余遠(yuǎn)江，龐一揚(yáng)，袁桃靜，趙笑潁，劉小玲

（廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧 530004）

廣西地處亞熱帶，南臨北部灣，是水產(chǎn)養(yǎng)殖的理想?yún)^(qū)域，廣西區(qū)人民政府于2005 年就羅非魚、對(duì)蝦、禾花鯉和貝類等優(yōu)勢(shì)水產(chǎn)養(yǎng)殖做出了布局規(guī)劃，出臺(tái)了多項(xiàng)加快優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策。水產(chǎn)養(yǎng)殖的逐步增長(zhǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家減貧、糧食安全和營(yíng)養(yǎng)有著深遠(yuǎn)的積極影響[1]。

南美白對(duì)蝦又名凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei），隸屬于甲殼類，是水產(chǎn)品中重要的經(jīng)濟(jì)對(duì)蝦之一。自1988 年引入以來，已逐漸成為蝦養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的主要品種[2]。2018 年廣西南美白對(duì)蝦總產(chǎn)量達(dá)29.52 萬噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的16.77%，躍居全國(guó)第二位[3]。金絲魚（Nemipterus virgatus）又名金線魚，廣泛分布于熱帶及亞熱帶海域，是我國(guó)東南沿海水產(chǎn)品中重要的經(jīng)濟(jì)魚類，北部灣海域是主要的漁場(chǎng)之一[4]。其主要來源于海洋捕撈，2018 年產(chǎn)量達(dá)2.85 萬噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的8.53%，位居全國(guó)第三位[3]。禾花魚（Procypris merus），又稱禾花鯉，因食稻田禾花而得名，原產(chǎn)于廣西桂北地區(qū)[5]，養(yǎng)殖年產(chǎn)量近萬噸，可用多種烹飪方式進(jìn)行加工。羅非魚（Tilapia）是一種淡水魚，原產(chǎn)于非洲東南部[6]，其在全球食用魚產(chǎn)量中僅次于鯉魚，是世界上最廣泛繁殖的魚類之一。廣西是我國(guó)羅非魚的三大產(chǎn)地之一，2018 年廣西羅非魚養(yǎng)殖總產(chǎn)量為24.73 萬噸，占全國(guó)羅非魚總產(chǎn)量的15.22%[3]。馬氏珍珠貝（Pinctada martensii）又名合浦珠母貝，產(chǎn)于熱帶及亞熱帶海區(qū)，棲息于近海海底，是海水中貝類養(yǎng)殖珍珠的優(yōu)良貝種[7]。五種水產(chǎn)原料中，南美白對(duì)蝦肉質(zhì)鮮美，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，副產(chǎn)品可進(jìn)行高值化利用；金絲魚及禾花魚肉質(zhì)細(xì)膩，鮮嫩可口；禾花魚具有較強(qiáng)的繁殖能力，生長(zhǎng)速度快；羅非魚魚肉營(yíng)養(yǎng)豐富，對(duì)生存環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；馬氏珍珠貝貝肉細(xì)嫩味美，高蛋白、低脂肪，是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較為豐富的海產(chǎn)品。

目前，對(duì)水產(chǎn)品揮發(fā)性風(fēng)味成分的分析主要有電子鼻、GC-IMS 及GC-MS 等技術(shù)。電子鼻技術(shù)是通過模擬人類嗅覺系統(tǒng)對(duì)氣味整體指紋信息進(jìn)行定性檢測(cè)的感官儀器分析方法[8]。對(duì)樣品前處理簡(jiǎn)單，其檢測(cè)速度快，但在高溫高濕的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度下降。眾多學(xué)者已在肉類、魚類和谷物等方面進(jìn)行的品種鑒別、新鮮度分析以及貨架期預(yù)測(cè)做了大量工作[9]。HS-GC-IMS 結(jié)合了氣相色譜優(yōu)良的分離能力及離子遷移譜靈敏度高和響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)[10]，該技術(shù)在常壓下運(yùn)行，不需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理即可識(shí)別液體或固體樣品中的揮發(fā)性化合物，檢出限低；但離子遷移譜的分離能力還有待提升。此技術(shù)在食品、環(huán)境及化工等領(lǐng)域應(yīng)用較廣[11]，可快速評(píng)估蛋制品的新鮮度、摻假及蜂蜜摻假的鑒別[10,12]。HSSPME-GC-MS 技術(shù)是將樣品的混合揮發(fā)性成分經(jīng)氣相色譜分離后，依次進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)，具有極強(qiáng)的分離能力、較高的靈敏度及突出的定性能力等特點(diǎn)[13]；但GC-MS 檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng)，樣品性狀是否穩(wěn)定也直接影響其檢測(cè)效果。周若琳等[13]以其探究不同溫度儲(chǔ)藏方式下草魚魚肉揮發(fā)性成分種類的變化，表明低溫冷凍對(duì)氧化有較好的抑制作用；付奧等[14]將其應(yīng)用于魚露特征氣味物質(zhì)的鑒別，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地溯源。

