王菊元，張 毅，劉婷婷，艾有偉，韓婭紅，侯溫甫,2,*

（1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；2.湖北省荊楚特色食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，湖北 荊州 434000）

黃顙魚（Pelteoobagrus fulidraco）俗稱嘎牙子、黃姑、黃臘丁、黃鰭魚等，廣泛分布于長江、黃河、珠江等流域，因其肉質(zhì)細(xì)嫩、無肌間刺、味道鮮美、無鱗片且營養(yǎng)豐富、藥用價(jià)值高而備受消費(fèi)者歡迎[1]。然而黃顙魚極易品質(zhì)下降和腐敗變質(zhì)[2]，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要開發(fā)一種保鮮技術(shù)保障黃顙魚品質(zhì)并延長其貨架期。氣調(diào)包裝是一種通過調(diào)節(jié)包裝中氣體的成分和比例[3]，最大程度保障食品品質(zhì)的新型保鮮技術(shù)，能避免低溫保藏的保鮮時效短和化學(xué)保鮮易危害人體健康的缺點(diǎn)，具有操作簡便、保鮮時效長和綠色高效的優(yōu)點(diǎn)，在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[4]。雖然氣調(diào)包裝應(yīng)用于水產(chǎn)品的保鮮與包裝方面的研究較多，但主要側(cè)重于三文魚[5]、帶魚[6]和大黃魚[7]等海水魚，而關(guān)于淡水魚的研究相對較少，對于黃顙魚是否起到類似效果有待于研究。此外，黃顙魚是一種肉質(zhì)細(xì)嫩、無肌間刺和鱗片的淡水魚，其基質(zhì)蛋白含量少，將氣調(diào)包裝應(yīng)用于黃顙魚的保鮮與包裝具有良好的實(shí)踐價(jià)值，此方面尚鮮見報(bào)道。

N2是氣調(diào)包裝中最常用的氣體，價(jià)格低廉，使用安全[8]，已被用于延長三文魚[9]和金槍魚[10]等貨架期。目前研究主要側(cè)重于氣調(diào)包裝對水產(chǎn)品鮮度的影響，而水產(chǎn)品鮮度變化與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以及微生物菌群息息相關(guān)，探討充氮包裝對黃顙魚冷藏過程中微生物菌群和風(fēng)味物質(zhì)的影響，有利于明晰充氮包裝在冷鮮魚肉中應(yīng)用的價(jià)值以及可以進(jìn)一步明晰其保鮮機(jī)理，目前鮮有相關(guān)研究報(bào)道。

近年來，新興的高通量測序技術(shù)因其高效性和準(zhǔn)確性常被用于研究魚類貯藏期間微生物菌群的變化。Zheng Ruihang等[11]發(fā)現(xiàn)在0 ℃冷鏈物流運(yùn)輸環(huán)境下馬鮫魚的優(yōu)勢腐敗菌（specific spoilage organism，SSO）為假單胞菌屬。Cao Rong等[12]利用高通量測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)嗜冷桿菌在經(jīng)高壓處理后的腐敗牡蠣中比例較高，而交替假單胞菌和希瓦氏菌在未經(jīng)高壓處理過的腐敗牡蠣中占據(jù)主導(dǎo)地位。Huang Wenbo等[13]發(fā)現(xiàn)在4 ℃貯藏期環(huán)境下雜交石斑魚的優(yōu)勢腐敗菌為假單胞菌，而且假單胞菌的生長和繁殖會產(chǎn)生2-乙基-1-己醇、3-甲基-1-丁醇等物質(zhì)，從而導(dǎo)致魚類的異味[14]。此外，其余微生物也會在魚類腐敗過程中產(chǎn)生具有特殊氣味的含氮化合物、醛、酮和酯等化合物[14-16]。因此，研究充氮包裝對黃顙魚冷藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和微生物菌群的內(nèi)在聯(lián)系，有利于闡明充氮包裝的作用機(jī)制。此外，氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）是檢測揮發(fā)性有機(jī)化合物的一種新興的分析方法，具有快速、靈敏和便捷等優(yōu)勢，已被用于分析大菱鲆[17]、鰱魚[18]、海參肽[19]和鱘魚[20]貯藏過程中揮發(fā)性成分的變化。利用GCIMS技術(shù)探究充氮包裝對黃顙魚冷藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響具有重要意義，尚鮮見相關(guān)研究報(bào)道。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)選用黃顙魚作為研究對象，現(xiàn)場宰殺后放入碎冰中，在30 min內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。以白度、pH值、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值、菌落總數(shù)、代謝酶活力、感官評價(jià)來表征黃顙魚的鮮度品質(zhì)，通過高通量測序分析了充氮包裝對黃顙魚冷藏期間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，同時利用GC-IMS技術(shù)分析充氮包裝對黃顙魚揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，并對微生物和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。本研究結(jié)果可為充氮包裝延長黃顙魚貨架期提供參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃顙魚購自湖北省武漢市東西湖區(qū)常青花園商量販超市。

