蚕豆对鱼类脆化的影响研究进展

冯　静,林婉玲,李来好,*,杨贤庆,王锦旭,黄　卉,胡　晓,郝淑贤,吴燕燕

(1.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东广州 510300;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)



蚕豆对鱼类脆化的影响研究进展

冯静1,2,林婉玲1,李来好1,*,杨贤庆1,王锦旭1,黄卉1,胡晓1,郝淑贤1,吴燕燕1

(1.中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部水产品加工重点实验室,国家水产品加工技术研发中心,广东广州 510300;2.上海海洋大学食品学院,上海 201306)

随着人们对鱼肉口感的需求越来越高,改善水产品肉质的问题日益受到关注。通过向鱼类饲喂蚕豆,达到肉质紧实爽脆、味道鲜美,使其具有更佳的口感。本文综述了蚕豆对鱼类脆化过程中生长特性、营养成分、肌肉品质、生理生化指标及消化酶等的影响,为探究鱼肉脆性机理、改良鱼肉品质提供参考。

蚕豆,鱼类,生长特性,营养成分,肌肉品质

鱼类含有蛋白质、脂肪、氨基酸等营养物质,在人们日常餐桌上很常见,并且全球所拥有的经济鱼资源十分丰富[1]。鱼肉具有高蛋白、低脂肪、氨基酸种类齐全等优点,而且很容易被人体吸收利用,因此深受人们的喜爱。但是随着生活水平的改善,人们对鱼肉的需求从量到质发生改变,有必要加强对鱼肉的口感及加工方式的研究,以满足人们的需要[2-3]。肉质是一个多方面的性状,对于其的评价主要从感官、风味、营养成分和加工食用等。对肉质评价起作用的因素很多,就水产鱼肉来说,主要是养殖环境、鱼的健康与饲料、后期捕捞与加工等,这些方面与提高肉质具有直接的关系[3-4]。喂食蚕豆是近年来改变鱼类肉质的方法之一。鱼类通过进食蚕豆后,肉质紧实爽脆、味道鲜美,赋予了人们特殊的口感,同时提升了经济价值。文章论述了蚕豆对鱼类脆化过程中生长特性、营养成分、肌肉品质、生理生化指标及消化酶等的影响,探究鱼肉脆化的机理,旨在为改良鱼肉品质提供一定的理论参考。

1　脆化对鱼类生长特性的影响

通过蚕豆饲喂后,增加了鱼类的脆性,能使其生长性能发生改变,如体增重率、肝体比、内脏比、肥满度等。有研究结果表明,饲喂蚕豆后,草鱼体增重率显著小于对照组[5-10]。异育银鲫和斑点叉尾鮰在饲喂蚕豆后,生长速度减慢[11-12]。脆化的草鱼、罗非鱼和斑点叉尾鮰,脏体指数和肝体指数(hepatosomatic index,HSI)均显著降低[7-8,10,12-14],但是也有研究发现用不同的蚕豆提取物饲养的罗非鱼没有显著差异[15]。此外,通过比较不同的脆化阶段,饲喂蚕豆的草鱼头肾体指数(head kidney somatic index,HKBI)先升高后降低,脆化各阶段,蚕豆组草鱼HKBI和HSI均低于对照组[5]。

上述结果主要与蚕豆所含的营养成分有关[10]。蚕豆含有的氨基酸量和比例不均衡,尤其是蛋氨酸的量低于普通饲料,成为重要的限制性因子。而且,由于蚕豆本身存在蛋白酶抑制剂,影响了肠道蛋白酶活性。此外,蚕豆外皮中的抗营养因子(如缩合单宁0.3%～0.5%;植酸70 mg/100 g)[16]不能通过浸泡而完全消除,能够结合鱼体肠道消化酶,减少了活力;也会使胰蛋白酶、α-糖化酶等的作用下降,从而使草鱼利用蚕豆的效率降低[7-9]。

