静态顶空气相色谱法在测定热加工过程中鱼肉脂类氧化的应用
I. Medinaa,*, M.T. Satué-Graciab, and E.N. Frankelb
Instituto de Investigaciones Marinas del CSIC, E-36208 Vigo, Spain, and
b
Department of Food Science and Technology, University of California, Davis,
California 95616
摘要：运用静态顶空气相色谱系统测定挥发性物质来研究鱼肉在热加工过程中的氧化现象。不同的加工温度和时间用来模拟鱼肉的工艺处理条件，主要的挥发成分有乙醛、丙醛、庚烷、2-乙基呋喃、戊醛和己醛。不同的加工时间和温度对挥发性成分的变化有影响，分析挥发性成分测定鱼肉氧化与过氧化值、共轭二烯和硫代巴比土酸指标呈正相关，在热处理和挥发性物质中应用一元和多元线性回归，表明2-乙基呋喃在鱼肉中的氧化稳定性是最好的。Paper no. J8854 in JAOCS 76, 231–236 (February 1999)。
关键词：2-乙基呋喃、鱼肉氧化、静态顶空气相色谱、热加工、挥发物质 一些文章已经描述了脂质氧化在食品加工最终产品质量中起着重要的作用
[1-3]
。脂质氧化通常与挥发性物质的数量相关联，可以由热加工食品中的多不饱
和脂肪酸（PUFA）生成[3,4]。鱼肉含高度不饱和脂肪酸，使其极易对热加工中的氧化和降解敏感[5,6]。
用不同的方法来评定鱼肉脂质氧化的机理和其总体风味质量[7,8]，这些方法主要根据特殊化合物的形成或它们在其它食物产品中的交互作用。然而，其中的一些化合物的形成非常快以至于用这些方法还没有被证实。氢过氧化合物是脂质自动氧化的初级产物，迅速地形成低分子量的各种各样的二次挥发性化合物。醛类是食物在储藏和加工中异味和气味产生的主要的二次挥发物[8-11]。几种方法已经被用来确定食物体系中的醛类物质[12-14]。最近，静态顶空气相色谱（SHS-GC）为测定醛类在鱼和植物油中的氧化提供了一个简单而快速的测定方法[15-17]。丙醛造成n-3多不饱和脂肪酸氧化，己醛造成n-6多不饱和脂肪酸氧化，与共轭二烯一起被广泛用于测定生物系统中过氧化的多不饱和脂肪酸[18,19]。这种方法的优点就是不需要抽样检查，允许从顶空注射食物或生物体系中能被消除的挥发性化合物。直接、准确的测定鱼肉的挥发性物质的分析方法通过SHS-GC需要仔细规范化的仪器参数比如样本量、平衡温度时间和温度、仪器本身条件对于挥发性物
质的分类[20,21]。
目前的工作目的是开发一种简单的SHS-GC方法，通过分析挥发性化合物的形成来测定热处理的鱼肉的氧化的程度，在鱼加工中处理的温度通常为40℃和60℃，而熏制和罐藏温度为100℃。醛类产生的数量与过氧化值、共轭二烯和硫代巴比土酸反应物（TBARS）有参数关系。 实验步骤
原料：三罐金枪鱼（当地市场上购买），买回之后立马取样进行分析。取200g白肉绞碎，包上滤纸，充分混合得到均匀样品。然后称量1g绞碎的金枪鱼肉到6mL的顶空气瓶中（Perkin-Elmer，Norwalk，CT），所有使用的化学物品和溶剂要么是分析纯的，要么是色谱纯的（Fisher Scienti?c，Pittsburgh匹兹堡，PA）。 前期试验：装好样品的顶空气瓶立即用硅橡胶帽的聚四氟乙烯密封，在黑暗环境中氧化，然后分别于40、60、100℃烤箱烘烤。采样时间：40℃和60℃为0～4天，100℃为0～150分钟，对三个瓶子的每个采样时间和温度进行分析，每个处理方法用三种不同的鱼经过相同的处理条件如上述重复三次。