水產(chǎn)品盡管都是水生生物，但因物種差異和生存環(huán)境不同，導(dǎo)致不同水產(chǎn)原料之間的氣味特征也會(huì)千差萬別。2018 年廣西水產(chǎn)品總量高達(dá)332.00 萬噸，位居全國(guó)第八位[3]。南美白對(duì)蝦、禾花魚、金絲魚、羅非魚及馬氏珍珠貝五種原料所處地理位置優(yōu)越，又是廣西特色優(yōu)勢(shì)發(fā)展的水產(chǎn)品。為充分了解這五種常見品種水產(chǎn)原料的風(fēng)味特征，本文主要以上述五種水產(chǎn)原料為研究對(duì)象，采用電子鼻、HS-GC-IMS 和HS-SPME-GC-MS 對(duì)其整體氣味輪廓、氣味差異及揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析，結(jié)合相對(duì)氣味活度值（ROAV）確定關(guān)鍵風(fēng)味成分，分析五種水產(chǎn)原料氣味的共性與差異，為水產(chǎn)原料合理開發(fā)利用、深加工風(fēng)味的變化及調(diào)控奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬氏珍珠貝 廣西精工海洋科技有限公司提供；金絲魚、禾花魚、羅非魚、南美白對(duì)蝦 購(gòu)于廣西南寧明秀沃爾瑪超市；氯化鈉 分析純；2-Butanone、2-Pentanone、2-Hexanone、2-Heptanone、2-Octanone、2-Nonanone 標(biāo)準(zhǔn)品 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司；34 種正構(gòu)烷烴混標(biāo)（C7～C40） 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

Milli-Q 超純水系統(tǒng) 德國(guó)默克公司；PEN3 電子鼻 德國(guó) Airsense 公司；FlavourSpec? 風(fēng)味分析儀（GC-IMS） 德國(guó)G.A.S 公司；7890B GC System美國(guó)安捷倫科技有限公司；5977A MSD 美國(guó)安捷倫科技有限公司；恒溫磁力攪拌器 上海力辰邦西儀器科技有限公司；PL203 電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 將南美白對(duì)蝦去頭、內(nèi)臟、蝦線，洗凈，瀝干，勻漿機(jī)攪成碎末狀，備用；馬氏珍珠貝去殼，洗凈，瀝干，勻漿機(jī)攪成碎末狀，備用；金絲魚、禾花魚和羅非魚：去魚鱗、內(nèi)臟、魚鰓，洗凈，瀝干，取兩側(cè)肌肉（帶皮）切成方塊，勻漿機(jī)攪成碎末狀，備用。五種水產(chǎn)原料進(jìn)行氣味特征、揮發(fā)性組成及氣味差異分析時(shí)使用當(dāng)天處理的樣品，其余樣品分裝后放置-80 ℃冰箱保存。

1.2.2 樣品感官評(píng)價(jià) 將前處理好的五種水產(chǎn)原料分別稱取10.0 g 置于一次性杯中，每種水產(chǎn)原料準(zhǔn)備10 個(gè)樣品，感官評(píng)價(jià)參考王國(guó)超[15]的評(píng)分細(xì)則，并由10 名（4 名女性，6 名男性）20～30 歲之間的食品專業(yè)人員根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品氣味的強(qiáng)弱由高至低依次進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 五種水產(chǎn)原料氣味感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for smell sensory evaluation of five aquatic raw materials

1.2.3 樣品的電子鼻分析 參考Limbo 等[16]的方法，利用電子鼻分析，并稍加修改，分別準(zhǔn)確稱取3.0 g 前處理好的五種水產(chǎn)樣品置于20 mL 頂空瓶中，密封后置于室溫下平衡30 min，采用手動(dòng)頂空進(jìn)樣，載氣為經(jīng)活性炭過濾后的干燥空氣，流量與測(cè)量樣品流量均為350 mL/min；測(cè)量時(shí)間與清洗時(shí)間均為120 s，每種樣品重復(fù)三次測(cè)定。采用電子鼻自帶Winmuster 軟件對(duì)五種水產(chǎn)樣品所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和線性判別分析。

1.2.4 樣品的GC-IMS 分析 參考Chen 等[17]的方法，利用GC-IMS 分析五種原料揮發(fā)性化合物之間的差異等，并稍加改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取2.0 g 樣品放入20 mL 頂空瓶中，密封后置于45 ℃ 500 r/min 振蕩器加熱孵化10 min，頂空進(jìn)樣口溫度為80 ℃，進(jìn)樣量為0.5 mL，載氣為高純N2。氣相色譜柱為FS-SE-54-CB，柱溫為40 ℃，運(yùn)行時(shí)間26 min，初流速為2.0 mL/min，保持3 min；在7 min 內(nèi)線性升至25 mL/min；再以5 mL/min 升至50 mL/min；10 mL/min升至150 mL/min。離子遷移譜檢測(cè)溫度為45 ℃，漂移器為高純N2，流速為150 mL/min。

