一种基于醛类和酮类挥发性物质评价鲟鱼新鲜度的方法

1.本发明属于食品分析技术领域，具体涉及一种基于醛类和酮类挥发性物质评价鲟鱼新鲜度的方法。


背景技术：

2.鲟鱼是世界上最大的溯河鱼类之一，也是我国最具经济价值的淡水养殖鱼类之一。我国鲟鱼的产量可达到世界总产量的86％，鲟鱼作为一种食用鱼和鱼子酱生产材料，具有很高的价值。目前，鲟鱼主要用于鱼子酱的生产，而无骨肉等加工产品比例较小。然而，由于鲟鱼具有高水分、高蛋白质和高营养的特点，极易受到微生物污染从而发生腐败变质。
3.ε-聚赖氨酸(ε-polylysine，以下简称ε-pl)是由微生物代谢产生的生物型保鲜剂，属于阳离子型多聚氨基酸，具有安全、高效、营养、热稳定等特点。我国于2014年批准ε-pl的盐酸盐为食品添加剂，目前在牛奶、鲜切蔬菜、冷鲜猪肉等保鲜方面已取得了一些进展。但关于ε-pl对生鲜鱼肉滋味、挥发性物质等品质特性的影响还未见有系统的阐述本发明从鲜度、滋味和气味三个方面，开展ε-pl对生鲜鱼肉品质特性的影响研究，明晰ε-pl延缓生鲜鱼肉的品质劣变的特性。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种基于醛类和酮类挥发性物质评价鲟鱼新鲜度的方法，包括如下步骤：
5.将鲟鱼肉中作为辛醛、庚醛、壬醛和苯乙酮4种化合物的含量表征鲟鱼肉新鲜度的潜在生物标记物。
6.进一步的，上述方法的具体操作为：利用spme-gc/ms方法检测经ε-聚赖氨酸进行保鲜处理后的鲟鱼肉在保藏不同时间后，鱼肉中辛醛、庚醛、壬醛和苯乙酮4种化合物的相对含量，将不同保藏时间下的以上4种化合物含量关系进行相关拟合，得到化合物含量与保藏时间的线性关系曲线，根据得到的线性曲线判断鲟鱼肉保藏时间，从而判断其新鲜程度。
7.进一步的，所述ε-聚赖氨酸保鲜处理的步骤为：将鱼肉样品按一定的比例加入ε-聚赖氨酸水溶液中浸泡3-5min后沥干，经托盘包装，后放置在4℃冰箱冷藏，待测。
8.进一步的，所述ε-聚赖氨酸水溶液为0.5％的ε-聚赖氨酸水溶液，所述鱼肉样品与ε-聚赖氨酸水溶液的比例为1g:3ml。
9.进一步的，所述spme-gc-ms联用方法的操作条件为：
10.萃取条件：采用65μm pdms/dvb萃取头，萃取温度60℃、孵化箱中平衡20min，萃取30min后迅速用气质联用仪进行分析鉴定；
11.气相色谱条件：db-5ms色谱柱(30m
×
0.25mm，0.25μm)；程序升温：柱初温40℃，保持4min，以6℃/min的速度升温至200℃并保持5min，再以10℃/min上升至250℃并保持5min；载气：氦气，流量1.0ml/min；采用恒线速度，不分流进样；
12.质谱条件：离子源温度为230℃；电子能量70ev；质量扫描范围50～400m/z，溶剂切
除时间2min；
13.分析方法：(1)定性分析：化合物经计算机检索，与nist library(10.7万种化合物)和wiley library(32万种化合物，version 6.0)相匹配，取匹配度80％以上者；同时，参考相关文献对实验中检测到的物质进行定性分析；(2)定量分析：相对百分比含量按峰面积归一化法计算。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
