基于FLASH GC E-NOSE的鳀鱼酶解液吸附脱腥后树脂洗脱条件优化的初步研究

米恒振，许加超，薛 勇，薛长湖，周明明

（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003）

基于FLASH GC E-NOSE的鳀鱼酶解液吸附脱腥后树脂洗脱条件优化的初步研究

米恒振，许加超，薛 勇，薛长湖*，周明明

（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003）

通过非极性大孔吸附树脂DA201-C处理鳀鱼酶解液，采用不同的洗脱条件对树脂柱进行洗脱，应用Flash GC E-Nose测定了标准液和不同洗脱液的腥味值，绘制出线性拟合曲线，比较了五种洗脱条件对鳀鱼酶解液树脂吸附样品的洗脱效果，并确定了最优洗脱条件。结果表明：不同组成和浓度的洗脱液对总氮和腥味物质的洗脱效果有所差别，乙醇洗脱液的洗脱效果要明显好于稀酸碱洗脱液。梯度乙醇洗脱液的总氮洗脱率最高，为96.80%；50%乙醇洗脱液的腥味值最高，达到4.65，腥味值和总氮洗脱率无明显的正相关关系。综合考虑这两个指标，选择梯度乙醇洗脱液进行树脂洗脱操作。

鳀鱼酶解液，树脂吸附洗脱，腥味值，快速气相色谱指纹分析仪

鳀鱼（Engraulis japonicus）是一种小型中上层鱼类，广泛分布于我国黄海、东海，是中国近海鱼类中最大的鱼类种群资源［1］。现在，鳀鱼酶解技术日益完善［2-3］，但是鳀鱼蛋白控制酶解工艺的大规模工业化应用仍然存在很多的问题，腥味便是其中的一个主要问题。鱼类蛋白酶解液的主要脱腥方法有微生物法、物理法（包埋法、吸附法、盐溶法、掩盖法、有机溶剂萃取法和微胶囊法）和化学法（酸碱法、抗氧化剂法、酶法）3大类［4］。利用大孔吸附树脂可以对鱼类酶解液进行脱腥处理［5］，但该工艺报道较少，很不完善。目前，腥味的评价主要采用感官评定、电子鼻检测和气相色谱技术［6］。感官评定简便快捷，但是该方法主观性强、重复性差。电子鼻是一种由具有部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统组成，能识别简单或复杂气味的仪器。将固相微萃取技术与色谱-质谱联用，能够精确地鉴定鱼肉制品中的腥味成分。本实验检测仪器为快速气相色谱指纹分析仪（Flash GC E-Nose），其结合了电子鼻速度快和气相色谱技术准确度高等优点，不会产生传感器乙醇中毒等问题。实验利用其对鳀鱼酶解液树脂吸附脱腥后的洗脱样品进行风味分析，采用偏最小二乘法建立线性拟合曲线（PLS），比较不同洗脱条件下腥味的大小，以确定树脂吸附脱腥后的洗脱条件，旨在为树脂大规模工业化应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

鳀鱼 由中国水产舟山海洋渔业公司提供，冷冻方式运到实验室，冷冻粉碎贮藏于-20℃冰柜备用；菠萝蛋白酶 南宁庞博生物工程有限公司；DA201-C大孔吸附树脂 江苏苏青水处理工程集团有限公司；其它试剂 国产分析纯。

快速气相色谱指纹分析仪Heracles 法国Alpha M.O.S.公司；热恒温水浴锅 北京长安科学仪器厂；pHs-3C型精密pH计 上海精密科学仪器有限公司；GL-G-Ⅱ立式冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；冻干机ALPHAL-4 北京德天佑科技发展有限公司；电子天平BS224S 北京赛多利仪器系统有限公司。

1.2 实验方法

用菠萝蛋白酶对鳀鱼进行酶解，酶解条件［7］：水料比1∶1，温度50℃，加酶量0.4555%，初始pH7.31，酶解10h。酶解结束后加热到100℃灭酶，冷却后10000r/min离心，测定其总氮含量（半微量凯式定氮法），上清液置于4℃冷藏备用。

