不同致死方式对虹鳟鱼肉挥发性成分的影响

2019-07-22吴永俊王莉康翠翠施文正王玉涛

甘肃农业大学学报 2019年3期

吴永俊，王莉，康翠翠，施文正，，王玉涛

(1.喀什大学生命与地理科学学院，叶尔羌绿洲生态与生物资源研究高校重点实验室，新疆喀什 844000；2.上海海洋大学食品学院，上海 201306)

虹鳟鱼(Oncorhynchusmykiss)隶属于硬骨鱼纲、鲑科、太平洋鲑属，是鲑科鱼类中第一个被开发成养殖品种的世界名贵鱼类，是一种冷水性塘养鱼类.虹鳟鱼含肉量多且肉嫩味美，无细刺，少腥味，无需刮鳞，生长周期短，蛋白质和脂肪含量较高，胆固醇含量接近于零，高度不饱和脂肪酸含量远高于其他鱼类，具有很高的食用价值和渔业价值，为鱼中珍品[1].鱼肉的挥发性成分(风味)已成为消费者购买的重要指标之一，鱼类产品的风味特性复杂而多元，不仅受到基因组、发育阶段、养殖环境等因素的影响，致死方式也是影响其挥发性成分的重要因素之一[2-4].

致死方式不当，不仅会使鱼产生强烈的应激反应和剧烈运动，较早进入僵直期，鱼血进入肌肉组织，不仅会软化鱼肉肌肉组织，而且会提高失水率，影响产品品质和风味，缩短货架期[5-8].施文正[9]研究发现，草鱼抽血致死时，背肉和腹肉中的挥发性风味成分种类低较急杀致死少，而红肉中的挥发性风味成分种类较急杀致死多.苏欣等[10]指出，鱼血中含有较高含量的苦味氨基酸，如果鱼类在致死过程中肌肉中渗入鱼血，鱼肉风味会降低.Giuffrida等[11]研究发现，电击致死可以减慢烟熏虹鳟鱼体内ATP消耗的速率和降低脂质氧化率，可减少对烟熏虹鳟鱼肉的风味的影响.刁玉段等[3]指出，草鱼肌肉中LOX活性和挥发性风味成分在急杀致死、去鳃致死、低温致死和空气窒息致死条件下有显著差异.鱼的致死方式不仅会影响鱼肉中的挥发性风味成分，同时也会影响非挥发性的滋味成分，陈剑岚等[12]发现，草鱼自然死亡时肉的滋味较急杀致死和去鳃致死差.施文正等[4]研究发现，抽血和急杀致死对草鱼背肉和腹肉挥发性风味成分的影响大于红肉.目前，对虹鳟鱼的研究主要集中在养殖、保鲜、繁殖、营养等方面，而关于致死方式对虹鳟鱼挥发性成分影响的研究鲜有报道.

因此，本试验以虹鳟鱼为研究对象，采用电子鼻和MMSE-GC-MS(monolithic material sorptive extraction-gas chromatography-mass spectrometry，MMSE-GC-MS)联用技术对不同方式致死(急杀致死、去腮致死、低温致死、空气窒息致死)虹鳟鱼的不同部位肉的挥发性成分进行鉴定，分析不同部位虹鳟鱼肉在不同致死方式处理下风味物质的种类和含量发生的变化，旨在找到一种适宜的宰杀方式，提高虹鳟鱼的食用品质，充实风味化学理论知识，为虹鳟鱼的品质管理和加工利用提供理论指导.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活虹鳟鱼采自于伊犁河流域开发建设管理局恰甫其海水利枢纽管理处渔业增殖保护站，每尾鱼体质量为1.5～2.0 kg；氯化钠(分析纯)，标准品为正构烷烃.

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；热脱附器(TDU)、多功能进样器(MPS)、PTV的冷却型进样口(CIS)、玻璃衬管，德国Gerstel公司；MonoTrap RCC 18(2.9 mm×5 mm，孔径1 mm)，日本GL sciences公司；FOX-4000电子鼻，法国Alpha MOS公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司.

