小龍蝦加工水煮液營養(yǎng)成分與風味物質(zhì)分析

徐文思，胡詩雨，鄧娟麗，李陽福，資陸妍，楊祺福*，楊品紅，周順祥

1(湖南文理學院 生命與環(huán)境科學學院，湖南 常德，415000)2(水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 常德，415000)3(環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖及加工湖南省重點實驗室，湖南 常德，415000)4(順祥食品有限公司，湖南 益陽，413200)

小龍蝦，即克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)，是淡水螯蝦的一種，它的適應能力非常強，在世界各地廣泛分布[1]。小龍蝦原產(chǎn)地在美國南部和墨西哥北部，30年代末期傳入我國[1]。小龍蝦是一種高蛋白、低脂肪的高營養(yǎng)水產(chǎn)品，必需氨基酸含量十分豐富，富含多種不飽和脂肪酸，微量元素搭配合理，十分有利于人體健康[2]。小龍蝦因其肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)豐富，且口味多樣而受到人們的喜愛，其養(yǎng)殖及加工規(guī)模也在不斷擴大[3]。除鮮銷外，小龍蝦主要加工成凍蝦黃、水洗龍蝦肉等產(chǎn)品[4]。在小龍蝦加工過程中，蒸煮是極為重要的熱處理工序，不僅賦予小龍蝦鮮亮的色澤，還可以破壞蝦體的自溶酶，消滅蝦體表面及內(nèi)部大部分微生物。然而，蒸煮小龍蝦后的水煮液便成了加工過程中主要廢棄物。將具有濃郁鮮香的小龍蝦加工水煮液棄置會一定程度上造成環(huán)境污染及資源浪費。目前關(guān)于小龍蝦的研究主要集中在養(yǎng)殖技術(shù)及小龍蝦資源的綜合利用上，而對其廢棄水煮液營養(yǎng)成分和風味物質(zhì)方面鮮有研究[5]。

2013年卜俊芝等[6]對細點圓趾蟹加工水煮液的營養(yǎng)成分及風味物質(zhì)進行了研究，水煮液不僅可以作為蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的食品源，還可以進一步開發(fā)出以甜味和鮮味為特征且有宜人香味的調(diào)味品，為水煮液的利用提供一定參考。2017年朱明等[7]研究發(fā)現(xiàn)雜色蛤水煮液中保留著高蛋白低脂肪的營養(yǎng)配比，適合各類人群，雖然總氨基酸平衡效果較新鮮雜色蛤差，但種類齊全。濃縮的水煮液可以成為以甜味和鮮味為特點的風味增強劑，是生產(chǎn)海鮮調(diào)味料的良好來源。作為河鮮的小龍蝦，其加工過程中產(chǎn)生的水煮液中也可能含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)，具一定的開發(fā)利用潛力。本文對小龍蝦水煮液的營養(yǎng)成分及風味物質(zhì)組成進行測定分析，旨在提高小龍蝦產(chǎn)品附加值，變廢為寶，適當避免資源浪費和環(huán)境污染，為小龍蝦廢棄加工水煮液的開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新鮮小龍蝦除去泥沙，用清水刷洗干凈后，濾水稱重，去離子水煮沸后，先將1份小龍蝦(1∶2，g∶mL)放入鍋中煮 5～10 min，小龍蝦撈出，保持原料液比再放入第2份小龍蝦，煮5～10 min撈出，重復上述操作最終得到第3次小龍蝦水煮液，過濾、凍存、真空冷凍干燥，備用。

鹽酸、氫氧化鈉、濃硫酸、甲醇、氯化鈣、石油醚、苯酚、無水硫酸鈉、丙酮(均為分析純)，湖南匯虹試劑有限公司；正己烷、乙腈、二氯甲烷(均為色譜純)，上海麥克林生化科技有限公司。DSH-50-5水分快速測定儀，上海越平科學儀器有限公司；SZF-06A粗脂肪測定儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司；7820A GC-5977E MSD氣相色譜-質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司；AcQuity H class超高效液相色譜儀，Waters。

1.2 實驗方法

1.2.1 一般營養(yǎng)成分分析

水分：采用DSH水分快速測定儀；灰分：GB 5009.4—2016干法灰化法；脂肪：GB 5009.6—2016索氏提取法；粗蛋白：GB 5009.5—2016凱氏定氮法；總糖：GB/T 9695.31—2008苯酚-硫酸法。

