凈化時間對微流水系統(tǒng)中鳙品質(zhì)影響的研究

胡偉華 呂 昊 樊啟學(xué) 熊善柏 袁勇超 王凌宇 王銀海

(1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院, 武漢 430070; 2. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)院, 武漢 430070)

人工養(yǎng)殖存在的放線菌、真菌和藻類等微生物會產(chǎn)生不良?xì)馕段镔|(zhì), 必定會在養(yǎng)殖魚類體內(nèi)積累和富集, 從而使魚肉的品質(zhì)和可接受程度降低[1];同時在當(dāng)今的高密度、飼料喂養(yǎng)的養(yǎng)殖模式下, 養(yǎng)殖魚類運(yùn)動活性低, 對養(yǎng)殖魚類的肌肉品質(zhì)造成不良影響[2]。而隨著人們生活水平的提高, 消費(fèi)者對水產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高, 目前養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)下降, 不能滿足廣大消費(fèi)者的需求已成為養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主要瓶頸[3]。

凈化處理興起于三文魚的人工養(yǎng)殖, 它是指將人工養(yǎng)殖的魚類轉(zhuǎn)移至低密度、清潔、流動的水體中進(jìn)行停食處理。研究表明凈化處理能夠改善魚類運(yùn)動狀態(tài)并提升魚機(jī)體健康水平[4], 同時能有效提升魚類肌肉品質(zhì)。Burr等[5]利用循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)(Recirculating aquaculture system, RAS)處理人工養(yǎng)殖的鮭和虹鱒, 結(jié)果表明能夠減少魚類肌肉中土腥素和2-甲基異莰醇等不良風(fēng)味物質(zhì)的積累。Giorgio等[15]研究表明, 饑餓和凈化處理產(chǎn)生的肌肉品質(zhì)提升效果在不同種類間存在差異, 養(yǎng)殖三文魚凈化90d以穩(wěn)定和提升魚肉品質(zhì), 而鱈凈化處理12d就已經(jīng)穩(wěn)定。鳙(Aristichthys nobles)是我國淡水養(yǎng)殖規(guī)模和產(chǎn)量最大的淡水水產(chǎn)品之一。2016年我國鳙的總產(chǎn)量為3.48×109kg, 占全國淡水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的10.95%[6], 在全國水產(chǎn)養(yǎng)殖中占有重要地位。鳙在養(yǎng)殖過程中也存在著養(yǎng)殖密度過高以及養(yǎng)殖水體環(huán)境中存在的放線菌、真菌和藻類等不良?xì)馕段镔|(zhì)在鳙體內(nèi)沉積等問題, 從而影響鳙肌肉的品質(zhì)。目前關(guān)于凈化處理對魚肉品質(zhì)的改善效果, 主要以研究魚肉中腥味成分的積累代謝和脂肪酸含量及組成變化為主[7], 對凈化處理過程中魚肉質(zhì)構(gòu)、感官接受度等品質(zhì)變化的研究報(bào)道較少, 對鳙等淡水魚凈化處理過程中魚肉的品質(zhì)變化情況尚未見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)旨在研究凈化處理對鳙肌肉常規(guī)營養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、氣味、滋味等品質(zhì)特性的影響, 探討凈化處理對鳙肌肉品質(zhì)改良效果進(jìn)行綜合評價, 為鳙肌肉品質(zhì)改良提供改良途徑和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)對象

圖 1 微流水凈化設(shè)施示意圖Fig. 1 Micro-water purification aquaculture system

商品魚規(guī)格的鳙(1.5—2.5 kg/尾)轉(zhuǎn)移至位于利用天然湖區(qū)建立微流水循環(huán)槽中(7.2 m×2 m×1.5 m=21.6 m3, 流量為0.3 m3/s, 圖 1), 每槽密度為6.4 kg/m3,凈化處理從10月10日持續(xù)至12月1日, 溫度變化范圍為9—18℃, pH變化范圍為6.5—7.5, 氨氮、亞硝酸鹽基本未檢測出, 期間停止人工投餌和施肥。每10天從循環(huán)槽隨機(jī)取5尾取樣分析, 以未凈化處理的鳙為對照組。使用MS-222 (間氨基苯甲酸乙酯甲磺酸鹽) 2.0 mg/L麻醉后行取背部肌肉, 一半肌肉立即測定其質(zhì)構(gòu)參數(shù)和持水性, 另一半肌肉立即置于-80℃凍結(jié)并保存待測。

