范霞

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

中國對蝦（Penaeus chinensis）是中國重要的水產(chǎn)資源之一，主要分布在中國黃渤海沿海海域。對蝦味道鮮美、含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白及人體必需的氨基酸和微量元素等，現(xiàn)已成為合理膳食結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分。蝦由于其自身水分含量高，肌肉組織細嫩，新鮮度下降很快，不易貯藏，導(dǎo)致蝦的品質(zhì)受到一定的影響。

氣味是體現(xiàn)對蝦質(zhì)量品質(zhì)的重要指標之一[1-4]。蝦在腐敗變質(zhì)過程中，氣味變化比較明顯。電子鼻能夠客觀、準確、快速地識別組成復(fù)雜的氣味[5-12]，專門用于檢測復(fù)雜風(fēng)味和揮發(fā)性成分。李卉等[13]采用電子鼻技術(shù)探究了不同保藏溫度下南美白對蝦中揮發(fā)性物質(zhì)的變化，電子鼻能較好地判別不同貯藏時間下的對蝦樣品。趙夢醒等[14]研究了在不同保藏時間下，電子鼻對凡納濱對蝦的蝦頭和蝦肉均有較好的響應(yīng)。質(zhì)構(gòu)特性是水產(chǎn)品的一項重要質(zhì)量指標，用來表征其組織狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、口感等被感知的綜合感覺，可反映食品的質(zhì)地品質(zhì)[15]。在貯藏期間對蝦的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)下降是限制其貨架期的一個重要因素。邱澤鋒等[16]研究結(jié)果表明冷凍貯藏能保證凡納濱對蝦較長的貨架期，但其口感特征總體上持續(xù)下降。蝦類產(chǎn)品中各種游離氨基酸含量豐富，游離氨基酸作為一類重要的呈味成分[17-18]，其含量會直接影響蝦類的鮮美程度。蝦體死亡后，蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含氮物質(zhì)會被微生物分解為氨、吲哚、硫化氫和組胺等揮發(fā)性低級產(chǎn)物，導(dǎo)致蝦體腐敗變臭[19]。目前還尚未有文獻報道過對蝦在保藏期間游離氨基酸含量的變化。

蝦品質(zhì)變化是多方面的[20]，通過單一指標評價會存在很大的局限性，因而多重指標的相互結(jié)合可以獲得更加準確可靠的測定結(jié)果[21]。本研究首次利用電子鼻技術(shù)、質(zhì)構(gòu)儀結(jié)合氨基酸分析對中國對蝦在冷藏條件下的品質(zhì)變化進行研究，旨在為鮮蝦產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)評價、新鮮度檢測以及對消費者的安全食用提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中國對蝦：南京蘇果超市，活體，每只（15±1）g 左右。新鮮活中國對蝦運回實驗室后用冰水致死，瀝水后用密封袋保存在4 ℃冰箱冷藏，保藏過程中每天取1 次樣，對樣品進行電子鼻、質(zhì)地多面分析和游離氨基酸含量測定。試驗進行到蝦體顯著腐敗變質(zhì)為止。緩沖液B1～B5（主要成分是檸檬酸、檸檬酸鈉、氯化鈉等有機試劑）、茚三酮顯色液、氨基酸標準品：日本日立公司；HCl、NaCl、磺基水楊酸：分析純，南京化學(xué)試劑有限公司；試驗用水為超純水。

PEN3 便攜式電子鼻：德國Airsense 公司；TMSPro 物性分析儀：美國FTC 公司；L-8900 全自動氨基酸分析儀：日本日立公司；Avanti J-30I 高速冷凍離心機：美國貝克曼公司；XP105DR 分析天平：美國梅特勒-托利多公司；YCD-EL259 低溫冰箱：中科美菱公司。

1.2 方法

1.2.1 電子鼻檢測

每天選取大小均勻的對蝦，置于250 mL 的燒杯中，用保鮮膜封口，靜置30 min 后開始用電子鼻進行無損檢測，每天取20 個樣品進行測量。

電子鼻測定條件：傳感器清洗時間為60 s，傳感器歸零時間為10 s，樣品準備時間為5 s，分析采樣時間為150 s，內(nèi)部流量300 mL/min，進樣流量300 mL/min。

1.2.2 質(zhì)地多面分析（texture profile analysis，TPA）

將大小均勻的對蝦去頭、去殼，選取蝦身中間部分進行測量。采用P/40 探頭進行壓縮，測試速度60 mm/min，觸發(fā)力0.2 N，壓縮程度40%，兩次壓縮停頓時間為3 s。每次測15 只對蝦，測量結(jié)果取平均值。選取硬度、恢復(fù)性、彈性作為對蝦保藏期質(zhì)地評價參數(shù)。