1.2.2 礦物元素分析

稱取0.2 g小龍蝦水煮液凍干粉置于干燥的消化瓶中，加入8 mL硝酸溶液，120 ℃電熱板預反應20 min，再加入1 mL 30%(體積分數(shù)) H2O2溶液，150 ℃微波消解10 min，然后190 ℃微波消解 20 min，消解完成后冷卻至60 ℃以下取出，再置于電熱板上150 ℃加熱40 min，定容至100 mL，定容后用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(Optima8300)檢測樣品中礦物元素含量。

1.2.3 脂肪酸組成分析

取小龍蝦水煮液凍干粉，參照文獻[8]進行脂肪酸甲酯化，在氣相色譜質(zhì)譜儀上測定分析。色譜條件：HP-5-MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，初始溫度150 ℃，以15 ℃/min速度升至200 ℃；再以2 ℃/min的速度升至250 ℃。進樣體積為1.00 μL，分流比為20∶1，載氣為氦氣，流量1 mL/min。質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃，進樣口溫度280 ℃，采用EI+源(70 eV)，選取Scan模式，掃描范圍為45～500m/z，溶劑延遲2.5 min。根據(jù)GC-MS中各組分保留時間以及質(zhì)譜圖，在N1ST14.L庫檢索鑒定，通過峰面積歸一法計算各脂肪酸的百分比。

1.2.4 總氨基酸組成分析

取0.025 g樣品，置于5 mL安醅瓶中，加3 mL 6 mol/L鹽酸或40%(體積分數(shù))氫氧化鈉溶液，酒精噴燈拉絲封口，110 ℃水解24 h，樣品中蛋白全部水解成氨基酸殘基后，取過膜后的上清液3 mL按照Elite-AAK氨基酸分析系統(tǒng)的衍生方法進行氨基酸衍生化，高效液相色譜法測定氨基酸含量。色譜分析條件：Elite-AKK氨基酸分析色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)，柱溫27 ℃，進樣體積10 μL，流動相流量1.2 mL/min，檢測波長360 nm。

1.2.5 非揮發(fā)性風味物質(zhì)——游離氨基酸分析

樣品液用5倍體積丙酮沉淀蛋白后，10 000 r/min 離心15 min，取過膜后的上清液3 mL，同樣采用Elite-AAK氨基酸分析系統(tǒng)進行衍生化和測定，分析方法同總氨基酸組成。

1.2.6 揮發(fā)性風味物質(zhì)萃取

采用同時蒸餾萃取法(simultaneous-distextraction，SDE)，向1 000 mL圓底燒瓶中加入500 mL小龍蝦加工水煮液，接于SDE裝置一端，燒瓶用電熱套加熱，液體微沸；SDE裝置另一端接有50 mL二氯甲烷圓底燒瓶，用65 ℃恒溫水浴加熱，裝置通冷卻水，同時蒸餾2種液體至沸騰，3 h后收集二氯甲烷倒入加有無水硫酸鈉的管中低溫過夜，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至5 mL，氮吹至1 mL，即得揮發(fā)性風味成分[8]，待GC-MS分析。

1.2.7 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

氣相色譜條件：HP-5-MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣；初始溫度35 ℃，保持3 min，以10 ℃/min速度升至200 ℃，然后以20 ℃/min 的速度升至260 ℃，保持8 min。進樣體積為1.00 μL，不分流進樣，流量1.5 mL/min。質(zhì)譜條件：EI+離子源，溫度250 ℃；掃描質(zhì)量范圍30～500m/z，溶劑延遲2.00 min；電子能量70 eV；檢測器溫度280 ℃[8]。根據(jù)GC-MS中各組分相對保留時間結(jié)合N1ST14.L質(zhì)譜庫進行檢索定性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均平行測定3次，實驗結(jié)果以平均值±標準差來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分分析

2.1.1 基本營養(yǎng)成分

根據(jù)工廠的一般加工流程，制備小龍蝦水煮液，測得其水分含量(99.00±0.16)%，總固形物含量(0.98±0.17)%，如表1所示。與卜俊芝等[6]研究的細點圓趾蟹加工水煮液中總固形物含量(0.810%)結(jié)果相近。水煮液經(jīng)真空濃縮冷凍干燥后，分析測定凍干粉中灰分、脂肪、粗蛋白、總糖含量分別約為(23.417±1.675)%、(4.417±0.293)%、(47.327±0.063)%、(19.757±0.265)%，說明水煮液中灰分、脂肪、粗蛋白、總糖含量分別為(0.229±0.016)%、(0.043±0.003)%、(0.462±0.001)%、(0.193±0.003)%。小龍蝦水煮液凍干粉中灰分含量較多，可能含有較豐富的礦質(zhì)元素；小龍蝦水煮液中的脂肪含量不高，粗蛋白占比較大，洞庭湖小龍蝦肌肉中粗蛋白含量16.67%、脂肪含量0.77%[9]，可見，不僅小龍蝦肉高蛋白低脂肪，其加工水煮液也是一種高蛋白低脂肪的副產(chǎn)物；此外，水煮液還含有豐富的糖類物質(zhì)，可以作為營養(yǎng)源。

