电子束辐照对蟹肉嗅感及其关键气味物质的影响

梅卡琳，李高尚，陈燕婷，张进杰，徐大伦，楼乔明，杨文鸽*

（宁波大学食品与药学学院，浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211）

细点圆趾蟹俗称“沙蟹”，分布于日本、澳大利亚、新西兰及中国的黄海、东海、南海等，属世界广布广温广盐性蟹类，也是浙江近海主要经济蟹类之一[1]。目前细点圆趾蟹除少量鲜销外，主要加工成蟹肉罐头或冷冻调理蟹肉制品。

螃蟹营养丰富、味道鲜美，同时也是联合国粮农组织提出的8大类易引起过敏的食物之一[2]。近年来对甲壳类致敏消减方法的研究逐渐增多，如谢丹丹[3]和Kim[4]等发现超高压处理可降低虾肉过敏性；吴海明等[5]认为木瓜蛋白酶和胰蛋白酶对凡纳滨对虾主要过敏性的消减均有作用；Khalid[6]研究表明超声处理可明显降低虾过敏原的IgE结合能力。食品辐照是20世纪发展起来的冷杀菌保鲜技术，辐照可使蛋白质等生物大分子发生解聚、交联、裂解及构象的改变，降低蛋白质的稳定性，因而有望成为处理食物蛋白过敏原的新技术[7-10]。刘光明等[11]采用7～10 kGy的剂量对部分纯化的蟹类过敏蛋白进行辐照，发现10 kGy剂量能降低蟹类过敏蛋白的过敏原性；Byun等[12]也证明10 kGy剂量能使虾主要过敏原的过敏活性丧失。

然而，辐照时食品中的蛋白质、糖、脂等易与水辐解产生的离子和自由基作用而发生变化，从而导致其风味发生变化。如Yun等[13]研究表明即食鸡胸肉经γ-射线辐照产生了较多的醛类、二甲基二硫等挥发性化合物；杨文鸽等[14]认为3～5 kGy辐照剂量对泥蚶肉原有风味不会产生明显影响，甚至能改善其风味；樊萍等[15]发现辐照面包的异味与其芳香族烃类、醛和烷烯烃类的种类和含量显著增加有关。因此利用辐照降低食品过敏性的同时，分析其风味的变化十分必要，但目前国内外鲜见关于辐照对蟹肉风味影响的研究报道。本实验室利用电子束辐照技术、电子鼻和气相色谱-质谱联用仪分析蟹肉的嗅感成分，旨在了解电子束辐照前后蟹肉风味的变化，为进一步利用电子束辐照降低细点圆趾蟹的过敏性提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

细点圆趾蟹（Ovalipes punctatus）蟹肉为冷冻蟹肉，由舟山市常青海洋食品有限公司提供。

1.2 仪器与设备

GC-MS-QP 2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；65 µm聚二甲基硅氧烷萃取头 美国Supelco公司；PEN3便携式电子鼻系统 德国Air sence公司；XF-D型内切式匀浆机 宁波新芝生物科技有限公司；Biofuge Stratos型台式高速冷冻离心机 德国Thermo Scientific公司；NBL-1020型电子直线加速器 宁波超能科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 电子束辐照处理

取冷冻蟹肉，PE袋真空包装（250 g/包）。采用NBL-1020型电子直线加速器（10 MeV）进行辐照，剂量分别为0、1、3、5、7 kGy和9 kGy，剂量率为1 kGy/s，每组剂量设3 个平行，辐照时样品单包排列，不重叠，以保证辐照均匀，0 kGy剂量为对照组。

1.3.2 感官评定

感官评定小组由8 名经过食品感官评定培训的人员组成，分别从气味和色泽对细点圆趾蟹蟹肉进行评分，评定标准见表1。

表1 细点圆趾蟹蟹肉感官评定标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of O. punctatus meat

