短期饥饿对草鱼肌肉质构的影响

夏 耘,余德光,谢 骏,*,张 凯,蔡欢欢,朱志伟

(1.中国水产科学研究院珠江水产研究所农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室,广东广州 510380;2.广东海洋大学水产学院,广东湛江 524025;3.华南理工大学轻工与食品学院,广东广州 510640)

短期饥饿对草鱼肌肉质构的影响

夏 耘1,2,余德光1,谢 骏1,*,张 凯1,蔡欢欢3,朱志伟3

(1.中国水产科学研究院珠江水产研究所农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室,广东广州 510380;2.广东海洋大学水产学院,广东湛江 524025;3.华南理工大学轻工与食品学院,广东广州 510640)

研究短期(15 d)饥饿对草鱼肌肉常规营养组成及质构参数的影响,为养殖生产实践中草鱼品质改善的调控提供理论依据与参考资料。选取达到上市规格的普通草鱼和普通草鱼连续饥饿15 d的瘦身草鱼各10尾,分别测定其常规营养成分、理化参数、脂肪酸组成、肌纤维直径和主要质构指标。并根据短期饥饿后草鱼情况延长饥饿时间到50 d测定营养组成和质构参数。结果显示:短期饥饿(15 d)后,草鱼肌肉水分、粗蛋白和粗脂肪含量均无显著变化,而硬度、胶着性和咀嚼性显著下降,灰分pH和电导率显著上升,短期饥饿使PUFA(碳二十烷酸)的含量显著增加。短期饥饿(15 d)后，对鲜味有影响的特征性氨基酸(谷氨酸和天门冬氨酸)上升,而对甘味有影响的特征性氨基酸(丙氨酸和甘氨酸)下降。草鱼饥饿50 d的补充数据显示随着饥饿时间的延长,与对照组相比,其水分和粗脂肪含量显著降低,硬度、咀嚼性、胶着性相比饥饿15 d的草鱼均显著升高,但硬度和胶着性仍显著低于对照组,咀嚼性与对照组间不存在显著差异,灰分含量显著高于对照组。因此,从草鱼肌肉脂肪含量、硬度、胶着性及咀嚼性等常规营养及质构指标综合考虑,如果以降低肌肉脂肪含量为饥饿处理的目标之一,由于短期饥饿(15 d)并不能有效降低草鱼肌肉脂肪含量,饥饿处理50 d效果更好。

草鱼,短期饥饿,肌肉质构,常规营养成分

草鱼(Ctenopharyngodonidella)是我国大宗淡水主要养殖品种之一,2013年我国草鱼产量已达到480万t,占淡水养殖鱼类年产量的20%,是全球产量最高的鱼类养殖品种[1]。随着经济发展,产量提高,人们对水产品的品质要求也越来越高。在珠三角地区渔民通过将达到上市规格的草鱼转移到天然水体,并停止投喂一段时间(一般15 d)后再上市售卖,经过饥饿瘦身后草鱼体重下降,但价格是普通草鱼的3倍,且瘦身草鱼具有体色光鲜、体质强健、少脂肪、少药残、口感好、质量佳等特点,受到消费者的普遍青睐。有研究表明养殖鱼类摄食饲料中高的脂肪含量将引起鱼体脂肪的增加[2]。并且因身体部位不同而呈现不同的增加比率,这与养殖品种及环境特征有关系[3]。过度沉积的脂肪对鱼肌肉质地产生负面的影响[4]。而饥饿能诱导脂肪代谢,一些养殖鱼类在屠杀前为了刺激脂质分解代谢来提高肌肉质量参数以及利于保存,一般提前进行饥饿处理[5-6]。

目前饥饿对草鱼肌肉品质的影响尚未见报道。本次研究以草鱼为实验材料,探讨上市前短期(15 d)饥饿对草鱼肌肉品质的影响,为养殖生产实践中草鱼品质改善的调控提供理论依据与参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

