浸提时间对鲍鱼肌肉 沸水浸提物组分的影响

魏配晓,张其标,2,翁武银,2,*

(1.集美大学食品与生物工程学院,福建厦门 361021;2.厦门市海洋功能食品重点实验室,福建厦门 361021)

鲍鱼因其滋味鲜美、富有营养价值,广受消费者的青睐,自古以来就被列为海味八珍之首。近年来,福建鲍鱼产量急剧增加,2015年的产量已超过10万t,约占全国年总产量的79%[1]。由于鲜活鲍鱼不易长途运输和保藏,因此有必要加工成产品才可以更方便地供应给全国各地。在鲍鱼加工中,经常会利用蒸汽或热水漂烫工艺钝化鲍鱼肌肉内源性蛋白酶,延长产品的保质期。通常,在热水漂烫处理时,鲍鱼肌肉中的部分水溶性营养物质会溶解到热水中,导致鲍鱼肌肉的营养物质流失。已经有学者关注到漂烫前处理工艺对鱼类加工产品的营养损失。Nalan[2]等发现虹鳟鱼经沸水漂烫后肌肉中的矿物质含量显著减少。鲑鱼肉和丁香鱼经过漂烫后,蛋白质等营养成分会伴随漂烫时间的延长逐渐流失[3-4]。然而,有关漂烫对鲍鱼肌肉营养物质的影响目前鲜有报道。

另一方面,在中国传统烹调中,经常采用煮、炖或煲等方式让食物中的营养和风味物质溶解到汤中。Cambero等[5]考察了加热温度和时间对长额拟对虾溶出物的影响,发现随着加热时间的延长,越多的核苷类化合物溶解到虾汤中。林萌莉等[6]研究炖煮鸡汤中的多肽与鲜味构效关系时,发现鸡肉加热降解产生的多肽序列中含有较高比例的甜鲜氨基酸。也有研究者发现牛肉水煮液中肌肽含量较高[7]。这些结果都表明沸水炖煮时间可能对鲍鱼肌肉溶出物的营养价值有一定的影响。

因此,本文以皱纹盘鲍肌肉为原料,考察了沸水加热时间对鲍鱼肌肉浸出物的蛋白质、多糖、氨基酸和矿物质等成分的影响,为鲍鱼加工和烹饪营养提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

5 kg皱纹盘鲍(Haliotisdiscushannai;体重60～70 g) 2017年3月购于厦门市东月屿海洋食品有限公司;邻苯二甲醛 美国Agilent Technologies公司;9-芴甲基氯甲酸酯、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP) 美国Sigma公司;过碘酸雪夫氏(Periodic Acid-Schiff,PAS)染色试剂盒 上海杰美基因医药科技有限公司;标准蛋白(PageRulerTMProtein Ladder,10～200KD) 美国Thermo Fisher公司;其它化学试剂均为分析纯。

Avanti J-25高速冷冻离心机 美国Beckman公司;Optima 7000DV电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) 美国PerkinElmer公司;1200型高效液相色谱仪 美国Agilent公司;Nicolet iS50傅里叶红外光谱分析仪 美国Thermo Scientific公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲍鱼肌肉沸水浸提物的制备 皱纹盘鲍经去壳去内脏后获得的鲍鱼肌肉放在沸水浴(肌肉∶水=1∶2,w/v)中加热一定时间后,取出再放入另一个沸水浴中进行加热,即进行分段沸水浸提,依次得到0～1、1～3、3～5、5～7、7～15、15～30 min时间段的鲍鱼肌肉沸水浸提物(以下浸提时间段简称为1、3、5、7、15、30 min)。冷却后经冷冻干燥后保存在-20 ℃,供以下实验使用,每一个样品3个平行。

1.2.2 十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE) 鲍鱼肌肉沸水浸提物利用蛋白变性可溶性液(8 mol/L尿素-2% SDS-20 mmol/L Tris-HCl,pH8.8)溶解后,通过离心(10000×g,15 min)去除不溶性物质,上清液调制成电泳样品,根据Tang等[8]报道的方法进行SDS-PAGE。其中,电泳采用4%的浓缩胶和8%的分离胶,电泳后分别用考马斯亮蓝R-250染色液染色和PAS染色,脱色后用凝胶成像仪进行拍照保存。

1.2.3 基本成分的测定 粗蛋白含量的测定采用GB/T 5009.5-2010凯氏定氮法[9],蛋白质的换算系数为6.25;总糖含量的测定采用GB/T 15672-2009苯酚硫酸法[10],以葡萄糖作为标准品;灰分含量的测定采用GB/T 5009.4-2010高温灼烧法[11]。

1.2.4 基本成分溶出速率的测定 利用1.2.3测得各浸提时间段鲍鱼肌肉沸水浸提物中粗蛋白含量和总糖含量,通过下式计算粗蛋白和总糖的溶出速率:

v=m/t

注:v为溶出速率(mg/min);m为粗蛋白含量或总糖含量(mg);t为浸提时间(min)。

1.2.5 氨基酸组成的测定 参照Weng等[12]报道的氨基酸测定方法,称取一定量的样品用6 mol/L HCl溶解,在充满氮气的消化管中于110 ℃下消化22 h,通过旋蒸去酸后用0.02 mol/L HCl溶解,再经0.22 μm水系膜过滤后,用高效液相色谱仪测定样品的氨基酸组成。

