基于LC-MS的非靶向代谢组学分析:不同包装方法下冷冻储存的海胆

时间:2026年1月24日
来源:Food Chemistry

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海胆冷冻保鲜过程中,不同包装方法(普通、氮气、真空)对代谢物及品质的影响机制研究。采用非靶向代谢组学结合LC-MS技术,分析冷冻6个月后海胆的代谢变化。结果显示真空包装代谢最稳定,显著抑制多不饱和脂肪酸(如EPA、亚油酸)积累及异味产生,氮气包装次之,普通包装代谢紊乱严重。该研究为优化海胆冷链运输及保鲜技术提供理论依据。

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Jia-bo Huang | Yi-hui Tang | Jing Li | Jing-ru Chen | Peng-fei Jiang
中国大连理工大学食品科学与技术学院,国家海洋食品工程技术研究中心海洋食品加工与安全控制实验室,大连116034

摘要

本研究采用非靶向代谢组学方法,分析了在不同包装方式(普通包装、氮气包装和真空包装)下,冷冻储存(-18°C)过程中影响海胆品质的关键代谢物和代谢途径。比较分析显示,冷冻样品与新鲜样品之间存在显著的代谢差异。KEGG富集分析表明,普通包装下的代谢过程受到更大干扰,同时多不饱和脂肪酸(亚油酸和α-亚麻酸)的积累较为明显。氮气包装在一定程度上减缓了氧化过程,但多不饱和脂肪酸(亚油酸和二十碳五烯酸(EPA)仍有所积累。真空包装具有最佳的代谢稳定性,氨基酸代谢变化最小,并有效抑制了多不饱和脂肪酸的产生,从而显著降低了异味的形成。本研究为控制冷冻储存海胆的品质劣变提供了重要的理论基础,同时为优化商业运输和营销策略提供了宝贵见解。

引言

海胆(Strongylocentrotus intermedius)原产于北海道和日本北部沿海地区,也分布于俄罗斯的远海区域。海胆的生殖腺是唯一可食用的部分。海胆生殖腺是一种营养价值高的海产品,富含氨基酸、多糖和必需的多不饱和脂肪酸。近年来,随着生活水平的提高,市场对海胆产品的需求显著增长,尤其是对生殖腺的消费(Rocha等人,2019年)。海胆以其甜味和鲜味而著称(Huang等人,2025年)。海胆市场包括未加工产品(活体海胆、新鲜或冷冻的生殖腺)和加工制品,其烹饪应用范围涵盖传统寿司、调味酱料、汤品和饺子等。
通过调整储存温度、储存包装气体等方法,可以延长海胆生殖腺的储存期,有效保持其品质(Kontominas等人,2021年;Tsoukalas等人,2024年)。冷冻作为一种高效的保存手段,通过合理的冷冻条件和加工方式能够延长海胆生殖腺的储存期。因此,在冷冻条件下选择合适的包装方法对于提高海胆的利用率和食用口感具有重要意义(Matveeva等人,2021年)。从食品安全的角度来看,长期保存至关重要。将包装技术与冷冻储存相结合可以有效延长海胆生殖腺的保质期。真空包装在密封前会去除空气(Chan等人,2021年),创造出防氧和防潮的厌氧环境,从而抑制好氧微生物的生长并延缓氧化变质,有助于保持对氧化敏感的海胆生殖腺的鲜味(Kachele等人,2017年)。氮气包装利用氮气在水和脂肪中的溶解度低于二氧化碳的特性来抑制好氧微生物,减缓氧化变质,并防止包装袋破裂(Olatunde等人,2019年),从而延长保质期。然而,这些包装技术在冷冻条件下如何延缓海胆生殖腺风味变化的机制尚不清楚。
海胆的品质与其化学成分密切相关(Cai等人,2023年)。例如,游离氨基酸主要影响海胆的鲜味、甜味和苦味(Camacho等人,2023年)。同时,海胆代谢物(如多不饱和脂肪酸化合物(亚油酸、α-亚麻酸和EPA)是影响海胆在冷冻储存过程中品质的重要因素(Ayyagari Archana & Babu,2016年)。为了全面了解不同包装条件下海胆在冷冻储存过程中的代谢途径或变化,本研究使用液相色谱-质谱(LC-MS)技术分析了海胆在不同包装条件下的品质变化。由于该方法具有高通量、全面分析和高灵敏度的优势,已被用于食品变质过程中的代谢物鉴定(Chen等人,2023年)。Wang等人(2019年)采用代谢组学方法研究了海胆生殖腺生长发育过程中代谢变化与多不饱和脂肪合成之间的关系。然而,目前使用LC-MS代谢组学研究不同包装条件下海胆冷冻储存过程中代谢途径变化与品质变化关系的研究较少。
目前的海胆保存技术主要集中在新鲜食品的保存上,而新鲜食品的保存时间较短,这造成了海胆资源的浪费。因此,本研究评估了使用普通包装、氮气包装和真空包装方法对海胆生殖腺在冷冻储存过程中的品质变化。随后系统地研究了不同包装条件下的代谢组动态变化。本研究的目的在于确定每种代谢物对海胆在不同包装条件下储存品质的影响,其结果可能为海胆储存品质的控制、运输路线优化及保存方法的改进提供理论依据。

部分内容

化学物质和海胆的制备

分析标准品和内标品购自Sigma-Aldrich(中国上海)。HPLC级乙腈(ACN)和甲醇(MeOH)购自Fisher Scientific(英国拉夫堡)。氯仿购自Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.(中国上海)。高纯度水通过Millipore Milli-Q纯化系统制备(Millipore,贝德福德)。特种化合物2-氨基-3-(2-氯苯基)丙酸购自...

不同包装条件下冷冻储存海胆生殖腺中的游离氨基酸含量

海胆的风味与其游离氨基酸含量密切相关,游离氨基酸可分为三类:苦味氨基酸、甜味氨基酸和鲜味氨基酸(Wang等人,2022年)。如表1所示,经过不同包装处理的海胆样品中含有17种游离氨基酸,且在冷冻储存6个月后,不同包装条件下游离氨基酸的变化模式存在差异

结论

本研究采用非靶向代谢组学方法分析了三种包装方式(普通包装、氮气包装和真空包装)下的代谢变化。结果显示,在普通包装和氮气包装条件下,代谢物的上调和下调现象非常明显,其中多不饱和脂肪酸的上调显著导致了海胆的变质和异味产生。此外,真空包装有助于降低海胆的产量...

作者贡献声明

Jia-bo Huang:实验研究、数据分析、数据管理。Yi-hui Tang:数据可视化、项目管理和概念设计。Jing Li:实验监督、软件操作。Jing-ru Chen:结果验证、实验监督和资源协调。Peng-fei Jiang:论文撰写、审稿与编辑、方法学设计、资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划(2022YFD2100100)的支持。

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