2　脆化对鱼类肌肉营养成分的影响

鱼类的肌肉含有丰富的营养成分,能够满足人们日常的需求。通过蚕豆饲喂脆化后,其所含有的水分、灰分、粗蛋白质、粗脂肪、总糖、氨基酸等都会发生改变。

2.1脆化对鱼类肌肉基本营养成分的影响

脆化处理后,异育银鲫、斑点叉尾鮰和罗非鱼肌肉中粗蛋白含量减少,粗灰分无显著变化[11-12,14,17],而粗脂肪和总糖含量极显著降低,水分含量极显著提高[11-12],但罗非鱼的粗脂肪含量显著增加,水分无显著差异[14,17]。此外,用蚕豆投饲草鱼的各个处理组粗脂肪含量均显著降低,水分含量没有显著差异[9,18],而Lin[19]得出水分含量显著降低。而朱志伟等[20]发现脆肉鲩的粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分含量均高于普通草鱼,而水分却要低一些。通过比较脆化的不同时期,发现其基本营养成分变化不同,其中脆化草鱼的水分和粗脂肪质量分数均显著低于普通草鱼,而粗蛋白质量分数随着脆化时间延长出现显著增加[21];但对整个脆化过程而言,安玥琦[22]等得出其背肌肌肉的水分减少,粗蛋白显著增大,其粗脂肪含量在脆化到40～60 d时最多。

蚕豆脆化后,不同的鱼类含有的基本营养成分含量变化不同,尤其表现在粗蛋白和粗脂肪,异育银鲫、斑点叉尾鮰和罗非鱼二者含量都减少,但也有研究发现罗非鱼的粗脂肪增加;而草鱼脆化后二者含量均高于普通草鱼,这可能是蚕豆与普通饲料所含的成分差异有关。此外,鱼的种类、养殖环境等变化也可能造成以上基本营养成分的改变[23]。

2.2脆化对鱼类肌肉蛋白质的影响

蛋白质是鱼肉中最重要的成分,骨骼肌是由蛋白质与其他成分结合所形成的[19]。通过实验发现,脆化后的草鱼肌原纤维蛋白[19-21,24]含量提高,肌浆蛋白和基质蛋白的质量分数增加[19-22],碱溶性蛋白的质量分数下降[19-22]。此外,脆化使草鱼与罗非鱼胶原蛋白含量显著上升[9-10,14-15,22-26],而伦峰发现其含量无显著差异[17]。对于上述结果,其原因尚不明确,可能是蚕豆饲料营养的不均衡,造成蛋白质的变化,从而影响鱼肉的脆性[21]。

2.3脆化对鱼类肌肉氨基酸的影响

蛋白质的营养价值主要取决于其氨基酸的质量分数和组成[21]。用蚕豆饲喂斑点叉尾鮰后,总共检测到了18种氨基酸,其中必需氨基酸和鲜味氨基酸种类齐全,但二者含量均低于配合饲料组,但是必需氨基酸指数(EAAI)高于配合饲料组[12]。研究发现,草鱼肌肉中总游离氨基酸和游离必需氨基酸含量增加[6,9,13,20,24,27-28],而游离呈味氨基酸在减少[9,27],别鹏[6]、毛盼[13]、朱志伟[20]、甘承露[24]、肖调义[28]得出其在增加,但是脆化过程中氨基酸总量、必需氨基酸总量和鲜味氨基酸总量都在增加[21],刘邦辉[25]等发现这三者都在减少。此外,有研究发现,脆化后的草鱼含硫氨基酸,疏水性氨基酸和羰基氨基酸在增加,亲水性氨基酸在减少[19]。