1.2 肌肉營養(yǎng)指標(biāo)

鳙肌肉中的水分含量依照直接干燥法(101—105℃)測定。肌肉中粗蛋白含量依照凱氏定氮法測定(F=6.25)。肌肉中粗脂肪含量依照索氏抽提法測定。肌肉中灰分含量依照馬弗爐灼燒法(550±15)℃方法進(jìn)行測定。

1.3 肌肉質(zhì)構(gòu)指標(biāo)

鳙背部肌肉的質(zhì)構(gòu)參數(shù)采用TA-TX Plus物性測定儀(Stable Micro Systems Ltd model, Blackdown Rural Industries, Surrey, UK)測定, 采用TPA模式(探頭型號P36/R), 樣品壓縮距離為50%, 探頭測試速度為1 mm/s, 壓縮2次。

1.4 肌肉持水性

鳙背部肌肉的持水性采用離心法測定, 約0.5 g樣品4000 r/min離心15min, 以離心前后樣品質(zhì)量的差值表示持水性。

1.5 肌肉滋味成分

鳙肌肉中水溶性蛋白含量采用福林酚法測定[8],酸度采用堿滴定法測定, 游離氨基酸含量采用茚三酮比色法測定[9]。

1.6 肌肉氣味成分

鳙肌肉中揮發(fā)性鹽基氮含量采用GB5009.44-2010《肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中的半微量蒸餾法測定[10], 肌肉中羰基含量的測定參考Levine等[11]所述方法。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件的單因素方差分析(One-way ANOVA)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn), 分析凈化處理和對照組鳙肌肉營養(yǎng)成分含量是否存在差異,數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel 2007進(jìn)行整理, 數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(X±SD)表示。差異顯著度為 0.05。

2 結(jié)果

2.1 凈化處理對鳙肌肉營養(yǎng)成分的影響

如表 1所示, 與對照組相比鳙魚在凈化處理后肌肉水分含量沒有顯著差異; 蛋白質(zhì)含量隨凈化時間延長出現(xiàn)下降趨勢, 在凈化20后顯著低于對照組;脂肪含量隨凈化時間延長出現(xiàn)下降趨勢, 在凈化50d時顯著低于對照組和凈化初期(0—20d); 灰分含量無顯著變化。

2.2 凈化處理對鳙肌肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

如表 2所示, 鳙肌肉硬度隨凈化時間延長而顯著上升, 由于在凈化過程中運(yùn)動活性增強(qiáng)以及高密度集約化養(yǎng)殖鳙肌肉中多余脂肪的消耗, 使凈化處理鳙硬度更接近于野生同類[12,13]; 除在30d時出現(xiàn)波動外, 鳙凈化處理后肌肉彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性顯著高于0對照組; 肌肉彈性和回復(fù)性在凈化20d和凈化50d相當(dāng); 內(nèi)聚性在凈化50d低于凈化20d; 黏著性和咀嚼性在凈化50d時高于其他凈化組。

表 1 凈化時間對鳙肌肉營養(yǎng)成分的影響Tab. 1 The effect of the purification time on muscle nutrition ofAristichthys nobles

表 2 凈化時間對鳙肌肉質(zhì)構(gòu)特性的影響Tab. 2 Effects of the purification time on muscle quality of Aristichthys nobles

2.3 凈化處理對鳙肌肉持水性的影響

由圖 2可以看出, 凈化初期(10—20d)與凈化后期(40—50d)肌肉持水性與對照組相當(dāng)或略高于, 差異變化不顯著, 但在凈化30d時鳙肌肉持水性顯著低于其他各組。除硬度外, 其他質(zhì)構(gòu)參數(shù)在凈化30d時的變化與持水性的變化相符, 即在凈化30d時出現(xiàn)明顯的下降。

圖 2 凈化時間與肌肉中持水性關(guān)系Fig. 2 The relationship between the purification time and the water holding capacity

