蠶豆對魚類脆化的影響研究進展

馮　靜,林婉玲,李來好,*,楊賢慶,王錦旭,黃　卉,胡　曉,郝淑賢,吳燕燕

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,國家水產品加工技術研發中心,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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蠶豆對魚類脆化的影響研究進展

馮靜1,2,林婉玲1,李來好1,*,楊賢慶1,王錦旭1,黃卉1,胡曉1,郝淑賢1,吳燕燕1

(1.中國水產科學研究院南海水產研究所,農業部水產品加工重點實驗室,國家水產品加工技術研發中心,廣東廣州 510300;2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

隨著人們對魚肉口感的需求越來越高,改善水產品肉質的問題日益受到關注。通過向魚類飼喂蠶豆,達到肉質緊實爽脆、味道鮮美,使其具有更佳的口感。本文綜述了蠶豆對魚類脆化過程中生長特性、營養成分、肌肉品質、生理生化指標及消化酶等的影響,為探究魚肉脆性機理、改良魚肉品質提供參考。

蠶豆,魚類,生長特性,營養成分,肌肉品質

魚類含有蛋白質、脂肪、氨基酸等營養物質,在人們日常餐桌上很常見,并且全球所擁有的經濟魚資源十分豐富[1]。魚肉具有高蛋白、低脂肪、氨基酸種類齊全等優點,而且很容易被人體吸收利用,因此深受人們的喜愛。但是隨著生活水平的改善,人們對魚肉的需求從量到質發生改變,有必要加強對魚肉的口感及加工方式的研究,以滿足人們的需要[2-3]。肉質是一個多方面的性狀,對于其的評價主要從感官、風味、營養成分和加工食用等。對肉質評價起作用的因素很多,就水產魚肉來說,主要是養殖環境、魚的健康與飼料、后期捕撈與加工等,這些方面與提高肉質具有直接的關系[3-4]。喂食蠶豆是近年來改變魚類肉質的方法之一。魚類通過進食蠶豆后,肉質緊實爽脆、味道鮮美,賦予了人們特殊的口感,同時提升了經濟價值。文章論述了蠶豆對魚類脆化過程中生長特性、營養成分、肌肉品質、生理生化指標及消化酶等的影響,探究魚肉脆化的機理,旨在為改良魚肉品質提供一定的理論參考。

1　脆化對魚類生長特性的影響

通過蠶豆飼喂后,增加了魚類的脆性,能使其生長性能發生改變,如體增重率、肝體比、內臟比、肥滿度等。有研究結果表明,飼喂蠶豆后,草魚體增重率顯著小于對照組[5-10]。異育銀鯽和斑點叉尾鮰在飼喂蠶豆后,生長速度減慢[11-12]。脆化的草魚、羅非魚和斑點叉尾鮰,臟體指數和肝體指數(hepatosomatic index,HSI)均顯著降低[7-8,10,12-14],但是也有研究發現用不同的蠶豆提取物飼養的羅非魚沒有顯著差異[15]。此外,通過比較不同的脆化階段,飼喂蠶豆的草魚頭腎體指數(head kidney somatic index,HKBI)先升高后降低,脆化各階段,蠶豆組草魚HKBI和HSI均低于對照組[5]。

上述結果主要與蠶豆所含的營養成分有關[10]。蠶豆含有的氨基酸量和比例不均衡,尤其是蛋氨酸的量低于普通飼料,成為重要的限制性因子。而且,由于蠶豆本身存在蛋白酶抑制劑,影響了腸道蛋白酶活性。此外,蠶豆外皮中的抗營養因子(如縮合單寧0.3%～0.5%;植酸70 mg/100 g)[16]不能通過浸泡而完全消除,能夠結合魚體腸道消化酶,減少了活力;也會使胰蛋白酶、α-糖化酶等的作用下降,從而使草魚利用蠶豆的效率降低[7-9]。