利用GC-IMS 系統(tǒng)自帶軟件Laboratory Analytical Viewer（LAV）和Library Search 進(jìn)行不同水產(chǎn)樣品間揮發(fā)性有機(jī)物的定性分析、二維圖譜分析及PCA 等分析。

1.2.5 樣品揮發(fā)性組成GC-MS 定性分析 參考Balcerzak 等[18]的方法，采用GC-MS 分析揮發(fā)性組分，并稍加修改。準(zhǔn)確稱取3.0 g 樣品，放入20 mL頂空瓶中，加入2 mL/g 樣品的飽和食鹽水，密封后置于50 ℃帶有磁力攪拌器的水浴鍋中加熱平衡10 min，再插入經(jīng)250 ℃老化0.5 h的50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭吸附0.5 h 后，再迅速將萃取頭插入GC-MS 中，解析5 min 后取出，樣品重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。

色譜條件：氣相色譜柱為DB-WAX（30 m×0.25 mm，0.25 μm），前進(jìn)樣口溫度為250 ℃，樣品進(jìn)樣量為1.0 μL，載氣為高純He，流量為1.0 mL/min。程序升溫：柱箱初溫為35 ℃并保持5 min，以4 ℃/min升至180 ℃，6 min 內(nèi)線性升至240 ℃并保持10 min。

質(zhì)譜條件：EI 源，電子能量為70 eV，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度為250 ℃，四極桿溫度為150 ℃，掃面范圍35～500 m/z。

樣品中的揮發(fā)性組分經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜進(jìn)行解譜分析，NIST14.L 質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行檢索，結(jié)合保留時(shí)間與C7～C40正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜和保留時(shí)間進(jìn)行比較，由公式（1）計(jì)算出樣品中揮發(fā)性化合物的保留指數(shù)RI 值，再結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道中的保留指數(shù)對(duì)揮發(fā)性化合物進(jìn)行對(duì)比鑒定[19]。

式中：Tx為待測(cè)未知組分的保留時(shí)間；n 和n+1為正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品的碳原子數(shù)，其中n

1.2.6 關(guān)鍵風(fēng)味成分的確定 采用相對(duì)氣味活度值法（ROAV）[20]來評(píng)價(jià)確定五種水產(chǎn)原料的關(guān)鍵風(fēng)味成分，定義對(duì)樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分ROAVst=100，其余組分ROAV 值由公式（2）計(jì)算。

式中：Ci和Ti分別為每一種揮發(fā)性組分的相對(duì)含量與感覺閾值；Cst和Tst分別為對(duì)樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性組分的相對(duì)含量與感覺閾值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由Excel 和SPSS 22.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Origin 2018 對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行繪圖，其分析結(jié)果由平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 五種水產(chǎn)原料氣味感官輪廓分析

通過篩選出的10 名食品專業(yè)人員培訓(xùn)后對(duì)馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，其氣味感官輪廓評(píng)價(jià)結(jié)果如圖1 所示，坐標(biāo)軸上的數(shù)值代表分值大小。

圖1 五種水產(chǎn)原料氣味感官輪廓Fig.1 Sensory profile of the smell of five aquatic raw materials

五種水產(chǎn)原料的腥味最突出，其次為青草味和泥土味。五種原料中馬氏珍珠貝的腥味、青草味、泥土味及金屬味均最大，禾花魚的泥土味和青草味次之，且蘑菇味達(dá)到最大值。金絲魚在腥味上僅次于馬氏珍珠貝，但其油脂味在所有樣品中最明顯。金絲魚的泥土味、南美白對(duì)蝦的青草味和蘑菇味及禾花魚的油脂味及金屬味在五種水產(chǎn)原料中均為最低。在圖1的六種氣味中，五種水產(chǎn)原料的金屬味、蘑菇味及油脂味相比于其余三種氣味較淡。相比而言，消費(fèi)者對(duì)于生鮮水產(chǎn)原料的氣味接受度普遍較低，需要在加工過程中減輕或消除不良?xì)馕兑詽M足消費(fèi)者的需求。

