基于GC-MS技术分析小黄鱼储藏过程中挥发性气体

管彬彬*，陈彬，许蓓蓓

南通市食品药品监督检验中心（南通 226006）

小黄鱼味道鲜美、营养丰富，是中国四大海产品之一，深受广大消费者喜爱[1-2]。随着消费水平和消费理念的提升，消费者对水产品品质的要求越来越高，新鲜度是衡量水产品品质好坏的一项重要指标[3-5]。在水产品新鲜度的品质评定中，气味占据很高的评分权重[6-7]，随着储藏过程中小黄鱼新鲜度的改变，其散发出的气味也发生变化[8]，此外，气味和滋味又密切相关，散发出新鲜气味的小黄鱼通常也伴随着好的滋味。因此，可以通过对不同储藏阶段下的小黄鱼的挥发性气体（Volatile organic compounds，VOCs）进行分析，从而评价小黄鱼的新鲜度。

顶空固相微萃取（Headspace solid phase microextraction，HS-SPME）技术克服传统样品前处理的缺陷，无需有机溶剂萃取，样品用量少，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，样品损失少，具有简单、高效等优点[9-11]。试验采用HS-SPME技术提取储藏过程中小黄鱼的挥发性气体，对其提取参数进行优化，结合气相色谱质谱联用（Gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）技术分析检测小黄鱼在不同储藏阶段下的挥发性气体成分、含量，确定小黄鱼新鲜度的特征挥发性气体，为快速检测小黄鱼的新鲜度提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜小黄鱼（南通市新城菜市场，购得后放入冰袋置于保温袋送回实验室，保存于4 ℃冰箱，分别取第1，第3，第5，第7和第9天的小黄鱼进行试验）。

气相色谱质谱联用仪（安捷伦7890 B+7000 D）；电子天平（赛多利斯BSA224S）；SPME操作平台（美国Supelco公司）；SPME手动萃取头（美国Supelco公司）；实验室温度控制在20±3 ℃，相对湿度≤70%。

1.2 试验方法

以单因素试验结果为基础，选取萃取头种类、样品质量、萃取温度和萃取时间4个因素设计正交试验，每个因素设置3个水平，以总峰面积为主要考察指标，以获得水产品中挥发性气体的最佳条件。四因素三水平正交表如表1所示。去除小黄鱼的头及内脏，粉粹，准确称取质量为m（g）的小黄鱼肌肉组织置于15 mL顶空瓶中，加入1.0 g氯化钠，然后加盖密封，放入恒温磁力搅拌器中，将萃取头插入顶空瓶中，在T（℃）条件下萃取t（min）。

GC条件：HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μ m）；进样口温度250 ℃；载气为高纯氦气（纯度≥99.999%）；流速1.0 mL/min，不分流。柱箱升温程序：初温30 ℃，保持2 min，3 ℃/min升至100 ℃，以5℃/min升至230 ℃，保持5 min。

MS条件：电子电离源（Elector ionization，EI）；电子电离能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150℃；扫描模式为全扫描，质量扫描范围m/z30～550。

表1 小黄鱼中挥发性气体萃取正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 萃取条件的正交试验优化结果

正交试验结果如表2所示，正交试验对总峰面积影响极差分析如表3所示。以总峰面积为考察指标，各因素对萃取效果的影响顺序为A＞D＞C＞B，即萃取头种类＞萃取时间＞萃取温度＞样品质量，较优组合为A1B1C3D3。结果表明，萃取头种类对萃取效果影响最大。选用75 μm Carboxen/PDMS萃取头，样品称样量2 g、萃取温度50 ℃、萃取时间50 min。

表2 小黄鱼中挥发性气体萃取正交试验结果

表3 正交试验对总峰面积影响极差分析

2.2 小黄鱼储藏过程中挥发性成分分析

为比较小黄鱼储藏过程中的挥发性气体成分的变化，采用优化后的顶空固相微萃取条件，萃取不同储藏天数下的小黄鱼鱼肉中的挥发性成分，按照气质联用仪条件进行测定，图1（a）是新鲜的小黄鱼挥发性气体的GC-MS总离子流图，图1（b）是储藏9 d后的小黄鱼挥发性气体的GC-MS总离子流图。新鲜小黄鱼的挥发性气体种类较少，含量较低，随着储藏时间增加，小黄鱼的挥发性气体种类增多，且大部分挥发性气体含量增加，只有小部分挥发性气体含量减少。