2.4 凈化處理對鳙魚滋味成分的影響

如表 3所示, 鳙肌肉水溶性蛋白含量在凈化初期(0—20d)表現(xiàn)出上升, 凈化20d時達(dá)到最高值, 顯著高于其他凈化時間, 在凈化30d后出現(xiàn)明顯下降,在凈化50d時又出現(xiàn)上升趨勢。游離氨基酸含量與水溶性蛋白含量變化趨勢相類似。而酸度變化范圍較小, 除凈化初期略低外, 凈化各時期的酸度差異均不大。

表 3 凈化時間對鳙肌肉滋味成分的影響Tab. 3 Effect of the purification time on muscle taste of Aristichthys nobles

2.5 凈化處理對鳙肌肉氣味成分的影響

如圖 3所示, 鳙肌肉揮發(fā)性鹽基氮含量隨凈化時間延長而顯著下降, 在凈化50d時達(dá)到最低值。鳙肌肉羰基含量在凈化初期(10d)時與對照組相當(dāng),并隨凈化時間延長而顯著下降, 在40d時達(dá)到最低值。

圖 3 凈化時間與氣味成分關(guān)系Fig. 3 The relationship of the purification time and muscle flavor

3 討論

3.1 凈化處理對鳙肌肉營養(yǎng)指標(biāo)的影響

凈化處理是一種常見水產(chǎn)養(yǎng)殖的行為, 在確保達(dá)到商品規(guī)格后, 通過空腸胃鍛煉和去異味處理,提高肌肉品質(zhì)[13]。饑餓期間魚類將會動用身體貯存的能量來維持生命活動, 作為主要貯存能量的三大能源物質(zhì)糖類、脂肪和蛋白質(zhì)在饑餓過程中將會不同程度地被消耗[12]。Bar等[14]認(rèn)為, 在饑餓狀態(tài)下魚類的代謝規(guī)律為3個時期： Ⅰ期(0—20d), 蛋白質(zhì)和脂肪分解代謝提供主要能量; 在此后的較長時間穩(wěn)定期命名為Ⅱ期(20—30d), 期間以脂肪分解代謝功能為主, 蛋白質(zhì)分解程度較弱, 持續(xù)至魚體脂肪儲備達(dá)到極限; 稍后即轉(zhuǎn)為蛋白質(zhì)分解供能為主導(dǎo)的Ⅲ期(40—50d)。

由表 1的數(shù)據(jù)可得出, 凈化0—20d可歸類于蛋白質(zhì)和脂肪分解代謝為主的Ⅰ期; Ⅱ期從20—30d,此時期蛋白質(zhì)含量相對穩(wěn)定; 達(dá)到40d, 脂肪含量基本維持不變, 蛋白質(zhì)含量進(jìn)一步下降歸類于Ⅲ期。在試驗(yàn)中測定的鳙背部肌肉脂肪含量在前兩個時期變化不明顯, 并在凈化10d時略有升高, 與鱈凈化試驗(yàn)中的現(xiàn)象類似[14], 本試驗(yàn)中鳙機(jī)體代謝的前兩個時期均持續(xù)20d左右, 在40d時進(jìn)入Ⅲ期, Ⅰ期的時間跨度與條紋鱸、虹鱒和鯰的報(bào)道相近, 而Ⅱ期的持續(xù)時間較短[15—17]。Ⅱ期的持續(xù)時間可能受到溫度、魚種、魚體大小和凈化前魚類能量儲備的影響而有所差異。

3.2 凈化處理對鳙肌肉質(zhì)構(gòu)的影響

Giorgio Palmeri饑餓可以認(rèn)為是一種調(diào)節(jié)技術(shù),因?yàn)樗鼫p少了魚類腸道的糞便量, 降低了消化酶的活性, 提高了腸道內(nèi)生化和微生物的相對穩(wěn)定性。同時饑餓減少過多的脂肪沉積, 改變肌肉脂肪含量,促進(jìn)健康的n-3MUFA含量。在質(zhì)構(gòu)參數(shù)上, 硬度隨著凈化處理時間的延長而提高, 而黏著性則出現(xiàn)不同程度降低; 進(jìn)入20d時, 脂肪代謝程度加強(qiáng), 肌肉硬度表現(xiàn)出直線上升趨勢; 在以蛋白質(zhì)消耗為主的Ⅲ期, 肌肉質(zhì)構(gòu)變化趨于平穩(wěn)狀態(tài)。這說明在凈化過程中鳙肌肉的質(zhì)構(gòu)受到脂肪代謝的影響較蛋白質(zhì)代謝影響高。同時, 也表明可通過人工手段進(jìn)行控制營養(yǎng)物質(zhì)代謝時期, 來調(diào)控魚肉的物理特性。此方面的可行性和效果差異性有待進(jìn)一步研究。

