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(農業(yè)部淡水漁業(yè)健康養(yǎng)殖重點實驗室,浙江省魚類健康與營養(yǎng)重點實驗室, 浙江省淡水水產研究所,浙江湖州 313001)

水產品因其肉質鮮美、脂肪含量低,同時又是優(yōu)質蛋白質、多不飽和脂肪酸、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質的良好來源,備受廣大消費者的喜愛。然而,水產品的異味問題卻是困擾人們已久的問題。Craig早在2000年曾發(fā)表過一篇綜述[1]提到:水產品中的異味物質主要來自其所生活的水和飲食環(huán)境,不過因為飲食環(huán)境而導致的異味問題不常見。在導致異味產生的化合物中,土臭味素和2-甲基異冰片是最常見的兩種化合物。這類化合物的存在,對于養(yǎng)殖業(yè)主或養(yǎng)殖廠、消費者乃至整個水產行業(yè)都會有不利的影響[2-3]。對養(yǎng)殖業(yè)主來說:由于異味物質的存在不僅影響了銷售利潤和資金周轉,還增加了養(yǎng)殖成本。對消費者來說:當本來應該正常銷售的魚類因為異味問題不能正常銷售時,引起無異味魚類價格的上漲,增加了消費成本。對整個水產行業(yè)來說:由于異味物質的存在,使得大量魚類資源未被有效利用而浪費。目前為止,國內外各專家學者對這兩種化合物的研究很多,本文著重介紹水產品中土臭味素和2-甲基異冰片的特性及其測定方法的研究進展。

1 土臭味素和2-甲基異冰片物理化學特性、安全性

土臭味素,化學式為:C12H22O,化學名為:反-二甲基-反-萘烷醇,英文常用名:geosmin,簡稱GSM,是一種雙環(huán)叔醇,存在正負旋光異構體[4]。同等濃度的負旋光體味道比正旋光體味道更強烈[5]。這種味道本質上是一種甜菜特征的泥土味[6]。土臭味素最早由Gerber,Lechevalier從17種放線菌和1種藍綠水藻中分離得到,沸點約270 ℃[7]。

2-甲基異冰片,又名2-甲基異茨醇,化學名:外式-1,2,7,7-四甲基雙環(huán)[2.2.1]庚-2-醇,英文常用名:2-methylisoborneol,簡稱2-MIB。2-甲基異冰片同樣存在正負旋光異構體,并且兩種旋光異構體都有明顯的樟腦味[8]。但低濃度時(原溶液稀釋后)會變成霉味[1]。2-甲基異冰片最初是從4種放線菌揮發(fā)性代謝產物中分離而得,由核磁共振成像和質譜可以確定這種代謝產物中帶有薄荷醇味的物質就是2-甲基異冰片[9]。這個結論同時被德國一名學者 Heikki通過和樟腦、甲基碘化鎂進行對比研究所證實,2-甲基異冰片的熔點為170 ℃[10]。

雖然土臭味素和2-甲基異冰片會產生令人不愉快的土霉味,但是似乎這并不影響食品的安全性。Dionigi等[11]曾用Ames實驗(全稱污染物致突變性檢測)評估了鼠傷寒沙門氏菌測試鏈組氨酸的反向突變的誘導,結果顯示:當土臭味素和2-甲基異冰片濃度達到毒性細胞學水平時,不論是否存在外源性代謝活性,和對照組相比,都不會誘導TA98或TA100鏈的有機體突變。當MIB和GSM濃度達到45.5和18.1 mg/kg時,會抑制實驗菌株生長,而達到這個濃度的食品口味已經差到消費者不太可能消費了。

2 水產品中土臭味素和2-甲基異冰片的產生機理

Thaysen通過一系列的實驗證明魚體中的土腥味來源于水中的放線菌污染[12]。有數據證明:放線菌的含量和富營養(yǎng)化的一些指標(氮磷比、總磷、總氮、生物量、葉綠素a)成正相關[13]。隨著溫度變暖和水質的富營養(yǎng)化,一些放線菌的代謝和生物降解逐漸加快,土臭味素和2-甲基異冰片含量也不斷升高[14]。Lin T F等通過對被污染的水質進行感官和氣質聯(lián)用分析發(fā)現:水體中的霉味和2-甲基乙冰片的含量成正相關,并且2-甲基異冰片對數和水溫有很好的相關性[15]。而Dzialowski[16]則得出了相反的結論:即使在葉綠素和營養(yǎng)物質含量很低的情況下,土臭味素仍然保持很高的濃度;溫度低的水庫是溫度高的水庫土臭味素含量的1.57倍;限制無機磷的含量可以成為土臭味素含量的重要決定因素。由此可以推斷:水質的溫度和富營養(yǎng)化是影響土臭味素和2-甲基異冰片合成和釋放的重要因素,也許還有其他影響因素,具體作用機理還需要進一步研究。水產品通過鰓等器官吸收水體中的土臭味素和2-甲基異冰片,從而使其肉質帶有土霉味。

3 水產品中土臭味素和2-甲基異冰片的測定方法

目前,水產品中土臭味素和2-甲基異冰片的測定方法大致可分為以下幾類:感官分析法、氣質聯(lián)用法、氣相色譜法等。

3.1 感官分析法

1973～2016年期間,先后有來自美國、芬蘭、英國、法國、土耳其、澳大利亞、中國、丹麥、泰國、冰島等多個國家的學者發(fā)表的20篇左右的文獻[17-36]中詳細記錄了各種魚類感官品評的過程和結論。這些魚類包括:養(yǎng)殖尖尾鱸、鯰魚、歐鳊、梭子魚、梭鱸、虹鱒魚、鯉魚、尼羅非洲鯽魚、鰱魚。

