西北硫酸鹽型鹽堿水與低鹽度海水養殖凡納濱對蝦營養成分及品質評價

黃艷青,楊 絮,王怡菊,李學英,周 凱,孫 真,么宗利,陸建學,來琦芳*

(1. 中國水產科學研究院東海水產研究所,農業農村部低洼鹽堿地水產養殖重點實驗室,上海 200090; 2. 華中農業大學水產學院,湖北武漢 430070)

中國是鹽堿地大國,有約600×104hm2的低洼鹽堿水域[1]。2019年,農業農村部與生態環境部、自然資源部等十部委聯合印發的《關于加快推進水產養殖業綠色發展的若干意見》中明確提出 “加強鹽堿水域資源開發利用,積極發展鹽堿水養殖”[1]。在從事鹽堿漁業研究工作的科研工作者們的努力下,鹽堿水產養殖得到了飛速發展。

凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)又名南美白對蝦,具有廣鹽性、生長快、適應力強、可高密度養殖等優點[2],成為最具發展潛力的三大養殖蝦類之一[3-4]。研究者對凡納濱對蝦對鹽堿水的適應性[5-6],凡納濱對蝦的適宜生長鹽度及鹽度對凡納濱對蝦生長、成活等影響[7],鹽度對凡納濱對蝦繁育影響[8],鹽度對凡納濱對蝦生長、代謝和抗氧化酶活力的影響[9]等各方面進行了研究。

營養成分分析是研究凡納濱對蝦品質的基礎,目前對凡納濱對蝦肌肉營養成分和品質影響的研究多聚焦在不同養殖模式、不同鹽度對凡納濱對蝦營養成分和品質的影響[10-12]。對鹽堿水養成品凡納濱對蝦的營養價值和品質特點的研究相對較缺乏。

寧夏沙湖地區鹽堿水屬于內陸硫酸鹽型鹽堿水,2022年,在沙湖地區鹽堿水中開展的凡納濱對蝦養殖取得較好經濟效益。本文以上海奉賢地區的海水養成品凡納濱對蝦為對照,對寧夏沙湖地區鹽堿水養成品凡納濱對蝦的營養組成及品質特點進行了比較分析,旨在了解鹽堿水養殖的凡納濱對蝦和海水養殖凡納濱對蝦在營養價值和品質等方面的差異。研究結果增加了對鹽堿水養成品凡納濱對蝦營養和品質特點的了解,擴充了堿水產品營養學資料,同時也為鹽堿水凡納濱對蝦功能性飼料開發及健康養殖提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2種鹽堿水養成品凡納濱對蝦取自寧夏平羅縣沙湖地區(Y1,養殖水的鹽度、堿度和pH分別為:2.26‰,6.76, 8.33)和寧夏平羅縣泰嘉公司(Y2,養殖水的鹽度、堿度和pH分別為:0.88‰,8.06, 7.37),為2地在鹽堿水池塘養殖4個月左右的成蝦,海水養成品凡納濱對蝦取自上海奉賢地區海水養殖公司的海水養殖池塘養殖近4個月的成蝦(Y3,養殖水的鹽度、堿度和pH分別為: 12.14‰,2.43, 8.13)。鹽堿水養殖凡納濱對蝦(Y1與Y2)冷凍運輸回實驗室,海水養殖凡納濱對蝦(Y3)鮮活運輸回實驗室。所取試驗蝦體態均完好無損,無傷病。用紗布吸干蝦體表面水分,用精確度0.01 g的電子天平測量體質量。經測定,鹽堿水和海水養殖凡納濱對蝦體質量分別為(11.54±1.77)g、(14.68±1.91)g和(16.94±2.07)g。每種試驗蝦(30 尾)去頭去殼去腸腺,取其肌肉用自封袋包裝,貯存在-80 ℃超低溫冰箱中,2周內進行4大常規基本營養成分(水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分)分析、肌肉中礦物質及水解氨基酸組成測定,每個樣品重復取樣3次進行測定。

1.2 試劑

氫氧化鈉、氫氧化鉀、鹽酸、硫酸銅(CuSO4·5H2O)、硫酸鉀、濃硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、95 %乙醇等試劑均為分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.3 儀器設備

