田 娟许巧情田 罗胡 伟杨长庚郜卫华

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所, 武汉 430223; 2.长江大学动物科学学院水产系, 荆州 434024; 3.淡水水产健康养殖湖北省协同创新中心, 武汉 430070; 4.荆州职业技术学院, 荆州 434023)

洞庭湖克氏原螯虾肌肉成分分析及品质特性分析

田 娟1,2,3许巧情2田 罗4胡 伟2杨长庚1郜卫华2

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所, 武汉 430223; 2.长江大学动物科学学院水产系, 荆州 434024; 3.淡水水产健康养殖湖北省协同创新中心, 武汉 430070; 4.荆州职业技术学院, 荆州 434023)

通过对洞庭湖克氏原螯虾肌肉成分进行分析, 并与其他产地克氏原螯虾进行比较, 进而较为科学的评定其品质特性。结果表明: 克氏原螯虾含肉率为20.21%, 水分和灰分含量分别为79.46%和1.17%, 粗蛋白和粗脂肪含量分别16.67%和0.77%; 对肌肉的质构特性分析表明克氏原螯虾肌肉硬度小, 易咀嚼; 肌肉中含18种氨基酸, 其中包括8种必需氨基酸, 必需氨基酸指数为80.02%, 氨基酸总含量为16.06%, 鲜味氨基酸含量为5.98%;依据氨基酸化学评分, 克氏原螯虾的第一限制性氨基酸是含硫氨基酸(甲硫氨基酸和胱氨酸), 第二限制性氨基酸是缬氨酸。测定了克氏原螯虾肌肉中15种脂肪酸占肌肉鲜质量的含量, 其总脂肪酸含量为6.66‰, 其中不饱和脂肪酸含量为4.94‰, n-3与n-6多不饱和脂肪酸比值为1.73。综上所述, 洞庭湖克氏原螯虾具有较高的食用价值和养殖价值。

克氏原螯虾; 肌肉成分; 质构特性; 氨基酸; 营养价值

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)俗称淡水小龙虾, 属甲壳纲、十足目、鳌虾科、原螯虾属, 是我国常见的四大淡水经济养殖虾类之一[1]。克氏原螯虾近年在国内发展迅猛, 其总产量从2005年的8×107kg, 发展到2014年的6.6×108kg, 其中湖北省2014年总产量为3.93×108kg, 位居全国第一位[2]。并且因其色泽鲜艳、味美而深受消费者喜爱, 形成了独特的小龙虾饮食文化[3], 创造了地域性品牌, 如“盱眙小龙虾”[4]、“鄱阳湖小龙虾”[5]、“潜江小龙虾”[6]等。但种苗不足和无专门的高质量饲料一直是克氏原螯虾发展难题, 总体上小龙虾产业现在呈现供不应求、品质退化、研发不够、成果有限的局面[3]。

有学者也针对克氏原螫虾对饲料中某些营养素的需要量[7—10]及其营养价值[11—13]等方面进行了研究, 发现克氏原螯虾与罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)、日本沼虾(M.nipponerlse)和南美白对虾(Litopenaeus vannomei)等相比, 肌肉中铜、铅含量最低[12], 并且必需氨基酸丰富, 也发现其营养价值如脂肪含量、鲜味氨基酸含量等存在地域性差异[4,5,11]。洞庭湖是湖北省小龙虾良种选育重要的亲本采集地之一[14], 营养价值是作为亲本选育的重要参考指标, 而目前关于洞庭湖小龙虾营养成分分析方面未见文献报道。本研究通过对洞庭湖克氏原螯虾肌肉营养成分进行测定和分析, 并将其营养价值和品质特性与其他产地的克氏原螯虾进行比较, 以期为克氏原螯虾的繁殖和饲料开发提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

