德清青蝦肌肉品質特性及其主成分分析

何涓源，余 翔，馮艷麗，張潤峰，陳利忠，黃 昊1,,*

（1.湖北師范大學生命科學學院，湖北黃石 435002；2.食用野生植物保育與利用湖北省重點實驗室，湖北黃石 435002；3.浙江恒通生物科技股份有限公司，浙江湖州 313200）

青蝦學名日本沼蝦（Macrobrachium nipponense），又稱河蝦，其肉質細嫩、味道鮮美且營養豐富，深受消費者的青睞，是我國重要的淡水養殖蝦類[1]。浙江省德清縣素有養殖青蝦的傳統，至今已有30 余年歷史，目前德清境內青蝦養殖水面超過10 萬畝，2019 年青蝦產量超過7400 噸，約占浙江省青蝦總產量的四分之一[2]，是全國重要的優質青蝦養殖基地。

隨著青蝦產業的蓬勃發展，近年來眾多學者圍繞青蝦開展了大量研究，但主要關注在青蝦遺傳多樣性、飼料營養和養殖技術等方面[3-5]，而對于青蝦肌肉品質的研究還未見報道。已有的對淡水蝦肌肉品質的研究大多集中在克氏原螯蝦[6-8]上，研究表明，淡水蝦的肌肉品質是對其肌肉質構屬性和營養特性的總體反映，是評判淡水蝦原料質量高低的決定因素。梁潔等[6]通過對稻田與清水養殖模式下的克氏原螯蝦的相關肌肉品質指標進行檢測，確定稻田養殖的克氏原螯蝦肌肉品質（營養價值和食用品質）優于清水養殖的克氏原螯蝦。徐晨等[8]對南京浦口、蘇州太湖和宿遷泗洪地區的克氏原螯蝦肌肉品質進行比較，確定宿遷泗洪地區的克氏原螯蝦粗蛋白含量較高，南京浦口地區克氏原螯蝦的濃郁鮮味是其肌肉內較高的呈味氨基酸含量所致。因此，近年來圍繞克氏原螯蝦肌肉品質開展的大量卓有成效的研究不僅為克氏原螯蝦的育種、飼料開發和養殖模式探究提供了客觀數據評價，更為后續克氏原螯蝦的深加工提供了詳實的數據參考，在解決克氏原螯蝦產業發展瓶頸問題的同時，也為德清青蝦產業的發展提供了借鑒，現實意義重大。

本研究從德清青蝦產業發展實際出發，以德清縣青蝦主產區收集的高品質青蝦為研究對象，對其肌肉質構參數、一般營養成分、氨基酸和脂肪酸組分進行測定，在定性、定量表征出德清青蝦肉質品質的基礎上，采用Pearson 相關性檢驗以及主成分分析法對影響德清青蝦肉質的因素進行分析。研究結果可為建立、健全德清青蝦質量標準化體系和德清青蝦的進一步加工利用提供理論依據，具有較強的理論和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青蝦樣品 于2019 年2 月24 日隨機采集于德清縣三合鄉和鐘管鎮2 處青蝦專業市場，以鮮活狀態運輸至實驗室，按照平均體重（5.02±0.64）g，平均體長（7.79±0.12）cm 的規格篩選出100 尾青蝦作為測定樣品，取10 尾新鮮青蝦進行質構測定，剩余90 尾青蝦用液氮快速凍結后包裝置于-70 ℃冰箱貯藏待用；硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、石英砂、乙酸鎂、無水乙醚、甲醇、鹽酸、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、三氟化硼 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

TMS-PRO 質構儀 美國 FTC 公司；馬弗爐上海博迅實業有限公司醫療設備廠；K9860 全自動凱氏定氮儀 山東海能科學儀器有限公司；SF7-30 冠亞肉類水分測定儀 深圳市冠亞電子科技有限公司；1100 高效液相色譜、7890 高效氣相色譜 美國安捷倫科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肌肉質構特性測定 參照王偉[9]的報道，將10 尾新鮮青蝦洗凈，解剖取尾部肌肉，使用質構儀對肌肉樣品進行質地多面分析（TPA，Texture Profile Analysis），測定指標包括硬度、粘附性、內聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性和剪切力等，測定參數：p/50 探頭，測前速度1 mm/s，測定速度2 mm/s，測后速度2 mm/s，壓縮比例為40%。