1.2.3 游離氨基酸含量測定

將大小均勻的對蝦去頭、去殼、除蝦線、蝦腸。準確稱量2.0 g 蝦肉糜，加入0.02 mol/L 的鹽酸溶液20.00 mL，充分均質(zhì)后，在 4 ℃、轉(zhuǎn)速為 10 000 r/min 的條件下離心20 min，收取上清液用0.02 mol/L 的鹽酸溶液定容至50 mL。定容后取1 mL 溶液加入1 mL 5%的磺基水楊酸沉淀蛋白，在4 ℃、轉(zhuǎn)速為10 000 r/min的條件下離心20 min。然后取上清液過0.22 μm 濾膜進樣。不同保藏期樣品做3 組平行試驗，取平均值。

L-8900 全自動氨基酸分析儀測定條件：日立鈉離子交接樹脂4.6 mm×60 mm，泵1 流速0.4 mL/min，泵2 流速 0.35 mL/min，進樣體積 20 μL，柱溫 57 ℃，反應(yīng)溫度135 ℃，檢測波長570 nm 和440 nm。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Win muster v.1.6 分析軟件對電子鼻數(shù)據(jù)進行主成分分析（principal component analysis，PCA）、線性分析（linear discriminant analysis，LDA、負荷加載分析（loading analysis，LA）；EZChrom Elite 軟件處理游離氨基酸數(shù)據(jù)；TPA 結(jié)果采用Excel 2007 作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻試驗結(jié)果

利用電子鼻技術(shù)對不同保藏時間的中國對蝦氣味進行分析。不同保藏時間的中國對蝦主成分分析圖見圖1。

從圖1 可知，第一主成分PC1 和第二主成分PC2的貢獻率分別為95.13 %和3.78 %，總貢獻率達98.91%，一般認為PCA 總貢獻率超過85%即可代表樣本的主要信息特征。4 ℃冷藏條件下，第5 天對蝦的響應(yīng)信號與其他保藏時間響應(yīng)信號分布距離較遠，說明在第5 天時對蝦的氣味發(fā)生了顯著變化。此外，不同保藏時間的對蝦響應(yīng)信號相互之間沒有重疊，說明PCA 能很好地區(qū)分不同保藏期的中國對蝦。

不同保藏時間的中國對蝦線性判別分析圖見圖2。

圖1 不同保藏時間的中國對蝦主成分分析圖Fig.1 PCA plots of Penaeus chinensis stored for different periods of time

圖2 不同保藏時間的中國對蝦線性判別分析圖Fig.2 LDA plots of Penaeus chinensis stored for different periods of time

從圖2 可知，判別式LD1 和判別式LD2 的貢獻率分別為73.81%和25.03%，總貢獻率達98.84%，采用線性判別分析能夠明顯區(qū)分出不同保藏時間的中國對蝦氣味具有一定的差異。

利用負荷加載分析可以幫助區(qū)分當(dāng)前模式下傳感器的相對重要性，若單個傳感器的響應(yīng)值越偏離零，則該傳感器在識別中作用較大，即為識別傳感器。德國PEN3 便攜式電子鼻包含10 個金屬氧化物傳感器（W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S），各傳感器對應(yīng)編號和所檢測的敏感物質(zhì)分別是S1（芳香苯類）、S2（氮氧化合物）、S3（芳香成分、氨類）、S4（氫化物）、S5（短鏈烷烴）、S6（甲烷）、S7（硫化氫）、S8（乙醇）、S9（硫化氫類）和S10（芳香烷烴）。不同保藏時間對蝦的負荷加載分析圖見圖3。

從圖3 可知，負荷加載分析的總貢獻率為98.91%。傳感器S7 和S9 對第一主成分貢獻率較大，傳感器S6對第二主成分貢獻率較大。傳感器S6 對甲烷靈敏，S7和S9 對硫化物靈敏。郭美娟等[22]利用氣相色譜法-質(zhì)譜法聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）在蝦的腐敗期檢測出了二甲基二硫、三甲基三硫等含硫物質(zhì)。相比于GC-MS 高昂的檢測費用、較長的分析時間、繁瑣的前處理過程，電子鼻作為一種無損檢測手段可以快速、準確地區(qū)分不同保藏期的中國對蝦。

圖3 不同保藏時間的中國對蝦負荷加載分析圖Fig.3 Loading analysis of Penaeus chinensis stored for different periods of time

2.2 TPA試驗結(jié)果

在質(zhì)地測試過程中并不是所有參數(shù)都要分析，而是篩選出幾個特征性、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來對樣品進行質(zhì)地評價。4 ℃冷藏條件下，中國對蝦質(zhì)地變化結(jié)果表1所示。