2　脆化對魚類肌肉營養成分的影響

魚類的肌肉含有豐富的營養成分,能夠滿足人們日常的需求。通過蠶豆飼喂脆化后,其所含有的水分、灰分、粗蛋白質、粗脂肪、總糖、氨基酸等都會發生改變。

2.1脆化對魚類肌肉基本營養成分的影響

脆化處理后,異育銀鯽、斑點叉尾鮰和羅非魚肌肉中粗蛋白含量減少,粗灰分無顯著變化[11-12,14,17],而粗脂肪和總糖含量極顯著降低,水分含量極顯著提高[11-12],但羅非魚的粗脂肪含量顯著增加,水分無顯著差異[14,17]。此外,用蠶豆投飼草魚的各個處理組粗脂肪含量均顯著降低,水分含量沒有顯著差異[9,18],而Lin[19]得出水分含量顯著降低。而朱志偉等[20]發現脆肉鯇的粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分含量均高于普通草魚,而水分卻要低一些。通過比較脆化的不同時期,發現其基本營養成分變化不同,其中脆化草魚的水分和粗脂肪質量分數均顯著低于普通草魚,而粗蛋白質量分數隨著脆化時間延長出現顯著增加[21];但對整個脆化過程而言,安玥琦[22]等得出其背肌肌肉的水分減少,粗蛋白顯著增大,其粗脂肪含量在脆化到40～60 d時最多。

蠶豆脆化后,不同的魚類含有的基本營養成分含量變化不同,尤其表現在粗蛋白和粗脂肪,異育銀鯽、斑點叉尾鮰和羅非魚二者含量都減少,但也有研究發現羅非魚的粗脂肪增加;而草魚脆化后二者含量均高于普通草魚,這可能是蠶豆與普通飼料所含的成分差異有關。此外,魚的種類、養殖環境等變化也可能造成以上基本營養成分的改變[23]。

2.2脆化對魚類肌肉蛋白質的影響

蛋白質是魚肉中最重要的成分,骨骼肌是由蛋白質與其他成分結合所形成的[19]。通過實驗發現,脆化后的草魚肌原纖維蛋白[19-21,24]含量提高,肌漿蛋白和基質蛋白的質量分數增加[19-22],堿溶性蛋白的質量分數下降[19-22]。此外,脆化使草魚與羅非魚膠原蛋白含量顯著上升[9-10,14-15,22-26],而倫峰發現其含量無顯著差異[17]。對于上述結果,其原因尚不明確,可能是蠶豆飼料營養的不均衡,造成蛋白質的變化,從而影響魚肉的脆性[21]。

2.3脆化對魚類肌肉氨基酸的影響

蛋白質的營養價值主要取決于其氨基酸的質量分數和組成[21]。用蠶豆飼喂斑點叉尾鮰后,總共檢測到了18種氨基酸,其中必需氨基酸和鮮味氨基酸種類齊全,但二者含量均低于配合飼料組,但是必需氨基酸指數(EAAI)高于配合飼料組[12]。研究發現,草魚肌肉中總游離氨基酸和游離必需氨基酸含量增加[6,9,13,20,24,27-28],而游離呈味氨基酸在減少[9,27],別鵬[6]、毛盼[13]、朱志偉[20]、甘承露[24]、肖調義[28]得出其在增加,但是脆化過程中氨基酸總量、必需氨基酸總量和鮮味氨基酸總量都在增加[21],劉邦輝[25]等發現這三者都在減少。此外,有研究發現,脆化后的草魚含硫氨基酸,疏水性氨基酸和羰基氨基酸在增加,親水性氨基酸在減少[19]。

