王正云，李 婷，劉子瀟，袁 智，蔣慧亮，展躍平

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇泰州 225300）

近年來,我國淡水產(chǎn)品的產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，2019年全國淡水產(chǎn)品產(chǎn)量為3198萬噸，其中淡水魚占絕大多數(shù)，產(chǎn)量達到2686萬噸[1-3]。在淡水魚加工過程中魚頭、魚皮、魚骨及魚內(nèi)臟常常被丟棄，造成資源的浪費和環(huán)境的污染[4-6]。草魚作為淡水魚中的主要魚類，其內(nèi)臟中含有豐富的魚油，富含EPA和DHA等人體必需的多不飽和脂肪酸[7-9]，但在加工、貯藏和運輸過程中極易發(fā)生氧化酸敗而導(dǎo)致其營養(yǎng)和感官品質(zhì)下降、貨架期縮短[10-12]，朱迎春等[13]將鯰魚下腳料中提取的魚油分別在37 ℃、室溫（25 ℃）及4 ℃下貯藏，發(fā)現(xiàn)魚油在0～4 ℃冷藏或添加100 mg/kg VE后常溫下貯存穩(wěn)定性較高。因此研究不同貯藏溫度下草魚內(nèi)臟魚油品質(zhì)變化對判定其酸敗程度和延長貨架期具有非常重要意義。

魚油揮發(fā)性成分主要由醛、醇、酮、酸和烴類組成，對魚油品質(zhì)具有很大的影響。目前，檢測樣品揮發(fā)性成分變化的方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定法和電子鼻測定法。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定方法分析時間長、成本高，測定結(jié)果通常是樣品經(jīng)分離純化后的結(jié)果，很難代表樣品的整體性。電子鼻主要由氣敏傳感器陣列、信號預(yù)處理和模式識別三部分組成，它主要利用傳感器陣列的電信號變化實現(xiàn)對樣品氣味成分的監(jiān)測，因此電子鼻測定法具有響應(yīng)時間短、檢測速度快、價格適中、能代表整體氣味信息等優(yōu)點[14]。陳娜等[15]進行了基于電子鼻分析魚油儲藏過程中酸敗程度的研究，試驗表明，電子鼻可作為酸價、過氧化值預(yù)測的輔助手段。但目前利用酸價及過氧化值等魚油穩(wěn)定性指標結(jié)合電子鼻技術(shù)分析不同貯藏溫度下草魚內(nèi)臟魚油揮發(fā)性成分的變化還未見報道。

考慮到實際生活中魚油的貯藏條件，本研究以酶法提取的草魚內(nèi)臟粗魚油為研究對象，利用酸價、過氧化值的測定及電子鼻技術(shù)探究草魚內(nèi)臟魚油在冷藏（4 ℃）、常溫（25 ℃）和37 ℃不同貯藏溫度下的酸敗程度及揮發(fā)性成分變化，以期為草魚內(nèi)臟魚油貯藏及貨架期提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

溱湖草魚 購自泰州大潤發(fā)超市；胰蛋白酶（250 U/g） 上海伯奧生物科技有限公司；氫氧化鈉、乙醚、異丙醇、酚酞指示劑、95%無水乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉、碘化鉀、無水硫酸鈉、可溶性淀粉 所有試劑均購于上海國藥集團，均為分析純。

AL204型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；SSW-420-2S型恒溫水浴鍋 蘇州江東精密儀器有限公司；DS-1型組織搗碎機 上海精密儀器儀表有限公司；HPX-9162MB型恒溫培養(yǎng)箱 上海恒勤儀器設(shè)備有限公司；PEN3.0 型電子鼻 德國Airsense 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理 取新鮮草魚內(nèi)臟，去除內(nèi)臟中的殘留物，洗凈，瀝干，在組織搗碎機中搗碎，混勻，置于4 ℃冰箱冷藏備用。

1.2.2 粗魚油的制備 稱取適量草魚內(nèi)臟，按固液比（1:1）加入蒸餾水，再用NaOH（200 g/L）溶液調(diào)節(jié)pH至8.0，然后加入2%的胰蛋白酶，在50 ℃條件下保溫酶解2.5 h，將酶提取液在5000 r/min下離心10 min，收集上層油脂相，得到草魚內(nèi)臟粗魚油[16-17]。酶法制備完成后的草魚內(nèi)臟魚油立即測定其酸價和過氧化值，并置于-18 ℃冷凍備用

1.2.3 實驗設(shè)計 草魚內(nèi)臟魚油品質(zhì)變化試驗分為三組，分別在4、25、37 ℃下貯藏，4 ℃試驗組置于恒溫冰箱中，25和37 ℃試驗組置于恒溫培養(yǎng)箱中，貯藏期為60 d。三個試驗組每隔5 d測定酸價、過氧化值和揮發(fā)性成分。

