养殖盐度对斑节对虾肌肉品质的影响

2018-11-09周伟王洋孙学亮杨华梁丽雅马俪珍

食品研究与开发 2018年22期

周伟，王洋，孙学亮，杨华，梁丽雅，马俪珍，，*

（1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津300384；2.天津农学院水产学院，水产生态及养殖重点实验室，天津300384；3.天津农学院动物科技学院，天津300384）

养殖盐度是水产养殖中的重要环境因素之一，它能够影响水产动物的生长存活、生理代谢和能量收支等[1-2]，不同水产动物对水体盐度的渗透调节能力、能耐受的盐度范围和最适盐度范围均不相同[3]，存在着明显的物种差异[4]。目前国内外关于盐度对水产动物影响的研究主要集中在对其生理代谢影响方面，Ma等[5]研究了盐度（10‰、18‰、26‰、34‰）对金鲳（Trachinotus ovatus）的影响，发现金鲳在盐度26‰的条件下最终存活率显著高于其它组（P＜0.05）；在盐度34‰的条件下特定生长率（specific growth rate，SGR）显著高于其它组（P＜0.05）；饲料消耗比（feed conversion ratio，FCR）随盐度的升高呈显著下降的趋势（P＜0.05），在盐度34‰的条件下FCR最优；认为金鲳幼鱼可以在26‰以上的盐度水体中生存，而盐度低于10‰时，会影响到金鲳幼鱼的生长。Chand等[6]对罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）进行了研究，发现罗氏沼虾的半致死盐度为24.6‰；在盐度20‰的条件下其最终平均体重最低，而盐度10‰的条件下为最高；在盐度10‰的条件下，其SGR和增重量为最高，顺次是5‰、15‰和0‰；存活率介于91%（0‰）和78%（20‰）之间，且随盐度的升高呈现出下降的趋势；认为罗氏沼虾可在盐度0‰～15‰的条件下生长存活。另有研究表明[7-8]，盐度通过影响水产动物的生理代谢，进而影响机体内糖类、蛋白质、脂肪等营养物质的代谢和组成，最终影响肌肉品质，但目前对这一方面的研究报道甚少。因此，研究养殖盐度对水产动物肌肉品质的影响具有重要意义。

斑节对虾（Penaeus monodon）生长速度快、单位产量高、抗病性强且肉质鲜美、营养丰富，深受广大养殖户和消费者的青睐。据统计[9]，低盐度对虾养殖量在过去十年中约增加了106%，2014年的全球产量约为7.2×105t，斑节对虾具有广盐性，可在5‰～30‰的盐度下生存[10]，适于低盐淡化养殖。众多研究表明[11-13]，养殖盐度对斑节对虾的生长存活、渗透调节、生理代谢等具有显著影响，然而养殖盐度对斑节对虾肌肉品质影响的研究尚属空白。本研究以斑节对虾为研究对象，在前人研究的基础上设置3种养殖盐度（0‰、15‰、25‰），对比分析3种养殖盐度下斑节对虾肌肉的基本营养组成、感官品质、质构特征的差异，并利用电子鼻和电子舌对其风味进行分析，以期为斑节对虾选择合适的养殖盐度、提高其肌肉品质提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料及预处理

2017年4月，从中国水产科学院南海水产研究院购买（1.94±0.06）cm（0.035 g）的斑节对虾“南海 1 号”苗种，在天津市恒迁水产养殖有限公司的工厂化养殖车间进行养殖。养殖条件为：放养密度为200尾/m2，水体溶氧＞5 mg/L、透明度 30～40、养殖周期 84 d，水温26℃～28℃，养殖盐度分别为0‰（淡水）、15‰和25‰（以下均分别表示为Y1、Y2、Y3），以人工配合饵料投喂（饲料为商品饵料，没有配方，只有营养成分，营养成分为粗蛋白≥42%、粗脂肪≥5.5%、粗灰分≤16%、水分≤11%）。取样时，3种盐度的虾分别从3个养殖池塘取样（设置3个重复，每个重复取样2 kg，以确保试验样品充足），加水充氧保活运到实验室，每组（3个养殖盐度，每个盐度分3个养殖池取样，共9组）取活虾30尾，蒸笼蒸制、冷却后立即进行感官评价（20尾）和质构分析（10尾）；各组其余虾加冰猝死后，去头去壳去肠腺，取其肌肉用自封袋包装，取一部分立即测其持水力；剩余虾贮存在-80℃超低温冰箱中，两周内进行电子鼻和电子舌分析，以及水分含量、总蛋白、总糖、灰分基本营养成分分析。