平板計(jì)數(shù)瓊脂 青島海博生物技術(shù)有限公司；糖原、乳酸、丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）測定試劑盒 南京建成試劑有限公司；其余試劑均為分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

立式壓力蒸汽滅菌器、HRP-9082MBE型電熱恒溫箱上海博迅公司；SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺蘇州凈化公司；HBM-400D系列樣品均質(zhì)器 天津恒奧公司；XHF-D高速分散器（內(nèi)切式勻漿機(jī)）寧波新芝生物科技公司；ST2100型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)、CP214（C）型電子天平 奧康斯儀器（常州）有限公司；LRH-100C型低溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FlavourSpec?型GC-IMS儀 德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預(yù)處理

購買49 條質(zhì)量約300 g、體長約25 cm的黃顙魚，現(xiàn)場宰殺后放入裝有碎冰泡沫箱中，在30 min內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。在無菌切割室將黃顙魚用清水沖洗干凈，瀝干水分，隨機(jī)分成兩組。第1組為非充氮組，將黃顙魚放置在包裝盒上覆上保鮮膜進(jìn)行包裝；第2組為充氮組，將黃顙魚放置在包裝盒中充入100%氮?dú)膺M(jìn)行包裝。所有樣品包裝完成后置于4 ℃環(huán)境下冷藏9 d，其中冷藏第0天的黃顙魚樣品編號為F_0；冷藏第3、5、7、9天的非充氮包裝組的黃顙魚樣品分別命名為P_3、P_5、P_7、P_9；冷藏第3、5、7、9天的充氮包裝組的黃顙魚樣品分別命名為M_3、M_5、M_7和M_9。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 白度

使用CR-400色差計(jì)分別測定樣品的亮度（L*值）、紅度（a*值）和黃度（b*值），每個樣品至少測定5 個位點(diǎn)，取平均值。按下式計(jì)算白度：

1.3.2.2 pH值

參照GB 5009.237—2016《食品pH值的測定》方法測定pH值。

1.3.2.3 TVB-N值

按GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中的半微量定氮法測定TVB-N值。

1.3.2.4 菌落總數(shù)

參考GB/T 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》測定菌落總數(shù)。

1.3.2.5 代謝酶水平

采用相應(yīng)試劑盒并根據(jù)其說明測定PK、LDH和CK 3 種代謝酶的活力。

1.3.2.6 感官評價(jià)

參考Ozogul等[21]的方法并略作修改。由5 名受過專業(yè)培訓(xùn)的感官評定人員對黃顙魚的氣味、顏色、黏液、肌肉組織和彈性進(jìn)行評分，其中10 分為最優(yōu)品質(zhì)，分?jǐn)?shù)越高表明黃顙魚品質(zhì)越好。

