楊 陽(yáng)，施文正*，汪之和

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

加熱溫度對(duì)南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分的影響

楊 陽(yáng)，施文正*，汪之和

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

采用電子鼻和固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)分析不同溫度條件下南美白對(duì)蝦蝦肉的揮發(fā)性氣味成分。電子鼻結(jié)果顯示不同溫度處理對(duì)蝦肉的揮發(fā)性成分的影響較顯著，35 ℃和45 ℃的揮發(fā)性成分類似但仍有差異；SPME-GC-MS分析得出，南美白對(duì)蝦蝦肉在35、45、60、80、95 ℃分別確定出21、24、36、43 種和49 種揮發(fā)性成分。35 ℃檢測(cè)的揮發(fā)性成分可代表生蝦肉，其中對(duì)風(fēng)味影響較顯著的有1-戊醇、1-辛烯-3-醇、壬醛等。隨著溫度的升高，揮發(fā)性成分中的烷烴類物質(zhì)相對(duì)含量顯著升高、醇類物質(zhì)相對(duì)含量減少、碳原子大于10以上的飽和醛種類以及相對(duì)含量增加、芳香族化合物更加豐富。95 ℃檢測(cè)出的揮發(fā)性成分可代表熟蝦肉，其中對(duì)風(fēng)味影響較大主要是十六醛、十八醛、二丁基羥基甲苯等。

溫度；南美白對(duì)蝦；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；揮發(fā)性成分

南美白對(duì)蝦（Penaeus vannamei）又稱凡納對(duì)蝦，是目前三大養(yǎng)殖對(duì)蝦中單產(chǎn)量最高的蝦種，近年來(lái)其產(chǎn)量不斷上升。南美白對(duì)蝦蝦肉中含有豐富的礦物質(zhì)（如鈣、磷、鐵等），還富含有碘質(zhì)，對(duì)人類的健康非常有益[1]。在加工過(guò)程中南美白對(duì)蝦通常被制成蒸煮、冷凍等食品，因其鮮美的味道深受人們的喜愛(ài)。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)食品風(fēng)味的要求也不斷提高，在加工過(guò)程中，對(duì)蝦的新鮮度及加工方式等都會(huì)影響到最終制品的風(fēng)味，其中揮發(fā)性成分是評(píng)價(jià)食品風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。加熱是人們食用蝦肉最普遍的方式，在加熱過(guò)程中酶活性下降，蛋白質(zhì)及脂肪等大分子物質(zhì)的降解都會(huì)對(duì)蝦肉風(fēng)味產(chǎn)生影響。

電子鼻作為一種新型儀器，因其客觀、準(zhǔn)確、快捷、重復(fù)性好及不損傷樣品的特點(diǎn)，越來(lái)越得到人們的重視[2-4]。它將氣味識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)品鮮度評(píng)價(jià)，使感官更加的客觀化、數(shù)量化，也可為氣味和品質(zhì)鑒定提供一定的參考數(shù)據(jù)[5]。固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（solid phase micro-extraction coupled with gas chromatography and mass spectrometry，SPME-GC-MS）法是目前研究食品中揮發(fā)性成分的主要方法[6-10]。在水產(chǎn)品加工業(yè)中，主要利用SPME-GC-MS研究水產(chǎn)原料貯藏與加工過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的變化，如Zhang Zhuomin等[11]使用SPME-GCMS測(cè)定螃蟹貯藏過(guò)程中的揮發(fā)性成分以此評(píng)價(jià)其新鮮度。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制電子鼻頂空的溫度得到不同溫度條件下?lián)]發(fā)性成分的主成分分析（principal component analysis，PCA）圖和雷達(dá)圖，通過(guò)控制SPME萃取溫度再采用GC-MS法對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行分離和定性定量分析，結(jié)合電子鼻與SPME-GC-MS來(lái)分析不同溫度處理后南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分，探討溫度對(duì)蝦揮發(fā)性氣味成分的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮活南美白對(duì)蝦購(gòu)于上海市浦東新區(qū)古棕路農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，體質(zhì)量為（13.5±1.0）g/尾。

