洞庭湖克氏原螯蝦肌肉成分分析及品質特性分析

田 娟許巧情田 羅胡 偉楊長庚郜衛華

(1.中國水產科學研究院長江水產研究所, 武漢 430223; 2.長江大學動物科學學院水產系, 荊州 434024; 3.淡水水產健康養殖湖北省協同創新中心, 武漢 430070; 4.荊州職業技術學院, 荊州 434023)

洞庭湖克氏原螯蝦肌肉成分分析及品質特性分析

田 娟1,2,3許巧情2田 羅4胡 偉2楊長庚1郜衛華2

(1.中國水產科學研究院長江水產研究所, 武漢 430223; 2.長江大學動物科學學院水產系, 荊州 434024; 3.淡水水產健康養殖湖北省協同創新中心, 武漢 430070; 4.荊州職業技術學院, 荊州 434023)

通過對洞庭湖克氏原螯蝦肌肉成分進行分析, 并與其他產地克氏原螯蝦進行比較, 進而較為科學的評定其品質特性。結果表明: 克氏原螯蝦含肉率為20.21%, 水分和灰分含量分別為79.46%和1.17%, 粗蛋白和粗脂肪含量分別16.67%和0.77%; 對肌肉的質構特性分析表明克氏原螯蝦肌肉硬度小, 易咀嚼; 肌肉中含18種氨基酸, 其中包括8種必需氨基酸, 必需氨基酸指數為80.02%, 氨基酸總含量為16.06%, 鮮味氨基酸含量為5.98%;依據氨基酸化學評分, 克氏原螯蝦的第一限制性氨基酸是含硫氨基酸(甲硫氨基酸和胱氨酸), 第二限制性氨基酸是纈氨酸。測定了克氏原螯蝦肌肉中15種脂肪酸占肌肉鮮質量的含量, 其總脂肪酸含量為6.66‰, 其中不飽和脂肪酸含量為4.94‰, n-3與n-6多不飽和脂肪酸比值為1.73。綜上所述, 洞庭湖克氏原螯蝦具有較高的食用價值和養殖價值。

克氏原螯蝦; 肌肉成分; 質構特性; 氨基酸; 營養價值

克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)俗稱淡水小龍蝦, 屬甲殼綱、十足目、鰲蝦科、原螯蝦屬, 是我國常見的四大淡水經濟養殖蝦類之一[1]。克氏原螯蝦近年在國內發展迅猛, 其總產量從2005年的8×107kg, 發展到2014年的6.6×108kg, 其中湖北省2014年總產量為3.93×108kg, 位居全國第一位[2]。并且因其色澤鮮艷、味美而深受消費者喜愛, 形成了獨特的小龍蝦飲食文化[3], 創造了地域性品牌, 如“盱眙小龍蝦”[4]、“鄱陽湖小龍蝦”[5]、“潛江小龍蝦”[6]等。但種苗不足和無專門的高質量飼料一直是克氏原螯蝦發展難題, 總體上小龍蝦產業現在呈現供不應求、品質退化、研發不夠、成果有限的局面[3]。

有學者也針對克氏原螫蝦對飼料中某些營養素的需要量[7—10]及其營養價值[11—13]等方面進行了研究, 發現克氏原螯蝦與羅氏沼蝦(Macrobrachium rosenbergii)、日本沼蝦(M.nipponerlse)和南美白對蝦(Litopenaeus vannomei)等相比, 肌肉中銅、鉛含量最低[12], 并且必需氨基酸豐富, 也發現其營養價值如脂肪含量、鮮味氨基酸含量等存在地域性差異[4,5,11]。洞庭湖是湖北省小龍蝦良種選育重要的親本采集地之一[14], 營養價值是作為親本選育的重要參考指標, 而目前關于洞庭湖小龍蝦營養成分分析方面未見文獻報道。本研究通過對洞庭湖克氏原螯蝦肌肉營養成分進行測定和分析, 并將其營養價值和品質特性與其他產地的克氏原螯蝦進行比較, 以期為克氏原螯蝦的繁殖和飼料開發提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