1.2 试剂

氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、乙酸镁溶液（240 g/L）、硫酸铜（CuSO4·5H2O）、硫酸钾、浓硫酸、葡萄糖、亚铁氰化钾、已酸锌、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、95%乙醇、磺基水杨酸、高氯酸、氨水、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司；甲醇（色谱纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.3 仪器设备

Z323K型高速冷冻离心机：德国HERMLE公司；TA.XT.plus质构测试仪：英国SMSTA公司；UDK159半微量凯式定氮仪：意大利Velp公司；Astree型电子舌：法国Alpha MOS公司；PEN3便携式电子鼻系统：德国Airsense公司。

1.4 方法

1.4.1 基本营养成分

水分含量的测定采用GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[14]中的直接干燥法；灰分的测定采用GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》[15]中的第一法；粗蛋白的测定采用GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》[16]中的凯氏定氮法；总糖的测定采用GB/T 9695.31-2008《肉制品总糖含量测定》[17]中的分光光度法。

1.4.2 持水力

称取2.0 g左右的样品，用干燥的滤纸包裹样品放入10 mL离心管中，在2 000 g，4℃条件下离心15 min，立即去掉滤纸并称重，根据如下公式计算持水力。

1.4.3 感官评价

参考王士稳等[18]的方法并稍作改动。感官评价小组由12人组成，男女各6人。试验开始前，先对评价小组人员进行培训，使每个人掌握虾肉气味、滋味和质地特性的区分及评分方法，形成统一的评价标准（如表1所示），按照标准进行正式感官评价。每一项指标的得分为去掉最高分和最低分后的平均值。

各组分别选取大小一致的斑节对虾20尾，放入已沸腾的蒸锅中蒸制3 min后立即取出，冷却至室温后进行感官评价，评分结果采用9分制。

表1 斑节对虾的感官品质评价标准Table 1 The sensory evaluation standard of Penaeus monodon

1.4.4 质构分析

各组分别选取大小一致的斑节对虾10尾，放入已沸腾的蒸锅中蒸制3 min后立即取出，冷却至室温后，取虾背部肌肉前两节进行质构分析。以TPA模式对硬度、弹性、咀嚼度、紧密性进行测定，选用P/35探头，直径35 mm，测试前速度、测试速度、测试后速度均为1 mm/s，样品压缩形变量为40%，触发力为5 g。每个样品平行测定10次，结果取其平均值。

1.4.5 电子舌分析

取-80℃冻样，4℃缓慢解冻后，称取20 g虾肉，加入40 mL 超纯水，先匀浆再离心（4℃，5 000×g，10 min），过滤后取滤液25 mL置于电子舌专用烧杯中待分析。试验采用第五套传感器系统（包括SRS、GPS、STS、UMS、SPS、SWS、BRS 7 种传感器，其中 SRS、STS、UMS、SWS和BRS分别为对酸味、咸味、鲜味、甜味和苦味敏感的专一性传感器，GPS和SPS是通用型传感器，测试整体滋味），通过软件对信号值的分析，能够在0到12的刻度上比较不同样品间的各种滋味的相对强度。分析条件：样品采集时间：120 s；每次分析时间：180 s。采用自带软件进行主成分分析（principal component analysis，PCA）和味觉分析。

1.4.6 电子鼻分析

试验电子鼻检测采用德国Airsense公司PEN3便携式电子鼻系统，该电子鼻含有10个不同的金属氧化物传感器（如表2所示），组成传感器阵列。

表2 10种传感器性能描述Table 2 The performance description of ten sensors

取-80℃冻样，4℃缓慢解冻后，称取10 g虾肉置于125 mL的一次性样品杯中，双层保鲜膜封口，室温下静置2 min后测试。采用直接顶空吸气法进行测试，直接将进样针头插入含样品的一次性样品杯中进行测定。测定条件：采样时间为1 s/组；传感器自清洗时间为100 s；传感器归零时间为10 s；样品准备时间为5 s；进样流量为400 mL/min；分析采样时间为100 s。采用内置软件进行数据的采集与处理，并进行PCA和荷载分析（loading analysis）。

