白斑狗鱼(Esox lucius),又称狗鱼或者乔尔泰,属辐鳍鱼纲(Actinopterygii),鲑形目(Esociformes),狗鱼科(Esocidae),狗鱼属(Esox),以欧洲、亚洲和北美洲的寒冷水域分布较为广泛,在我国只有新疆维吾尔自治区阿勒泰地区的额尔齐斯河流域、乌伦古湖及吉利湖等附属水体有白斑狗鱼的分布,是支持新疆经济发展非常重要的土著鱼之一[1]。
白斑狗鱼生长速度快、营养价值高,具有高蛋白、低脂肪、味道鲜美的特点,因而深受人们的青睐[2]。但是在实际生产中,由于白斑狗鱼生长条件的地理限制,“从捕捞到餐桌”这一过程往往需要较长时间。鱼肉在贮藏和分销过程中,不可避免地会发生质地软化,大大降低了其食用价值和商业价值。因而需要一种高效的保存方法来保持鱼肉新鲜度[3]。传统冷藏技术虽能在短期内延缓产品变质,但温度波动往往会导致微生物繁殖和酶促反应加剧,进一步加速品质下降[4-5]。而冷冻储藏虽然能有效抑制微生物和酶活性,但冻结过程中的冰晶形成会破坏细胞结构,导致解冻后出现汁液流失、质地松散等问题,影响食用品质[6-7]。
微冻贮藏作为一种介于冷藏和冻结之间的保鲜技术,近年来在水产品保鲜领域得到了广泛关注。它指在生物体冰点(冻结点)和冰点以下1～2 ℃的温度带进行轻度冷冻贮藏,也叫部分冷冻和过冷却冷藏[8]。其基本原理是利用低温抑制微生物的繁殖及酶的活性,从而延长水产品的保鲜期[9-10]。与传统冷藏相比,微冻保鲜的优势是能明显降低冻结过程中生成的冰晶对产品造成的机械损伤、细胞溃解和气体膨胀。此外微冻保鲜的产品食用时无需解冻,可以减少解冻时的汁液流失,保持食品原有的鲜度[11-12]。有研究表明微冻能显著延长水产品的保鲜期,约比冷藏保鲜延长1.5～4倍,尤其对耐冻性较差的水产品保鲜效果更为显著[13]。
尽管微冻贮藏技术在三文鱼、鲐鱼等海水鱼类中的应用已取得较多成果[14-15],针对淡水鱼类尤其是白斑狗鱼风味品质的研究尚不充分。本研究分析了微冻贮藏过程中白斑狗鱼理化指标以及挥发性成分的变化,探讨了微冻贮藏对白斑狗鱼品质的影响,为白斑狗鱼的保鲜技术提供理论依据和技术支持。以期为白斑狗鱼的贮藏保鲜提供新的思路和方法,推动水产品保鲜技术的创新与发展。
1 材料与方法
1.1 试剂材料与仪器
1.1.1 材料与试剂
鲜活白斑狗鱼购于乌鲁木齐市北园春市场,体重(0.77±0.02) kg,体长(29.84±1.22) cm。MgO、硼酸、三氯乙酸、盐酸、无水乙醇、甲基红、亚甲基蓝,以上试剂均为分析纯,天津市盛奥化学试剂有限公司。
1.1.2 仪器与设备
BCD-501 WLHTS79B9U冰箱,海尔智家股份有限公司;FlavourSpec®风味分析仪,德国G.A.S公司;12台式绞肉机,上海赛璞有限公司;TA-XT2i质构分析仪,英国Stable Micro Systems公司;PHS-3C型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;PL2002电子天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;HC-3016R离心机,仪生仪世生物科技有限公司;DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱,上海一恒科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 原料处理及贮藏
8条鲜活白斑狗鱼在北园春市场购买后运送到实验室,测量鱼的平均体重与平均体长后敲打头部致死,随后去头、鳞、内脏等,用冷藏后的水进行清洗,沥干后取背部肌肉切成4 cm×4 cm×2 cm的均一鱼片。立即取鱼片进行指标测定(对照组),其余鱼片装入聚乙烯保鲜袋在(-3±0.5) ℃分别贮藏1、3、5、9、15 d,每组样品设置3个重复,按照时间间隔进行取样测定指标。
1.2.2 感官评价
参考郑稳等[16]的方法,如表1所示从白斑狗鱼肉气味、色泽、组织形态和肌肉弹性等4个方面进行综合评价,每项满分为25分,总分为100分,若得分低于60分,则表明鱼肉已不适宜食用,存在腐败迹象。
表1 白斑狗鱼感官鉴定标准
Table 1 Sensory evaluation criteria for Esox lucius
