基于 GC-MS/IMS 的综合风味组学方法研究氧化与热诱导鲣鱼鱼油腥味形成机制

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Food Chemistry: X 6.5

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  为探究鲣鱼鱼油高温或氧化条件下腥味产生机制,研究人员通过低 / 高温热、低 / 高浓度氧化四组处理,结合 GC-MS/GC-IMS 分析氧化程度、挥发性化合物等。发现高温比氧化更显著影响风味,醛类等是腥味主因,为鱼油风味调控提供理论依据。

  在健康食品领域,富含多不饱和脂肪酸(PUFAs)如 EPA 和 DHA 的鲣鱼鱼油备受关注,但其在高温加工或氧化环境下易产生腥味,严重影响产品接受度。目前,关于腥味形成机制,普遍认为高温主要通过氧化过程导致,但实际加工中(如 80℃熔融工艺)腥味加剧可能不仅源于氧化,然而两者的具体贡献及相互作用尚不明确,亟需深入探究以优化鱼油产品风味质量。
为解决这一问题,西安明朗生物技术有限公司的研究人员开展了相关研究,成果发表在《Food Chemistry: X》。研究通过设计四组实验条件:低温热诱导组(LT)、低浓度氧化诱导组(LTHL)、高浓度氧化诱导组(LTHH)、高温热诱导组(HT),结合气相色谱 - 质谱(GC-MS)和气相色谱 - 离子迁移谱(GC-IMS)技术,分析不同处理下鱼油的氧化程度、挥发性化合物、脂肪酸组成及感官特性,揭示氧化与热诱导对腥味形成的作用机制。研究发现,高温热诱导对鱼油风味动态的影响比氧化途径更显著,氧化和热降解在腥味形成中具有双重作用。该研究为鱼油产品风味质量改善提供了重要理论支持,有助于推动鱼油在健康食品领域的应用。

研究中用到的主要关键技术方法包括:采用 GC-MS 和 GC-IMS 对挥发性化合物进行分析鉴定;依据国家标准测定脂肪酸组成、酸价、过氧化值等指标;通过 DPPH 自由基清除率评估抗氧化能力;开展感官评价并进行相关统计分析,如主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等。

3.1 氧化程度和脂肪酸分析


通过测定过氧化值、酸价和 DPPH 自由基清除率评估氧化程度。结果显示,LTHH 组因高浓度 H?O?氧化作用,过氧化值最高(2.08±0.02 g/100 g),HT 组过氧化值介于 LTHL 和 LTHH 之间。LTHH 和 HT 组酸价显著高于 LT 和 LTHL 组,分别与高浓度 H?O?和高温诱导的脂解水解有关。DPPH 自由基清除率表明,氧化诱导处理对抗氧化能力影响大于热诱导。此外,各处理组 DHA、EPA 和总不饱和脂肪酸含量无显著差异,均稳定在 80% 以上,说明腥味形成与特定氧化产物相关,而非总不饱和脂肪酸含量变化。

3.2 GC-MS 分析


GC-MS 检测到 LT 和 LTHL 组有 23 种相同的活性香气化合物,LTHL 和 LTHH 组有 20 种,LTHH 和 HT 组仅有 9 种。主成分分析显示,PC1 和 PC2 累积贡献率达 79.7%,HT 组与其他三组差异显著。聚类热图将样本分为三组,HT 单独成簇,表明其挥发性成分独特。PLS-DA 模型筛选出 5 种 VIP 值 > 1 的关键挥发性成分:棕榈酸乙酯、硬脂酸乙酯、油酸乙酯、9 - 十六碳烯酸乙酯和 6,9,12,15 - 十八碳四烯酸乙酯,这些化合物对各组风味差异贡献显著。长链酯类是主要挥发性成分,热孵育增加了脂肪酸乙酯的生成,而 H?O?处理促使某些酯类分解或氧化,产生更复杂风味。

3.3 GC-IMS 分析


GC-IMS 检测到 68 种挥发性成分单体及部分化合物二聚体,包括醇、醛、酯、酮等。Gallery Plot 指纹图和 PCA 分析显示,HT 组与其他三组挥发性成分差异显著,热诱导对挥发性成分的影响大于氧化诱导。HT 组中 1 - 辛烯 - 3 - 醇(0.48±0.05%)、2 - 乙基呋喃 - D(0.75±0.01%)和 (E)-2 - 庚烯醛 - D(0.08±0%)等腥味标志物浓度显著高于其他组,是导致强烈腥味的主要原因。此外,HT 组多种醛类、酮类等不愉快气味化合物浓度升高,而酯类化合物浓度降低,削弱了鱼油的果香和花香。

3.4 感官评价和相关性分析


感官评价雷达图显示,HT 组鱼腥味、花香和果香较其他组增强,LTHH 和 HT 组臭味和草腥味增加。相关性分析表明,鱼腥味与酮类(如 3 - 辛酮)、醛类(如 (E)-2 - 庚烯醛)和呋喃类(如 2 - 乙基呋喃)密切相关。GC-IMS 和 GC-MS 数据与感官评价的相关性分析进一步揭示了特定挥发性化合物与各感官属性的关联,醛类因低阈值对腥味贡献显著。

结论


本研究表明,鱼油腥味形成中氧化和热诱导存在复杂相互作用。在 2.08 g/100 g 过氧化值和 80℃以下加热条件下,鱼油中 DHA、EPA 等重要营养成分稳定。氧化诱导产生的醛、酮等挥发性化合物是腥味的主要贡献者,而热诱导在鱼油风味形成中起主导作用,通过促进脂肪酸降解、生成特定挥发性酯类及引发其他热诱导化学反应加剧腥味。该研究为改善鱼油风味质量、控制产品品质提供了重要理论指导,有助于推动鱼油在健康食品领域的应用,并为食品加工行业高温处理提供了有价值的见解。

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