從表1 可知，蝦體的硬度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，蝦體在第2 天硬度出現(xiàn)最大值此時進入僵直階段，之后僵直解除蝦體進入自溶階段，硬度從第3 天開始下降。蝦體的彈性和恢復(fù)性隨保藏時間的增加一直在下降，在前2 天彈性和恢復(fù)性下降較快。4 ℃冷藏條件下，對蝦在保藏第3 天時，個體較完整，出現(xiàn)黑頭現(xiàn)象，有淡淡的腥味和氨味。在第4、5 天時，對蝦明顯腐敗變質(zhì)，出現(xiàn)黃色汁液，有強烈腥味和氨味，不可食用。

表1 中國對蝦保藏期間質(zhì)地變化Table 1 Change of Penaeus chinensis texture during storage

2.3 游離氨基酸分析試驗結(jié)果

采用全自動氨基酸分析儀對不同保藏期對蝦中17 種游離氨基酸含量進行測定分析，測定結(jié)果見表2，表中氨基酸含量用平均值±標準偏差表示。

表2 中國對蝦不同保藏期中游離氨基酸的含量Table 2 The content of free amino acid in Penaeus chinensis stored for different periods of time mg/g

續(xù)表2 中國對蝦不同保藏期中游離氨基酸的含量Continue table 2 The content of free amino acid in Penaeus chinensis stored for different periods of time mg/g

對蝦在最新鮮的時候，食用口感鮮美，各種游離氨基酸含量相對較高。隨著保藏期的增加，游離氨基酸總量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。結(jié)合對蝦保藏期的質(zhì)構(gòu)特性可初步判斷對蝦在第3 天進入自溶階段。在各種蛋白分解酶的作用下，蝦肉中的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物和游離氨基酸會相應(yīng)增加，從而為微生物的生長繁殖提供了有利的環(huán)境。在微生物的作用下，蝦體中的蛋白質(zhì)和氨基酸會進一步分解成胺類和含硫類等化合物，致使蝦散發(fā)出腐敗臭味。在所測出的17 種氨基酸中，含7 種人體必需氨基酸，蘇氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和賴氨酸，新鮮對蝦中必需氨基酸含量占游離氨基酸總量的比例最高，此時最具食用價值，必需氨基酸含量決定其營養(yǎng)價值。從表2 可知，在對蝦保藏期中，含量最高的游離氨基酸分別是甘氨酸、脯氨酸、精氨酸、丙氨酸。

游離氨基酸的種類、含量以及各種氨基酸之間的相對平衡共同影響著蝦肉的滋味。游離氨基酸可分為鮮味、甜味和苦味3 類呈味氨基酸，其中鮮味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸，甜味氨基酸包括脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸，苦味氨基酸包括纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、組氨酸。對蝦在保藏期3 類呈味氨基酸的含量如圖4 所示。

從圖4 可知，新鮮對蝦以及保藏期間對蝦中的甜味氨基酸含量＞鮮味氨基酸＞苦味氨基酸，說明蝦肉中甜味比例較高，能產(chǎn)生令人愉快的風(fēng)味。其中丙氨酸和甘氨酸廣泛存在于各種海鮮中，精氨酸則是海鮮食物中一種重要的風(fēng)味物質(zhì)[23]。隨著保藏天數(shù)的增加，不良風(fēng)味即苦味氨基酸的含量不斷增加。

圖4 中國對蝦保藏期呈味氨基酸的含量Fig.4 The content of taste and flavor of amino acids in Penaeus chinensis during storage

3 結(jié)論

利用電子鼻技術(shù)對中國對蝦保藏期間氣味變化進行研究，根據(jù)PCA、LDA 和LA 結(jié)果可知，不同保藏時間的中國對蝦氣味差異較大，電子鼻可以準確區(qū)分不同保藏期的對蝦，且S6、S7、S9 為特征傳感器。采用全自動氨基酸分析儀對不同保藏期對蝦中的游離氨基酸含量進行分析，甜味氨基酸是對蝦中含量最高的呈味氨基酸，新鮮對蝦中必需氨基酸占總游離氨基酸的比例最高。質(zhì)地分析結(jié)果反映出對蝦在第3 天進入自溶階段，此時蝦體變軟，在蛋白分解酶的作用下，蝦肉中的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物和游離氨基酸會增加。本研究表明電子鼻、多面質(zhì)地分析結(jié)合氨基酸分析可以更全面地評價中國對蝦在保藏期的品質(zhì)變化，為對蝦的品質(zhì)評價提供一定的理論指導(dǎo)。