感官品評前對魚肉進行預處理,預處理的方式分別有以下幾種[17-34]:取魚背部肌肉,攪勻,加入10 μg/L四甲基吡嗪,0～20 μg/L GSM和2-MIB;取新鮮魚切片后進行微波烹調;魚肉解凍后在沸水中煮5 min;將geosmin 和MIB添加到經過勻漿的不同種類魚肉中,取15 g魚肉樣品包裹上鋁箔,以3位數字編號,熱蒸加工;從池塘中取重量大致相同的魚,即殺放血,轉運至實驗室,冷藏至4 ℃。魚樣品評前要在爐子里70 ℃加熱,樣品的最終溫度為50 ℃,趁熱交給品評員品評;魚去內臟放入保鮮袋中-20 ℃冷凍。品評前解凍后放在微波加熱;活魚即殺后在180 ℃的爐子里加熱8 min后進行品評;魚體經去磷、去內臟等處理后切成肉片冷凍備用。感官測定前進行解凍,鋁箔包裹,在205 ℃烹調15 min;鮮魚冰運至實驗室,殺后勻漿保存至4 ℃?zhèn)溆?。取加?%的土臭味素和2-甲基異冰片(1∶1)魚肉水溶液在塑料杯子里60 ℃加熱5 min;魚糜經脫腥處理,微波爐蒸2 min。

感官品評的整個流程都大致相似:甄選品評員進行一段時間訓練,進行盲樣測試,考核合格后正式進行樣品品評。品評后根據聞到的異味強弱進行打分或者描述。研究結果顯示:GSM和2-MIB是土腥味和霉味的主要來源。魚肉中的土霉味和魚所處的水體中GSM和2-MIB的含量、魚本身的味道、魚體脂肪的含量、魚體的重量、肌肉的部位都有一定關系。尖尾鱸魚肉中,GSM在1.00～14.36 μg/L范圍內,會被感覺到有異味,所有的樣品均未檢測到2-MIB,GSM的感官檢出限≤0.74 μg/kg。GC-MS和感官品評檢測在判斷尖尾鱸異味污染方面存在高度一致性。2000 g的魚比400 g的魚土霉味重;腹部比背部和尾部異味更重[34]。魚體的MIB濃度在60%的被污染水中,也就是水體的濃度在3.5～5.5 ng/L時,感官評估和儀器評估相一致[34]。Lovell R T等人[19]對鯰魚進行感官評估后發(fā)現:和其他異味相比,土霉味是最明顯和容易聞到的。Per-Edvin Persson等人[18]對歐鳊、梭子魚、梭鱸、虹鱒魚的混合魚肉15 g進行感官評估后發(fā)現,土臭味素≤100 μg/kg,2-甲基異次醇≤10 μg/kg時,聞到的霉味強度和霉味化合物的濃度的對數值成比例。Petersen M A等[33]對虹鱒魚的感官品評顯示:當水體中土臭味素超過20 ng/L時,96%的魚都有強烈的霉味,但是10 ng/L以下時,只有18%的魚(3%的凈化池魚)有強烈的霉味。Robertson R F等[24]通過感官檢測和頂空氣質聯(lián)用檢測相結合,測出虹鱒魚中GSM的檢出限是0.9 μg/kg,鯰魚中2-MIB的檢出限是0.7 μg/kg。溫度14.5 ℃條件下,3～6 h內魚會達到感官檢出限的腐敗程度。Robin等[26]對法國鱒魚感官評估和化學檢測后發(fā)現:魚體脂肪含量在18 μg/kg以內,土霉味和土臭味素含量存在一定的相關性。在土臭味素含量0.2～4.9 μg/kg范圍內,可清楚的區(qū)別:無污染、輕微污染、污染、嚴重污染。Vallod等[28]對鯉魚進行感官評估和化學分析發(fā)現:鯉魚中存在的異味物質,最常見的是由GSM引起的土霉味。Yarnpakdee等[35]對含有GSM和2-MIB的尼羅非洲鯽魚、鯰魚的魚肉水溶液進行感官評估發(fā)現,容易引起土霉味的兩種化合物GSM和2-MIB集中于脂肪和磷酸豐富的魚肉的腹部。Zimba等[32]對鱒魚感官評估后發(fā)現:同一片鱒魚中,MIB 是GSM的20倍。Grimm等[22]對鯰魚感官評估和儀器分析發(fā)現:2-MIB和GSM的感官檢出限分別為0.1～0.2、0.25～0.5 μg/kg。GSM的檢出限稍微大于2-MIB。感官檢測和儀器檢測結果成高度相關性。Serkan等[27]對虹鱒魚進行感官評估和軟件分析后得出結論:魚腥味、脂肪味、未成熟味、土味、霉味、烹調過的土豆味、海產味、燒烤味這些異味在95%的置信期間內,各種味道無顯著性差異。楊玉平等[31]對鰱魚魚糜經脫腥處理進行感官評估和儀器分析，揭示了魚體土腥味物質的形成機理是魚體自身內源酶降解不飽和脂肪酸產生腥味物質和環(huán)境水體中土腥味物質GSM和2-MIB通過鰓和皮膚呼吸進入魚體,這兩種方式協(xié)同最終導致魚體產生強烈的土腥味。