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理将24尾鲜活的虹鳟鱼按照不同的致死方式随机分成4组，每组6尾.①急杀致死：敲击头部致死(晕)后，去除头和内脏，清洗干净；②去腮致死：用剪刀剪断鱼鳃的鳃弓，去除内脏，清洗干净；③低温致死：将虹鳟鱼放入-80 ℃冰箱，10 min后取出，去除头和内脏，清洗干净；④空气窒息致死：将虹鳟鱼放入无水容器中，窒息死亡后，去除头和内脏，清洗干净.各组虹鳟鱼从鲜活到死亡用时长短：①<②<③<④，应激反应强弱：①<②<③<④.将以上致死后的4组鱼体在冰鲜的条件下空运回实验室后，分别取出各组鱼体的背肉和尾肉，各组样品混合均匀后，置于-20 ℃冰箱备用.

1.3.2 电子鼻分析电子鼻样品处理、分析条件和测定方式参考康翠翠等[13]的方法.

1.3.3 GC-MS测定挥发性成分的条件 GC-MS样品处理、萃取条件、GC-MS分析条件参考康翠翠等[13]的方法.

1.4 数据处理

1.4.1 电子鼻数据分析样品数据采集、处理参考康翠翠等[13]的方法，主成分分析(principal component analysis，PCA)参考荣建华等[14]和王璐等[15]的方法.

1.4.2 GC-MS数据分析定性方法参考刁玉段等[3]和施文正等[4]的方法，定量方法参考王钦德[16]等的方法.

关键风味化合物的确定参考刘登勇等[17]的方法，定义对样品总体风味贡献最大的组分：ROAVstan=100，对其他挥发性物质则按下面的公式计算：

(1)

式中：Cri、Ti是各挥发性物质的相对含量和相应的感觉阈值；Crstan、Tstan分别是对样品总体风味贡献最大的组分的相对含量和相应的感觉阈值.

2 结果与分析

2.1 不同致死方式虹鳟鱼的电子鼻检测结果分析

从图1可以看出，PC1为77.14%，PC2为13.31%，总方差贡献率高达90.45%，说明PC1和PC2已经包含样品原始数据的大部分信息，PCA图可以反映经过不同致死方式处理的虹鳟鱼背肉和尾肉的气味变化.由图1可知，不同致死方式鱼肉样品的整体气味在PCA图中无重叠，且呈现一定的分布规律，说明经过不同致死方式处理的红鳟鱼，其背肉和尾肉的气味发生了不同的变化，导致死亡后鱼肉的气味各不相同.空气致死背肉在PCA图中与另外3组背肉相距均较远，其中与低温致死背肉距离最远，空气致死尾肉在PCA图中与另外3组尾肉相距也均较远，与低温致死尾肉距离最远，说明空气致死鱼肉与另外3种致死鱼肉气味差异较大，且与低温致死鱼肉气味差异最大.可见，不同方式致死的红鳟鱼肉挥发性气味差异显著.

a：低温致死背肉；b：低温致死尾肉；c：即杀致死背肉；d：即杀致死尾肉；e：空气致死背肉；f：空气致死尾肉；g：去腮致死背肉；h：去腮致死尾肉.a：dorsal meat slaughtered at low temperature；b：tail meat slaughtered at low temperature；c：dorsal meat slaughtered immediately；d：tail meat slaughtered immediately；e：dorsal meat slaughtered in the air；f： tail meat slaughtered in the air；g：dorsal meat slaughtered remove gills；h： tail meat slaughtered remove gills.图1 不同致死方式下虹鳟鱼肉挥发性气味PCA图Figure 1 PCA analysis of volatile flavor compounds of rainbow trout meat by different slaughter methods

2.2 不同致死方式虹鳟鱼挥发性成分分析

采用MMSE-GC-MS对不同致死方式虹鳟鱼肉挥发性成分的定性和定量分析如表1所示.