15.(1)本发明基于电子舌技术分析，ε-pl对生鲜鲟鱼肉的酸味、苦味、涩味、咸味鲜味等五个指标均有显著影响(p《0.05)，对三个回味(丰度、后味a、后味b)无显著影响(p》0.05)。ε-pl处理和氧化电解水处理均对鱼肉的涩味有一定的掩盖作用。在咸味和鲜味方面，ε-pl处理对鲟鱼肉的鲜味和咸味具有一定的增强作用，而aeow处理组则有较大的减弱作用。
16.(2)本发明研究发现，ε-pl处理对新鲜鲟鱼肉的风味影响较小，冷藏期间，ε-pl处理组与对照组的位置区域更为接近。基于spme-gc-ms分析表明，ε-pl对鲟鱼肉中青草味的己醛和香气成分的辛醛等具有正向风味的挥发性物质的含量降低有延缓作用，同时有效抑制对具有鱼腥味和酸败性的庚醛和壬醛等物质含量的增加。
17.(3)本发明研究发现，鱼肉中辛醛、庚醛、壬醛和苯乙酮这4种化合物的含量与贮藏时间呈线性相关，检测其含量有助于快速评价冷藏条件下鲟鱼肉的质量，可作为市售冷鲜鲟鱼新鲜度表征的潜在生物标记物。
附图说明
18.图1为实施例中生鲜鲟鱼肉初始滋味电子舌雷达图；
19.图2为实施例中鲟鱼肉初始滋味单因素方差分析；
20.图3为实施例中冷藏期间鲟鱼肉滋味变化电子舌雷达图；
21.图4为实施例中冷藏期间鲟鱼肉滋味单因素方差分析；
22.图5为实施例中不同冷藏时间下鲟鱼肉的电子舌主成分分析；
23.图6为实施例中不同冷藏时间下鲟鱼肉的电子鼻主成分分析；
24.图7为实施例中不同冷藏时间下鲟鱼肉的风味成分雷达图；
25.图8为实施例中鲟鱼肉冷藏过程中vocs离子色谱图，图中1：己醛；2：庚醛；3：苯甲醛；4：2,5-辛二酮；5：辛醛；6：苯乙酮；7：3,5-辛二烯-2-酮；8：壬醛；9：癸醛；10：2,4-癸二醛；11：二十八烷；12：1,2-十八烷；13：2,6,10,14-四甲基十五烷；14：十八烷；15：乙醛。
26.图9为实施例中冷藏期间鲟鱼肉中己醛、庚醛、壬醛、辛醛、2,5-辛二酮和苯乙酮含量的变化。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
28.以下实施例中：
29.鲜活鲟鱼，购自武汉市华南水产市场；ε-聚赖氨酸，购自郑州拜纳佛生物工程有限公司；pca培养基购自青岛高科技园海博生物技术有限公司。
30.实施例1ε-pl对冷藏期间生鲜鲟鱼肉滋味指标影响
31.本实施例利用电子舌技术分析经ε-pl(ε-聚赖氨酸)处理的生鲜鲟鱼在冷藏期间的滋味成分，评价ε-pl对生鲜鱼肉滋味品质的影响。
32.原材料预处理：均重1500
±
50g的活鲟鱼，经宰杀，去头、去鳞、去内脏后，冲洗掉血渍后立即放入冰箱中迅速冷却至鱼肉中心温度8℃左右，随后在无菌分割室中进行精细分割，分割成厚度约为1cm，重20-30g的大小均一的鱼肉样品，保持分割室内温度低于16℃。
33.保鲜处理方法：
34.ε-pl处理：将鲟鱼肉样品按1g:3ml的比例加入0.5％的ε-pl水溶液中浸泡3min后沥干，经托盘包装后放置在4℃冰箱冷藏，待测。
35.氧化电解水处理：将鱼肉样品按1:3(w/v)的比例加入氧化电解水(氧化还原电位1100mv，有效氯浓度70mg/l)，浸泡10min后沥干，托盘包装，4℃冷藏，待测。
36.电子舌以类脂膜作为主要的传感基础形成的一种类似于人味觉感受方面的食品物质检测技术，模拟人舌头的感受机制，与呈味物质之间产生静电作用或疏水作用，感受味觉。其味觉信息主要包括酸味、苦味、涩味、鲜味、咸味和甜味五个基本味，和苦味回味、涩味回味和鲜味回味(丰度)三个回味，在目前的食品检测中应用越来越广泛。