1.2.4 酸價的測定 參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》[18]中的第一法（冷溶劑指示劑滴定法）進行測定。

1.2.5 過氧化值的測定 參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》[19]中的第一法（滴定法）進行測定。

1.2.6 電子鼻檢測方法 具體如下[20-23]：回溫后稱取5 g草魚內(nèi)臟粗魚油樣品置于100 mL燒杯中，雙層保鮮膜封口，室溫下靜置30 min后上機測試。利用電子鼻（含10種金屬傳感器）頂空直接分析，每個樣品重復(fù)檢測3次。測定條件：載體流量400 mL/min，氣體進樣流量400 mL/min，傳感器清洗時間80 s，采樣時間間隔1 s，歸零時間5 s，測試時間80 s。傳感器具體名稱及性能見表1所示。

表 1 電子鼻傳感器性能Table 1 Electronic nose sensor performance

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗進行3次平行實驗，取其平均值±標準差；采用Excel 2010軟件對實驗數(shù)據(jù)進行整理；采用SPSS Statistics 17.0統(tǒng)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析，差異顯著性水平為P＜0.05。電子鼻數(shù)據(jù)處理采用PEN3.0儀器自帶的WinMuster軟件處理數(shù)據(jù)，對采集揮發(fā)性氣味信息進行統(tǒng)計分析，包括指紋特征分析、主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）以及載荷分析（Loadings）等[24-25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 草魚內(nèi)臟魚油貯藏過程中酸價的變化

酸價是脂肪中游離脂肪酸含量的標志[9]，可通過測定酸價的高低來檢驗油脂的品質(zhì)。氧化作用會導(dǎo)致油脂中酯鍵斷裂而產(chǎn)生大量游離脂肪酸，故魚油酸價升高。因此酸價越高，魚油的品質(zhì)越低。根據(jù)SC/T 3502—2016《中華人民共和國水產(chǎn)行業(yè)標準魚油》[25]規(guī)定：一級粗魚油酸價≤8.0 mg/g、二級粗魚油酸價≤15.0 mg/g、三級粗魚油酸價≤30.0 mg/g。

由圖1知，草魚內(nèi)臟粗魚油初始酸價為4.5 mg/g，隨著貯藏期延長，酸價逐漸升高，在25和37 ℃貯藏條件下魚油酸價增幅度明顯快于4 ℃。4 ℃貯藏條件下的草魚內(nèi)臟粗魚油酸價在前55 d貯藏期內(nèi)增幅比較小，這可能是因為低溫貯藏條件下魚油氧化酸敗比較緩慢，當貯藏時間達到60 d時酸價增加明顯，達到了30.2 mg/g，超過了30.0 mg/g，不再符合粗魚油三級標準。草魚內(nèi)臟粗魚油在25 ℃條件下貯藏45 d后酸值為31.8 mg/g，超過了粗魚油三級標準規(guī)定值。草魚內(nèi)臟粗魚油在37 ℃條件下酸價增幅明顯，貯藏35 d后酸值高達32.2 mg/g，已不符合粗魚油三級標準。由粗魚油酸價標準可初步判斷：草魚內(nèi)臟魚油在低溫貯藏環(huán)境下貯存較好，4 ℃時粗制魚油貯藏期約為55 d；25 ℃時粗制魚油貯藏期約為40 d；37 ℃時粗制魚油貯藏期約為30 d。

圖 1 粗魚油在貯藏過程中酸價的變化Fig.1 The changes in acid value of crude fish oil during storage

2.2 草魚內(nèi)臟魚油貯藏過程中過氧化值的變化

過氧化值是表示油脂和脂肪酸等被氧化程度的一種指標。油脂中不飽和脂肪酸由于氧氣等作用，其不飽和鏈斷開形成過氧化物。過氧化物不穩(wěn)定，又會再次分解為低級脂肪酸、醛類和酮類等物質(zhì)，導(dǎo)致油脂酸敗變質(zhì)[26-27]。因此過氧化值越高，油脂的品質(zhì)也就越低。根據(jù)SC/T 3502—2016《中華人民共和國水產(chǎn)行業(yè)標準 魚油》[25]，一級粗魚油過氧化值≤12.0 meq/kg（6.0 mmol/kg）、二級及三級粗魚油過氧化值≤20.0 meq/kg（10.0 mmol/kg）。