经过不同致死方式处理的虹鳟鱼背肉和尾肉中含有挥发性物质的种类和含量如表1所示.从低温、即杀、去腮和空气致死的虹鳟鱼背肉中分别鉴定出39、43、51和59种挥发性物质，从低温、即杀、去腮和空气致死的虹鳟鱼尾肉中分别鉴定出40、45、50和58种挥发性物质，其中相对含量较高的化合物是丙醛、己醛、苯甲醛、辛醛、壬醛、癸醛、2,3-戊二酮、1-戊烯-3-醇、1,4-戊二烯、己烷、苯、甲苯等化合物，可见，红鳟鱼肉的挥发性物质主要由醛类、酮类、醇类、烃类和芳香类化合物组成.随着虹鳟鱼死亡时间的延长，应激反应的增加，虹鳟鱼背肉和尾肉中挥发性物质的种类逐渐增多.各个样品中风味化合物的构成比例和相对含量也存在明显的差异，其中空气致死虹鳟鱼背肉比低温致死背肉新增11种物质，空气致死尾肉比低温致死尾肉新增18种物质，它们之间的挥发性风味物质种类和含量差异最大，这与电子鼻检测结果一致.可见，致死方式对虹鳟鱼肉挥发性物质种类和含量影响显著.

表1 致死方式对虹鳟鱼肉挥发性成分的影响

类别Classif-ication保留时间/minReten-tion time化合物名称Compound name阈值/(μg·kg-1)Thres-hold value相对含量/% Relative content低温致死Slaughtered at low temperature背肉Dorsal meat尾肉Tail meat即杀致死Slaughteredimmediately背肉Dorsal meat尾肉Tail meat去腮致死Slaughtered remove gills背肉Dorsal meat尾肉Tail meat空气致死Slaughteredin the air背肉Dorsal meat尾肉Tail meat29.34苯乙酮Acetophenone650.77±0.06b0.86±0.02a0.86±0.06a0.79±0.03b0.77±0.07b0.68±0.02b0.72±0.01b0.85±0.01a45.83香叶基丙酮 Geranylacetone60------0.27±0.05-小计Total10.823.526.411.8411.472.483.842.678.69丙醇Albacol9 0000.20±0.02-------10.033-甲基戊醇3-ethyl-1-butanolND-----0.53±0.02--11.271,3-丁二烯醇1,3-butadiene alcoholND-------0.10±0.0211.53丁醇ButanolND-------0.23±0.0312.261-戊烯-3-醇1-penten-3-ol40022.25±0.33a15.44±0.10b17.08±1.15b7.13±0.47c17.74±0.89b8.83±0.40c8.95±0.60c3.87±0.37d12.454-己烯醇4-hexene-1-olND------0.21±0.03-15.12戊醇Pentanol4 000-----0.74±0.05b1.04±0.13a0.39±0.01c15.232-戊烯醇2-pentenolND1.13±0.15a-----0.79±0.07a-醇类Alcohols18.842,4-已二烯醇D-SorbitolND-----0.16±0.04b0.06±0.00c0.32±0.04a19.32己醇hexanol2500.40±0.08b-0.64±0.06a-0.55±0.08a0.33±0.04b0.58±0.01a-22.062-壬烯醇2-nonen-1-olND----0.21±0.08a-0.08±0.00b0.23±0.01a26.253-癸炔-2-醇2-decyn-2-olND-------0.07±0.0126.822-乙基己醇2-ethyl-1-hexanol270 000--0.37±0.01a-0.38±0.09a0.42±0.08a0.39±0.07a0.48±0.02a33.852-癸烯醇2-decen-1-olND-----0.90±0.060.96±0.030.92±0.0347.22十三醇Tridecyl alcoholND0.11±0.01b--0.20±0.03a--0.12±0.04b0.26±0.08a小计Total24.0915.4418.097.3318.8811.9113.186.878.141,3-戊二烯1,3-pentadieneND8.50±0.65a3.57±0.40c5.40±0.10b3.10±0.83c6.20±0.16a2.71±0.18c4.36±0.26b0.84±0.01d9.78己烷HexaneND9.03±1.10d15.42±0.09b11.63±0.68c16.91±0.04b9.17±0.57d15.29±1.27b12.16±1.13c19.07±1.99a11.221,3,5-己三烯1,3,5-hexatrieneND0.44±0.04c0.55±0.08b0.58±0.09b0.72±0.06a0.58±0.06b0.70±0.09a0.60±0.02b0.46±0.09c12.574-甲基己烯4-methy-1-hexeneND-----2.48±0.26b4.05±0.08a2.02±0.32b烃类Hydroc-arbon12.91庚烷HeptaneND------1.27±0.09-13.761,4-庚二烯Hepta-1,4-dieneND--0.25±0.04b-0.26±0.06b0.32±0.06a0.14±0.02c0.20±0.01b16.27辛烯1-octeneND-1.10±0.08a1.25±0.06a1.39±0.09a0.92±0.09a1.31±0.11a1.35±0.12a1.19±0.05a16.61辛烷OctaneND------1.85±0.11-续表1 Continued table 1