评价项目评价标准气味有新鲜鱼肉特有的气味,无不良气味(20～25分)无异味(14～19分)异味明显,有腥臭味(6～13分)有强烈腥臭味和其他明显腐败气味(0～5分)色泽肌肉色泽均匀,有光泽(20～25分)色泽较均匀,轻微发暗,光泽度一般(14～19分)色泽不均匀,明显发暗或灰白,无光泽(6～13分)色泽异常,呈现不新鲜状态(0～5分)组织形态肌肉紧实完整,纹理清晰,无松散或破碎(20～25分)肌肉较紧实,局部轻微松散,纹理基本清晰(14～19分)肌肉松散明显,纹理模糊,有少量汁液渗出(6～13分)肌肉严重松散或糜烂,汁液大量渗出(0～5分)弹性按压后迅速回弹,无凹陷,弹性极佳(20～25分)按压后缓慢回弹,轻微凹陷,弹性良好(14～19分)按压后回弹困难,明显凹陷,弹性较差(6～13分)按压后无回弹,凹陷持久,失去弹性(0～5分)
1.2.3 pH值的测定
参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》测定。
1.2.4 挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)的测定
参考GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》测定。
1.2.5 菌落总数的测定
参考GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定》测定。
1.2.6 持水性测定
参考官缘等[17]的方法测定持水力。每组样品平行测定3次,持水力按公式(1)计算。
持水力
(1)
式中:m1,离心前样品的质量,g;m2,离心后样品的质量,g。
1.2.7 气相色谱-离子迁移谱法(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)测定
采用FlavourSpec®气相色谱离子迁移谱联用仪测试。分别取2 g样品于20 mL顶空进样瓶中,60 ℃孵化15 min,孵化速度500 r/min,进样速度60 mL/min,进样针温度65 ℃,进样量400 μL。气相色谱参数:色谱柱MXT-WAX(15 m×0.53 mm×1.0 μm,德国G.A.S.公司),程序梯度如表2所示。
表2 GC-IMS梯度洗脱程序
Table 2 GC-IMS gradient elution procedure
时间/min漂流气(E1)载气(E2)0150221502101501515150502015010030150150
1.3 数据处理
运用统计分析软件SPSS 20.0进行单因素方差分析(one-way ANOVA),运用GraphPad Prism 9进行图形的绘制;对于GC-IMS数据利用Gallery Plot功能绘制样品中的挥发性成分图谱。采用设备自带的Laboratory Analytical Viewer软件进行分析,通过对比NIST20气相保留指数数据库与IMS迁移时间数据库对物质进行定性分析,并建立挥发性物质的指纹图谱,进一步对不同样品之间的挥发性化合物差异进行分析。
2 结果与分析
2.1 感官评价
如图1所示,新鲜鱼肉具有固有的新鲜鱼鲜味、富有光泽,组织紧密、富有弹性,因此感官评分最高为(94.17±1.02)分。随着贮藏时间的延长,微冻贮藏鱼肉的感官评分均呈下降趋势,可能原因是由于鱼肉在贮藏过程中涉及微生物的增殖及内源酶活性的增强,这些因素共同促进了鱼肉中蛋白质与脂肪的氧化分解过程,进而破坏了肌肉组织结构,并伴随三甲胺、腐胺等异味化合物的产生。在贮藏第9天时,感官评分为(71.25±2.34)分,随后感官评分大幅度下降,第15天时鱼肉出现黏液浑浊、色泽暗淡,肌肉弹性较差,腐臭味明显的特征,此时分数为(51.60±2.16)分,已低于60分,不可食用。田童童[18]的研究表明白斑狗鱼在4 ℃贮藏4 d已出现不愉快甚至是腐败气味,由此可见,相比冷藏,微冻贮藏可有效延长贮藏时间。
图1 微冻贮藏对白斑狗鱼感官评价的影响
Fig.1 Effects of superchilling storage on the sensory evaluation of E. lucius
2.2 pH值的变化
pH值的变化情况能够在一定程度上反映白斑狗鱼的新鲜状态,它是衡量鱼肉品质众多指标中的一个重要方面。如图2所示,新鲜的白斑狗鱼初始pH为(6.87±0.06),随后下降,后又缓慢上升。此结果与李雪艳等[19]的研究一致,新鲜暗纹东方鲀初始pH值为6.85,随着贮藏时间的增加,pH先下降至最低点,之后逐渐上升。姬华等[20]的研究也有相似的趋势,白斑狗鱼在4 ℃贮藏10 d pH值已达到9.11,远超新鲜鱼肉的pH值。本研究中pH下降的可能原因是白斑狗鱼肌肉在僵直期体内的磷酸肌酸和ATP等物质分解产生酸性物质,同时糖原酶解产生乳酸,使pH下降;而当鱼肉进入僵解和自溶期,由于在微生物和酶的作用下产生的碱性物质随贮藏时间的增加逐步累积,因而pH值上升。
