黄颡鱼（Pelteoobagrus fulidraco）俗称嘎牙子、黄姑、黄腊丁、黄鳍鱼等，广泛分布于长江、黄河、珠江等流域，因其肉质细嫩、无肌间刺、味道鲜美、无鳞片且营养丰富、药用价值高而备受消费者欢迎。然而黄颡鱼极易品质下降和腐败变质，从而造成经济损失。气调包装是一种通过调节包装中气体的成分和比例，最大程度保障食品品质的新型保鲜技术。N2是气调包装中最常用的气体，价格低廉，使用安全，已被用于延长三文鱼和金枪鱼等货架期。武汉轻工大学食品科学与工程学院的王菊元、张毅和侯温甫*等人选用黄颡鱼作为研究对象，现场宰杀后放入碎冰中，在30 min内运回实验室。以白度、pH值、总挥发性盐基氮（TVB-N）值、菌落总数、代谢酶活力、感官评价表征黄颡鱼的鲜度品质，通过高通量测序分析了充氮包装对黄颡鱼冷藏期间细菌群落结构的影响，同时利用GC-IMS技术分析充氮包装对黄颡鱼挥发性风味物质的影响，并对微生物和挥发性风味物质的之间的相关性进行分析。本研究结果可为充氮包装延长黄颡鱼货架期提供参考依据和数据支撑。![]()
由表1可以看出，在冷藏过程中，两组样品的白度值均有上升趋势。充氮包装组白度上升趋势缓慢，且在冷藏第7天和第9天白度显著低于非充氮组，说明充氮包装能减缓白度的变化，对贮藏过程中黄颡鱼的白度有维持作用。鱼肉的白度与鱼体内的水分和脂肪氧化程度有关。充氮包装对黄颡鱼的白度有维持作用可能是因为充入的氮气形成的低氧环境抑制了微生物生长繁殖和脂肪氧化。由表1可知，充氮组在冷藏期间pH值基本保持稳定，且在贮藏期间pH值均低于非充氮组，这可能是因为充入氮气形成的低氧环境，有助于乳酸的积累。乳酸菌产生的乳酸对pH值的降低有一定的贡献。此外，鱼死后肌肉组织进行糖酵解生产乳酸，也会导致黄颡鱼的pH值下降。在贮藏前5 d，两组黄颡鱼的TVB-N值变化不大。在贮藏7 d后，两组黄颡鱼TVB-N值均开始急剧上升，并且非充氮组增长速度比充氮组快。非充氮组样品在贮藏第9天的TVB-N值为28.00 mg/100 g，远超于GB 2733—2015《鲜、冻动物性水产品》规定淡水鱼虾的TVB-N值不大于20 mg/100 g的要求。而在贮藏第9天时充氮组的TVB-N值仅为16.31 mg/100 g，未超国家限定标准。这表明高氮环境能够抑制TVB-N的产生，保障黄颡鱼的品质，延长保质期。黄颡鱼的初始菌落总数为3.29（lg（CFU/g）），两组黄颡鱼菌落总数均随着贮藏时间的延长而增加。充氮组在整个贮藏期间黄颡鱼的菌落总数始终低于非充氮组，贮藏第9天时，充氮组黄颡鱼的菌落总数为7.99（lg（CFU/g）），低于非充氮组（8.48（lg（CFU/g））），说明充氮包装能抑制微生物的生长，有利于延长黄颡鱼的货架期。
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本研究测定了充氮包装对LDH以及其他两种糖酵解相关的限速酶的影响，如图1所示，随着贮藏时间的延长，充氮组和非充氮组黄颡鱼中PK、LDH和CK活力的变化趋势基本一致，CK活力先上升后下降，LDH和PK活力呈波动式下降。值得注意的是，非充氮组和充氮组CK活力在整个贮藏期间均没有显著差异。两组黄颡鱼PK活力在第1天和第3天出现显著差异，LDH活力在第1天和第5天出现显著差异，但这并不足以说明充氮包装会对酶的活力造成影响。LDH和CK是与能量代谢有关的重要酶，其较高活力有助于糖酵解的顺利进行和延缓pH值的下降，其波动变化可能与糖及乳酸等能量物质的波动变化有关。曹丽研究也表明，牛宰后里脊部位的糖原显著下降后轻微上升然后趋于稳定，这可能是由于微生物的生长所致。综上所述，充氮包装没有对冷藏过程中黄颡鱼代谢酶活力产生影响，酶活力在冷藏期间的变化和两组之间的差异可能与微生物的生长以及代谢密切相关。冷藏期间黄颡鱼的感官评价结果见图2所示。第0天，两组黄颡鱼均表现出优异的感官品质，获得较高的感官评分。整个冷藏过程中，充氮组的黄颡鱼在颜色、黏液、弹性和肌肉组织方面的得分均高于非充氮组。在冷藏第5天时非充氮组黄颡鱼的颜色、黏液和弹性评分低于6分的限值，已经视为感官“不可接受”，而充氮组在第7天黏液、弹性的评分才超过限值。这说明充氮包装能在一定程度上延缓黄颡鱼感官品质劣变。基于感官评价指标可判断，非充氮组和充氮组黄颡鱼的货架期分别为3 d和 5 d，充氮处理将冷鲜黄颡鱼的货架期延长了2 d左右。综合考虑感官、微生物和TVB-N指标，非充氮包装黄颡鱼货架期为3 d左右，充氮包装能减缓黄颡鱼的品质劣变，将货架期延长至5 d。
