发酵金鲳鱼糜关键香气成分分析

张大为，张 洁*，田永航

（海南热带海洋学院 海南省海洋食品工程技术研究中心，海南 三亚 572022）

金鲳鱼（Trachinotus ovatus）属于硬骨鱼纲、鲈鱼目、鲹科、鲳鲹属，学名卵形鲳鲹，俗名黄腊鲳、金鲳。该鱼蛋白质含量丰富、口感细嫩，是我国南方沿海地区名贵海产经济鱼类之一，在海南、广东等地区大量人工养殖，产量逐年增加[1]。但目前主要是以鲜鱼销售或初步加工为主，利润逐渐降低，出现了供过于求的局面[2]。以金鲳鱼为初始原料进行深加工是增加产品附加值行之有效的方式，能够促进金鲳鱼养殖业健康发展的必然趋势[3]。一直以来，国内外对鱼制品的加工进行了详细的研究，加工成不同的鱼制品是解决滞销等系列问题的有效途径。

发酵鱼制品是一类利用微生物对原料鱼中大分子物质进行分解、代谢，并产生易于消化、风味独特的一类传统食品。国内外研究者对发酵鱼制品进行了广泛的研究，主要包括发酵条件、发酵剂、发酵风味等方面[4-17]。张洵等[18]利用乳酸菌、酵母等有益微生物对发酵鱼糜风味进行了改良，鱼糜风味得到了明显的提升。杨菊等[19]也通过益生菌强化发酵鱼糜制品，并对产品品质及安全性进行了评价，为发酵鱼糜的加工及卫生安全的控制提供了理论依据。SANNI A等[20]研究了发酵鱼制品Momoni的理化指标和微生物组成情况。ASIEDU M等[21]对发酵制品—Enam Ne-Setaakye在不同发酵方式下的理化指标和微生态变化进行了较深入的分析。

本研究以自然发酵金鲳鱼糜为研究对象，在前期对该鱼糜的工艺条件进行了优化，得到了最优发酵条件，在此基础上，采用固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）和气相色谱质谱联用（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）技术分析发酵金鲳鱼糜挥发性成分，采用气相色谱-嗅闻（gas chromatography-olfactometry，GC-O）分析方法中的时间-强度法（odor-specific magnitude estimation，OSME）确定发酵金鲳鱼糜的关键香气成分，并通过对香气活性成分定量并计算其风味活性值（odor activity value，OAV），确定发酵金鲳鱼糜中的关键香气成分，旨在确定影响产品风味的关键因素，为后期产品品质的提升奠定理论和技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

发酵金鲳鱼糜：海南热带海洋学院实验室制备及保存；4-辛醇（分析纯）、乙醇（分析纯）、正构烷烃（C6～C27）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

T-403电子天平：北京赛多利斯仪器有限公司；EF9697精密移液器：法国Gilson公司；TRACE ULTRA-DSQII气相色谱-质谱联用仪：美国Thermo Fisher有限公司；ODP3嗅闻检测仪：德国Gerstel公司；固相微萃取（SPME）进样手柄、萃取头50/30 μm DVB/CAR/PDMS：美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

称取发酵金鲳鱼糜（5.000±0.001）g于20 mL固相微萃取小瓶中，添加50 μL 4-辛醇的标准溶液（质量浓度为101.4 μg/L，溶剂为乙醇）作为内标，再将其放入45 ℃恒温水浴中，平衡30 min。随后，将老化15 min后的SPME萃取头（在每次使用之前，都在气相色谱仪的进样口中于250 ℃下老化至无杂峰。）插入到样品瓶顶空吸附30 min，再将其从样品瓶中拔出，插入气相色谱-质谱（GC-MS）的进样口（250 ℃）解吸附5 min，进行气相色谱-质谱分析。

1.3.2 仪器分析条件

气相色谱（GC）条件：进样口温度250 ℃，载气为氦气（He，纯度99.999%），流速1.2 mL/min，不分流。HP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升温程序：初始温度40 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升至70 ℃；以2.5 ℃/min升至120 ℃；再以3 ℃/min升至180 ℃；最终以6 ℃/min升至250 ℃。色谱柱类型：DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升温程序同上。

质谱（MS）条件：电子电离（electronic ionization，EI）源，电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；传输线温度280 ℃；质量扫描范围35～450 m/z，全扫描模式。

气相色谱-嗅闻仪（GC-O）条件：气相色谱条件同TRACE 1310-ISQ LT，样品在进样口解吸，再经GC色谱柱分离后，以分流比1∶1分别进入氢火焰离子化检测器（flame ionization detector，FID）检测器和嗅闻检测器；嗅闻仪接口温度220 ℃，传输线温度250 ℃。

1.3.3 定性定量分析

定性分析：采用谱库检索、标准品比对，并结合保留指数（retention index，RI）进行挥发性化合物定性。

在相同的色谱条件下，分别将样品与正构烷烃（C6～C27）前后进样进行分析，并与文献中报道的保留指数对比，将绝对值相差30以内的确定为同一化合物[19]。保留指数计算公式如下：