FOSS TM 2200型半自動凱氏定氮儀,瑞典福斯(FOSS)公司;CF16RXII高速冷凍離心機,日本日立(HITACH)集團日立工機株式會社;GZX-9240MBE 電熱恒溫鼓風干燥箱,江蘇常州諾基儀器有限公司;Thermo 馬弗爐,球興科儀國際貿易(上海)有限公司;Soxtec 2050 型索氏抽提儀,瑞典福斯(FOSS)公司;S-433D型氨基酸自動分析儀,德國賽卡姆 (SYKAM)公司。

1.4 方法

1.4.1 基本營養成分含量測定

水分含量采用 GB/T 5009.3-2016[13]中的直接干燥法測定;灰分的測定采用GB/T 5009.4-2016[14]中的高溫灰化法測定;粗蛋白的測定采用GB/T 5009.5-2016[15]中的凱氏定氮法測定;粗脂肪的測定采用 GB /T 5009.6-2016[16]中的索氏抽提法測定。

1.4.2 水解氨基酸含量測定

氨基酸含量及組成分析參照GB/T 5009.124-2016[17],使用S-433D型氨基酸自動分析儀測定,除測定色氨酸(Trp)含量時采用堿水解處理外,測定其余氨基酸含量時采用酸水解處理。

1.4.3 肌肉營養品質評價

根據聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界衛生組織(World Health Organization ,WHO)建議的每克氮(N)中氨基酸評分標準模式[18],以及中國預防醫學科學院營養和食品衛生研究所提出的全雞蛋蛋白質氨基酸評分標準模式[19],按照以下公式計算氨基酸評分(amino acid score,AAS)、化學評分(chemical score,CS)和必需氨基酸指數(essential amino acid index,EAAI)。

ASS = 試驗樣品蛋白質中某種氨基酸的含量(mg·g-1) /FAO /WHO 標準模式中同種氨基酸的含量(mg·g-1)

(1)

CS = 試驗樣品蛋白質中某種氨基酸的含量(mg·g-1) /全雞蛋蛋白質中同種氨基酸含量(mg·g-1)

(2)

EAAI = [( 100×t1/s1) ×(100×t2/s2) × (100×t3/s3) ×…×(100×tn/sn) ](1/n)

(3)

式(3)中,n為參與比較的氨基酸種類數目;t1,t2,t3,…,tn分別為凡納濱對蝦肌肉蛋白質中各種氨基酸含量(mg·g-1) ;s1,s2,s3,…,sn分別為全雞蛋蛋白質中各種氨基酸含量(mg·g-1) 。

1.4.4 肌肉中礦物元素組成

礦物元素含量按陳鐵橋等[20]記述的方法測定。

1.5 數據分析

試驗中所有數據用平均值±標準差來表示。采用單因素方差分析(one-way analysis of variance, ANOVA)對各組間均數進行統計分析,然后采用SPSS軟件進行Duncan多重比較,P<0.05表示統計學上差異顯著。

2 結果與分析

2.1 基本營養成分測定

營養成分分析結果可定性地反映產品的營養組成情況,肌肉是凡納濱對蝦主要食用部分,其粗灰分、粗脂肪及粗蛋白質含量不僅反映了凡納濱對蝦的營養組成,還對其品質評價起著重要作用。本試驗Y1,Y2和Y3肌肉中基本營養成分含量測定結果見表1。由表1可知,Y1,Y2和Y3肌肉中水分、粗脂肪和粗灰分含量均無統計學上差異(P>0.05),Y2和Y3的粗蛋白含量均顯著高于Y1(P<0.05)。這可能與其養殖過程中飼料投喂有關,Y2和Y3均投喂商品對蝦飼料,其蛋白營養能得到較為充足的保證,因此Y2和Y3的粗蛋白含量更接近。

本研究中測得的凡納濱對蝦肌肉中粗蛋白含量(19.34%～22.34%)與王亮等[21]報道的凡納濱對蝦肌肉中蛋白含量(22.17%)接近,高于李世凱等[22]報道的奉賢地區淡水和低鹽度養殖的凡納濱對蝦肌肉中粗蛋白含量(16.7%～18.3%),但低于俞冰博等[23]報道的不同鹽度養殖條件養殖120 d的凡納濱對蝦肌肉中粗蛋白含量(22.78%～23.64%)和斑節對蝦肌肉中粗蛋白含量(25.10%～26.05%)[24],高于澳洲淡水龍蝦肌肉中粗蛋白含量(15.91%)和克氏原螯蝦肌肉中粗蛋白含量(17.22%～17.80%)[25]。可見,蝦類肌肉中營養成分含量的變化,與養殖品種、養殖周期、養殖水體鹽度以及飼料有關。