在配合飼料組和蠶豆組中,斑點叉尾鮰與草魚肌肉所含谷氨酸最高,色氨酸最低,但前者脆化后所有氨基酸含量都在減少,后者卻都增加[12,24]。除甘氨酸外,浸泡蠶豆組和發芽蠶豆組的草魚肌肉中氨基酸含量都在增加[6,9],陳清華[27]等發現甘氨酸和亮氨酸在減小,其余都在增加。除了精氨酸、絲氨酸以及酪氨酸外,脆肉鯇的其它氨基酸含量均高于普通草魚[20]。通過鮮樣和干樣的測定,發現脆肉鯇的谷氨酸在鮮樣中含量增加,在干樣中減少,除異亮氨酸和甘氨酸都減少外,其余氨基酸含量都增加[28]。也有發現除胱氨酸、組氨酸和脯氨酸外,其余氨基酸都在增加[13,25]。在研究草魚整個脆化過程中,其各氨基酸含量會有波動[21]。

氨基酸組成的不同會影響魚肉的營養價值,大部分研究發現脆化后的魚肉氨基酸含量都增加,從而使其具有更佳的營養。

2.4脆化對魚類肌肉礦物質的影響

脆化前后魚肉礦物質含量發生著變化。研究發現脆肉鯇肌肉中鈣的含量提高[18,28],劉邦輝[25]、伍芳芳[26]發現其脆化后,鈣含量顯著增加,而關磊[23]發現其減少,卻無顯著差異。除鐵外[18],鉻、銅、鉀、鈉、鋅、錳等礦物質元素含量無明顯變化[18,23],而伍芳芳[26]等發現隨脆化時間變化,其含量也隨之變化。綜上,飼喂蠶豆改變了魚肉的礦物質含量,尤其是鈣,從而增加了魚肉的營養價值。

2.5脆化對魚類肌肉脂肪酸的影響

脂肪酸有必需脂肪酸和非必需脂肪酸,其中非必需脂肪酸是機體自身可以合成的,它包括飽和脂肪酸和一些單不飽和脂肪酸,而必需脂肪酸要依靠食物提供,它們都是不飽和脂肪酸。朱耀強[12]等比較了蠶豆組和配合飼料組斑點叉尾鮰的脂肪酸組成,發現都包含5種飽和脂肪酸(SFA)和9種不飽和脂肪酸(UFA),而蠶豆組的UFA少于配合飼料組,其中亞油酸(C18∶2)和亞麻酸(C18∶3)遠遠低于配合飼料組。劉邦輝[25]等用蠶豆飼喂草魚后,發現脆肉鯇肌肉中含有26種脂肪酸,其中單不飽和脂肪酸(MUFA)6種,高于配合飼料組,C18∶1含量最高;多不飽和脂肪酸(PUFA)12種,低于配合飼料組;高度不飽和脂肪酸(HUFA)也比配合飼料組少;此外,蠶豆組的SFA高于配合飼料組,UFA低于配合飼料組,而甘承露[24]發現脆化的草魚肌肉SFA減少,UFA增加。伍芳芳[21]等通過分析不同脆化周期的草魚肌肉,共檢出17種脂肪酸,就整個脆化周期來說,SFA和 MUFA有所增加,UFA和PUFA降低。

由此看出,雖然蠶豆喂養能改善其營養成分,但是相對于普通飼料,蠶豆具有的抗營養因子會降低魚類的消化吸收[10],從而減少了魚肉某些脂肪酸的形成。

3　脆化對魚類肌肉品質的影響

魚肉中所含的營養成分與其肌肉品質有一定的關系[29-30],尤其是膠原蛋白的含量對魚肉質構起到主導作用[31-32]。評價魚類肌肉品質的指標有感官、質構、微觀結構和物理性質等。

3.1感官

對于肌肉品質的好壞,感官評價能夠給予最直接的反饋。通過感官分析,脆化后草魚肌肉的硬度、彈性等都優于普通草魚[33]。Yang[34]等發現通過感官專家依據9分制的硬度分析,得出伴隨著脆化周期的延長,其脆性也在增加。