图2 微冻贮藏对白斑狗鱼pH值的影响
Fig.2 Effects of superchilling storage on the pH value of E. lucius
2.3 TVB-N值的变化
TVB-N值是评估水产品品质的一个重要指标,它是水产品死亡后体内蛋白质在微生物及内源酶的作用下被分解为甲胺及其他氨类物质的总称,在一定程度上可反映水产品的新鲜度。如图3所示,新鲜的白斑狗鱼(1.132±0.01)mg/100 g,随着贮藏时间的延长,各样本的TVB-N值呈现上升趋势,但是在贮藏15 d后,未超过GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》的规定,淡水鱼的TVB-N值≤20 mg/100 g,此结果与张强等[21]的研究一致,而姬华[20]等研究发现,在第8天时,冷藏条件下白斑狗鱼的TVB-N值已超过GB 2733—2015的规定。本研究中微冻条件下,虽然鱼肉在自身酶和腐败微生物的作用下蛋白质分解产生氨以及胺类等碱性含氮物质,但是相对比冷藏条件,其所分解的胞外酶活性受到抑制,白斑狗鱼变质的速率降低。
图3 微冻贮藏对白斑狗鱼TVB-N值的影响
Fig.3 Effects of superchilling storage on the TVB-N value of E. lucius
2.4 菌落总数的变化
在贮藏与运输环节中,水产品易受多种细菌侵染,加之其富含营养成分且pH值接近中性,为微生物创造了一个理想的生长环境,促进了微生物的快速增殖。随着贮运时间的增长,由于微生物的作用,引起鱼体腐败,因此,菌落总数的测定可以作为评估白斑狗鱼品质变化的一项重要指标。如图4所示,在贮藏1～9 d时,菌落总数随着贮藏时间的增加而上升。本研究中菌落总数在第9天达到(5.42±0.07) lg CFU/g,为二级鲜度;贮藏第15天时菌落总数为(8.20±0.14) lg CFU/g,超出可食用极限值6 lg CFU/g。
图4 微冻贮藏对白斑狗鱼菌落总数的影响
Fig.4 Effects of superchilling storage on the total viable counts value of E. lucius
2.5 持水性的变化
在水产品低温贮藏过程中,水产品肉质下降的主要原因是汁液流失,因此持水性是衡量水产品品质好坏的重要指标。如图5所示,新鲜白斑狗鱼的持水性为(84.86±0.20)%,随着贮藏时间的延长,白斑狗鱼的持水性随之下降,此研究结果与刘彩华等[2]的研究结果一致。可能的原因是鱼肉的保水能力主要由蛋白质分子的静电荷和水分子极化基团的静电荷相互吸引,使水分子能够进入蛋白质大分子的三维交联空间。
图5 微冻贮藏对白斑狗鱼持水性的影响
Fig.5 Effects of superchilling storage on the water-holding capacity of E. lucius
而在贮藏前期pH值迅速降低,肌肉蛋白之间的静电作用被扰乱,这些蛋白质的降解会导致鱼肉结构的破坏,从而影响其持水性。另一原因是在微冻贮藏过程中,鱼肉组织中的水分会结冰形成冰晶。随着贮藏时间的延长和温度的波动,冰晶会发生重结晶,导致冰晶体积增大,从而破坏鱼肉的组织结构,使持水性下降。
2.6 挥发性风味物质的变化
2.6.1 白斑狗鱼微冻贮藏过程中挥发性物质指纹图谱分析
为了探究白斑狗鱼在微冻贮藏期间挥发性化合物的变化,本研究进行了指纹图谱分析对比。各列分别对应不同类型的挥发性化合物,而行则区分了不同的处理组样本。信号点颜色的深浅程度则反映了相应物质的浓度高低。如图6所示,共检测到68种已知化合物物质,6种未知化合物。已知化合物包含酯类物质16种、醇类物质14种、酮类物质13种、醛类物质10种、萜烯类物质3种、酚类物质2种、其他类化合物(包含有机硫化物、杂环化合物等)10种。在已知物中有11种物质具有二聚体形式。这些挥发性物质在白斑狗鱼微冻贮藏过程中的变化很明显,可将其分为3个区域。A区域为贮藏期间变化很小的物质,主要包括异丙醇、(E)-2-丁烯酸乙酯、丙酮、1-丙醇、2-乙氧基乙醇等物质;B区域的物质在第9～15天明显减少,主要包括丁二酮、庚醛、糠醇、1-羟基-2-丙酮、1-己醇等物质;C区域的物质在第9～15天明显增加,主要包括戊醛、(E)-2-己烯醛、2-庚酮、1-辛烯-3-醇、2-己酮、1-丁醇、3-甲基-1-丁醇等物质。
