净化时间对微流水系统中鳙品质影响的研究

胡伟华 吕 昊 樊启学 熊善柏 袁勇超 王凌宇 王银海

(1. 华中农业大学水产学院, 武汉 430070; 2. 华中农业大学食品科学院, 武汉 430070)

人工养殖存在的放线菌、真菌和藻类等微生物会产生不良气味物质, 必定会在养殖鱼类体内积累和富集, 从而使鱼肉的品质和可接受程度降低[1];同时在当今的高密度、饲料喂养的养殖模式下, 养殖鱼类运动活性低, 对养殖鱼类的肌肉品质造成不良影响[2]。而随着人们生活水平的提高, 消费者对水产品质量的要求越来越高, 目前养殖鱼类的品质下降, 不能满足广大消费者的需求已成为养殖业发展的主要瓶颈[3]。

净化处理兴起于三文鱼的人工养殖, 它是指将人工养殖的鱼类转移至低密度、清洁、流动的水体中进行停食处理。研究表明净化处理能够改善鱼类运动状态并提升鱼机体健康水平[4], 同时能有效提升鱼类肌肉品质。Burr等[5]利用循环养殖系统(Recirculating aquaculture system, RAS)处理人工养殖的鲑和虹鳟, 结果表明能够减少鱼类肌肉中土腥素和2-甲基异莰醇等不良风味物质的积累。Giorgio等[15]研究表明, 饥饿和净化处理产生的肌肉品质提升效果在不同种类间存在差异, 养殖三文鱼净化90d以稳定和提升鱼肉品质, 而鳕净化处理12d就已经稳定。鳙(Aristichthys nobles)是我国淡水养殖规模和产量最大的淡水水产品之一。2016年我国鳙的总产量为3.48×109kg, 占全国淡水养殖总产量的10.95%[6], 在全国水产养殖中占有重要地位。鳙在养殖过程中也存在着养殖密度过高以及养殖水体环境中存在的放线菌、真菌和藻类等不良气味物质在鳙体内沉积等问题, 从而影响鳙肌肉的品质。目前关于净化处理对鱼肉品质的改善效果, 主要以研究鱼肉中腥味成分的积累代谢和脂肪酸含量及组成变化为主[7], 对净化处理过程中鱼肉质构、感官接受度等品质变化的研究报道较少, 对鳙等淡水鱼净化处理过程中鱼肉的品质变化情况尚未见报道。

本实验旨在研究净化处理对鳙肌肉常规营养成分、质构、气味、滋味等品质特性的影响, 探讨净化处理对鳙肌肉品质改良效果进行综合评价, 为鳙肌肉品质改良提供改良途径和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验对象

图 1 微流水净化设施示意图Fig. 1 Micro-water purification aquaculture system

商品鱼规格的鳙(1.5—2.5 kg/尾)转移至位于利用天然湖区建立微流水循环槽中(7.2 m×2 m×1.5 m=21.6 m3, 流量为0.3 m3/s, 图 1), 每槽密度为6.4 kg/m3,净化处理从10月10日持续至12月1日, 温度变化范围为9—18℃, pH变化范围为6.5—7.5, 氨氮、亚硝酸盐基本未检测出, 期间停止人工投饵和施肥。每10天从循环槽随机取5尾取样分析, 以未净化处理的鳙为对照组。使用MS-222 (间氨基苯甲酸乙酯甲磺酸盐) 2.0 mg/L麻醉后行取背部肌肉, 一半肌肉立即测定其质构参数和持水性, 另一半肌肉立即置于-80℃冻结并保存待测。

1.2 肌肉营养指标

鳙肌肉中的水分含量依照直接干燥法(101—105℃)测定。肌肉中粗蛋白含量依照凯氏定氮法测定(F=6.25)。肌肉中粗脂肪含量依照索氏抽提法测定。肌肉中灰分含量依照马弗炉灼烧法(550±15)℃方法进行测定。

1.3 肌肉质构指标

鳙背部肌肉的质构参数采用TA-TX Plus物性测定仪(Stable Micro Systems Ltd model, Blackdown Rural Industries, Surrey, UK)测定, 采用TPA模式(探头型号P36/R), 样品压缩距离为50%, 探头测试速度为1 mm/s, 压缩2次。