表1 氣質聯(lián)用法不同前處理比較Table 1 Comparison of different pretreatment for GC - MS

注：“-”表示文章中沒有提及。

3.2 氣質聯(lián)用法

氣質聯(lián)用法根據不同的前處理方式分為:手動前處理-氣質聯(lián)用法、微波蒸餾-氣質聯(lián)用法、微波蒸餾-固相微萃取-氣質聯(lián)用法、真空蒸餾-溶劑萃取-氣質聯(lián)用法、微波輔助吹掃捕集-氣質聯(lián)用法、攪拌吸附提取-氣質聯(lián)用法、動態(tài)頂空萃取-氣質聯(lián)用法等，各不同前處理的比較見表1。

3.2.1 手動前處理-氣質聯(lián)用法 美國的Mills等[37]和意大利的Angioni等[38]分別采用手動前處理-氣質聯(lián)用法對不同種類的魚進行了GSM和2-MIB的測定。Mills等采用相似相容原理對斑點叉尾鮰肌肉脂肪溶液中的GSM和2-MIB進行提取,用吸附管收集,無水乙醚洗脫,加內標,定容,氣質聯(lián)用法測定。結合感官測定法發(fā)現:GSM未檢出,2-MIB的濃度會隨土霉味的增加而增加。Angioni等直接用正己烷對鯔魚籽和金槍魚肉中的GSM和2-MIB進行了提取,然后氣質聯(lián)用檢測GSM和2-MIB的最低方法檢出限為2,5 μg/kg。鯔魚籽中GSM和2-MIB的加標回收率分別為80.2%±13.8%,100.4%±14.6%。金槍魚肉中GSM和2-MIB的加標回收率分別為97.4%±7.2%,111.8%±18.6%。兩種方法各有利弊:Mills等的前處理更省時省力,但成本較高;Angioni等的前處理有機溶劑用量大,用時長,不過成本低,回收率高。

3.2.2 微波蒸餾-氣質聯(lián)用法 Martin[39-40]等對鯰魚肌肉進行了微波蒸餾提取-氣質聯(lián)用測定。微波蒸餾提取方法參考Martin等的報道[40],回收率為56%±4%。微波蒸餾提取的原理是:將樣品放置在蒸餾瓶中,并加適量試劑,將蒸餾瓶放于微波爐里,蒸餾瓶的另外一端連接微波爐外面的冷凝管,揮發(fā)性化合物經微波蒸餾后通過冷凝管被收集到一個玻璃瓶中待測。微波蒸餾提取比手動提取步驟簡化很多,試劑用量也大大減少。

3.2.3 微波蒸餾-固相微萃取-氣質聯(lián)用法 微波蒸餾-固相微萃取是目前氣質聯(lián)用法里使用最多的一種前處理方法。微波蒸餾-固相微萃取和微波蒸餾提取相比多了1個固相微萃取裝置,固相微萃取是一種非常簡便、有效,無溶劑的樣品前處理方法，1989年由Pawliszyn發(fā)明[41]。它的原理是:將合適的固定相表面覆蓋一層石英玻璃纖維,樣品中需要分析的物質直接被提取到纖維膜表面，吸附完成后將固相微萃取頭放在氣相色譜進樣口進行解析測定。

本文查到的該檢測方法相關的參考文獻有14篇[41-54]。其中,Lloyd,Grimm等[45-46,22]是對魚體中GSM和2-MIB研究比較權威的學者。Grimm等通過微波固相微萃取前處理,氣質聯(lián)用法測定,鯰魚魚肉中2-MIB和GSM的檢出限為0.01 μg/kg,定量限為0.1 μg/kg,遠低于感官檢測法。Grimm等[46]通過微波固相微萃取-氣質聯(lián)用法和感官評定法對鯰魚進行檢測后發(fā)現:GSM和2-MIB的加標回收率可達到57%和60%。Grimm等[22]通過微波固相微萃取-氣質聯(lián)用法和感官評定法結合對斑點叉尾鮰(北美洲的主要鯰魚品種)進行檢測后發(fā)現:219條魚中有204條魚兩種方法的檢出限一致。GSM和MIB的檢出限分別為0.25、0.1 μg/kg。Rubio等[47]參考Grimm 的方法[46],測定過程相同,對相關參數進行了優(yōu)化,檢測了大口黑鱸魚和白鱘肌肉中的GSM和2-MIB,GSM和2-MIB的檢出限為1 ng/kg,檢出限明顯降低。Conte等[43]也采用相同的前處理方法對鯰魚肉中MIB和GSM進行了測定,不同的是取樣量減半,聚二甲基硅氧烷纖維攪拌吸收的時間延長為2倍,氣質聯(lián)用條件不同,檢出限和加標回收率都得到很大提高。這也許可以說明參數的優(yōu)化對檢測結果影響很大。