图1 小黄鱼在不同储藏时间下的挥发物的GC-MS总离子流图

表4是小黄鱼储藏过程中肌肉的挥发性物质检测结果，HS-SPME结合GC-MS共检测出47种物质，包括醇类、酮类、酸类、醛类、烷烃类以及含硫物质和含氮物质等。

醇类物质在小黄鱼储藏过程中挥发性成分中占有较大比例，共检测出的醇类物质有16种，且含量较高，一般来说，醇类物质一般气味比较柔和，具有较高的阈值[12]，但其对于小黄鱼储藏过程中的挥发性气体风味仍具有较大影响。在小黄鱼储藏过程中变化较为显著的醇类物质有1-辛烯-3-醇和苯乙醇，苯乙醇随着储藏时间增加，含量持续增加，为储藏过程中的特征挥发性物质，储藏9 d后GC-MS测得的小黄鱼中苯乙醇含量是第1天的4.8倍，可能来源于苯丙氨酸的Strecker降解的产物[13]；1-辛烯-3-醇是具有类似蘑菇的气味，通常由亚油酸氢过氧化物的降解产生[14]，在第1天小黄鱼中没有被检出，第3天检测出峰面积达1.25×107，这可能是小黄鱼体内的脂质氧化分解产生，因此该化合物可用于监测鱼肉酸败情况。小黄鱼储藏过程中检测到的酮类挥发性风味物质有4, 4-二甲基-2-戊酮、3-羟基-2-丁酮、甲基壬基甲酮、苯乙酮和3, 5-辛二烯-2-酮，其中3-羟基-2-丁酮含量随着储藏时间增加而降低，甲基壬基甲酮在储藏前期未检出，直至第9天才产生。储藏过程中的酸类物质共检测出8种，其中只有己酸与小黄鱼的新鲜度较密切关系，可能由脂质氧化产生，也可能源于氨基酸降解。醛类物质共检测出3种，其中苯甲醛和对羟基苯甲醛均在储藏初期检测出，储藏5 d后均未检出，甲醛可能来源于环境污染物，随着储藏过程逐渐挥发，因而含量逐渐降低。烷烃类物质共检测出6种，十九烷和2,3, 5-三硫杂己烷在储藏第9天才被检出，1, 1, 1-三羟甲基丙烷和10-十八烯在新鲜的小黄鱼中被测出，储存3 d后，10-十八烯未被检出；十六烷和3, 5, 5-三甲基-2-己烯在第1天的小黄鱼中没有被检出，此后随着储藏天数增加，峰面积有规律地增加，这可能是由脂肪酸烷氧自由基的均裂产生的。

除检出的挥发性物质外，还有酯类、酚类、含硫化合物和含氮化合物。酯类物质仅在储藏初期被检出；含硫化合物一般是由鱼体内含硫氨基酸的降解产生的，试验检测出二甲基二硫和二甲基三硫2种含硫化合物，除了第1天未被检出，其后都有被检出，且在第3和第5天的含量显著增加，这2种化合物可作为小黄鱼新鲜度的特征挥发性气体，在新鲜小黄鱼中检测不到，随着储藏时间增加，小黄鱼中的蛋氨酸降解生成甲硫醇进一步转化为具有刺激性气味的二甲基二硫和二甲基三硫，其含量反映黄鱼的腐败程度；小黄鱼中的萘类化合物可能是饲料和环境导致在鱼体内的富集。三甲胺和吲哚属于含氮化合物，在新鲜小黄鱼种均未被检出，随着鱼肉腐败变质，含量急剧增加，鱼体死亡后，体内氧化三甲胺经微生物氧化三甲胺还原酶还原生成三甲胺，是小黄鱼特征腐败挥发物，具有腐败臭味，吲哚的产生受内源性蛋白酶的水解和腐败菌的外源性蛋白酶的双重作用，由微生物降解蛋白质和色氨酸酶催化色氨酸产生[15]，也可作为小黄鱼新鲜度检测的特征腐败挥发物。

表4 小黄鱼储藏过程中肌肉的挥发性物质

转下页

接表4

3 结论

通过正交试验结合极差分析优化顶空固相微萃取技术萃取小黄鱼鱼肉中挥发性物质的参数，由于小黄鱼储藏过程中腐败菌的外源性蛋白酶的作用和肌肉中内源性蛋白酶的水解作用，共检测出47种挥发性物质，其中1-辛烯-3-醇、己酸、3, 5, 5-三甲基-2-己烯、二甲基二硫、二甲基三硫、三甲胺、吲哚等和小黄鱼的储藏时间相关性较高，随着新鲜度降低其含量增加，可作为能反映小黄鱼新鲜度的特征挥发性气体，其中3, 5, 5-三甲基-2-己烯和己酸为首次提出，试验为小黄鱼新鲜度特征挥发性气体的确定和后期以该挥发性气体为目标建立的小黄鱼新鲜度快速表征提供依据。