池塘工业化养殖与传统池塘养殖模式对大口黑鲈肌肉品质特性的比较研究

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(江南大学食品学院,食品营养与功能食品工程技术研究中心,江苏无锡 214122)

随着我国经济水平提高,居民对水产品的消费量和品质需求不断上升,建立高效健康的水产养殖模式是推动水产养殖可持续发展的重要方向。传统池塘养殖属于静水养殖模式,由于不能完全模拟鱼类的野外生活环境,且养殖容量大,水质调控能力较差,极易引起水体富营养化、水质指标超标等现象,导致鱼类生长缓慢、产量减少以及品质降低,不能满足绿色健康农业的发展需求[1]。近年来,池塘工业化生态养殖模式发展迅速,它是一种循环流水“圈养”模式,相较于传统养殖,具有提高饲料利用率、降低污染、提高经济效益等优势。流水养殖的鱼类在平均规格、产量和肌肉品质等方面均具有巨大发展潜力[2]。

鱼类生长发育受遗传特性等内部因素和摄食方式、饮食构成和水流刺激等外部因素的共同影响[3-4],水流刺激是改善鱼肉品质最关键的生态因素[5]。研究发现,中等流速(1～2 bls-1)水流刺激可显著增加鱼肉蛋白质含量,降低脂肪含量[6-8]。适度运动还可影响肌肉脂肪酸比例,显著提高氨基酸含量[8-10]。此外,水流刺激诱导鱼肉红白肌纤维肥大,引起蛋白质合成和积累率提高,促进鱼类体重增加[11]。鱼肉营养成分是其营养价值的具体体现,也直接影响鱼肉品质的高低。在池塘工业化养殖模式下,由于鱼类长时间受高强度水流刺激,其肌肉营养成分组成、质构特性及口感风味可能发生较大变化,相关影响有待进一步研究。

因此,本研究以大口黑鲈(Micropterussalmonides)为研究对象,比较分析了池塘工业化和传统池塘养殖模式对鱼肉营养成分、质构特性、氨基酸和脂肪酸组成的差异,以期为池塘工业化养殖体系的推广和肉质营养调控技术提供有价值的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大口黑鲈 江苏盐城正荣生态渔业有限公司养殖;鲈鱼饲料 浙江欣欣天恩水产饲料有限公司;三卡因甲磺酸盐(MS-222) (纯度98%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;氢氧化钠、甲醇、盐酸、高氯酸、磷酸、氢氧化钾、氯化钠 国药集团化学试剂有限公司。

电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;SCION SQ-456-GC气相色谱质谱仪 美国 BRUKER 公司;5804-台式高速冷冻离心机 上海艾本德公司;1260高效液相色谱仪 美国Agilent公司;QP2010气相色谱质谱仪 日本岛津公司;手持匀浆器 德国IKA公司。

1.2 实验方法

1.2.1 加州鲈养殖 1冬龄大口黑鲈亲本,体重0.75～1.0 kg/尾。采用大棚控温(20～25 ℃)强化培育,池塘面积4×667 m2,水深2 m;2016年5月20日,在亲本培育池铺设鱼巢等待产卵。产卵后,把带卵鱼巢悬浮于孵化池水的中层,保持微流水状态,流量2～4 m3/h,每天24 h 充气增氧,溶解氧达5 mg/L以上。孵化出的加州鲈仔鱼用淡水轮虫开口,后入土池培育,驯食浮性颗粒饲料,2个月后选取体长约为5 cm的幼鱼,随机分为静水养殖组和流水养殖组。静水养殖组采用传统池塘养殖,养殖密度2500尾/667 m2,池塘尺寸:90 m×60 m×2 m(长×宽×高)。流水养殖组采用流水槽养殖,每槽2万尾,流水池尺寸:20 m×5 m×2.5 m(长×宽×高),流速为3 cm/s。两组幼鱼均采用相同饲料喂养。

1.2.2 采样 分池培养12个月后,每组随机挑取体重约为500±55 g的健康鲈鱼12条,三卡因甲磺酸盐(MS-222)麻醉。取鱼背部轴上肌同一部位分别进行理化特性、脂肪酸含量及氨基酸含量的测定与质构分析。

1.2.3 指标的测定

1.2.3.1 肌肉理化特性的测定 肌肉营养成分参照国家相关标准进行测定:水分,采用105 ℃直接干燥法测定[12];灰分,采用马弗炉挥发恒重法测定[13];粗脂肪,采用索氏抽提法测定[14];粗蛋白,采用微量凯氏定氮法测定[15];pH测定:取10 g鱼肉匀浆与50 mL去离子水混合后,用pH计测定;羟脯氨酸和胶原蛋白按试剂盒说明测定。

1.2.3.2 肌肉质构参数的测定 样品采用质构仪进行全质构测定(TPA)。将鱼块切成 1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm 规格,检测探头为P35圆柱型探头,测试前速度为1 mm/s,测试后速度为1 mm/s,测试速度为1 mm/s,压缩比为75%,每个样品重复3次[16]。