3.2.4 真空蒸餾-溶劑萃取-氣質聯(lián)用法 真空蒸餾-溶劑萃取-氣質聯(lián)用法是一種利用控制真空度和溫度等條件對樣品中待測物質進行提取及測定的方法。真空蒸餾-溶劑萃取的原理為:將樣品放在1個裝有溶劑的燒瓶中,將蒸餾裝置用真空泵和真空表控制在一定真空度內,對樣品進行蒸餾,蒸餾結束后提取液會經連通管被收集到2個蒸餾收集管內待測。早在1974年加拿大學者Yurkowski等[55]就對鱒魚肌肉中的GSM進行了高溫真空蒸餾提取-氣質聯(lián)用測定,平均回收率可達55%±8.3%,檢出限為0.6 μg/100 g。Tanchotikul等[56]對馬珂蛤肌肉中的GSM進行了真空蒸餾-溶劑萃取-氣質聯(lián)用測定,SIM信噪比為2∶1時,氣質聯(lián)用的檢出限為20 pg,GSM氣質聯(lián)用的靈敏度可達2 ng/g干重,平均加標回收率為97.9%±6.3%。Yarnpakdee等[57]用真空液液萃取-氣質聯(lián)用法對尼羅羅非魚、鯰魚肌肉蛋白水解產物中的GSM和2-MIB進行了分析測試。尼羅羅非魚蛋白水解產物中的GSM含量為1.5 μg/kg,2-MIB未檢出。鯰魚肌肉蛋白水解產物中的GSM和2-MIB含量分別為3.2、0.8 μg/kg。Yurkowski 等的蒸餾設備相對簡單,Tanchotikul等的設備在Yurkowski等的基礎上進行了改良,并且提取時間更短,步驟更簡便,回收率更高。Yarnpakdee等與Tanchotikul等提取方法基本相同,結果也差別不大。

3.2.5 微波輔助吹掃捕集-氣質聯(lián)用法 微波輔助吹掃捕集是一臺可以和氣相色譜-質譜聯(lián)用的全自動前處理裝置。由進行樣品提取的微波裝置和進行提取液收集和濃縮的吹掃捕集裝置兩大部分組成。其中關鍵部分是微波提取裝置,它是通過安裝感應器、溫度控制器、攝像頭等部件對樣品的溫度和狀態(tài)進行外部控制,以達到最佳提取效果的一種裝置?？捎行Ы鉀Q手動樣品前處理過程中的交叉污染、費時費力等問題。Deng等[58]通過微波輔助吹掃捕集-氣質聯(lián)用法對魚體中的GSM和MIB進行了測定,檢出限分別為:0.02 、0.02 ng/g,6個平行樣品的相對標準偏差為:4.77%(10 ng/L),2.65%(500 ng/L)和5.99%(10 ng/L),2.84%(500 ng/L),加標回收率為:102.3%±6.3%(10 ng/L),85.4%±1.8%(500 ng/L)和78.5%±6.4%(10 ng/L),81.2%±1.7%(500 ng/L)。周夢海[59]參照Deng[56]的方法通過微波輔助吹掃捕集-氣質聯(lián)用法對羅非魚中的GSM和MIB進行了測定,在羅非魚肌肉樣本中,大部分都檢測出2-MIB的存在;而很少有魚肉樣本檢測到含有GSM的存在,由于缺乏數據,因此對GSM的含量無法進行統(tǒng)計比較。微波輔助吹掃捕集僅使用氯化鈉配合儀器進行提取即可,減少了檢測人員接觸有機溶劑的風險,提取效率也提高很多。

3.2.6 攪拌吸附提取-氣質聯(lián)用法 Ruan 等[60]對大西洋鮭進行了攪拌棒吸附提取,氣質聯(lián)用測定,GSM和MIB的方法檢出限可達0.3 ng/L。在0.3～100 ng/L范圍內,相對標準偏差小于4%,線性相關系數為0.9996和0.9999,加標回收率為62%～89.9%和74.8%～83.1%。攪拌棒吸附提取更加智能化,像微波吹掃捕集和微波固相微萃取一樣,實現了有機溶劑的零使用,但檢出限相對低很多,加標回收率也在可接受范圍之內,但由于儀器價格不菲,目前使用的人遠遠低于另外兩種提取方法。

3.2.7 動態(tài)頂空萃取-氣質聯(lián)用法 Petersen等[61]對虹鱒魚肌肉中的GSM和2-MIB進行了動態(tài)頂空萃取-氣質聯(lián)用測定,GSM和2-MIB在0、1、5、25 μg/kg范圍內有較好的線性關系。兩種化合物的方法檢出限為0.1 μg/kg以下。在1～2 μg/kg范圍內,GSM的平行樣品相對標準偏差為10%,2-MIB因為在魚體中含量比較少,無法求其相對標準偏差。動態(tài)頂空萃取的原理是4-甲基-1戊醇水溶液水浴提取,氮氣吹掃捕集。頂空取樣后,被捕集到的化合物經熱解析單元解析,氣質聯(lián)用檢測。動態(tài)頂空萃取很早就應用于水產品其他揮發(fā)性化合物的提取,也許是GSM和2-MIB兩種化合物相對于其他揮發(fā)性化合物而言,有其特殊性,故動態(tài)頂空萃取水產品中GSM和2-MIB的文獻查到的比較少。

3.3 氣相色譜法

Dupuy等[62]用水蒸餾振蕩提取鯰魚肉中的GSM,取上層油液采用氣相色譜法測定，具加標回收率可達90%。Martin等[40]對斑點叉尾鮰中的2-MIB和GSM進行了微波蒸餾提取,用正己烷或二氯甲烷進行溶解,氣相色譜測定，魚體中GSM沒有測出,MIB的最低檢出濃度為5 ng/g。Yamprayoon等[63]對尼羅羅非魚肌肉中的GSM進行了真空提取,氣相色譜測定,在2.8～390 μg/kg范圍內,加標回收率為51%～89%，并且出現了低濃度范圍回收率高,高濃度范圍回收率低的情況。

從加標回收率來看,水蒸餾振蕩提取法要優(yōu)于真空提取法。而Martin等在文獻中未提及加標回收率的情況,Dupuy 等和Yamprayoon 等在文章中未提及檢出限的情況,所以微波蒸餾提取法無法與另外兩種方法進行比較。