实验用克氏原螯虾野生种群样本于2016年4月捕自湖南省岳阳市洞庭湖水域。采回后在长江水产研究所室内循环水系统暂养, 先饥饿24h, 筛选出体格健壮且规格一致的克氏原螯虾50尾, 雌雄各占一半, 然后饱食投喂虾饲料1d (9:00、17:00各1次),接着继续饥饿24h, 采样测量, 其体长(8.2±1.0) cm,体质量(32.8±5.2) g, 经鉴定为2龄。

1.2 指标测定

含肉率测定先用纱布擦干虾体表水分, 然后打开甲壳, 除去虾壳, 小心剖开虾体腹部, 取出完整腹部肌肉并称质量, 记录数据。含肉率(%)=虾体腹部肌肉质量×100/虾体总质量。共计测定20尾。

质构特性测定选取腹部完整的新鲜腹部肌肉块, 裁剪成5 mm×5 mm×3 mm的小方块, 采用TVT-300XP型质构仪(波通瑞华科学仪器北京有限公司)进行质地剖面分析法(Texture profile analysis, TPA)测定肌肉的硬度、凝聚性、弹性、回复性、黏性和咀嚼性等指标, 具体操作参照吴凡等[15]的方法。共计测定10尾克氏原螯虾, 每尾测2个平行。

基本成分分析腹部肌肉水分含量采用冷冻干燥法测定, 即使用CHRIST型冷冻干燥机冷冻干燥48h; 粗蛋白采用凯氏定氮法(GB/T5009.5);粗脂肪采用索氏抽提法(GB/T5009.6); 粗灰分采用灼烧称重法(GB/T5009.4)。共计测定10尾克氏原螯虾。

氨基酸含量的测定将5尾虾的腹部肌肉进行混合均匀, 最后以混合冻干粉为样本进行氨基酸含量的测定。具体操作为精准称取约20 mg的冷冻干燥肌肉粉并记录, 置于玻璃试管中, 加入5 mL过氧甲酸在0℃下氧化16h(含硫氨基酸氧化); 然后加0.84 g焦亚硫酸钠在0℃终止氧化30 min; 接着加入25 mL盐酸苯酚溶液(体积比1鲶1), 放置于110℃烘箱中水解24h; 再加入内标正亮氨酸; 以及加入19 mL 3 mol/L NaOH溶液, 然后用盐酸柠檬酸溶液将溶液pH调为2.2; 最后用孔径0.22 μm滤膜过滤, 取20 μL滤液与氨基酸标准品一起上机测定。所采用的氨基酸分析仪为英国Biochrom 30+。

脂肪酸含量的测定将5尾虾的腹部肌肉进行混合均匀, 最后以混合冻干粉为样本进行脂肪酸含量的测定。具体操作为精准称量冷冻干燥肌肉粉约5—10 mg并记录, 置于20 mL的顶空瓶中; 加2 mL浓硫酸甲醇溶液(体积比1鲶19), 300 μL甲苯, 25 μL 0.2%BHT甲醇溶液(质量比); 涡旋1min; 然后置于90℃恒温水浴锅中甲酯化1.5h; 在反应完成后样本中加入2 mL 0.9%氯化钠水溶液(质量比), 10 μL 5 mg/mL的C17:0内参标准品, 并加1 mL正己烷萃取; 取上清液送样检测。所采用的气相色谱仪为美国Agilent 7890A。色谱条件: 色谱柱HP-FFAP (30 m× 0.25 mm, 0.25 um), 进样口温度: 260℃, 检测器温度: 280℃, 程序升温: 150—210℃(10℃/min, 6min)→210℃(6min)→210—230℃(20℃/min, 1min)→230℃(7min), 载气(N2)流量: 3 mL/min, 燃气(H2)流量: 47 mL/min, 助燃气(Air)流量: 400 mL/min, 分流比: 1鲶20, 压力22.645 psi, 进样量: 2.0 μL。本实验所采用脂肪酸标准品为37种, 最终共有15种脂肪酸出现具有统计学意义的峰值。根据内参标准品C17:0的峰面积和质量, 以及校正因子, 求得15种脂肪酸占冷冻干燥肌肉粉质量的千分比, 最终转换为占鲜肉质量的千分比。