挥发性物质分析：SHS-GC分析表现为一个配备了H-6顶空取样器的Sigma 3B气相色谱（Perkin-Elmer），瓶子处于平衡5～15分钟，温度在20～100℃，在注入毛细管柱DB-1701（30米×1毫米厚；J&W, Folsom, CA）之前增压与载气30秒，喷油器和烤箱温度分别设为180、70℃，载入氦的速度为20厘米/秒，离子化火焰检测器的温度在200℃。通过比较挥发性化合物保留时间与标准参数对照来识别乙醛、丙醛、庚醛、戊醛、己醛和2-乙基呋喃（Sigma, St. Louis, MO），对单个峰面积和整体峰面积进行整合，丙醛和戊醛（Sigma）作为外部标准。 气相色谱-质谱（GC-MS）：用型号为5890的惠普加气相色谱外加一个5898型号的质谱系统和一个7694型号的静态顶空系统测定挥发性化合物，气相色谱条件如上所述，质谱仪要在电子碰撞电离模式下进行（70eV），传输管和离子源的温度都设置为280℃。
脂质提取：分析挥发成分后，小心打开瓶子，用Bligh和Dyer方法从金枪鱼肉中提取脂质[22]，用两次湿重的百分率来表示脂质的百分含量[23]，热处理前从金枪鱼中提取脂质用来测定初始脂肪酸的组成。
金枪鱼初始脂肪酸测定：两份能被消除的油转变成甲酯[24]，用Christie所描
述的气相色谱法进行分析[25]。
氧化法的测定结果：用硫氰酸铁法测定过氧化值(mmoL/kg脂肪)[26]，根据AOCS法Ti 1a-64测定共轭二烯值(绝对吸收率/mg脂肪)[27]，脂肪中能被消除的提取物能够在氮气下蒸发干燥，溶解在5mL的异辛烷中，在234nm测其吸光度，根据Vyncke法测定TBARS值(mg丙二醛/kg干燥鱼肉)[28]，所有的测定均做1个平行。
统计分析：Forward Stepwise Regression使用统计软件包计算出多元回归[29]，计算出了反映每个变量因素对回归模型单独作用的BETA值，这些数据根据Sokal and Rohlf经过单独的方差分析(ANOVA)[30]，通过ANOVA试验比较各种方法，得到使用最小二乘差异(LSD)法[29]作为单因素分析的测试手段。 SHS-GC的精密度方法：从金枪鱼中取1克鱼肉装入瓶中，共12份，密封置于0℃保存直到发生腐败，每四个瓶分为一组，每组单独置于40℃培养4天，然后用SHS-GC方法分析，比较每组之间的方差系数。 结果与讨论
在脂肪氧化之前分析金枪鱼的脂肪酸表明：多不饱和脂肪酸（PUFA）尤其是n-3PUFA（见表1）含量非常多，脂质分数的25%为22:6n-3，7.4%为5n-3，饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量很低，这些都与以前的结果一致（见表1）[7,30]。由于金枪鱼高含量的多不饱和脂肪酸，在鱼肉腐败之前脂质含量（2.5±0.8% 湿重），多不饱和脂肪酸在热氧化过程中能明显促进氢过氧化合物在鱼肉热加工降解[3,4]。
表一 最初鱼肉的脂肪酸组成（总脂肪酸的湿重百分率） 脂肪酸 14:0 15:0 16:0 16:1n-9 16:1n-7 16:1n-5 17:0 18:0 百分比 2.1±0.3 0.5±0.0 19.3±0.3 0.3±0.0 2.1±0.3 0.1±0.0 0.90±0.1 7.7±0.6 脂肪酸 18:3n-3 20:1n-9 20:4n-6 20:4n-3 20:5n-3 22:1n-1 21:4n-3 22:5n-3 百分比 0.4±0.1 4.3±0.2 1.8±0.1 0.6±0.2 7.4±0.4 1.2±0.3 0.75±0.2 1.6±0.1 18:1n-9 18:1n-7 18:1n-5 18.7±0.9 2.6±0.3 1.5±0.1 22:6n-3 24:1n-9 25.0±1.6 1.1±0.1 数据表示为：平均值±标准偏差 三种不同鱼
SHS-GC：平衡的时间和温度被认为是用SHS-GC法分析挥发性物质的重要影响因素[20]，用SHS-GC法分析挥发性成分，使1g的金枪鱼肉样品在不同的平衡时间和温度下标准化，峰值强度取决于总挥发性物质，平衡温度在60℃以上峰个数增加（见图1），由于鱼肉脂质在平衡时的进一步氧化分解导致挥发性物质的形成速度在80℃以上急剧增加，为了使SHS-GC分析过程中的误差最小化，金枪鱼肉的平衡条件设置为60℃15分钟。
图1. 培养温度和时间对总挥发物的影响