2.2 五種水產(chǎn)原料氣味電子鼻分析

五種水產(chǎn)原料的電子鼻傳感器在84 s 所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值雷達(dá)圖如圖2 所示。圖中不同種類的水產(chǎn)原料傳感器響應(yīng)值有一定差異，W1W、W2W 和W1S的響應(yīng)值在10 個(gè)傳感器中較為突出，其中W1W 傳感器響應(yīng)值最高，且馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦在傳感器WIW 上的響應(yīng)值有較大差異，表明傳感器W1W 對(duì)五種水產(chǎn)原料的揮發(fā)性氣味可較好地區(qū)分。其次，五種水產(chǎn)原料在傳感器W1C、W3C、W6S、W5C、W2S 及W3S的響應(yīng)值較為接近，表明所對(duì)應(yīng)的整體揮發(fā)性氣味物質(zhì)較為相似。結(jié)果表明：這五種水產(chǎn)原料主要揮發(fā)性氣味物質(zhì)為無機(jī)硫化物、芳香成分（有機(jī)硫化物）及甲基類，可把對(duì)應(yīng)傳感器的響應(yīng)值大小作為鑒別五種水產(chǎn)原料的主要參數(shù)。

如圖3 為電子鼻檢測(cè)五種水產(chǎn)原料氣味的PCA（A）和LDA（B）分析圖。PCA 是一種線性特征提取技術(shù)，它以最小的信息損失降低數(shù)據(jù)的維數(shù)，最大限度的將原有變量保留在最小的維數(shù)上，來評(píng)估樣本之間的異同[21]。如圖3-A PCA，PC1 貢獻(xiàn)率為94.08%，PC2貢獻(xiàn)率為4.92%，兩者之和的貢獻(xiàn)率達(dá)到99.00%，說明這兩個(gè)主要成分可以代表五種水產(chǎn)原料的整體信息。在第一主成分上，禾花魚與羅非魚、南美白對(duì)蝦之間能明顯的區(qū)分；在第二主成分上，禾花魚與金絲魚、馬氏珍珠貝之間也能明顯的區(qū)分。但金絲魚與馬氏珍珠貝、羅非魚與南美白對(duì)蝦在PC1 和PC2 上均未能完全分開，表明馬氏珍珠貝與金絲魚、南美白對(duì)蝦與羅非魚揮發(fā)性氣味的整體差異較小，兩者在氣味上有部分相似，而PCA 未能對(duì)五種水產(chǎn)原料進(jìn)行良好的區(qū)分。因此，需運(yùn)用LDA 對(duì)五種水產(chǎn)原料進(jìn)一步分析。

LDA 方法是用于降維的傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，LDA 分析是使不同種類之間的差異達(dá)到最大化，并使相同種類內(nèi)部之間的差異最小化，以便優(yōu)化類別之間的分辨率[22]。圖3-B LDA 分析顯示，LD1 貢獻(xiàn)率為89.66%，LD2 貢獻(xiàn)率為7.57%，兩者之和貢獻(xiàn)率達(dá)到97.23%。在LD1 上，馬氏珍珠貝與其余四種水產(chǎn)原料距離較遠(yuǎn)，能較好的區(qū)分；羅非魚與禾花魚在LD1 上距離較近，但在LD2 上可較好的區(qū)分。在LD2 上，雖然馬氏珍珠貝、禾花魚及南美白對(duì)蝦之間的距離較近，但結(jié)合LD1 則能較好地區(qū)分。因此，LDA 分析整體上能較好的區(qū)分五種水產(chǎn)原料。

通過電子鼻對(duì)五種水產(chǎn)原料整體揮發(fā)性氣味進(jìn)行分析，PCA 未能將五種水產(chǎn)原料整體氣味進(jìn)行較好的區(qū)分，但LDA 則能進(jìn)行良好的區(qū)分。相比之下，LDA 較PCA 能更好地區(qū)分五種水產(chǎn)原料，說明LDA 是區(qū)分馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦等五種水產(chǎn)原料有效的分析方法之一。

2.3 五種水產(chǎn)原料的GC-IMS 氣味分析

五種水產(chǎn)原料由于種類、生長(zhǎng)環(huán)境等差異，氣味不盡相同。通過相對(duì)于反應(yīng)離子峰位置的歸一化法來處理漂移時(shí)間，五種水產(chǎn)原料的GC-IMS 二維譜圖如圖4 所示，在1.0～1.8 ms的漂移時(shí)間內(nèi)，100～1100 s的保留時(shí)間內(nèi)，有效的揮發(fā)性化合物較多。運(yùn)用GC-IMS 內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行二維定性，共檢出75 種化合物，其中定性出37 種揮發(fā)性物質(zhì)。部分揮發(fā)性化合物在不同的漂移時(shí)間存在單倍體和二聚體，二聚體是離子或單倍體在漂移槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)形成，這源于具有高質(zhì)子親和力的分析物[23]。圖4 從左往右依次為南美白對(duì)蝦、羅非魚、禾花魚、金絲魚及馬氏珍珠貝，圖中每個(gè)亮點(diǎn)代表一種揮發(fā)性化合物，顏色深淺代表某種揮發(fā)性化合物的信號(hào)強(qiáng)弱，紅色亮點(diǎn)代表信號(hào)較強(qiáng)的揮發(fā)性化合物。亮點(diǎn)越多，表明該種水產(chǎn)原料的揮發(fā)性化合物種類越多，二維譜圖中金絲魚、馬氏珍珠貝的揮發(fā)性化合物數(shù)量明顯高于南美白對(duì)蝦、羅非魚和禾花魚。其中，新鮮的南美白對(duì)蝦是五種水產(chǎn)原料中揮發(fā)性化合物數(shù)量最少的。通過對(duì)五種水產(chǎn)原料進(jìn)行GC-IMS 二維譜圖分析比較可知：不同種類的水產(chǎn)原料揮發(fā)性成分在數(shù)量上差異明顯，主要體現(xiàn)在出峰的數(shù)量、對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)弱及出峰的位置。