营养品质评价方法蛋白质的氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)和必需氨基酸指数(EAAI)按照以下公式计算。

式中: n为比较的氨基酸个数; A、B、C …J为鱼肌肉蛋白质的必需氨基酸含量(%, 干物质); AE、BE、CE …JE为全鸡蛋蛋白质的必需氨基酸含量(%, 干物质)。

1.3 数据处理

实验数据用Excel和SPSS19.0软件进行统计分析, 结果以平均值±标准差(X±SD)表示。

2 结果

2.1 含肉率与肌肉常规营养成分

本实验的克氏原螯虾含肉率为20.21%。肌肉中水分含量为(79.46±0.41)%, 粗蛋白含量为(16.67±0.11)%, 粗脂肪含量为(0.77±0.02)%, 粗灰分含量(1.17±0.01)%。不同产地的克氏原螯虾水分、粗蛋白、灰分含量差异不显著, 但是在粗脂肪含量上存在差异, 盱眙最低, 而常熟市最高。相对其他经济虾类, 南美白对虾的粗蛋白含量较克氏原螯虾高29.4%, 日本对虾的脂肪含量是它的2.7倍(表 1)。

2.2 肌肉质构指标

在本实验中测得克氏原螯虾肌肉硬度为(423.83±38.40) g, 凝聚性为(0.47±0.02), 咀嚼性为(89.16±10.84) g。克氏原螯虾肌肉的弹性、黏性和回复性分别为(0.38±0.08) mm、(207.15±19.51) g和(0.24±0.03)(表 2)。在相同测试条件下, 同一时间本实验室测定了4种鱼的背部肌肉质构指标[21], 发现克氏原螯虾质构指标较4种鱼类显著降低(P< 0.05)。

表 1 一些经济虾类肌肉营养成分(%鲜肉重)Tab.1 Muscle nutrient contents in some economic shrimp (% wet)

表 2 克氏原螯虾及4种鱼类肌肉质构指标Tab.2 Structure index of muscle of Procambarus clarkia and some shrimp

2.3 肌肉脂肪酸含量

克氏原螯虾肌肉中主要含有15种脂肪酸(表 3),其中饱和脂肪酸(SFA) 4种, 单不饱和脂肪酸(MUFA) 4种, 多不饱和脂肪酸(PUFA) 7种。总脂肪酸含量为6.66‰, 含量最高的SFA、MUFA、n-6 PUFA和n-3 PUFA分别为C10:0 (0.90‰)、C18:1 (1.91‰)、C22:4n-6 (0.68‰)和C22:6n-3 (0.40‰)。总SFA、MUFA、n-3 PUFA和n-6 PUFA的含量分别为2.19‰、2.45‰、0.90‰和1.56‰, 且n-6/n-3为1.73, 总SFA/MUFA/PUFA为9鲶10鲶10。

2.4 肌肉氨基酸含量

表 3 克氏原螯虾脂肪酸含量分析(鲜肉重)Tab.3 Muscle fatty acid contents of Procambarus clarkii

克氏原螯虾肌肉氨基酸含量结果见表 4。实验中共检测出18种氨基酸(因酸水解处理, 色氨酸未检出), 其中含人体必需氨基酸7种, 半必需氨基酸2种, 非必需氨基酸9种。肌肉中氨基酸总含量(TAA)为16.06%, 在非必需氨基酸中, 谷氨酸含量最高(2.67%), 其次为精氨酸和天冬氨酸, 含量最低的是牛磺酸(0.02%)。肌肉必需氨基酸占总氨基酸的36.00%, 其中赖氨酸含量最高(1.36%), 甲硫氨酸含量最低(0.40%)即为第一限制氨基酸。鲜味氨基酸的总量为5.98%。经与其他产地克氏原螯虾比较, 发现甲硫氨酸均含量最低, 盱眙的总氨基酸含量最低, 较鄱阳湖和常熟市低10.41%和11.04%, 洞庭湖居中。而鲜味氨基酸含量方面, 洞庭湖和盱眙的含量偏低, 鄱阳湖和常熟市的相对较高。