由圖2可知，草魚內(nèi)臟粗魚油初始過氧化值較低，僅為1.8 mmol/kg，說明樣品未被高度氧化。隨著貯藏期延長，過氧化值逐漸升高，在25和37 ℃貯藏條件下魚油過氧化值增幅度明顯快于4 ℃。草魚內(nèi)臟粗魚油在25和37 ℃條件下分別貯藏45 d和35 d后，過氧化值開始超過10.0 mmol/kg，分別達到10.8 mmol/kg和11.2 mmol/kg，不再符合粗魚油最低標準要求，說明已發(fā)生了氧化變質(zhì)。而草魚內(nèi)臟粗魚油在4 ℃貯藏條件下其過氧化值變化不大，貯藏55 d時過氧化值為8.9 mmol/kg，低于10.0 mmol/kg，但在貯藏60 d時過氧化值迅速升高到10.6 mmol/kg，超過了標準規(guī)定的粗魚油過氧化值。因此貯藏溫度越高，貯藏時間越長，草魚內(nèi)臟魚油氧化作用越明顯。參照上述標準可知：4 ℃時粗制魚油貯藏期約為55 d；25 ℃時粗制魚油貯藏期約為40 d；37 ℃時粗制魚油貯藏期約為30 d，與酸價指標測定一致。

圖 2 粗魚油在貯藏過程中過氧化值的變化Fig.2 The changes in peroxide value of crude fish oil during storage

2.3 草魚內(nèi)臟魚油貯藏過程中揮發(fā)性成分變化

2.3.1 草魚內(nèi)臟粗魚油貯藏過程中揮發(fā)性成分的指紋特征分析 魚油揮發(fā)性成分主要由醛、醇、酮、酸和烴類組成[28-30]。雷達圖能直觀地觀察到不同貯藏條件下樣品揮發(fā)性成分在不同傳感器中響應(yīng)信號的差異。由圖3可知，不同貯藏時間和不同貯藏溫度均會影響草魚內(nèi)臟魚油樣品對各傳感器的響應(yīng)。貯藏溫度越高，在60 d的貯藏期內(nèi)傳感器響應(yīng)信號變化幅度就越大，但總體變化不明顯。其中傳感器W1W的響應(yīng)值最大，其次依次是傳感器W2W和W5S。因此，通過雷達圖可以初步判定出草魚內(nèi)臟粗魚油中的揮發(fā)性成分主要是硫化物、芳香成分和氮氧化合物等物質(zhì)。

2.3.2 草魚內(nèi)臟粗魚油貯藏過程中揮發(fā)性成分的主成分分析（PCA） 圖4、圖5和圖6分別為草魚內(nèi)臟粗魚油在4、25和37 ℃貯藏條件下貯藏60 d內(nèi)的PCA圖譜。4 ℃貯藏條件下第一、第二主成分的貢獻率分別為97.36%和2.33%，總貢獻率達99.69%；25 ℃貯藏條件下第一、第二主成分的貢獻率分別為96.91%和2.73%，總貢獻率達99.64%；37 ℃貯藏條件下第一、第二主成分的貢獻率分別為98.80%和0.93%，總貢獻率達99.73%。說明主成分可以較好地反映在4、25、37 ℃貯藏條件下不同貯藏時間內(nèi)草魚內(nèi)臟粗魚油揮發(fā)性氣味的特征信息。

取測試結(jié)果傳感器的峰值做魚油儲藏期間的PCA分析，由圖4、圖5和圖6可看出：4 ℃下儲藏55 d內(nèi)魚油在氣味上并不會發(fā)生太大的變化，在圖中分布集中，揮發(fā)性氣味的聚集可能是由于低溫環(huán)境下魚油氧化反應(yīng)緩慢引起的，與陳娜等[14]研究結(jié)果一致；而儲藏達到60 d時氣味與前55 d的樣品表現(xiàn)出較明顯差異。在25 ℃和37 ℃下儲藏時，整個儲藏期間魚油氣味的變化均較為明顯，從橫坐標的跨度來看，氣味成分沒有明顯的聚集現(xiàn)象，貯藏期間的氣味成分基本能區(qū)分開來，可見高溫下魚油氣味很快就會發(fā)生較大的變化，這可能是由于高溫下魚油開始加速發(fā)生了氧化酸敗造成的。

圖 3 不同貯藏溫度下粗魚油的電子鼻雷達圖Fig.3 Electronic nose radar chart of crude fish oil during different storage temperature

2.3.3 草魚內(nèi)臟粗魚油貯藏過程中揮發(fā)性成分的線性判別分析（LDA） LDA圖譜中，不同樣品橫坐標距離越大代表樣品間差異越大。取測試結(jié)果傳感器的峰值做魚油儲藏期間的LDA分析，圖7、圖8和圖9分別表示草魚內(nèi)臟粗魚油在4、25和37 ℃貯藏條件下貯藏60 d內(nèi)的LDA圖。從圖中可以看出，總貢獻率分別為92.51%、91.12%和74.12%，說明在4、25、37 ℃貯藏條件下不同貯藏時間內(nèi)草魚內(nèi)臟粗魚油線性判別分析結(jié)果能代表絕大部分揮發(fā)性氣味信息。

