劉婧婧，邸珍濤，馬 莉，衣麗霞，張 群，徐仰倉(cāng)

(1. 天津科技大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院，天津 300457；2. 北京華電陽(yáng)光環(huán)保工程研究院，北京 100094)

南美白對(duì)蝦(Penaeus vannamei)學(xué)名為凡納濱對(duì)蝦，其肉質(zhì)鮮美、富含蛋白質(zhì)和微量元素[1]，受到人們的廣泛喜愛；但南美白對(duì)蝦在捕撈及售賣的過(guò)程中極易腐敗變質(zhì)，影響了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值[2]．對(duì)蝦常用的保鮮手段有低溫冷藏保鮮、化學(xué)保鮮、生物保鮮、輻照保鮮、氣調(diào)保鮮等[3]．氣調(diào)保鮮是將食品存儲(chǔ)在一定比例的氣體環(huán)境中，抑制細(xì)菌的增殖，從而延長(zhǎng)其貯藏時(shí)間．目前，采用的氣體主要有O2、N2、CO2[4]．柚子皮含有多種揮發(fā)性物質(zhì)，如檸檬烯、月桂烯等．檸檬烯可以顯著抑制革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌以及真菌的活性[5]．鑒于此，本文擬研究柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)南美白對(duì)蝦的保鮮效果，進(jìn)而為柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)應(yīng)用于水產(chǎn)品的氣調(diào)保鮮提供理論基礎(chǔ)．

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

南美白對(duì)蝦購(gòu)買于天津北塘海鮮市場(chǎng)，柚子皮為福建琯溪蜜柚果皮．

GCMS－QP2010 Ultral型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；PEN3型電子鼻，德國(guó)AIRSENSE公司；Kjeltec 8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司．

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

將從市場(chǎng)購(gòu)買的鮮活南美白對(duì)蝦在實(shí)驗(yàn)室加冰猝死，清水洗凈后，隨機(jī)分為兩組，即對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組．兩組實(shí)驗(yàn)樣品的處理過(guò)程如圖1所示．對(duì)照組對(duì)蝦裝于帶孔的不銹鋼球中，再放入不透光自封袋中密封．實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦裝于帶孔的不銹鋼球中，再用鮮柚子皮將鋼球包裹后放入不透光自封袋中密封，對(duì)蝦與鮮柚子皮質(zhì)量比為4∶1．所有樣品均置于(4±1)℃冰箱冷藏．

圖1 不同樣品的處理過(guò)程 Fig. 1 Treatment process of different samples

1.2.2 感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)過(guò)程參照吳亮亮[6]的方法，但稍加修改．由10人分別對(duì)樣品的氣味、外觀和肉質(zhì)3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，把3項(xiàng)的總分相加得到總的評(píng)定分?jǐn)?shù)，總分?jǐn)?shù)為3～18．評(píng)價(jià)細(xì)節(jié)見表1．

表1 南美白對(duì)蝦感官評(píng)價(jià)細(xì)節(jié) Tab. 1 Sensory evaluation details for Penaeus vannamei

1.2.3 氣味測(cè)定方法

稱取2.0g蝦肉置于25mL的頂空瓶中，通過(guò)電子鼻采用直接頂空吸氣法進(jìn)行測(cè)定．

測(cè)定條件：樣品進(jìn)樣流量400mL/min，載氣流量400mL/min，清洗時(shí)間60s，檢測(cè)時(shí)間120s．電子鼻傳感器對(duì)不同物質(zhì)的響應(yīng)類型見表2[7]．

表2 電子鼻傳感器對(duì)不同物質(zhì)的響應(yīng)類型 Tab. 2 Types of responses of electronic nose sensors to different substances

1.2.4 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量的測(cè)定

將10.0g蝦肉均質(zhì)后，添加0.6mol/L的高氯酸溶液至總體積為40mL，混勻．過(guò)濾混合液后取上清液，參照Kjeltec 8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀使用說(shuō)明中測(cè)定肉類產(chǎn)品TVB-N含量的方法進(jìn)行測(cè)定．所有樣品均重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次．