草鱼 广州南沙区中心沟水产有限公司,对照组为达到上市规格的普通草鱼((1.55±0.06) kg),实验组为普通草鱼连续吊水饥饿15 d的瘦身草鱼((1.23±0.13) kg)。

TA-XT2i质构仪 英国SMS;K9860凯氏定氮仪 美国海能;XL-1200马弗炉 上海司阳;7820A气相色谱仪 美国安捷伦;pH-Star肌肉pH直测仪 德国麦特斯)。

1.2 实验方法

1.2.1 样品采集与处理 对照组和实验组各随机取6尾鱼,对照组体重为(1.55±0.06) kg,饥饿组体重为(1.24±0.13) kg。鱼体健康无伤。将草鱼用钝物猛击头部致死,称重,去鳞,解剖,从每尾鱼左侧肌肉取两块背肌(测线以上背鳍以下)用于质构分析及其它物理特征分析,右侧肌肉相对应部位取肌肉于-20 ℃冰箱保存,用于一般营养成分分析。根据饥饿15 d对草鱼肌肉品质的改善效果来判定是否需要延长饥饿时间至50 d,如果肌肉品质得不到明显改善,则将饥饿时间延长至50 d,并测定饥饿50 d后的草鱼肌肉常规质构参数和营养指标。

1.2.2 草鱼肌肉常规营养测定 参照GB 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》使用自动凯氏定氮仪测定粗蛋白含量；GB/T 5009.6-2010《食品中脂肪的测定》使用脂肪测定仪测定粗脂肪含量；GB/T 5009.124-2003 《食品中氨基酸的测定》使用高效液相色谱仪测定氨基酸含量；GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》采用常压恒温干燥法105 ℃继续烘干测定水分含量；GB5009.4-2010《食品中灰分的测定》使用马弗炉550 ℃高温灼烧法测定粗灰分含量。

1.2.3 草鱼肌肉脂肪酸测定 称取适量的草鱼肌肉组织样品后加入氯仿/甲醇溶液(质量∶体积=2∶1)进行研磨,最终得到样品总脂质。每个样品约取100 mg脂质重新溶解于1 mL正己烷中,加入2 mL的0.4 mol/L氢氧化钾甲醇溶液并振荡,放置1 h后加入1 mL去离子水,静置30 min以上分层,上清液即为甲酯化产物。采用安捷伦7820a气相色谱仪分析脂肪酸甲酯组成,其中,色谱柱型号HP-88,长度100 m,内径0.25 mm;进样口和检测器的温度分别为250和280 ℃;程序升温过程:175 ℃维持10 min,在20 min内以3 ℃/min的速度升至220 ℃,再以4 ℃/min的速度升至240 ℃。最终通过脂肪酸甲酯标品(47015-U)对样品脂肪酸组成进行分析。

1.2.4 草鱼肌肉氨基酸含量的测定 采用高效液相色谱法,仪器:Waters 美国高效液相色谱;分析柱:PIOC.TAG 氨基酸分析柱;温度:38 ℃;检测波长:254 nm;流速:1 mL/min。

1.2.5 电导率和pH测定肌肉电导率测定 为了研究肌肉电导率,取背鳍下方,侧线以上的背部肌肉(长约25 cm,宽约10 cm,高约15 cm),分别测定与肌纤维走向平行的肌肉电导率S垂和与肌纤维走向垂直的肌肉电导率S平。

pH测定:采用肌肉pH直测仪(精确至0.01)(德国麦特斯pH-Star)。于侧线上方、背肌的侧面切口,插入直测仪的玻璃探头,完全浸没于肌肉中,记录pH。

1.2.6 草鱼肌肉物理特性的测定 肌纤维直径测定:测定方法与Martino[7-8]测定组织中冰晶大小的方法一致。

保鲜肉滴水损失的测定:取2 cm×2 cm×3 cm新鲜背部肌肉,4 ℃悬挂贮存48 h后(保鲜肉),称量肌肉重量,求出滴水损失。公式如下:

保鲜肉滴水损失(%)=[贮存前肉重(g)-贮存后肉重(g)]÷贮存前肉重(g)×100

冷冻肉渗出损失的测定:取2 cm×4 cm×4 cm新鲜肌肉-20 ℃冷冻24 h后,取出室温下(10 ℃左右)解冻,在完全解冻后分别用纱布擦净体表渗出液,称量鱼肉重量,计算冷冻肉渗出损失:

表1 短期饥饿对草鱼肌肉常规指标的影响

注：表中同一列数据中不同字母上标表示显著性差异(p<0.05)，表4同。冷冻肉渗出损失(%)=[解冻前肉重(g)-解冻后肉重(g)]÷解冻前肉重(g)×100

1.2.7 草鱼肌肉质构(TPA)测定采用 TA-XT2i 型质构仪对肌肉质构(黏性、硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼性、恢复性)进行测定。测定时取鱼身背部的鱼片,切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm规格进行测定,测定前将样品在室温下放置0.5 h,为剔除低温影响使样品充分回复。硬度值测定平行8次。测定条件为,探头型号:P35;测前速率:1.00 mm/s;测试速率:1.00 mm/s;测后速率:1.00 mm/s;测定距离:鱼片厚度的30%;探头两次测定间隔时间:5.00 s;数据采集速率:400.00 pps;触发类型:自动。

1.3 数据处理

采用SPSS 12.0 for Windows和Excel进行数据处理,结果采取均值±标准差形式。指标内部的均值比较采用最小显著差异法(least significant difference,LSD),取95%置信度(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 短期饥饿对草鱼肌肉一般理化参数的影响

不同处理组草鱼肌肉常规理化指标见表1。经短期饥饿(15 d)后,草鱼肌肉pH和电导率在草鱼饥饿15 d后显著高于对照组(p<0.05)。

2.2 短期饥饿对草鱼肌肉脂肪酸组成的影响

草鱼肌肉的脂肪酸组成及百分比如表2所示,检测到14种脂肪酸,其中饥饿组草鱼肌肉碳二十烷酸显著高于对照组(p<0.05),其它脂肪酸指标在两组间无显著差异(p>0.05)。

表2 短期饥饿对草鱼肌肉组织中脂肪酸组成的影响(%)

注：表中同一行数据中不同字母上标表示显著性差异(p<0.05)。

表3 短期饥饿对草鱼肌肉组织中氨基酸组成的影响(10-2 g/g,湿重)

2.3 短期饥饿对草鱼肌肉氨基酸组成的影响

草鱼肌肉的氨基酸组成及含量如表3所示,检测到16种氨基酸,这16种氨基酸在含量上两者间并不存在显著差异(p>0.05),且TAA、EAA、DTAA在两者间同样无显著差异(p>0.05)。对鲜味有影响的特征性氨基酸天冬氨酸和谷氨酸在对照组和饥饿组中分别占氨基酸总量的27.45%±0.04%和27.71%±0.1%,上升了0.26个百分点。对甘味有特征性影响的氨基酸甘氨酸和丙氨酸在对照组和饥饿组中分别占氨基酸总量的11.87%和11.37%,下降了0.5个百分点。

2.4 短期饥饿对草鱼肌肉肌纤维直径的影响

对照组和饥饿组分别取三条鱼的背部肌肉,测其中两条鱼的纵切直径和另一条鱼的横切直径。结果表明纵切直径平均值对照组为21.69 μm,饥饿组为23.5 μm,横切直径对照组为11.97 μm,饥饿组为13.37 μm,短期(15 d)饥饿后草鱼肌肉纵切直径的平均值和横切直径均高于对照组草鱼。