1.2 儀器與設(shè)備

FOX-4000氣味指紋分析儀（電子鼻） 法國(guó)Alpha M.O.S公司；AUW320電子分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣手柄、65 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭 美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取鮮活的南美白對(duì)蝦，使用冰水冷休克，去頭、殼、蝦線取蝦仁，-20 ℃凍藏備用。

1.3.2 電子鼻分析

將各組蝦肉分別與0.18 g/mL NaCl溶液按照質(zhì)量比1∶1混合，均質(zhì)，立即稱取勻漿液2 g置于10 mL自動(dòng)進(jìn)樣瓶中加蓋待測(cè)，每組5 個(gè)平行。

電子鼻參數(shù)：以干燥潔凈空氣為載氣，流速為150 mL/min；頂空平衡溫度分別為35、45、60、80 ℃和95 ℃，頂空平衡時(shí)間600 s，振蕩速率500 r/min；進(jìn)樣體積2 500 μL，注射速率2 500 μL/s；數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s，獲取延滯時(shí)間600 s。

1.3.3 揮發(fā)性成分測(cè)定

SPME條件：將各組蝦肉分別與0.18 g/mL NaCl溶液按照質(zhì)量比1∶1混合，均質(zhì)，立即稱取勻漿液4 g置于20 mL萃取瓶中，插入老化好的萃取頭，分別于35、45、 60、80 ℃與95 ℃溫度條件下萃取，轉(zhuǎn)速調(diào)為中速，萃取40 min后取出，插入色譜儀進(jìn)樣口，解吸5 min，每組3 個(gè)平行。

GC條件：DB-5MS彈性毛細(xì)管柱（60 m×0.32 mm， 1 μm），不分流模式；程序升溫：柱初溫35 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至100 ℃，以5 ℃/min升至200 ℃，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持5 min；載氣（He）流量1.0 mL/min。

MS條件：傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z 35～350。

1.4 數(shù)據(jù)處理

GC-MS數(shù)據(jù)處理是由Xcalibur軟件系統(tǒng)進(jìn)行完成，揮發(fā)性成分是通過(guò)NIST 02和Wiley質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定性確認(rèn)；采用面積歸一化法求得各成分在不同樣品的揮發(fā)性成分中的相對(duì)含量；在方差分析的基礎(chǔ)上，利用最小顯著差數(shù)法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多重比較，數(shù)據(jù)由SPSS 21.0軟件進(jìn)行分析處理[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻結(jié)果分析

對(duì)不同溫度組南美白對(duì)蝦蝦肉進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析，得到18 根電子鼻金屬氧化物傳感器對(duì)氣味的響應(yīng)值，如圖1所示。

圖1 不同加熱溫度條件下南美白對(duì)蝦蝦肉揮發(fā)性氣味雷達(dá)圖Fig.1 Sensor response of E-nose to white shrimp meat at different temperatures

從圖1可看出，最大的響應(yīng)值達(dá)到了0.6以上，符合電子鼻響應(yīng)值要求。電子鼻每根傳感器對(duì)同溫度處理的樣品的響應(yīng)值有所差異，且各處理組均呈現(xiàn)良好的重復(fù)性。其中傳感器LY2/gCT的5 種響應(yīng)值差異不大；傳感器LY2/LG、TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/2、P30/1、PA/2、T70/1、P40/1、P10/2、P10/2和T30/1的響應(yīng)值都隨著加熱溫度的升高而升高；而傳感器LY2/gCTL、LY2/ GH、LY2/AA、LY2/G和LY2/LG 5 根傳感器的響應(yīng)值為負(fù)值，所以隨著溫度的升高也呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。說(shuō)明電子鼻能將不同溫度加熱的蝦仁揮發(fā)性成分進(jìn)行有效區(qū)分，5 組樣品的揮發(fā)性成分有差異。

