野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉營養(yǎng)和風(fēng)味對比分析

趙玲，王善宇，劉淇，高峰濤，尉巖

1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院 黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；2.濰坊學(xué)院 生物與海洋學(xué)院,山東 濰坊 261061；3.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001；4.山東耕海海洋科技有限公司,山東 煙臺 264003

0 引言

許氏平鲉(Sebastesschlegeli)，也被稱為黑鲪，屬于鲉形目(Scorpaeniformes)鲉科(Scorpaenidae)平鲉屬(Sebastodes)，是一種分布在中國、日本、朝鮮和俄羅斯北部海岸的冷暖性近海底食肉魚類[1]。許氏平鲉肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富，深受消費者喜愛，是中國北方沿海地區(qū)重要的海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類之一[2-3]。

水產(chǎn)品的營養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)受養(yǎng)殖環(huán)境、投食餌料、貯存加工方式等多種因素影響。目前，國內(nèi)外對許氏平鲉的研究主要集中在繁育養(yǎng)殖[4]、生物學(xué)[5]及營養(yǎng)需求方面[6-7]，而不同生長環(huán)境的許氏平鲉肌肉營養(yǎng)成分相關(guān)研究報道較少。李智慧等[8]研究了不同生長環(huán)境下許氏平鲉肌肉的品質(zhì)，王婧文等[9]對比分析了煙臺、青島、威海、日照、丹東及大連6個地區(qū)不同群體許氏平鲉肌肉的營養(yǎng)成分。另外，隨著人們對水產(chǎn)品感官品質(zhì)的要求不斷提高，水產(chǎn)品的風(fēng)味引起眾多專家學(xué)者的關(guān)注，同時風(fēng)味也是直接影響消費者喜愛程度的關(guān)鍵因素之一。

氣相色譜-離子遷移譜(GC-IMS)是一種新興的食品風(fēng)味檢測技術(shù)，兼具氣相色譜(GC)分離特性好、離子遷移譜(IMS)靈敏度高的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品的風(fēng)味分析中。M.Y.Hu等[10]利用GC-IMS有效區(qū)分了不同加工階段蝦干的風(fēng)味變化；余遠(yuǎn)江等[11]借助GC-IMS在禾花魚、羅非魚、金絲魚等5種水產(chǎn)品中鑒定出主要揮發(fā)性風(fēng)味成分為1-辛烯-3-醇和壬醛?；诖耍疚囊詿熍_海域野生與養(yǎng)殖許氏平鲉為研究對象，通過測定其肌肉基本營養(yǎng)成分、氨基酸組成、脂肪酸組成及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對比分析野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉在營養(yǎng)和風(fēng)味方面的差異，以期為許氏平鲉資源的進(jìn)一步開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用許氏平鲉由山東海洋現(xiàn)代漁業(yè)有限公司提供，其中野生許氏平鲉捕自煙臺近海海域，平均質(zhì)量(580±30) g；養(yǎng)殖許氏平鲉捕自煙臺四十里灣海域，平均質(zhì)量(650±30) g。2020年10月采集樣品后，迅速加冰袋置于保溫箱中運回實驗室，進(jìn)行去頭去內(nèi)臟處理，取背部肌肉，用純凈水沖洗干凈，分裝于無菌樣品袋中于-50 ℃保存?zhèn)溆?，所有實驗均?0 d內(nèi)完成。

1.2 主要儀器與設(shè)備

GFL-125型鼓風(fēng)干燥箱、LX0711型箱式高溫電阻爐，天津市萊玻特瑞儀器有限公司產(chǎn)；K9840型凱氏定氮儀，濟(jì)南海能儀器股份有限公司產(chǎn)；ST310型索氏浸提系統(tǒng)，福斯賽諾分析儀器(蘇州)有限公司產(chǎn)；Trace1310 ISQ型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)，美國Thermo公司產(chǎn)；LA8080型氨基酸自動分析儀，日本日立公司產(chǎn)；BR4I型離心機(jī)，美國Thermo公司產(chǎn)；FlavourSpec?型氣相色譜-離子遷移譜儀(GC-IMS)，德國G.A.S公司產(chǎn)。

1.3 實驗方法

1.3.1 基本營養(yǎng)成分測定根據(jù)GB 5009.3—2016[12]測定水分含量；根據(jù)GB 5009.4—2016[13]測定灰分含量；根據(jù)GB 5009.5—2016[14]測定粗蛋白含量；根據(jù)GB 5009.6—2016[15]測定粗脂肪含量。基本成分結(jié)果均表示為g/100 g。

