2. 重庆市水产技术推广总站,重庆 400715
3. 巴南区水产技术推广站,重庆 401320
4. 川渝共建特色食品重庆市重点实验室,重庆 400715
2. Chongqing Fisheries Technology Extension Center, Chongqing 400715, China
3. Banan District Fisheries Technology Extension Center, Chongqing 401320, China
4. Chongqing Key Laboratory of Speciality Food Co-Built by Sichuan and Chongqing, Chongqing 400715, China
草鱼(Ctenopharyngodon idellus)是中国产量最大的淡水养殖品种,2020年我国草鱼养殖产量达557.11万t[1]。草鱼是优质蛋白来源,含有丰富的不饱和脂肪酸和必需氨基酸[2],深受消费者喜爱。但由于近年来过度投喂饲养、水体环境污染严重等[3]原因,导致其品质下降,鱼肉腥异味加重,极大限制了草鱼在加工领域的应用[4]。同时,我国农业农村部在工作要点中明确“突出抓好长江水生生物保护行动”,实施长江流域重点水域禁捕,这一政策使西南地区长江流域地区的高端鱼市场出现了较大缺口。因此,如何提高养殖草鱼的食用品质以满足市场需求是目前亟需解决的问题。
瘦身养殖是指将常规养成、腹部肥厚的商品成鱼放入优质池水中节食的过程[5],在生产中简单易行,有助于鱼体中不良物质的代谢、降解和排出,是提高草鱼食用品质和价值的有效方法[6-7]。目前,学者对不同鱼种的最佳瘦身养殖时间进行了研究。如王术娥[8]对罗非鱼(Oreochromis mossambicus)进行12 d的暂养后,发现鱼肉营养成分损失不大,同时腥味物质含量下降,有利于罗非鱼良好风味的形成。此外,也有研究发现饥饿可诱导脂肪代谢,经一定时间处理后,草鱼鱼肉脂肪含量显著降低,咀嚼性提高,其口感得到改善[9]。目前,很多消费者认为饥饿养殖时间越长,鱼肉品质越好[10]。但较长时间的饥饿处理会使鱼的健康状况和耐受力降低,导致死亡率增加。同时草鱼体重下降过多,也降低了鱼肉的营养价值[11]和养殖户的销售收入。现今关于长时间瘦身养殖处理对草鱼鱼肉品质的影响尚未见报道。因此,有必要对草鱼瘦身养殖过程中的鱼肉品质变化进行系统研究,为饲养时间及程序提供科学依据。
本研究以商品规格草鱼为实验材料,探索上市前的瘦身养殖对其营养与风味品质的影响及变化规律,以期为科学饲养时间周期确定提供依据。
1 材料与方法 1.1 材料与试剂 1.1.1 实验样品将相近体重、达到上市规格的成品草鱼分别转移至13个完全相同的池塘中进行瘦身养殖(成品草鱼和养殖过程均由重庆市巴南区江塘水产养殖专业合作社提供及进行), 13个池塘分别对应着不同瘦身养殖月份的样本。试验期间,水温为14~30 ℃, pH为7.0~7.5,溶解氧为6~9 mg/L,处理期间不投饵,采样时间间隔为1个月,于瘦身时间1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、24个月时采样。
1.1.2 样品采集与指标检测每月从对应的池塘中随机捞取7尾体表无任何异常的健康个体,称重后将活鱼充氧带水运输到实验室,重击头部致死(晕)后去头、去鳞、去内脏。从中随机选取3尾鱼作为指标测定样品,取背部同一部位的肌肉包装在单独的聚乙烯袋中,用液氮冻结并在–80 ℃环境保存。其中,左侧背肌用于蛋白质、水分等营养成分、氨基酸和脂肪酸的测定,右侧背肌用于挥发性风味物质的测定。
1.1.3 主要试剂液氮,购于沙坪坝区双流液氮经营部;氯仿、甲醇等均为分析纯,购于重庆川东化工(集团)有限公司;NaCl、无水Na2SO4,购于成都市科龙化工试剂厂。
1.2 主要设备JA3003B电子天平,上海精天电子仪器有限公司;MultifugeX3R高速冷冻离心机,美国赛默飞公司;DGG-9140A电热恒温鼓风干燥箱,上海齐欣科学仪器有限公司;TA.TOUCH物性测定仪,上海保圣实业发展有限公司;QP2010型气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司。
1.3 实验方法 1.3.1 一般营养成分的测定水分含量采用常压干燥法[12],根据GB 5009.3-2016进行;灰分采用马弗炉灼烧法[13]测定,根据GB 5009.4-2016进行;粗蛋白采用凯氏定氮法[14]测定,根据GB 5009.5- 2016进行;粗脂肪采用索氏抽提法[15]测定,根据GB 5009.6-2016进行。
1.3.2 脂肪酸组成和相对含量测定脂肪提取:参照Folch等[16]的方法并稍作修改。准确称取冷冻干燥后的样品10 g,加入体积比2∶1的氯仿-甲醇溶液120 mL, 45 ℃恒温振荡2 h后过滤,向滤液中加入20 mL饱和NaCl溶液,振荡摇匀,静置分层,下层的氯仿层即为脂肪提取液,在40 ℃水浴中旋转蒸干,即得到样品粗脂肪。脂肪甲酯化:参考谢盛莉等[17]的方法进行。
