養(yǎng)殖中華鱘肉質(zhì)、營養(yǎng)成分及風(fēng)味分析

徐 柳,范遠(yuǎn)景,*,王明和,劉培志,楊登玲,代子玲,童今柱,婁鵬祥

(1.合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,安徽合肥 230009; 2.安徽劉郎食品有限公司,安徽宣城 242000)

魚肉富含蛋白質(zhì)且脂肪含量很低,是膳食中維生素、礦物質(zhì)的良好來源[1],目前市場上銷售的加工水產(chǎn)品種類繁多,有干制品、熏烤制品、發(fā)酵制品、魚糜制品、風(fēng)味即食小食品、罐頭食品等15個(gè)品系[2]。其加工原料品種多、形體小,可食部分比例相對較低[3],鱘魚(AciPenser),也稱鱘龍,輻鰭魚綱,是淡水魚類中個(gè)體最大、壽命最長的魚類[4],中華鱘肉多刺少且魚刺較大,與市場上常見的水產(chǎn)品加工原料鯉魚、鯽魚、普通草魚等魚類相比,中華鱘肌纖維直徑和肌纖維密度大小適中、蛋白質(zhì)含量較高、脂肪含量較低、風(fēng)味獨(dú)特,在實(shí)踐生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

由于人工養(yǎng)殖起步晚,目前以中華鱘為原料的加工產(chǎn)品極為稀少,其消費(fèi)渠道仍然以鮮魚烹飪?yōu)橹?。近年?隨著鱘魚人工繁殖和養(yǎng)殖技術(shù)的成功和推廣,我國鱘魚養(yǎng)殖業(yè)取得了顯著的成績,鱘魚的養(yǎng)殖面積和養(yǎng)殖產(chǎn)量逐年遞增[5]。宣城地區(qū)中華鱘人工養(yǎng)殖的成功就是最好的證明,宣城地區(qū)有近10萬斤的人工養(yǎng)殖中華鱘,其中有近800條百斤以上的中華鱘,1斤左右的中華鱘數(shù)量最多,將近6萬條,宣城地區(qū)中華鱘的人工養(yǎng)殖周期為1～10年不等。

本實(shí)驗(yàn)以具有代表性的當(dāng)季1年齡中華鱘為原料,研究其肉質(zhì)、營養(yǎng)成分及風(fēng)味,可為中華鱘精深加工生產(chǎn)提供工藝設(shè)計(jì)參考和理論依據(jù),擴(kuò)大中華鱘資源綜合利用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中華鱘 宣城人工鱘魚養(yǎng)殖基地,6尾1年齡健康活體,重量為(1803.4±17.9) g,體長為(43.14±2.21) cm,宰殺后現(xiàn)用,剩余部分保存于-40 ℃冰箱中;牛血清白蛋白 上海源聚生物科技有限公司;氫氧化鈉 無錫展望化工試劑有限公司;硫酸銅 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;碘化鉀 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀 西隴化工股份有限公司;石油醚(30～60 ℃) 上海蘇懿化學(xué)試劑有限公司;鹽酸 上海振企精細(xì)化學(xué)品有限公司;所有試劑 均為國產(chǎn)分析純。

TA-XT2i/50型物性分析儀 英國Stable Micro Systems;SC-80C全自動色差計(jì) 北京康光儀器有限公司;pH-10/10筆式酸度計(jì) 上海迪也姆儀器有限公司;YB型系列電子天平 上海安亭科學(xué)儀器廠;TGC-16C臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;CT15RT臺式高速冷凍離心機(jī) 上海天美生化儀器設(shè)備工程有限公司;YHG-9202型紅外干燥箱 上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;752紫外-可見光分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器有限公司;LGJ-12型冷凍干燥機(jī) 北京松源華興科技發(fā)展有限公司;TA-288針式食品中心溫度計(jì) 鄭州市亞信達(dá)儀表有限公司;JSM-6490LV掃描電子顯微鏡 日本電子制造公司;HH-2孔數(shù)顯水浴鍋 江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;Trace MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Finnigan公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 肉色的測定 參考Tadeusz等[6]的方法采用色差計(jì)進(jìn)行測定,色差計(jì)應(yīng)配備D65光源,波長400～700 nm,肉樣厚度不少于1 cm,垂直肌纖維方向切開,橫斷面在室溫下氧合40 min后測定。氧合過程環(huán)境風(fēng)速小于0.5 m·s-1,每條魚每個(gè)魚肉部位選取3個(gè)肉樣重復(fù)測定3次后取平均值[7]。