图6 白斑狗鱼微冻贮藏过程中挥发性物质指纹图谱
Fig.6 Volatile compounds fingerprint profile of E. lucius during superchilling storage
2.6.2 白斑狗鱼微冻贮藏过程中挥发性成分鉴定
GC-IMS技术能够依据化合物的保留时间和漂移时间信息,鉴定出样品中的挥发性成分,并利用峰面积数据来计算这些成分的相对含量。本研究利用保留时间和离子迁移时间对白斑狗鱼微冻贮藏过程中的挥发性风味物质进行定性分析,研究表明,醛类和醇类物质是水产品中对风味贡献较大的挥发性物质[11],挥发性物质及相对含量如表3所示。
表3 白斑狗鱼微冻贮藏过程中挥发性物质及相对含量
Table 3 Volatile compounds and their relative contents in E. lucius during superchilling storage
分类化合物CAS号化学式中文名称相对含量/%0 d1 d5 d9 d15 d醇类3-OctanolC589980C8H18O3-辛醇1.46±0.031.62±0.042.79±0.231.51±0.033.58±0.083-Methyl-3-buten-1-olC763326C5H10O3-甲基-3-丁烯-1-醇0.87±0.011.07±0.021.83±0.150.73±0.011.70±0.031-Butanol, 3-methylC123513C5H12O3-甲基-1-丁醇19.98±0.1219.30±0.0422.31±0.1424.13±0.5821.79±0.041-ButanolC71363C4H10O1-丁醇3.12±0.012.87±0.1110.49±0.553.78±0.0424.66±0.423-PentanolC584021C5H12O3-戊醇0.23±0.010.20±0.000.20±0.010.23±0.010.72±0.181-Propanol, 2-methylC78831C4H10O2-甲基-1-丙醇3.30±0.153.84±0.039.34±0.535.02±0.357.67±0.382-ButanolC78922C4H10O2-丁醇0.98±0.010.76±0.038.09±0.700.88±0.018.22±1.022-FuranmethanolC98000C5H6O2糠醇2.51±0.110.47±0.010.26±0.001.27±0.150.20±0.011-HexanolC111273C6H14O1-己醇1.52±0.150.95±0.031.65±0.351.96±0.3 1.53±0.15Ethanol, 2-ethoxyC110805C4H10O22-乙氧基乙醇1.24±0.021.28±0.060.89±0.021.39±0.030.70±0.012-PropanolC67630C3H8O异丙醇1.80±0.071.97±0.031.19±0.051.59±0.051.10±0.051-PropanolC71238C3H8O1-丙醇3.78±0.012.91±0.032.76±0.053.77±0.081.80±0.051-Octen-3-olC3391864C8H16O1-辛烯-3-醇33.12±1.9728.47±1.5930.00±0.7635.88±2.8449.99±1.11(E)-2-Hexen-1-olC928950C6H12O(E)-2-己烯-1-醇3.88±0.042.49±0.051.54±0.022.24±0.111.30±0.05酮类1-Hydroxy-2-propanoneC116096C3H6O21-羟基-2-丙酮7.49±0.4713.41±0.303.21±0.408.17±0.232.53±0.242-Butanone, 3-hydroxyC513860C4H8O23-羟基-2-丁酮38.58±2.4966.08±1.2313.70±2.4336.76±1.046.92±1.242-HeptanoneC110430C7H14O2-庚酮2.19±0.041.71±0.029.84±0.801.73±0.049.08±0.133-penten-2-one, 