圖4 五種水產(chǎn)原料GC-IMS 二維譜圖對(duì)比Fig.4 Comparison of 2D spectra GC-IMS of five aquatic raw materials

依據(jù)特征峰的選取原則，運(yùn)用LAV 軟件與插件“Gallery plot”將五種水產(chǎn)原料中檢出的75 種揮發(fā)性成分對(duì)應(yīng)的特征區(qū)域進(jìn)行排序?qū)Ρ?，如圖5 所示，X 軸為揮發(fā)性成分的標(biāo)識(shí)號(hào)，Y 軸為樣品的命名，從上到下依次為南美白對(duì)蝦、禾花魚、羅非魚、金絲魚及馬氏珍珠貝。每一個(gè)亮點(diǎn)的明暗區(qū)域表明響應(yīng)值的大小，即此類揮發(fā)性化合物含量的多少，未經(jīng)鑒定的揮發(fā)性化合物在Gallery plot 圖上用數(shù)字標(biāo)識(shí)。其中A 區(qū)為五種水產(chǎn)原料共有的揮發(fā)性成分，分別為：正辛醛、苯甲醛（單體，簡(jiǎn)稱“單”，下同）、戊醛（單）、2-戊酮（單）、2-蒎烯、2-丁酮（單）、丁醛（二聚體，簡(jiǎn)稱“二”，下同）、丙酸乙酯、正己醛（單）、苯甲醛（二）和庚醛（單）；B 區(qū)為金絲魚、禾花魚和羅非魚三種魚類共有的揮發(fā)性成分，為正己醇（單）；C 區(qū)為金絲魚、禾花魚、羅非魚和馬氏珍珠貝共有的揮發(fā)性成分，分別為：正戊醇（單）、乙酸乙酯（單）及乙酸乙酯（二）；D 區(qū)為海水產(chǎn)品金絲魚和馬氏珍珠貝共有的揮發(fā)性成分，分別為：正戊醇（二）、正己醛（二）、2-戊酮（二）、2,3-戊二酮（二）、正丙醇（二）、乙酸異戊酯、1-辛烯-3-醇和反式-2-已烯-1-醇；E 區(qū)為金絲魚特有的揮發(fā)性成分，分別為：正己醇（二）和2-甲基吡嗪；F 區(qū)為馬氏珍珠貝特有的揮發(fā)性成分，分別為：戊醛（二）、丁醛（單）、苯乙烯和庚醛（二）。圖5 表明南美白對(duì)蝦、禾花魚、羅非魚、金絲魚及馬氏珍珠貝這五種水產(chǎn)原料在揮發(fā)性化合物種類上既有相同也有差異，而金絲魚與馬氏珍珠貝的揮發(fā)性化合物較其余三種水產(chǎn)原料多，且五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性化合物的含量也有較大差異。由于GC-IMS 譜庫(kù)限制，部分未知化合物未能完全鑒定。因此，需結(jié)合GC-MS 進(jìn)行下一步分析。

圖5 五種水產(chǎn)原料GC-IMS Gallrey plot 圖Fig.5 GC-IMS Gallrey plot of five aquatic raw materials

運(yùn)用GC-IMS 系統(tǒng)自帶軟件LAV 與插件“Dynamic PCA”對(duì)五種水產(chǎn)原料檢出的75 種揮發(fā)性成分進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖6，PC1的貢獻(xiàn)率為67%，PC2的貢獻(xiàn)率為21%，兩者之和貢獻(xiàn)率達(dá)88%，說明這兩部分代表了樣品的絕大部分信息。在PC1 上馬氏珍珠貝和金絲魚與南美白對(duì)蝦、禾花魚及羅非魚距離較遠(yuǎn)，結(jié)合圖5 表明它們之間的揮發(fā)性化合物有較大差異；在PC2 上南美白對(duì)蝦與羅非魚、禾花魚之間雖距離較近，但基本可以區(qū)分開；在PC1 和PC2 上，羅非魚與禾花魚有部分重合，結(jié)合圖5 可知，它們之間的揮發(fā)性化合物較相似。綜上所述，羅非魚、南美白對(duì)蝦和禾花魚之間的揮發(fā)性化合物相對(duì)比較相似；而馬氏珍珠貝和金絲魚的揮發(fā)性化合物與其余三種之間的差異較大，PCA 分析能較好地區(qū)分揮發(fā)性成分較多的水產(chǎn)原料，對(duì)于揮發(fā)性成分較相近的，未能良好的區(qū)分。