3.4 其他

隨著人工智能化技術的飛速發(fā)展,一些模仿人體嗅覺、味覺等檢測技術也相繼誕生。目前已有很多學者用電子鼻、電子舌技術來分析水產品的質量安全、新鮮度等[64-74]。

電子鼻技術,又稱氣味指紋分析技術,氣味掃描儀，其原理是模仿人的嗅覺器官進行氣味檢測。人的嗅覺系統(tǒng)由嗅覺細胞、嗅覺神經網絡(包括多個嗅覺神經元)和大腦組成。相對應的電子鼻也是由氣敏傳感器陣列、信號預處理單元和模式識別單元三部分組成的。氣敏傳感器(具有單一選擇性)作為電子鼻感知氣味基本元件相當于人嗅覺系統(tǒng)嗅覺細胞,將多個具有不同選擇性氣敏傳感器組成陣列,利用其對多種氣體交叉敏感性,可通過不同氣味分子在其表面產生作用轉化為可測物理信號組。而信號預處理單元相當于嗅覺神經網絡,負責對信號進行特征提取后傳遞給模式識別單元。模式識別單元就相當于人的大腦,信號進入模式識別單元接受進一步處理從而得出混合氣體組成成分和濃度。如同人的嗅覺器官,感知氣味、傳遞氣味這兩大部分大同小異,關鍵的區(qū)別在大腦部分,也就是電子鼻的模式識別單元。常用模式識別方法有：統(tǒng)計決策法、句法結構法、模糊判決法和人工智能法等。近年來,人工智能法已成功應用到模式識別中,大大提高了電子鼻的識別能力。其中人工神經網絡技術是對生物神經聯(lián)系的一種模擬,有很好學習能力,對非線性問題處理能力較強;對于傳感器對氣味測量過程漂移和噪音有一定容錯性,有助于提高氣體檢測精度。

電子舌技術是20世紀80年代中期發(fā)展起來的用于模擬人體味覺器官進行液體整體特征分析的技術，同樣是由三部分組成:味覺采集部分—傳感器陣列、味覺激發(fā)和采集部分—激勵信號激發(fā)和響應信號采集裝置、大腦分析部分—模式識別方式或者多元統(tǒng)計分析方法。關鍵部分也是模式識別方式。常用的模式識別方法有:主成分分析(PCA)、聚類分析、判別分析、軟獨立簇類模式分類(SIMCA)、偏最小二乘判別分析(PLS-DA)、人工神經網絡(ANN)、獨立成分分析、判別函數分析等。

通過定量數學模型對水產品肌肉中的異味物質進行風險評估，對于減少池塘養(yǎng)殖過程中異味物質的含量功不可沒。Hathurusingha等[75-76]建立數學模型，通過已知數據對池塘中的GSM和2-MIB進行分析,找出規(guī)律,從而可以預測各種循環(huán)水養(yǎng)殖魚類在不同養(yǎng)殖時間內,水質和魚類肌肉中GSM和2-MIB的含量,使魚肉中GSM和2-MIB的濃度在達到消費者口感變差閾值之前捕撈上來,提高養(yǎng)殖效益。對澳洲肺魚肌肉中的GSM和2-MIB進行了風險評估,還利用獨立數據評估了廣義形式的模型對其他水產養(yǎng)殖物種,特別是彩虹鱒魚的適用性。模型趨勢表明,與更廣泛的文獻中公布的數據吻合良好。

4 結論與展望

土臭味素和2-甲基異冰片是兩種會產生令人不愉快的土霉味,但并不影響食品安全性的化合物。水產品中的土臭味素和2-甲基異冰片主要來源于其養(yǎng)殖水體中放線菌的污染。水產品通過鰓等器官吸收水體中的土臭味素和2-甲基異冰片,從而使其肉質帶有土霉味。水產品肌肉中土臭味素和2-甲基異冰片的測定方法主要有感官分析法、氣質聯(lián)用法、氣相色譜法等。感官測定以鱒魚為主,以Lovell、Persson等人的測定方法最為經典。氣質聯(lián)用法以鯰魚,尤其是斑點叉尾鮰為主,Lloyd,Grimm等人的微波蒸餾-固相微萃取-氣質聯(lián)用法被引用的次數最多。相對于其他前處理方法,微波輔助吹掃捕集檢出限更低,回收率較好。氣相色譜法本身查到的文獻不多,在此不作評論。不過水產品中的土霉味和水產品所處的水體中GSM和2-MIB的含量、水產品本身的味道、水產品脂肪的含量、水產品的重量、肌肉的部位都有一定關系,所以,即使使用同一種測定方法,其加標回收率和檢出限難免也會有很大差別。為了保證檢測技術的可重復性和高效性,檢測人員在實際工作中的采樣、取樣、前處理、儀器檢測等各個環(huán)節(jié)都應認真研究,并形成適合所檢驗樣品的合適的流程和步驟。

為了消除傳統(tǒng)的感官品評帶來的人為誤差和給品評人員造成的疲勞感,電子鼻和電子舌等模仿人嗅覺和味覺等人工智能測定手段逐漸受到風味分析研究者的青睞。隨著大數據時代的到來,各種數學模型分析比如電化學結合主成分分析(PCA)、人工神經網絡(ANN)等技術給人提供了更多的說服力。不過,無論如何,色譜分析法尤其是氣質聯(lián)用法都是水產品中土臭味素和2-甲基異冰片定量檢測的主要方法。其缺點就是對檢測人員專業(yè)性要求比較高。優(yōu)點也顯而易見,以氣質聯(lián)用法為主,輔以電子鼻、電子舌、電化學結合PCA、ANN等數學模型將為獲得準確、科學的數據,為進行水產品中土臭味素和2-甲基異冰片的去除奠定基礎。

[1]Tucker C S. Off-Flavor Problems in Aquaculture[J]. Reviews in Fisheries Science,2000,8(1):45-88.