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如表2所示，在4 ℃贮藏条件下，充氮组的鱼肉硬度高于非充氮组，这可能是由于在微生物和酶的作用下，鱼体肌肉组织不断分解，导致鱼肉变软，硬度降低，而充氮组包装盒中没有氧气，会抑制微生物和酶的活性。此外，在贮藏期间，两组黄颡鱼肉的咀嚼性、弹性和回复性均出现不同程度的下降，这可能是鱼肉中的蛋白质发生腐败使肌肉组织被破坏造成的。上述分析表明，在4 ℃贮藏过程中，充氮包装能在一定程度上延缓黄颡鱼的腐败变质。
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充氮组和非充氮组的黄颡鱼微生物在门水平上的群落分布如图3A所示。新鲜黄颡鱼中最主要的微生物是变形菌门（Proteobacteria，21.3%）、拟杆菌门（Bacteroidota，26.0%）和厚壁菌门（Firmicutes，20.3%）。与初始黄颡鱼样品相比，在冷藏第3天，非充氮组和充氮组样品中变形菌门和拟杆菌门比例有所上升。在冷藏的过程中，变形菌门迅速发展成为绝对优势菌群，在冷藏第9天，充氮组和非充氮组样品中变形菌门分别占到细菌总数的90.6%和93.0%。
在属分类水平上分析充氮组和非充氮组的黄颡鱼微生物群落结构差异，其中主要优势菌的丰度差异如图3B所示。黄颡鱼贮藏第0天主要优势菌是黄杆菌属（Flavobacterium，11.3%）、未分类的绒毛杆菌科（Muribaculaceae，5.9%）、红育菌属（Rhodoferax，3.3%）和乳杆菌属（Lactobacillus，3.0%）。冷藏第3天，充氮组黄颡鱼样品的主要优势菌是黄杆菌属（45.4%）、不动杆菌属（Acinetobacter，14.7%）和气单胞菌属（Aeromonas，22.7%），非充氮组黄颡鱼样品的主要优势菌是黄杆菌属（40.0%）、不动杆菌属（35.7%）和假单胞菌属（Pseudomonas，5.9%），充氮组中假单胞菌和不动杆菌的占比明显低于非充氮组。冷藏第9天，充氮组和非充氮组黄颡鱼样品的主要优势菌均为假单胞菌属（分别为36.4%和43.2%）和不动杆菌属（分别为41.7%和37.9%）。从菌落组成结果可以看出，充氮组在冷藏第3天对黄颡鱼样品中的微生物组成产生了很大影响，随后不动杆菌属和假单胞菌属的比例随贮藏时间的延长而增加。值得注意的是，黄杆菌属虽然在贮藏第3天成为两组样品中的优势菌，但是在腐败样品中的比例大幅下降，表明其在冷藏过程中不如假单胞菌和不动杆菌有竞争力。![]()
图4显示了聚类热图分析的结果，类间距离为0.5。选取丰度前25的细菌属的操作分类单元、数据绘制热图。根据聚类热图可以将样品分为4类：1）0 d样品；2）充氮组3 d样品；3）非充氮组3 d样品；4）充氮组和非充氮组第9天样品。充氮组和非充氮组在贮藏第9天的样品可聚为一类，而充氮组和非充氮组在贮藏第3天的样品可聚为两类。这一结果表明，充氮包装对冷藏3 d的黄颡鱼菌群结构影响更为显著。
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采用t检验分析第3天充氮组和非充氮组微生物群落的显著性变化（图5）。结果表明，高浓度氮气对黄颡鱼中的不动杆菌属有极显著抑制作用（P＜0.01），对气单胞菌属和红育菌属也有显著影响（P＜0.05）。6 充氮包装对冷藏过程中黄颡鱼挥发性风味物质的影响