1.2.5 菌落總數(shù)的測(cè)定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[8]中菌落總數(shù)的測(cè)定方法進(jìn)行菌落總數(shù)的測(cè)定．在無(wú)菌工作臺(tái)上進(jìn)行操作，取5.0g蝦肉，加入45mL無(wú)菌生理鹽水，均質(zhì)20min后，從中吸取0.1mL樣品液并與無(wú)菌生理鹽水混勻，依次制成1∶10、1∶100等樣品均液．取適宜稀釋度樣品均液0.1mL置于營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，(34±1)℃培養(yǎng)24h后計(jì)數(shù)．

1.2.6 揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定

稱取2.0g樣品放入25mL的頂空瓶?jī)?nèi)，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測(cè)定．

色譜條件：Rtx-5MS 色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)；載氣為純度99.99%的氦氣，載氣流量1mL/min，分流比5∶1；程序升溫的初始溫度40℃，保持3min，以4℃/min升溫至150℃，保持1min，以8℃/min 升溫至 250℃，保持 6min；進(jìn)樣口溫度 250℃．

質(zhì)譜條件：傳輸線溫度 280℃，質(zhì)量分析器為離子阱，離子阱溫度220℃；掃描方式為全掃描，掃描范圍為質(zhì)荷比43～500．

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，揮發(fā)性物質(zhì)利用NIST11和NIST11S譜圖庫(kù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，選擇匹配度＞70的物質(zhì)求得各化學(xué)成分在樣品揮發(fā)性物質(zhì)中的相對(duì)含量．

2 結(jié)果與討論

2.1 柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)南美白對(duì)蝦感官評(píng)分的影響

對(duì)蝦在冷藏期間，由于酶的作用和微生物的滋生，其氣味、色澤和肉質(zhì)等發(fā)生了變化，致使對(duì)蝦的品質(zhì)下降．感官評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)程度的方法之一，兩組樣品在不同冷藏時(shí)間下的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示．

圖2 感官評(píng)價(jià)結(jié)果 Fig. 2 Result of sensory evaluation

不論是對(duì)照組還是實(shí)驗(yàn)組，對(duì)蝦的感官評(píng)分均隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降(P＜0.01)，實(shí)驗(yàn)組感官評(píng)分的下降幅度顯著小于對(duì)照組(P＜0.05)．新鮮的南美白對(duì)蝦感官評(píng)分為滿分18分，具有對(duì)蝦的固有氣味，體色青綠色，蝦頭與蝦身連接緊密，肌肉有彈性．對(duì)照組在第4天時(shí)蝦體出現(xiàn)異味，到第6天時(shí)有較強(qiáng)的尿素味，臭味很重，肌肉彈性變差，感官評(píng)分為6分，基本已不可接受．實(shí)驗(yàn)組到第6天時(shí)還具有對(duì)蝦固有的氣味，體表有光澤，感官評(píng)分為11分．冷藏到第8天時(shí)，實(shí)驗(yàn)組蝦頭出現(xiàn)黑變，對(duì)蝦本身的青綠色色澤稍有褪去，肉質(zhì)微微變軟，第10天時(shí)，實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦沒有異味，蝦頭蝦尾均出現(xiàn)黑變情況，蝦身仍具有彈性，感官評(píng)分在7分左右，可見柚子皮對(duì)肉質(zhì)變軟有一定的減緩作用．冷藏到第12天時(shí)，對(duì)照組對(duì)蝦體表均已變黑變紅，具有強(qiáng)烈的硫化氫氣味，頭身分離嚴(yán)重，已完全不可食用；此時(shí)，實(shí)驗(yàn)組頭身連接松弛，外殼變軟，稍有異味，感官評(píng)分下降到4分，也基本不可接受．柚子皮未與對(duì)蝦直接接觸，因此，改變對(duì)蝦感官品質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)應(yīng)該是揮發(fā)性物質(zhì)，不過(guò)柚子皮的物理吸附也可能影響對(duì)蝦的感官品質(zhì)．從感官指標(biāo)來(lái)看，柚子皮延緩了對(duì)蝦感官品質(zhì)的下降，具有延長(zhǎng)南美白對(duì)蝦貨架期的功能．