3.2質構

感官和質構是反映肉質好壞的兩種評價手段,通過質構的分析,能夠客觀的得到魚肉品質的高低。朱耀強[12]等用蠶豆飼喂斑點叉尾鮰后,測定的肌肉硬度、彈性、咀嚼性和回復性都增加了,這與用蠶豆飼喂草魚的研究結果一致[9,19,23,33,35]。除了以上四個指標,黏聚性[8]、黏性[9]、黏連性[9,19,33]也都增加,而關磊[23]等得出其凝聚性在減小。在草魚整個脆化過程中,通過對喂養100 d的草魚進行測定,安玥琦[22]等得出硬度、彈性、咀嚼性和回復性都增加了,而伍芳芳[26]、Yang[34]等在脆化養殖100 d之前也得到同樣的結果,而100 d之后都有所降低。此外,有研究發現,脆化的魚肉加熱后以上指標也在增加[12,22,36]。因此,飼喂蠶豆增加了魚肉的硬度、彈性、咀嚼性和回復性等,從而改善了魚肉的質構特性,增強了魚肉品質。

3.3物理性質

物理性質在一定程度上也能夠反映魚肉的品質。蠶豆飼喂羅非魚后,發現肌肉失水率在減少,肌原纖維耐折力在增加[14,17],這與陳度煌[15]用蠶豆提取物喂養得出的結果相同。李寶山[11]等在用蠶豆喂養異育銀鯽后發現,失水率和肌原纖維耐折力都增加。此外,蠶豆喂養草魚后,肌原纖維耐折力增加[9-10,13],背肌失水率在減小[9-10,13];而腹部失水率在增加,這可能與魚肉不同部位的營養成分有關,但是隨著測定失水懸掛時間的延長,脆化草魚的失水率會增加[8,23]。因此,飼喂蠶豆增加了魚肉的肌原纖維耐折力,使肌肉失水率發生變化,從而影響魚肉品質。

3.4微觀結構

魚肉的微觀結構能夠直觀的反映其構造,其肌纖維的直徑和密度與肌肉硬度相關。李寶山在用蠶豆喂養異育銀鯽后發現,浸泡組和發芽組的肌纖維直徑極顯著提高,而發芽組顯著高于浸泡組[11],而他飼喂草魚后得出,肌纖維直徑發芽組顯著低于浸泡組[9],這可能與魚的品種有關。此外,其他研究發現,脆化后的草魚肌纖維直徑減小[35,37],肌纖維密度在增加[23,35,37],而毛盼等[13]發現其肌纖維直徑在增加。在研究脆化的整個過程中,其肌纖維直徑減少,但是70 d時有所增加,肌纖維密度一直在減少[38-39]。而Lin[36]測定了加熱后脆肉鯇肌肉的微觀結構,其肌纖維直徑和密度也在減小。以此看出,微觀結構與魚肉的脆性具有相關性。

除此之外,研究了脆化后魚肉肌原纖維的形態學特性,發現能夠觀察到A帶、I帶和肌節,肌纖維的間距增大[40],而Wu[38]等發現其間距在減小,同時肌節長度在增加。此外,李忠銘[8]通過電鏡發現,脆肉鯇的肌纖維肌絲更為緊密整齊,A帶和I帶較明顯,而吳康[39]得出不同的結果。以此,筆者認為蠶豆的某些活性成分發揮了作用,造成肌肉化學成分的變化,從而使其微觀結構發生變化。

4　脆化對魚類生理生化指標的影響

4.1脆化對魚類血常規的影響

血液是動物機體供氧和運輸營養物質的主要介質,研究發現脆化能夠使魚體血液中的紅細胞和白細胞數量較普通草魚顯著增加[13,39,41]。因此,脆化后的魚類血液具有更強的供養與免疫能力。

4.2脆化對魚類血清酶活性的影響

魚類血清酶活性能夠反應魚體的一些機能,飼喂蠶豆提取物使羅非魚血清中堿性磷酸酶活力顯著提高,超氧化物歧化酶有增加趨勢[42],而張振男[5]、李忠銘[8]、毛盼[13]、吳康[43]得出其活性降低,羅非魚與草魚得出結果不同,可能是魚的品種差異導致的。此外,脆肉鯇血清溶菌酶活性與普通草魚無明顯差異[13],但是脆化后期卻差異顯著[5],天冬氨酸氨基轉移酶和丙氨酸氨基轉移酶[8]、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶[13]活性都在升高。

