CN112986451B - 一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法，包括以下步骤：将鱼肉样品进行顶空进样处理后，进行气相色谱‑离子迁移谱分析；收集得到的挥发性化合物的气相保留时间、计算保留指数，收集离子迁移时间、迁移速率和相对离子峰强度，绘制气相离子迁移色谱，对挥发性成分进行定性分析；收集挥发性化合物的相对离子峰强度信号，生成杂交鱼亲本及其子代指纹图谱；并进行动态主成分分析，完成亲本及其杂交子代品质相似度检测。本发明的评价方法，将气相色谱‑离子迁移谱首次应用于杂交鱼类肉品质分析中，能够快速鉴定杂交鱼类及其亲本肌肉挥发性风味物质的变化，实现杂交子代与亲本以及杂交子代之间风味品质评价和相似度判断。

Description

一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法

技术领域

本发明属于鱼类风味品质评价领域，尤其涉及一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法。

背景技术

鱼肉蛋白质中的必需氨基酸模式极接近人体需求，消化率高，是理想的动物蛋白来源。但由于目前渔业发展中面临着种质资源退化，养殖环境恶化和水资源有限等情况，急需研制出一批优良鱼类品种来最大化养殖效益。杂交能够将不同遗传组成的两个个体或群体的遗传物质重新组合，从而可以获得在生长速度、抗逆性、外形特征、存活率等方面表现出具有杂交优势的后代。

例如，团头鲂(BSB)属于草食性鱼类，易于养殖；翘嘴红鲌(TC)为凶猛性肉食性鱼类，养殖成本高，但肉质洁白细嫩，味道鲜美，深受消费者喜爱。通过雌性团头鲂和雄性翘嘴红鲌属间远缘杂交获得两性可育品系鲂鲌杂交F1(BTF1)，在此基础上选育出性状稳定的雌性二倍体鲂鲌F1与雄性团头鲂回交获得杂交鱼类杂交翘嘴鳊(BTB)。通过杂交的方式产生的新品种鱼类具有继承亲本性状特点的潜力。

通过对杂交鱼类风味品质进行评价，能够根据其评价结果来改变杂交策略，同时能够快速判断不同杂交鱼类风味品质轮廓之间的相似性，从而获取更加优质的新型鱼类品种。然而，通过传统的营养学方法对杂交鱼类品质进行评估需要较长的时间，且前处理复杂。目前还未出现适合用于大规模杂交鱼类风味品质评价方法，因此急需发明一种能够简单快速评价杂交鱼类风味品质的方法，进而优化杂交育种策略。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种能够简单快速评价杂交鱼类风味品质的方法，同时能够快速判断不同杂交鱼类风味品质轮廓之间的相似性。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法，包括以下步骤：

(1)将鱼肉样品进行顶空进样处理后，进行气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)分析；

(2)收集挥发性化合物的气相保留时间、计算保留指数，收集离子迁移时间、迁移速率和相对离子峰强度，绘制气相离子迁移色谱，对挥发性成分进行定性分析；

(3)收集特征物质的峰强度信号，生成杂交鱼亲本及其子代指纹图谱；

(4)根据特征区域挥发性化合物峰强度进行动态主成分分析(PCA)，完成亲本及其杂交子代品质相似度检测。

上述的杂交鱼类肉品质评价方法，优选的，所述步骤(1)中，所述鱼肉样品为团头鲂、翘嘴红鲌、鲂鲌和杂交翘嘴鳊，所述鲂鲌为雌性团头鲂和雄性翘嘴红鲌杂交获得的两性可育品系，所述杂交翘嘴鳊为雌性二倍体鲂鲌与雄性团头鲂回交获得的杂交鱼。

更优选的，所述鱼肉样品为鱼类背部侧线上方、背鳍下方的肌肉。

优选的，所述步骤(1)中，所述顶空进样处理的条件如下：将鱼肉样品2g置于20mL顶空瓶中，进样体积500μL；孵育时间20min；孵育温度80℃；进样针温度85℃；孵化转速500rmp。顶空进样的孵育温度设置为80℃，是因为鱼的风味本身相较于其他肉类(如猪肉)而言风味更少，孵育温度太低难以测定出准确的风味值，不能全面反映鱼肉风味轮廓。经过试验发现，孵育温度为80℃时，能测到的挥发性物质最多。

优选的，所述步骤(1)中，所述气相色谱-离子迁移谱分析的色谱条件如下：分析时间20min；色谱柱类型为MXT-5，15m，ID:0.53mm，膜厚1μm；柱温60℃；载气为N₂；第0-2min时保持2mL/min；第2-20min时线性上升至100mL/min；分流模式为不分流。

优选的，所述步骤(1)中，所述气相色谱-离子迁移谱分析的离子迁移谱条件如下：迁移管长98mm；电压500V/cm；温度45℃；漂移气为N₂；漂移气流速150mL/min。

优选的，所述步骤(4)中，还根据所述步骤(2)后得到的挥发性化合物的相对离子峰强度进行最邻近指纹分析。最邻近分析能够根据“距离”的直观的反映出两组或者多组样本的亲疏远近关系，运用到杂交鱼的风味轮廓上的比较，能够反映出杂交鱼与亲本以及杂交鱼之间的轮廓相似程度，从而用于最优杂交组合的选择。