2.2 柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)南美白對(duì)蝦氣味的影響

為了進(jìn)一步驗(yàn)證柚子皮對(duì)南美白對(duì)蝦感官品質(zhì)的影響，采用PEN3型電子鼻分析了對(duì)蝦冷藏期間氣味的變化，結(jié)果如圖3所示．

圖3 南美白對(duì)蝦氣味的傳感器響應(yīng)雷達(dá)圖 Fig. 3 Sensor response radar diagram of odor in Penaeus vannamei

PEN3型電子鼻內(nèi)有10個(gè)傳感器，不同的傳感器對(duì)不同化合物的敏感度不同．冷藏第4天時(shí)對(duì)照組在傳感器2和傳感器7上的響應(yīng)值均大于實(shí)驗(yàn)組，傳感器2對(duì)氮氧化合物靈敏，傳感器7對(duì)硫化物靈敏，說(shuō)明此時(shí)對(duì)照組中累積了較多的氮氧化合物和硫化物．冷藏第8天時(shí)，上述現(xiàn)象仍然存在．南美白對(duì)蝦氣味的主成分分析結(jié)果如圖4所示．

圖4 南美白對(duì)蝦氣味的主成分分析結(jié)果 Fig. 4 PCA results of odor of Penaeus vannamei

圖4表明，第4天的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦與新鮮對(duì)蝦圖像 發(fā)生重疊，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦冷藏第4天時(shí)與新鮮對(duì)蝦在氣味上的差異不明顯，此后隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組圖像的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，說(shuō)明它們?cè)跉馕渡系牟町愒絹?lái)越明顯．柚子皮抑制了冷藏期間南美白對(duì)蝦氮氧化合物和硫化物的產(chǎn)生，說(shuō)明柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)具有改善冷藏期間對(duì)蝦氣味的作用．

2.3 柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)南美白對(duì)蝦揮發(fā)性物質(zhì)的影響

冷藏期間柚子皮及南美白對(duì)蝦主要揮發(fā)性物質(zhì)的名稱及相對(duì)含量見表3．新鮮柚子皮檢測(cè)到110種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烯烴類最多，共30種，相對(duì)含量為47.41%．醇類物質(zhì)共25種，占17.24%，酯類物質(zhì)共28種，占4.29%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(19.15±0.66)%〕、β–蒎烯〔(11.54±0.09)%〕和佛術(shù)烯〔(6.63±0.09%)%〕．新鮮南美白對(duì)蝦共檢測(cè)到10種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醇類和酮類各2種，酯類和醛類各1種，烴類最多，共4種，占78.49%．由此可見，植物的揮發(fā)性物質(zhì)種類遠(yuǎn)多于水產(chǎn)動(dòng)物的揮發(fā)性物質(zhì)種類．

表3 冷藏期間柚子皮及南美白對(duì)蝦主要揮發(fā)性物質(zhì)的名稱及相對(duì)含量 Tab. 3 Names and relative contents of main volatile substances in pomelo peel and Penaeus vannamei during refrigeration

對(duì)蝦冷藏4d時(shí)，揮發(fā)性物質(zhì)的種類和主要化合物均發(fā)生了變化．對(duì)照組共檢測(cè)到34種揮發(fā)性物質(zhì)，其中含量最多的是醛類物質(zhì)，共10種，占58.96%. 含量最多的前 3種化合物是十六醛 〔(46.52±1.86)%〕、三甲胺〔(20.90±0.84)%〕和十五醛〔(6.79±0.27)%〕，表明冷藏4d時(shí)，對(duì)蝦的主要揮發(fā)性物質(zhì)已由烴類變?yōu)槿╊悾洳?d時(shí)，實(shí)驗(yàn)組檢測(cè)到21種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類物質(zhì)最多，共10種，占90.72%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(51.78±2.07)%〕、β–蒎烯〔(36.66±1.45)%〕和正己醇〔(1.85±0.07)%〕．冷藏4d時(shí)，柚子皮中共檢出91種揮發(fā)性物質(zhì)，種類最多的物質(zhì)為醇類(22種)，其次為酯類和烯烴類(各21種)，相對(duì)含量最高的物質(zhì)依舊為烯烴類，占42.6%．從揮發(fā)性物質(zhì)的種類及主要揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量角度分析，冷藏4d的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦與柚子皮比較接近，而與對(duì)照組對(duì)蝦相差較大．由此說(shuō)明柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)改變了對(duì)蝦揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對(duì)含量．對(duì)蝦冷藏6d時(shí)，對(duì)照組共檢測(cè)到32種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醛類和醇類各6種，酮類5種．相對(duì)含量最多的是醇類，占32.09%．可見對(duì)蝦的主要揮發(fā)性物質(zhì)又由醛類變?yōu)榇碱惲耍洳?d時(shí)，實(shí)驗(yàn)組檢測(cè)到36種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類物質(zhì)最多，共10種，占89.4%．含量最多的前3種化合物是(+)-檸檬烯〔(51.11±2.04)%〕、β–蒎烯〔(34.48±1.36)%〕和異戊醇〔(1.92%±0.08)%〕．冷藏6d時(shí)，柚子皮中共檢出57種揮發(fā)性物質(zhì)，含量最多的物質(zhì)為烯烴類，共15種，占42.5%．與冷藏4d的情況相似，冷藏6d的實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦的揮發(fā)性物質(zhì)與柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)比較接近，而與對(duì)照組對(duì)蝦相差較大．這再一次說(shuō)明柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)改變了對(duì)蝦揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對(duì) 含量．