1.3.2.7 質(zhì)構(gòu)特性

魚肉切成1 cm×2 cm×2 cm的長方塊狀，探頭類型為P 100，測試前探頭下降速率2 mm/s，測試速率1 mm/s，測試后探頭回程速率5 mm/s。選用與魚肉質(zhì)構(gòu)相關(guān)的硬度、咀嚼性、彈性及回復(fù)力4 個參數(shù)進(jìn)行研究。每組平行3 次，取平均值。

1.3.2.8 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

頂空進(jìn)樣條件：孵化溫度60 ℃；孵化時間15 min；進(jìn)樣方式為頂空進(jìn)樣；加熱方式為振蕩加熱；進(jìn)樣針溫度60 ℃。

GC-IMS條件：色譜柱溫度40 ℃；載氣為高純度N2；載氣流速程序：初始流速5.0 mL/min，保持3 min，8 min內(nèi)線性升至50.0 mL/min，5 min內(nèi)線性升至150.0 mL/min，保持3 min；總運(yùn)行時間為19 min。漂移管溫度45 ℃；漂移氣為高純度N2；漂移氣流速150 mL/min。

取3.0 g樣品，放入20.0 mL頂空進(jìn)樣瓶中，經(jīng)頂空進(jìn)樣，用FlavourSpec? GC-IMS儀進(jìn)行測試。

1.3.2.9 微生物群落檢測

每組樣品在每個取樣點(diǎn)取3 份平行樣品。在無菌超凈工作臺中，用無菌棉簽蘸取無菌生理鹽水將魚的體表全部擦拭一遍，將棉簽裝入10 mL滅菌離心管后液氮速凍，-80 ℃保存?zhèn)溆谩：罄m(xù)送至生物公司，基于二代測序平臺，采用338F和806R引物對16S功能基因V3～V4區(qū)段聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)物進(jìn)行高通量測序。測序數(shù)據(jù)經(jīng)過生物云平臺進(jìn)行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

所有指標(biāo)重復(fù)測定3 次,記錄數(shù)據(jù)后采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用單因素方差分析中的Duncan多重比較法進(jìn)行差異性比較，結(jié)果以表示，P＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚理化指標(biāo)的影響

白度可以量化色澤變化，主要與肌肉的組織結(jié)構(gòu)、亞鐵血紅素和結(jié)合水含量有關(guān)[22]。魚肉的白度變化會影響水產(chǎn)品的感官品質(zhì)及鮮度，影響消費(fèi)者對魚肉的接受度[23-24]。由表1可以看出，在冷藏過程中，兩組樣品的白度值均有上升趨勢。充氮包裝組白度上升趨勢緩慢，且在冷藏第7天和第9天白度顯著低于非充氮組，說明充氮包裝能減緩白度的變化，對貯藏過程中黃顙魚的白度有維持作用。魚肉的白度與魚體內(nèi)的水分和脂肪氧化程度有關(guān)[25]。充氮包裝對黃顙魚的白度有維持作用可能是因?yàn)槌淙氲牡獨(dú)庑纬傻牡脱醐h(huán)境抑制了微生物生長繁殖和脂肪氧化。

表1 黃顙魚在冷藏過程中白度、pH值、TVB-N值和菌落總數(shù)的變化Table 1 Changes in whiteness,pH,TVB-N and TBC of P.fulvidraco during cold storage

pH值的變化也可以在一定程度上反映水產(chǎn)品的新鮮度。由表1可知，充氮組在冷藏期間pH值基本保持穩(wěn)定，且在貯藏期間pH值均低于非充氮組，這可能是因?yàn)槌淙氲獨(dú)庑纬傻牡脱醐h(huán)境，有助于乳酸的積累。乳酸菌產(chǎn)生的乳酸對pH值的降低有一定的貢獻(xiàn)。此外，魚死后肌肉組織進(jìn)行糖酵解生產(chǎn)乳酸，也會導(dǎo)致黃顙魚的pH值下降。