更优选的，所述最近邻指纹分析具体包括如下步骤：根据所选挥发性化合物的强度对样本进行比较，计算每两个样本的之间的欧几里得距离，通过检索最小距离来找到最近邻；具体先确定欧几里得距离最远的两个测量值，基于算法机制选择其中的一个开始，绘制一个表示该测量值的方框置于最左侧，随后选择它的最近邻置于它的右侧，依此类推，直到显示所有测量值为止。底部区域显示每个类(颜色)的正态分布。通过最近邻指纹分析结果更能够判别杂交子代与亲本以及杂交子代之间的相似程度与区分。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的评价方法，将气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)首次应用于杂交鱼类肉品质分析中，能够快速鉴定杂交鱼类及其亲本肌肉挥发性风味物质的变化，实现杂交子代与亲本以及杂交子代之间风味品质评价和相似度判断。

2、本发明的评价方法，样品无需复杂前处理，且检测速度快，灵敏度高，找出杂交鱼类在品质方面的变化特点，从而指导杂交策略，实现优质鱼类的选育。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1杂交鱼类及其亲本样品气相离子迁移谱图；

图2翘嘴红鲌样品挥发性有机物定性分析图；

图3团头鲂样品挥发性有机物定性分析图；

图4鲂鲌样品挥发性有机物定性分析图；

图5杂交翘嘴鳊样品挥发性有机物定性分析图；

图6杂交鱼类及其亲本样品指纹谱图(其中2、3、4、5、10分别对应表4中的峰号2、3、4、5、10)；

图7杂交鱼类及其亲本样品PCA分析图；

图8杂交鱼类及其亲本样品最邻近指纹分析图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法，包括以下步骤：

1、样品的采集：选取体重相似的300g大小的团头鲂(BSB)、翘嘴红鲌(TC)、鲂鲌(BTF1，BSB×TC)和杂交翘嘴鳊(BTB，BTF1×BSB)，分别取其背部侧线上方、背鳍下方肌肉搅碎后放入冻存管中，于-80℃冰箱中保存备用。

2、将鱼肉样品进行顶空进样处理，顶空进样条件如表1所示：

表1：顶空进样的参数条件

进样体积	500μL
		孵育时间	20min
孵育温度	80℃
		进样针温度	85℃
孵化转速	500rmp

3、将顶空进样处理后得到的鱼肉样品进行气相色谱-离子迁移谱分析，GC-IMS条件如下：

(1)色谱条件如表2所示：

表2：色谱的参数条件

(2)离子迁移谱条件如下表3所示：

表3：离子迁移谱参数条件

迁移管长	98mm
		电压	500V/cm
温度	45℃
		漂移气	N2
漂移气流速	150mL/min

4、收集挥发性化合物的气相保留时间、离子迁移时间、迁移速率和相对离子峰强度，绘制杂交鱼及其亲本的气相离子迁移色谱图。

结果如图1所示，纵坐标代表气相色谱的保留时间(s)，横坐标代表离子迁移时间(归一化处理)，整个图背景为蓝色，横坐标1.0处红色竖线为RIP峰(反应离子峰，经归一化处理)，RIP峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物，颜色代表物质的浓度，白色表示浓度较低，红色表示浓度较高，颜色越深表示浓度越大。

5、利用GCxIMSLibrarySearch软件，通过内置的应用软件NISTT气相保留指数数据和IMS迁移时间数据库对物质进行定性分析，绘制成气相离子迁移色谱定性分析图(见图2、图3、图4、图5)，其中一个点代表一种物质。有数字编码的代表在谱库中匹配度较高即被鉴定出来的物质形成气，其中鉴定到的物质信息及其峰值如表4所示(其中，Rt为气象保留时间，Dt为相对迁移时间)。

表4：样品挥发性组分定性表

6、利用GalleryPlot插件，根据特征物质在指纹图谱中峰强度信号或颜色差异，提取不同杂交鱼类及其亲本所有挥发性组分信号峰，形成指纹图谱，直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异。

结果如图6所示，图中每一行代表一个样品中选取的全部信号峰，图中每一列代表同一挥发性有机物在不同样品中的信号峰，部分物质后面有-M、-D，是同一个物质的单体(Monomer)与二聚体(Dimer)，若为数字则表示该物质在谱库中匹配度较低未被鉴定出。指纹谱图中从上到下依次是团头鲂(BSB)、翘嘴红鲌(TC)、鲂鲌(BTF1，BSB×TC)和杂交翘嘴鳊(BTB，BTF1×BSB)肌肉样品，每个样品三个平行，颜色越深说明该挥发性组分含量越高。从图中可以看出杂交鱼类及其亲本含有一些共有的挥发性成分，例如2-庚醛、2-甲基丁醇、1-己醇、戊醛、乙酸乙酯、2-丁酮、2-丙酮等。但是在浓度商具有差异，如BTB中癸醛、壬醛、辛醛、庚醛、E-2-己烯醛、戊醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-无忌呋喃、1-辛烯-3-醇、1-己醇、1-戊醇、2-庚酮、2-戊酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮等物质的含量较高；BTF1中苯甲醛、己醛、丁醛、2-丁酮等物质的含量较高；TC中乙酸乙酯、乙醇、2-丙酮、异戊醇等物质的含量较高。