图1 草鱼肌肉切片及直径参数Fig.1 Muscle sections of grass carp and diameter parameters

2.5 短期饥饿和饥饿50 d对草鱼肌肉质构及一般化学组分的影响

对照组和饥饿组草鱼肌肉质构及一般化学组分如表4所示，经饥饿15 d处理后，草鱼肌肉的水分含量与对照组间无显著差异(p>0.05)，灰分显著高于对照组(p<0.05)，粗蛋白和粗脂肪呈上升趋势，但在两组间无显著差异(p>0.05)。草鱼肌肉的硬度、胶着性及咀嚼性均显著低于对照组(p<0.05)。其中硬度下降了54.3%，胶着性下降了55.23%，咀嚼性下降了62.57%。

根据前期实验结果，对饥饿50 d草鱼肌肉常规指标及质构参数进一步检测，如表4结果所示草鱼肌肉水分和粗脂肪含量显著下降(p<0.05)，而硬度、胶着性和咀嚼性都有回升，其中咀嚼性与对照组之间无显著差异(p>0.05)。

表4 短期饥饿和饥饿50 d对草鱼肌肉质构及常规参数的影响

3 讨论

肌肉的营养和质构是养殖鱼类的基本特征,影响着消费者的接受程度。因此,研究屠宰前的饥饿处理对这些特征参数的影响是十分必要的。TPA法主要是通过模拟口腔的咀嚼运动,通过对食品的压迫而反映的一系列质构特性[9]。硬度、粘聚性、弹性、胶着性等反映的主要是与力学特征有关的食品质地特性,其结果可以量化的指标来客观地评价食品。

此次研究中,饥饿15 d的草鱼肌肉硬度显著下降。Suárez等研究饥饿对Dentexdentex肌肉质构的影响时发现,饥饿5周后肌肉硬度显著提高[6]。在研究上市前短期饥饿对鲫鱼肌肉质构影响时发现,饥饿6 d内,随时间延长硬度下降,饥饿8 d后轻微上升,但整体上饥饿处理后硬度下降了[10]。据报道,鱼肉质构特征与肌肉中的水分和脂肪含量有关[9]。林婉玲等在比较脆肉鲩和鲩的TPA值时发现,鱼类肌肉水分越高、脂肪越低、硬度越低[11]。而Thakur等的研究表明肌肉硬度与脂质含量成相反的关系[12]。本次实验中,在短期饥饿处理下(15 d),草鱼肌肉中水分含量略有下降、脂肪含量略上升,两者均无显著变化,硬度显著降低。并且通过后期的补充数据发现,饥饿50 d时,水分含量显著下降为78.45%±0.24%,粗脂肪含量显著下降为0.24%±0.06%,硬度指数相比饥饿15 d时显著上升,但仍显著低于对照组草鱼肌肉硬度。因此,饥饿处理能降低肌肉硬度,但随着饥饿时间的进一步延长其硬度呈现上升趋势,并不是饥饿时间越长对肉质的改善效果越好。短期饥饿降低了肌肉硬度,但没有降低脂肪水平。而饥饿50 d后,其脂质水平和肌肉硬度均显著降低。草鱼肌肉脂肪酸含量显示,饥饿15 d后草鱼肌肉的高不饱和脂肪酸(碳二十烷酸)含量显著上升,PUFA可以降低脂质在各组织器官的蓄积[13]。延长饥饿时间(50 d)是否进一步提高了草鱼肌肉PUFA含量而对降低肌肉脂质具有积极的作用需要进一步验证。