表1 小龍蝦加工水煮液一般營養(yǎng)成分(干基計) 單位：g/100g

2.1.2 礦物元素分析

對小龍蝦加工水煮液的凍干粉進行礦物質(zhì)元素測定分析，結(jié)果如表2所示。在所測的7種礦物質(zhì)元素中，鉀含量最高,鈣、磷的含量次之，其次是鎂、鐵、鋅；水煮液中還測定出少量的硒元素，約1.82 mg/kg。礦物元素是人體實現(xiàn)正常生命活動所必須的微量元素，鉀可以調(diào)節(jié)體液酸堿平衡、維持細胞滲透；鎂能保護心臟和心血管系統(tǒng)；硒是人和動物的抗氧化酶，可以起抗氧化、抗衰老的作用，可增強人體免疫力，具有保護和修護細胞，提高紅細胞攜氧能力等功效[6,8-9]。水煮液的灰分含量高，可以間接說明其中含有較高的礦物質(zhì)元素，可以進一步加工成礦物元素補充劑。

表2 小龍蝦加工水煮液礦物元素分析(干基計)Table 2 Mineral content in crayfish boiled liquid (in dry weight)

2.1.3 總氨基酸組成

小龍蝦加工水煮液凍干粉中總氨基酸組成成分的相對含量如表3所示，經(jīng)水解并結(jié)合液相色譜法，共檢測出18種氨基酸，其中必需氨基酸占氨基酸總量的(70.05±1.25)%。朱名等[7]測定雜色蛤水煮液(干基)中必需氨基酸占22.16%～23.38%，小龍蝦水煮液的必需氨基酸含量高于雜色蛤水煮液。必需氨基酸對生物體生命活動有重要作用，能提供合成蛋白質(zhì)的重要原料，同時也為生命體進行正常代謝、維持生命提供了物質(zhì)基礎?？偘被嶂猩彼岷孔罡?，約占29%，色氨酸作為動物體必需氨基酸，在免疫調(diào)節(jié)、消化調(diào)節(jié)、抗應激、蛋白質(zhì)合成調(diào)節(jié)等方面具有重要作用[10]。同樣是人體必需氨基酸的賴氨酸占總氨基酸的(22.35±1.25)%，其具有促進人體發(fā)育、增強免疫力的功能，并有助于提高中樞神經(jīng)組織功能的作用。含量最少的是半胱氨酸，僅占(0.36±0.01)%。據(jù)必需氨基酸與總氨基酸的比值(essential amino acid/total amino acid, EAA/TAA)提出的理想模式標準，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其EAA/TAA的比值為40%左右，必需氨基酸和非必需氨基酸比值(essential amino acid/nonessential amino acid, EAA/NEAA)在60左右[11]。小龍蝦水煮液的EAA/TAA比值和EAA/NEAA值分別為70%和235%左右，說明水煮液中的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高，氨基酸種類齊全，可以利用濃縮后的水煮液加工成為人體部分必需氨基酸的良好補充來源，從而提高蛋白質(zhì)的利用率。

表3 小龍蝦加工水煮液總氨基酸組成分析(干基計)Table 3 The relative content of the amino acids in crayfish boiled liquid (in dry weight)

由表4可知，小龍蝦加工水煮液干基中必需氨基酸評分最高的是賴氨酸，氨基酸評分(amino acid score, AAS)為124，高于FAO/WHO組織在1973年建議的氨基酸參考值；其次是蘇氨酸和纈氨酸，AAS分別是50和42。必需氨基酸的AAS大于1，說明必需氨基酸的均衡性相對較好，可以提供較為優(yōu)質(zhì)全面的蛋白質(zhì)。