TVB-N值是評價(jià)水產(chǎn)品鮮度的理化指標(biāo)之一[26]，三甲胺、二甲胺、氨和其他揮發(fā)性堿性含氮化合物是TVB-N的主要成分[27]。在貯藏前5 d，兩組黃顙魚的TVB-N值變化不大。在貯藏7 d后，兩組黃顙魚TVB-N值均開始急劇上升，并且非充氮組增長速度比充氮組快。非充氮組樣品在貯藏第9天的TVB-N值為28.00 mg/100 g，遠(yuǎn)超于GB 2733—2015《鮮、凍動物性水產(chǎn)品》規(guī)定淡水魚蝦的TVB-N值不大于20 mg/100 g的要求。而在貯藏第9天時充氮組的TVB-N值僅為16.31 mg/100 g，未超國家限定標(biāo)準(zhǔn)。這表明高氮環(huán)境能夠抑制TVB-N的產(chǎn)生，保障黃顙魚的品質(zhì)，延長保質(zhì)期。

菌落總數(shù)是判斷魚肉新鮮度的重要指標(biāo)。黃顙魚的初始菌落總數(shù)為3.29（lg（CFU/g）），兩組黃顙魚菌落總數(shù)均隨著貯藏時間的延長而增加。充氮組在整個貯藏期間黃顙魚的菌落總數(shù)始終低于非充氮組，貯藏第9天時，充氮組黃顙魚的菌落總數(shù)為7.99（lg（CFU/g）），低于非充氮組（8.48（lg（CFU/g））），說明充氮包裝能抑制微生物的生長，有利于延長黃顙魚的貨架期。

2.2 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚代謝酶活力的影響

LDH活力變化可作為檢測魚肉變質(zhì)，尤其是早期變質(zhì)程度的重要指標(biāo)[28]。已有研究表明LDH是能量代謝中參與糖酵解的一種關(guān)鍵酶，在淡水魚中具有較高活力，其活力變化將直接影響機(jī)體的能量代謝，而且與淡水魚剪切力、白度等加工品質(zhì)密切相關(guān)[29-30]。因此，本研究測定了充氮包裝對LDH以及其他兩種糖酵解相關(guān)的限速酶的影響。如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，充氮組和非充氮組黃顙魚中PK、LDH和CK活力的變化趨勢基本一致，CK活力先上升后下降，LDH和PK活力呈波動式下降。值得注意的是，非充氮組和充氮組CK活力在整個貯藏期間均沒有顯著差異。兩組黃顙魚PK活力在第1天和第3天出現(xiàn)顯著差異，LDH活力在第1天和第5天出現(xiàn)顯著差異，但這并不足以說明充氮包裝會對酶的活力造成影響。LDH和CK是與能量代謝有關(guān)的重要酶，其較高活力有助于糖酵解的順利進(jìn)行和延緩pH值的下降[31]，其波動變化可能與糖及乳酸等能量物質(zhì)的波動變化有關(guān)。曹麗[32]研究也表明，牛宰后里脊部位的糖原顯著下降后輕微上升然后趨于穩(wěn)定，這可能是由于微生物的生長所致。綜上所述，充氮包裝沒有對冷藏過程中黃顙魚代謝酶活力產(chǎn)生影響，酶活力在冷藏期間的變化和兩組之間的差異可能與微生物的生長以及代謝密切相關(guān)。

圖1 黃顙魚在冷藏過程中PK（A）、LDH（B）和CK（C）活力的變化Fig.1 Changes in activities of PK (A),LDH (B) and CK (C) in P.fulvidraco during cold storage

2.3 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚感官評價(jià)的影響

冷藏期間黃顙魚的感官評價(jià)結(jié)果見圖2所示。第0天，兩組黃顙魚均表現(xiàn)出優(yōu)異的感官品質(zhì)，獲得較高的感官評分。整個冷藏過程中，充氮組的黃顙魚在顏色、黏液、彈性和肌肉組織方面的得分均高于非充氮組。在冷藏第5天時非充氮組黃顙魚的顏色、黏液和彈性評分低于6 分的限值，已經(jīng)視為感官“不可接受”，而充氮組在第7天黏液、彈性的評分才超過限值。這說明充氮包裝能在一定程度上延緩黃顙魚感官品質(zhì)劣變?；诟泄僭u價(jià)指標(biāo)可判斷，非充氮組和充氮組黃顙魚的貨架期分別為3 d和5 d，充氮處理將冷鮮黃顙魚的貨架期延長了2 d左右。