1.4 肌肉持水性

鳙背部肌肉的持水性采用离心法测定, 约0.5 g样品4000 r/min离心15min, 以离心前后样品质量的差值表示持水性。

1.5 肌肉滋味成分

鳙肌肉中水溶性蛋白含量采用福林酚法测定[8],酸度采用碱滴定法测定, 游离氨基酸含量采用茚三酮比色法测定[9]。

1.6 肌肉气味成分

鳙肌肉中挥发性盐基氮含量采用GB5009.44-2010《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中的半微量蒸馏法测定[10], 肌肉中羰基含量的测定参考Levine等[11]所述方法。

1.7 数据处理

采用SPSS 18.0统计软件的单因素方差分析(One-way ANOVA)对实验数据进行检验, 分析净化处理和对照组鳙肌肉营养成分含量是否存在差异,数据运用Excel 2007进行整理, 数据均采用平均值±标准误(X±SD)表示。差异显著度为 0.05。

2 结果

2.1 净化处理对鳙肌肉营养成分的影响

如表 1所示, 与对照组相比鳙鱼在净化处理后肌肉水分含量没有显著差异; 蛋白质含量随净化时间延长出现下降趋势, 在净化20后显著低于对照组;脂肪含量随净化时间延长出现下降趋势, 在净化50d时显著低于对照组和净化初期(0—20d); 灰分含量无显著变化。

2.2 净化处理对鳙肌肉质构特性的影响

如表 2所示, 鳙肌肉硬度随净化时间延长而显著上升, 由于在净化过程中运动活性增强以及高密度集约化养殖鳙肌肉中多余脂肪的消耗, 使净化处理鳙硬度更接近于野生同类[12,13]; 除在30d时出现波动外, 鳙净化处理后肌肉弹性、内聚性、咀嚼性、回复性显著高于0对照组; 肌肉弹性和回复性在净化20d和净化50d相当; 内聚性在净化50d低于净化20d; 黏着性和咀嚼性在净化50d时高于其他净化组。

表 1 净化时间对鳙肌肉营养成分的影响Tab. 1 The effect of the purification time on muscle nutrition ofAristichthys nobles

表 2 净化时间对鳙肌肉质构特性的影响Tab. 2 Effects of the purification time on muscle quality of Aristichthys nobles

2.3 净化处理对鳙肌肉持水性的影响

由图 2可以看出, 净化初期(10—20d)与净化后期(40—50d)肌肉持水性与对照组相当或略高于, 差异变化不显著, 但在净化30d时鳙肌肉持水性显著低于其他各组。除硬度外, 其他质构参数在净化30d时的变化与持水性的变化相符, 即在净化30d时出现明显的下降。

图 2 净化时间与肌肉中持水性关系Fig. 2 The relationship between the purification time and the water holding capacity

2.4 净化处理对鳙鱼滋味成分的影响

如表 3所示, 鳙肌肉水溶性蛋白含量在净化初期(0—20d)表现出上升, 净化20d时达到最高值, 显著高于其他净化时间, 在净化30d后出现明显下降,在净化50d时又出现上升趋势。游离氨基酸含量与水溶性蛋白含量变化趋势相类似。而酸度变化范围较小, 除净化初期略低外, 净化各时期的酸度差异均不大。

表 3 净化时间对鳙肌肉滋味成分的影响Tab. 3 Effect of the purification time on muscle taste of Aristichthys nobles

2.5 净化处理对鳙肌肉气味成分的影响

如图 3所示, 鳙肌肉挥发性盐基氮含量随净化时间延长而显著下降, 在净化50d时达到最低值。鳙肌肉羰基含量在净化初期(10d)时与对照组相当,并随净化时间延长而显著下降, 在40d时达到最低值。

图 3 净化时间与气味成分关系Fig. 3 The relationship of the purification time and muscle flavor

3 讨论

3.1 净化处理对鳙肌肉营养指标的影响

净化处理是一种常见水产养殖的行为, 在确保达到商品规格后, 通过空肠胃锻炼和去异味处理,提高肌肉品质[13]。饥饿期间鱼类将会动用身体贮存的能量来维持生命活动, 作为主要贮存能量的三大能源物质糖类、脂肪和蛋白质在饥饿过程中将会不同程度地被消耗[12]。Bar等[14]认为, 在饥饿状态下鱼类的代谢规律为3个时期： Ⅰ期(0—20d), 蛋白质和脂肪分解代谢提供主要能量; 在此后的较长时间稳定期命名为Ⅱ期(20—30d), 期间以脂肪分解代谢功能为主, 蛋白质分解程度较弱, 持续至鱼体脂肪储备达到极限; 稍后即转为蛋白质分解供能为主导的Ⅲ期(40—50d)。