1.3.2 氨基酸組成測定參考曹榮等[16]的方法，樣品用濃HCl法進(jìn)行處理，氨基酸組成使用氨基酸自動分析儀進(jìn)行測定。準(zhǔn)確稱取樣品2.0 g，用0.01 mol/L的HCl溶液浸提30 min，過濾，取2 mL濾液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 8% 的磺基水楊酸2 mL，8000 r/min離心10 min，上清液過0.45 μm濾膜后，上機(jī)檢測。

1.3.3 肌肉蛋白營養(yǎng)價值評價方法根據(jù)聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)模式和全雞蛋蛋白質(zhì)模式評價肌肉蛋白營養(yǎng)價值。參考程小飛等[17]的方法，標(biāo)準(zhǔn)模式氨基酸含量、氨基酸評分(AAS)、化學(xué)評分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)分別根據(jù)公式①—④計算。

標(biāo)準(zhǔn)模式氨基酸含量=

①

②

③

④

式中，aa為待評樣品中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AA(FAO/WHO)為FAO/WHO評分標(biāo)準(zhǔn)模式中同種氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AA(Egg)為全雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸的含量/(mg·g-1N)；n為比較的氨基酸數(shù)；A……H為待評樣品中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AE……HE為全雞蛋蛋白質(zhì)中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N)。

1.3.4 脂肪酸組成測定按照劉勝男等[18]的方法，采用GC-MS測定脂肪酸組成。

GC條件：采用TG-5 MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為290 ℃；載氣為He，載氣流速為1.2 mL/min；升溫程序為80 ℃保持1 min，以10 ℃ /min的速率升溫至200 ℃，以5 ℃/min升溫至250 ℃，最后以2 ℃/min的速率上升至270 ℃，保持3 min。

MS條件：EI離子源，電離能量為70 eV，離子源溫度為 280 ℃，質(zhì)荷比掃描范圍(m/z)為30～400。

1.3.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定參照趙玲等[19]的方法，精確稱取5.0 g 魚肉，放入20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，40 ℃平衡20 min后，采用GC-IMS進(jìn)行檢測。

GC條件：氣相色譜柱采用FS-SE-54-CB毛細(xì)管柱(15 m，ID為0.53 mm)，柱溫為40 ℃。運行20 min，載氣為N2(純度≥99.999%)。初始流速為2 mL/min，增速至5 mL/min并保持2 min，增速至15 mL/min并保持8 min，增速至50 mL/min并保持5 min，增速至100 mL/min并保持5 min。

IMS條件：溫度為45 ℃，載氣為N2(純度≥99.999%)。利用NIST氣相保留指數(shù)與IMS遷移時間數(shù)據(jù)庫對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析，利用儀器LAV程序中的Gallery Plot功能制作揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)圖譜。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果以(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示，采用Duncan比較法進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示有顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分分析

蛋白質(zhì)和粗脂肪的含量是決定魚類營養(yǎng)價值的主要因素[20]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉基本營養(yǎng)成分見表1。由表1可知，許氏平鲉肌肉符合水產(chǎn)品高蛋白、低脂肪的特點，且野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)組成存在較明顯差異。野生許氏平鲉肌肉的水分和灰分含量均顯著高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉(P<0.05)，這與野生和養(yǎng)殖巖原鯉、長吻鮠、褐牙鲆等[21-23]肌肉營養(yǎng)成分分析得到的結(jié)論一致。野生許氏平鲉肌肉的粗脂肪含量顯著低于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉(P<0.05)，粗蛋白含量略高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉，這與李智慧等[8]的結(jié)論基本一致。推測二者營養(yǎng)成分上的差異可能與養(yǎng)殖過程中投餌喂食、生活環(huán)境、捕獲季節(jié)等諸多因素有關(guān)。

表1 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉基本營養(yǎng)成分Table 1 Basic nutritional composition of wild and cultured Sebastes schlegeli g/100 g