實驗用克氏原螯蝦野生種群樣本于2016年4月捕自湖南省岳陽市洞庭湖水域。采回后在長江水產研究所室內循環水系統暫養, 先饑餓24h, 篩選出體格健壯且規格一致的克氏原螯蝦50尾, 雌雄各占一半, 然后飽食投喂蝦飼料1d (9:00、17:00各1次),接著繼續饑餓24h, 采樣測量, 其體長(8.2±1.0) cm,體質量(32.8±5.2) g, 經鑒定為2齡。

1.2 指標測定

含肉率測定先用紗布擦干蝦體表水分, 然后打開甲殼, 除去蝦殼, 小心剖開蝦體腹部, 取出完整腹部肌肉并稱質量, 記錄數據。含肉率(%)=蝦體腹部肌肉質量×100/蝦體總質量。共計測定20尾。

質構特性測定選取腹部完整的新鮮腹部肌肉塊, 裁剪成5 mm×5 mm×3 mm的小方塊, 采用TVT-300XP型質構儀(波通瑞華科學儀器北京有限公司)進行質地剖面分析法(Texture profile analysis, TPA)測定肌肉的硬度、凝聚性、彈性、回復性、黏性和咀嚼性等指標, 具體操作參照吳凡等[15]的方法。共計測定10尾克氏原螯蝦, 每尾測2個平行。

基本成分分析腹部肌肉水分含量采用冷凍干燥法測定, 即使用CHRIST型冷凍干燥機冷凍干燥48h; 粗蛋白采用凱氏定氮法(GB/T5009.5);粗脂肪采用索氏抽提法(GB/T5009.6); 粗灰分采用灼燒稱重法(GB/T5009.4)。共計測定10尾克氏原螯蝦。

氨基酸含量的測定將5尾蝦的腹部肌肉進行混合均勻, 最后以混合凍干粉為樣本進行氨基酸含量的測定。具體操作為精準稱取約20 mg的冷凍干燥肌肉粉并記錄, 置于玻璃試管中, 加入5 mL過氧甲酸在0℃下氧化16h(含硫氨基酸氧化); 然后加0.84 g焦亞硫酸鈉在0℃終止氧化30 min; 接著加入25 mL鹽酸苯酚溶液(體積比1鯰1), 放置于110℃烘箱中水解24h; 再加入內標正亮氨酸; 以及加入19 mL 3 mol/L NaOH溶液, 然后用鹽酸檸檬酸溶液將溶液pH調為2.2; 最后用孔徑0.22 μm濾膜過濾, 取20 μL濾液與氨基酸標準品一起上機測定。所采用的氨基酸分析儀為英國Biochrom 30+。

脂肪酸含量的測定將5尾蝦的腹部肌肉進行混合均勻, 最后以混合凍干粉為樣本進行脂肪酸含量的測定。具體操作為精準稱量冷凍干燥肌肉粉約5—10 mg并記錄, 置于20 mL的頂空瓶中; 加2 mL濃硫酸甲醇溶液(體積比1鯰19), 300 μL甲苯, 25 μL 0.2%BHT甲醇溶液(質量比); 渦旋1min; 然后置于90℃恒溫水浴鍋中甲酯化1.5h; 在反應完成后樣本中加入2 mL 0.9%氯化鈉水溶液(質量比), 10 μL 5 mg/mL的C17:0內參標準品, 并加1 mL正己烷萃取; 取上清液送樣檢測。所采用的氣相色譜儀為美國Agilent 7890A。色譜條件: 色譜柱HP-FFAP (30 m× 0.25 mm, 0.25 um), 進樣口溫度: 260℃, 檢測器溫度: 280℃, 程序升溫: 150—210℃(10℃/min, 6min)→210℃(6min)→210—230℃(20℃/min, 1min)→230℃(7min), 載氣(N2)流量: 3 mL/min, 燃氣(H2)流量: 47 mL/min, 助燃氣(Air)流量: 400 mL/min, 分流比: 1鯰20, 壓力22.645 psi, 進樣量: 2.0 μL。本實驗所采用脂肪酸標準品為37種, 最終共有15種脂肪酸出現具有統計學意義的峰值。根據內參標準品C17:0的峰面積和質量, 以及校正因子, 求得15種脂肪酸占冷凍干燥肌肉粉質量的千分比, 最終轉換為占鮮肉質量的千分比。