1.2.2 pH的測定 參考劉文營等[8]的方法進(jìn)行測定,在6條中華鱘背部和腹部用手術(shù)刀分別切取3份肌肉組織各10.0 g,置于小燒杯內(nèi),加入50 mL蒸餾水混合,靜置10 min,用pH計(jì)測定pH后取平均值。

1.2.3 嫩度的測定 參考NY/T1180-2006[9]測定,在6條中華鱘背部和腹部用手術(shù)刀各切取3份4 cm×1 cm×1 cm整塊肉樣,將肉樣煮至中心溫度達(dá)到70 ℃時(shí),冷卻至室溫后用物性儀測定剪切力,每個(gè)肉樣做3次重復(fù),取平均值。

1.2.4 持水力的測定 參考曹玲等[10]的方法,利用遠(yuǎn)紅外水分測定儀測定魚肉樣品含水量,另外,稱取1 g同等條件下的不同部位魚肉樣品各3份剁碎,置于離心管中,稱重后放在冷凍離心機(jī)中離心(溫度18～20 ℃、轉(zhuǎn)速7800 r/min、分離因數(shù)23300,時(shí)間30 min),取出離心管,將離心出的水倒出并用濾紙將其表面的水分吸干,將樣品及離心管一起稱重,持水力計(jì)算公式如下:

式中:WHC為樣品持水力;W為樣品含水量;m1為離心前樣品和離心管質(zhì)量;m2為離心后樣品和離心管質(zhì)量;m0為樣品質(zhì)量。

1.2.5 失水率的測定 參考戴四發(fā)等[11]的方法,在每條中華鱘背部和腹部各稱取3份約0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的正方體肉樣,稱質(zhì)量(m1/g),然后置于上下各16層濾紙中間,壓力儀施壓75 N,保持5 min,撤壓后稱肉樣重(m2/g),失水率(D)的計(jì)算公式如下:

1.2.6 滴水損失的測定 參考王莉等[12]的方法,在每條中華鱘背部和腹部各稱取3份5 cm×1 cm×1 cm的肉樣,在天平上稱其質(zhì)量(m1/g)后,把樣品懸掛在掛鉤上,然后裝在塑料袋中,確保塑料袋不會接觸到樣品,將其吊掛在濕度、氣流、溫度(通常是2～4 ℃)恒定的環(huán)境中。24 h后,從鉤上取下樣品,再稱質(zhì)量(m2/g)。重復(fù)測定3次取平均值。滴水損失計(jì)算公式如下:

式中:DL為滴水損失;m1為測定前肉樣質(zhì)量;m2為測定后肉樣質(zhì)量。

1.2.7 蒸煮損失的測定 參考王莉等[12]的方法,在每條中華鱘背部和腹部分別稱取3份5 cm×1 cm×0.3 cm的整塊肉樣,稱質(zhì)量(m1/g),放入80 ℃的恒溫水浴鍋中加熱,用TA-288針式食品中心溫度計(jì)測定肉樣的中心溫度,待肉樣中心溫度達(dá)到70 ℃時(shí),將肉樣取出冷卻至室溫,用濾紙吸去肉樣表面的水分后,稱質(zhì)量(m2/g),蒸煮損失計(jì)算公式如下:

式中:CL為蒸煮損失;m1為測定前肉樣質(zhì)量;m2為測定后肉樣質(zhì)量。

1.2.8 肌纖維 參考岑劍偉等[13]的方法,將魚肉樣品應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)觀察。將6條中華鱘不同部位新鮮魚肉切成1 cm×1 cm×0.5 cm的肉塊后,冷凍備用。

掃描電鏡樣品制備與觀察流程為:將冷凍后的肉塊取出后沿垂直于肌纖維方向進(jìn)行切片,切片厚度小于1 mm,然后冷凍干燥24 h,取出后進(jìn)行噴金,用掃描電鏡觀察;分別放大150,500,2500 倍進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)、肌束膜和肌內(nèi)膜觀察;另外在150 倍和1000 倍下分別拍攝4 張圖片用于肌纖維密度和肌纖維直徑的測量,使用Digimizer軟件,每張圖片隨機(jī)挑選各10 個(gè)測量點(diǎn)取平均值。