2.2 氨基酸組成分析及評價

蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值往往受氨基酸種類和含量限制，而氨基酸是滋味成分和風(fēng)味前體物質(zhì)[24]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉氨基酸組成見表2。由表2可知，野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中均檢測到17種氨基酸，色氨酸由于水解損失未檢測到，二者的氨基酸總量分別為83.20 g/100 g和77.30 g/100 g，差異顯著(P<0.05)。在17種氨基酸中，谷氨酸的含量最高，其次是天冬氨酸，組氨酸的含量最低，這與王婧文等[9]的研究結(jié)果一致。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的ΣEAA/ΣAA分別為39.53%和40.60%，ΣEAA/ΣNEAA均大于60%，符合FAO/WHO的優(yōu)質(zhì)蛋白標(biāo)準(zhǔn)。呈味氨基酸決定著食物的美味程度，由4種氨基酸(呈鮮味的天冬氨酸、谷氨酸和呈甘味的甘氨酸、丙氨酸)組成[25]，其中天冬氨酸不但是重要的鮮味氨基酸，且在氨基酸代謝、預(yù)防心血管疾病、降血壓方面起到很好的作用[26]。二者的鮮味氨基酸總量分別為31.47 g/100 g和28.63 g/100 g，差異顯著(P<0.05)，因此，可以推斷，野生許氏平鲉比養(yǎng)殖許氏平鲉的鮮味更豐富。

表2 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉氨基酸組成(以干基計)Table 2 Amino acid composition of wild and culturedSebastes schlegeli (in dry basis) g/100 g

2.3 肌肉蛋白營養(yǎng)價值評價

野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉必需氨基酸營養(yǎng)評價結(jié)果見表3。由表3可知，AAS中，野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均為纈氨酸，野生許氏平鲉肌肉第二限制氨基酸為芳香族氨基酸(苯丙氨酸和酪氨酸)，養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第二限制氨基酸是異亮氨酸；CS中,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均為苯丙氨酸和酪氨酸，第二限制氨基酸均為纈氨酸。由此可知，苯丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸和纈氨酸是影響許氏平鲉肌肉蛋白營養(yǎng)價值的主要氨基酸。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的EAAI分別是93.87和91.30。野生許氏平鲉肌肉中氨基酸的AAS、CS和EAAI均高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉，說明野生許氏平鲉肌肉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高。

表3 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉必需氨基酸營養(yǎng)評價結(jié)果Table 3 Nutritional value evaluation results of essential amino acids in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli

2.4 脂肪酸組成分析

野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉脂肪酸組成見表4。由表4可知，野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉均檢測到15種脂肪酸，其中飽和脂肪酸(SFA)有4種，C16∶0含量最多；單不飽和脂肪酸(MUFA)有4種，C18∶1n9c含量最多；多不飽和脂肪酸(SUFA)有7種，主要是EPA和DHA。EPA和DHA具有降血脂、抗氧化、降血壓等功效，是保健食品的重要組成部分，對人類智力和視力發(fā)育有重要作用[16]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中，DHA和EPA含量分別占總脂肪酸含量的22.67% 和18.98%，即兩種許氏平鲉肌肉均具有良好的保健作用，且野生許氏平鲉肌肉更為突出。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉均含有豐富的不飽和脂肪酸，分別占總脂肪酸含量的69.81%和71.98%，略低于李智慧等[8]的研究結(jié)果，這可能與捕獲海域、捕獲季節(jié)、投喂餌料等因素差異有關(guān)。

表4 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉脂肪酸組成(以濕基計)Table 4 Fatty acid composition in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli (in wet basis) %

2.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)指紋圖譜如圖1所示，其中每列代表從1個樣品中選擇的所有信號峰，每行代表不同樣品中相同揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的信號峰值強(qiáng)度；信號峰顏色代表各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量高低，顏色越紅，相對含量越高；M表示單體物質(zhì)，D表示相應(yīng)的二聚體。本研究在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中共檢到50種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，但由于GC-IMS Library數(shù)據(jù)庫尚不完善，部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)未能定性。由圖1可知，共定性出22種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括酮類、醛類、酯類、醇類及雜環(huán)化合物。其中，2-丁酮、丁醛-D、戊醛、丙醛、乙酸乙酯、丁酸丁酯等的相對含量在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中無明顯差異；野生許氏平鲉肌肉中，丙烯酸甲酯、丙醛、4-甲基-2-戊酮、2-戊酮和1,1-二乙氧基乙烷的相對含量較高；養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中，2-丙烯醛、乙酸乙酯、丁醛-M、2-丁酮、仲辛酮、羥基丙酮-D、羥基丙酮-M、環(huán)己酮和乙基吡嗪的相對含量較高。因此，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的差異是造成野生與養(yǎng)殖許氏平鲉風(fēng)味不同的主要原因。

圖1 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)指紋圖譜Fig.1 The fingerprinting of volatile substances in muscle of wild and cultured Sebastes Schlegeli