1.2.1 大孔吸附树脂预处理 将一定量大孔树脂先用无水乙醇浸泡24h，然后用无水乙醇洗至220nm无吸收，再用去离子水洗净后备用［8］。

1.2.2 大孔树脂动态吸附和解析实验 采用排水法装柱，将处理好的湿树脂慢慢装入φ16×600mm的玻璃柱中，让其自然沉降（4h左右），树脂高约200mm，即约40mL树脂。将10倍柱体积的鳀鱼酶解液以10BV/h的速度上柱，然后分别用5倍柱体积的稀酸碱溶液、25%、50%、75%和梯度（分别为25%、50%和75%各1.5倍体积，V/V）乙醇溶液洗脱，收集洗脱液，测定其总氮并进行腥味分析。

1.2.3 Flash GC E-Nose腥味标准样品的制备 对鳀鱼酶解液进行稀释，采用 QDA（Quantitative descriptive analysis）方法［9］进行鳀鱼酶解液样品的感官评价分析，评价小组由九人组成（五男四女，年龄在20～35岁之间），评价人员对不同工艺的样品的腥味进行评价打分，计分采用5分制，“0”表示不能感觉到该风味，“5”表示该风味非常强烈。得到评分分别为1、2、3、4、5的腥味标准样品，记为S1～S5，用于Flash GC E-Nose腥味标准曲线的绘制。

1.2.4 Flash GC E-Nose测定不同解析液腥味 按照表1中条件对腥味标准样品和树脂吸附脱腥解析样品的腥味进行测定。

表1 Flash GC E-Nose方法参数

2 结果与讨论

2.1 总氮分析结果

半微量凯氏定氮测定结果如表2。

表2 不同样品总氮含量的影响

从表2中可以看出，非极性大孔吸附树脂DA201-C的吸附带来的总氮损失较大，总氮含量从1.300g/100mL降至 1.130g/100mL，损失了大约13%。推断这是由于该树脂比表面积达到了1200m2/g，其较大的比表面积上有较多的吸附位点，通过非极性选择作用和孔径的控制达到待吸附物质的局部浓缩，然后通过范德华力、氢键等作用进行吸附。而不同组成和浓度的洗脱液的洗脱效果也有所差别，稀酸碱洗脱液的洗脱效果最差，总氮洗脱率仅仅只有55.56%，相对来说，不同浓度的乙醇溶液的洗脱效果较好，随着乙醇溶液浓度的提高，总氮洗脱率增大，由69.70%上升到89.06%，采用梯度乙醇洗脱的洗脱效果最好，达到了96.80%。造成洗脱效果有所差别的主要原因可能是不同组成和浓度的洗脱液对吸附物质的溶解性不同，相对于稀酸碱类高离子强度的体系来说，体系较温和的醇溶液对吸附物质的溶解度更大一些。被吸附物质在不同醇溶液的溶解度也有所差别，而通过梯度洗脱，可以提供不同溶解体系，让适于不同体系的被吸附物质都能洗脱下来，达到较高的洗脱率。

2.2 Flash GC E-Nose腥味分析结果

Flash GC E-Nose腥味标准曲线的绘制见图1。图1为标准样品S1～S5的数据曲线原始谱图。测定中采用两个不同极性的柱子DB5和DB1701。从图中可以看出，随着标准品腥味值的增加，在某些峰上表现为峰高的增强。图2为标准样品的主成分分析图（PCA），从图中可以看出，Flash GC E-Nose可以很好地区分不同腥味的标准液，区分指数（Discrimination index，DI）达到98。随着腥味值的增加，在PCA图上呈现一定的分布趋势，即腥味越大，越靠近PCA图谱的左侧。

图1 标准品Flash GC E-Nose腥味测定数据曲线原始图谱

图2 标准品Flash GC E-Nose腥味测定数据主成分分析（PCA）图谱

以人工感官评分为横坐标，标准样品的响应值为纵坐标，采用偏最小二乘法建立线性拟合曲线（PLS），如图3。建立的 PLS曲线的相关系数为0.9636，有一定的相关性，但相关性不理想。Heracles超快速气相色谱电子鼻具有分析速度快的特点（平均3～5min一个样）。因此，可以通过该仪器快速粗略地对待测样品的腥味进行测定。