1.2.3.3 肌肉脂肪酸的测定 用手持匀浆器分别将取样肌肉辗成肉糜并搅拌均匀。取200 mg肉糜于提脂瓶中,加2 mL氯仿/甲醇(1∶1 v/v)溶液,加入150 μL浓度为10 mg/mL的C24∶1溶液作为内标,经30000 r/min匀浆30 s后,再加1 mL甲醇溶液,混匀后3000 r/min离心3 min,转移三氯甲烷层到新的提脂瓶中,氮气吹干。加入1 mL 10%盐酸甲醇溶液,60 ℃水浴3 h,加入饱和生理盐水和2 mL正已烷,混匀后3000 r/min离心3 min,取上清于GC瓶中,GC-MS测定。根据保留值进行定性分析,用内标法进行定量分析。

GC-MS主要技术参数:高纯氦气为载气,流速8 mL/min,程序升温;气化温度250 ℃;离子源温度230 ℃;电力电压70 eV;进样量1 μL;检测器电压350 V[16]。

1.2.3.4 肌肉中氨基酸的测定 总氨基酸测定参照GB 5009.124-2016食品安全国家标准《食品中氨基酸的测定》的方法进行样品处理。样品经酸(6 mol/L HCl溶液)水解后用高效液相色谱进行氨基酸的测定,样品经碱(5 mol/L NaOH溶液)水解后,同机单独测定色氨酸含量。游离氨基酸测定,样品加入10%三氯乙酸溶液,4500 r/min离心20 min,取上清液,pH调至2.2,使用正亮氨酸作为定量内标,高效液相色谱仪测定。

HPLC主要技术参数:色谱柱Diamonsil-C18(5 μm,4.6 mm×250 mm),紫外检测器(260 nm);流动相:A:0.05% H3PO4溶液,B:95%甲醇溶液;进样量:10 μL;流速:1.0 mL/min;柱温为30 ℃[16]。

1.3 数据处理与分析

实验数据用Excel和SPSS v19.0软件进行统计分析,显著性方差分析法采用单因素方差分析Duncan检验,检测限为0.05,结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 养殖模式对肌肉理化特性的影响

对静水养殖组和流水养殖组肌肉水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白质、羟脯氨酸、胶原含量等理化参数进行测定,结果如表1所示。静水养殖组肌肉蛋白质含量约为(181.85±15.08) mg/g,而流水养殖组可高达(220.35±10.69) mg/g,显著高于静水养殖组(p<0.05)。蛋白质是鱼肉的主要营养成分,一般占20%左右[17],本研究结果表明,流水养殖模式可促进鱼体生长发育,提高鱼肉蛋白质含量和营养价值。胶原蛋白广泛存在于动物结缔组织中,与鱼肉结构、柔韧性和质地密切相关,在很大程度上决定了肌肉的系水性能。胶原蛋白含量的增加可使肌肉具有较高的机械强度[18],在一定程度上改善鱼肉嫩度和适口性[5]。本研究发现流水养殖组羟脯氨酸和胶原蛋白含量均极显著高于静水养殖组(p<0.01),表明流水养殖对鲈鱼肌肉品质和口感具有明显的改善效果。

表1 静水养殖组和流水养殖组的肌肉理化参数Table 1 Physiochemical parameters in flesh of lentic and lotic perch

按鱼体脂肪含量,可将鱼肉分为少脂(<2%),低脂(2%～4%),中脂(4%～8%)和高脂(>8%)4个类型[19]。通常肌肉粗脂肪含量降低,会增大肌束之间的摩擦力,降低肌肉嫩度,增加肌肉的咀嚼性,引起口感的变化。由表1可知,静水养殖组鱼肉脂肪含量约为(63.24±8.31) mg/g,属于中脂类型,而流水养殖模式可显著降低脂肪含量(p<0.05),仅为(42.44±7.04) mg/g,接近于低脂类型。由于流水养殖鲈鱼在流速为3 cm/s的循环水槽中生长,充分模拟了野生鱼类的生活环境,不但保证了养鱼段水体有充足的溶解氧,而且还提高了鱼群的活跃度,增加能量利用,进而使鱼肉呈现出高蛋白、低脂肪的特点。

2.2 养殖模式对肌肉质构参数的影响

鱼肉的品质由口感、外观、加工特性等诸多方面共同决定,并受本身质构特性、营养组成、色泽等因素的影响,其中质构特性是影响消费者接受度的重要因素之一[20]。如表2所示,流水养殖组肌肉胶黏性、咀嚼性、弹性和硬度均显著高于静水养殖组(p<0.05),而黏聚力略低于静水养殖组,但无显著差异(p>0.05)。一般认为肌肉硬度越大,抵抗牙齿挤压的能力越大,肌肉纤维断裂所需的形变越大,胶黏性就越大,同时咀嚼性也会更好。本研究结果表明相较于静水养殖,流水养殖模式下鱼肉肉质更加紧实有嚼劲,受热处理后不易变烂,口感更好,会更受消费者欢迎。肌肉的质构特性与其化学成分有关[21],其中硬度和咀嚼性与蛋白质含量呈显著正相关,与水分、脂肪呈负相关,影响鱼肉的机械强度[22]。流水养殖鲈鱼鱼肉具有低脂、高蛋白和含水量低的特点,这可能是影响其肌肉质构特性的主要原因之一。