1.2.2 肌肉中常規營養成分測定 將冷凍青蝦樣品置于4 ℃冰箱充分解凍24 h，然后解剖取出完整尾部肌肉用于營養成分測定。水分含量采用GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法測定；粗灰分含量采用GB 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中馬弗爐灼燒法測定；粗蛋白含量采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法測定；粗脂肪含量采用GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中索氏抽提法測定。

1.2.3 肌肉中脂肪酸和氨基酸組分測定 脂肪酸和氨基酸的測定分別按GB 5009.168-2016《食品中脂肪酸的測定》和GB 5009.124-2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》中的方法。

1.2.4 營養品質評價 青蝦肌肉蛋白質的氨基酸評分（Amino acid score,AAS）、化學評分（Chemical score,CS）和必需氨基酸指數（Essential amino acid index,EAAI）計算公式如下[10]：

1.3 數據處理

試驗數據采用SPSS 18.0 統計軟件進行數據分析，實驗結果以平均值±標準偏差來表示，顯著性檢驗采用One-way ANOVA 程序進行方差分析，Duncan’s 法進行多重比較，雙變量分析相關性，采用因子分析進行主成分分析，P＜0.05 為差異顯著性標準。

2 結果與分析

2.1 德清青蝦肌肉質構特性分析

TPA 是肉質檢測中最常用的模式，利用質構儀模擬口腔對肌肉的咀嚼過程，通過對肌肉的重復壓縮，形成一系列測試數據來定量評價肉質特性。本研究測定的德清青蝦肌肉質構特性如表1 所示，其硬度1994.49 g，剪切力1178.01 g，彈性0.87 mm，凝聚性0.18，黏性 355.56 g，咀嚼性314.54 g。目前還未見關于青蝦肌肉質構特性的相關報道，本實驗將肌肉質構結果對比已報道的高品質盱眙克氏原螯蝦（稻蝦互作模式）質構結果，除凝聚性相對略低外，德清青蝦肌肉的硬度、彈性和咀嚼性均高于盱眙克氏原螯蝦（稻蝦互作模式）。相關研究表明肌肉硬度越大，黏性就越大，肌肉的咀嚼性也更好[11]，本研究結果與之相符，說明德清青蝦肌肉緊實有彈性，具有較好的口感。

表1 德清青蝦肌肉質構特性Table 1 Textural properties in muscle of Deqing shrimp

2.2 德清青蝦肌肉常規營養成分分析

青蝦的腹部肌肉是最主要被選擇的食用部位，其常規營養成分水分含量、粗蛋白、粗脂肪和灰分不僅是肌肉組成的基本成分，而且是評價肉質品質的重要指標[13]。本研究測定的德清青蝦肌肉常規營養成分含量如表2 所示，其水分含量為73.238%，粗蛋白15.663%，粗脂肪0.8%，灰分1.39%，與盱眙克氏原螯蝦、澳洲淡水龍蝦和凡納濱對蝦三種公認高品質水產品相比，其水分含量略低于淡水蝦（盱眙克氏原螯蝦和澳洲淡水龍蝦）但高于海水蝦（凡納濱對蝦），而其粗蛋白、粗脂肪和灰分含量跟淡水蝦（盱眙克氏原螯蝦和澳洲淡水龍蝦）含量接近，但均低于凡納濱對蝦（25.600%、1.0%、1.80%）。彭永興等[14]研究表明，海水蝦的粗脂肪、粗蛋白和粗灰分含量普遍高于淡水蝦，本研究結果與之相符。以上結果表明，與其它優質淡水水產品一樣，德清青蝦肌肉具有高蛋白、低脂肪的營養特性，是一種優質食用淡水蝦產品。

表2 德清青蝦與其它水產品肌肉中常規營養成分比較（%鮮重）Table 2 Comparison of nutritional components in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