气相色谱(GC)(gas chromatograph, GC)条件:采用DB-5MS (30 mm×0.25 mm, 0.25 μm)色谱柱。升温程序:初始温度150 ℃保持5 min,以3 ℃/min升温至230 ℃保持10 min,进样口温度250 ℃。载气为He,总流速22 mL/min,分流比20∶1。
质谱(MS)(mass spectrometer, MS)条件:离子源温度:250 ℃;接口温度:250 ℃;溶剂延迟:3 min;检测器电压0.1 kV。质量扫描范围:40~ 400 m/z。采集方式为全扫描,由NIST08标准质谱图数据库鉴定脂肪酸成分,按峰面积归一化法计算脂肪酸相对含量。
1.3.3 氨基酸组成分析参照《食品中氨基酸的测定》[18]进行测定。
1.3.4 电子鼻检测准确称取3 g搅碎的鱼肉样品于50 mL气味收集顶空瓶中,密封,室温下静置30 min后检测,测试时间为180 s,清洗时间为120 s。
1.3.5 挥发性成分测定准确称取3 g搅碎鱼肉置于40 mL的螺口顶空样品瓶中,待测时加入7 mL的饱和NaCl溶液。60 ℃下平衡15 min后插入已活化好的DVB/CAR/PDMS萃取头,磁力搅拌条件下顶空萃取45 min。萃取完成后迅速置于GC-MS进样口解吸3 min,进行气质测定。
GC条件:采用DB-5MS (30 mm×0.25 mm, 0.25 μm)色谱柱。升温程序:初始温度40 ℃保持2 min,以5 ℃/min升温至70 ℃, 3 ℃/min升温至120 ℃, 5 ℃/min升温至150 ℃, 2 ℃/min升温至165 ℃, 15 ℃/min升温至210 ℃, 10 ℃/min升温至250 ℃保持5 min,进样口温度250 ℃。载气(He)总流量50 mL/min。
MS条件:离子源温度:250 ℃;接口温度:250 ℃;溶剂延迟:2 min;质量扫描范围:35~ 500 m/z。采集方式为全扫描,所得数据由NIST08标准质谱图数据库检索鉴定,取相似度高于90%进行定性鉴定,利用峰面积归一化法对各成分进行定量分析。
1.4 数据分析每组样品随机取3尾鱼进行指标测定,共3个平行。采用SPSS25.0进行ANOVA单因素方差分析及Duncan检验(P<0.05),以平均值±标准偏差表示。图表绘制采用Origin 2021软件。
2 结果与分析 2.1 养殖时间对草鱼体重的影响草鱼在瘦身养殖过程中的体重变化如图1所示。随瘦身时间延长,草鱼体重呈持续显著降低趋势(P<0.05)。其中,瘦身养殖24个月的样品体重仅有初始草鱼的1/4倍,下降了约77.23%。
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图1 瘦身养殖过程中草鱼体重的变化不同小写字母标示存在显著差异(P<0.05). Fig. 1 Changes of weight of grass carp during starvationDifferent letters indicate significant difference (P<0.05). |
不同瘦身时间下草鱼鱼肉营养成分的变化如表1所示。随瘦身时间延长,鱼肉粗脂肪含量显著降低,尤其前8个月时鱼肉粗脂肪含量下降了53.72%。饥饿处理可显著增加鱼肉灰分含量(P<0.05),鱼肉粗蛋白和水分含量总体随瘦身时间变化不明显。
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表1 瘦身养殖时间对鱼肉基础营养成分的影响 Tab. 1 Effects of starvation time on basic nutrients of grass carp n=3; $\bar{x}\pm \text{SD}$; % |
瘦身鱼在饥饿过程中脂肪酸组成和相对含量的变化如图2和表2所示。鱼肉中主要检测到25种脂肪酸,分布范围为C10~C24,其中饱和脂肪酸共12种,单不饱和脂肪酸共4种,多不饱和脂肪酸共7种。总体而言,瘦身养殖对鱼肉中饱和脂肪酸含量影响不大(P>0.05)。随时间延长,鱼肉中单不饱和脂肪酸含量显著增加(P<0.05),而多不饱和脂肪酸含量则呈下降趋势(P<0.05),但EPA和DHA总量基本无显著变化(P>0.05)。
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图2 养殖过程中鱼肉饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)含量的变化 Fig. 2 Changes of saturated fatty acid (SFA), monounsaturated fatty acid (MUFA) and polyunsaturated fatty acid (PUFA) of grass carp during starvation |