37.电子舌检测制样：精确称量各组ε-pl处理后的鲟鱼样品20.0g，加入200ml预冷的蒸馏水中匀浆2min后，于4℃下12000r/min离心10min，抽滤取上清液，滤液于100ml量筒中4℃静置12h，取量筒中部的清液备用。
38.对各组的鲟鱼浸泡液进行测定：
39.1)在去除传感器上吸附的物质和洗涤传感器后，读取参比溶液电势vr。
40.2)继而读取样品溶液电势vs，通过不同传感器vs-vr的电势差值对样品的鲜、酸、咸、苦和涩味5个基本味进行评价。
41.3)再一次洗涤传感器后读取参比溶液电势vr'，通过vr'-vr的电势差对样品苦、鲜和涩味等3个基本味的回味进行评价。
42.为了保证数据的准确性，每个样品重复测4次，取后3次测量的数据进行后续分析。
43.电子舌数据处理：样品数据经电子舌统计分析软件分析得出传感器信号值，将经过优化后的传感器响应特征值进行差分分析，在此基础上利用spss7.0软件进行单因素方差分析(anova)，并利用差分后的响应特征值作雷达图。结果以平均值
±
平均偏差表示，利用t-检验进行组间分析，当p《0.01时为极显著差异，0.01《p《0.05时为显著性差异，p》0.05时差异不显著。各测定均重复3次并求平均值。
44.实验以未处理组为空白对照，以杀菌剂氧化电解水(acid electrolyzes oxidation water，以下简称aeow)处理为阳性对照，评价ε-pl对生鲜鱼肉滋味品质的影响。
45.(1)ε-pl对生鲜鱼肉初始滋味品质的影响
46.生鲜鲟鱼肉初始滋味电子舌雷达图如图1所示，其中，control:空白对照组；ε-pl：ε-pl处理组；aeow：酸性氧化电解水处理组。
47.鲟鱼肉初始滋味单因素方差分析如图2所示，图中相同滋味不同字母(a，b，c)表示差异显著(p《0.05)。
48.由图1和图2可知，对照组的涩味要明显高于处理组，ε-pl处理和氧化电解水处理均对鱼肉的涩味有一定的掩盖作用。在咸味和鲜味方面，ε-pl处理对鲟鱼肉的鲜味和咸味具有一定的增强作用，而aeow处理组则有较大的减弱作用。鲜味是水产品的重要风味特征，
analysis，pca)，并利用响应特征值作雷达图，以明晰ε-pl处理对生鲜鲟鱼肉中挥发性成分的影响。
60.图6结果显示，不同处理组的鲟鱼挥发性成分的数据集没有重叠区域，冷藏期间，pc1和pc2的贡献率之和分别为91.984％(0d)，97.22％(3d)，99.1057％(6d)和97.006％(9d)，表明主要组分可以很好的代表样品的整体风味。随着冷藏时间的延长，三组pca图中的分布明显不同，图形区域相距分离程度高，表明电子鼻是区分不同保鲜处理下生鲜鲟鱼肉风味变化的有效方法。
61.冷藏初期(0天)，对照组与ε-pl处理组及aeow处理组之间的风味显示出差异，ε-pl处理组与未处理对照组的位置区域接近，显示ε-pl对新鲜鲟鱼肉的风味影响较小。而aeow处理组远离对照组，表明氧化电解水处理对新鲜鲟鱼的初始风味有较大的影响。原因可能是氧化电解水中的化学试剂，如高浓度的氯，游离氯，活性氧等，通过氧化不饱和脂肪酸间接影响鱼肉的味道(alholy and rasco,2015)。