在配合饲料组和蚕豆组中,斑点叉尾鮰与草鱼肌肉所含谷氨酸最高,色氨酸最低,但前者脆化后所有氨基酸含量都在减少,后者却都增加[12,24]。除甘氨酸外,浸泡蚕豆组和发芽蚕豆组的草鱼肌肉中氨基酸含量都在增加[6,9],陈清华[27]等发现甘氨酸和亮氨酸在减小,其余都在增加。除了精氨酸、丝氨酸以及酪氨酸外,脆肉鲩的其它氨基酸含量均高于普通草鱼[20]。通过鲜样和干样的测定,发现脆肉鲩的谷氨酸在鲜样中含量增加,在干样中减少,除异亮氨酸和甘氨酸都减少外,其余氨基酸含量都增加[28]。也有发现除胱氨酸、组氨酸和脯氨酸外,其余氨基酸都在增加[13,25]。在研究草鱼整个脆化过程中,其各氨基酸含量会有波动[21]。

氨基酸组成的不同会影响鱼肉的营养价值,大部分研究发现脆化后的鱼肉氨基酸含量都增加,从而使其具有更佳的营养。

2.4脆化对鱼类肌肉矿物质的影响

脆化前后鱼肉矿物质含量发生着变化。研究发现脆肉鲩肌肉中钙的含量提高[18,28],刘邦辉[25]、伍芳芳[26]发现其脆化后,钙含量显著增加,而关磊[23]发现其减少,却无显著差异。除铁外[18],铬、铜、钾、钠、锌、锰等矿物质元素含量无明显变化[18,23],而伍芳芳[26]等发现随脆化时间变化,其含量也随之变化。综上,饲喂蚕豆改变了鱼肉的矿物质含量,尤其是钙,从而增加了鱼肉的营养价值。

2.5脆化对鱼类肌肉脂肪酸的影响

脂肪酸有必需脂肪酸和非必需脂肪酸,其中非必需脂肪酸是机体自身可以合成的,它包括饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸,而必需脂肪酸要依靠食物提供,它们都是不饱和脂肪酸。朱耀强[12]等比较了蚕豆组和配合饲料组斑点叉尾鮰的脂肪酸组成,发现都包含5种饱和脂肪酸(SFA)和9种不饱和脂肪酸(UFA),而蚕豆组的UFA少于配合饲料组,其中亚油酸(C18∶2)和亚麻酸(C18∶3)远远低于配合饲料组。刘邦辉[25]等用蚕豆饲喂草鱼后,发现脆肉鲩肌肉中含有26种脂肪酸,其中单不饱和脂肪酸(MUFA)6种,高于配合饲料组,C18∶1含量最高;多不饱和脂肪酸(PUFA)12种,低于配合饲料组;高度不饱和脂肪酸(HUFA)也比配合饲料组少;此外,蚕豆组的SFA高于配合饲料组,UFA低于配合饲料组,而甘承露[24]发现脆化的草鱼肌肉SFA减少,UFA增加。伍芳芳[21]等通过分析不同脆化周期的草鱼肌肉,共检出17种脂肪酸,就整个脆化周期来说,SFA和 MUFA有所增加,UFA和PUFA降低。

由此看出,虽然蚕豆喂养能改善其营养成分,但是相对于普通饲料,蚕豆具有的抗营养因子会降低鱼类的消化吸收[10],从而减少了鱼肉某些脂肪酸的形成。

3　脆化对鱼类肌肉品质的影响

鱼肉中所含的营养成分与其肌肉品质有一定的关系[29-30],尤其是胶原蛋白的含量对鱼肉质构起到主导作用[31-32]。评价鱼类肌肉品质的指标有感官、质构、微观结构和物理性质等。

3.1感官

对于肌肉品质的好坏,感官评价能够给予最直接的反馈。通过感官分析,脆化后草鱼肌肉的硬度、弹性等都优于普通草鱼[33]。Yang[34]等发现通过感官专家依据9分制的硬度分析,得出伴随着脆化周期的延长,其脆性也在增加。