类别Classif-ication保留时间/minReten-tion time化合物名称Compound name阈值/(μg·kg-1)Thres-hold value相对含量/% Relative content低温致死Slaughtered at low temperature背肉Dorsal meat尾肉Tail meat即杀致死Slaughteredimmediately背肉Dorsal meat尾肉Tail meat去腮致死Slaughtered remove gills背肉Dorsal meat尾肉Tail meat空气致死Slaughteredin the air背肉Dorsal meat尾肉Tail meat17.661,3-辛二烯1,3-OctadieneND0.76±0.01a0.81±0.01a0.77±0.05a0.65±0.01b0.74±0.01a0.61±0.07b0.59±0.09b0.38±0.02c20.161,3,5-辛三烯1,3,5-looctatrieneND--0.30±0.12a0.31±0.02a0.33±0.03a-0.20±0.03b-20.49壬烯NoneneND0.77±0.01b1.12±0.06a1.08±0.10a1.44±0.03a0.87±0.04b1.21±0.12a1.24±0.09a1.11±0.04a22.061,3-壬二烯1,3-NonadiyneND---0.27±0.03----25.15癸烯DeceneND1.17±0.06c2.44±0.07a1.80±0.08b2.10±0.10a1.62±0.16b2.09±0.01a1.91±0.20b1.08±0.03c25.56癸烷DecaneND-0.63±0.03a0.59±0.04a0.68±0.02a0.42±0.02a0.57±0.07a0.51±0.03a0.65±0.04a27.53柠檬烯Cinene10------0.14±0.03-烃类Hydroc-arbon29.98十一烯UndeceneND1.23±0.21b1.95±0.03a1.82±0.11a2.10±0.01a1.40±0.13b1.84±0.17a1.93±0.10a1.95±0.38a30.39十一烷UndecaneND0.45±0.02c0.73±0.06b0.63±0.02b0.87±0.06a0.49±0.01c0.68±0.03b0.70±0.04b0.92±0.04a34.81十二烯DodeceneND1.38±0.18b2.09±0.05a1.92±0.05a2.54±0.12a1.49±0.09b2.36±0.08a2.01±0.21a2.21±0.32a35.20十二烷DodecaneND0.51±0.06c0.75±0.04b0.71±0.00b0.91±0.07a0.52±0.04c0.83±0.01a0.72±0.04b0.93±0.02a39.51十三烯TrideceneND0.80±0.00b1.37±0.09a1.23±0.06a1.67±0.08a0.95±0.03b1.43±0.13a1.26±0.11a1.58±0.15a39.87十三烷TridecaneND0.40±0.02c0.63±0.06b0.61±0.01b0.75±0.04a0.44±0.07c0.68±0.07b0.61±0.02b0.87±0.01a43.70十四烯TetradeceneND0.37±0.04c0.55±0.06b0.50±0.01b0.74±0.01a0.45±0.03c0.77±0.08a0.53±0.01b0.72±0.03a43.98十四烷TetradecaneND0.33±0.06c0.50±0.04b0.48±0.03b0.60±0.01a0.38±0.02c0.60±0.04a0.45±0.01b0.71±0.08a47.46十五烷PentadecaneND--0.20±0.01a0.26±0.01a0.19±0.01a0.26±0.01a0.23±0.01a0.26±0.02a小计Total26.1434.2131.7538.0127.4236.7438.8137.15芳香族及其他Aromatic compounds and others10.12乙酸乙酯Ethyl acetateND---0.66±0.05----11.79苯BenzolND5.73±0.26c8.97±0.41b7.79±0.57b10.71±0.14a5.89±0.02c9.61±0.36a8.09±0.91b9.12±0.38a15.59甲苯Methylbenzene2003.92±0.43c5.57±0.01b6.23±0.33a6.43±0.23a4.03±0.33c5.74±0.15b5.69±0.74b5.70±0.47b19.56乙苯EthylbenzeneND1.32±0.13c1.50±0.16b2.44±0.23a1.79±0.01b1.28±0.01c1.52±0.28b1.60±0.12b1.34±0.12c19.95对二甲苯Para-xylene0.330.47±0.01b0.33±0.04c0.53±0.15a0.45±0.03b0.45±0.06b0.39±0.06c0.60±0.00a0.28±0.06c20.94苯乙烯Styrene7302.89±0.08c3.64±0.30b3.54±0.02b4.47±0.12a3.26±0.60c3.81±0.62b3.82±0.08b-21.78己酸甲酯Methyl caproateND-------0.40±0.0423.50己酸Caproic acid3 000-0.83±0.03b-0.62±0.08b---1.32±0.16a5"〛续表1 Continued table 1