4-methylC141797C6H10O4-甲基-3-戊烯-2-酮0.66±0.030.69±0.021.11±0.140.71±0.012.37±0.412-HexanoneC591786C6H12O2-己酮0.56±0.020.45±0.011.44±0.140.51±0.011.34±0.014-Methyl-2-pentanoneC108101C6H12O4-甲基-2-戊酮0.53±0.010.65±0.020.67±0.010.58±0.011.20±0.123-PentanoneC96220C5H10O3-戊酮5.92±0.182.51±0.0316.09±1.143.44±0.2016.68±0.182-PentanoneC107879C5H10O2-戊酮0.12±0.010.09±0.000.62±0.080.12±0.010.83±0.052-PropanoneC67641C3H6O丙酮15.77±0.0813.04±0.1621.04±0.2117.07±0.4417.33±0.652,3-PentanedioneC600146C5H8O22,3-戊二酮3.81±0.175.03±0.183.44±0.204.55±0.263.99±0.122-ButanoneC78933C4H8O2-丁酮1.51±0.180.07±0.000.16±0.000.28±0.050.17±0.00Butan-2,3-dioneC431038C4H6O2丁二酮1.05±0.041.62±0.090.49±0.011.47±0.130.37±0.023-hydroxybutan-2-oneC513860C4H8O23-羟基丁酮6.55±0.067.46±0.116.30±0.197.14±0.096.55±0.02酯类Hexyl propanoateC2445763C9H18O2丙酸己酯2.29±0.131.10±0.020.61±0.041.20±0.070.45±0.01Ethyl hexanoateC123660C8H16O2己酸乙酯0.72±0.020.66±0.002.46±0.310.61±0.021.97±0.11Amyl acetateC628637C7H14O2乙酸戊酯0.93±0.041.14±0.011.42±0.061.63±0.230.55±0.01(E)-2-butenoateC623701C6H10O2(E)-2-丁烯酸乙酯5.67±0.064.50±0.054.65±0.044.95±0.174.61±0.06Hexanoic acid, methyl esterC106707C7H14O2己酸甲酯1.75±0.001.56±0.010.36±0.011.25±0.060.18±0.01Butanoic acid 3-methyl, ethyl esterC108645C7H14O23-甲基丁酸乙酯0.32±0.000.27±0.000.77±0.090.30±0.011.83±0.09Butanoic acid ethyl esterC105544C6H12O2丁酸乙酯0.52±0.010.56±0.013.05±0.410.53±0.014.53±0.24Ethyl propanoateC105373C5H10O2丙酸乙酯0.51±0.010.55±0.014.89±0.650.61±0.027.47±0.632-Furanmethanol acetateC623176C7H8O3糠醇乙酸酯0.63±0.080.19±0.010.53±0.020.43±0.070.47±0.01Butyl propionateC590012C7H14O2丙酸丁酯0.11±0.000.11±0.000.15±0.010.10±0.000.26±0.01Methyl acetateC79209C3H6O2乙酸甲酯7.04±0.0619.42±0.187.29±0.098.19±0.276.49±0.39Ethyl AcetateC141786C4H8O2乙酸乙酯2.42±0.033.54±0.093.49±0.042.68±0.022.79±0.11Ethyl formateC109944C3H6O2甲酸乙酯4.21±0.212.63±0.031.61±0.154.49±0.261.03±0.062-Methylpropyl butanoateC539902C8H16O2正丁酸异丁酯22.01±5.085.74±0.5222.44±8.1531.78±6.0127.28±3.33Ethyl 2-methylbutanoateC7452791C7H14O22-甲基丁酸乙酯0.29±0.000.30±0.011.18±0.030.37±0.021.65±0.072-Methyl-2-propenoic acid methyl esterC80626C5H8O22-甲基丙烯酸甲酯0.17±0.000.21±0.000.30±0.020.17±0.000.50±0.03