3.3 凈化處理對鳙魚肌肉持水性的影響

肌肉的持水性反應(yīng)了肌肉蛋白質(zhì)與水的相互作用以及結(jié)合水的能力, 通常與肌肉的嫩度和多汁性相關(guān)聯(lián)[18]。良好的持水力的升高能夠?yàn)槿忸愂称穾磔^好的彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性[19]。鳙在凈化0—20d和40—50d時蛋白質(zhì)分解代謝程度高, 蛋白質(zhì)分解過程中暴露出更多的水結(jié)合區(qū)域, 并產(chǎn)生親水力強(qiáng)的多肽和肽段, 使此時期內(nèi)肌肉持水性較強(qiáng)[20], 能有效地影響肌肉持水性, 增加肉類的嫩度。

3.4 凈化處理對鳙肌肉滋味成分的影響

凈化處理初期肌肉中較高含量的水溶性蛋白和游離氨基酸主要來源于此時期機(jī)體中較強(qiáng)的蛋白質(zhì)分解代謝[20,21], 凈化前20d, 肌肉水溶性蛋白含量的變化與持水力和質(zhì)構(gòu)參數(shù)的變化相符; 在30d左右時, 營養(yǎng)物質(zhì)代謝以脂肪為主, 水溶性蛋白和游離氨基酸呈下降趨勢; 至40—50d, 隨著蛋白為主的代謝加強(qiáng), 水溶性蛋白和游離氨基酸呈回升趨勢。這與水溶性蛋白和游離氨基酸主要來源于肌肉中蛋白質(zhì)的分解相符合。酸度與肌肉中水分含量相一致, 均無顯著變化, 這與肌肉酸度與水分含量相關(guān)相一致。

3.5 凈化處理對鳙肌肉氣味成分的影響

由于養(yǎng)殖環(huán)境中的高密度和飼料投喂, 養(yǎng)殖水體中氨氮含量較凈化水體高[21], 凈化處理后鳙體內(nèi)積累的氨氮逐漸排出, 即表現(xiàn)為肌肉揮發(fā)性鹽基氮含量的降低[22,23]。肌肉羰基含量反映了肌肉蛋白質(zhì)的氧化程度, 對照組和凈化初期鳙魚肌肉羰基含量高, 可能來自于養(yǎng)殖過程中的高密度、低溶氧環(huán)境造成的機(jī)體氧化應(yīng)激, 并在凈化處理后得到緩解[23—25]。

4 結(jié)論

凈化處理能夠有效緩解高密度養(yǎng)殖模式下鳙魚肌肉中氨氮的積累和蛋白質(zhì)氧化, 改善肌肉物性參數(shù), 提升肌肉品質(zhì)。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分解代謝產(chǎn)物能夠改善鳙肌肉的滋味和風(fēng)味特征。

在整個凈化過程中鳙肌肉蛋白質(zhì)和脂肪含量均出現(xiàn)下降, 揮發(fā)性鹽基氮含量、羰基含量也呈顯著下降趨勢。凈化處理前20d內(nèi)魚體發(fā)生較強(qiáng)的蛋白質(zhì)和脂肪分解代謝, 肌肉的物理特性及風(fēng)味特性隨之也有較大變化。雖在40d左右時, 肌肉的物理性質(zhì)及風(fēng)味特性有顯著提升, 但總體來看, 在凈化處理20d后鳙肌肉的氣味和滋味特征相對穩(wěn)定。

綜合鳙肌肉的物理性質(zhì)、滋味和風(fēng)味方面的變化, 并考慮凈化處理不可避免的會使魚類體重減輕和增加潛在的攻擊性行為而導(dǎo)致外部損傷, 進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的貶值, 故在微流水凈化系統(tǒng)中鳙凈化處理最佳時間為20d。