1.5 数据处理与统计分析

除感官评价和质构分析两个指标外，营养成分、持水力两个指标平行试验3次。结果都采用SPSS17.0软件进行数据计算和统计分析，保留两位小数，数据表示为平均值±标准差，数据表中同一列或同一行上标不同小写字母表示差异显著（P＜0.05），不同大写字母表示差异极显著（P＜0.01），相同字母表示差异不显著（P＞0.05）。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分与持水力

3种养殖盐度下斑节对虾的基本营养组成及持水力测定结果见表3。

表3 3种养殖盐度下斑节对虾的基本营养组成及持水力对比Table 3 The comparison of basic nutrition and water holding capacity of Penaeus monodon of three stocking salinities

由表3可知，在本研究设置的养殖盐度范围内，随着养殖盐度的增高，斑节对虾肌肉中：水分含量呈极显著降低的趋势（P＜0.01）；灰分含量呈极显著增高的趋势（P＜0.01）；不同组间粗蛋白含量差异不显著（P＞0.05），但整体上呈现出增高的趋势；总糖含量在Y1和Y2之间的变化不明显（P＞0.05），Y3分别与 Y1、Y2相比，有显著增高的趋势（P＜0.05）。随着养殖盐度的增高，斑节对虾肌肉的持水力呈现出极显著增高的趋势（P＜0.01），表明养殖盐度对斑节对虾肌肉的质构特性影响显著。

2.2 感官品质

3种养殖盐度的斑节对虾的感官评价结果见表4。

表4 3种养殖盐度下斑节对虾的感官评分结果Table 4 Sensory evaluation scores of Penaeus monodon of three stocking salinities

从表4中可以看出，随着养殖盐度的增高，斑节对虾的总体感官品质评分呈极显著增高的趋势（P＜0.01），这说明随着养殖盐度的增高，斑节对虾肌肉感官品质在总体上Y3最受欢迎，Y2次之，Y1最不受欢迎。在鲜味上，Y1的评分极显著低于Y2和Y3（P＜0.01），而 Y2 和 Y3的评分差异不显著（P＞0.05），说明Y2和Y3在鲜味上的受欢迎程度相当，Y1鲜味最差；在甜味上，随着养殖盐度的增大，斑节对虾的感官评分略有增高，但是Y1和Y2、Y2和Y3两两相比差异不显著（P＞0.05），只有Y1和Y3之间有显著差异（P＜0.05）；对于土腥味而言，三者之间的差异达到了极显著水平（P＜0.01），且随着养殖盐度的增高，斑节对虾的土腥味降低，评分和受欢迎程度增高；从质构上分析，养殖盐度增高，斑节对虾肌肉的硬度、弹性和咀嚼度均显著提高（P＜0.01）。综合以上分析可知，适度提高养殖盐度可改善斑节对虾肌肉的感官品质。

2.3 质构分析

3种养殖盐度下斑节对虾的质构分析结果见表5。

从表5中可以看出，随着养殖盐度的增大，斑节对虾肌肉的硬度、紧密性和咀嚼度都呈现出增高的趋势，其中硬度和咀嚼度在各组间的差异均达到了极显著水平（P＜0.01）；对于弹性而言，Y1分别与 Y2、Y3相比，均极显著地低于Y2或Y3，而Y2与Y3相比有降低趋势，但两者差异不显著（P＞0.05）；对于紧密性而言，Y1与Y2之间变化不显著（P＞0.05），Y3分别与Y1、Y2相比，有极显著增高的趋势（P＜0.01）。

表5 3种养殖盐度下斑节对虾的质构分析结果Table 5 The texture of Penaeus monodon of three stocking salinities

2.4 电子舌分析

2.4.1 PCA

3种养殖盐度下斑节对虾的电子舌主成分分析图见图1。

从图1中可以看出，第一主成分（PC1）与第二主成分（PC2）的贡献率之和达到了97.98%，能够很好地反映3种养殖盐度的斑节对虾样品的实际情况，且样品的 PCA识别指数（discrimination index）为97，表明在这3种养殖盐度的斑节对虾在滋味上存在明显的差异。在PCA图中，样品间的相对距离越大，表示样品间滋味的差异越大。经分析，Y1与Y3、Y1与Y2、Y2与Y3之间相对距离分别为386.23、324.46、137.75，因此Y1与Y3间的滋味差异最大，其次是Y1与Y2，最后是Y2与Y3。

图1 3种养殖盐度下斑节对虾的电子舌主成分分析Fig.1 The principal component analysis of the electronic tongue to Penaeus monodon of three stocking salinities