1.2.6 单糖组成的测定 称取一定量的样品用2 mol/L三氟乙酸溶解后在110 ℃下水解6 h,水解好的样品通过加甲醇旋蒸去除TFA后再用蒸馏水溶解,通过PMP柱前衍生,用高效液相色谱仪测定样品的单糖组成。单糖标准品甘露糖、氨基葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基半乳糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和岩藻糖用蒸馏水溶解后,按照上述方法衍生后进行测定。

1.2.7 矿物质含量的测定 称取0.1 g左右样品放在石英坩埚中,经炭化、550 ℃灰化,用0.5 mol/L HNO3溶解,ddH2O定容至25 mL,再经0.22 μm水系膜过滤后,用电感耦合等离子体发射光谱仪测定矿物质含量。

1.3 数据统计与分析

数据采用SPSS Statistics 17.0软件进行单因素方差分析(ANOVA),显著性检测方法为Duncan多重检验,检测限为0.05。

2 结果与分析

2.1 SDS-PAGE

利用SDS-PAGE对鲍鱼肌肉沸水浸提物的组分进行分析,结果如图1所示。由图可知,不同浸提时间下得到的浸提物其分子量分布范围为38～230 kDa。当浸提时间为1 min时,鲍鱼肌肉沸水浸提物在65和220 kDa附近出现2条主要的蛋白条带。然而,伴随浸提时间的延长,220 kDa处的蛋白条带逐渐消失,而逐渐出现高于220 kDa的高分子蛋白条带,同时65 kDa、副肌球蛋白和肌动蛋白的条带浓度逐渐增强。这表明鲍鱼肌肉在沸水浸提过程中会有部分肌原纤维蛋白溶解出来。另一方面,当蛋白条带用PAS染色后,在浸提时间为1 min的鲍鱼肌肉浸提物中,只在220 kDa附近出现一条颜色较浅的糖蛋白条带。随着浸提时间的延长,鲍鱼肌肉浸提物中65和220 kDa的糖蛋白条带浓度逐渐增加,当浸提时间超过7 min后糖蛋白条带浓度开始逐渐下降,并且出现低于40 kDa的糖蛋白条带。这表明鲍鱼肌肉糖蛋白在沸水浸提中逐渐溶解出来,且伴随浸提时间的延长发生一定程度的降解。

图1 鲍鱼肌肉沸水浸提物的SDS-PAGE图谱Fig.1 SDS-PAGE patterns of boiling water extracts from abalone muscle注：M:标准蛋白。

2.2 基本成分

表1显示了鲍鱼肌肉沸水浸提物基本成分的测定结果。当加热时间从1 min延长至3 min时,鲍鱼肌肉浸提物中的粗蛋白含量由39.45%增加到42.24%,随后继续延长浸提时间蛋白含量没有出现显著的变化。另一方面,当加热时间从1 min延长至30 min时,鲍鱼肌肉浸提物中的总糖含量由3.87%增加到40.44%,表明鲍鱼肌肉多糖伴随着沸水浸提不断溶解出来。Zhu等[13]发现鲍鱼肌肉在98 ℃下煮60 min后可溶性胶原蛋白和肌原纤维蛋白含量出现明显减少。三角帆蚌在80 ℃下浸提时多糖会不断溶解出来[14]。因此,表1的结果表明鲍鱼肌肉在沸水加热过程中除了水溶性蛋白溶解到水中,还有部分肌原纤维蛋白会逐渐溶解(图1),而且胶原也会发生明胶化而溶解,但沸水加热会促进多糖不断溶解。此外,加热1 min获得的浸提物中其灰分含量高于粗蛋白含量和总糖含量,且浸提物的灰分含量随着浸提时间的延长出现明显的下降,表明了鲍鱼肌肉中的矿物质在沸水中比蛋白和多糖容易溶解出来。

表1 沸水浸提时间对鲍鱼肌肉浸提物基本成分的影响(%)Table 1 Effect of extracting time on proximate compositions of boiling water extracts from abalone muscle(%)

2.3 溶出速率

对粗蛋白和总糖的溶出速率进行分析(图2),结果发现随着浸提时间的延长粗蛋白的溶出速率呈下降趋势,而总糖的溶出速率呈先上升后下降的趋势,在7 min时达到最高。总糖的溶出速率与鲍鱼肌肉沸水浸提物中糖蛋白(图1)的变化趋势一致。这可能是鲍鱼肌肉糖蛋白在沸水中容易溶解出来,但延长加热时间会破坏糖蛋白使多糖溶解到沸水中。

图2 鲍鱼肌肉沸水浸提物中粗蛋白和总糖的溶出速率Fig.2 Dissolution rate of protein and polysaccharide in boiling water extracts from abalone muscle