62.雷达图是各组样品的风味特征的图形表示，图7显示了冷藏期间第0d、第3d、第6d和第9d的鲟鱼肉挥发性成分的电子鼻雷达图，其中，kb-control，d-aeow，e-ε-pl。在第0d时，三组的曲线相似，并且所有18个属性的信号强度也非常接近，表明样品之间的风味差异不明显。在贮藏至第6d后，三组的风味曲线在p30/1、p30/2、pa/2等传感器呈现明显的分离，显示了三组样品风味的差异。且在贮藏第9d后，差异进一步加大，与前述鲜度品质和滋味成分的研究结果一致。
63.(b)spme-gc/ms联用分析鲟鱼肉挥发性成分
64.挥发性风味物质引起的感官变化是评价水产品质量和货架期的直接方法，spme-gc/ms技术则是对挥发性风味物质定量分析的可靠方法。
65.本实施例中spme-gc/ms检测的具体步骤和条件如下：
66.样品准备：分别于各取样点，随机选取不同处理的鲟鱼鱼块样品，绞碎，准确称取5.0g，按照1:3(w/v)的比例加入饱和nacl溶液15ml，匀浆机匀浆后取5.0g匀浆液置于10ml玻璃进样瓶中，每个样品做三次平行。
67.萃取条件：采用65μm pdms/dvb萃取头，萃取温度60℃、孵化箱中平衡20min，萃取30min后迅速用气质联用仪进行分析鉴定，每个样品做三次平行。
68.气相色谱条件：db-5ms色谱柱(30m
×
0.25mm，0.25μm)；程序升温：柱初温40℃，保持4min，以6℃/min的速度升温至200℃并保持5min，再以10℃/min上升至250℃并保持5min；载气：氦气，流量1.0ml/min；采用恒线速度，不分流进样。
69.质谱条件：离子源温度为230℃；电子能量70ev；质量扫描范围50～400m/z，溶剂切除时间2min。
70.分析方法：(1)定性分析：化合物经计算机检索，与nist library(10.7万种化合物)和wiley library(32万种化合物，version 6.0)相匹配，取匹配度80％以上者；同时，参考相关文献对实验中检测到的物质进行定性分析。(2)定量分析：相对百分比含量按峰面积归一化法计算。
71.spme-gc/ms检测结果图8表明，鲟鱼肉中含有40多种挥发性有机化合物，主要包括醛类、酮类、醇类、碳氢化合物和少量脂类和苯类化合物。通过与质谱数据库比较，以己醛(hexanal)、庚醛(heptanal)、苯甲醛(benzaldehyde)、2,5-辛二酮(2,5-octanedione)、辛
醛(octanal)、苯乙酮(hypnone)、3,5-辛二烯-2-酮(3,5-octadien-2-one)、壬醛(nonanal)、癸醛(decanal)、2,4-癸二醛(2,4-decadienal)、二十八烷(octacosane)、1,2-十八烷(1,2-octadecane)、2,6,10,14-四甲基十五烷(2,6,10,14-tetramethylpentadecane)、十八烷(octadecane)和乙醛(acacia acetaldehyde)等15种特征挥发性有机化合物(volatile organic compounds,vocs)为重点研究对象，分析ε-pl对冷藏期间鲟鱼肉挥发性成分的影响。
72.(a)冷藏期间醛类化合物相对含量的变化