3.2质构

感官和质构是反映肉质好坏的两种评价手段,通过质构的分析,能够客观的得到鱼肉品质的高低。朱耀强[12]等用蚕豆饲喂斑点叉尾鮰后,测定的肌肉硬度、弹性、咀嚼性和回复性都增加了,这与用蚕豆饲喂草鱼的研究结果一致[9,19,23,33,35]。除了以上四个指标,黏聚性[8]、黏性[9]、黏连性[9,19,33]也都增加,而关磊[23]等得出其凝聚性在减小。在草鱼整个脆化过程中,通过对喂养100 d的草鱼进行测定,安玥琦[22]等得出硬度、弹性、咀嚼性和回复性都增加了,而伍芳芳[26]、Yang[34]等在脆化养殖100 d之前也得到同样的结果,而100 d之后都有所降低。此外,有研究发现,脆化的鱼肉加热后以上指标也在增加[12,22,36]。因此,饲喂蚕豆增加了鱼肉的硬度、弹性、咀嚼性和回复性等,从而改善了鱼肉的质构特性,增强了鱼肉品质。

3.3物理性质

物理性质在一定程度上也能够反映鱼肉的品质。蚕豆饲喂罗非鱼后,发现肌肉失水率在减少,肌原纤维耐折力在增加[14,17],这与陈度煌[15]用蚕豆提取物喂养得出的结果相同。李宝山[11]等在用蚕豆喂养异育银鲫后发现,失水率和肌原纤维耐折力都增加。此外,蚕豆喂养草鱼后,肌原纤维耐折力增加[9-10,13],背肌失水率在减小[9-10,13];而腹部失水率在增加,这可能与鱼肉不同部位的营养成分有关,但是随着测定失水悬挂时间的延长,脆化草鱼的失水率会增加[8,23]。因此,饲喂蚕豆增加了鱼肉的肌原纤维耐折力,使肌肉失水率发生变化,从而影响鱼肉品质。

3.4微观结构

鱼肉的微观结构能够直观的反映其构造,其肌纤维的直径和密度与肌肉硬度相关。李宝山在用蚕豆喂养异育银鲫后发现,浸泡组和发芽组的肌纤维直径极显著提高,而发芽组显著高于浸泡组[11],而他饲喂草鱼后得出,肌纤维直径发芽组显著低于浸泡组[9],这可能与鱼的品种有关。此外,其他研究发现,脆化后的草鱼肌纤维直径减小[35,37],肌纤维密度在增加[23,35,37],而毛盼等[13]发现其肌纤维直径在增加。在研究脆化的整个过程中,其肌纤维直径减少,但是70 d时有所增加,肌纤维密度一直在减少[38-39]。而Lin[36]测定了加热后脆肉鲩肌肉的微观结构,其肌纤维直径和密度也在减小。以此看出,微观结构与鱼肉的脆性具有相关性。

除此之外,研究了脆化后鱼肉肌原纤维的形态学特性,发现能够观察到A带、I带和肌节,肌纤维的间距增大[40],而Wu[38]等发现其间距在减小,同时肌节长度在增加。此外,李忠铭[8]通过电镜发现,脆肉鲩的肌纤维肌丝更为紧密整齐,A带和I带较明显,而吴康[39]得出不同的结果。以此,笔者认为蚕豆的某些活性成分发挥了作用,造成肌肉化学成分的变化,从而使其微观结构发生变化。

4　脆化对鱼类生理生化指标的影响

4.1脆化对鱼类血常规的影响

血液是动物机体供氧和运输营养物质的主要介质,研究发现脆化能够使鱼体血液中的红细胞和白细胞数量较普通草鱼显著增加[13,39,41]。因此,脆化后的鱼类血液具有更强的供养与免疫能力。

4.2脆化对鱼类血清酶活性的影响

鱼类血清酶活性能够反应鱼体的一些机能,饲喂蚕豆提取物使罗非鱼血清中碱性磷酸酶活力显著提高,超氧化物歧化酶有增加趋势[42],而张振男[5]、李忠铭[8]、毛盼[13]、吴康[43]得出其活性降低,罗非鱼与草鱼得出结果不同,可能是鱼的品种差异导致的。此外,脆肉鲩血清溶菌酶活性与普通草鱼无明显差异[13],但是脆化后期却差异显著[5],天冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶[8]、谷草转氨酶和谷丙转氨酶[13]活性都在升高。