2.3 德清青蝦肌肉脂肪酸組分分析

脂肪酸不僅是青蝦肌肉組織重要的組成成分和功能性成分[17]，且與產品的風味成分密切相關[18]，因此，對青蝦肌肉內脂肪酸組分進行定性定量表征是評判青蝦肉質品質高低的關鍵。本研究中德清青蝦肌肉中共檢測出21 種具有統計意義的脂肪酸組分，其中飽和脂肪酸（Saturated fatty acid,SFA）12 種，單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid,MUFA）5 種，多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid,PUFA）4 種。與之對比的盱眙克氏原螯蝦有15 種脂肪酸組分，其中SFA 和MUFA 均為4 種，PUFA 有7 種；其次是鄱陽湖克氏原螯蝦有13 種，其中SFA 和PUFA 均有5 種，MUFA 有3 種；最少的是澳洲淡水龍蝦有11 種，其中SFA 和MUFA 均為4 種，PUFA 為5 種。

在德清青蝦肌肉SFA 中含量最高是棕櫚酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0）。對比棕櫚酸（C16:0）組分含量，鄱陽湖克氏原螯蝦（21.50%）最高，澳洲淡水龍蝦（16.10%）和德清青蝦（14.53%）其次，盱眙克氏原螯蝦（12.01%）最低。而對比硬脂酸（C18:0）含量，德清青蝦（10.61%）最高，其次是澳洲淡水龍蝦（10.10%）和鄱陽湖克氏原螯蝦（8.64%），最低的是盱眙克氏原螯蝦（6.61%）。在油脂營養學上一般認為棕櫚酸等飽和脂肪酸的攝入會增加人體內低密度脂蛋白含量[19]，進而引起健康隱患，但Senyilmaz-Tiebe 等[20]研究證實飲食中硬脂酸（C18:0）的攝入不僅不會導致人體心血管疾病，而且能降低血液中膽固醇含量，降低心臟病疾病的隱患。由于德清青蝦相對其它水產品，肌肉中硬脂酸（C18:0）含量相對較高，因此，推斷其SFA 具有較好的油脂營養價值。雖然德清青蝦∑SFA 達到38.78%，高于其它三種水產品，但換算成凈含量也僅為1.3450 g/ 100 g 蝦肉。英國飲食指南建議飽和脂肪酸每日攝入量女性為20 g，男性為30 g[21]，據此推測，人體每日從德清青蝦中攝入的飽和脂肪酸量遠低于建議攝入標準，基本不存在飽和脂肪酸過量攝入的營養學隱患。

MUFA 和PUFA 在油脂營養學上被公認是對人體健康有益的物質，美國心臟病協會認為人體適量攝入MUFA 能夠幫助人體降低血液中膽固醇含量，而PUFA 的攝入可以改善人體血液中脂質水平，進而降低患心臟病和中風的危險[22]，檢測結果顯示，德清青蝦的∑MUFA 為23.44%，低于其它3 組水產品。在∑PUFA 上，德清青蝦為37.79%，高于其他三組水產品。為合理、健康地食用油脂，世界衛生組織（World health organization,WHO）/聯合國糧農組織（Food and agriculture organization,FAO）對居民膳食脂肪酸攝入推薦比例為∑SFA:∑MUFA:∑PUFA 為1:1:1[23]。從實驗結果中可看出（見表3），4 種水產品的三種脂肪酸含量比例均接近1:1:1，因此均具有較高的油脂營養價值，其中最接近的是澳洲淡水龍蝦和盱眙克氏原螯蝦，德清青蝦由于SFA 較高，MUFA 含量較低，導致三種油脂比例稍遜于澳洲淡水龍蝦和盱眙克氏原螯蝦，需要后續在養殖過程中通過飼料或養殖方式的調整進一步優化其品質。

表3 德清青蝦與其它水產品肌肉中脂肪酸組成比較（%鮮重）Table 3 Comparison of fatty acid composition in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