续表3
分类化合物CAS号化学式中文名称相对含量/%0 d1 d5 d9 d15 d醛类HeptaldehydeC111717C7H14O庚醛1.79±0.121.19±0.030.65±0.031.24±0.090.53±0.033-MethylbutanalC590863C5H10O3-甲基丁醛2.77±0.051.94±0.010.47±0.011.46±0.070.30±0.00(E)-Hept-2-enalC18829555C7H12O(E)-2-庚烯醛3.42±0.108.95±2.317.30±2.2215.52±1.888.10±0.92PentanalC110623C5H10O戊醛0.12±0.010.09±0.000.29±0.040.11±0.010.42±0.03HexanalC66251C6H12O己醛6.49±0.418.39±0.3213.60±0.5014.38±1.156.39±0.91ButanalC123728C4H8O丁醛0.13±0.000.15±0.011.93±0.080.14±0.011.76±0.05PropanalC123386C3H6O丙醛12.54±0.741.59±0.011.77±0.147.60±1.041.17±0.073-Methyl-2-butenalC107868C5H8O3-甲基-2-丁烯醛1.16±0.101.10±0.051.41±0.101.01±0.030.95±0.042-Methyl propanalC78842C4H8O2-甲基丙醛0.68±0.040.37±0.020.29±0.020.96±0.130.25±0.03(E)-2-Hexen-1-alC6728263C6H10O(E)-2-己烯醛0.25±0.010.21±0.010.24±0.010.24±0.010.38±0.02萜烯类δ-3-CareneC13466789C10H16δ-3-蒈烯1.02±0.021.11±0.021.52±0.111.14±0.053.25±0.15β-PineneC127913C10H16β-蒎烯0.47±0.030.42±0.010.48±0.030.39±0.020.47±0.03CampheneC79925C10H16樟脑烯0.29±0.020.13±0.010.89±0.100.10±0.000.86±0.04酚类m-CresolC108394C7H8O间甲酚1.02±0.030.74±0.020.96±0.030.66±0.010.75±0.03o-CresolC95487C7H8O邻甲酚10.18±0.218.50±0.035.61±0.128.32±0.054.25±0.16其他类1,4-CineolC470677C10H18O1,4-桉叶素1.71±0.011.3±0.010.37±0.011.05±0.050.19±0.001,4-DioxanC123911C4H8O21,4-二噁烷0.58±0.010.48±0.019.79±0.460.49±0.0012.07±0.98Diethyl disulfideC110816C4H10S2二乙基二硫醚0.11±0.000.14±0.000.69±0.040.13±0.010.76±0.04γ-ButyrolactoneC96480C4H6O2γ-丁内酯4.70±0.044.04±0.031.10±0.043.88±0.121.17±0.07Para-CymeneC99876C10H14对伞花烃0.34±0.020.33±0.000.38±0.030.30±0.000.54±0.02DecalinC91178C10H18十氢化萘9.58±0.144.75±0.1510.42±0.453.98±0.199.07±0.611-OcteneC111660C8H161-辛烯4.79±0.045.41±0.076.79±0.085.54±0.115.66±0.08Allyl sulfideC592881C6H10S烯丙基硫醚3.61±0.134.44±0.094.50±0.185.51±0.461.70±0.021,3-ThiazoleC288471C3H3NS1,3-噻唑7.35±0.104.98±0.022.83±0.065.36±0.222.91±0.06ThiazoleC288471C3H3NS噻唑0.14±0.000.17±0.000.30±0.030.18±0.001.26±0.16