4.3脆化对鱼类血清生化指标的影响

与对照组相比,罗非鱼血清中总胆固醇具有减少趋势,总蛋白显著降低[42]。李忠铭发现脆肉鲩血清尿素显著提高,肌酐有所增加,但是其总胆固醇、甘油三酯和总蛋白都显著减少[8]。此外,脆化后的草鱼血清葡萄糖、总胆固醇和尿素氮含量均显著提高,而血清甘油三酯无明显差异[13]。

综上,饲喂蚕豆使鱼类总胆固醇、甘油三酯和总蛋白等指标发生变化,这可能和蚕豆作为单一饲料,所含营养成分不足,从而影响了鱼类的血清指标。

5　脆化对鱼类消化酶的影响

肠道消化酶活力能够反应鱼体对物质的消化吸收,鱼体饲料的差异也会造成其消化酶活性的不同。投喂蚕豆使异育银鲫蛋白酶活力下降[11],这与脆肉鲩的结果相同[7-8]。同时,淀粉酶与脂肪酶活性也有所降低[8]。因此,饲喂蚕豆降低了鱼类蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等消化酶的活性,从而对鱼类的消化吸收会有所影响。

6　展望

向鱼类饲喂蚕豆,使鱼类的生长特性、营养成分、肌肉品质、生理生化指标及消化酶等发生改变,在此基础上探讨鱼肉脆性的机理,为提高鱼肉品质提供理论上的帮助。但是近年来,有学者开始使用PCR-DGGE 技术分析比较了脆肉鲩与普通草鱼的肠道菌群[5,44],希望从消化代谢方面来解释其原因。此外,利用分子生物学等方法对脆肉鲩与普通草鱼的基因表达谱进行比较,探讨可能使鱼肉具有脆性的信号通路,发现了与鱼肉脆性相关的基因[45],进一步研究了调控I型胶原蛋白的COL1A1和COL1A2基因,得出它们表达量在脆肉鲩中增加[46]。因此,在前人研究的基础上,继续深入研究鱼肉蛋白的特性及结构,找出蛋白微观、二级及空间结构与脆性的关系;此外,可以综合运用各种分子生物技术,尽可能多的找出与其脆性相关的基因,探究这些基因的变化,进而可能找出这些基因所发挥的功能,以期为鱼类肉质改良提供科学参考。

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Advances in effects of broad bean on crispness in fish

FENG Jing1,2,LIN Wan-ling1,LI Lai-hao1,*,YANG Xian-qing1,WANG Jin-xu1,HUANG Hui1,HU Xiao1,HAO Shu-xian1,WU Yan-yan1

(1.Key Laboratory of Aquatic Product Processing,Ministry of Agriculture,National R & D Center for Aquatic Product Processing，South China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Guangzhou 510300,China;2.College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

As people have demands to the mouthfeel of fish increasingly,people’s attention is increasingly on the improvement of fish meat. Fish have been raised by broad bean,whose characteristics include tightened and crisped fresh quality,delicious taste. The paper summarized effects of broad bean on growth property,nutrient content,muscle quality,physiological and biochemical index and digestive enzyme during fish crisping process in order to supply some references of exploring the mechanism of fish brittleness and improving of fish quality.

broad bean;fish;growth property;nutrient content;muscle quality

2015-12-18

冯静(1990-)，男，硕士研究生，研究方向：水产品加工，E-mail：shoufengjing@163.com。

李来好(1963-)，男，博士，研究员，研究方向：水产品加工与质量安全，E-mail：laihaoli@163.com。

国家自然科学基金(31401625)；广州市珠江科技新星专项(2014J2200019)；广东省省级科技计划项目(2015A020209040)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)14-0395-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.14.070