2.4.2 味觉分析

3种养殖盐度的斑节对虾各种滋味的相对强度值见表6，电子舌通过软件对信号值的分析见图2，能够在0到12的刻度上比较不同样品间的各种滋味的相对强度。

表6 3种养殖盐度下斑节对虾的各种滋味的相对强度值Table 6 Relative intensity of the different tastes of Penaeus monodon of three stocking salinities

由表6可知，3种养殖盐度下的斑节对虾均无酸味（SRS）和苦味（BRS）；3组斑节对虾均检测出咸味（STS），且咸味值随着养殖盐度的增高呈增高的趋势；鲜味（UMS）上，Y2和 Y3明显高于 Y1，而甜味（SWS）值上，Y2和Y3也略高于Y1。以上数据表明，电子舌分析的咸味、鲜味和甜味变化趋势与感官评价结果相一致。

2.5 电子鼻分析

2.5.1 电子鼻对斑节对虾挥发性气味的响应

电子鼻对3种养殖盐度的斑节对虾肌肉的挥发性气味的响应值做成的检测信号雷达图见图2。

图2 电子鼻对3种养殖盐度下斑节对虾肌肉的检测信号雷达图Fig.2 Radar map of detection signal of electronic nose to Penaeus monodon of three stocking salinities

从图 2 中可以看出，6（W1S）、7（W1W）、8（W2S）、9（W2W）号传感器比其他传感器的响应值变化更为明显，这表明甲烷等短链烷烃（6）、无机硫化物（7）、醇醚醛酮类（8）、有机硫化物和芳香成分（9）是3种养殖盐度下的斑节对虾肌肉主要的挥发性风味物质。

3种养殖盐度下养殖的斑节对虾在气味上的差异主要表现在9号传感器上，而对6、7、8号传感器的响应没有明显差异，即在有机硫化物和芳香成分上，三者有较为明显的差异。其中Y1的9号传感器响应值略小于Y2和Y3，而Y2和Y3之间差异较小。经以上分析可知，当养殖盐度由Y1升高到Y2时，斑节对虾肌肉的气味成分中有机硫化物和芳香成分增多，而养殖盐度由Y2升高到Y3时，该种成分无明显变化。

2.5.2 PCA分析

3种养殖盐度下斑节对虾的电子鼻主成分分析图见图3。

图3 3种养殖盐度下斑节对虾的电子鼻主成分分析图Fig.3 The principal component analysis of the electronic nose to Penaeus monodon of three stocking salinities

从图3中可以看出，第一主成分（1 main axis，90.96%）和第二主成分（2 main axis，8.96%）的贡献率之和达到了99.92%，基本涵盖了样品的全部信息，表明电子鼻可以有效区分3种养殖盐度下斑节对虾的挥发性风味；在第一主成分和第二主成分上，Y1、Y2、Y3之间均有显著差异，说明养殖盐度对斑节对虾肌肉的气味具有显著的影响。

2.5.3 Loadings分析

3种养殖盐度斑节对虾的Loadings分析图见图4。

图4 3种养殖盐度下斑节对虾的Loadings分析图Fig.4 The loading analysis of Penaeus monodon of three stocking salinities

在Loadings分析图中，如果某一个传感器的响应值（横纵坐标对应值）接近于零，则表示该传感器的识别作用可以忽略不计；如果越偏离于零，则表示该传感器在对样品的识别过程中起主要作用。从图中可以看出，在第一主成分上，6号和7号传感器相对偏离零的距离较大，贡献较大；在第二主成分上，8号和9号传感器相对偏离零的距离大，贡献较大。结合PCA可知，6、7、8、9号传感器在对3种养殖盐度的斑节对虾肌肉气味的区分过程中起主要作用，这四种传感器分别对甲烷等短链烷烃、无机硫化物、醇醚醛酮类、有机硫化物和芳香成分响应信号较强。