圖2 黃顙魚在冷藏過程中氣味（A）、顏色（B）、黏液（C）、肌肉組織（D）和彈性（E）的感官評分變化Fig.2 Sensory scoring changes in smell (A),color (B),mucus (C),muscle tissue (D),and elasticity (E) of P.fulvidraco during cold storage

綜合考慮感官、微生物和TVB-N指標(biāo)，非充氮包裝黃顙魚貨架期為3 d左右，充氮包裝能減緩黃顙魚的品質(zhì)劣變，將貨架期延長至5 d。

2.4 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚質(zhì)構(gòu)特性的影響

如表2所示，在4 ℃貯藏條件下，充氮組的魚肉硬度高于非充氮組，這可能是由于在微生物和酶的作用下，魚體肌肉組織不斷分解，導(dǎo)致魚肉變軟，硬度降低，而充氮組包裝盒中沒有氧氣，會抑制微生物和酶的活性。此外，在貯藏期間，兩組黃顙魚肉的咀嚼性、彈性和回復(fù)性均出現(xiàn)不同程度的下降，這可能是魚肉中的蛋白質(zhì)發(fā)生腐敗使肌肉組織被破壞造成的。上述分析表明，在4 ℃貯藏過程中，充氮包裝能在一定程度上延緩黃顙魚的腐敗變質(zhì)。

表2 黃顙魚在冷藏過程中質(zhì)構(gòu)特性的變化Table 2 Changes in texture characteristics of P.fulvidraco during cold storage

2.5 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚微生物菌群的影響

充氮組和非充氮組的黃顙魚微生物在門水平上的群落分布如圖3A所示。新鮮黃顙魚中最主要的微生物是變形菌門（Proteobacteria，21.3%）、擬桿菌門（Bacteroidota，26.0%）和厚壁菌門（Firmicutes，20.3%）。與初始黃顙魚樣品相比，在冷藏第3天，非充氮組和充氮組樣品中變形菌門和擬桿菌門比例有所上升。在冷藏的過程中，變形菌門迅速發(fā)展成為絕對優(yōu)勢菌群，在冷藏第9天，充氮組和非充氮組樣品中變形菌門分別占到細(xì)菌總數(shù)的90.6%和93.0%。

圖3 黃顙魚在門水平（A）和屬水平（B）上微生物群落組成Fig.3 Microbial community composition in P.fulvidraco at phylum (A)and genus (B) levels

在屬分類水平上分析充氮組和非充氮組的黃顙魚微生物群落結(jié)構(gòu)差異，其中主要優(yōu)勢菌的豐度差異如圖3B所示。黃顙魚貯藏第0天主要優(yōu)勢菌是黃桿菌屬（Flavobacterium，11.3%）、未分類的絨毛桿菌科（Muribaculaceae，5.9%）、紅育菌屬（Rhodoferax，3.3%）和乳桿菌屬（Lactobacillus，3.0%）。冷藏第3天，充氮組黃顙魚樣品的主要優(yōu)勢菌是黃桿菌屬（45.4%）、不動桿菌屬（Acinetobacter，14.7%）和氣單胞菌屬（Aeromonas，22.7%），非充氮組黃顙魚樣品的主要優(yōu)勢菌是黃桿菌屬（40.0%）、不動桿菌屬（35.7%）和假單胞菌屬（Pseudomonas，5.9%），充氮組中假單胞菌和不動桿菌的占比明顯低于非充氮組。冷藏第9天，充氮組和非充氮組黃顙魚樣品的主要優(yōu)勢菌均為假單胞菌屬（分別為36.4%和43.2%）和不動桿菌屬（分別為41.7%和37.9%）。從菌落組成結(jié)果可以看出，充氮組在冷藏第3天對黃顙魚樣品中的微生物組成產(chǎn)生了很大影響，隨后不動桿菌屬和假單胞菌屬的比例隨貯藏時間的延長而增加。值得注意的是，黃桿菌屬雖然在貯藏第3天成為兩組樣品中的優(yōu)勢菌，但是在腐敗樣品中的比例大幅下降，表明其在冷藏過程中不如假單胞菌和不動桿菌有競爭力。