2.5 肌肉营养品质分析

表 4 克氏原螯虾氨基酸含量分析(鲜肉重)Tab.4 Muscle amino acid contents of Procambarus clarkii (% wet)

表 5 洞庭湖与其他产地的克氏原螯虾AAS、CS、EAAI的比较Tab.5 Contents of AAS, CS and EAAI in Dongting Lake and other origin

由表 5可知, 克氏原螯虾肌肉中赖氨酸的AAS和CS评分结果最高, 分别为1.50和1.16, 含量超过FAO推荐值和全鸡蛋水平。蛋-胱氨酸和缬氨酸的AAS和CS评分结果相对较低, 其为克氏原螯虾肌肉限制性氨基酸。限制性氨基酸受到产地的影响,根据CS评分, 鄱阳湖和盱眙产地的第一限制氨基酸是苯丙-酪氨酸, 而常熟市和洞庭湖产地为蛋-胱氨酸。在EAAI指数上, 鄱阳湖最低, 常熟市最高。

3 讨论

3.1 一般营养成分和质构指标

本实验所采用的2龄克氏原螯虾, 其体长为(8.2±1.0) cm, 体质量为(32.8±5.2) g。唐建清等[22]用Von Bertarlanffy生长模型拟合克氏原螯虾体重增长曲线, 发现雌体性成熟年龄为0.8年, 拐点年龄和体重分别在3.0年和37.9 g, 而雄体分别在0.7年、2.5年和33.6 g。这说明本实验所使用的克氏原螯虾各部分机能完全成熟, 属于2龄成虾, 所测定指标可用来作为食用虾和亲本虾的参考依据。

含肉率是评价水产品品质、亲本种质和经济性状等的指标之一。洞庭湖克氏原螯虾含肉率为20.21%, 低于日本沼虾(37.6%)[9]、红螯螯虾(31.5%)[16]和日本对虾(39.21%)[20], 但是高于南京地区克氏原螯虾成虾(15.33%)[23]和盐城地区克氏原螯虾成虾(13.60%)[24], 这表明克氏原螯虾的含肉率较其他经济虾类偏低, 且受到生长阶段、生活环境和产地的影响[23,24]。从含肉率这个指标分析, 洞庭湖克氏原螯虾适合作为种质资源。在基本营养成分方面, 洞庭湖克氏原螯虾的水分、粗蛋白、灰分含量较其他产地的差异不显著, 但是在粗脂肪含量上存在差异。野生动物粗脂肪含量除与种类和产地有关外, 可能还受到采样时间及年龄等多方面影响。

TPA是利用质构仪来模拟食物咀嚼过程, 对食物进行压迫而反映一系列质构特性, 目前已被广泛用以评价水产品的肉质[25—27]。硬度反映了挤压样品的力量; 凝聚性则是鱼肉抵抗受损并紧密连接使其保持完整的性质, 反映了细胞间结合力的大小;回复性和弹性反映着鱼肉的生物体弹性[15]。目前还未见关于克氏原螯虾质构特性的报道。在同一时间同一测试条件下, 洞庭湖克氏原螯虾肌肉质构指标较鱼类显著降低。这可能是由于硬度受水产品的体质量和营养指标的影响较大, 认为硬度与水分含量呈负相关, 与粗脂肪和体质量呈正相关[28],而虾类相对鱼类水分含量高、脂肪含量低且个体小[29]。这也表明克氏原螯虾硬度低易咀嚼, 适合婴幼儿和老年人食用。