必需脂肪酸組分是人體自身不能合成而依靠從食物中攝取的重要營養成分，例如EPA（C20:5）和DHA（C22:6）等，研究表明這類多不飽和脂肪酸多來源于海藻、魚、蝦蟹等水產品，其中EPA 不僅是重要的脂質營養素，而且具有降血脂、抗癌、預防心腦血管和糖尿病等疾病的功效[25]。本研究結果顯示，德清青蝦肌肉內EPA（23.45%）含量高于其它三種水產品，這表明經常攝入德清青蝦等優質水產品有利于補充人體所需的必需脂肪酸組分，對保持人體健康有益。

2.4 德清青蝦肌肉氨基酸組分分析

德清青蝦肌肉中共檢測到17 種氨基酸組分（表4），包括8 種人體必需氨基酸（Essential amino acid,EAA）和9 種非必需氨基酸（Non-essential amino acid,NEAA），9 種NEAA 中包括4 種鮮味氨基酸（Delicious amino acid,DAA），在對照的三種水產品中，除澳洲淡水龍蝦肌肉檢測出16 種氨基酸組分（未檢出胱氨酸）外，其他兩組水產品中檢測出氨基酸組分均為17 種。必需氨基酸是人體自身不能合成而必須通過從外界攝入的氨基酸，對促進機體生長發育作用極大，與其它高品質水產品相比，德清青蝦肌肉中∑EAA（7.96%）最高，其次是鄱陽湖克氏原螯蝦（6.68%）和澳洲淡水龍蝦（6.07%），盱眙克氏原螯蝦（5.81%）最低，可見德清青蝦相比于其他優質水產品，必需氨基酸營養價值更高。在鮮味氨基酸含量上，鄱陽湖克氏原螯蝦的鮮味氨基酸（6.50%）最高，其次是盱眙克氏原螯蝦（6.14%）和澳洲淡水龍蝦（5.89%），德清青蝦（3.57%）含量相對較低，這可能與品種[12]和養殖過程中的攝食情況有關。

表4 德清青蝦與其它水產品肌肉中氨基酸組成比較（% 鮮重）Table 4 Comparison of amino acid composition in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

WHO/FAO 提出蛋白質理想模式應為：∑EAA/∑AA 高于40%，∑EAA/∑NEAA 高于60%[26]。四組蝦的∑EAA/∑AA 和∑EAA/∑NEAA 比較中，德清青蝦（51.50%、106.20%）最高，澳洲淡水龍蝦（37.80%、79.03%）其次，盱眙克氏原螯蝦（35.72%、69.74%）和鄱陽湖克氏原螯蝦（33.91%、70.03%）最低，其中∑EAA/∑AA 比例只有德清青蝦超過40%的標準，且∑EAA/∑NEAA 更是達到了106.2%，因此四組水產品中德清青蝦的肌肉蛋白質質量最優。

對肌肉蛋白質營養品質的評價通常是由必需氨基酸的種類和比例決定，主要評價指標為氨基酸評分（AAS）、化學評分（CS）和必需氨基酸指數（EAAI）。德清青蝦的必須氨基酸組成評價如表5 所示，以AAS 和CS 進行評分時，德清青蝦的第一、第二限制氨基酸均為Val、Leu，其它的EAA 均大于1。鄱陽湖克氏原螯蝦AAS 評分中除Lys 大于1 外，其余EAA 均小于1，所有EAA 的CS 評分均小于1。盱眙克氏原螯蝦AAS 評分中Leu、Lys 和Met-Cys 大于1，其余小于1，EAA 的CS 評分中除Lys 大于1外，其余CS 評分均小于1。澳洲淡水龍蝦EAA 的AAS 評分中，Met-Cys、Val 和Thr 分為第一、二、三限制氨基酸，EAA 的CS 評分中除Lys 大于1，其余均小于1。4 組水產品的EAAI 結果中，德清青蝦（75.55%）最高，其次分別為澳洲淡水龍蝦（70.00%），盱眙克氏原螯蝦（66.42%）和鄱陽湖克氏原螯蝦（56.36%）。以上必需氨基酸評價結果均表明德清青蝦含有豐富且均衡的必需氨基酸，肌肉營養價值較高。