圖4顯示了聚類熱圖分析的結(jié)果，類間距離為0.5。選取豐度前25的細(xì)菌屬的操作分類單元、數(shù)據(jù)繪制熱圖。根據(jù)聚類熱圖可以將樣品分為4 類：1）0 d樣品；2）充氮組3 d樣品；3）非充氮組3 d樣品；4）充氮組和非充氮組第9天樣品。充氮組和非充氮組在貯藏第9天的樣品可聚為一類，而充氮組和非充氮組在貯藏第3天的樣品可聚為兩類。這一結(jié)果表明，充氮包裝對冷藏3 d的黃顙魚菌群結(jié)構(gòu)影響更為顯著。

圖4 黃顙魚在冷藏過程中微生物群落組成聚類熱圖Fig.4 Heatmap of microbial community composition in P.fulvidraco during cold storage

采用t檢驗(yàn)分析第3天充氮組和非充氮組微生物群落的顯著性變化（圖5）。結(jié)果表明，高濃度氮?dú)鈱S顙魚中的不動桿菌屬有極顯著抑制作用（P＜0.01），對氣單胞菌屬和紅育菌屬也有顯著影響（P＜0.05）。

圖5 黃顙魚中微生物群落的t檢驗(yàn)分析Fig.5 t-Test analysis of microbial community in P.fulvidraco

2.6 充氮包裝對冷藏過程中黃顙魚揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

黃顙魚在冷藏過程中共檢測出47 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包含7 類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)：醇類10 種、醛類5 種、酸類7 種、酯類8 種、酮類8 種、芳香族化合物1 種以及雜環(huán)化合物8 種（表3）。為進(jìn)一步比較氮?dú)鈱S顙魚貯藏過程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的影響，用G.A.S.公司開發(fā)的LAV軟件的Gallery Plot插件選取圖中待分析區(qū)域，自動生成指紋圖譜（圖6）。圖6縱坐標(biāo)代表黃顙魚樣品，橫坐標(biāo)為黃顙魚樣品中全部揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)（與表3中的揮發(fā)性組分編號對應(yīng)），紅色越深，表明該揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量越多，藍(lán)色越深，說明該揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量越少。如圖6所示，充氮包裝組在貯藏后期揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量明顯低于非充氮包裝組，說明充氮包裝可以抑制部分揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生。

圖6 黃顙魚冷藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的指紋圖譜Fig.6 Fingerprints of volatile components in P.fulvidraco during cold storage

表3 黃顙魚揮發(fā)性組分的定性Table 3 Volatile components in P.fulvidraco identified by GC-IMS