咀嚼性是硬度、弹性及黏聚性的综合体现,反映肌肉从可咀嚼状态到可吞咽状态所需的能量。有研究指出鱼肉中水分和脂肪含量越高,则咀嚼性随着脂肪含量的升高而增加[14]。在研究饥饿对鲫鱼肌肉质构影响时发现饥饿至6 d时,肌肉水分含量上升,咀嚼性也上升;但到第8 d时可能随着肌肉脂肪含量的下降,咀嚼性也有所下降[10]。本次研究中具有相反的效果,短期饥饿后草鱼肌肉咀嚼性的下降可能与肌肉脂肪含量的增加有关。在大黄鱼的[15]肉质研究中发现,咀嚼力下降是肌肉硬度降低,肌肉细胞间凝聚力减弱,弹性减小等综合作用的结果。本次研究中,草鱼肌肉的粘聚性、弹性等指标在饥饿前后无显著差异,硬度指标在饥饿15 d时显著下降,在饥饿50 d时显著上升。草鱼肌肉的咀嚼性在饥饿15 d时显著下降,而在饥饿50 d时又上升,并恢复到与对照组相同的水平,与肌肉硬度的变化趋势完全一致。因此,可以认为饥饿引起的脂肪的变化造成的肌肉硬度的变化,最终影响到肌肉的咀嚼性水平。本次研究中短期饥饿后咀嚼性显著下降,饥饿50 d后咀嚼性恢复到与对照组相同的水平。咀嚼力的变化趋势与硬度完全一致。

本次研究中,草鱼肌肉胶着性具有与硬度相同的变化趋势,饥饿15 d时显著下降,饥饿50 d时相比饥饿15 d显著上升,但仍显著低于对照组的水平。有研究指出胶着性与粗蛋白含量呈负相关,而与粗脂肪含量呈正相关[16]。实验中草鱼肌肉粗蛋白含量在饥饿前后无显著差异,饥饿50 d的脂肪含量显著低于对照组,胶着性也显著降低。另外,有研究证明肌纤维直径与肌肉质构参数中的硬度、恢复性、咀嚼性及粘聚性指标成负相关[17]。肌纤维的大小与鱼肉硬度的关系紧密,基本上呈现肌纤维直径越小、其硬度越高的规律[18]。饥饿15 d后,草鱼肌肉的肌纤维横切及纵切直径均增大,而硬度、咀嚼性及粘聚性等均降低,与前面的研究结论一致。

草鱼经短期饥饿(15 d)后肌肉pH显著上升。肌肉pH是评价肉质的一项重要指标,高酸度即低pH会导致蛋白变性,使肌肉持水力下降。pH越高的肉意味着酸性越小,而酸性是造成肉质松软和腐烂的重要因素[19]。有研究显示，在一定范围内，pH的增加，将使肉质品质得到改善[17]。本次研究中短期饥饿后，草鱼肌肉酸性显著下降，对改善草鱼肌肉品质具有积极的意义。延长饥饿时间后,草鱼肌肉的pH水平将呈现怎样的变化趋势,在之后的实验中有必要增加对这一指标的监测,有利于帮助我们更科学的评价饥饿时间对草鱼肌肉品质的影响。在此次研究中,短期饥饿对草鱼肌肉中蛋白质的含量没有影响,但其谷氨酸和甘氨酸的含量上升了0.26个百分点,甘氨酸和丙氨酸的量下降了0.5个百分点。有文献显示前两者为呈鲜味的特征性氨基酸,后两者为呈甘味的特征性氨基酸[20-21]。表明短期饥饿处理后草鱼肌肉鲜味增加而甘甜味有所下降。

饥饿50 d后草鱼肌肉水分含量显著下降。这与吴朝朝等研究短期暂养对鲫鱼肉品质的影响结果一致,并推测造成这边变化可能由饥饿过程鱼体机能发生的一些变化引起[16]。研究指出,在饥饿过程中鱼体通过分解自身的贮能物质提供能量,机体内有机物含量减少,水分和无机物含量相对增加[22]。多数水产动物饥饿时首先动用体内储存的糖类和脂肪,然后才消耗蛋白质,如欧洲鳗鲡(Anguillaanguilla)[23]。本次研究中,饥饿处理后,草鱼肌肉蛋白含量无显著变化,饥饿50 d时,脂肪含量显著降低,水分显著降低。饥饿处理15 d和50 d后,灰分含量均显著低于对照组,即饥饿后草鱼肌肉无机矿物质含量增加。

