草魚脆化過程中肌肉膠原蛋白、礦物質(zhì)含量和脂肪酸組成變化

伍芳芳，林婉玲，李來好,*，楊賢慶，郝淑嫻，楊少玲，胡 曉，王錦旭，魏 涯

(1.中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點實驗室,國家水產(chǎn)品加工技術研發(fā)中心,廣東 廣州 510300；2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

草魚脆化過程中肌肉膠原蛋白、礦物質(zhì)含量和脂肪酸組成變化

伍芳芳1,2，林婉玲1，李來好1,*，楊賢慶1，郝淑嫻1，楊少玲1，胡 曉1，王錦旭1，魏 涯1

(1.中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點實驗室,國家水產(chǎn)品加工技術研發(fā)中心,廣東 廣州 510300；2.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

研究草魚脆化過程中主要營養(yǎng)成分的變化規(guī)律，在草魚脆化養(yǎng)殖過程中定期采樣，比較研究不同脆化周期的魚肉膠原蛋白、礦物質(zhì)含量和脂肪酸組成變化。對不同采樣期的魚肉，采用石墨爐原子吸收光譜法測定肌肉礦物質(zhì)含量，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術測定肌肉脂肪酸組成。結(jié)果顯示，普通草魚肌肉的膠原蛋白含量為1.02 g/100 g，顯著低于脆肉鯇。與普通草魚相比，脆化后肌肉的鈣、鎂的含量分別增加了269.43%、46.05%，但鐵、銅元素的含量分別下降了85.59%和23.08%，肌肉的鋅、鉻和鎘含量差異不顯著（P＞0.05）。不同脆化周期的肌肉中共檢出17 種脂肪酸，多不飽和脂肪酸總量與飽和脂肪酸總量的比值為0.74～1.46，其中以普通草魚最高。隨著脆化時間的延長，肌肉的多不飽和脂肪酸總量、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸總量均有所下降。研究表明在草魚脆化過程中肌肉膠原蛋白和鈣、鎂含量顯著增加，鐵、銅含量和多不飽和脂肪酸總量有所下降。

脆肉鯇；膠原蛋白；礦物質(zhì)含量；脂肪酸組成；草魚

草魚（Ctenopharyngodon idellus）又名“鯇魚”，是我國四大家魚之一，它具有適應環(huán)境能力強、生長速度快、產(chǎn)量高、肉質(zhì)營養(yǎng)豐富等特點。但由于其肉質(zhì)較松軟，影響口感及價格，為改善其肌肉品質(zhì)，研究者發(fā)現(xiàn)以蠶豆為主要飼料飼喂普通草魚約120 d，其肉質(zhì)變脆并且有韌性，脆化養(yǎng)殖后的草魚被稱為“脆肉鯇（Ctenopharyngodon idellus C. et V）”。脆肉鯇肉質(zhì)結(jié)實而爽脆，魚肉久煮不爛，頗受消費者的青睞。

魚肉的脂肪酸、礦物質(zhì)元素和膠原蛋白含量是肌肉重要的營養(yǎng)組成部分。目前雖然有很多相關的研究報道，但對這些重要的肌肉營養(yǎng)成分在草魚脆化前后的變化卻無統(tǒng)一的觀點。魚肉中的各種脂肪酸含量和組成影響肌肉的風味、香氣和口感，同時，也與脂溶性VA、VD、VE和VK的吸收和代謝有關[1]；甘承露等[2]研究指出脆肉鯇不飽和脂肪酸含量高于普通草魚；劉邦輝等[3]卻發(fā)現(xiàn)脆肉鯇的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）含量有所下降。關磊等[4]發(fā)現(xiàn)飼喂蠶豆后脆肉鯇的Fe、Ca含量均低于普通草魚；但也有研究者指出脆化后肌肉的Ca含量明顯增加[5-6]，但脆化過程中金屬元素發(fā)生怎樣的變化卻未見報道。膠原蛋白是構(gòu)成肌肉結(jié)締組織的主要成分，肌肉的柔嫩與老化與肌肉結(jié)締組織中膠原蛋白的含量密切相關[7-9]，雖然有部分研究[10-11]指出脆化后肌肉的膠原蛋白含量有所增加，但是在整個脆化周期內(nèi)的變化情況卻未見相關報道。

因此，為探討脆化過程中肌肉脂肪酸、礦物質(zhì)和膠原蛋白含量的變化規(guī)律，本實驗通過對同一養(yǎng)殖場的草魚在其脆化養(yǎng)殖過程進行定期采樣，研究不同脆化周期草魚的脂肪酸、礦物質(zhì)和膠原蛋白含量的變化，探討草魚脆化過程中肌肉主要營養(yǎng)成分的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