由表3可知，黃顙魚中主要揮發(fā)性化合物為醇類、醛類、酯類和酮類。2-辛醇、3-甲基-1-丁醇、2-糠基硫醇、4-甲基-1-戊醇主要出現(xiàn)在非充氮組冷藏第9天，充氮組中僅有微量檢出。其中，3-甲基-1-丁醇是微生物來源的揮發(fā)性有機(jī)化合物，與變質(zhì)肉和雞胴體中的假單胞菌、希瓦氏菌和環(huán)絲菌代謝有關(guān)[33]。在去內(nèi)臟海鱸中也檢測到了3-甲基-1-丁醇，其含量在貯藏過程中增加，有作為化學(xué)腐敗標(biāo)志物的潛力[34]，充氮包裝可以一定程度抑制與腐敗相關(guān)的醇類物質(zhì)產(chǎn)生。醛類主要是由各種微生物分解代謝氨基酸形成的，非充氮組中3-甲基丁醛、丁醛、壬醛的含量明顯高于充氮組。3-甲基丁醛是以亮氨酸為前體物質(zhì)產(chǎn)生的，是一種奶酪和辛辣的蘋果味[33]。據(jù)報(bào)道，3-甲基丁醛與冰藏蝦中交替假單胞菌的作用有關(guān)[32]，并且被認(rèn)為是海鯛魚片和熏鮭魚的潛在腐敗標(biāo)志物[34-35]。充氮包裝延緩了與腐敗相關(guān)的醛類物質(zhì)產(chǎn)生。海鮮中酮的存在主要與假單胞菌、交替假單胞菌和嗜冷桿菌的作用有關(guān)[35-36]。2-辛酮、2-戊酮、2-甲基-3-庚酮、3-羥基-2-丁酮在非充氮組的含量高于充氮組。有研究表明，3-羥基-2-丁酮與各種腐敗菌的代謝活性有關(guān)，其形成來自肉桿菌屬和乳酸桿菌屬的葡萄糖分解代謝[33]。這說明充氮包裝可以有效抑制與腐敗相關(guān)的酮類物質(zhì)產(chǎn)生。酯是魚肉中最主要的化合物之一，其形成與醇和羧酸的酯化以及微生物酯酶活性有關(guān)[33]。乙酸乙酯是魚類中最常見的酯，交替假單胞菌屬和假單胞菌能夠在許多底物中產(chǎn)生這種化合物[36]。其中，假單胞菌被認(rèn)為是酯生產(chǎn)的重要貢獻(xiàn)者，并在感官評價(jià)中發(fā)揮重要作用[37]。乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸異丁酯在非充氮組的含量高于充氮組，充氮包裝也能抑制與腐敗相關(guān)的酯類的產(chǎn)生。綜上所述，充氮包裝可以抑制黃顙魚在冷藏過程中與腐敗相關(guān)的醇、醛、酮和酯的產(chǎn)生。

2.7 微生物群落與揮發(fā)性化合物的內(nèi)在聯(lián)系

偏最小二乘判別分析（partial least squaresdiscriminant analysis，PLS-DA）是一種有監(jiān)督的統(tǒng)計(jì)分析方法，對數(shù)據(jù)降維的同時建立回歸模型，并對回歸結(jié)果進(jìn)行判別分析。相比于主成分分析法，PLS-DA法更能量化特征化合物造成組分差異的程度[38-39]。利用黃顙魚揮發(fā)性風(fēng)味組分的信號峰強(qiáng)度進(jìn)行PLS-DA建模，如圖7所示，RX2為0.906，Q2為0.389，說明該模型對不同黃顙魚樣品具有良好的穩(wěn)定性和較好的預(yù)測能力。從樣本的聚集、離散程度可知，當(dāng)冷藏時間在3 d以內(nèi)，黃顙魚樣本分布很聚集，表明在相同冷藏時間內(nèi)非充氮組和充氮組黃顙魚樣本整體風(fēng)味比較相近。當(dāng)冷藏時間超過3 d時，非充氮組和充氮組黃顙魚樣本存在明顯的區(qū)間分布，表明這些樣品中所含有的化合物的組成和含量開始出現(xiàn)較大差異，這與圖6所示的結(jié)果完全一致。

圖7 不同黃顙魚樣品的PLS-DA得分圖Fig.7 PLS-DA score plot of different P.fulvidraco samples

基于P L S-D A 模型分析結(jié)果的變量重要性投影（variable important for the projection，VIP）值可以量化PLS-DA的每個變量對分類的貢獻(xiàn)，以VIP值大于1表示該變量在判別過程中起到重要作用。VIP值越大，變量在不同黃顙魚樣品間的差異越顯著[35]。其中，以VIP大于1為潛在的揮發(fā)性特征標(biāo)志物，共篩選出14 個潛在的揮發(fā)性特征標(biāo)志物（表4），分別為2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮、正辛醛、4-甲基-1-戊醇、3-甲基丁醇、戊醛、3-羥基-2-丁酮、1-苯乙醇、2-己酮、1-辛醇、松油烯-4-醇、二甲基硫醚、苯甲酸甲酯（M）、烯丙基甲基硫醚和β-羅勒烯。