1.2.9 水分含量的測定 參考GB 5009.3-2010《食品中水分的測定》[14]進(jìn)行操作。

1.2.10 粗脂肪含量的測定 采用索氏抽提法,參照GB/T9695.7-2008[15]。

1.2.11 可溶性蛋白含量的測定 參考Joo[16]等的方法并稍做修改,采用雙縮脲試劑法測定可溶性蛋白的含量,分別精確稱取肉樣0.5 g,放入50 mL離心管中,加入10 mL冰浴碘化鉀提取液(1.1 mol/L碘化鉀溶于0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液,pH7.2),低速勻漿(6500 r/min)2次,每次30 s,每次間隔30 s。將勻漿液置于搖床上,4 °C條件下抽提12 h,對抽提液進(jìn)行分裝,離心分離,吸取上清液,采用雙縮脲方法測定上清液中蛋白濃度。

雙縮脲標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:分別吸取0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 mL濃度為10 mg/mL的牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液,用蒸餾水補(bǔ)至1 mL后加入4 mL雙縮脲試劑,混勻,室溫(20～25 ℃)下靜置30 min后于540 nm波長條件下進(jìn)行比色測定。同時(shí)做空白對照液。以吸光度值為縱座標(biāo),蛋白質(zhì)的含量為橫座標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,即y=0.0415x+0.077,決定系數(shù)R2=0.9982。

1.2.12 總蛋白質(zhì)含量的測定 參考GB/T 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[17]進(jìn)行操作。

1.2.13 灰分的測定 參考GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》[18]進(jìn)行操作。

1.2.14 礦物質(zhì)含量的測定 主要采用AAS原子吸收光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法以及高效液相色譜法進(jìn)行檢測。

1.2.15 風(fēng)味 參照沈君臣[19]的方法:采用DB-5MS毛細(xì)管色譜柱對中華鱘背部魚肉樣品風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取、分離,氣相色譜儀解吸溫度為 250 ℃,解析時(shí)間為2 min,采用不分流模式,解吸爐溫為40 ℃。進(jìn)樣口溫度250 ℃,接口溫度250 ℃;起始柱溫40 ℃,保持2 min,以5 ℃·min-1升溫至60 ℃,且無保留,再以10 ℃·min-1升溫至230 ℃,且保留10 min。根據(jù)GC-MS檢測到的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索與MAINLIB、NISTDEMO、REPLIB和WILLEY標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行匹配及比對,一般選擇匹配度大于800的鑒定結(jié)果(最大值為1000)為可取結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)平行,用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù),運(yùn)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn),p<0.05時(shí),差異顯著,p<0.01時(shí),差異極顯著。測定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉質(zhì)比較分析

中華鱘背部的L*值、a*值和肌纖維直徑分別較腹部高1.04、0.48、1.66 μm,pH較腹部低0.06,且不同部位無顯著差異(p>0.05),中華鱘背部剪切力、失水率、蒸煮損失分別為2.26×103g、38.05%、27.32%,分別較中華鱘腹部顯著高0.37×103g、7.02%、7.91%(p<0.05),中華鱘背部b*值、持水力、滴水損失、肌纖維密度分別為12.96、62.21%、41.76%、112.89 N·(mm2)-1,分別較中華鱘腹部顯著低1.30、4.11%、4.45%、60.79 N·(mm2)-1(p<0.05)。

L*值、a*值和b*值分別代表肉色的亮度、紅度和黃度,L*值和a*值越高肉色越好,而b*值越低肉色越好,中華鱘背部魚肉色澤的亮度和紅度高于腹部,而黃度低于腹部,故背部魚肉色澤較腹部好；中華鱘背部pH略低于腹部,pH直接反映魚肉酸堿性,是用于評價(jià)魚肉品質(zhì)特別是鮮肉品質(zhì)的一項(xiàng)常規(guī)指標(biāo),在同等條件下,中華鱘背部鮮度略高于腹部；嫩度是肉品質(zhì)的一個(gè)重要方面，是肉質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性的反映[20]。中華鱘背部嫩度低于腹部,中華鱘肌纖維和微觀結(jié)構(gòu)差異,也正好驗(yàn)證了這一點(diǎn)；肌肉持水力直接影響到肌肉產(chǎn)品的口感、多汁性、貯存性、加工性以及咀嚼性等方面,是一項(xiàng)重要的評價(jià)指標(biāo)[21]。本實(shí)驗(yàn)中華鱘背部持水力顯著低于腹部(p<0.05);蒸煮損失用于評價(jià)肌肉在熱加工過程中的損失情況,中華鱘背部蒸煮損失顯著高于腹部(p<0.05),反映背部的抗熱處理程度較腹部低。

表1 中華鱘肉質(zhì)指標(biāo)的比較分析Table 1 Comparative analysis of meat quality indexes of Chinese sturgeon