圖2 不同加熱溫度條件下南美白對(duì)蝦蝦肉揮發(fā)性氣味PCA圖Fig.2 PCA analysis of volatile fl avor compounds of white shrimp meat at different temperatures

PCA利用降維（線性變換）的思想，是指在損失很少信息的前提下將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)的重要綜合指標(biāo)，即主成分[13]。圖2為各組樣品的揮發(fā)性成分PCA圖，以二維散點(diǎn)圖顯示出來(lái)。其中PC1貢獻(xiàn)率為97.112%，PC2貢獻(xiàn)率為2.304%，兩者之和為99.416%，一般認(rèn)為PCA總貢獻(xiàn)率超過(guò)85%即可使用[5]。證明2 個(gè)主成分所包含的樣本原始信息完善。判別指數(shù)（discrimination index，DI）為84，判別指數(shù)較大，說(shuō)明電子鼻的區(qū)分效果越好[14]。由圖2可以看出，這5 組樣品所在的區(qū)域沒(méi)有互相重疊，其中35、45 ℃以及60 ℃處理的樣品位于PC2軸右側(cè)，80 ℃與95 ℃溫度處理的樣品位于PC2軸左側(cè)。35 ℃與45 ℃處理的樣品在PCA圖中距離較近，說(shuō)明這2 組樣品的揮發(fā)性氣味類似但有所區(qū)別，其他3 組樣品都相離較遠(yuǎn)，說(shuō)明其揮發(fā)性氣味差異較大。因此可以推斷，不同加熱溫度處理后的南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性氣味有很大差異。

2.2 SPME-GC-MS測(cè)定揮發(fā)性成分

采用SPME-GC-MS對(duì)不同溫度處理后蝦肉進(jìn)行揮發(fā)性成分分析。表1為不同溫度條件下南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分分析結(jié)果[15]。測(cè)得在35、45、60、80、95 ℃條件下南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分分別有21、24、36、43、49 種，隨著溫度的升高，揮發(fā)性成分中的烷烴類相對(duì)含量顯著升高，醇類物質(zhì)相對(duì)含量明顯下降，醛類物質(zhì)相對(duì)含量有所增加；在烷烴物質(zhì)中十四烷以下的烷烴類物質(zhì)隨著溫度升高而降低，十四烷以上的烷烴類物質(zhì)開(kāi)始出現(xiàn)并且相對(duì)含量逐漸升高，變化最大的有正十四烷和正十六烷，在醇類物質(zhì)中變化較大的有1-戊醇、環(huán)己醇等，醛類物質(zhì)中碳原子超過(guò)10以上的醛類物質(zhì)在高溫條件下出現(xiàn)。

為了使結(jié)果更加明確，對(duì)南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分進(jìn)行方差分析（最小顯著差數(shù)法）比較，結(jié)果表明，大部分的主要揮發(fā)性成分都差異顯著，進(jìn)一步說(shuō)明溫度對(duì)南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分有很大影響。由方差分析結(jié)果可知，35 ℃和45 ℃檢測(cè)到的南美白對(duì)蝦主要揮發(fā)性成分大都差異不顯著，說(shuō)明兩者的差別不大，這跟電子鼻結(jié)果相似。

表1 不同溫度對(duì)南美白對(duì)蝦蝦肉揮發(fā)性成分分析結(jié)果Table1 Volatile compounds of white shrimp meat at different temperatures

續(xù)表1

烷烴類物質(zhì)相對(duì)含量隨溫度的升高而增加，在35、45、60、80、95 ℃溫度條件下，萃取得到的烷烴類物質(zhì)分別占揮發(fā)性物質(zhì)總相對(duì)含量的4.08%、13.01%、25.43%、53.25%、25.99%。隨著溫度升高，烷烴的種類也隨之增加，高溫條件下增加了碳十四以上的烷烴，如：十五烷、十六烷、十七烷等。烷烴類物質(zhì)賦予對(duì)蝦清香和甜香的氣味，但通常烷烴類物質(zhì)閾值較高，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)與含量不呈正比[16]。