不同脆化周期的脆肉鯇均來自廣東省中山市坦洲鎮(zhèn)某養(yǎng)殖場，從2014年6月—2014年10月定期采樣6 次（分別記為GC、CGC1～CGC5），捕獲后放在水中充氧運至實驗室，冰暈之后去魚鱗、內(nèi)臟等，用流動水沖洗干凈后，將魚背部兩側(cè)肌肉切片、絞碎、分裝放入保鮮袋中，然后置于冰鮮條件下供實驗分析。

正己烷、三氯甲烷、硝酸、無水乙醇、冰乙酸（均為分析純）,甲醇（色譜純） 廣州化學試劑廠；三氟化硼-甲醇 上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司；QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、UV2550紫外分光光度計 日本島津公司；T50均質(zhì)機 德國IKA公司；3K30高速冷凍離心機 德國Sigma公司；N-EVAP112型氮吹儀 美國Organomation公司；SpecterAA240FS、240Z原子吸收儀 美國Varian公司。

1.3 方法

1.3.1 脂肪酸組成的測定

采用氣相色譜法測定[12]，并做部分改動。氣相色譜條件:色譜柱:DB-5MS（30 mm×0.25 mm，0.25 ?m）；進樣口溫度230 ℃；升溫程序:110 ℃保持4 min，以10 ℃/min升溫至160 ℃保持1 min，最后以5 ℃/min上升至240 ℃保持15 min；載氣:氦氣；流量1.52 mL/min；分流比1∶30。

質(zhì)譜條件:電子電離源溫度200 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z 40～550；溶劑切除時間3 min。

通過美國國家標準與技術研究院譜庫檢索，對脂肪酸進行定性，并采用面積歸一化法確定其質(zhì)量分數(shù)，以相對含量表示。

1.3.2 膠原蛋白含量的測定

參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》測定魚肉中的羥脯氨酸含量，乘以9.75即為魚肉膠原蛋白的含量[13]。

1.3.3 礦物元素的測定

Cr、Cu、Cd采用石墨爐原子吸收法測定；Ca、Na、Mg、Zn、Fe均采用火焰原子吸收法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0、Excel和Origin 7.5進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果采取±s形式。指標內(nèi)部的均值比較采用最小顯著差異法，取95%置信度（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 草魚脆化過程中肌肉膠原蛋白含量變化

由圖1可知，普通草魚肌肉膠原蛋白含量為1.02 g/100 g，稍高于其他淡水魚類[14]。隨著脆化周期的不同，膠原蛋白含量先下降后上升。在脆化初期（CGC1～CGC2），膠原蛋白含量分別為0.77、0.66 g/100 g，比普通草魚（GC）分別顯著下降了24.51%（P=0.004）、35.29%（P=0.000）。值得一提的是，隨著脆化程度的增加，脆肉鯇的肌肉膠原蛋白含量顯著增加，在脆化后期（CGC5）達到最大值1.61 g/100 g，顯著高于普通草魚（P=0.000）。

投喂蠶豆后，魚肉的口感和脆性發(fā)生顯著改變。筆者在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著脆化時間的不同，魚肉質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生改變:普通草魚與脆化初期的脆肉鯇相比，兩者的硬度、黏著性和咀嚼性并無顯著性差異；當脆化到一定時間后，各項質(zhì)構(gòu)指標均比普通草魚顯著增加[15]。膠原蛋白是肌肉結(jié)締組織的主要成分，魚肉中的膠原蛋白對保持肌肉完整性和韌性具有重要作用[16]。肌肉的硬度與肌肉結(jié)締組織中膠原蛋白的含量密切相關[17-18]，肌肉結(jié)締組織含量越多，肉質(zhì)越硬，含量越少，肉質(zhì)越嫩。Lin Wanling等[9]通過比較草魚脆化前后肌肉的微觀結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，脆肉鯇肌內(nèi)膜中的膠原纖維平均直徑為47.06 nm，顯著高于普通草魚（31.62 nm）。與此同時，甘承露[19]對脆肉鯇和草魚肌肉膠原蛋白染色后發(fā)現(xiàn)，脆肉鯇肌束膜中膠原蛋白含量高于草魚，這與本實驗結(jié)果一致。綜合來看，隨著投喂蠶豆時間延長，膠原蛋白含量顯著增加，增加了肌肉硬度，這可能是脆肉鯇肌肉變脆的原因之一。