4 结论

本次研究显示,短期饥饿(15 d)后,草鱼肌肉水分、粗蛋白和粗脂肪含量均无显著变化,而硬度、胶着性和咀嚼性显著下降,灰分pH和电导率显著上升,短期饥饿使PUFA(碳二十烷酸)的含量显著增加短期饥饿后对鲜味有影响的特征性氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)上升,而对甘味有影响的特征性氨基酸(甘氨酸和丙氨酸)下降。而草鱼饥饿50 d的补充数据显示随着饥饿时间的延长,与对照组相比,其水分和粗脂肪含量显著降低,硬度、咀嚼性、胶着性相比饥饿15 d的草鱼均显著升高,但硬度和胶着性仍显著低于对照组,咀嚼性与对照组间不存在显著差异,灰分含量显著高于对照组。如果以降低草鱼肌肉脂肪含量为饥饿处理的目标之一,则短期饥饿(15 d)达不到理想效果。

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Influence of short-term starvation on the muscle quality of commercial-sized grass carp(Ctenopharyngodonidella)

XIA Yun1,2,YU De-guang1,XIE Jun1,*,ZHANG Kai1,CAI Huan-huan3,ZHU Zhi-wei3

(1.Key Laboratory of Tropical & Subtropical Fishery Resource Application & Cultivation,Ministry of Agriculture,Pearl River Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Scienes,Guangzhou 510380,China; 2.Fisheries College,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524025,China; 3.College of Light Industry and Food Sciences,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

The effects of short-term starvation on muscle common nutrition component and texture index of grass carp(Ctenopharyngodonidella)were studied,in order to provide theoretical basis and reference data for improvement of the quality of grass carp in production practice. Ten common grass carp that reached the listing specifications and ten grass carp that starvation for 15 days were selected respectively in this research. The normal nutrition component,physic-chemical parameters,composition of fatty acid,muscle fibers diameter and the main texture index of grass carp muscle were determined. And according to the effect of short-term starvation on muscle common nutritional values,physic-chemical parameters and the main texture index,whether need to extend the time for starvation to 50 d was decided eventually. The results showed that there were no significant changes in water content,crude protein and crude fat content in grass carp after short-term(15 days)starvation,but the hardness,adhesiveness and chewiness decreased significantly,ash content,pH and conductivity increased significantly. In addition,short-term starvation significantly increased the content of PUFA(carbon twenty alkyl acid)in grass carp muscle. After short-term starvation the characteristic tasty amino acids(glutamic acid and asparagines)increased,and the characteristic sweet amino acids(alanine and glycin)decreased. The data starvation for 50 days showed that the water content and crude fat content of the grass carp decreased significantly in comparison with the control group and the hardness,chewiness and adhesiveness of the grass carp were significantly higher than those of the group starvation for 15 days,but the hardness and adhesiveness were still significantly lower than the control group,there was no significant difference of chewing,the ash content was significantly higher than the control group.Therefore,the effects of starvation for 50 days are better than shot-term starvation(15 d),when reduction of muscle fat content was one of the goals of starvation and the muscle fat content and the normal texture index of hardness,gumminess and chewiness were both considered.

grass carp;short-term starvation;muscle texture;common nutritional values

2016-11-11

夏耘(1986-)，女，博士研究生，研究方向：水产健康养殖，E-mail:Xiayun412@126.com。

*通讯作者:谢骏(1965-)，男，博士，研究员，研究方向：水产健康养殖，E-mail:xiejunhy01@126.com。

“十二五”农村领域国家科技计划课题(2012BAD25B04);现代农业产业技术体系建设专项(CARS-46-17)联合资助。

TS254.9

A

1002-0306(2017)09-0102-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.011