營養品質評價方法蛋白質的氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)和必需氨基酸指數(EAAI)按照以下公式計算。

式中: n為比較的氨基酸個數; A、B、C …J為魚肌肉蛋白質的必需氨基酸含量(%, 干物質); AE、BE、CE …JE為全雞蛋蛋白質的必需氨基酸含量(%, 干物質)。

1.3 數據處理

實驗數據用Excel和SPSS19.0軟件進行統計分析, 結果以平均值±標準差(X±SD)表示。

2 結果

2.1 含肉率與肌肉常規營養成分

本實驗的克氏原螯蝦含肉率為20.21%。肌肉中水分含量為(79.46±0.41)%, 粗蛋白含量為(16.67±0.11)%, 粗脂肪含量為(0.77±0.02)%, 粗灰分含量(1.17±0.01)%。不同產地的克氏原螯蝦水分、粗蛋白、灰分含量差異不顯著, 但是在粗脂肪含量上存在差異, 盱眙最低, 而常熟市最高。相對其他經濟蝦類, 南美白對蝦的粗蛋白含量較克氏原螯蝦高29.4%, 日本對蝦的脂肪含量是它的2.7倍(表 1)。

2.2 肌肉質構指標

在本實驗中測得克氏原螯蝦肌肉硬度為(423.83±38.40) g, 凝聚性為(0.47±0.02), 咀嚼性為(89.16±10.84) g。克氏原螯蝦肌肉的彈性、黏性和回復性分別為(0.38±0.08) mm、(207.15±19.51) g和(0.24±0.03)(表 2)。在相同測試條件下, 同一時間本實驗室測定了4種魚的背部肌肉質構指標[21], 發現克氏原螯蝦質構指標較4種魚類顯著降低(P< 0.05)。

表 1 一些經濟蝦類肌肉營養成分(%鮮肉重)Tab.1 Muscle nutrient contents in some economic shrimp (% wet)

表 2 克氏原螯蝦及4種魚類肌肉質構指標Tab.2 Structure index of muscle of Procambarus clarkia and some shrimp

2.3 肌肉脂肪酸含量

克氏原螯蝦肌肉中主要含有15種脂肪酸(表 3),其中飽和脂肪酸(SFA) 4種, 單不飽和脂肪酸(MUFA) 4種, 多不飽和脂肪酸(PUFA) 7種。總脂肪酸含量為6.66‰, 含量最高的SFA、MUFA、n-6 PUFA和n-3 PUFA分別為C10:0 (0.90‰)、C18:1 (1.91‰)、C22:4n-6 (0.68‰)和C22:6n-3 (0.40‰)。總SFA、MUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA的含量分別為2.19‰、2.45‰、0.90‰和1.56‰, 且n-6/n-3為1.73, 總SFA/MUFA/PUFA為9鯰10鯰10。

2.4 肌肉氨基酸含量

表 3 克氏原螯蝦脂肪酸含量分析(鮮肉重)Tab.3 Muscle fatty acid contents of Procambarus clarkii

克氏原螯蝦肌肉氨基酸含量結果見表 4。實驗中共檢測出18種氨基酸(因酸水解處理, 色氨酸未檢出), 其中含人體必需氨基酸7種, 半必需氨基酸2種, 非必需氨基酸9種。肌肉中氨基酸總含量(TAA)為16.06%, 在非必需氨基酸中, 谷氨酸含量最高(2.67%), 其次為精氨酸和天冬氨酸, 含量最低的是牛磺酸(0.02%)。肌肉必需氨基酸占總氨基酸的36.00%, 其中賴氨酸含量最高(1.36%), 甲硫氨酸含量最低(0.40%)即為第一限制氨基酸。鮮味氨基酸的總量為5.98%。經與其他產地克氏原螯蝦比較, 發現甲硫氨酸均含量最低, 盱眙的總氨基酸含量最低, 較鄱陽湖和常熟市低10.41%和11.04%, 洞庭湖居中。而鮮味氨基酸含量方面, 洞庭湖和盱眙的含量偏低, 鄱陽湖和常熟市的相對較高。