[2]Engle C R,Pounds G L,Martine P. The Cost of Off-Flavor[J].Journal of the World Aquaculture Society,1995,26(26):297-306.

[3]Keenum M E,Waldrop J E. Economic analysis of farm-raised catfish production in Mississippi[J].Technical Bulletin,1988,72(155):1-27.

[4]Jüttner F,Watson S B. Biochemical and ecological control of geosmin and 2-methylisoborneol in source waters[J]. Applied & Environmental Microbiology,2007,73(14):4395-4406.

[5]Polak E H,Provasi J. Odor sensitivity to geosmin enantiomers[J]. Chemical Senses,1992,17(1):23-26.

[6]Acree T E,Lee C Y,Butts R M,et al. Geosmin,the earthy component of table beet odor[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1976,24(2):430-431.

[7]Gerber N N,Lechevalier H A. Geosmin,an earthly-smelling substance isolated from actinomycetes[J]. Applied Microbiology,1965,13(6):935-938.

[8]Tyler L D,Acree T E,Butts R M. Odor Characterization of the Synthetic Stereoisomers of 2-Methylborneol[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1978,26(6):1415-1417.

[9]Gerber N N. A volatile metabolite of actinomycetes,2-methylisoborneol[J]. Journal of Antibiotics,1969,22(10):508-509.

[10]Heikki Toivonen. über die reaktionen des 2-methylisoborneols und des 2-methylfenchols in konzentrierter salpeters?ure[J]. Tetrahedron Letters,1968,9(26):3041-3044.

[11]Dionigi C P,Lawlor T E,Mcfarland J E,et al. Evaluation of geosmin and 2-methylisoborneol on the histidine dependence of TA98 and TA100 Salmonella typhimurium tester strains[J]. Water Research,1993,27:1615-1618.

[12]Thaysen A C. The Origin of an Earthy or Muddy Taint in Fish. I. The Nature and Isolation of the Taint[J]. Annals of Applied Biology,2008,23(1):99-104.

[13]Downing J A,Watson S B,Mccauley E. Predicting Cyanobacteria dominance in lakes[J]. Canadian Journal of Fisheries & Aquatic Sciences,2001,58:1905-1908.

[14]Rangesh Srinivasan,George A Sorial. Treatment of taste and odor causing compounds 2-methyl isoborneol and geosmin in drinking water:A critical review[J]. Journal of Environmental Sciences(English Edition),2011,23(1):1-13.

[15]Lin T F,Wong J Y,Kao H P. Correlation of musty odor and 2-MIB in two drinking water treatment plants in South Taiwan[J].Science of the Total Environment,2002,289:225-235.

[16]Dzialowski A R,Smith V H,Huggins D G,et al. Development of predictive models for geosmin-related taste and odor in Kansas,USA,drinking water reservoirs[J]. Water Research,2009,43(11):2829-2840.

[17]Sackey R T L L A. Absorption by Channel Catfish of Earthy-musty Flavor Compounds Synthesized by Cultures of Blue-green Algae[J]. Transactions of the American Fisheries Society,1973,102(4):774-777.

[18]Persson P E. Sensory properties and analysis of two muddy odour compounds,geosmin and 2-methylisoborneol,in water and fish[J]. Water Research,1980,14(8):1113-1118.

[19]Lovell R T. New off-flavors in pond-cultured channel catfish[J]. Aquaculture,1983,30(1-4):329-334.

[20]Richard T Lovell,Iwan Y. Lelana,Claude E. Boyd,et al. Geosmin and Musty-Muddy Flavors in Pond-Raised Channel Catfish[J]. Transactions of the American Fisheries Society,1986,115(3):485-489.

[21]Mills O E,Si Y C,Johnsen P B. Dehydration products of 2-methylisoborneol are not responsible for off-flavor in the channel catfish[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1993,41(10):1690-1692.

[22]Grimm C C,Lloyd S W,Zimba P V. Instrumental versus sensory detection of off-flavors in farm-raised channel catfish[J].Aquaculture,2004,236(1-4):309-319.

[23]Howgate P. Tainting of farmed fish by geosmin and 2-methyl-iso-borneol:a review of sensory aspects and of uptake/depuration[J]. Aquaculture,2004,234(1-4):155-181.

[24]Robertson R F,Jauncey K,Beveridge M C M,et al. Depuration rates and the sensory threshold concentration of geosmin responsible for earthy-musty taint in rainbow trout,Onchorhynchus mykiss[J]. Aquaculture,2005,245(1-4):89-99.

[25]Robertson R F,Hammond A,Jauncey K,et al. An investigation into the occurrence of geosmin responsible for earthy-musty taints in UK farmed rainbow trout,Onchorhynchus mykiss[J]. Aquaculture,2006,259(1-4):153-163.

[26]Robin J,Cravedi J P,Hillenweck A,et al. Off flavor characterization and origin in French trout farming[J]. Aquaculture,2006,260(1-4):128-138.

