石斑鱼（Epinephelus lanceolatus）在冷藏过程中风味化合物的挥发性变化：解析特定腐败微生物的作用

时间：2026年1月10日

来源：Food Bioscience

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本研究探讨了特定腐败菌（假单胞菌属和萨氏菌属）对冷冻石斑鱼柳品质的影响。通过评估理化指标（pH、TBARAs、游离脂肪酸）和GC-IMS检测的47种挥发性有机物（VOCs），发现假单胞菌显著加速脂质氧化和蛋白质降解，产生酯类（如乙酸乙酯）、硫醚类（二甲基二硫）及胺类化合物，导致pH升高至7.14，TBARAs达0.616mg MDA/kg， Trimethylamine浓度达2.24mg/100g。而萨氏菌产生的VOCs较少，以丙酮等酮类为主。研究建立了SSOs与特征VOCs（醛类、酮类、醇类）的代谢关联，为鱼柳品质实时监控提供了新指标。

Xinge Yi|Bingyu Chen|Yingying Li|Jun Mei|Jing Xie

上海海洋大学食品科学与技术学院，中国上海201306

摘要

本研究探讨了特定腐败菌（Pseudomonas fragi和Serratia liquefaciens）在冷藏过程中对石斑鱼片风味的影响。评估了接种不同菌株的鱼片中的物理化学性质和挥发性风味化合物。通过GC-IMS鉴定了47种挥发性有机化合物（VOCs）。结果表明，Pseudomonas fragi是一种强效的腐败菌，通过加速脂质氧化和蛋白质降解产生大量酯类（如乙酸乙酯、丁酸乙酯）以及具有鱼腥味的化合物（二甲基二硫化物和氨）。这些代谢活动导致pH值显著升高（7.14）、TBARAs（0.616mg MDA/kg）和三甲胺（2.24mg/100g）水平升高，保水能力下降，并出现明显的腐败气味。相比之下，Serratia liquefaciens产生的VOCs较少，主要生成酮类物质如丙酮和2-丁酮。我们的研究还建立了特定腐败菌与特征性VOCs（包括醛类、酮类和醇类）之间的关系。这些VOCs可以作为实时监测石斑鱼片质量的有效指标。

引言

石斑鱼（Epinephelus lanceolatus）是一种在中国和几个东南亚国家广泛养殖的高价值海洋物种（Chu, Mei, & Xie, 2023）。它因其细腻的质地、丰富的营养价值和独特的风味而备受推崇。与其他新鲜海产品一样，石斑鱼特别容易受到微生物污染并迅速腐败。不同物种在储存过程中的微生物腐败模式存在显著差异。某些腐败菌会产生特征性的异味和改变风味的代谢物，包括胺类、硫化物、醇类、醛类和有机酸化合物，这些物质会显著降低感官品质（Chi, Luo, & Ding, 2025）。这会给鱼类带来令人不悦且无法接受的味道。某些特定的腐败菌（SSOs）在产生这些不良挥发性化合物方面尤为有效。我们最近的研究（Chen, Mei, & Xie, 2024a）确定了Pseudomonas fragi和Serratia liquefaciens是冷藏过程中有氧包装石斑鱼中的腐败菌。

气味是评估鱼类产品质量的公认指标。由于气味特征会随新鲜度变化而动态变化，VOCs已成为评估新鲜度的关键生化标志物（Moser et al., 2023）。微生物活动是VOCs产生的主要驱动力，某些化合物对鱼类特有的气味特征有重要贡献。对储存在2°C下的去内脏海鲈鱼的SPME/GC-MS分析显示，储存过程中微生物产生的VOCs逐渐积累。这些VOCs包括乙醇、2-乙基-1-己醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基丁醛和某些乙酯（Parlapani, Haroutounian, Nychas, & Boziaris, 2015）。由于这些化合物与微生物生长具有明显的相关性，因此它们具有作为可靠腐败指标的潜力。