2.2 草魚脆化過程中肌肉礦物元素含量變化

本研究中共測定不同脆化周期的魚肉中的8 種礦物元素（表1）。其中肌肉的Ca、Mg含量隨著脆化時間的延長而顯著增加（P＜0.05）；但草魚肌肉的Fe、Cu含量卻顯著低于脆肉鯇（P＜0.05）；不同脆化周期魚肉的Cd、Cr含量差異不顯著。隨著投喂飼料的改變，可以明顯看出，在脆化初期（CGC1），脆肉鯇肌肉的Ca、Na、Zn含量分別比普通草魚增加了49.51%（P＞0.05）、55.75%（P＜0.003）和3.88%（P＞0.05），但Fe、Cu含量卻分別下降了42.07%（P＜0.001）和32.05%（P＜0.005）。隨著投喂蠶豆時間的延長，脆化時間越長，脆肉鯇（CGC5）與普通草魚的各種礦物元素含量差異越顯著，脆肉鯇（CGC5）的Ca、Mg含量分別比普通草魚增加了269.43%（P＜0.001）和46.05%（P＜0.001），但Fe和Cu含量卻顯著下降，分別下降了85.59%和23.08%（P＜0.001）。值得一提的是，脆化時間不同，魚肉的不同礦物元素含量（Zn、Cd、Cr除外）也出現(xiàn)顯著性差異（P＜0.001）。綜上所述，不同脆化周期的魚肉均含有豐富的礦物元素，但含量各有差異。

2.3 草魚脆化過程中肌肉脂肪酸組成分析

肌肉的風味隨著脂肪含量的增加而有所上升，同時脂肪含量增加降低了肌束間的摩擦力，使得肌肉嫩度增加[15]。有報道[20]指出，這與其中脂肪酸的組成成分密切相關:不飽和脂肪酸極易氧化，影響肉品的貨架期，但對于烹調(diào)后的風味形成卻具有重要的作用；脂肪酸因其組成成分不同而具有不同的熔點，這與肌肉的硬度和黏結(jié)性具有顯著相關性。

由表2可知，不同脆化周期的肌肉中共檢出17 種脂肪酸，其中，飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）6 種，共占脂肪酸總量的30.04%～38.23%；單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）4 種，占脂肪酸總量的26.16%～38.73%，研究[21]表明，MUFA能降低血漿膽固醇、降低血糖和調(diào)節(jié)血脂預防心血管疾病等重要功效作用；PUFA 7 種，占脂肪酸總量的27.57%～43.80%，PUFA能降低血中膽固醇和甘油三酯、并能保持細胞膜的相對流動性，并可轉(zhuǎn)化成具有重要生理 功能的代謝產(chǎn)物，從而發(fā)揮生理調(diào)節(jié)作用[22]。通過比較發(fā)現(xiàn)，不同脆化周期魚肉的脂肪酸主要由油酸（C18∶1）、棕櫚酸（C16∶0）、亞麻酸（C18∶2）、花生四烯酸（C20∶4）、硬脂酸（C18∶0）構(gòu)成，這與劉冬敏等[21]的研究結(jié)果一致。

通過比較發(fā)現(xiàn)，肌肉的硬脂酸（C18∶0）和亞麻酸（C18∶2）含量隨著脆化時間的不同而顯著變化，其中肌肉的硬脂酸含量隨著脆化時間的延長（CGC1～CGC5）而有所上升，含量最高為10.23%（CGC4）比普通草魚高22.22%；與此同時，肌肉的亞麻酸含量卻隨著脆化時間的延長而有所下降（CGC3除外）。有Wood等[20]曾指出肌肉的硬度和黏結(jié)性與硬脂酸的含量呈正相關性，而與亞麻酸含量呈負相關性。綜合考慮，隨著脆化時間的延長，脆肉鯇的肌肉硬度和黏結(jié)性均顯著高于普通草魚，這可能與脆化養(yǎng)殖后肌肉硬脂酸含量的增加、亞麻酸含量的下降有關。

二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）（C20∶5）與二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）（C22∶6）是人體必需脂肪酸，DHA能促進大腦和視網(wǎng)膜發(fā)育，增強記憶力和提高智力等重要作用。EPA能夠減低血栓的形成，增進血液循環(huán)，預防心腦血管疾病[23]。由表2可知，DHA占脂肪酸總量最高的為CGC1（8.96%），比普通草魚（GC）的DHA含量（7.56%）高18.52%，但脆化時間越長，脆肉鯇的DHA含量逐漸下降，在脆化后期時（CGC5），肌肉的DHA含量最低，僅為5.02%，比普通草魚低33.60%。與此同時，EPA含量也隨著脆化時間延長而顯著下降:普通草魚EPA含量占脂肪酸總量的8.30%，比脆肉鯇肌肉（CGC5）高91.81%。不同脆化周期魚肉的∑PUFA/∑SFA為0.74～1.46，其中以普通草魚最高。這與劉邦輝等[3]的研究結(jié)果一致。從DHA和EPA總量來看，脆肉鯇的PUFA含量有所下降。綜合考慮，投喂蠶豆能改變草魚的肉質(zhì)，但由于蠶豆中營養(yǎng)成分相對于普通飼料較單一，并且由于蠶豆中存在大量的抗營養(yǎng)因子，繼而降低了腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及機體的利用率[11]。

