成分,對影響帶魚肉揮發(fā)性成分萃取效率的各因素進行優(yōu)化,建立固相微萃取 - 氣相色譜 - 質譜法測定帶魚肉中揮發(fā)性物質的分析方法。

1 材料與方法

1. 1 材料與儀器

冷凍帶魚 購于錦州市林西街水產市場。

Agilent 7890N/5975氣質聯(lián)用儀 美國Agilent公司;固相微萃取裝置、20mL頂空鉗口樣品瓶、50/30μm DVB/CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司。

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 樣品前處理 冷凍帶魚先進行解凍,去頭、內臟和鰭,清水洗凈瀝干后,取魚肉置于絞肉機中絞碎作為實驗材料。準確稱取經絞碎的魚肉樣品1 ～ 5g于20mL頂空瓶中,加入氯化鈉溶液,加入磁轉子,用聚四氟乙烯隔墊密封,置于磁力攪拌器中于50℃下加熱平衡15min后,用已老化好的萃取頭頂空吸附一定時間后,將萃取頭取出,插入GC進樣口,解吸5min。樣品重復實驗3次。

1. 2. 2 GC條件 HP - 5MS毛細管柱(30m×0. 25mm×0. 25μm);進樣口溫度為250℃,不分流模式進樣;載氣為He,流速1. 0mL/min;程序升溫:起始溫度35℃保持2min,然后以3℃/min升至120℃,再以5℃/min升至220℃并保持3min。

1. 2. 3 MS條件 色譜 - 質譜接口溫度280℃,離子源溫度230℃,四極桿溫度150℃;離子化方式:EI;電子能量70eV;質量掃描范圍m/z 30 ～ 550。

1. 2. 4 數據分析 樣品中揮發(fā)性成分的定性分析采用計算機譜庫(NIST 11/Wiley 7. 0)進行檢索,同時結合已有文獻報道確認揮發(fā)性物質的化學組成。揮發(fā)性成分的定量分析采用峰面積歸一化法。

1. 2. 5 實驗方法的重復性 嚴格控制實驗條件,對所優(yōu)化的實驗條件做3次重復性實驗,對實驗結果進行分析。

2 結果與分析

2. 1 SPME萃取條件的選擇

2. 1. 1 萃取頭的選擇 纖維涂層的性質直接影響萃取的效率和選擇性。萃取時,應依據“相似相溶”的原則選用,不同固定相的萃取纖維涂層厚度對萃取的效率和萃取所需的時間都有一定的影響[6]。

實驗中比較了50/30μm DVB/CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS 3種纖維頭對帶魚肉揮發(fā)性成分萃取效率的影響。于頂空瓶中加入3g魚肉和6mL蒸餾水,在50℃下萃取40min。以帶魚肉揮發(fā)性組分中的8種主要化合物(3 - 甲基丁醛、己醛、庚醛、苯甲醛、1 - 辛烯 - 3 - 醇、苯乙醛、壬醛和苯乙醇)為指標。

從圖1可知,DVB/CAR/PDMS萃取頭可以有效吸附帶魚肉中的揮發(fā)性成分,除3 - 甲基丁醛外,其他物質的萃取量均大于另外2種萃取頭。DVB/CAR/PDMS萃取頭由三種涂層復合而成,與其他的單層或雙層萃取頭相比,能萃取到更多的風味成分[7]。因此選用DVB/CAR/PDMS萃取頭。

圖1 不同萃取頭對萃取效率的影響Fig. 1 Effect of different fibers on extraction efficiency

2. 1. 2 萃取時間的選擇 選用DVB/CAR/PDMS萃取頭,在頂空瓶中加入3g魚肉、6mL蒸餾水,分別萃取30、40、50、60min,比較不同萃取時間的萃取效果。

萃取時間對萃取頭吸附量影響很大,但達到吸附平衡后,時間變化不會對萃取量產生大的影響。從圖2可以看出,隨著時間的延長,揮發(fā)性物質含量隨之增加,其中3 - 甲基丁醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛和苯乙醇在萃取時間為60min時達到最大萃取量,而己醛、庚醛、1 - 辛烯 - 3 - 醇在萃取時間為50min時的萃取量最大。這是由于萃取是一個動力學過程,它包括待測物在樣品基質、萃取頭涂層和頂空三相中的分配[8],由于不同物質具有不同的擴散速率和分配系數,以及不同時間的競爭性吸附等因素導致達到吸附平衡的時間也不同。綜合考慮,為了縮短分析時間,選取50min為較佳萃取時間。

圖2 萃取時間對萃取效率的影響Fig. 2 Effect of extraction time on extraction efficiency

2. 1. 3 樣品量的確定 選用DVB/CAR/PDMS萃取頭,在頂空瓶中分別加入1、2、3、4g魚肉、6mL蒸餾水,萃取50min,比較不同樣品量對萃取效率的影響。

頂空固相微萃取中,樣品量的多少直接影響萃取量。取樣量小,很難達到平衡;取樣量大,會因小分子競爭吸附影響大分子物質的吸附,故應選擇合適的樣品量以便提高整個實驗的準確性[9]。圖3為不同樣品量對萃取效果的影響。由圖可以看出,隨著樣品量的增加,部分物質的萃取量隨之增大,但大多數物質的萃取量隨樣品量的增加反而下降,其中苯乙醛、1 - 辛烯 - 3 - 醇、苯甲醛、庚醛的萃取量在樣品質量為2g時達到最大值,因此選取2g魚肉作為較佳樣品量。