1.3.3 电子鼻检测

PEN3电子鼻包括10 个不同的金属氧化物传感器，能将各组样品不同气味分子在其表面的化学作用转化为电信号，从而得到不同的响应值。10 个传感器对应的挥发性风味物质各不相同，如表2所示。

表2 PEN3电子鼻传感器性能描述Table 2 Performance descriptions of PEN3 electronic nose sensors

精确称取蟹肉0.5 g于15 mL样品瓶中，加盖密封，用电子鼻探头吸取样品瓶，顶空分析测定其挥发性风味。电子鼻测定参数：测试时间200 s，清洗时间300 s，内部流量300 µL/min；获得响应值后，利用WinMuster软件进行线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA）。

1.3.4 挥发性风味成分的萃取及气相色谱-质谱条件

准确称取蟹肉3 g（精确至0.01 g），置于15 mL顶空样品瓶中，加盖密封，将萃取头插入样品瓶中，60 ℃吸附30 min，210 ℃解吸5 min，用于气相色谱-质谱分析检测。

色谱条件：Vocol毛细管色谱柱（60 m×0.25 mm，1.8 µm）；载气（He）流速1.29 mL/min；进样口温度210 ℃，不分流模式进样；程序升温：初始温度35 ℃，保持3 min，以3 ℃/min上升到40 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min上升到210 ℃，保持25 min。

质谱条件：电子电离源；温度200 ℃；电子能量70 eV；扫描质量范围m/z 33～500。

化合物鉴定：质谱数据经计算机检索，与NIST和WLIEY标准谱库相匹配，仅报道相似度大于80的鉴定结果。按面积归一化法进行定量分析，求得各化学成分的相对含量[16]。

1.3.5 相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）评价

参考刘登勇等[17]评价方法，以ROAV评价挥发性风味成分对样品总体风味的贡献。ROAV越大的挥发性风味成分对样品总体气味的贡献越大，ROAV≥1，为关键风味成分，对样品总体风味起关键性作用；0.1≤ROAV＜1，为重要风味成分，对样品总体风味具有重要的修饰作用。确定对样品总体风味贡献最大组分的ROAVstan为100，其他挥发性风味成分的ROAV计算公式如下：

式中：Ci、Ti分别为各挥发性风味成分的相对含量/%和相对应的阈值/（μg/kg）；Cstan、Tstan分别为对总体风味贡献最大组分的相对含量/%和相对应的感觉阈值/（μg/kg）。

2 结果与分析

2.1 电子束辐照对蟹肉感官评分的影响

表3 电子束辐照对蟹肉感官评分的影响Table 3 Effect of electron beam irradiation on sensory score of crab meat

由表3可以看出，电子束辐照后，蟹肉的感官评分有所下降，蟹肉固有的香味略有减弱，但未感觉到明显异味，1、3 kGy组气味与对照组相似，5、7 kGy组气味与对照组略有差异，9 kGy组略有异味产生。辐照剂量大于5 kGy时，蟹肉颜色略微加深。说明随着辐照剂量增加，细点圆趾蟹蟹肉的感官质量有所下降，但均在可接受范围内。

2.2 电子鼻分析蟹肉的嗅感成分

图1 电子束辐照对蟹肉嗅感的影响Fig. 1 Effect of electron beam irradiation doses on flavor of crab meat

LDA模式根据样品在空间的分布状态及彼此间距离，将样品信号数据通过运算法则投影到某一方向，使组与组之间的投影尽可能分开[18]。采用LDA模式区分不同辐照组样品，结果见图1。其中判别式LD1和LD2分贡献率分别为79.05%和9.88%，总贡献率达88.93%，可用来分析蟹肉的嗅感风味。由图1可知，7 kGy和9 kGy组信号重叠率高，3 kGy和5 kGy组对LD1和LD2的贡献均有重叠，对照组对LD1的信号与辐照组没有重叠，对LD2的信号与3 kGy和5 kGy组有部分重叠。与对照组对比，随辐照剂量的增大，LD1贡献率呈现先上升后下降的变化趋势，LD2贡献率均高于对照组。结合感官评分和电子鼻分析结果，推测蟹肉经1、3、5 kGy剂量辐照，能较好地保留蟹肉原有嗅感，而7、9 kGy组蟹肉嗅感变化明显，嗅感差异主要由LD1的贡献下降引起。