表5 德清青蝦與其它水產品肌肉中必需氨基酸組成評價Table 5 Evaluation on essential amino acid composition in muscle of Deqing shrimp and some other aquatic

2.5 相關性及主成分分析

由表6 可知，青蝦肌肉中水分和粗蛋白兩種常規營養成分對肌肉的質構指標基本無影響（P＞0.05），粗脂肪含量與硬度呈顯著正相關（P＜0.05），相關系數達到0.628，胡芬等[27]對淡水魚肉質構特性與營養成分的相關性分析結果與之一致。粗脂肪含量與黏性呈顯著負相關（P＜0.05），相關系數達到-0.583，研究表明肌肉的黏性與咀嚼性呈正相關[11]，據此推測，德清青蝦較好的咀嚼性與其肌肉中較低的粗脂肪含量密切相關。

表6 德清青蝦肌肉營養成分與質構指標相關性分析Table 6 Correlations between nutritional components and TPA properties of Deqing shrimp muscle

對影響青蝦肌肉品質的主成分進行分析（表7），從10 項指標中提取出3 個主成分變量來替代原來的10 項肉質指標進行評價，3 個主成分變量的累計方差貢獻率為82.403%，基本能夠反映出原有的變量信息。

表7 影響肉質的主成分Table 7 Principal components affecting meat quality

由表8 主成分載荷矩陣可知：

表8 影響肉質的主成分載荷矩陣Table 8 Loading matrix of principal components affecting meat quality

第一主成分變量 F1=-0.027X1+0.037X2-0.152X3-0.06X4+0.211X5-0.021X6+0.19X7-0.136X8+0.21X9+0.208X10；代表變量為硬度、黏性、咀嚼性、彈性。

第二主成分變量 F2=0.377X1+0.054X2+0.146X3+0.379X4+0.075X5+0.275X6+0.063X7-0.219X8-0.008X9+0.016X10；代表變量為粗灰分、水分、剪切力。

第三主成分變量 F3=0.097X1-0.62X2+0.263X3+0.126X4+0.001X5-0.122X6+0.287X7+0.345X8+0.136X9+0.167X10；代表變量為凝聚性。

主成分分析結果說明影響德清青蝦肌肉肉質的最主要因素是硬度、黏性和咀嚼性等質構指標和粗灰分、水分等常規營養成分，而且質構指標的優先性更強，說明質構指標對德清青蝦肌肉感官品質影響更大，而肌肉口感比肌肉的營養價值更能影響德清青蝦肌肉的質量，決定消費者的購買意向。因此，在后續德清青蝦加工過程中應充分考慮這些因素，盡可能地降低肌肉質構特性的損失，來保障產品質量，滿足消費者的需求。

3 結論

德清青蝦在肉質上表現為緊實有彈性，肌肉中水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分等常規營養成分的含量分別為73.238%、15.663%、0.8%和1.39%，與其它品種的高品質淡水蝦接近，具有高蛋白、低脂肪的營養特性。德清青蝦肌肉的脂肪酸比例較均衡，硬脂酸（C18:0）、∑PUMA 和EPA 的含量分別為10.61%、37.39%、23.45%，均高于其它品種優質淡水蝦，因此具有較好的油脂營養價值。德清青蝦肌肉的氨基酸種類齊全，必需氨基酸含量為7.96%，EAAI 也達到75.55，符合FAO/WHO 標準且優于其它品種淡水蝦，是一種優質全蛋白食品。另外，德清青蝦肌肉較好的咀嚼性與其肌肉內較低的粗脂肪含量密切相關，硬度、黏性和咀嚼性等質構指標對德清青蝦肌肉感官品質的影響最大。綜上所述，德清青蝦肌肉具有較優的質構和營養特性，是一種優質淡水蝦類食品，本研究為德清青蝦質量體系建設和后續的德清青蝦深加工提供了理論依據。下一步，研究團隊將根據德清青蝦肌肉特性，探索不同加工方式對青蝦產品質量的影響，并通過集成創新開發出適合德清青蝦深加工的加工工藝及裝備。