圖6 五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性成分GC-IMS PCA 分析Fig.6 GC-IMS PCA analysis of volatile components of five aquatic raw materials

2.4 五種水產(chǎn)原料的揮發(fā)性組成分析

應(yīng)用HS-SPME 提取五種水產(chǎn)原料的揮發(fā)性組分，經(jīng)氣相色譜分離之后，最終由質(zhì)譜共鑒定出57 種揮發(fā)性化合物，其中新鮮馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦分別鑒定出31、24、28、20 和13 種揮發(fā)性化合物（表2）。五種水產(chǎn)原料共有5 種相同的揮發(fā)性成分，分別為：1-辛烯-3-醇、正己醛、壬醛、苯甲醛和2,4-二叔丁基苯酚（表3）。

表2 五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性化合物種類Table 2 The varieties of volatile compounds in five aquatic raw materials

表3 五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性化合物及相對(duì)含量Table 3 Volatile compounds and relative contents in five aquatic raw materials

續(xù)表 3

新鮮馬氏珍珠貝、金絲魚和南美白對(duì)蝦同為海水養(yǎng)殖或捕撈產(chǎn)品，除上述5 種水產(chǎn)原料共有的揮發(fā)性成分之外，還有4 種相同的揮發(fā)性成分，分別為1-戊醇、正庚醇、辛醇和鄰苯二甲酸二丁酯。新鮮禾花魚、金絲魚和羅非魚同為魚類產(chǎn)品，除上述5 種水產(chǎn)原料共有的揮發(fā)性成分之外，還包括庚醛、正辛醛、甲基庚烯酮和十二烷；禾花魚和羅非魚未檢測(cè)出酯類、呋喃類及含氮類成分。而新鮮禾花魚和羅非魚同為淡水養(yǎng)殖的水產(chǎn)品，除魚類共有的揮發(fā)性成分之外，還包括β-石竹烯、對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、1,3,5-三甲苯、萘和對(duì)甲酚。相比于其余4 種水產(chǎn)品，新鮮南美白對(duì)蝦是揮發(fā)性成分種類最少的，未檢測(cè)出酮類、碳?xì)漕悺⑦秽惣昂悡]發(fā)性成分。

結(jié)合相對(duì)氣味活度值法來評(píng)價(jià)確定五種水產(chǎn)原料的關(guān)鍵風(fēng)味成分（表4），其中新鮮馬氏珍珠貝主要關(guān)鍵風(fēng)味成分為3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、正辛醛、壬醛、2,3-辛二酮、2-壬酮和吲哚；新鮮禾花魚主要關(guān)鍵風(fēng)味成分為1-辛烯-3-醇、正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛和對(duì)甲酚；新鮮金絲魚主要關(guān)鍵風(fēng)味成分為3-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3-醇、正庚醇、正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、2,3-辛二酮和2-乙基呋喃；新鮮羅非魚主要關(guān)鍵風(fēng)味成分為1-辛烯-3-醇、正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、4-異丙基甲苯和丁香酚；南美白對(duì)蝦主要關(guān)鍵風(fēng)味成分為1-辛烯-3-醇、正庚醇、正己醛和壬醛。新鮮的五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性風(fēng)味組分主要由醇類、醛類、酮類、吲哚、芳香族類及呋喃類構(gòu)成，對(duì)五種水產(chǎn)原料風(fēng)味形成有著明顯貢獻(xiàn)。

表4 五種水產(chǎn)原料揮發(fā)性化合物的相對(duì)氣味活度值Table 4 Relative odor activity value of volatile components in five aquatic raw materials

揮發(fā)性化合物對(duì)水產(chǎn)原料整體氣味的貢獻(xiàn)不僅取決于它們濃度的大小，還取決于它們氣味閾值的高低[28]。

醇類可以從脂氧合酶途徑產(chǎn)生，還可來源于糖代謝或氨基酸Ehrlich 機(jī)制的代謝[29?30]。新鮮馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦中醇類分別為12、2、11、2 和6 種（表2），相對(duì)含量分別為57.40%、20.11%、33.06%、18.81%和23.94%（表3）。由于大部分飽和醇類氣味閾值較高，如表4 中正丙醇（刺鼻的氣味）、1-戊醇（果香味）、2-乙基己醇（花香）和苯甲醇（芳香），其ROAV 值均小于0.01，對(duì)水產(chǎn)原料氣味貢獻(xiàn)較小，但仍然影響作為酯的前體風(fēng)味成分；少部分飽和醇、不飽和醇及長(zhǎng)鏈醇的氣味閾值相對(duì)較低，如3-甲基-1-丁醇（果香）、正庚醇（辛辣味）和1-辛烯-3-醇（蘑菇味及腥味），其ROAV 值大于1，對(duì)水產(chǎn)原料整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。1-辛烯-3-醇來源于脂氧合酶氧化花生四烯酸和過氧化亞油酸的降解，3-甲基-1-丁醇則是由亮氨酸通過Ehrlich 途徑得到[31?32]。