醛類和酮類化合物是羰基化合物的重要組成部分。在新鮮魚肉中，脂肪在內(nèi)源性脂肪酶作用下可產(chǎn)生羰基化合物。由圖1可知，羰基化合物是許氏平鲉肌肉中種類和含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對風(fēng)味具有重要作用，且羰基化合物在養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量顯著高于野生許氏平鲉肌肉，這可能與脂肪含量有關(guān)，魚肉中脂肪含量越高，風(fēng)味物質(zhì)中醛類和酮類化合物的含量也越高[27]。通常醛類化合物的閾值較低，對魚肉風(fēng)味有顯著影響。正戊醛在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量差異較小，是風(fēng)味物質(zhì)的基本組成成分。研究[28-29]表明，正戊醛是13-亞油酸氫過氧化物經(jīng)熱降解生成。除正戊醛外，在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉魚肌肉中也檢測到丙醛、丁醛和2-丙烯醛這3種低級醛，且其在養(yǎng)殖許氏平鲉魚肌肉中的相對含量更高。研究[30]表明，低級醛具有刺激氣味，會對養(yǎng)殖魚肉風(fēng)味產(chǎn)生負(fù)面影響。

雖然酮類化合物的閾值較高，但其在許氏平鲉肌肉中的相對含量也較高，是形成魚肉風(fēng)味的重要物質(zhì)。由圖1可知，不同來源許氏平鲉肌肉中酮類化合物的相對含量不同，野生許氏平鲉肌肉中4-甲基-2-戊酮和2-戊酮的相對含量較高，而養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中2-丁酮、仲辛酮、羥基丙酮和環(huán)己酮對風(fēng)味的貢獻(xiàn)更大。其中，2-戊酮具有明顯的清香和水果香氣[31]，可使野生魚肉具有怡人的清香。在新鮮白姑魚中也檢測到2-丁酮，該物質(zhì)呈現(xiàn)出奶油味和蘑菇味，可能與魚肉的脂肪味和肉味有關(guān)[32]。然而，J.Bai等[33]研究表明，2-丁酮含量與魚肉腐敗程度呈正相關(guān)。因此，2-丁酮是影響不同來源許氏平鲉肌肉風(fēng)味的重要化合物，高相對含量2-丁酮可能對養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的風(fēng)味形成造成不利的影響。

醇類化合物作為脂質(zhì)氧化的重要產(chǎn)物，一般賦予新鮮魚肉溫和的清香。由圖1可知，在許氏平鲉肌肉中僅檢測到1種醇類，且相對含量較低，對魚肉風(fēng)味影響較小。在許氏平鲉肌肉中還檢測到乙酸乙酯、丁酸丁酯等酯類化合物，這些酯類化合物一般是由醇類和酸類化合物經(jīng)酯化反應(yīng)形成。研究[34]表明，酯類化合物是形成發(fā)酵產(chǎn)品特有香氣的重要物質(zhì)，不僅可以掩蓋異味，還可為產(chǎn)品提供花香和果香。因此，酯類化合物可賦予魚肉愉悅的風(fēng)味。2-戊基呋喃具有青草香味[35]，其閾值相對較低，對魚肉的整體愉悅風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)，其在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量無明顯差異，是許氏平鲉風(fēng)味組成的基本物質(zhì)。

3 結(jié)論

本文對比分析了煙臺海域野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)成分、氨基酸組成、脂肪酸組成及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果表明，野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)組成存在明顯差異，但兩者均符合FAO/WHO對優(yōu)質(zhì)蛋白的判定標(biāo)準(zhǔn)；野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的AAS、CS也符合人體所需的氨基酸模式，且野生許氏平鲉肌肉的EAAI高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉，即野生許氏平鲉肌肉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值更高；野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中均含有豐富的不飽和脂肪酸，EPA和DHA在野生許氏平鲉肌肉中的含量顯著高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成基本相同，主體風(fēng)味物質(zhì)為醛類、酮類、酯類及雜環(huán)類化合物，其中羰基化合物對肌肉風(fēng)味的貢獻(xiàn)最大。2-戊酮賦予野生許氏平鲉令人愉快的清香，而相對含量較高的2-丁酮及丙醛、丁醛等低級醛會對養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的風(fēng)味產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉呈現(xiàn)出不同的風(fēng)味特征，且野生許氏平鲉肌肉的風(fēng)味略優(yōu)于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉?？傮w而言，野生許氏平鲉肌肉的營養(yǎng)價值和風(fēng)味均優(yōu)于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉。本研究可為許氏平鲉的精深加工和綜合利用提供一定參考。