2.3 辐照前后蟹肉的挥发性风味成分分析

表4 蟹肉挥发性风味成分的相对含量Table 4 Relative contents of volatile components in crab meat

续表4

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测辐照蟹肉中的挥发性成分，结果见表4。醇类通常具有植物香、芳香、酸败和土腥味，一般是由脂肪氧化分解或羰基化合物还原生成[21]。醇类化合物阈值一般较高，对风味的贡献较小。蟹肉经辐照后总挥发性醇类相对含量增加，增加的醇类主要有1-辛烯-3-醇、己醇、反-2-辛烯-1-醇等，其中1-辛烯-3-醇是亚油酸氢过氧化物的降解产物，阈值较低，仅1 µg/kg，具有类似蘑菇的气味，它被鉴定为一种存在于甲壳类的主要挥发性醇[22]。各组蟹肉中检出的不饱和醇相对含量均较高，该类化合物阈值较低，具有蘑菇味和类似金属味，对照组的挥发性物质中不饱和醇占19.12%。

醛类常具有清香、果香、脂香、坚果香等特殊香气，阈值一般较低，主要由脂类氧化生成[23]。在蟹肉中共检测出6 种醛类，其中壬醛、癸醛被认为是淡水鱼土腥味的主要成分[24-25]；3-甲基丁醛、辛醛气味阈值较低，在高浓度稀释后分别具有愉快的水果、蜂蜜香气，同时3-甲基丁醛在熟虾、蟹中都有检出[26]，其阈值较小，因此可能对蟹肉的特征风味有较大贡献。

酮类物质一般是由多不饱和脂肪酸氧化或氨基酸分解产生[27]。对于蟹虾类等甲壳类，一般认为甲基酮（C3～C17）是由其碳链β-氧化和脱羧作用产生，这些化合物具有独特的清香味和果香，并且随着碳链的延长花香味也逐渐增强[28]。烯酮类化合物可能是肉制品在加热期间生成的脂质氧化产物，有青叶的芳香气味[29]。

烃类是细点圆趾蟹蟹肉中被检测到的挥发性成分种类最多的一类物质，辐照后蟹肉的挥发性烃类化合物增加，其中十一烷和十二烷的相对含量较大，但直链烷烃化合物的阈值较高，对蟹肉风味形成的直接贡献不大，而烯烃类化合物可作为羰基化合物及醇类等的前体物质，对蟹肉的整体风味做贡献。

酯类贡献甜香、奶油香、水果香、花香，酯类能增强其他风味化合物的气味，起着浓郁而柔和的基底作用[30]。辐照前后共检测出4 种酯类化合物，且其相对含量均随辐照剂量的增强而降低。酚类物质往往具有木香、烟熏香、焦香，但从细点圆趾蟹蟹肉中检测到的酚类化合物很少，对蟹肉整体风味的贡献也很小。

一些含苯环的烃类具有刺激性气味，如苯、甲苯、萘、1-甲基萘，这类化合物的生成途径并不清楚，有些被认为是螃蟹的生活环境造成的[31]，这可能是使蟹肉呈现刺激性气味的原因。杂环化合物也是重要的肉类风味剂，一般通过脂质降解物和美拉德反应物相互作用生成。在细点圆趾蟹蟹肉中检测到2-乙基吡啶，高浓度的吡啶化合物给人一种不愉快的刺激味，而低浓度时则有令人愉快的芳香味[32]。吡嗪类化合物对坚果味、土腥味和水果味有贡献，风味阈值较低，如在对照组蟹肉中检测到的2,5-二甲基吡嗪、甲基吡嗪。在蟹肉中还含有长叶烯、柠檬烯等萜类化合物，柠檬烯经常被报道存在于各种鱼虾类组织中，有令人愉快的新鲜甜味。苯并噻唑也在蟹肉中被检测，噻唑类化合物具有坚果和爆米花般的香气。