73.表1显示了不同处理组样品中醛类化合物在冷藏期间的相对百分比。醛类化合物超过17种，含量在总挥发性有机化合物中占据优势，超过了50％以上的比例。醛类在水产品的风味特征中起着重要作用，其阈值相对较低。除了对气味的直接贡献外，醛类还能与其他化合物发生反应。醛类物质主要来源于脂质氧化。庚醛和壬醛是油酸的氧化产物，具有鱼腥味和酸败性，是水产品的主要鱼腥味物质之一。苯甲醛是由亚油酸的降解形成的，还涉及其他非脂肪氧化途径，如氨基酸降解。苯甲醛的气味被描述为甜杏仁味，是一种令人愉快的杏仁气味。己醛可以通过亚油酸氢过氧化物从油酸或亚油酸中降解，或者可以通过其他不饱和醛的降解形成。辛醛具有果香和草味。较高的阈值对鱼的气味具有较小的直接影响，但对鱼腥味具有一定的累加效应。
74.在冷藏初期(0d)，ε-pl处理组和对照组的己醛、庚醛和壬醛的含量相似，aeow处理组则降低了它们的含量，aeow处理引起的风味成分变化可能与氧化电解水本身的气味有关。冷藏期间(3-9d)，三组样品中己醛和辛醛的相对百分比均呈现出下降趋势，辛醛(香气成分)对鲟鱼肉的风味具有好的方面的影响，对照组、aeow处理组和ε-pl处理组鲟鱼肉中辛醛保留率分别为32.61％，30.88％和38.05％，ε-pl处理可能抑制了油酸的降解，有助于保持鲟鱼的香气味。
75.在冷藏期间，庚醛、壬醛和苯甲醛的相对百分比呈现上升趋势，可能是不饱和脂质如油酸、亚油酸和花生四烯酸的深度氧化所致。ε-pl处理组的庚醛上升趋势较缓，揭示ε-pl有利于减少脂肪酸的氧化降解。其他不饱和醛与鲟鱼肉的风味相关，如2,4-癸二烯醛、2,4-庚醛、2-辛醛和2-癸醛，它们属于亚油酸降解产物，2-壬烯醛是油酸和亚油酸的降解产物，通常具有油腻的腐臭味和鱼腥味；2,4-庚二醛具有青草气味，2,4-壬二烯醛具有脂肪味。
76.表1
[0077][0078]
(2)冷藏期间酮类化合物相对含量变化
[0079]
表2显示了不同处理组样品中酮类化合物在冷藏期间的相对百分比。gc-ms检测到的酮类化合物种类较少，只有4种(2,5-辛二酮，苯乙酮，3,5-辛二烯-2-酮和香叶基丙酮)，但其含量仅次于醛类。酮类化合物主要通过不饱和脂肪酸的氧化、微生物代谢或氨基酸降解产生。通常，酮类化合物有较高的阈值并且对气味的贡献较小，但它们在鲟鱼肉的味道中起到冲击气味的作用。在4种酮类化合物中，2,5-二辛基酮含量是最为丰富的，其对鱼腥味的影响相对较大，呈现出不和谐的金属味。
[0080]
表2
[0081][0082]
表2中的数据显示，冷藏期间，三组鲟鱼肉样品中2,5-辛二酮的相对百分比显著提升，ε-pl处理组和aeow处理组中2,5-辛二酮含量增幅分别为61.72％和70.28％，推测aeow中的自由基可以促进脂质的氧化并产生更多的2,5-辛二酮。苯乙酮的含量也相对较高，研究表明，苯乙酮具有蘑菇气味，但阈值较高。与其他两组样品相比，ε-pl处理组中3,5-辛二烯-2-酮在冷藏期间得到了有效的的保留。综合来看，ε-pl能够减缓因脂肪氧化、微生物生长等原因引起的醛类化合物的增加速度。
[0083]
(c)冷藏期间烃类化合物相对含量变化
[0084]