在鱼肉中,醛类物质的来源主要包括不饱和脂肪酸的氧化降解产物以及氨基酸通过斯特勒克反应生成的产物。醛类物质由于其极低的气味阈值,即使在微量存在的情况下,也能够显著影响鱼肉的整体风味特征,不同类型的醛类化合物具有各自独特的香气特性[22]。本研究中共鉴定出醛类物质10种,相对含量最高的为丙醛、己醛和(E)-2-庚烯醛。本研究丙醛的相对含量在贮藏初期含量较多,随着贮藏时间的增加而减少。分析其原因可能是在贮藏的早期阶段,脂肪氧化反应开始启动,导致α-亚麻酸等不饱和脂肪酸降解,丙醛的含量逐渐升高。这种初期的积累通常为鱼肉提供轻微的果香特征。然而,随着贮藏时间的延长,氧化反应加剧,丙醛可能进一步转化为其他化合物,如醇类或羧酸,从而导致其浓度在后期下降。本研究中(E)-2-庚烯醛在贮藏初期由于氧化作用较弱,含量较低,对鱼肉的风味贡献以青草香气为主,为鱼肉赋予清新的植物性香气。在贮藏中期,随着脂肪酸氧化反应的加速,(E)-2-庚烯醛含量呈波动趋势,这一阶段的积累对风味的正面影响逐渐转变为刺激性气味的产生。如果贮藏时间继续延长,其浓度可能由于进一步氧化或化学反应而减少,但鱼肉的整体感官质量可能已因异味的出现而受损。本研究中己醛的含量在鱼肉贮藏中的变化也呈现出明显的阶段性特征。贮藏初期,亚油酸等不饱和脂肪酸的氧化导致己醛缓慢积累,其青草般的清新香气对鱼肉的风味表现具有积极影响。然而,进入贮藏中后期,己醛含量迅速上升,这可能引发油脂氧化的异味特征,使鱼肉的感官质量逐步下降。随着贮藏时间的进一步延长,己醛可能转化为其他化合物,如醇类或酸类,从而使其含量在后期有所减少。
在鱼类贮藏过程中,醇类物质的变化对鱼肉的风味特性和品质变化起着重要作用。醇类物质通常由脂肪酸氧化降解或醛类物质进一步还原生成,其种类和含量的变化受到贮藏条件(如温度、氧气含量)以及时间的显著影响[23]。本研究中相对含量较高的醇类物质是3-甲基-1-丁醇与1-辛烯-3-醇。在鱼肉的贮藏过程中,3-甲基-1-丁醇的变化与微生物代谢活动密切相关。本研究中3-甲基-1-丁醇随着贮藏时间的延长呈增加趋势,分析其原因可能是贮藏初期,由于微生物活性较低,该化合物的生成量较少,此时对鱼肉风味的贡献主要表现为轻微的酒香和甜味,能够增强鱼肉的芳香特性。随着贮藏时间延长,微生物开始大量繁殖,通过支链氨基酸的脱氨与脱羧反应产生更多的3-甲基-1-丁醇,其浓度显著增加。当其浓度达到一定浓度时会导致酒精性异味出现,成为鱼肉品质劣变的重要标志之一。1-辛烯-3-醇在鱼肉贮藏过程中则与脂肪氧化的进程密切相关。1-辛烯-3-醇赋予鱼肉独特的蘑菇香气和泥土香气,随着贮藏时间的推移,脂肪酸氧化反应加剧,1-辛烯-3-醇的生成量迅速增加,浓度逐步接近气味阈值,此时可能开始为鱼肉带来轻微的腥味或土腥味预兆,但整体风味特征尚可接受。进入贮藏后期,氧化反应进入快速阶段,大量的1-辛烯-3-醇积累,与其他挥发性化合物协同作用,可能导致腥味或霉味显著增强,风味质量严重下降。本研究中1-辛烯-3-醇含量的变化符合上述特征。
此外,酯类与酮类物质在本研究中的种类非常丰富。酯类物质通常由脂肪酸与醇类通过酯化反应生成,是挥发性风味化合物的重要组成部分。它们大多具有果香和甜香特性,在鱼肉中含量虽低,但气味活性高,往往对整体风味具有显著贡献[24]。新鲜鱼肉中,酯类物质的含量通常较少,其生成主要依赖于脂肪氧化的中间产物和少量的酶促反应,这些物质能够为鱼肉提供清新和愉悦的香气。然而,随着贮藏时间的延长,尤其是在温控不佳或氧气含量较高的条件下,脂肪氧化和醇类物质的积累加速,酯类化合物的种类和浓度先增加后减少,这可能与氧化反应和微生物代谢有关。酯类物质的动态变化不仅直接影响鱼肉的风味品质,还能间接反映贮藏过程中脂肪氧化和微生物活性的变化,为评估鱼肉的保鲜状况提供重要信息[23]。酮类物质主要来源于多不饱和脂肪酸的氧化分解,以及微生物代谢活动的副产物。它们的挥发性和独特的气味特性,使其在鱼肉风味中扮演了双重角色,既可能赋予鱼肉独特的香气,又可能成为品质劣变的标志。在鱼肉贮藏的初期,大部分酮类物质的生成量较低,对鱼肉风味的贡献以积极为主,赋予其轻微的果香、奶香或坚果香气。随着贮藏时间延长,脂质氧化反应逐渐加剧,酮类物质的生成量迅速增加,其种类和浓度达到显著水平,开始影响鱼肉的感官特性。在贮藏过程中酮类化合物会与醛类、醇类等挥发性物质协同作用,产生明显的异味,包括刺激性气味和腐败气味,成为鱼肉品质劣变的标志性指标[23]。
2.7 多元统计分析
2.7.1 主成分分析(principal components analysis,PCA)与正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)模型分析