2.4 辐照对蟹肉挥发性风味物质组成的影响

表5 蟹肉中的挥发性物质种类及其相对含量Table 5 Classes and relative contents of volatile components in crab meat

由表5可知，蟹肉的挥发性风味化合物中烃类、醇类物质种类最多，而醇类相对含量最高。对照组蟹肉共鉴定出55 种挥发性成分，1、3、5、7 kGy和9 kGy剂量组中分别为60、57、62、60 种和58 种，与对照组相比有所增加，且各成分相对含量发生不同程度变化。对照组蟹肉挥发性风味成分中相对含量为醇类27.37%、醛类

20.55 %、烃类18.96%及酯类11.44%；与对照组相比，经过1～9 kGy剂量辐照，蟹肉挥发性风味化合物中未检测到吡嗪类物质，醇类和烃类物质总量均有增加，酯类有所下降，且各物质的种数也发生不同程度的变化。

2.5 关键气味成分的确定

表6 蟹肉挥发性成分ROAVTable 6 ROAV of volatile compounds in crab meat

挥发性化合物的含量与风味特征没有直接关系，对总体风味的贡献由挥发性化合物的感觉阈值及其含量共同决定。为进一步确定细点圆趾蟹蟹肉的主体风味成分，计算ROAV，其中ROAV不小于0.1的物质如表6所示。壬醛在蟹肉中的相对含量较高，其阈值较小，仅1.1 µg/kg，对总体风味贡献最大，定义壬醛的ROAVstan为100。对照组蟹肉挥发性风味的关键成分为壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、柠檬烯，辐照后蟹肉挥发性风味的关键成分没有改变，说明辐照基本不影响蟹肉的嗅感特征；比较其中的1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛2 种关键风味成分，随辐照剂量的增加，1-辛烯-3-醇的ROAV不断增加，而3-甲基丁醛的ROAV不断下降，感官结果显示高剂量辐照组蟹肉固有香味略有减弱、并略有异味产生，推测与1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛的变化有关。在对照组中，辛醇、3-丙基-1-丁醇、反-2-辛烯-1-醇、2-壬酮、1-甲基萘、2-甲基萘、邻二甲苯、甲基壬基甲酮、萘、乙酸丁酯和2-辛酮对蟹肉总体风味具重要修饰作用，是蟹肉中的重要风味成分，而在辐照组中乙酸丁酯对风味的影响减弱，不再是重要风味成分。酯类能增强其他风味化合物的气味，起着浓郁而柔和的基底作用。辛醇在3、7、9 kGy组中均不是重要风味成分，2-壬酮和2-辛酮在3 kGy组中不是重要风味成分，但在7、9 kGy组中仍是重要风味成分，可能与电子鼻分析结果中7 kGy组和9 kGy组重叠率高，并且与3 kGy组没有重叠有关。

3 结 论

与对照组相比，辐照后蟹肉的固有香味略有减弱，但没有明显异味产生。电子鼻分析结果表明1、3 kGy和5 kGy辐照对蟹肉的嗅感无明显影响，但7 kGy和9 kGy处理后蟹肉嗅感变化明显；通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱结合ROAV分析，蟹肉风味的主要贡献者为醛类、醇类，蟹肉经辐照后总挥发性醇类相对含量增加，辐照前后共检测出4 种酯类化合物，且其相对含量均随辐照剂量的增强而降低，这可能使蟹肉固有的香气变淡。1～9 kGy辐照后蟹肉风味成分的种数有所增加，但关键气味物质和对嗅感有修饰作用的物质没有改变，挥发性风味的关键成分均包括壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基丁醛、辛醛、柠檬烯。总体上，蟹肉经5 kGy及以下剂量电子束辐照能较好的保持其原有嗅感，而7 kGy和9 kGy辐照会导致轻微异味的产生，但仍在可接受范围。