-：表示未检出；ND：表示嗅觉阈值未查到；同一行肩标上凡含相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不相同字母表示差异显著(P<0.05).

-： Indicates no detection；ND：indicates no detection of olfactory threshold；The same letter on the same line indicates no significant difference(P>0.05),and different letters indicate significant difference(P<0.05).

各挥发性成分的在样品中的浓度和其感觉阈值的比值决定对样品总体风味的贡献[18].由表1中挥发性物质的相对含量和感觉阈值可知，辛醛在低温、即杀、去腮致死虹鳟鱼背肉和尾肉以及空气致死尾肉中含量较高，且其阈值仅为0.7 μg/kg，空气致死背肉中壬醛含量较高，阈值仅为1 μg/kg，它们对各自所在样品的总体气味形成贡献最大，所以定义低温、即杀、去腮致死虹鳟鱼背肉和尾肉以及空气致死尾肉中辛醛的ROAVstan=100，空气致死背肉中壬醛的ROAVstan=100，其他鉴定出的挥发性物质的ROAV由公式(1)计算得出，结果见表2，所有组分0≤ROAV≤100，且ROAV值越大的组分对样品总体风味的贡献也越大.一般认为ROAV≥1的物质为所分析样品的关键风味化合物，0.1≤ROAV<1的物质对样品的总体风味具有重要的修饰作用[16].

从表2可知，红鳟鱼的关键风味化合物是丙醛、戊醛、己醛、辛醛、壬醛、2-壬烯醛、癸醛、十一醛、十二醛、对二甲苯、萘和甲苯，醛类、不饱和酮类和不饱和醇类对虹鳟鱼风味形成具有重要贡献，芳香族类物质也显著影响红鳟鱼肉的风味形成.

3 讨论

3.1 醛类化合物

由图1可知，从低温、即杀、去腮和空气致死虹鳟鱼背肉中分别鉴定出10、10、14、12种醛类物质，相对含量分别为20.42%、16.75%、22.4%、17.19%，从低温、即杀、去腮和空气致死虹鳟鱼尾肉中分别鉴定出12、11、11、15种醛类物质，相对含量分别为22.20%、20.93%、20.27%、31.14%，虹鳟鱼死亡过程中应激反应增强，醛类物质种类增多，相对含量增高，是虹鳟鱼肉中最主要的挥发性化合物和总体风味形成的主要贡献物质.醛类物质是不饱和脂肪酸氧化后的产物，这可能是因为鱼体死亡时，应激反应越大，鱼体脂肪氧化酶越多，活性越强，导致脂肪分解活动加强，形成的脂质过氧化代谢产物增多，醛类物质的种类和含量增多[19-21].较低浓度的己醛具有清香和草香味，较高浓度己醛具有酸败味和辛辣味，癸醛具有甜香和柑橘香[17,22-25].各组样品均检测到了己醛和癸醛，阈值较低，分别为4.5 μg/kg和2 μg/kg，含量和ROAV均较高，是各组样品的关键风味化合物.苯甲醛具有苦杏仁、樱桃以及坚果的香味，在各组样品中均被检出，含量和阈值亦较高，为350 μg/kg，ROAV<1，对所在样品的总体风味具有修饰作用[25].辛醛和壬醛具有青草味和油脂味，壬醛还具有鱼腥味[26-28]，这两种物质在各组样品中均被检出，含量较高，阈值很低，分别为0.7 μg/kg和1 μg/kg，ROAV较高，是各自所在样品最主要的风味物质.致死方式相同时，己醛、癸醛、苯甲醛、辛醛、壬醛等关键风味化合物在虹鳟鱼尾肉中的含量均高于背肉中含量，这说明应激反应对虹鳟鱼鱼体尾肉风味的影响大于背肉.2,2-二甲基丙醛、庚醛、2-壬烯醛只在应激反应较大的空气致死尾肉中被检出，庚醛具有鱼腥味，ROAV较高，对空气致死尾肉的风味形成有重要贡献[29-30].