表4 黃顙魚在冷藏過程在風(fēng)味特征標(biāo)記物峰強(qiáng)度值Table 4 Peak intensities of characteristic markers for flavor substances of P.fulvidraco during cold storage

從表4可知，以峰強(qiáng)度值代表各揮發(fā)性化合物含量的高低，其中戊醛、松油烯-4-醇和苯甲酸甲酯（M）等物質(zhì)的VIP值大于1.6，是影響不同貯藏期間黃顙魚風(fēng)味差異的重要成分。充氮組中1-辛醇、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮的含量在整個冷藏期間均顯著低于非充氮組（P＜0.05）。3-甲基丁醇、正辛醛、3-羥基-2-丁酮含量從第5天開始在充氮組中顯著低于非充氮組（P＜0.05）。松油烯-4-醇、苯甲酸甲酯（M）、4-甲基-1-戊醇含量從第7天開始在充氮組中顯著低于非充氮組（P＜0.05）。綜上，充氮包裝可以減少黃顙魚在冷藏過程中部分風(fēng)味特征標(biāo)記物的形成。此外，相同貯藏時間的戊醛、2-己酮和β-羅勒烯在兩組樣品之間基本沒有顯著差異（P＞0.05），特別是β-羅勒烯在整個冷藏期間含量也相對穩(wěn)定，這說明該物質(zhì)的形成與腐敗微生物的生長和代謝無關(guān)。

冷藏期間揮發(fā)性物質(zhì)的多樣性以及微生物的多樣性增加了相關(guān)性分析的復(fù)雜性，需要進(jìn)一步研究不同微生物對氣味變化的影響。對屬水平上豐富度前5的細(xì)菌和關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味成分（VIP值＞1）進(jìn)行了冗余分析（redundancy analysis，RDA），結(jié)果如圖8所示。第1和第2主成分貢獻(xiàn)率累計(jì)達(dá)到62.53%。說明RDA可以有效表征不同微生物對氣味變化的影響。與第0天的樣品相比，充氮組和非充氮組冷藏第9天的樣品腐敗程度最嚴(yán)重，其中假單胞菌和不動桿菌為優(yōu)勢菌。此外，在腐敗樣品周圍發(fā)現(xiàn)正辛醛、3-羥基-2-丁酮、3-甲基丁醇、1-辛醇、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮5 種揮發(fā)性化合物，這些化合物均與假單胞菌和不動桿菌呈正相關(guān)。據(jù)報(bào)道，假單胞菌和不動桿菌在水產(chǎn)腐敗風(fēng)味的形成中起著重要作用。綜上所述，假單胞菌和不動桿菌與揮發(fā)性化合物的形成具有較強(qiáng)的相關(guān)性，在黃顙魚腐敗風(fēng)味的形成中起著重要作用。

圖8 黃顙魚微生物群落與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的RDAFig.8 RDA analysis of microbial community and volatile flavor compounds in P.fulvidraco

3 結(jié)論

充氮包裝減緩了菌落總數(shù)、TVB-N值、pH值的增長速度，能有效維持色度、硬度和感官品質(zhì)，可將黃顙魚的保質(zhì)期延長2 d左右。與非充氮包裝相比，充氮包裝能在冷藏期間抑制假單胞菌和不動桿菌成為優(yōu)勢腐敗菌的速度，同時能抑制正辛醛、3-羥基-2-丁酮、3-甲基丁醇、1-辛醇等高VIP值化合物的形成，微生物與揮發(fā)性化合物的形成具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

綜上所述，充氮包裝能夠抑制黃顙魚冷藏期間優(yōu)勢腐敗菌生長、維持其鮮度，并延緩風(fēng)味劣變，有利于延長黃顙魚貨架期，研究結(jié)果可為其商品化應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。