[27]Selli S,Rannou C,Prost C,et al. Characterization of Aroma-Active Compounds in Rainbow Trout(Oncorhynchus mykiss)Eliciting an Off-Odor[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2006,54(25):9496-9502.

[28]Vallod D,Cravedi J P,Hillenweck A,et al. Analysis of the off-flavor risk in carp production in ponds in Dombes and Forez(France)[J]. Aquaculture International,2007,15(3):287-298.

[29]Percival S,Drabsch P,Glencross B. Determining factors affecting muddy-flavour taint in farmed barramundi,Lates calcarifer[J]. Aquaculture,2008,284(1-4):136-143.

[30]Johnsen P B,Kelly C A. A Technique for the Quantitative Sensory Evaluation of Farm-Raised Catfish[J]. Journal of Sensory Studies,2008,4(4):289-299.

[31]楊玉平. 鰱體內土腥味物質鑒定及分析方法與脫除技術的研究[D].武漢:華中農業(yè)大學,2010.

[32]Zimba P V,Schrader K K,Hyldig G,et al. Evaluation of geosmin and 2-methylisoborneol off-flavour in smoked rainbow trout fillets using instrumental and sensory analyses[J]. Aquaculture Research,2011,43(1):149-153.

[33]Petersen M A,Hyldig G,Strobel B W,et al. Chemical and Sensory Quantification of Geosmin and 2-Methylisoborneol in Rainbow Trout(Oncorhynchus mykiss)from Recirculated Aquacultures in Relation to Concentrations in Basin Water[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2011,59(23):12561-12568.

[34]Jones B,Fuller S,Carton A G. Earthy-muddy tainting of cultured barramundi linked to geosmin in tropical northern Australia[J]. Aquaculture Environment Interactions,2013,3(2):117-124.

[35]Yarnpakdee S,Benjakul S,Penjamras P,et al. Chemical compositions and muddy flavour/odour of protein hydrolysate from Nile tilapia and broadhead catfish mince and protein isolate[J]. Food Chemistry,2014,142(1):210-216.

[36]Liu S Y,Liao T,McCrummen S T,et al. Exploration of volatile compounds causing off-flavor in farm-raised channel catfish(Ictalurus punctatus)fillet[J]. Aquaculture International,2016:1-10.

[37]Mills O E,Chung S Y,Johnsen P B. Dehydration products of 2-methylisoborneol are not responsible for off-flavor in the channel catfish[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2002,41(10):1690-1692.

[38]Angioni A,Cau A,Addis P. Gas Chromatographic Mass Spectrometry Determination of Geosmin and 2-methylisoborneol Off-Flavor in Mugil cephalus,Roe[J]. Food Analytical Methods,2015,8(6):1-6.

[39]Martin J F,Fisher T H,Bennett L W. Musty odor in chronically off-flavored channel catfish:isolation of 2-methylenebornane and 2-methyl-2-bornene[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1989,36(6):1257-1260.

[40]Martin J F,McCoy C P,Greenleaf W,et al. Analysis of 2-Methylisoborneol in Water,Mud,and Channel Catfish(Ictalurus punctatus)from Commercial Culture Ponds in Mississippi[J]. Canadian Journal of Fisheries & Aquatic Sciences,1987,44(4):909-912.

[41]Gy?rgy Vas,Károly Vékey. Solid-phase microextraction:a powerful sample preparation tool prior to mass spectrometric analysis[J]. Journal of Mass Spectrometry Jms,2004,39(3):233-254.

[42]Martin J F,Bennett L W,Graham W H. Off-Flavor in the Channel Catfish(Ictalurus Punctatus)Due to 2-Methylisoborneol and its Dehydration Products[J]. Iwa Publishing,1988,20(8):99-105.

[43]Conte E D,Shen C Y,Miller D W. Microwave distillation-solid phase adsorbent trapping device for the determination of off-flavors,geosmin and methylisoborneol,in catfish tissue below their rejection levels[J]. Analytical Chemistry,1996,68(15):2713-2716.

[44]Conte E D,Shen C Y,Perschbacher P W,et al. Determination of geosmin and methylisoborneol in catfish tissue(Ictalurus punctatus)by microwave-assisted distillation-solid phase adsorbent trapping[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1996,44(3):829-835.

[45]Lloyd S W,Grimm C C. Analysis of 2-Methylisoborneol and Geosmin in Catfish by Microwave Distillation-Solid-Phase Microextraction[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,1999,47(1):164-169.

[46]Grimm C C,Lloyd S W,Batista R,et al. Using Microwave Distillation-Solid-Phase Microextraction—Gas Chromatography—Mass Spectrometry for Analyzing Fish Tissue[J]. Journal of Chromatographic Science,2000,38(7):289-296.

[47]Rubio S A. Geosmin and 2-Methylisoborneol Cause Off-Flavors in Cultured Largemouth Bass and White Sturgeon Reared in Recirculating-Water Systems[J]. North American Journal of Aquaculture,2005,67(3):177-180.

[48]張婷,李林,陳偉,等. 微波蒸餾-頂空固相微萃取-氣質聯(lián)用檢測魚體中土霉味化合物[J]. 水生生物學報,2009,33(3):449-454.

[49]Schrader K K,Davidson J W,Rimando A M,et al. Evaluation of ozonation on levels of the off-flavor compounds geosmin and 2-methylisoborneol in water and rainbow trout Oncorhynchus mykiss from recirculating aquaculture systems[J]. Aquacultural Engineering,2010,43(2):46-50.