2.4 氨基酸分析

如表2所示,加热1 min的鲍鱼肌肉浸提物中丙氨酸含量最高,其次是精氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸和甘氨酸。谷氨酸和天门冬氨酸是呈鲜味的特征性氨基酸,而甘氨酸和丙氨酸是呈甘味的特征性氨基酸[15]。在鲍鱼肌肉浸提物中鲜味和甘味氨基酸的含量占总氨基酸(FAA/TAA)的比例随着浸提时间的延长出现先上升后下降的趋势,最高可达63.73%(表2)。这个结果高于鸡汤的31.33%[16],也高于马氏珠母贝的40.94%[15]、刺鳅的41.22%[17]和秋刀鱼的35.83%[18]。另一方面,鲍鱼肌肉沸水浸提物必需氨基酸含量达到5.44～8.14 g/100 g(表2),类似于河蚬汤中的必需氨基酸含量(7.73 g/100 g)[19]。精氨酸虽不是必需氨基酸,但在调节内分泌和促进儿童生长发育中起到重要的作用[20-21]。而且,精氨酸/赖氨酸的比值越高,越有利于降低胆固醇[22]。

表2 鲍鱼肌肉沸水浸提物的氨基酸组成(g/100 g)Table 2 Amino acid compositions in boiling water extracts from abalone muscle(g/100 g)

由表2可知,鲍鱼肌肉沸水浸提物中含有高含量的精氨酸和亮氨酸,而且精氨酸/赖氨酸的比值随浸提时间延长呈上升趋势,其比值范围为2.65～4.81,明显高于牡蛎[23]、贻贝[24]和刺参[22]。这个结果表明可以通过分段浸提获得富含精氨酸鲍鱼肌肉浸提物作为高血脂人群的理想营养补充品。还有研究表明,亮氨酸含量越多越可以提高蛋白肽的抗氧化能力[25]。因此,表2的结果说明鲍鱼肌肉沸水浸提物不仅味道鲜美、具有较高的营养价值,还可能具有良好的生物活性功能。

2.5 单糖组成的分析

表3显示了沸水浸提时间对鲍鱼肌肉浸提物单糖组成的影响。当浸提时间为1 min时,鲍鱼肌肉浸提物中葡萄糖、半乳糖的摩尔比分别为85.30%和9.10%。伴随浸提时间的延长鲍鱼肌肉浸提物中葡萄糖的含量呈上升趋势,在浸提时间为30 min时达到98.27%,而其他单糖都呈下降趋势。而且,在1～30 min各浸提时间段内,鲍鱼肌肉浸提物都仅检测到葡萄糖、甘露糖、半乳糖和半乳糖醛酸等4种单糖,其中葡萄糖所占的摩尔比例最高。结合图1的结果,推测糖蛋白中的主要单糖是葡萄糖,与我们前期研究发现鲍鱼肌肉多糖主要是葡聚糖(数据未显示)的结果一致。

表3 鲍鱼肌肉沸水浸提物的单糖组成(mol%)Table 3 Monosaccharide compositions of boiling water extracts from abalone muscle(mol%)

2.6 矿物质含量

沸水浸提时间对鲍鱼肌肉浸提物矿物质含量的影响如表4所示。当浸提时间为1 min时,浸提物宏量元素中Na含量高达10.29 g/100 g,伴随浸提时间的延长呈下降趋势。浸提时间对鲍鱼肌肉沸水浸提物中Mg、P、Ca、Zn、Cu等元素含量的影响与Na元素一致。K是鲍鱼肌肉沸水浸提物中第二含量的宏量元素,但随浸提时间的延长呈先上升后下降的趋势,在浸提时间为30 min时甚至超过Na元素。鲍鱼肌肉沸水浸提过程中不同浸提时间溶出的矿物质种类及含量,可能与鲍鱼肌肉内部各种矿物质元素的存在部位有关,但也有可能是各元素与鲍鱼肌肉蛋白和多糖螯合能力不一致的缘故。据报道,高Na饮食可引起高血压[26],但它可与谷氨酸结合形成钠盐使呈味效果充分发挥[27]。

表4 沸水浸提时间对鲍鱼肌肉浸提物矿物质含量的影响Table 4 Effect of extracting time on mineral content of boiling water extracts from abalone muscle

表4的结果还表明,短时间的漂烫可以降低鲍鱼肌肉产品的Na元素的含量,但也会导致微量元素Zn的流失。

3 结论

伴随着沸水的浸提,鲍鱼肌肉中的蛋白、糖蛋白、多糖和矿物质等营养成分会溶解到沸水中。在短时间的沸水漂烫中,鲍鱼肌肉中的水溶性蛋白和部分矿物质元素容易流失。延长沸水浸提时间,鲍鱼肌肉中的糖蛋白和多糖会逐渐溶解出来,且溶出的蛋白中鲜甜味氨基酸含量和精氨酸/赖氨酸的比值会逐渐增加。因此,在鲍鱼加工中需要通过优化工艺尽可能缩短蒸汽或热水漂烫时间,减少营养成分的流失,并且有必要对漂烫液进行回收利用。另一方面,可以通过分段浸提鲍鱼肌肉营养成分作为特殊人群的营养补充品,为鲍鱼高值化利用开辟新的途径。

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