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表2 瘦身养殖时间对鱼肉脂肪酸组成和含量的影响注:ND表示样品中未检测到该物质,同行中不同字母代表存在显著性差异(P<0.05). Tab. 2 Effects of starvation time on fatty acid composition and content of fish n=3; $\bar{x}\pm \text{SD}$; %Note: ND represents not detected in the samples, different letters in the same row indicate significant difference (P<0.05). |
草鱼经瘦身养殖后的氨基酸组成结果如表3所示。不同瘦身养殖时间下的草鱼均包含16种氨基酸,其中谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸等含量较高。总体而言,瘦身养殖对鱼肉中氨基酸总量和必需氨基酸含量影响不大(P>0.05)。从FAO/WHO对优秀氨基酸组成的理想模式角度分析[19],瘦身养殖过程并不影响鱼肉蛋白的营养品质。
鲜味氨基酸是香味形成所必需的前体氨基酸[20],鱼肉的鲜美程度主要取决于Asp、Glu、Gly和Ala的含量。在养殖5~8个月期间,鱼肉中鲜味氨基酸总量显著上升(P<0.05),并在8个月时达到最大值,此时增长了约3.79%。同时蛋氨酸、亮氨酸等苦味氨基酸总量在养殖3~8个月间显著下降(P<0.05),此后随时间延长,含量变化并不显著。说明瘦身养殖可显著提升鱼肉的滋味品质。
2.3 养殖过程中的风味变化 2.3.1 电子鼻分析不同瘦身养殖时间下鱼肉电子鼻响应值的PCA和LDA分析如图3所示。由图3a可知,PC1和PC2的贡献率分别为94.59%和4.10%,总贡献率为98.69%,可充分反映样品的整体气味特征[21]。PCA分析图中,瘦身8~24个月的样品位于最右侧,与其他样品的线性距离最远,说明其气味显著区别于其他样品。由图3b可知,第1线性判别因子和第2线性判别因子的贡献率分别为98.86%和0.53%,总贡献率大于85%,表明电子鼻的LDA分析可以有效识别样品间的气味差异。M1沿横坐标轴距离与M8-M24较远,表明瘦身养殖8个月过程中鱼肉风味发生了明显变化。但瘦身8~24个月的草鱼样品距离较近,说明其风味差异小。
2.3.2 挥发性成分分析草鱼在瘦身养殖过程中挥发性化合物种类和相对含量变化如表4所示。经HS-SPME-GC-MS测定分析,共检测出106种化合物。其中,醛类(65.97%~32.55%)、醇类(16.64%~ 21.25%)和酮类(9.67%~21.41%)物质的占比最大,对鱼肉整体风味有一定贡献作用。随时间延长,鱼肉醛类物质总量显著降低,在养殖8个月时趋于稳定。其中,对鱼腥味有较大贡献的己醛、辛醛、壬醛和1-辛烯-3-醇等物质均有不同程度降低,在养殖8个月后,其变化并不显著。
3 讨论 3.1 瘦身养殖对草鱼肌肉营养成分的影响草鱼在饥饿过程中由于被剥夺了食物,因此会利用自身储存的营养物质来维持生命活动[22]。在本研究中,瘦身鱼在长期饥饿过程中的代谢情况可被归结为3个阶段。第一阶段为M0-M2,在此期间,鱼肉粗蛋白和脂肪含量变化不明显,推测其主要消耗糖原[23]。第二阶段为M3-M6,这时,鱼肉脂肪含量显著下降,M6粗脂肪含量较M3下降约31.14%,而蛋白含量在此期间变化不明显,表明此阶段主要动用脂肪供能。当养殖期超过8个月,脂肪消耗幅度明显降低,而蛋白含量开始呈下降趋势,表明蛋白质开始作为辅助能量来源。现有研究表明,鱼类在饥饿过程中首先利用机体中的糖类,而后消耗脂肪,当饥饿时间进一步延长则开始代谢蛋白质[24-25],这与本研究中的变化趋势相似。
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图3 不同养殖时间鱼肉电子鼻响应值的PCA (a)和LDA (b)分析 Fig. 3 PCA (a) and LDA (b) analysis of electronic nose response of fish at different culture time |