3.2 氨基酸组成

各种氨基酸的含量是决定水产品质量的另一个重要指标。洞庭湖克氏原螯虾肌肉(鲜样)中TAA为16.06%, 略低于鄱阳湖克氏原螯虾(17.04%)[5]和常熟市克氏原螯虾(17.12%)[11], 但与日本对虾接近(16.14%)[20], 略高于日本沼虾(15.55%)[17]。在必需氨基酸方面, 洞庭湖克氏原螯虾肌肉EAAI为80.02,高于鄱阳湖克氏原螯虾(56.36)[5], 以及南美白对虾(47.79)和中国对虾(40.46)[18]。这说明克氏原螯虾必需氨基酸的满足率较高, 是一种营养价值较高的虾类, 对于以谷物为主的膳食者来说可起到补充作用, 从而提高人体对蛋白质的利用率。根据CS评分, 洞庭湖克氏原螯虾第一限制性氨基酸为蛋-胱氨酸, 第二限制性氨基酸为Val, 这与常熟市克氏原螯虾、南美白对虾、日本沼虾一致[5], 说明蛋-胱氨酸是虾类普遍缺乏的氨基酸。

虾类之所以鲜美, 与其含有丰富的鲜味氨基酸有关, 虾类的鲜美味道是由Glu、Asp、Gly和A1a等4种氨基酸的含量决定的, 其中Glu的鲜味最强, 其次为Asp, 而Gly和A1a是呈甘味的特征性氨基酸[30]。洞庭湖克氏原螯虾肌肉中鲜味氨基酸总含量为5.98%, 与东北鳌虾(6.05%)[11]和罗氏沼虾(5.99%)[19]接近, 低于日本沼虾(7.66%)[17]。其中Glu含量为2.67%, 高于罗氏沼虾(1.70%)[19], 亦高于一些名贵水产品, 如海水鲷科鱼(1.50%—2.59%)[31]、长江刀鲚(Coilia ectenes)(2.14%)[32]、黄鳝(1.41%)[33]等。这可能是虾类鲜味高于鱼类的原因之一。从产地来看, 不同产地的克氏原螯虾在氨基酸总量、必需氨基酸和鲜味氨基酸总量存在差异, 这可能与其所生活的环境和摄取食物有关。总体上, 洞庭湖克氏原螯虾氨基酸营养价值居中。

3.3 脂肪酸组成

以前对水产品中的脂肪酸含量测定多采用峰面积归一法进行定量分析, 求得各脂肪酸在总脂肪酸中的相对百分含量, 因此所得的含量为相对含量。在本文中采用克氏原螯虾中不含有的奇数饱和脂肪酸C17:0为内参标准品[34,35], 根据C17:0的峰面积和质量, 以及校正因子, 求得各脂肪酸占冷冻干燥肌肉粉质量的百分比, 最终转换为占鲜肉质量的千分比, 因此得到了克氏原螯虾中各脂肪酸的绝对含量。在现有的科研基础上, 本实验共对37种水产品中常报道的脂肪酸进行了测定, 最后测定出具有统计意义的15种。本实验中的粗脂肪含量为0.77%, 而总脂肪酸为0.66%, 即总脂肪酸含量占到86%。同时注意到, 国家标准中粗脂肪抽提的溶剂为石油醚, 而石油醚主要抽提非极性脂肪, 而脂肪酸测定所采用的浓硫酸甲醇溶液对脂肪酸进行甲酯化, 除非极性脂肪外, 还会抽提出部分极性脂肪,在鱼类上极性脂肪大概占鱼体质量的1%[36,37]。这也说明以前根据样品脂肪酸组成(某种脂肪酸占总脂肪酸的百分比)与样品粗脂肪含量来计算某种脂肪酸的含量并不准确。本文为虾类所含的脂肪酸提供了更翔实可靠的数据。