圖3 樣品量對萃取效果的影響Fig. 3 Effect of sample amount on extraction efficiency

2. 1. 4 離子濃度的選擇 選用DVB/CAR/PDMS萃取頭,在頂空瓶中加入2g魚肉、6mL不同濃度的NaCl溶液,萃取50min,比較不同離子濃度對萃取效率的影響。

由于鹽析效應,在樣品中添加無機鹽可以降低有機物在水溶液中的溶解度,促進萃取頭對揮發(fā)性有機物的吸附[10]。本實驗對比了不同濃度NaCl對帶魚肉主要揮發(fā)性組分的影響。從圖4可以看出,壬醛、1 - 辛烯 - 3 - 醇、庚醛、己醛的萃取量在NaCl濃度為0. 12g/mL時達到最大。而苯乙醇、苯乙醛、苯甲醛等物質的萃取量在NaCl濃度為0. 36g/mL時達到最大,且此濃度下萃取到揮發(fā)性物質的總峰面積最大。綜合考慮,確定添加0. 36g/mL NaCl。

圖4 離子濃度對萃取效率的影響Fig. 4 Effect of ionic concentration on extraction efficiency

2. 2 實驗方法的重復性

從表1和表2可以看出,3次重復實驗中色譜峰保留時間和峰面積的變異系數CV(%)值分別為0. 00% ～ 5. 05%和6. 44% ～ 15. 27%,其中3 - 甲基丁醛的保留時間變異系數最大,苯乙醛的色譜峰面積的變異系數最大。重復性可基本滿足供試樣品定性和定量分析的需要。

表1 保留時間的重復性Table 1 Repeatability of the retention time

2. 3 帶魚揮發(fā)性成分分析

采用SPME - GC - MS法對帶魚肉的揮發(fā)性成分進行提取分離,在最佳萃取條件下測定魚肉中揮發(fā)性成分的總離子流圖如圖5所示。通過譜庫檢索,并結合相關文獻,共鑒定出40種主要的揮發(fā)性成分。由表3可以看出,帶魚肉的揮發(fā)性成分主要為醛類化合物(45. 11%),其次是醇類(17. 47%)、芳香族化合物(14. 49%)、烯烴類(13. 99%)、酮類(4. 76%)和胺類化合物(0. 35%)等。

表2 色譜峰面積的重復性Table 2 Repeatability of the chromatogram peak area

圖5 帶魚肉揮發(fā)性成分總離子流圖Fig. 5 Total ionic chromatogram of volatile compounds in hairtail

魚肉中的氣味主要由揮發(fā)性羰基化合物和醇類引起的[11]。羰基化合物包括醛類和酮類物質,醛類化合物的氣味閾值較低,一般具有青香、果香、甜香和堅果香[12]。醛類在水產品風味特征中起著重要作用,與水產品青草味、腥味等有關[13]。如己醛具有明顯的青草味,一般被認為是魚腥味的代表物質;壬醛具有魚腥味,庚醛具有果香。酮類物質共檢出4種,包括2,3 - 庚二酮、5 - 羥基 - 2,7 - 二甲基 - 4 - 辛酮、4 - 壬酮、3,5 - 辛二烯 - 2 - 酮。酮類化合物主要是由于脂類物質氧化降解或氨基酸的降解產生的,往往具有甜甜的花香和果香,對魚腥味有一定的增強作用,尤其是烯酮類化合物[14]。

實驗中共檢出6種醇類化合物,主要為1 - 辛烯 - 3 - 醇、2,5 - 二甲基 - 3 - 己醇、(E) - 2 - 辛烯 - 1 - 醇、苯乙醇等。醇類的閾值一般比較高,對魚肉的風味貢獻較小[15]。其中不飽和醇閾值相對較低,對魚肉風味有一定作用[16],如1 - 辛烯 - 3 - 醇具有蘑菇香氣,普遍存在于魚類的揮發(fā)性風味物質中。

表3 帶魚肉揮發(fā)性成分組成及相對含量Table 3 Volatile compounds and their relative content identified in hairtail

實驗中檢測出了較多的烴類,主要包括烯烴類和烷烴類。烯烴可在一定條件下形成醛或酮,是產生腥味的潛在因素[17]。各種烷烴(C6 ～ C19)已經被鑒定存在于甲殼類魚肉的揮發(fā)物中,由于其閾值較高,對魚肉整體風味貢獻很小。此外,還檢測到甲苯、萘等芳香類物質,其中甲苯是造成魚肉中令人不愉快的風味物質[18],這類化合物可能是由存在于環(huán)境中的污染物造成的。在帶魚肉中檢測到幾種胺類物質,其相對含量較低。魚肉中胺類化合物主要是由于各種氨基酸在微生物酶的脫羧作用下生成的,這些物質一般都有魚腥味[11]。

3 結論

采用SPME - GC - MS技術分析帶魚肉的揮發(fā)性成分,對影響萃取效率的主要因素進行了研究。優(yōu)化得到的較佳萃取條件為:在2g魚肉中加入6mL飽和氯化鈉溶液(0. 36g/mL),用50/30μm DVB/CAR/PDMS的萃取頭于50℃下萃取50min。利用優(yōu)化得到的萃取條件并結合GC - MS對帶魚肉的揮發(fā)性物質組成進行分析,共鑒定出40種主要的揮發(fā)性物質,主要是醛類、醇類、芳香族、烯烴類、酮類和胺類化合物,其中醛類、醇類、芳香族和烯烴類化合物的相對含量較高,為帶魚的主要揮發(fā)性成分。

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