表4 小龍蝦加工水煮液必需氨基酸評分Table 4 Amino acids score of protein in crayfish boiled liquid

2.1.4 脂肪酸組成

小龍蝦加工水煮液凍干粉中粗脂肪含量約為0.04%，脂肪酸組成如表5所示，共檢測出18種脂肪酸，其中飽和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)8種，單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acids，MUFA)6種，多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFA)4種；總SFA、MUFA、PUFA的含量分別為(26.86±1.99)%、(69.53±1.98)%、(3.61±0.21)%。2016年洞庭湖小龍蝦的SFA、MUFA、PUFA的含量分別為25.83%、65.92%和33.18%[9]，與蝦肉中脂肪酸含量相比，SFA和MUFA含量相近，但PUFA量很少，一定程度上說明，營養(yǎng)豐富的PUFA仍保留在蝦肉中，沒有流失到水煮液中。小龍蝦水煮液中的MUFA含量占近70%，其中棕櫚油酸(C16∶1n-7)含量最多為(39.49±0.87)%，棕櫚油酸對肥胖癥、糖尿病、脂肪肝等慢性病具有一定的療效[13]；PUFA中，檢測分析出了ω-6系列的亞油酸(linoleic acid，LA)和花生四烯酸(arachidonic acid，ARA)，它們是人體自身不能合成但又不可缺少的必需脂肪酸，ω-3系列的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)含量也僅為(0.87±0.29)%，而蝦肉中EPA含量可達10.21%[9]。雜色蛤水煮液中SFA占64.12%，不飽和脂肪酸占35.88%，但EPA和DHA含量相對較高，分別為10.86%和7.37%[7]。

表5 小龍蝦加工水煮液脂肪酸組成(干基計)Table 5 The relative content of the fatty acid composition in crayfish boiled liquid (in dry weight)

2.2 風味物質(zhì)分析

2.2.1 游離氨基酸

氨基酸既是評價營養(yǎng)價值的標準，同時也是提供風味。如表6所示，在小龍蝦加工水煮液中檢測出17種游離氨基酸(無Cys)，總量(1.934 5±0.048 6) mg/mL，這與同樣是甲殼綱的細點圓趾蟹的水煮液中游離氨基酸含量1.83 mg/mL相近[6]；鮮味氨基酸(Asp和Glu)占(9.53±0.69)%，Asp(9.28±0.70)%含量較多；(26.29±0.81)%是甜味氨基酸(Ser、Gly、Thr、Ala)，其中Gly、Ala含量最高分為(7.30±0.24)%、(7.98±0.20)%；甜味大于鮮味成分，說明甜味也是水煮液重要的味道特征；雖然有的氨基酸呈苦味，但并不會產(chǎn)生令人不悅感，所有游離氨基酸中令人愉悅的氨基酸約占60%。味道強度值(taste activity value，TAV)是呈味物質(zhì)在樣品中的含量與其對應的味道閾值的比值，一般呈味物質(zhì)的滋味強度值大于1，說明該呈味物質(zhì)對樣品的滋味有重要貢獻[6]。表6所示為液態(tài)水煮液中游離氨基酸分析值，若將水煮液濃縮10倍，Asp、Arg、Gly、Ala等呈鮮甜味的氨基酸TAV均大于1，產(chǎn)生明顯的滋味。

表6 小龍蝦加工水煮液游離氨基酸分析Table 6 Types and contents of free amino acids in crayfish boiled liquid

2.2.2 揮發(fā)性風味物質(zhì)

采用SDE，通過同時加熱小龍蝦水煮液和二氯甲烷至沸騰，最后使風味物質(zhì)溶入二氯甲烷中，以提取和富集水煮液中揮發(fā)性和半揮發(fā)性風味成分。由于一般揮發(fā)性物質(zhì)中有較大一部分為偏極性物質(zhì)，所以中等極性的二氯甲烷更有利于萃取溶解[17]。從500 mL小龍蝦加工水煮液中萃取揮發(fā)性風味成分濃縮至1 mL，萃取收集到的揮發(fā)性及半揮發(fā)性風味成分進行GC-MS分析，得到分析結(jié)果的總離子流色譜圖如圖1。頂空-固相微萃取法(headspace-solid phase microextraction，HS-SPME)有利于提取易揮發(fā)性化合物，如短鏈脂肪酸或醇類[18]，而利用SDE法提取的南美白對蝦中揮發(fā)性香氣成分，檢測出碳數(shù)最少的烷烴是十一烷[19]。