圖 4 粗魚油揮發(fā)性氣味在4 ℃貯藏條件下的PCA圖Fig.4 PCA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 4 ℃

圖 5 粗魚油揮發(fā)性氣味在25 ℃貯藏條件下的PCA圖Fig.5 PCA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 25 ℃

圖 6 粗魚油揮發(fā)性氣味在37 ℃貯藏條件下的PCA圖Fig.6 PCA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 37 ℃

從圖 7、圖 8和圖 9可看出：4 ℃ 下儲藏 55 d內(nèi)魚油在氣味上未發(fā)生太大的變化，在圖中分布集中，而儲藏達到60 d時氣味與前55 d的樣品表現(xiàn)出明顯的差異；25 ℃下儲藏條件下，貯藏35 d內(nèi)氣味成分比較集中，40 d后魚油氣味的變化明顯；37 ℃下儲藏期間魚油氣味的變化區(qū)別于4 ℃和25 ℃，在LDA圖中12個時間段的魚油分布更為分散，氣味成分完全區(qū)分，說明37 ℃貯藏條件下的揮發(fā)性氣味成分變化明顯，更容易發(fā)生氧化酸敗。雖然PCA法總貢獻率高于LDA法，但是LDA法區(qū)分效果比PCA方法好，可以更加直觀地看到草魚內(nèi)臟魚油在不同貯藏溫度和時間內(nèi)揮發(fā)性氣味成分的變化。

圖 7 粗魚油揮發(fā)性氣味在4 ℃貯藏條件下的LDA圖Fig.7 LDA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 4 ℃

圖 8 粗魚油揮發(fā)性氣味在25 ℃貯藏條件下的LDA圖Fig.8 LDA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 25 ℃

圖 9 粗魚油揮發(fā)性氣味在37 ℃貯藏條件下的LDA圖Fig.9 LDA diagram of volatile odor of crude fish oil stored at 37 ℃

2.3.4 草魚內(nèi)臟粗魚油貯藏過程中揮發(fā)性成分的載荷分析（Loadings） 從圖10可以看出，在貯藏溫度為4 ℃時，對第一主成分貢獻最大的是7號W1W傳感器，其次是9號W2W和2號W5S傳感器（對第二主成分有很大的貢獻）；在貯藏溫度為25 ℃時，對第一主成分貢獻最大仍是7號W1W傳感器，其次是9號W2W和2號W5S傳感器（對第二主成分有很大的貢獻），此時6號W1S和8號W2S傳感器對第二主成分的貢獻也較為明顯；而在貯藏溫度為37 ℃時，對第一主成分貢獻最大仍是7 號 W1W 傳感器，其次是 9 號 W2W 和 2 號 W5S（對第二主成分有很大的貢獻），6號W1S和8號W2S傳感器對第二主成分的貢獻相對25 ℃時更大?？紤]到第一主成分的貢獻率要遠高于第二主成分的貢獻率，傳感器W1S和W2S對魚油氣味的影響可忽略不計，因此，對草魚內(nèi)臟魚油氣味的影響較大的主要為W1W，其次為W2W和W5S，與雷達圖分析結(jié)果一致，可見魚油氣味上的變化主要來自于硫化物、芳香成分和氮氧化合物等物質(zhì)。

圖 10 粗魚油揮發(fā)性氣味在不同貯藏溫度條件下的載荷分析圖Fig.10 Loadings analysis of crude fish oil during different storage temperature

3 結(jié)論

不同貯藏溫度和時間對草魚內(nèi)臟粗魚油品質(zhì)變化影響較大，溫度越高或時間越長，越容易發(fā)生氧化酸敗，以酸價和過氧化值作為魚油是否變質(zhì)的評判標準，4 ℃時保質(zhì)期約為55 d，25 ℃時保質(zhì)期約為40 d，37 ℃時保質(zhì)期約為30 d。

利用電子鼻技術(shù)分析草魚內(nèi)臟粗魚油在不同貯藏溫度和時間條件下?lián)]發(fā)性氣味成分的變化。通過指紋特征分析、主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）以及載荷分析可知：在低溫貯藏條件下（4 ℃）草魚內(nèi)臟粗魚油的揮發(fā)性氣味成分變化不明顯，25 ℃和37 ℃下草魚內(nèi)臟粗魚油的揮發(fā)性氣味成分發(fā)生了明顯變化，并且氣味成分的變化趨勢與其對應(yīng)的過氧化值和酸值基本一致；LDA分析方法優(yōu)于PCA分析，魚油貯藏過程中的揮發(fā)性成分主要為氮氧化合物、硫化物和芳香成分等物質(zhì)。