表2 不同养殖模式下鲈鱼的肌肉质构参数Table 2 Texture parameter in lentic and lotic perch

2.3 养殖模式对肌肉脂肪酸组成及含量的影响

如表3所示,两组鱼肉共检测出22种脂肪酸,其中饱和脂肪酸7种,单不饱和脂肪酸6种,多不饱和脂肪酸9种。流水养殖组饱和脂肪酸(SFA)总含量略高于静水组,其中棕榈酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)含量较高,这与Tang X等[23]报道一致。流水养殖组单不饱和脂肪酸(MUFA)总含量略高,且油酸(C18∶1n-9)含量显著高于静水养殖组(p<0.05)。此外,流水养殖组多不饱和脂肪酸含量(PUFA)、ω-6脂肪酸含量及亚油酸(C18∶2n-6)、二十碳二烯酸(C20∶2)含量均显著高于静水养殖组(p<0.05),EPA(C20∶5n-3)和DHA(C22∶6n-3)亦表现出相同的趋势。

表3 不同养殖模式下鲈鱼肌肉脂肪酸含量分析Table 3 Fatty acid for perch between standing water and flowing water

鱼类的生活环境影响鱼肉脂肪酸组成,以不饱和脂肪酸组成和含量上的差异最为明显。自然环境下鲈鱼喜欢生活于溶氧量高、水流湍急的水体中,相比于静水养殖,流水养殖模式下鲈鱼运动强度更大,脂肪含量低[24],引起多不饱和脂肪酸含量产生差异[25]。多不饱和脂肪酸有多种营养功能,对人体具有缓解心脏病、抑制癌症等功效[26]。高含量的多不饱和脂肪酸还能显著增加肉质香味,在一定程度上反映肌肉的多汁性[27]。因此,从脂肪酸这个角度分析,流水养殖模式对鲈鱼的风味和营养价值具有明显地提升作用。

2.4 养殖模式对肌肉氨基酸组成及含量的影响

如表4所示,鱼肉中共检测到18种氨基酸,其中包括8种必需氨基酸(Thr、Val、Met、Phe、Ile、Leu、Lys、Trp),3种半必需氨基酸(His、Arg、Gys)和3种非必需氨基酸(Ser、Tyr、Pro)。流水养殖组肌肉中各必需氨基酸的含量均高于静水养殖组,以Val、Leu、Ile的含量最为显著(p<0.05)。Val、Ile、Leu作为支链氨基酸(BCAA)是构成体蛋白的20种氨基酸中的重要成员,支链氨基酸在动物体蛋白中的含量很高,尤其是在肌肉蛋白中所占的比例[28]。在叶元土等[29]的研究中,鱼类肌肉中BCAA的含量占必需氨基酸总量(除色氨酸)的23%～48%,其中大部分鱼BCAA含量都在35%～40%,这表明BCAA营养在鱼类生长中有着举足轻重的作用。Val是蛋白质合成的原料,与Ile作为支链氨基酸都有促进氮存储和抑制蛋白质分解的作用[30-31]。支链氨基酸可促进糖异生,Val可最终进入三羧酸循环,生成ATP[32]。有研究表明,BCAA缺乏会抑制淋巴细胞的生长发育,降低机体的免疫功能[33]。在流水养殖下,这三种氨基酸含量均显著高于静水养殖组,所以流水养殖下的鲈鱼在蛋白质的合成与讲解的调节作用、氧化供能和机体免疫能力方面都比静水养殖组表现突出。此外,两组鱼肉Asp和Glu的含量远远大于其他的氨基酸含量,且Glu在流水养殖组中含量较高,具有显著性差异(p<0.05)。Asp和Glu是呈鲜味的特征性氨基酸,含量越高肉质越鲜美[34]。本研究结果表明流水养殖模式影响肌肉氨基酸组成的差异,对鱼肉品质提升具有显著作用。

表4 不同养殖模式下鲈鱼肌肉总氨基酸含量分析Table 4 Total amino acid for perch between standing water and flowing water fish

3 结论

比较分析了池塘工业化养殖模式(流水养殖)和传统池塘养殖模式(静水养殖)对鲈鱼肌肉营养成分和品质特性的影响。结果显示,与静水养殖组相比,流水养殖组鲈鱼肌肉蛋白质、羟脯氨酸和胶原蛋白含量显著提高(p<0.05),脂肪含量显著降低(p<0.05),肌肉胶黏性、咀嚼度、弹性和硬度表现出较大差异。流水养殖组鱼肉多不饱和脂肪酸、ω-6脂肪酸及亚油酸含量均显著高于(p<0.05)静水养殖组。此外,两种养殖模式下鱼肉氨基酸种类和组成相似,流水养殖组必需氨基酸、呈味氨基酸的含量较高。本研究结果表明流水养殖模式下的鲈鱼肉质更加紧实有嚼劲,营养价值更高,可为池塘工业化养殖模式的改进与推广提供有价值的理论指导。