2.5 肌肉營養品質分析

表 4 克氏原螯蝦氨基酸含量分析(鮮肉重)Tab.4 Muscle amino acid contents of Procambarus clarkii (% wet)

表 5 洞庭湖與其他產地的克氏原螯蝦AAS、CS、EAAI的比較Tab.5 Contents of AAS, CS and EAAI in Dongting Lake and other origin

由表 5可知, 克氏原螯蝦肌肉中賴氨酸的AAS和CS評分結果最高, 分別為1.50和1.16, 含量超過FAO推薦值和全雞蛋水平。蛋-胱氨酸和纈氨酸的AAS和CS評分結果相對較低, 其為克氏原螯蝦肌肉限制性氨基酸。限制性氨基酸受到產地的影響,根據CS評分, 鄱陽湖和盱眙產地的第一限制氨基酸是苯丙-酪氨酸, 而常熟市和洞庭湖產地為蛋-胱氨酸。在EAAI指數上, 鄱陽湖最低, 常熟市最高。

3 討論

3.1 一般營養成分和質構指標

本實驗所采用的2齡克氏原螯蝦, 其體長為(8.2±1.0) cm, 體質量為(32.8±5.2) g。唐建清等[22]用Von Bertarlanffy生長模型擬合克氏原螯蝦體重增長曲線, 發現雌體性成熟年齡為0.8年, 拐點年齡和體重分別在3.0年和37.9 g, 而雄體分別在0.7年、2.5年和33.6 g。這說明本實驗所使用的克氏原螯蝦各部分機能完全成熟, 屬于2齡成蝦, 所測定指標可用來作為食用蝦和親本蝦的參考依據。

含肉率是評價水產品品質、親本種質和經濟性狀等的指標之一。洞庭湖克氏原螯蝦含肉率為20.21%, 低于日本沼蝦(37.6%)[9]、紅螯螯蝦(31.5%)[16]和日本對蝦(39.21%)[20], 但是高于南京地區克氏原螯蝦成蝦(15.33%)[23]和鹽城地區克氏原螯蝦成蝦(13.60%)[24], 這表明克氏原螯蝦的含肉率較其他經濟蝦類偏低, 且受到生長階段、生活環境和產地的影響[23,24]。從含肉率這個指標分析, 洞庭湖克氏原螯蝦適合作為種質資源。在基本營養成分方面, 洞庭湖克氏原螯蝦的水分、粗蛋白、灰分含量較其他產地的差異不顯著, 但是在粗脂肪含量上存在差異。野生動物粗脂肪含量除與種類和產地有關外, 可能還受到采樣時間及年齡等多方面影響。

TPA是利用質構儀來模擬食物咀嚼過程, 對食物進行壓迫而反映一系列質構特性, 目前已被廣泛用以評價水產品的肉質[25—27]。硬度反映了擠壓樣品的力量; 凝聚性則是魚肉抵抗受損并緊密連接使其保持完整的性質, 反映了細胞間結合力的大小;回復性和彈性反映著魚肉的生物體彈性[15]。目前還未見關于克氏原螯蝦質構特性的報道。在同一時間同一測試條件下, 洞庭湖克氏原螯蝦肌肉質構指標較魚類顯著降低。這可能是由于硬度受水產品的體質量和營養指標的影響較大, 認為硬度與水分含量呈負相關, 與粗脂肪和體質量呈正相關[28],而蝦類相對魚類水分含量高、脂肪含量低且個體小[29]。這也表明克氏原螯蝦硬度低易咀嚼, 適合嬰幼兒和老年人食用。