[50]Houle S,Schrader K K,Francois N R L,et al. Geosmin causes off-flavour in arctic charr in recirculating aquaculture systems[J]. Aquaculture Research,2011,42(3):360-365.

[51]Zhu M,Aviles F J,Conte E D,et al. Microwave mediated distillation with solid-phase microextraction:determination of off-flavors,geosmin and methylisoborneol,in catfish tissue[J]. Journal of Chromatography A,1999,833(2):223-230.

[52]Robertson R F. Off-Flavor Problems and a Potential Solution within the U.K. Trout Industry[J]. Acs Symposium,2003,848:55-68.

[53]王國超,李來好,郝淑賢,等. 羅非魚肉中土臭素和2-甲基異莰醇的測定[J]. 食品科學,2011,32(22):188-191.

[54]Zhang T,Xue Y,Li Z J,et al. Effects of ozone on the removal of geosmin and the physicochemical properties of fish meat from bighead carp(Hypophthalmichthys nobilis)[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2016,34:16-23.

[55]Yurkowski M,Tabachek J A L. Identification,Analysis,and Removal of Geosmin from Muddy-Flavored T[J]. Journal of the Fisheries Research Board of Canada,1974,31(12):1851-1858.

[56]Tanchotikul U,Tcy H. Methodology for quantification of geosmin and levels in rangia clam(Rangia cuneata)[J].Journal of Food Science,1990,55(5):1233-1235.

[57]Yarnpakdee S,Benjakul S,Penjamras P,et al. Chemical compositions and muddy flavour/odour of protein hydrolysate from Nile tilapia and broadhead catfish mince and protein isolate[J]. Food Chemistry,2014,142(1):210-216.

[58]Deng X W,Xie P,Qi M,et al. Microwave-assisted purge-and-trap extraction device coupled with gas chromatography and mass spectrometry for the determination of five predominant odors in sediment,fish tissues,and algal cells[J]. Journal of Chromatography A,2012,1219(1):75-82.

[59]周夢海. 我國羅非魚不同養(yǎng)殖模式的異味物質含量分布[D]. 上海:上海海洋大學,2015.

[60]Ruan E D,Aalhus J L,Summerfelt S T,et al. Determination of off-flavor compounds,2-methylisoborneol and geosmin,in salmon fillets using stir bar sorptive extraction-thermal desorption coupled with gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A,2013,1321(4):133-136.

[61]Petersen M A,Hyldig G,Strobel B W,et al. Chemical and sensory quantification of geosmin and 2-methylisoborneol in rainbow trout(Oncorhynchus mykiss)from recirculated aquacultures in relation to concentrations in basin water[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2011,59(23):12561-12568.

[62]Dupuy H P,Jr G J F,Angelo A J S,et al. Analysis for trace amounts of geosmin in water and fish[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society,1986,63(7):905-908.

[63]Yamprayoon J,Noomhorm A. Geosmin and off-flavor in nile tilapia(Oreochromis niloticus)[J]. Journal of Aquatic Food Product Technology,2000,9(9):29-41.

[64]王俊,崔紹慶,陳新偉,等. 電子鼻傳感技術與應用研究進展[J]. 農業(yè)機械學報,2013,44(11):160-167.

[65]邱丹丹,劉嘉,徐春紅,等. 電子鼻及其在食品分析中應用研究進展[J]. 糧食與油脂,2010(6):36-38.

[66]唐月明,王俊. 電子鼻技術在食品檢測中的應用[J]. 農機化研究,2006,21(10):169-172.

[67]王俊,胡桂仙,于勇,等. 電子鼻與電子舌在食品檢測中的應用研究進展[J]. 農業(yè)工程學報,2004,20(2):292-295.

[68]孫瑋. 電子鼻在水產品品質檢測中的應用研究進展[J]. 農村經濟與科技,2017,28(4):284-284.

[69]朱培逸,徐本連,魯明麗,等.基于電子鼻和改進無監(jiān)督鑒別投影算法的大閘蟹新鮮度識別方法[J].食品科學,2017-02-14(網絡預發(fā)表):1-8.

[70]O’Connell M,Valdora G,Peltzer G,et al. A practical approach for fish freshness determinations using a portable electronic nose[J]. Sensors & Actuators B Chemical,2001,80(2):149-154.

[71]Gil L,Barat J M,Escriche I,et al. An electronic tongue for fish freshness analysis using a thick-film array of electrodes[J]. Microchimica Acta,2008,163(1):121-129.

[72]Sánchez L G,Máez R M,Barat J M,et al. Meat and Fish Spoilage Measured by Electronic Tongues[M]. Electronic Noses and Tongues in Food Science,2016,20:199-207.

[73]Pravdová V,Pravda M,Guilbault G G . Role of Chemometrics for Electrochemical Sensors[J]. Analytical Letters,2002,35(15):2389-2419.

[74]王茹. 智舌中智能模式識別單元的實現與應用研究[D]. 杭州:浙江工商大學,2009.

[75]Hathurusingha P I,Davey K R. Chemical taste taint accumulation in RAS farmed fish - A Fr 13,risk assessment demonstrated with geosmin(GSM)and 2-methylisoborneol(MIB)in barramundi(Lates calcarifer)[J]. Food Control,2016,60:309-319.

[76]Hathurusingha P I,Davey K R. A predictive model for taste taint accumulation in Recirculating Aquaculture Systems(RAS)farmed-fish-demonstrated with geosmin(GSM)and 2-methylisoborneol(MIB)[J]. Ecological Modelling,2014,291:242-249.