本實(shí)驗(yàn)中也檢測(cè)出許多醇類物質(zhì)，如1-戊醇、環(huán)己醇、2-乙基己醇、1-辛烯-3-醇等。環(huán)己醇具有胡椒香、較淡的泥土香和陳腐的木材氣息[1]；2-乙基己醇具有溫和油脂、玫瑰氣味[16]。飽和醇閾值較高，一般對(duì)食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)不大，而不飽和醇閾值較低[17]，對(duì)南美白對(duì)蝦的風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。顧聆琳等[18]報(bào)道少量的不飽和醇存在于生貝類肉中，且通常具有芳香、植物香、土氣味。1-辛烯-3-醇的閾值較低，有呈類似于蘑菇和泥土的氣味[19]，已有報(bào)道稱1-辛烯-3-醇是在大多數(shù)魚中所共同具有的甜香和類植物香的氣味成分[20-21]。由此可得，1-辛烯-3-醇對(duì)南美白對(duì)蝦的風(fēng)味貢獻(xiàn)也起著一定的作用。在35、45、60、 80、95 ℃溫度條件下，萃取得到的醇類化合物分別占揮發(fā)性物質(zhì)總相對(duì)含量的5.81%、9.55%、7.93%、2.55%、3.40%，隨著溫度的升高，醇類總體的相對(duì)含量有所降低，但是醇類的種類上卻有所增加。在溫度低于60 ℃時(shí)沒(méi)有檢測(cè)出碳原子大于8的醇類（如3,7,11-三甲基十二醇、1-十六醇等），而在80 ℃與95 ℃條件下開(kāi)始出現(xiàn)，可能是在溫度升高過(guò)程中，蝦肉中一些蛋白質(zhì)或脂肪等大分子分解所產(chǎn)生。

與烷烴和醇類相比，羰基化合物的閾值較低，其對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大[22]，醛類具有青香、果香、堅(jiān)果香、奶酪香和甜香，它的香氣類型也與濃度有關(guān)[23]。由表1可得，南美白對(duì)蝦中羰基化合物的相對(duì)含量較低。30 ℃時(shí)揮發(fā)性成分中只含有壬醛和癸醛，具有綠色植物般的青香。隨著溫度的升高，45、60 ℃時(shí)出現(xiàn)辛烯醛，80 ℃開(kāi)始出現(xiàn)一些碳原子大于10的醛類，如：十六醛、（Z）-7-十六碳烯醛，95 ℃時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)十一醛、十四醛以及苯甲醛等。苯甲醛具有舒適愉悅的堅(jiān)果和水果的香味[23]，也是海鮮中重要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之一。推測(cè)是在高溫時(shí)由于多不飽和脂肪酸的受熱氧化降解產(chǎn)生大量的不同種類的醛，它們對(duì)食品的氣味有重要的影響作用[24]。在95 ℃時(shí)出現(xiàn)了香葉基丙酮，在香料工業(yè)上用于配制蘋果等水果香味的香精，其賦予蝦肉具有愉快的水果香。

實(shí)驗(yàn)組中還檢測(cè)出了大量的烯烴類和芳香族化合物，在35、45、60、80、95 ℃溫度條件下，烯烴類的相對(duì)含量分別占揮發(fā)性物質(zhì)總相對(duì)含量的39.26%、39.70%、22.10%、3.32%、1.32%。隨著溫度的升高烯烴類化合物的相對(duì)含量大幅度降低，但是在高溫處理后增加了一些烯烴的種類。由表1可得，除35 ℃外，隨著溫度的升高芳香族化合物也隨之升高。芳香族類具有較高的閾值[25]，在濃度較低時(shí)對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)也較小，本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到的芳香族化合物的相對(duì)含量較高，因此對(duì)南美白對(duì)蝦的風(fēng)味也具有一定的貢獻(xiàn)。其中二丁基羥基甲苯隨著溫度的升高，其相對(duì)含量依次增加為2.27%、5.17%、22.94%、26.00%、36.79%，而苯乙烯卻隨著溫度的升高而降低，其相對(duì)含量依次為33.09%、34.13%、14.68%、0.52%、0.42%，推測(cè)是隨著溫度的升高苯乙烯向二丁基羥基甲苯轉(zhuǎn)變，還需要進(jìn)一步的研究。