2.2 水解氨基酸組成檢測

研究顯示,肌肉中氨基酸的組成和含量決定蝦肉營養價值和呈味特性[26],水體鹽度會影響蝦類肌肉的氨基酸含量[27]。3組凡納濱對蝦肌肉水解氨基酸測定結果見表2。由表2可知,Y1,Y2和Y3肌肉中均檢測到牛磺酸和18 種氨基酸,且Y1,Y2和Y3肌肉中各氨基酸含量從高到低的排列順序均一致,其中含量最多的是谷氨酸(Glu),其次是天冬氨酸(Asp)、精氨酸(Arg)、賴氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)和 甘氨酸(Gly)。此結果與俞冰博等[23]和文國樑等[28]所測得的氨基酸含量高低順序一致。但與曹榮[29]和李世凱等[22]測得的結果有所不同,在曹榮[29]所測得的17種氨基酸中,Lys含量最高,其次分別是Asp、Arg、Glu和Leu,胱氨酸(Cys)含量最低,在李世凱等[22]所測得的17種氨基酸中,低鹽度養殖凡納濱對蝦肌肉氨基酸含量從高到低的順序是Glu>Asp> Lys >Arg >Leu。由此可見,凡納濱對蝦肌肉氨基酸含量的不同可能是水體環境(主要是鹽度)和餌料配方的差異所致[22,28]。

表2 2種鹽堿水養殖凡納濱對蝦和海水養殖凡納濱對蝦肌肉中氨基酸組成與含量 (%,干基)Tab.2 Composition and contents of amino acids in muscle of Litopenaeus vannamei of two saline-alkali aquaculture and mariculture (%,dry mass)

一般意義上把Glu、Asp、苯丙氨酸(Phe)、丙氨酸(Ala)、Gly和酪氨酸(Tyr)這6種能呈現出特殊鮮味的氨基酸稱為呈味氨基酸(flavor amino aeids, FAA),且Glu和Asp通常作為食品滋味增強劑,持續性提高食品的特征風味和甜味[30]。從表2中可知,3組凡納濱對蝦肌肉中含量排名前6位的氨基酸中有3種屬于FAA,提示3組凡納濱對蝦肌肉味道鮮美。

Y1,Y2和Y3肌肉中總氨基酸含量(total amino acids, TAA)、總必需氨基酸(total essential amino acids, TEAA)含量和總呈味氨基酸含量(total flavored amino acids, TFAA)較為接近,沒有顯著差異(P>0.05)。YI和Y2肌肉中TFAA /TAA無顯著差異(P>0.05),且均顯著高于Y3(P<0.05)。雖然YI和Y2的Glu和Ala顯著低于Y3(P<0.05),但Y1和Y2的Gly含量顯著高于Y3(P<0.05)。此外,Y1和Y2的組氨酸(His)和脯氨酸(Pro)顯著低于 Y3,而Lys含量顯著高于Y3 (P<0.05)。這些氨基酸含量的差異提示3組凡納濱對蝦肌肉氨基酸營養雖然近似,但風味可能各有特點。

根據FAO / WHO提出的質量較佳蛋白質氨基酸組成評價標準[EAA/TAA 在 40% 左右,必需氨基酸 /非必需氨基酸(nonessential amino acids, NEAA)(EAA /NEAA)在0.6以上][31], 3組凡納濱對蝦肌肉中EAA /TAA 為34.88%～35.38%,接近40% ,且EAA /NEAA為0.65～0.66,均高于0.6 ,可見Y1,Y2和Y3仍屬于質量較優的蛋白質資源。

2.3 AAS、CS 和 EAAI的測定

由表 3 可知,以AAS和CS作為評價標準,Y1,Y2和Y3的第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸均為Trp和Val。從EAAI值看,Y1最高,而Y2與Y3的EAAI值接近。本研究中測算出的EAAI值低于李世凱等[22]測定結果,這可能是因為本研究中凡納濱對蝦肌肉中氨基酸含量和李世凱等測定的氨基酸含量差異導致的。