醛類是脂質(zhì)氧化降解及氨基酸Strecker 反應(yīng)的兩種主要產(chǎn)物，支鏈短鏈醛和不飽和醛分別是由氨基酸的脫氨基和脂酸（亞油酸和亞麻酸）的降解生成的，具有清香、果香、堅(jiān)果香及甜香，由于氣味閾值較低，被認(rèn)為是水產(chǎn)品中重要的風(fēng)味成分[33?35]。新鮮馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦中醛類分別為8、6、7、6 和3 種，相對(duì)含量分別為7.62%、32.89%、23.70%、44.59%和3.67%。己醛和壬醛主要來源于亞油酸及亞麻酸裂解后自動(dòng)氧化生成的產(chǎn)物，具有青草味、果香味及黃瓜味等氣味[36]，其氣味閾值較低，ROAV 值大于1，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。此外，庚醛和辛醛多數(shù)來源于脂質(zhì)氧化形成，具有魚腥味及油脂味。癸醛來源于多不飽和脂肪酸的氧化形成，具有油脂味及花香味，由于都有較低的氣味閾值，且ROAV 值大于1，對(duì)水產(chǎn)原料整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。戊醛、（E）-2-辛烯醛和（E,E）-2,4-庚二烯醛這三種醛的ROAV 值雖在0～1 之間，但對(duì)水產(chǎn)原料的整體風(fēng)味具有一定的潛在貢獻(xiàn)，主要表現(xiàn)為果香味、堅(jiān)果香及肉香味。

酮類揮發(fā)性化合物通常具有奶油香、果香及花香，其來源很可能是脂質(zhì)氧化、美拉德反應(yīng)、氨基酸降解、微生物氧化及熱降解形成產(chǎn)物[37]。與氣味閾值較低的醛類類似，酮類對(duì)食物中的香氣也有一定的貢獻(xiàn)。2-壬酮和2,3-辛二酮的ROAV 值均大于1，具有果香、花香、藥草香氣及奶油香，對(duì)水產(chǎn)原料整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。

烴類揮發(fā)性化合物賦予水產(chǎn)品清香和甜香，飽和烷烴類物質(zhì)氣味閾值較高，十一烷、十二烷及十四烷氣味閾值分別高達(dá)1170、2040 和1000 μg/kg，ROAV 均小于0.1，對(duì)魚、蝦整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較?。坏伙柡屯闊N類物質(zhì)較飽和烷烴物質(zhì)的氣味閾值低，羅勒烯的ROAV 值在0.1～1 之間，具有青草香、花香，對(duì)魚整體風(fēng)味有一定的潛在貢獻(xiàn)[38]。芳香烴類揮發(fā)性化合物的氣味閾值較高，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。萘、對(duì)二甲苯、鄰二甲苯、1,3,5-三甲苯、1,2,4,5-四甲基苯和1,2,3,4-四甲基苯來源于受污染的環(huán)境中而在魚的體內(nèi)富集[24]，說明水產(chǎn)原料生存的環(huán)境也會(huì)影響水產(chǎn)原料的整體風(fēng)味。

芳香族中部分酚類揮發(fā)性化合物具有較高的氣味閾值，苯酚、4-乙基苯酚、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚和2,4-二叔丁基苯酚，在較低的濃度時(shí)對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小，這四種酚類揮發(fā)性化合物在五種水產(chǎn)原料中的相對(duì)含量較高，且ROAV 值均小于1，因此對(duì)五種水產(chǎn)原料的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。少數(shù)酚類揮發(fā)性化合物具有較低的氣味閾值，如禾花魚中的對(duì)甲酚，具有芳香氣味；羅非魚中的丁香酚，具有強(qiáng)烈的丁香香氣，且ROAV 值均大于1，表明對(duì)魚肉的整體風(fēng)味有較大的貢獻(xiàn)。

多數(shù)酯類具有果香味，南美白對(duì)蝦蝦肉中鄰苯二甲酸二丁酯相對(duì)含量高達(dá)20.36%，因其作為增塑劑被廣泛應(yīng)用，所以分析結(jié)果中的鄰苯二甲酸二丁酯可能來自養(yǎng)殖環(huán)境或包裝等方面的污染物[25]。2-乙基呋喃來源于亞麻酸的氧化降解，呈咖啡香及焦糖香，其閾值較低，且ROAV 值大于1，對(duì)金絲魚整體風(fēng)味有較大的貢獻(xiàn)。新鮮馬氏珍珠貝貝肉中吲哚相對(duì)含量為5.66%，有較低的閾值，且ROAV 值大于1，對(duì)貝肉的整體風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)。楊召俠等[39]推測(cè)高含量和低閾值的吲哚為發(fā)酵鱖魚的特征風(fēng)味物質(zhì)。