2.2 肌纖維的形態(tài)學(xué)觀察

從橫截面觀察到,中華鱘背部肌纖維較腹部更緊密,推測出中華鱘腹部嫩度更高,從肌束膜、肌內(nèi)膜超微結(jié)構(gòu)可知不同部位肌束膜和肌內(nèi)膜結(jié)構(gòu)無明顯差異。魚類肌纖維的直徑和肌纖維密度被認(rèn)為是決定質(zhì)地的一個(gè)重要指標(biāo)[22],由圖1測量可得,中華鱘肌纖維直徑在35～40 μm之間,高于鯉魚和鯽魚(10～15 μm),低于普通草魚(110 μm左右),略低于脆肉鯇(65～70 μm),中華鱘肌纖維密度在100～200 N·(mm2)-1之間,高于鯉魚和鯽魚(70～85 N·(mm2)-1),與普通草魚(120 N·(mm2)-1)相近,低于脆肉鯇(250 N·(mm2)-1左右)[23-24],中華鱘肌纖維直徑和密度適中,嫩度適中,肌肉品質(zhì)較好。

圖1 中華鱘不同部位肌纖維橫截面、 肌束膜和肌內(nèi)膜超微結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Ultrastructures of muscle fiber cross-section,perimysium and endomysium in different Parts of Chinese sturgeon注：a.背部肌纖維橫截面(150×);b.腹部肌纖維橫截面

2.3 中華鱘營養(yǎng)成分和礦物質(zhì)元素含量分析

由表2可知,中華鱘背部與腹部平均水分含量和灰分分別為76.89%和0.93%,且不同部位差異不顯著(p>0.05),中華鱘背部與腹部平均粗脂肪、可溶性蛋白質(zhì)和總蛋白含量分別為1.47%、19.86%和20.78%,其中，中華鱘背部較中華鱘腹部粗脂肪含量顯著低2.11%(p<0.05),而可溶性蛋白和總蛋白含量分別較中華鱘腹部顯著高6.12%和4.78%(p<0.05)。比較可溶性蛋白含量和總蛋白含量可知,中華鱘背部和腹部的可溶性蛋白含量分別較總蛋白含量低0.25%和1.59%。對于可溶性蛋白含量與總蛋白含量的比值,中華鱘背部和腹部的比值分別為98.92%和91.35%,即中華鱘背部的比值較腹部高7.57%；對于總蛋白含量,中華鱘總蛋白含量為15%～25%,略高于草魚(15%～20%)和北京地區(qū)養(yǎng)殖雜交鱘及施氏鱘(19.46%～20.23%),高于羅非魚(13%～17%)、北京地區(qū)養(yǎng)殖中華鱘(16.68%)和貴州地區(qū)養(yǎng)殖鱘魚(16%～18%)[25-26]；對于脂肪含量,中華鱘脂肪含量為0.4%～2.5%,低于草魚(1%～6%),低于羅非魚(3%～7%)；對于水分含量,中華鱘水分含量為76%～78%,與草魚(75%～79%)和羅非魚(75%～78%)相近[27-28]。由此可知，中華鱘水分含量適中并具有高蛋白低脂肪的特點(diǎn)。

表2 中華鱘常規(guī)營養(yǎng)成分比較分析Table 2 Comparative analysis of conventional nutrients in different Parts of Chinese sturgeon

由礦物質(zhì)元素含量可知,中華鱘肌肉中含有豐富的Na、K、Ca、Mg和P等宏量元素,還含有Fe、Zn、Cu和Se等微量元素,其中背部的K、Ca和Fe含量分別較腹部顯著低15.22、3.77、0.64 mg/kg(p<0.05),而Mg和P含量較腹部顯著高6.31、4.48 mg/kg(p<0.05)。不同部位礦物質(zhì)含量由高到底分別為K、P、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Se和Cu。其中，K、Na、Ca、Mg是維持神經(jīng)肌肉興奮性和細(xì)胞膜通透性的必要條件,而微量元素Fe、Zn、Se是我國居民膳食中較易缺乏的礦物質(zhì)。Fe是血紅蛋白的組成成分,參與氧氣和二氧化碳的運(yùn)載和交換；Zn是體內(nèi)200多種酶以及DNA、RNA的組成成分,是生長發(fā)育的必需物質(zhì)；Se具有抗氧化活性,可保護(hù)機(jī)體免受自由基和致癌物的侵害[29],中華鱘肌肉中Fe、Zn和Se的含量分別高達(dá)5.67、3.68、0.26 mg/kg。