3.2 氨基酸組成

各種氨基酸的含量是決定水產品質量的另一個重要指標。洞庭湖克氏原螯蝦肌肉(鮮樣)中TAA為16.06%, 略低于鄱陽湖克氏原螯蝦(17.04%)[5]和常熟市克氏原螯蝦(17.12%)[11], 但與日本對蝦接近(16.14%)[20], 略高于日本沼蝦(15.55%)[17]。在必需氨基酸方面, 洞庭湖克氏原螯蝦肌肉EAAI為80.02,高于鄱陽湖克氏原螯蝦(56.36)[5], 以及南美白對蝦(47.79)和中國對蝦(40.46)[18]。這說明克氏原螯蝦必需氨基酸的滿足率較高, 是一種營養價值較高的蝦類, 對于以谷物為主的膳食者來說可起到補充作用, 從而提高人體對蛋白質的利用率。根據CS評分, 洞庭湖克氏原螯蝦第一限制性氨基酸為蛋-胱氨酸, 第二限制性氨基酸為Val, 這與常熟市克氏原螯蝦、南美白對蝦、日本沼蝦一致[5], 說明蛋-胱氨酸是蝦類普遍缺乏的氨基酸。

蝦類之所以鮮美, 與其含有豐富的鮮味氨基酸有關, 蝦類的鮮美味道是由Glu、Asp、Gly和A1a等4種氨基酸的含量決定的, 其中Glu的鮮味最強, 其次為Asp, 而Gly和A1a是呈甘味的特征性氨基酸[30]。洞庭湖克氏原螯蝦肌肉中鮮味氨基酸總含量為5.98%, 與東北鰲蝦(6.05%)[11]和羅氏沼蝦(5.99%)[19]接近, 低于日本沼蝦(7.66%)[17]。其中Glu含量為2.67%, 高于羅氏沼蝦(1.70%)[19], 亦高于一些名貴水產品, 如海水鯛科魚(1.50%—2.59%)[31]、長江刀鱭(Coilia ectenes)(2.14%)[32]、黃鱔(1.41%)[33]等。這可能是蝦類鮮味高于魚類的原因之一。從產地來看, 不同產地的克氏原螯蝦在氨基酸總量、必需氨基酸和鮮味氨基酸總量存在差異, 這可能與其所生活的環境和攝取食物有關。總體上, 洞庭湖克氏原螯蝦氨基酸營養價值居中。

3.3 脂肪酸組成

以前對水產品中的脂肪酸含量測定多采用峰面積歸一法進行定量分析, 求得各脂肪酸在總脂肪酸中的相對百分含量, 因此所得的含量為相對含量。在本文中采用克氏原螯蝦中不含有的奇數飽和脂肪酸C17:0為內參標準品[34,35], 根據C17:0的峰面積和質量, 以及校正因子, 求得各脂肪酸占冷凍干燥肌肉粉質量的百分比, 最終轉換為占鮮肉質量的千分比, 因此得到了克氏原螯蝦中各脂肪酸的絕對含量。在現有的科研基礎上, 本實驗共對37種水產品中常報道的脂肪酸進行了測定, 最后測定出具有統計意義的15種。本實驗中的粗脂肪含量為0.77%, 而總脂肪酸為0.66%, 即總脂肪酸含量占到86%。同時注意到, 國家標準中粗脂肪抽提的溶劑為石油醚, 而石油醚主要抽提非極性脂肪, 而脂肪酸測定所采用的濃硫酸甲醇溶液對脂肪酸進行甲酯化, 除非極性脂肪外, 還會抽提出部分極性脂肪,在魚類上極性脂肪大概占魚體質量的1%[36,37]。這也說明以前根據樣品脂肪酸組成(某種脂肪酸占總脂肪酸的百分比)與樣品粗脂肪含量來計算某種脂肪酸的含量并不準確。本文為蝦類所含的脂肪酸提供了更翔實可靠的數據。