式中：n和n+1分别为未知化合物流出前后正构烷烃碳原子数，个；t为未知化合物保留时间，min；tn和tn+1为相应正构烷烃的保留时间，min。

内标半定量分析：以4-辛醇为内标，根据内标物的质量浓度、样品中各组分的峰面积与内标峰面积的比值，计算发酵金鲳鱼糜中各组分的含量。

1.3.4 香气活性物质分析

采用气相色谱-嗅闻（GC-O）分析方法中的时间-强度法（OSME）对发酵金鲳鱼糜的香气活性成分进行筛选。样品经SPME萃取后进行GC-O分析，3位评价人员记录在嗅闻口所闻到化合物的保留时间和香味特征，0～4分打分。

1.3.5 风味活性值的计算

式中：Ci为化合物的含量，μg/kg；OTi为该化合物在水中的阈值，μg/kg。

1.3.6 数据处理

采用Excell 2016作图，所有实验数据均为3次平行实验的平均值，实验数据表示为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 挥发性成分分析

采用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）技术对发酵金鲳鱼糜进行香气成分分析，各香气成分的定性定量结果见表1，各类香气物质的数量及含量分别见图1和图2。由表1可知，在发酵金鲳鱼糜中共鉴定出168种挥发性物质，其中酯类化合物50种，其次是含氮化合物29种，酸类22种，醇类19种，含硫类15种，烃类11种，酮类8种，醛类3种，酚类3种，其他类8种。

由图1可知，在GC-MS双柱定性共鉴定出168种化合物中，DB-WAX、HP-5MS分别鉴定出141种和50种挥发性化合物，共同鉴定出的化合物有23种，强极性色谱柱DB-WAX分离出的化合物明显对于弱极性色谱柱HP-5MS，两种色谱柱分离鉴定出的化合物种类有明显差异，同时采用两种色谱柱对发酵金鲳鱼糜进行双柱定性，避免了仅一类色谱柱的分离局限性，使挥发性物质的鉴定更加准确和全面。

表1 发酵金鲳鱼糜挥发性物质SPME-GC-MS检测结果Table 1 Determination results of volatile components in fermented Trachinotus ovatus surimi analyzed by SPME-GC-MS

续表

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图1 发酵金鲳鱼糜挥发性成分中各类化合物数量Table 1 Quantity of various compounds in volatile components of fermented Trachinotus ovatus surimi

由图2可知，发酵金鲳鱼糜中各物质百分含量最高的是酸类化合物，达到41.03%，其次是酯类21.54%，酚类13.185%，醇类10.32%，含氯类化合物8.09%，酮类2.185%，醛类、含硫类、烃类等化合物含量较低。

图2 发酵金鲳鱼糜挥发性成分中各类化合物质量百分比Table 2 Percentage of various compounds in volatile components of fermented Trachinotus ovatus surimi

2.3 香气活性物质分析

SPME结合GC-O进行香气嗅闻分析，共嗅闻到28个香气区域，结果见表2。

表2 发酵金鲳鱼糜中香气活性物质的检测结果Table 2 Determination results of aroma active components in fermented Trachinotus ovatus surimi

由表2可知，共嗅闻到28个香气区域，鉴定出24个香气活性物质，其中香气强度较大的有：2-甲基丁酸乙酯（酸甜，OSME=4）、甲硫醇（鱼腥味，OSME=4）、2-甲基丁酸（果香，OSME=4）、丁酸（酸腐败，OSME=4）、乙酸（酸，OSME=4）。通过定量分析和香气阀值综合计算OAV可知，OAV＞50的香气活性物质有：2-甲基丁酸乙酯（72 055）、甲硫醇（31 911）、二甲基三硫化物（1 500）、2-甲基丁酸（911）、戊酸乙酯（442）、2-甲基丙酸（251）、丁酸（68）。综合OSME和OAV可知，发酵金鲳鱼糜中较重要的香气活性成分有：2-甲基丁酸乙酯、甲硫醇、2-甲基丁酸、丁酸。

3 结论

SPME-GC-MS在发酵金鲳鱼糜中共鉴定出168种挥发性成分，其种类和质量百分比分别为：酯类化合物50种（21.54%），含氮化合物29种（8.09%），酸类22种（41.03%），醇类19种（10.32%），含硫类15种（0.41%），烃类11种（0.12%），酮类8种（2.19%），其他类8种（0.15%），醛类3种（0.03%），酚类3种（13.18%）；经GC-O嗅闻共鉴定出24种香气活性化合物，结合OSME和OAV推测，发酵金鲳鱼糜中较重要的香气活性成分为：2-甲基丁酸乙酯、甲硫醇、2-甲基丁酸及丁酸。本研究为后续进一步完善金鲳鱼糜的发酵工艺提供理论和技术支持，为发酵金鲳鱼糜制品的扩大生产奠定基础。