表3 2種鹽堿水養殖凡納濱對蝦和海水養殖凡納濱對蝦肌肉的氨基酸評分、化學評分和必需氨基酸指數Tab.3 AAS, CS and EAAI of muscle of L. vannameiof two saline-alkali aquaculture and mariculture

表4 3種凡納濱對蝦肌肉中主要礦物元素含量 (干基)Tab.4 Main mineral contents in muscle of L. vannameiof two saline-alkali aquaculture and mariculture (dry mass)

2.4 肌肉中主要礦物元素含量測定

食材中的礦物元素組成也是評價其營養價值和安全性的重要因素,同時礦物元素與生物體的各項生理機能有密切聯系,尤其是微量元素,對生命的維持有著極其重要的作用[25]。由表4中測定結果可知,Y1,Y2和Y3肌肉所含的4種主要礦物元素[鉀(K) 、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)]中,含量最高的均為K,其次是Na、Ca、Mg,其中Y3的Na顯著低于Y1和Y2(P<0.05),可考慮作為鹽堿水養殖凡納濱對蝦的品質特征參數。Y1,Y2和Y3肌肉所含的微量元素中,含量最高的均為鐵(Fe),其次是鋅(Zn),再次為銅(Cu)。

丁玉琴等[32]認為,礦物元素不僅影響魚體物質代謝、生長發育和疾病防治,也影響魚肉營養價值及魚肉產品的貨架期和風味,如 Cu、錳(Mn)、Fe等可引起不飽和脂質氧化,Mg、Ca、Fe、K、Na離子等呈咸味,Zn等離子呈甜味,Cu、Mn等離子呈苦味,故魚肉風味受這些礦物元素影響較大。本文測定結果表明,Y3中Fe含量顯著低于Y1和Y2(P<0.05),僅為后二者Fe含量的一半,這提示,Y3肌肉的不飽和脂質氧化程度最低,肌肉中脂肪不容易被氧化。且Y3中Ca、Na含量顯著低于Y1和Y2(P<0.05),提示Y3肌肉的風味和Y1,Y2可能有較大的差異。

有研究指出魚類體組織中礦物元素含量主要受飼料和生存環境的影響[33]。而本文中,Y1和Y2均來自西北硫酸鹽型鹽堿水,而Y3來自上海奉賢地區的海水養殖池塘,其養殖水環境、養殖模式和養殖過程中投喂的餌料存在較大差異,這也是導致3組凡納濱對蝦肌肉所含常量和微量元素差異的原因之一。

3 結論

本研究通過營養成分分析比較得出,除粗蛋白外,硫酸鹽型鹽堿水養殖和海水養殖的凡納濱對蝦肌肉粗營養成分差異不明顯,Y1,Y2和Y3肌肉中氨基酸組成均衡,當以 AAS 和 CS 作為評價指標時,第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸均為Trp和Val,含量最高的礦物元素均為K,其次是Na、Ca 、Mg,其中Y3的Na顯著低于Y1和Y2 (P<0.05),可作為鹽堿水養殖凡納濱對蝦肌肉品質特征之一。 SOLOMON 等[34]指出,理化性質相似的元素,其生物學功能之間會發生相互拮抗,而且這種拮抗作用通常表現在Zn/Fe大于 1。Y1,Y2和Y3蝦肌肉中 Zn /Fe分別為:0.52,0.47和1.01,說明Y1,Y2蝦肌肉中Zn /Fe較Y3蝦肌肉中Zn /Fe更合理。

總體說來,西北內陸硫酸鹽型鹽堿水養殖的凡納濱對蝦與海水養殖凡納濱對蝦一樣,均是高蛋白、低脂肪的優質蝦類,其肌肉中含有豐富的人體必需的氨基酸和礦物質,呈味氨基酸含量高,味道鮮美,營養豐富,今后應大力開發凡納濱對蝦的鹽堿水域養殖技術。

本研究未對鹽堿水養殖的凡納濱對蝦肌肉脂肪的脂肪酸組成、質構、滋味物質(呈味核苷酸、甜菜堿、肌肉游離氨基酸、肌肉中揮發性物質組成)等指標進行分析,為更加全面系統地評價鹽堿水養殖的凡納濱對蝦肌肉的營養價值,今后有待對這些指標進行全面系統的測定分析。