將檢測到的風味化合物進行分類分析，其歸一化含量如表7所示。從小龍蝦水煮液中共檢測到73種揮發(fā)性風味化合物，其中烷烴類28種，相對百分含量(47.77±10.26)%;酯類12種，相對含量(43.40±9.52)%;醛類9種，相對含量(8.94±5.40)%，芳香族6種，相對含量(7.31±2.61)%;醇類5種，相對含量(7.28±0.86)%;酸類4種，相對含量(14.09±6.38)%。細點圓趾蟹水煮液中有59種揮發(fā)性成分，包括醛類、酮類、醇類、芳香類、含N/S/O雜環(huán)化合物、脂類和烷烴類，種類較多的是醛類16種，烷烴類12種，相對含量最多的是芳香類29.61%[6]；在雜色蛤水煮液中共檢測出42種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中最多的烷烴類32種，此外芳香族化合物4種、醛類2種，醇類1種，酮類1種，酸類1種[7]。相對細點圓趾蟹與雜色蛤水煮液而言，小龍蝦水煮液中的揮發(fā)性成分種類較多，但都以烷烴、醛類、醇類及芳香族化合物為主。

表7 小龍蝦加工水煮液揮發(fā)性風味成分Table 7 The volatile components identified in crayfish boiled liquid

續(xù)表7

烷烴類有“烷烴氣味”，可以賦予水煮液中清香和香甜氣味，但由于閾值較高，雖然含量多，但近似無味[20]。醛類由于其閾值低，且具有類脂肪香味及清新果香，是構(gòu)成肉品特征性風味的成分，也是水煮液中關(guān)鍵的風味成分；已醛(1.18±0.82)%、壬醛(0.97±0.50)%、辛烯醛(0.53±0.26)%有清香、青草香味和脂肪香；同樣有脂肪香味的2-癸烯醛(0.69±0.30)%，也提供了蠟香和蘑菇香氣；庚醛(0.44±0.31)%有魚腥味，但所占比例較少，醛類化合物一部分是由多不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生，一般認為水產(chǎn)品中多不飽和脂肪酸極易被氧化生成醇、醛、酮等低分子質(zhì)量的羰基化合物，這些產(chǎn)物一定程度上引起了水產(chǎn)制品腥味[21-22]。醇類多貢獻酒香、泥土香及蘑菇香氣；2-乙基-己醇(1.01±0.20)%有一定的脂香與玫瑰香味[23]。芳香族與酯類則有果香等甜味[21]；苯甲醛(0.94±0.18)%、苯乙醛(1.56±0.96)%和2-戊基呋喃(0.84±0.61)%均貢獻了水果香氣。在其他雜環(huán)化合物中2,5-二甲基吡嗪(0.18±0.07)%有花香、巧克力及奶油氣味，是允許使用的香料成分，多用于配制香精；2-乙酰基噻唑(0.49±0.29)%具有牛肉、爆玉米、堅果、烘烤花生香氣；2,2′-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(1.14±0.74)%具有抗氧化性能，可能與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。水煮液中的甲苯(1.77±0.24)%通常有不良特殊氣味，可能是加工環(huán)境所致[22]。對小龍蝦水煮液貢獻主要特征氣味的醛類、醇類、芳香族及其他化合物約占37.62%，可見加工水煮液可以進一步開發(fā)出以甜鮮味為特征且有宜人香味的調(diào)味品。

3 結(jié)論

發(fā)揮小龍蝦加工副產(chǎn)物利用潛力，減少小龍蝦加工廠廢物排放量，是未來小龍蝦及其副產(chǎn)物精深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向[24]。小龍蝦加工過程中產(chǎn)生的水煮液，蛋白含量豐富，脂肪含量少；營養(yǎng)價值高的不飽和脂肪酸及人體必需氨基酸含量較高，可作為營養(yǎng)源。非揮發(fā)性風味物質(zhì)中有近40%的呈鮮甜味氨基酸，濃縮后均高于閾值；揮發(fā)性風味化合物中有清新花果香及脂香的醛類、醇類、烷烴類化合物相對含量高，對水煮液的風味起著重要作用。小龍蝦加工過程中，蒸煮是最常用的熟制方式，會產(chǎn)生大量加工廢棄液，其營養(yǎng)與風味物質(zhì)累積量十分可觀?？梢蚤_發(fā)以甜味和鮮味為特征且有小龍蝦獨特宜人香味的調(diào)味制品，也可作為飼料營養(yǎng)補充劑和風味添加劑。因此，小龍蝦加工廢棄水煮液的回收再利用，對促進小龍蝦精深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著積極意義。