表2 不同致死方式下虹鳟鱼肉挥发性成分的相对气味活度值

-表示无法计算出ROAV.

- indicates thatROAVcannot be calculated.

3.2 酮类化合物

酮类物质具有桉叶味、脂肪味和焦燃味等特殊的香气，种类较少，含量较低.不饱和酮类阈值较高，对所在样品的总体风味形成贡献较小，但对鱼肉腥味有增强作用[27，31-32].不饱和酮类1-戊烯-3-酮在去腮致死和空气致死虹鳟鱼背肉中被检出，含量较高，阈值较低，仅为1 μg/kg，ROAV分别为97.06和72.59，是去腮致死和空气致死的关键风味化合物.

3.3 醇类化合物

本研究中，1-戊烯-3-醇具有烤洋葱味和鱼腥味，它在各样品中均被检出，且相对含量和阈值均很高，ROAV较低，对各组样品风味形成贡献较小，且从低温、即杀、去腮和空气致死虹鳟鱼背肉中分别鉴定出5、3、4、10种醇类物质，相对含量分别为14.09%、18.09%、18.88%、19.19%，从低温、即杀、去腮和空气致死虹鳟鱼尾肉中分别鉴定出1、2、7、10种醇类物质，相对含量分别为10.44%、13.33%、14.91%、16.87%.沈月新[33]指出，饱和醇类对样品风味形成贡献较不饱和醇类低.鱼肉中醇类物质种类和含量随应激反应的增强而逐渐增多，其中增加的主要是不饱和烯醇，主要是因为在鱼体死亡过程中，蛋白酶因钙水平的增加而被激活，随应激反应增强，蛋白酶含量和活性越高，从而鱼体内蛋白质降解越严重[34-35].另外，鱼在被宰杀时，反应越激烈，体内的糖原降解也会越严重，而醇类物质主要来源于糖、氨基酸和醛类物质的还原以及脂肪酸酶促氧化等[36].

3.4 烃类、芳香族及其他化合物

虹鳟鱼肉中检出的烃类物质较多、含量和阈值均较高，因此对鱼肉整体风味贡献较小.芳香族化合物会使鱼肉产生令人不愉快的气味，在各个样品中均被检出，大部分虽然含量较高，但由于其阈值较高，故对虹鳟鱼肉风味影响较小，可能来源于水环境中的污染物[37]；对二甲苯含量虽低，但它的阈值也较低，ROAV很高，会对鱼肉总体风味质量造成一定的负面影响[38].另外，己酸甲酯、庚酸甲酯和辛酸甲酯仅在尾肉中被检出，它们具有水果香味，会对尾肉的风味形成做出贡献[39].

4 结论

低温致死和空气致死的虹鳟鱼在PCA图中距离最远，气味差异最明显.在低温、即杀、去腮和空气致死的虹鳟鱼背肉中分别鉴定出39、43、51和59种挥发性物质，尾肉中分别鉴定出40、45、50和58种挥发性物质，主要以醛类、醇类和烃类物质为主，其中关键挥发性气味化合物是丙醛、戊醛、己醛、辛醛、壬醛、2-壬烯醛、癸醛、十一醛、十二醛、对二甲苯、萘和甲苯，随着应激反应的增大，鉴定出的挥发性化合物的种类逐渐增多.综合可知，四种致死方式中，应激反应最小的低温致死对红鳟鱼肉挥发性成分影响最小，鱼肉的气味最好，其次是即杀致死的虹鳟鱼肉；空气致死对虹鳟鱼挥发性成分影响最大，鱼肉的气味最差，并且致死方式对虹鳟鱼尾肉风味的影响大于背肉.