黄颡鱼在冷藏过程中共检测出47种挥发性风味物质，包含7类挥发性风味物质：醇类10种、醛类5种、酸类7种、酯类8种、酮类8种、芳香族化合物1种以及杂环化合物8种（表3）。为进一步比较氮气对黄颡鱼贮藏过程中挥发性有机化合物的影响，用G.A.S.公司开发的LAV软件的Gallery Plot插件选取图中待分析区域，自动生成指纹图谱（图6）。图6纵坐标代表黄颡鱼样品，横坐标为黄颡鱼样品中全部挥发性风味物质（与表3中的挥发性组分编号对应），红色越深，表明该挥发性风味物质含量越多，蓝色越深，说明该挥发性风味物质含量越少。如图6所示，充氮包装组在贮藏后期挥发性风味物质含量明显低于非充氮包装组，说明充氮包装可以抑制部分挥发性物质的产生。
由表3可知，黄颡鱼中主要挥发性化合物为醇类、醛类、酯类和酮类。2-辛醇、3-甲基-1-丁醇、2-糠基硫醇、4-甲基-1-戊醇主要出现在非充氮组冷藏第9天，充氮组中仅有微量检出。其中，3-甲基-1-丁醇是微生物来源的挥发性有机化合物，与变质肉和鸡胴体中的假单胞菌、希瓦氏菌和环丝菌代谢有关。在去内脏海鲈中也检测到了3-甲基-1-丁醇，其含量在贮藏过程中增加，有作为化学腐败标志物的潜力，充氮包装可以一定程度抑制与腐败相关的醇类物质产生。醛类主要是由各种微生物分解代谢氨基酸形成的，非充氮组中3-甲基丁醛、丁醛、壬醛的含量明显高于充氮组。3-甲基丁醛是以亮氨酸为前体物质产生的，是一种奶酪和辛辣的苹果味。据报道，3-甲基丁醛与冰藏虾中交替假单胞菌的作用有关，并且被认为是海鲷鱼片和熏鲑鱼的潜在腐败标志物。充氮包装延缓了与腐败相关的醛类物质产生。海鲜中酮的存在主要与假单胞菌、交替假单胞菌和嗜冷杆菌的作用有关。2-辛酮、2-戊酮、2-甲基-3-庚酮、3-羟基-2-丁酮在非充氮组的含量高于充氮组。有研究表明，3-羟基-2-丁酮与各种腐败菌的代谢活性有关，其形成来自肉杆菌属和乳酸杆菌属的葡萄糖分解代谢。这说明充氮包装可以有效抑制与腐败相关的酮类物质产生。酯是鱼肉中最主要的化合物之一，其形成与醇和羧酸的酯化以及微生物酯酶活性有关。乙酸乙酯是鱼类中最常见的酯，交替假单胞菌属和假单胞菌能够在许多底物中产生这种化合物。其中，假单胞菌被认为是酯生产的重要贡献者，并在感官评价中发挥重要作用。乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸异丁酯在非充氮组的含量高于充氮组，充氮包装也能抑制与腐败相关的酯类的产生。综上所述，充氮包装可以抑制黄颡鱼在冷藏过程中与腐败相关的醇、醛、酮和酯的产生。![]()
利用黄颡鱼挥发性风味组分的信号峰强度进行PLS-DA建模，如图7所示，RX2为0.906，Q2为0.389，说明该模型对不同黄颡鱼样品具有良好的稳定性和较好的预测能力。从样本的聚集、离散程度可知，当冷藏时间在3 d以内，黄颡鱼样本分布很聚集，表明在相同冷藏时间内非充氮组和充氮组黄颡鱼样本整体风味比较相近。当冷藏时间超过3 d时，非充氮组和充氮组黄颡鱼样本存在明显的区间分布，表明这些样品中所含有的化合物的组成和含量开始出现较大差异，这与图6所示的结果完全一致。
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VIP值越大，变量在不同黄颡鱼样品间的差异越显著。其中，以VIP大于1为潜在的挥发性特征标志物，共筛选出14个潜在的挥发性特征标志物（表4），分别为2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、正辛醛、4-甲基-1-戊醇、3-甲基丁醇、戊醛、3-羟基-2-丁酮、1-苯乙醇、2-己酮、1-辛醇、松油烯-4-醇、二甲基硫醚、苯甲酸甲酯（M）、烯丙基甲基硫醚和β-罗勒烯。