3 結(jié) 論

比較普通草魚和不同脆化周期脆肉鯇的肌肉膠原蛋白含量、礦物元素含量和脂肪酸組成后發(fā)現(xiàn)，肌肉膠原蛋白含量顯著性增加，并在脆化后期（CGC5）達到最大值1.61 g/100 g，比普通草魚高57.84%（P=0.000）；普通草魚與脆肉鯇肌肉均含有豐富的礦物元素，但肌肉的Ca、Mg含量隨著脆化時間的延長而顯著增加；普通草魚的Fe、Cu含量卻顯著低于脆肉鯇；不同脆化周期魚肉的Zn、Cd和Cr含量差異不顯著；不同脆化周期肌肉中共檢出17 種脂肪酸，其中6 種SFA，4 種MUFA，7 種PUFA，隨著脆化時間的延長，肌肉的DHA和EPA含量均有所下降。綜合考慮，投喂飼料改變?nèi)赓|(zhì)的同時，肌肉膠原蛋白和Ca、Mg含量顯著增加，F(xiàn)e、Cu含量和PUFA總量有所下降。

[1] 艾鹥, 文勇立, 傅昌秀, 等. 金川多胸椎牦牛宰后肌肉礦物質(zhì), 脂肪酸及肉色分析[J]. 食品科學, 2013, 34(16): 251-256. doi: 10.7506/ spkx1002-6630-201316051.

[2] 甘承露, 郭姍姍, 榮建華, 等. 脆肉鯇肌肉主要營養(yǎng)成分的分析[J].營養(yǎng)學報, 2010, 32(5): 513-515.

[3] 劉邦輝, 王廣軍, 郁二蒙, 等. 投喂蠶豆和普通配合飼料草魚肌肉營養(yǎng)成分比較分析及營養(yǎng)評價[J]. 南方水產(chǎn)科學, 2011, 7(6): 58-65.

[4] 關磊, 朱瑞俊, 李小勤, 等. 普通草魚與脆化草魚的肌肉特性比較[J].上海海洋大學學報, 2011, 20(5): 748-753.

[5] 鄺雪梅, 張環(huán), 陳斌, 等. 草魚脆化前后肌肉營養(yǎng)成分及其紅細胞中葡萄糖-6-磷酸脫氫酶含量的比較[J] 海南大學學報, 2004, 22(3): 258-261.

[6] 肖調(diào)義, 劉建波, 陳清華, 等. 脆肉鯇魚肌肉營養(yǎng)特性分析[J]. 淡水漁業(yè), 2004, 34(3): 28-30.

[7] CHRISTENSEN M, ERTBJERG P, FAILLA S, et al. Relationship between collagen characteristics, lipid content and raw and cooked texture of meat from young bulls of fi fteen European breeds[J]. Meat Science, 2011, 87(1): 61-65.

[8] NISHIMURA T. The role of intramuscular connective tissue in meat texture[J]. Animal Science Journal, 2010, 81(1): 21-27.

[9] LIN Wanling, ZENG Qingxiao, ZHU Zhiwei, et al. Different changes in mastication between crisp grass carp (Ctenopharyngodon idellus C. et V) and grass carp (Ctenopharyngodon idellus) after heating: the relationship between texture and ultrastructure in muscle tissue[J]. Food Research International, 2009, 42(2): 271-278.

[10] 劉邦輝, 郁二蒙, 謝駿, 等. 脆肉鯇魚皮和肌肉膠原蛋白的理化特性及其影響因素研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學, 2012, 40(2): 200-204.

[11] 倫峰, 冷向軍, 李小勤, 等. 投喂蠶豆對草魚生長和肉質(zhì)影響的初步研究[J]. 淡水漁業(yè), 2008, 38(3): 73-76.

[12] 武華, 陰曉菲, 羅永康, 等. 腌制鳙魚片在冷藏過程中品質(zhì)變化規(guī)律的研究[J]. 南方水產(chǎn)科學, 2013, 9(4): 70-75.