綜上所述，五種水產(chǎn)原料因種屬及生長(zhǎng)環(huán)境的差異，揮發(fā)性成分的種類和含量也不盡相同，特別是關(guān)鍵風(fēng)味之間的差異，1-辛烯-3-醇和壬醛為五種水產(chǎn)原料共有的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)。除此之外，馬氏珍珠貝特有的關(guān)鍵風(fēng)味成分還包括2-壬酮和吲哚；禾花魚特有的關(guān)鍵風(fēng)味成分對(duì)甲酚；金絲魚特有的關(guān)鍵風(fēng)味成分2-乙基呋喃；羅非魚特有的關(guān)鍵風(fēng)味成分4-異丙基甲苯和丁香酚。相比于其余四種水產(chǎn)原料，南美白對(duì)蝦的關(guān)鍵風(fēng)味成分是最少的，且都存在于四種水產(chǎn)原料之中。

3 結(jié)論

采用氣味感官評(píng)價(jià)從整體上分析了腥味是五種水產(chǎn)原料最突出的氣味特征。電子鼻檢測(cè)出無機(jī)硫化物、芳香成分（有機(jī)硫化物）和甲基類為主要的氣味，且LDA 是區(qū)分五種水產(chǎn)原料有效的分析方法之一。HS-GC-IMS 共檢測(cè)出75 種揮發(fā)性化合物，其中鑒定出37 種，五張二維差異圖譜及一張Gallrey plot 指紋差異圖譜表明五種水產(chǎn)揮發(fā)性化合物之間雖差異明顯，也存在共有揮發(fā)性化合物。HS-SPMEGC-MS 共鑒定出57 種揮發(fā)性化合物，其中馬氏珍珠貝、禾花魚、金絲魚、羅非魚及南美白對(duì)蝦分別鑒定出31、24、28、20 和13 種揮發(fā)性化合物。結(jié)合相對(duì)氣味活度值來分析確定五種水產(chǎn)原料的關(guān)鍵風(fēng)味成分，主要包括1-辛烯-3-醇和壬醛兩種揮發(fā)性成分，具體為蘑菇味、腥味及果香味。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明：田淑琳等[40]在馬氏珍珠貝貝肉中鑒定的33 種揮發(fā)性風(fēng)味成分中，1-辛烯-3-醇、癸醛、2-十一酮及辛醛是貝肉關(guān)鍵的腥味物質(zhì)；而經(jīng)烘烤后的馬氏珍珠貝貝肉中，十八烷醛為主要的香味成分[41]。在腌制的金絲魚中，1-辛烯-3-醇、3-甲基-1-丁醇及甲基酮等對(duì)風(fēng)味的影響較大，具有柔和清香的風(fēng)味[42]。馮倩倩等[43]在羅非魚魚肉中鑒定出35 種揮發(fā)性成分，其中壬醛、辛醛及E-2-辛烯醛共同構(gòu)成羅非魚的關(guān)鍵性腥味物質(zhì)。盛金鳳等[44]對(duì)羅非魚進(jìn)行不同加工方式的處理后，表明處理前，鮮羅非魚僅檢出17 種揮發(fā)性成分，添加香辛料熏制后增加了較多的酚類、酯類及烯烴類成分，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味改變作用明顯。麥雅彥等[45]利用SDE 提取南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分，結(jié)果表明1-戊烯-3-醇及（Z,E）3,5-辛二烯-2-酮等是南美白對(duì)蝦蝦肉中關(guān)鍵的特征香氣成分。結(jié)合本研究結(jié)果對(duì)比可得，不同的前處理方式，加工條件的變化、提取揮發(fā)性成分的方法以及氣相色譜柱的選擇在揮發(fā)性成分的鑒定分析中都有一定的差異。并且生鮮水產(chǎn)因生長(zhǎng)環(huán)境、地理位置及儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)葪l件都會(huì)影響其肉質(zhì)的風(fēng)味特征。本研究旨在深入開展廣西五種優(yōu)勢(shì)水產(chǎn)品的基礎(chǔ)風(fēng)味研究，對(duì)于合理開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，促進(jìn)水產(chǎn)原料深加工與品質(zhì)提升奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，在揮發(fā)性成分的提取方式上還可利用同時(shí)蒸餾萃?。⊿DE）或溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)（SAFE）進(jìn)行比較分析，盡可能的將水產(chǎn)原料中關(guān)鍵的微量易揮發(fā)成分提取分析，便于更全面的探究水產(chǎn)原料的風(fēng)味特征。