冷藏4d時(shí)，對(duì)照組相對(duì)含量超過(guò)10%的化合物有十六醛和三甲胺．三甲胺是一種揮發(fā)性非常強(qiáng)的物質(zhì)，廣泛存在于魚、蝦、蟹體內(nèi)，具有魚腥惡臭味，是水產(chǎn)品氣味的重要來(lái)源之一．實(shí)驗(yàn)組相對(duì)含量超過(guò)10%的化合物有(+)-檸檬烯和β–蒎烯．(+)-檸檬烯是一種天然的功能單萜，有類似檸檬的香味，β–蒎烯具有松節(jié)油特有的香味．冷藏6d時(shí)，對(duì)照組相對(duì)含量超過(guò)10%的化合物有吲哚和油醇．吲哚具有強(qiáng)烈的糞臭味，擴(kuò)散力強(qiáng)且持久．實(shí)驗(yàn)組相對(duì)含量超過(guò)10%的化合物仍是(+)-檸檬烯和β–蒎烯．分析包裹過(guò)對(duì)蝦的柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中含有對(duì)蝦的揮發(fā)性物質(zhì)癸醛，但相對(duì)含量?jī)H為0.4%左右．而柚子皮的揮發(fā)性物質(zhì)(+)-檸檬烯和β–蒎烯在對(duì)蝦揮發(fā)性物質(zhì)中的相對(duì)含量分別為50%和30%左右．由此推測(cè)，柚子皮對(duì)對(duì)蝦的氣味有一定的吸附作用，但作用較小，改變對(duì)蝦氣味的主要物質(zhì)應(yīng)該是柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)．柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)抑制了冷藏期間南美白對(duì)蝦腥臭化合物的產(chǎn)生，降低了三甲胺和吲哚的相對(duì)含量，因此，它具有延緩對(duì)蝦冷藏期間感官品質(zhì)下降的作用．

研究發(fā)現(xiàn)柚子皮中含有多種揮發(fā)性物質(zhì)，如(+)-檸檬烯、月桂烯、β–蒎烯、羅勒烯、芳樟醇、香葉醇、壬醛、橙花醛、乙酸乙酯等，它們大多具有抑菌及其他生理功能[9]，這可能是柚子皮延緩對(duì)蝦冷藏期間感官品質(zhì)下降的化學(xué)原因．許多柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)具有一定的香味，如(+)-檸檬烯具有檸檬的香味，β–蒎烯具有松節(jié)油的香味，月桂烯具有甜橘味和香脂味，芳樟醇具有鈴蘭香的香味等，這些香味對(duì)腥臭味具有一定的遮蔽作用[10]，從而使柚子皮包裹的對(duì)蝦感官品質(zhì)和氣味好于對(duì)照組．這可能是柚子皮延緩對(duì)蝦冷藏期間感官品質(zhì)下降的物理原因．