2.3 溫度對(duì)南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分有效峰面積的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分的有效峰面積也逐漸增加，在95 ℃條件下的有效峰面積達(dá)到最大值，因此可得溫度越高南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分相對(duì)含量越大。這與電子鼻傳感器響應(yīng)值隨溫度升高而增加的檢測(cè)結(jié)果相一致，因此可得SPME-GC-MS所檢測(cè)的結(jié)果在一定程度上可準(zhǔn)確反映了南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分。

圖3 溫度對(duì)南美白對(duì)蝦揮發(fā)性成分有效峰面積的影響Fig.3 The total areas of volatile components of white shrimp at different temperatures

3 結(jié) 論

根據(jù)電子鼻結(jié)果，不同溫度處理對(duì)南美白對(duì)蝦的揮發(fā)性成分有明顯影響，溫度越高響應(yīng)值變化越大，35 ℃與45 ℃的樣品揮發(fā)性氣味相似。經(jīng)過(guò)SPME-GC-MS的檢測(cè)得出，南美白對(duì)蝦蝦肉在35、45、60、80、95 ℃溫度條件下分別確定出了21、24、36、43、49 種物質(zhì)，溫度越高，檢測(cè)出的物質(zhì)也越多，且有效峰面積越大，與電子鼻結(jié)果一致。溫度在35、45 ℃時(shí)南美白對(duì)蝦還為生蝦肉，其揮發(fā)性成分中貢獻(xiàn)最多的是1-戊醇、環(huán)己醇、壬醛、苯乙烯以及1,3-二甲基苯等；60、80 ℃時(shí)生蝦向熟蝦過(guò)渡，95 ℃的蝦已完全熟制，其烷烴類物質(zhì)相對(duì)含量與種類增加；醇類物質(zhì)相對(duì)含量下降；碳原子大于10的醛類物質(zhì)增多，如十一醛、十四醛等；另外芳香族化合物的相對(duì)含量明顯增加。

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Effects of Heating Temperature on the Volatile Compounds of White Shrimp

YANG Yang, SHI Wenzheng*, WANG Zhihe
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

The volatile compounds of white shrimp (Penaeus vannamei) stored at different temperatures were analyzed using electronic nose and solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS). The effects of different temperature treatments on the volatile compounds of white shrimp were remarkable, and the volatile components detected in samples stored at 35 and 45 ℃ were similar but there were still differences in the light of the results obtained with electronic nose. According to GC-MS analysis, 21, 24, 36, 43 and 49 volatile compounds were detected in shrimp meat at 35, 45, 60, 80 and 95 ℃ respectively. The volatile compounds detected at 35 ℃ could represent the raw shrimp meat, including 1-pentanol, 1-octen-3-ol and nonanal, which had a signifi cant impact on fl avor. With increased temperature, the contents of alkanes in volatile compounds increased significantly whereas the contents of alcohols decreased. The number and contents of saturated aldehydes with more than 10 carbon atoms increased, and aromatic compounds were more abundant. The volatile compounds detected at 95 ℃ could represent the cooked shrimp meat, including hexadecanal, octadecanal, and butylated hydroxytoluene, which had a greater impact on fl avor.

temperature; white shrimp; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); volatile compounds

TS254.4

A

1002-6630（2015）22-0126-05

10.7506/spkx1002-6630-201522023

2015-03-16

上海市蝦類現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（2014-5）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD17B01）；上海市高校知識(shí)服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目（ZF1206）

楊陽(yáng)（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：13262970026@163.com

*通信作者：施文正（1975—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工。E-mail：wzshi@shou.edu.cn