4.3脆化對魚類血清生化指標的影響

與對照組相比,羅非魚血清中總膽固醇具有減少趨勢,總蛋白顯著降低[42]。李忠銘發現脆肉鯇血清尿素顯著提高,肌酐有所增加,但是其總膽固醇、甘油三酯和總蛋白都顯著減少[8]。此外,脆化后的草魚血清葡萄糖、總膽固醇和尿素氮含量均顯著提高,而血清甘油三酯無明顯差異[13]。

綜上,飼喂蠶豆使魚類總膽固醇、甘油三酯和總蛋白等指標發生變化,這可能和蠶豆作為單一飼料,所含營養成分不足,從而影響了魚類的血清指標。

5　脆化對魚類消化酶的影響

腸道消化酶活力能夠反應魚體對物質的消化吸收,魚體飼料的差異也會造成其消化酶活性的不同。投喂蠶豆使異育銀鯽蛋白酶活力下降[11],這與脆肉鯇的結果相同[7-8]。同時,淀粉酶與脂肪酶活性也有所降低[8]。因此,飼喂蠶豆降低了魚類蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等消化酶的活性,從而對魚類的消化吸收會有所影響。

6　展望

向魚類飼喂蠶豆,使魚類的生長特性、營養成分、肌肉品質、生理生化指標及消化酶等發生改變,在此基礎上探討魚肉脆性的機理,為提高魚肉品質提供理論上的幫助。但是近年來,有學者開始使用PCR-DGGE 技術分析比較了脆肉鯇與普通草魚的腸道菌群[5,44],希望從消化代謝方面來解釋其原因。此外,利用分子生物學等方法對脆肉鯇與普通草魚的基因表達譜進行比較,探討可能使魚肉具有脆性的信號通路,發現了與魚肉脆性相關的基因[45],進一步研究了調控I型膠原蛋白的COL1A1和COL1A2基因,得出它們表達量在脆肉鯇中增加[46]。因此,在前人研究的基礎上,繼續深入研究魚肉蛋白的特性及結構,找出蛋白微觀、二級及空間結構與脆性的關系;此外,可以綜合運用各種分子生物技術,盡可能多的找出與其脆性相關的基因,探究這些基因的變化,進而可能找出這些基因所發揮的功能,以期為魚類肉質改良提供科學參考。

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Advances in effects of broad bean on crispness in fish

FENG Jing1,2,LIN Wan-ling1,LI Lai-hao1,*,YANG Xian-qing1,WANG Jin-xu1,HUANG Hui1,HU Xiao1,HAO Shu-xian1,WU Yan-yan1

(1.Key Laboratory of Aquatic Product Processing,Ministry of Agriculture,National R & D Center for Aquatic Product Processing，South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

As people have demands to the mouthfeel of fish increasingly,people’s attention is increasingly on the improvement of fish meat. Fish have been raised by broad bean,whose characteristics include tightened and crisped fresh quality,delicious taste. The paper summarized effects of broad bean on growth property,nutrient content,muscle quality,physiological and biochemical index and digestive enzyme during fish crisping process in order to supply some references of exploring the mechanism of fish brittleness and improving of fish quality.

broad bean;fish;growth property;nutrient content;muscle quality

2015-12-18

馮靜(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：水產品加工，E-mail：shoufengjing@163.com。

李來好(1963-)，男，博士，研究員，研究方向：水產品加工與質量安全，E-mail：laihaoli@163.com。

國家自然科學基金(31401625)；廣州市珠江科技新星專項(2014J2200019)；廣東省省級科技計劃項目(2015A020209040)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)14-0395-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.14.070