7、选取杂交鱼类及其亲本所有挥发性化合物的信号峰进行PCA分析，结果如图7所示。从PCA图中可以看出两个主成分贡献值分别为71％和17％，表明能够很好的解释所有样品轮廓特征。从图中可以看出BTB、BTF1和TC距离较远，说明BTB、BTF1和TC挥发性组分组成上差异较大。BSB和BTF1距离较近，说明挥发性组分组轮廓较为相似，表明杂交子代BTF1与亲本BSB较为相似，但与亲本TC差异较大。

8、选取杂交鱼类及其亲本所有挥发性化合物的信号峰进行最邻近指纹分析。最近邻指纹分析根据所选挥发性化合物的强度对样本进行快速比较，计算每两个样本的之间的欧几里得距离，通过检索最小距离来找到最近邻。首先确定欧几里得距离最远(最小相似度)的两个测量值，基于算法机制选择其中的一个开始，绘制一个表示该测量值的方框置于最左侧，随后选择它的最近邻置于它的右侧，依此类推，直到显示所有测量值为止。底部区域显示每个类(颜色)的正态分布。通过最近邻指纹分析结果更能够判别杂交子代与亲本以及杂交子代之间的相似程度与区分。最近邻-欧氏距离如图8。距离越近，相似度越高。从图8中可以看出与亲本BSB挥发性组分最近的子代为BTF1。

综上所述，本发明的基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法，采用GC-IMS对亲本团头鲂(BSB)和翘嘴红鲌(TC)，以及其杂交子代鲂鲌(BTF1，BSB×TC)和杂交翘嘴鳊(BTB，BTF1×BSB)肌肉中挥发性化合物进行检测，建立杂交鱼类亲本和子代肌肉挥发性有机物数据库，从而快速评价杂交鱼类子代及其亲本风味品质。利用动态主成分分析和最邻近指纹分析快速确定杂交子代风味品质和亲本之间的相似度。通过传统的营养学方法对杂交鱼类品质进行评估需要较长的时间，且前处理复杂。该方法具有检测速度快，样品无需复杂前处理等特点，适合杂交鱼类选择育种和规模化中品质的评价，对杂交育种在品质性状选择中具有指导意义。

Claims (3)

1.一种基于风味特征的杂交鱼类肉品质评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将杂交鱼亲本及其子代的鱼肉样品进行顶空进样处理后，进行气相色谱-离子迁移谱分析；所述气相色谱-离子迁移谱分析的色谱条件如下：分析时间20 min；色谱柱类型为MXT-5，15m，ID:0.53mm，膜厚1μm；柱温60℃；载气为N₂；第0-2min时保持2mL/min；第2-20min时线性上升至100mL/min；分流模式为不分流；所述气相色谱-离子迁移谱分析的离子迁移谱条件如下：迁移管长98mm；电压500V/cm；温度45℃；漂移气为N₂；漂移气流速150mL/min；所述顶空进样处理的条件如下：将鱼肉样品2g置于20mL顶空瓶中，进样体积500μL；孵育时间20 min；孵育温度80℃；进样针温度85℃；孵化转速500 rmp；

（2）收集步骤（1）后得到的挥发性化合物的气相保留时间、计算保留指数，收集离子迁移时间、迁移速率和相对离子峰强度，绘制气相离子迁移色谱，对挥发性成分进行定性分析；

（3）收集步骤（2）后得到的挥发性化合物的相对离子峰强度信号，生成杂交鱼亲本及其子代指纹图谱；

（4）根据步骤（2）后得到的挥发性化合物的相对离子峰强度进行动态主成分分析，完成亲本及其杂交子代品质相似度检测；还根据步骤（2）后得到的挥发性化合物的相对离子峰强度进行最近邻指纹分析，所述最近邻指纹分析具体包括如下步骤：根据所选挥发性化合物的强度对样本进行比较，计算每两个样本的之间的欧几里得距离，通过检索最小距离来找到最近邻；具体先确定欧几里得距离最远的两个测量值，基于算法机制选择其中的一个开始，绘制一个表示该测量值的方框置于最左侧，随后选择它的最近邻置于它的右侧，依此类推，直到显示所有测量值为止。

2.根据权利要求1所述的杂交鱼类肉品质评价方法，其特征在于，步骤（1）中，所述鱼肉样品为团头鲂、翘嘴红鲌、鲂鲌和杂交翘嘴鳊，所述鲂鲌为雌性团头鲂和雄性翘嘴红鲌杂交获得的两性可育品系，所述杂交翘嘴鳊为雌性二倍体鲂鲌与雄性团头鲂回交获得的杂交鱼。

3.根据权利要求2所述的杂交鱼类肉品质评价方法，其特征在于，所述鱼肉样品为鱼类背部侧线上方、背鳍下方的肌肉。

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