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表3 瘦身养殖时间对鱼肉氨基酸组成和含量的影响注:鲜味氨基酸包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸;苦味氨基酸包括蛋氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、精氨酸;同行中的不同字母表示不同饥饿时间下的同一种氨基酸之间存在显著性差异(P<0.05). Tab. 3 Effects of starvation time on amino acid composition and content of fish n=3; $\bar{x}\pm \text{SD}$; %Notes: Umami amino acids are Asp, Glu, Gly and Ala; bitterness amino acids are Met, Val, Leu, Ile, Phe, Ty, His, Arg and Try; Different letters in the same row indicate significant difference (P<0.05). |
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表4 瘦身养殖时间对鱼肉挥发性成分相对含量的影响注:ND表示样品中未检测到该物质. Tab. 4 Effects of starvation time on volatile components of fish n=3; $\bar{x}\pm \text{SD}$; %Note: ND represents not detected in the samples. |
脂肪酸在动物代谢活动中有十分重要的作用。在饥饿条件下,鱼体对脂肪酸的利用情况因鱼种等存在一定差异[26]。在养殖3~8个月期间,鱼肉中单不饱和脂肪酸含量显著上升,多不饱和脂肪酸含量显著下降,这说明瘦身养殖过程中,在以脂肪为主要能量来源阶段,多不饱和脂肪酸被更多地消耗。从营养品质分析,我国目前饮食脂肪摄入偏高,因此鱼肉脂肪含量下降,符合消费者营养需求;从不饱和脂肪酸提供的角度分析,EPA和DHA在人体免疫缺陷、心脑血管疾病等方面有较好的调节和预防作用,是对人体有重要作用的不饱和脂肪酸[27],瘦身养殖虽造成了多不饱和脂肪酸的消耗,但EPA和DHA的含量随时间延长基本无显著变化。综合而言,瘦身养殖处理对草鱼鱼肉的营养价值影响不大,但若时间过长,便会使其营养学特性降低。
3.2 瘦身养殖对草鱼肌肉风味的影响鱼肉的风味品质主要包括滋味和气味这两个重要指标。鱼肉中氨基酸含量较高,其组成和含量对鱼肉的滋味品质会产生一定贡献。天冬氨酸、谷氨酸呈鲜味,甘氨酸和丙氨酸呈甜味,蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、组氨酸等则呈现苦味[28]。在养殖3~8个月期间,鱼肉鲜味氨基酸含量显著提高,苦味氨基酸含量下降,这说明瘦身养殖处理对鱼肉滋味有一定的改善作用。
醛类物质主要来自于脂质的氧化降解,因其相对含量最高,且感觉阈值较低,是鱼肉呈现腥味的主要物质,对整体风味有重要影响[29]。随时间延长,醛类物质总量呈下降趋势,在M8时显著降低并逐渐趋于稳定,此时下降率为44.32%。低级的饱和直链醛通常具有令人不愉快的气味,如酸败味、鱼腥味或脂肪味,其中己醛对这类气味的贡献最大[30]。饥饿处理后,己醛的相对含量由M1的46.00%减少到M8的19.64%,下降了57.30%。此外,庚醛、辛醛、壬醛、癸醛也被证实是鱼类产生腥味的典型物质[31]。随时间延长,辛醛、壬醛和癸醛的相对含量均呈下降趋势,在8个月时趋于稳定。因此,通过瘦身养殖处理可显著降低草鱼鱼肉中醛类物质的含量,减弱鱼腥味。醇类物质为含量仅次于醛类物质的挥发性化合物,其中,不饱和醇类物质对鱼肉风味有较大贡献。1-辛烯-3-醇是鉴定得到的主要不饱和醇类物质,呈泥土味和蘑菇味,因其感觉阈值较低,对草鱼的土腥味有较大贡献[32]。随时间延长,其相对含量在养殖8个月时显著降低,此时下降了约57.00%。同样说明通过瘦身养殖处理来降低鱼腥味的效果明显。此外,烃类化合物的种类虽最多,主要包含烷烃、烯烃和芳香烃等,这些物质可能是通过烷基自由基的脂质氧化或断裂生成[33]。但烃类物质的感觉阈值较高,对鱼肉整体风味的贡献小。酮类和酯类物质因其相对含量较低且感觉阈值高,所以对鱼肉整体风味影响不大[34]。其中,瘦身鱼中检测到的酮类物质主要为2,5-辛二酮,虽其相对含量不高,但对鱼肉的腥味呈现有增强作用[35]。随时间延长,2,5-辛二酮总体呈波动性变化,但在8个月时完全消失。
4 结论本研究以草鱼为研究对象,探讨瘦身养殖处理对其营养和风味品质的影响。结果显示,随瘦身时间延长,鱼肉脂肪含量显著下降,灰分含量显著增加,粗蛋白和水分含量相对保持稳定。瘦身养殖过程中,鱼肉的鲜味氨基酸含量显著增加而苦味氨基酸含量下降。同时,对腥味贡献较大的己醛和1-辛烯-3-醇含量随时间延长显著降低。综上,草鱼的最佳瘦身养殖时间为8个月,处理后的草鱼鱼肉营养价值得到提升,且风味得到明显改善。
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