在微冻贮藏过程中,为进一步探究白斑狗鱼挥发性成分的差异,对上述鉴定的化合物进行了PCA。如图7-a所示,置信椭圆区域为基于95%置信水平的霍特林T2检验可信范围,所有白斑狗鱼样品均位于该范围内。PCA结果表明,挥发性风味物质的差异能够随贮藏时间的延长而显现,显示出白斑狗鱼挥发性风味物质的组成存在显著差异,从贮藏的0～15 d能够实现良好的区分。
a-PCA模型得分图;b-OPLS-DA模型得分图;c-OPLS-DA的200次置换检验结果图
图7 白斑狗鱼微冻贮藏过程中多元统计图
Fig.7 Multivariate statistical analysis of northern pike during superchilling storage
为了进一步筛选和识别数据集中关键的代谢物,并构建精确的判别模型,采用了OPLS-DA。这一监督多变量分析方法能够揭示代谢物表达与样本类别之间的关系,并实现样本类别的预测。如图7-b所示,微冻贮藏0～15 d的5组白斑狗鱼样品在得分图能够得到显著分离,且在t[1]和t[2]方向上的差异被清晰区分。
2.7.2 差异风味物质筛选
通过OPLS-DA的变量投影重要度(variable importance for the projection,VIP)对白斑狗鱼微冻贮藏过程中的差异风味物质进行筛选,结果如表3所示。以VIP>1为筛选标准,共筛选出13种差异风味物质,可作为区分白斑狗鱼微冻贮藏过程中的潜在生物标志物。在此基础上,计算各物质的ROAV,主要挥发性的香气成分以ROAV≥1为筛选标准,共筛选出己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、庚醛、1-丁醇、丙酸乙酯、2-丁酮、丙醛和2,3-戊二酮等8种物质作为白斑狗鱼微冻贮藏过程中关键的差异物质。
表3 白斑狗鱼微冻贮藏过程中挥发性物质VIP值与ROAV
Table 3 VIP and ROAV of volatile compounds in northern pike during superchilling storage
序号化合物名称VIP值阈值/(mg/kg)0 d1 d5 d9 d15 d13-辛醇1.303 50.1 0.501.051.970.483.072己酸乙酯1.210 310.000 51.481.571.081.051.2233-甲基-1-丁醇1.193 390.001 31.391.411.370.981.324庚醛1.179 050.016.096.636.636.706.5651-丁醇1.136 530.001 382.2580.8784.2180.3282.406丙酸乙酯1.110 330.0046.176.864.306.224.2272-丁酮1.106 920.001 2526.8620.7422.1920.1022.088戊醛1.104 110.240.020.750.620.330.509乙酸乙酯1.086 257.50.540.860.300.220.2210异丙醇1.084 310.70.770.780.860.720.7111丙醛1.081 430.0142.6641.1241.2843.8040.20122,3-戊二酮1.075 940.00526.2232.4125.4830.5034.2413(E)-2-己烯-1-醇1.002 330.60.010.010.010.010.03
3 结论
本研究分析了微冻贮藏过程中白斑狗鱼品质及挥发性成分的变化特征,为水产品保鲜技术提供了科学依据。研究结果表明,随着贮藏时间的延长,白斑狗鱼的感官评分和持水性逐步下降,而TVB-N值和菌落总数显著增加,pH值则呈现先下降后缓慢回升的趋势。挥发性成分分析发现,丙醛、己醛、(E)-2-庚烯醛、3-甲基-1-丁醇和1-辛烯-3-醇在贮藏过程中含量较高,对鱼肉风味变化具有重要影响。通过VIP值与ROAV分析,筛选出己酸乙酯、3-甲基-1-丁醇、庚醛、1-丁醇、丙酸乙酯、2-丁酮、丙醛和2,3-戊二酮等8种关键差异物质,这些物质可作为白斑狗鱼品质劣变的潜在标志物。综合各项指标分析,白斑狗鱼在微冻贮藏第15天品质显著下降,已达到不可食用状态。本研究为微冻贮藏条件下白斑狗鱼的品质控制与保鲜技术优化提供了重要参考,同时也为其他水产品的贮藏与品质评价提供了理论依据和技术指导。
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