从表4可知，以峰强度值代表各挥发性化合物含量的高低，其中戊醛、松油烯-4-醇和苯甲酸甲酯（M）等物质的VIP值大于1.6，是影响不同贮藏期间黄颡鱼风味差异的重要成分。充氮组中1-辛醇、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮的含量在整个冷藏期间均显著低于非充氮组（P＜0.05）。3-甲基丁醇、正辛醛、3-羟基-2-丁酮含量从第5天开始在充氮组中显著低于非充氮组（P＜0.05）。松油烯-4-醇、苯甲酸甲酯（M）、4-甲基-1-戊醇含量从第7天开始在充氮组中显著低于非充氮组（P＜0.05）。综上，充氮包装可以减少黄颡鱼在冷藏过程中部分风味特征标记物的形成。此外，相同贮藏时间的戊醛、2-己酮和β-罗勒烯在两组样品之间基本没有显著差异（P＞0.05），特别是β-罗勒烯在整个冷藏期间含量也相对稳定，这说明该物质的形成与腐败微生物的生长和代谢无关。冷藏期间挥发性物质的多样性以及微生物的多样性增加了相关性分析的复杂性，需要进一步研究不同微生物对气味变化的影响。对属水平上丰富度前5的细菌和关键挥发性风味成分（VIP值＞1）进行了冗余分析（RDA），结果如图8所示。第1和第2主成分贡献率累计达到62.53%。说明RDA可以有效表征不同微生物对气味变化的影响。与第0天的样品相比，充氮组和非充氮组冷藏第9天的样品腐败程度最严重，其中假单胞菌和不动杆菌为优势菌。此外，在腐败样品周围发现正辛醛、3-羟基-2-丁酮、3-甲基丁醇、1-辛醇、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮5种挥发性化合物，这些化合物均与假单胞菌和不动杆菌呈正相关。据报道，假单胞菌和不动杆菌在水产腐败风味的形成中起着重要作用。综上所述，假单胞菌和不动杆菌与挥发性化合物的形成具有较强的相关性，在黄颡鱼腐败风味的形成中起着重要作用。充氮包装减缓了菌落总数、TVB-N值、pH值的增长速度，能有效维持色度、硬度和感官品质，可将黄颡鱼的保质期延长2 d左右。与非充氮包装相比，充氮包装能在冷藏期间抑制假单胞菌和不动杆菌成为优势腐败菌的速度，同时能抑制正辛醛、3-羟基-2-丁酮、3-甲基丁醇、1-辛醇等高VIP值化合物的形成，微生物与挥发性化合物的形成具有很强的相关性。综上所述，充氮包装能够抑制黄颡鱼冷藏期间优势腐败菌生长、维持其鲜度，并延缓风味劣变，有利于延长黄颡鱼货架期，研究结果可为其商品化应用提供理论基础和技术支撑。侯温甫，博士/教授，武汉轻工大学食品质量与安全系教师，硕士生导师，湖北省科技特派员，湖北省“院士专家行”成员。主要从事畜禽水产加工与贮藏、荆楚特色食品创制、传统食品功能化等方向的研究工作。主持完成国家级星火计划项目、武汉市项目、省公益项目子项目、省农业资金转化项目、湖北省教育厅项目等多项。近三年主持完成“十三五”国家重点研发计划项目子课题1 项、湖北省科技厅科技创新专项重大项目1 项、主持在研湖北省科技厅科技创新专项重大项目1项，在研企业横向项目研究3 项；科研进账累计300万元以上。主持完成达国际先进水平的相关鉴定成果3 项；获得湖北省科技进步奖1 项（2019年度），发表论文60余篇，发表专利5 项。王菊元，武汉轻工大学食品科学与工程学院2022级硕士研究生，研究方向为水产品贮藏与保鲜，目前以第一作者身份在Food Bioscience上发表论文1 篇。本文《充氮包装对冷藏过程中黄颡鱼鲜度、微生物菌群及挥发性风味物质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第8期238-247页，作者：王菊元，张毅，刘婷婷，艾有伟，韩娅红，侯温甫。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230331-319。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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