3 讨论

3.1 养殖盐度对斑节对虾肌肉基本营养成分的影响

斑节对虾对养殖盐度变化的适应主要是通过渗透调节功能来实现的[11-12]，这一过程的实现需要消耗能量，能量主要由糖类、脂肪、蛋白质等营养物质通过一系列生化反应提供，因此，盐度的变化必然会影响到水产动物体内各种营养成分的积累。Ye等[2]研究发现盐度对斑节对虾的各种能量参数（生长耗能、呼吸耗能、粪便耗能、排泄耗能、蜕皮耗能）有显著的影响，认为在盐度25‰的条件下斑节对虾净生长效率最高，超出20‰～35‰范围的盐度条件则会导致斑节对虾增加呼吸、排泄和蜕皮的能量消耗而不利于生长。在研究中，随着盐度的升高，水分含量逐渐降低的趋势和灰分含量逐渐升高的趋势就是由于斑节对虾在低盐胁迫下进行渗透调节造成的，而渗透调节所消耗的能量，影响到糖类和蛋白质等营养物质的积累，所以斑节对虾肌肉中的粗蛋白含量和总糖含量随养殖盐度的升高呈现出升高的趋势。Jiang等[19]对脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）进行了研究，发现随着养殖盐度（0‰～30‰）的升高，水分含量呈现降低的趋势，粗蛋白含量和粗灰分含量都呈现出升高的趋势，对梭鱼（Liza haematocheila）[20]和哈氏仿对虾（Parapenaeopsis hardwickii）[21]的研究也有相似的结果，本研究结果均与此文献报道一致。而何燕富等[22]对马来西亚红罗非鱼（Oreochromis mossambicus×O.niloticus）进行急性和慢性盐度胁迫试验得到的结果与以上研究存在差异，这是因为不同水产动物的等渗点不同，适宜的生长盐度环境也会不相同。

3.2 养殖盐度对斑节对虾肌肉风味的影响

在研究中，3种养殖盐度下斑节对虾的鲜味随着盐度的升高呈极显著增高趋势（P＜0.01）。研究发现呈味核苷酸和呈味氨基酸是水产动物中普遍存在的重要滋味物质，且呈味核苷酸和鲜味氨基酸共同存在时对鲜味具有协同增强的效果，其效果强于等量的任何一种单类物质[23]。徐小双等[24]对低盐养殖的异育银鲫（Carassius auratus gibelio）肌肉中的呈味物质进行研究，发现低盐浓度养殖的异育银鲫肌肉中各氨基酸含量和肌苷酸含量均高于普通淡水养殖的异育银鲫，认为适当提高养殖盐度有利于风味的改善，在以后的研究中可以检测斑节对虾肌肉中的呈味物质如游离氨基酸和核苷酸等成分的变化。土腥味也是本研究中3种养殖盐度下的斑节对虾在风味上的主要差异，Howgate[25]认为土臭素（geosmin，GSM）和二甲基异茨醇（2-methylisoborneol，2-MIB）是构成土腥味的关键物质，这类物质的存在会对水产品的风味造成不良影响。土腥味物质主要来源于水体中的微生物，Thaysen证明放线菌是鱼肉中土腥味的微生物来源[26]，有研究表明一些放线菌的代谢和生物降解会随着水质的富营养化而逐渐加快，产生的土腥味物质也不断升高[27]。本研究中土腥味随着盐度的降低呈极显著升高的趋势，可能是因为斑节对虾在低盐度环境中为了抵御低盐胁迫代谢加快，产生的代谢废物逐渐增多使水体逐渐富营养化，造成产土腥味物质微生物大量繁殖。

通过电子鼻分析发现，这3种不同养殖盐度下的斑节对虾在气味上的差异主要通过9号传感器（有机硫化物和芳香成分）来区分，甲烷等短链烷烃、无机硫化物、醇醚醛酮类、有机硫化物和芳香成分这几类气味成分是斑节对虾肌肉的主要挥发性气味物质，有研究者在凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）[28]、中国对虾（Penaeus chinensis）[29]和中华管鞭虾（Solenocera crassicornis）[30]也检测出了这几种挥发性成分，在以后的研究中可以利用气质联用仪（gas chromatograph-mass spectromete，GC-MS）来测定其中的挥发性气味成分。

3.3 养殖盐度对斑节对虾肌肉质构特性的影响

研究通过测定斑节对虾肌肉的持水力发现，随着养殖盐度的增大，斑节对虾肌肉的持水力呈极显著增高的趋势，并进一步结合感官评价和质构分析发现养殖盐度对斑节对虾肌肉的质构特性有明显地影响。Wu等[31]认为，肌肉硬度与水分含量成反比，本研究中斑节对虾肌肉中的水分含量随着养殖盐度的增高呈极显著降低的趋势，所以斑节对虾肌肉硬度随着养殖盐度的增高逐渐升高，硬度的变化也影响了其它质构指标的变化。在以后的研究中可以利用扫描电镜和透射电镜直观地观察这3种养殖盐度的斑节对虾肌肉的微观结构变化。