通过gc-ms检测检测到鲟鱼肉vocs中的碳氢化合物有11种，包括1-乙烯环己烯、1,4-环辛二烯、十四烷、二十八烷、十五烷、十九烷、环十五烷、十六烷、十七烷、2,6,10,14-四甲基十五烷和十八烷。表3显示了不同处理组样品中烃类化合物在冷藏期间的相对百分比，随着贮藏时间的延长，2,6,10,14-四甲基十五烷在所有烃类化合物中以最高浓度存在，其气味闻起来清新甜美。贮藏第6d，2,6,10,14-四甲基十五烷的相对百分比增加，这可能是由脂质氧化和类胡萝卜素分解增加引起的。直到第9d，2,6,10,14-四甲基十五烷的相对百分比降低，但ε-pl组还有84.11％的比例得以保留，三组样品之间差异显著(p《0.05)。
[0085]
(d)冷藏期间醇类及其他化合物相对含量变化
[0086]
实验中检测到4种醇类化合物(表4)，即3,6-壬二烯-1-醇，桉叶油素，3,5-辛二烯-2-醇和2-辛烯-1-醇。醇类化合物虽然阈值高于醛类和酮类，但其含量低，对鲟鱼肉风味的贡献有限。
[0087]
在整个冷藏期内，除了醛类、酮类、烃类和醇类外的其他组分的相对含量通常较少，从其总体相对百分含量来看，贮藏第6d与第0d的相比，对照组和aeow组均有小幅度的增长，其分别增加14.41％和4.60％，而ε-pl处理组相对百分含量则降低30.90％。
[0088]
表3
[0089][0090]
表4
[0091][0092]
表5
[0093][0094]
此外，在本实验中检测到2,6-丁基化羟基甲苯，此物质在草药和香料的vocs中有报道。酯类化合物，如邻苯二甲酸异辛酯，通常通过酸和醇的酯化而缩合，并且是肉类风味特征的重要来源。
[0095]
aeow处理后的鱼肉表面色泽变白并具有微弱的氯气味道，从电子舌技术分析鱼肉滋味成分发现，aeow处理组与对照组在pca上相距较远，与此同时，ε-pl处理组则与对照组在pca上相距较近，表明了ε-pl对鲟鱼肉初始滋味品质影响更小，并在冷藏期间，ε-pl对鲟鱼肉的鲜味和咸味具有一定的增强作用。从电子鼻技术及spme-gc/ms技术对鲟鱼的挥发性成分的检测分析上来看，aeow处理减少了鱼肉中己醛(青草味)和辛醛(香气成分)的含量，降低了对鱼肉风味具有正向作用的成分，同时aeow处理组对油酸氧化的产物庚醛和壬醛则具有升高作用(鱼腥味和酸败性)，冷藏期间也具有类似的结果。因此，基于电子舌、电子鼻及spme-gc/ms数据分析来看，ε-pl保鲜处理对鲟鱼肉的滋味特性、气味特性具有更好的保留作用，对影响鲟鱼肉不良的风味产生具有一定的抑制作用。整体而言，从风味物质保留和抑制不良风味物质产生角度来看，ε-pl处理比酸性氧化电解水处理效果更好。
[0096]
本发明在分析ε-pl处理的鲟鱼肉产品冷藏过程中的挥发性有机化合物含量数据的基础上，对15种挥发性有机化合物含量进行相关拟合，发现其中6个化合物(己醛、庚醛、壬醛、辛醛、2,5-辛二酮和苯乙酮)含量与冷藏时间呈现出强烈的线性关系(图9)。冷藏过程中，己醛和辛醛的含量降低。在0-6d内，辛醛含量与贮藏时间之间的线性关系明确，并随着冷藏时间的延长，辛醛含量达到一定的低水平，当鲟鱼肉腐败后，辛醛含量则不再变化。庚醛、壬醛、2,5-辛二酮和苯乙酮的相对百分比随着冷藏时间延长而增加，其线性拟合相关系数r2达到0.9甚至更高，表明庚醛(r2：0.94-0.99)，壬醛(r2：0.77-0.99)和苯乙酮(r2：0.80-0.97)的含量与贮藏时间的线性相关。初步来看，辛醛、庚醛、壬醛和苯乙酮这4种化合物一定程度上可以作为表征鲟鱼肉新鲜度的潜在生物标记物，通过这些物质的监测有助于指示冷藏鲟鱼肉的新鲜度。