随着社会发展, 最低必需脂肪酸摄入水平不再是消费者的关注点, 最佳摄入值与比例越来越受重视。中国营养学会在《中国居民膳食营养素参考摄入量》中提出∑SFA鲶∑MUFA鲶∑PUFA为1鲶1鲶1为最佳, 多不饱和脂肪酸n-6和n-3的适宜比值为(4—6)鲶1[38]。目前我国居民主要饮食脂肪源即家禽肉类和植物油的n-6和n-3的比值均远大于该值[39]。因此, 在膳食中需要增加富含n-3PUFA的食物平衡脂肪酸的摄人。水产品是人类摄取必需脂肪酸, 特别是长链高不饱和脂肪酸(LC-HUFA)的主要来源,并且摄入少量的n-3系列LC-HUFA即可起到预防冠心病、血管动脉粥和猝死等作用[40]。洞庭湖克氏原螯虾∑SFA鲶∑MUFA鲶∑PUFA为9鲶10鲶10, 且n-3/n-6为1.73鲶1, 同时研究还表明水产品所特有的芳香气味大部分与n-3系列PUFA分解产生的挥发性物质有关, 如EPA和DHA[41]。这表明膳食中增加克氏原螯虾的摄人可平衡人体所摄食的脂肪酸, 并增加了食用者的食欲, 有利于人体健康。

4 结论

洞庭湖克氏原螯虾和其他产地克氏原螯虾相比, 含肉率相对价高, 营养价值无显著性差异。根据CS评分, 第一限制性氨基酸为蛋-胱氨酸, 第二限制性氨基酸为Val, 必需氨基酸的满足率较高。肌肉鲜味氨基酸和PUFA总含量较高, 且n-3PUFA含量丰富, 适宜于老幼食用。

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THE MUSCLE COMPOSITION ANALYSIS AND FLESH QUALITY OF PROCAMBARUS CLARKIA IN THE DONGTING LAKE

TIAN Juan1,2,3, XU Qiao-Qing2, TIAN Luo4, HU Wei2, YANG Chang-Geng1and GAO Wei-Hua2
(1.Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430223, China; 2.Yangtze University, College of Animal Science, Department of Aquaculture, Jingzhou 434024, China; 3.Freshwater Aquaculture Collaborative Innovative Centre of Hubei Province, Wuhan 430070, China; 4.Jingzhou Institute of Technology, Jingzhou 434023, China)

To evaluate the quality characteristics of red swamp crayfish, Procambarus clarkia, fifty crayfish from the Dongting Lake were used to analyze muscle composition and flesh quality that were compared with those from other origins.The results showed that the meat rate was 20.21%, and that the contents of moisture, ash, crude protein and lipid were 79.46%, 1.17%, 16.67% and 0.77%, respectively.According to texture properties, the muscle of crayfish was lower hardness and easily chewed.Eighteen amino acids including 8 essential amino acids were detected in muscle, and its essential amino acid index (EAAI) was 80.02%, and total amino acid was 16.06%, and flavor amino acid content was 5.98%.According to chemistry score, the first limiting amino acid was sulfur containing amino acid (methionine and cysteine amino acid), and the second limiting amino acid was valine.There were 15 fatty acids in muscle, and the content of unsaturated fatty acid content was 4.94‰ by weight of total wet muscle, and the ratio of n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acid was 1.73.These results suggest that crayfish has high edible and economic value.

Procambarus clarkii; Muscle composition; Texture characteristics; Fatty acids; Nutritional value

S965

A

1000-3207(2017)04-0870-08

10.7541/2017.108

2016-08-15;

2016-12-26

湖北省教育厅项目(B2016035); 中国水产科学研究院基本科研业务费(2016JBF0202) 资助 [Supported by the Hubei Provincial Department of Education (B2016035) and Central Public-interest Scientific Institution Tasal Research Fund, CAFS]

田娟(1983—), 女, 湖北蕲春人; 博士; 主要从事水产动物营养学研究。E-mail: tianjuan@yfi.ac.cn

郜卫华(1977—), 女, 湖北襄阳人; 博士; 主要从事水产营养与饲料研究。E-mail: gwh105@126.com