鱼肉氧化的稳定性：样品鱼在40℃和60℃氧化，氧化程度用过氧化值、共轭二烯、硫代巴比土酸反应物（TBARS）和挥发性物质来表示。鱼肉未经过处理培养1天后，过氧化值在40℃和60℃氧化时达到最大值，第一天到第四天均下降（见表2）。过氧化值在40℃和60℃氧化与鱼肉氧化稳定性没有显著性差异。过氧化值反映了氢过氧化物在鱼肉加热过程中有明显的分解[31-33]，与过氧化值相比，一天之后，共轭二烯的形成速度在40℃和60℃显著增加（见表2）。硫代巴比土酸反应物（TBARS）从0天到2天增加达到最大值，接下来2天逐渐下降（见表2），正如先前所报道的，鱼肉在热加工过程中其TBARS值逐渐减少
[32]
，TBARS值测定加热时醛类和其他生物化合物的相互形成[34]。
表2 鱼肉在40、60、100℃腐败后脂质氧化和挥发成分形成的分析
40℃ 0天 1天 2天 3天 4天 60℃ 0天 1天 2天 3天 4天 100℃ 0min 30min 60min 90min 120min 150min 过氧化物 共轭二烯 TBARS 乙醛 丙醛 庚烷 2-乙基呋喃 戊醛 己醛 0.64±0.23a 5.80±0.65b 4.31±1.02b,c 3.59±0.32c,d 2.65±0.71d 0.388±0.018a 0.408±0.21a 0.474±0.08b 0.545±0.032c 0.594±0.017d 1.01±0.35a 2.15±0.21b 3.53±0.43c 3.06±0.17c,d 2.56±0.07b,d 321±43a 1125±124b 4405±302c 5561±718c,d 6779±431d 387±68a 2041±76b 3778±238c 3848±179c 4480±466c 0±0a 0±0a 208±16b 938±85c 1562±332c 0±0a 0±0a 32±12b 69±9c 136±7d 0±0a 101±9b 340±32c 584±66d 987±52e 0±0a 0±0a 22±7b 75±36c 186±27d 0.64±0.16a 4.86±0.15b 4.57±0.22b 3.23±0.35c 1.65±0.76d 0.409±0.025a 0.437±0.048a,b 0.488±0.009b 0.560±0.037c 0.670±0.033d 1.00±0.32a 3.20±0.10b 4.53±0.18c 3.95±0.23c 3.21±0.08b 390±11a 4618±545b 6812±921b,c 8124±479c 8829±357c 493±15a 5706±652b 7328±748b 10447±621c 12706±901c 0±0a 325±37b 359±3b 428±54b,c 545±66c 0±0a 975±51b 4210±320c 12234±743d 23427±1407e 0±0a 277±34b 482±5c 916±150d 1357±148e 0±0a 60±5b 148±21c 293±19d 442±28e 0.64±0.16a 0.87±0.23a 1.62±0.13b 2.32±0.31c 3.40±0.56d 1.90±0.42b,c 0.405±0.030a 1.058±215b 2.283±117c 2.831±65d 2.717±125d 1.526±89e 1.01±0.22a 1.55±0.04b 1.29±0.18a,b 1.06±0.09a 0.42±0.08c 0.36±0.11c 127±20a 2973±20b 11057±1047c 15126±2023c 22455±1876d 26146±3257d 368±68a 2580±145b 7345±901c 9719±847c,d 12837±1103d 17101±503e 0±0a 250±22b 398±49c 515±57c,d 651±37d,e 791±91e 0±0a 154±22b 1826±233c 4824±126d 10425±133e 22319±1187f 0±0a 172±15b 353±32c 575±47d 920±157e 1533±168f 0±0a 58±8b 184±62c 214±27c 329±24d 424±12e