隨著社會發展, 最低必需脂肪酸攝入水平不再是消費者的關注點, 最佳攝入值與比例越來越受重視。中國營養學會在《中國居民膳食營養素參考攝入量》中提出∑SFA鯰∑MUFA鯰∑PUFA為1鯰1鯰1為最佳, 多不飽和脂肪酸n-6和n-3的適宜比值為(4—6)鯰1[38]。目前我國居民主要飲食脂肪源即家禽肉類和植物油的n-6和n-3的比值均遠大于該值[39]。因此, 在膳食中需要增加富含n-3PUFA的食物平衡脂肪酸的攝人。水產品是人類攝取必需脂肪酸, 特別是長鏈高不飽和脂肪酸(LC-HUFA)的主要來源,并且攝入少量的n-3系列LC-HUFA即可起到預防冠心病、血管動脈粥和猝死等作用[40]。洞庭湖克氏原螯蝦∑SFA鯰∑MUFA鯰∑PUFA為9鯰10鯰10, 且n-3/n-6為1.73鯰1, 同時研究還表明水產品所特有的芳香氣味大部分與n-3系列PUFA分解產生的揮發性物質有關, 如EPA和DHA[41]。這表明膳食中增加克氏原螯蝦的攝人可平衡人體所攝食的脂肪酸, 并增加了食用者的食欲, 有利于人體健康。

4 結論

洞庭湖克氏原螯蝦和其他產地克氏原螯蝦相比, 含肉率相對價高, 營養價值無顯著性差異。根據CS評分, 第一限制性氨基酸為蛋-胱氨酸, 第二限制性氨基酸為Val, 必需氨基酸的滿足率較高。肌肉鮮味氨基酸和PUFA總含量較高, 且n-3PUFA含量豐富, 適宜于老幼食用。

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THE MUSCLE COMPOSITION ANALYSIS AND FLESH QUALITY OF PROCAMBARUS CLARKIA IN THE DONGTING LAKE

TIAN Juan1,2,3, XU Qiao-Qing2, TIAN Luo4, HU Wei2, YANG Chang-Geng1and GAO Wei-Hua2
(1.Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430223, China; 2.Yangtze University, College of Animal Science, Department of Aquaculture, Jingzhou 434024, China; 3.Freshwater Aquaculture Collaborative Innovative Centre of Hubei Province, Wuhan 430070, China; 4.Jingzhou Institute of Technology, Jingzhou 434023, China)

To evaluate the quality characteristics of red swamp crayfish, Procambarus clarkia, fifty crayfish from the Dongting Lake were used to analyze muscle composition and flesh quality that were compared with those from other origins.The results showed that the meat rate was 20.21%, and that the contents of moisture, ash, crude protein and lipid were 79.46%, 1.17%, 16.67% and 0.77%, respectively.According to texture properties, the muscle of crayfish was lower hardness and easily chewed.Eighteen amino acids including 8 essential amino acids were detected in muscle, and its essential amino acid index (EAAI) was 80.02%, and total amino acid was 16.06%, and flavor amino acid content was 5.98%.According to chemistry score, the first limiting amino acid was sulfur containing amino acid (methionine and cysteine amino acid), and the second limiting amino acid was valine.There were 15 fatty acids in muscle, and the content of unsaturated fatty acid content was 4.94‰ by weight of total wet muscle, and the ratio of n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acid was 1.73.These results suggest that crayfish has high edible and economic value.

Procambarus clarkii; Muscle composition; Texture characteristics; Fatty acids; Nutritional value

S965

A

1000-3207(2017)04-0870-08

10.7541/2017.108

2016-08-15;

2016-12-26

湖北省教育廳項目(B2016035); 中國水產科學研究院基本科研業務費(2016JBF0202) 資助 [Supported by the Hubei Provincial Department of Education (B2016035) and Central Public-interest Scientific Institution Tasal Research Fund, CAFS]

田娟(1983—), 女, 湖北蘄春人; 博士; 主要從事水產動物營養學研究。E-mail: tianjuan@yfi.ac.cn

郜衛華(1977—), 女, 湖北襄陽人; 博士; 主要從事水產營養與飼料研究。E-mail: gwh105@126.com