2.4 中華鱘背部揮發(fā)性成分分析

生鮮中華鱘魚肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME-GC-MS檢測總離子流色譜圖如下圖2所示,揮發(fā)性成分如表3所示,在生鮮中華鱘魚肉中共檢測出包括醛類(3種)、醇類(8種)、酮類(2種)、烴類(17種)、酸類(1種)、酯類(4種)和含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物(7種)等42種揮發(fā)性香氣成分。其中,醛類(20.65%)、烴類(62.41%)、酯類(5.50%)和含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物(6.59%)等31中化合物約占總香氣成分的95%,成為中華鱘樣品的主要香氣貢獻(xiàn)的化合物。

圖2 中華鱘揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì) HS-SPME-GC-MS檢測總離子圖Fig.2 Chinese sturgeon volatile flavor HS-SPME/GC-MS detection of total ionFigure

表3 中華鱘的揮發(fā)性成分表Table 3 Volatile compounds in Chinese sturgeon

通常認(rèn)為,肉的特征性風(fēng)味主要來自脂肪[30]。醛類是脂肪降解的主要產(chǎn)物,一般閾值很低,具有脂肪香味,構(gòu)成肉品的特征性風(fēng)味,醛類中含量最高的化合物為壬醛,占總揮發(fā)性物質(zhì)的17.61%,而壬醛閾值僅有1 μg·kg-1,具有蠟香、柑橘香、脂肪香、花香,其次是2.36%的十二醛和0.69%的庚醛,分別有皂香、蠟香和魚腥風(fēng)味,其閾值較低,對香氣有極其重要作用。烴類化合物一般存在于水產(chǎn)品中,大多具有較高的閾值,對食品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較小,從含量上來看,烴類是魚肉揮發(fā)性化合物中最多的成分,其中含量最高的苯乙烯具有樹脂、花香香氣,其閾值為730 μg·kg-1。酯類含量最高的化合物為鄰苯二甲酸二甲酯,具有芳香味,另外,也在魚肉樣品中檢測到的含量較多的酸類和醇類化合物2-己烯-1-醇和延胡索酸,兩者都具有水果香氣,可能來自于脂肪氧化。

對于主體風(fēng)味成分,對養(yǎng)殖中華鱘風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的是壬醛(油脂氣味),而對養(yǎng)殖大黃魚的總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的是閾值較低,為10.7 μg·kg-1的辛醛(水果香味)[31]。對于風(fēng)味貢獻(xiàn)含量,中華鱘揮發(fā)性成分含量由高到低分別為烴類(62.41%)、醛類(20.65%)、酯類(5.50%)和含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物(6.59%),而養(yǎng)殖大黃魚揮發(fā)性成分含量由高到低分別為烴類(34.61%)、醛類(17.9%)、醇類(8.41%)、含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物(5.78%)[31]。總的來說,揮發(fā)性羰基化合物產(chǎn)生原生的、濃郁的香味,而揮發(fā)性的醇則產(chǎn)生品質(zhì)較為柔和的氣味[32],與養(yǎng)殖大黃魚相比[31],養(yǎng)殖中華鱘的羰基化合物含量(1.67%)高于養(yǎng)殖大黃魚(0.53%),而醇類含量(2.82%)低于養(yǎng)殖大黃魚(8.41%),因此與養(yǎng)殖大黃魚相比中華鱘風(fēng)味更為濃郁強(qiáng)烈。

3 結(jié)論

中華鱘背部色澤偏紅偏亮,腹部偏黃,中華鱘背部的失水率、蒸煮損失、肌纖維直徑、水分含量和可溶性蛋白含量高于腹部,而pH、嫩度、滴水損失、肌纖維密度、粗脂肪和灰分含量低于腹部。中華鱘肌肉礦物質(zhì)含量豐富,其中K的含量最高,此外還含有豐富的微量元素。通過HS-SPME-GC-MS法對中華鱘的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,中華鱘中共有42種揮發(fā)性成分,包括醛類、酮類、烴類、醇類、酸類、酯類以及含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物,其中醛類化合物、烴類化合物、酯類和含硫、含氮、含氧及雜環(huán)化合物是構(gòu)成中華鱘風(fēng)味物質(zhì)的主要成分,既是中華鱘腥味形成的主要物質(zhì),也是其獨(dú)特風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者。以上結(jié)果可為中華鱘速凍調(diào)理產(chǎn)品、開袋即食產(chǎn)品和保健功能食品的精深加工生產(chǎn)提供工藝設(shè)計(jì)參考和理論依據(jù)。