图3 标准品Flash GC E-Nose腥味测定数据线性拟合曲线（PLS）图谱

从表3中可以看出，稀酸碱洗脱液的洗脱效果最差，洗脱液的腥味评分最低，仅仅为1.96。不同浓度乙醇洗脱液的洗脱效果有所差别，以50%乙醇洗脱液的腥味评分最高，达到了4.65，说明该洗脱条件下腥味成分的洗脱效果最好，而其它条件的乙醇洗脱液在3～4左右，腥味成分的洗脱效果稍差。结合表2和表3，我们可以看出，通过Flash GC E-Nose测定的腥味值与总氮洗脱率并不一致，说明腥味值和总氮洗脱率之间并不是简单的正相关关系，某些腥味成分中并不含有氮元素。所以，在考虑洗脱效果时，要综合考虑总氮和腥味值两个指标，总的来看，采用梯度乙醇洗脱条件的总氮洗脱率最高，腥味指标也达到了3.35，且乙醇用量较少，故选择采用梯度乙醇洗脱进行树脂洗脱操作。

表3 样品Flash GC E-Nose腥味测定数据表

3 结论

非极性大孔吸附树脂Da201-C处理鳀鱼酶解液脱腥后，采用不同组成的洗脱液对其进行洗脱，测定了洗脱液的总氮和腥味值。其中腥味值的测定采用的是Flash GC E-Nose这一简单快捷的方法，应用偏最小二乘法建立线性拟合曲线（PLS），并对被测样品的腥味值进行估算。结果表明，不同组成的洗脱液的洗脱效果有所差别，乙醇洗脱液的洗脱效果较好。腥味值和总氮洗脱率的相关性不明显，梯度乙醇洗脱液的总氮洗脱率最高，为96.80%，而腥味值最高值为50%乙醇洗脱液的4.65。综合考虑这两个指标，选择梯度乙醇洗脱液进行树脂洗脱操作。

［1］董玉莲，闻克威，李宝才，等.水产下杂鱼鳀鱼氮营养价值研究［J］.食品与发酵工业，2000，26（6）：27-31.

［2］汪少芸，黄景洁，常景立，等.新型复合酶制备鳀鱼蛋白水解物的研究［J］.中国食品学报，2008，8（2）：123-127.

［3］吕英涛，康从民，韩春超，等.鳀鱼内源蛋白酶初步研究［J］.食品科学，2009，30（17）：270-273.

［4］金晶，周坚.鱼制品脱腥脱苦技术研究进展［J］.食品科技，2007（5）：14-17.

［5］Joseph Wasswa，Jian Tang，Xiao-Hong Gu.Desalting fish skin protein hydrolysates using macroporous adsorption resin［J］. American Journal of Food Technology，2007（5）：406.

［6］Jonsdottir R，Olafsdottir G，Martinsdottir E，et al.Flavor characterization of ripened cod roe by gas chromatography，sensory analysis，and electronic nose［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2004，52（20）：6250-6256.

［7］周明明，徐伟，薛长湖，等.鳀鱼酶解技术的条件优化［J］.食品工业科技，2009，30（2）：158-160.

［8］李剑君，李稳宏，高新，等.AB-8型大孔吸附树脂吸附葛根素过程的研究［J］.西安交通大学学报，2000，34（4）：78-81.

［9］P Severiano-Perez，A M Vivar-Quintana，I Revilla. Determination and evaluation of the parameters affecting the choice of veal meat of the“Ternera de Aliste”quality appellation［J］.Meat Science，2006，73：491-497.

Optimization of eluent conditions after enzymatic hydrolysate of anchovy deodourization treated by resin based on flash GC E-Nose

MI Heng-zhen，XU Jia-chao，XUE Yong，XUE Chang-hu*，ZHOU Ming-ming
（College of Food Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266003，China）

The enzymatic hydrolysate of anchovy was treated by non-polar macroporous adsorption resin DA201-C，the column of resin was desorbed by different eluent.Fishy odor of standard and eluent sample was detected by the improved method of Flash GC E-Nose，the curve of standard linear fit was drawn and five elution conditions were compared.Results showed that：eluting effects of total nitrogen and fishy odor substance were different under different conditions，ethanol-containing eluent had more obvious effect than the diluted-acid-and-alkali eluent. The total nitrogen desorption rate was the highest in gradient ethanol eluent，which was 96.80%，whereas the 50% ethanol eluent had the highest value of fishy odor，which was 4.65.Considering these two indexes，gradient ethanol eluent was chose as the best eluent.

enzymatic hydrolysate of anchovy；elution of adsorb resin；fishy odor value；flash GC E-Nose

TS201.1

B

1002-0306（2010）12-0235-03

2009-12-18 *通讯联系人

米恒振（1984-），男，硕士研究生，研究方向：水产化学。

国家863课题资助项目（2006AA09Z444）。