[13] 曾名勇, 黃海. 幾種魚類膠原蛋白含量在凍藏過程中的變化[J]. 食品科學, 2004, 25(2): 183-186.

[14] 姜啟興, 吳佳芮, 許艷順, 等. 鳙魚不同部位的成分分析及營養(yǎng)評價[J].食品科學, 2014, 35(5): 183-187. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201405036.

[15] 伍芳芳, 林婉玲, 李來好, 等. 草魚脆化過程中肌肉品質(zhì)變化[J]. 南方水產(chǎn)科學, 2014, 10(4): 70-77.

[16] BREMNER H A, HALLETT I C. Degradation in muscle fibreconnective tissue junctions in the spotted trevalla (Geriolella punctata) examined by scanning electron microscopy[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1986, 37(10): 1011-1018.

[17] BOSSELMANN A, M?LLER C, STEINHART H, et al. Pyridinoline cross-links in bovine muscle collagen[J]. Journal of Food Science, 1995, 60(5): 953-958.

[18] CHRISTENSEN L, ERTBJERG P, L?JE H, et al. Relationship between meat toughness and properties of connective tissue from cows and young bulls heat treated at low temperatures for prolonged times[J]. Meat Science, 2013, 93(4): 787-795

[19] 甘承露. 脆肉鯇肌肉特性及其貯藏穩(wěn)定性的研究[D]. 武漢: 華中科技大學, 2010: 16.

[20] WOOD J D, RICHARDSON R I, NUTE G R, et al. Effects of fatty acids on meat quality: a review[J]. Meat Science, 2003, 66(1): 21-32.

[21] 劉冬敏, 王建輝, 劉永樂, 等. 草魚肌肉脂肪酸組成及其在冷藏中的含量變化[J]. 食品科學, 2013, 34(2): 194-198.

[22] HWANG K T, KIM J E, KANG S G, et al. Fatty acid composition and oxidation of lipids in Korean catfi sh[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 2004, 81(2): 123-127.

[23] 張高靜, 韓麗萍, 孫劍鋒, 等. 南美白對蝦營養(yǎng)成分分析與評價[J].中國食品學報, 2013, 13(8): 254-260.

Changes in Muscle Collagen Content, Mineral Contents and Fatty Acid Composition of Grass Carp during Crisping Process

WU Fangfang1,2, LIN Wanling1, LI Laihao1,*, YANG Xianqing1, HAO Shuxian1, YANG Shaoling1, HU Xiao1, WANG Jinxu1, WEI Ya1
(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)

This research aimed to study the changes in main nutritional components during the crisping process of grass carp (Ctenopharyngodon idellus, which was cultured under specific conditions to obtain crisp grass carp). Samples were acquired periodically and the differences in muscle collagen content, mineral contents and fatty acid composition during the entire crisping process were compared. Muscles in different crisping periods were taken for determination of mineral elements by graphite furnace atomic absorption spectroscopy (GFAAS) and fatty acid composition by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that the collagen content of grass carp was 1.02 g/100 g, which was significantly lower than that of crisp grass carp (C. idellus C. et V). Compared with those in grass carp, the contents of Ca and Mg in crisp grass carp were increased by 269.43% and 46.05%, respectively, while the contents of Fe and Cu in crisp grass carp were decreased by 85.59% and 23.08%, respectively. However, there were no significant differences in the contents of Zn, Cr and Cd among all the samples examined (P ＞ 0.05). A total of 17 kinds of fatty acids in the muscles collected in different crisping periods were detected. The ratios of ∑PUFA to ∑SFA ranged from 0.74 to 1.46 and showed the highest value in grass carp. Meanwhile, the ratios of ∑PUFA and ∑(EPA + DHA) were decreased. The present study indicated that the contents of muscle collagen, and Ca and Mg were significantly increased while the contents of Fe and Cu and the total amount of PUFAs were decreased during the crisping process of grass carp.

crisp grass carp; collagen; mineral content; fatty acid composition; grass carp

TS254.1

A

10.7506/spkx1002-6630-201510017

2014-11-20

國家自然科學基金青年科學基金項目(31401625)；廣州市珠江科技新星專項(2014J2200019)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項(2013ZD04)；農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點實驗室開放基金項目(nybjg201202)

伍芳芳(1989—),女,碩士研究生,主要從事水產(chǎn)品加工研究。E-mail：shouffw2013@163.com

*通信作者：李來好(1963—),男,研究員,博士,主要從事水產(chǎn)品加工與質(zhì)量安全研究。E-mail：laihaoli@163.com