2.4 柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)TVB-N含量的影響

如前文所述，柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)明顯改善了對(duì)蝦冷藏期間的感官品質(zhì)．除感官品質(zhì)之外，TVB-N含量也是重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一．TVB-N是動(dòng)物性食品在儲(chǔ)藏過(guò)程中，由于酶和細(xì)菌的作用，組織中的蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨以及低級(jí)胺類等堿性含氮物質(zhì)．由圖5南美白對(duì)蝦TVB-N含量變化可知，未冷藏的南美白對(duì)蝦的TVB-N含量為8.9mg/100g，隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，TVB-N含量不斷上升．對(duì)照組第2天的TVB-N含量為21.3mg/100g，已接近Ojagh等[11]認(rèn)為的水產(chǎn)品可接受的 TVB-N 含量閾值(25mg/100g)，但還沒有達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的30mg/100g的閾值[12]，而實(shí)驗(yàn)組的TVB-N含量只有14.1mg/100g．冷藏4d時(shí)，對(duì)照組的TVB-N含量已超過(guò)了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的閾值，而實(shí)驗(yàn)組的TVB-N含量為26.4mg/100g，仍然小于30mg/100g．由此說(shuō)明柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)降低了冷藏南美白對(duì)蝦TVB-N含量．因此，從TVB-N含量的角度分析，柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)也具有延長(zhǎng)南美白對(duì)蝦貨架期的功能．

圖5 南美白對(duì)蝦TVB-N含量的變化 Fig. 5 Changes of TVB-N content in Penaeus vannamei

2.5 柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)細(xì)菌增殖的影響

菌落總數(shù)是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品鮮度的另一個(gè)重要指標(biāo)．設(shè)樣品的菌落總數(shù)為NCFU/g，Mosfer等[13]認(rèn)為lgN不超過(guò)5.0為一級(jí)鮮度，而5.0＜lgN≤5.7為二級(jí)鮮度，當(dāng)lgN＞6時(shí)，已不能食用，被定為貨架期終點(diǎn)．南美白對(duì)蝦菌落總數(shù)的變化如圖6所示. 由圖6可知，隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)菌落總數(shù)逐漸增多．在相同冷藏時(shí)間內(nèi)，對(duì)照組的菌落總數(shù)較多．未冷藏對(duì)蝦的lgN為3.330，冷藏4d時(shí)lgN為5.598，屬于二級(jí)鮮度，冷藏6d時(shí)已超過(guò)二級(jí)鮮度．而實(shí)驗(yàn)組在第8天時(shí)才超過(guò)一級(jí)鮮度，第10天屬于二級(jí)鮮度，仍在Mosfer 等[13]界定的貨架期內(nèi)．可見從菌落總數(shù)的角度分析，柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)同樣具有延長(zhǎng)南美白對(duì)蝦貨架期的功能．柚子皮中含有大量的檸檬烯，前人的研究表明檸檬烯對(duì)大腸桿菌(Escherichia coil)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、黑曲霉(Aspergillus niger)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、面包酵母(Saccharomyces sp.)有抑制作用[14–18]．這可能是實(shí)驗(yàn)組對(duì)蝦的菌落總數(shù)低于對(duì)照組的原因．

圖6 南美白對(duì)蝦菌落總數(shù)的變化 Fig. 6 Changes in aerobic plate count in Penaeus vannamei

3 結(jié) 論

柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)緩解了對(duì)蝦冷藏期間感官品質(zhì)的惡化、抑制了TVB-N含量和菌落總數(shù)的增長(zhǎng)．電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明，對(duì)蝦冷藏期間組織中累積了較多的氮氧化合物和硫化物，柚子皮處理后，上述化合物的量有所減少．氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)結(jié)果表明，三甲胺和吲哚是對(duì)蝦冷藏期間的優(yōu)勢(shì)揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)柚子皮處理后，對(duì)蝦的優(yōu)勢(shì)揮發(fā)性物質(zhì)變?yōu)?+)-檸檬烯和β–蒎烯，此二者具有香味．因此，柚子皮揮發(fā)性物質(zhì)抑制了南美白對(duì)蝦冷藏期間腥臭化合物的產(chǎn)生，改善了冷藏南美白對(duì)蝦的風(fēng)味，具有延長(zhǎng)對(duì)蝦冷藏貨架期的作用．