此外，腐败菌在生长过程中会代谢蛋白质和脂质，生成特征性的腐败化合物，包括硫化物、醛类、酮类和酯类。三甲胺（TMA）和总挥发性碱性氮（TVB-N）是评估鱼类微生物活动最常用的指标。然而，这些参数通常只在储存后期或感官拒收后才会显著增加。这种延迟反应限制了它们在整个储存期间进行全面腐败监测的实用性。相比之下，VOCs作为新鲜度指标表现出更好的潜力。它们的动态变化从储存初期一直持续到腐败发生，提供了连续的质量评估（Baptista et al., 2024）。

GC-IMS是一种先进的分析技术，它结合了气相色谱的卓越分离能力和离子迁移谱的快速检测特性（Yang, Zhang, Yang, & Xie, 2023）。该方法具有快速检测、直观的数据可视化和优异的便携性（Yang et al., 2024）。与其他分析技术相比，GC-IMS以其便捷性和微型化而脱颖而出。它在大气压下运行，结构简单（Yang et al., 2023），并且不需要SPME的固相萃取（Shi et al., 2025）。与电子鼻技术相比，GC-IMS不仅具有更低的检测限，还能清晰区分特定成分的差异。与GC-MS相比，GC-IMS不需要样品预处理，更适合在线监测和快速筛选（Yang et al., 2023）。这种混合方法能够在储存期间精确识别挥发性化合物的分布，高灵敏度地检测多种化学类别的化合物。Zhang等人（2020）成功使用GC-IMS研究了不同储存温度下干腌鱼的VOCs变化。他们的结果显示，在4°C储存的干腌鱼中，3-甲基丁醛、二甲基酮和己醛是主要VOCs；而在25°C储存的鱼中，己醛、1-辛-3-醇和3-甲基丁醛是主要VOCs。

为了研究腐败菌对石斑鱼片中VOCs的影响，将P. fragi和S. liquefaciens接种到石斑鱼片上。同时，在4°C的冷藏条件下监测pH值、保水能力（WHC）、硫代巴比妥酸反应物质（TBARs）、TMA、游离脂肪酸（FFAs）和VOCs的变化。本研究旨在通过控制细菌接种来表征这两种腐败菌在鱼类中产生的主要VOCs及其代谢途径。

材料

本研究中的石斑鱼由上海马正茂渔业有限公司提供（中国上海）。硫代巴比妥、三氯乙酸（TCA）、硫酸铜、酒石酸钾钠和氯酚试剂购自Macklin生化有限公司（中国上海）。甲醛和甲苯购自上海高鑫化工玻璃有限公司（中国上海）。氯化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、无水甲苯和苦味酸也来自同公司。

pH值的变化

pH值是判断鱼类腐败进展的关键指标。如图1A所示，石斑鱼的pH值在储存初期下降，随后上升。接种菌组的初始pH值下降更为明显，从第0天的6.74降至第2天的6.57和6.52。最终pH值分别为7.14（P组）和6.97（S组），显著高于对照组（p < 0.05）。早期的pH值下降反映了乳酸的积累。

结论

对于渔业相关方来说，基于冷藏过程中的腐败菌分析鱼类新鲜度是一个核心目标。这源于准确识别腐败菌并深入理解其腐败机制及其影响以开发有效保鲜技术的迫切需求。在本研究中，我们阐明了腐败菌在冷藏过程中介导生化变化的作用。比较分析显示P. fragi在鱼类中的腐败潜力比S. liquefaciens更强。

作者贡献声明

Xinge Yi：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 初稿、验证、监督、软件使用、方法学、数据分析、概念化。Bingyu Chen：撰写 – 初稿、软件使用、数据分析、数据管理。Jun Mei：撰写 – 审稿与编辑、项目管理、方法学、研究实施、概念化。Yingying Li：撰写 – 审稿与编辑、软件使用、方法学、数据分析、数据管理。Jing Xie：撰写 – 审稿与编辑、验证、项目协调。