由表 1的数据可得出, 净化0—20d可归类于蛋白质和脂肪分解代谢为主的Ⅰ期; Ⅱ期从20—30d,此时期蛋白质含量相对稳定; 达到40d, 脂肪含量基本维持不变, 蛋白质含量进一步下降归类于Ⅲ期。在试验中测定的鳙背部肌肉脂肪含量在前两个时期变化不明显, 并在净化10d时略有升高, 与鳕净化试验中的现象类似[14], 本试验中鳙机体代谢的前两个时期均持续20d左右, 在40d时进入Ⅲ期, Ⅰ期的时间跨度与条纹鲈、虹鳟和鲶的报道相近, 而Ⅱ期的持续时间较短[15—17]。Ⅱ期的持续时间可能受到温度、鱼种、鱼体大小和净化前鱼类能量储备的影响而有所差异。

3.2 净化处理对鳙肌肉质构的影响

Giorgio Palmeri饥饿可以认为是一种调节技术,因为它减少了鱼类肠道的粪便量, 降低了消化酶的活性, 提高了肠道内生化和微生物的相对稳定性。同时饥饿减少过多的脂肪沉积, 改变肌肉脂肪含量,促进健康的n-3MUFA含量。在质构参数上, 硬度随着净化处理时间的延长而提高, 而黏着性则出现不同程度降低; 进入20d时, 脂肪代谢程度加强, 肌肉硬度表现出直线上升趋势; 在以蛋白质消耗为主的Ⅲ期, 肌肉质构变化趋于平稳状态。这说明在净化过程中鳙肌肉的质构受到脂肪代谢的影响较蛋白质代谢影响高。同时, 也表明可通过人工手段进行控制营养物质代谢时期, 来调控鱼肉的物理特性。此方面的可行性和效果差异性有待进一步研究。

3.3 净化处理对鳙鱼肌肉持水性的影响

肌肉的持水性反应了肌肉蛋白质与水的相互作用以及结合水的能力, 通常与肌肉的嫩度和多汁性相关联[18]。良好的持水力的升高能够为肉类食品带来较好的弹性、内聚性、咀嚼性等质构特性[19]。鳙在净化0—20d和40—50d时蛋白质分解代谢程度高, 蛋白质分解过程中暴露出更多的水结合区域, 并产生亲水力强的多肽和肽段, 使此时期内肌肉持水性较强[20], 能有效地影响肌肉持水性, 增加肉类的嫩度。

3.4 净化处理对鳙肌肉滋味成分的影响

净化处理初期肌肉中较高含量的水溶性蛋白和游离氨基酸主要来源于此时期机体中较强的蛋白质分解代谢[20,21], 净化前20d, 肌肉水溶性蛋白含量的变化与持水力和质构参数的变化相符; 在30d左右时, 营养物质代谢以脂肪为主, 水溶性蛋白和游离氨基酸呈下降趋势; 至40—50d, 随着蛋白为主的代谢加强, 水溶性蛋白和游离氨基酸呈回升趋势。这与水溶性蛋白和游离氨基酸主要来源于肌肉中蛋白质的分解相符合。酸度与肌肉中水分含量相一致, 均无显著变化, 这与肌肉酸度与水分含量相关相一致。

3.5 净化处理对鳙肌肉气味成分的影响

由于养殖环境中的高密度和饲料投喂, 养殖水体中氨氮含量较净化水体高[21], 净化处理后鳙体内积累的氨氮逐渐排出, 即表现为肌肉挥发性盐基氮含量的降低[22,23]。肌肉羰基含量反映了肌肉蛋白质的氧化程度, 对照组和净化初期鳙鱼肌肉羰基含量高, 可能来自于养殖过程中的高密度、低溶氧环境造成的机体氧化应激, 并在净化处理后得到缓解[23—25]。

4 结论

净化处理能够有效缓解高密度养殖模式下鳙鱼肌肉中氨氮的积累和蛋白质氧化, 改善肌肉物性参数, 提升肌肉品质。蛋白质和脂质分解代谢产物能够改善鳙肌肉的滋味和风味特征。

在整个净化过程中鳙肌肉蛋白质和脂肪含量均出现下降, 挥发性盐基氮含量、羰基含量也呈显著下降趋势。净化处理前20d内鱼体发生较强的蛋白质和脂肪分解代谢, 肌肉的物理特性及风味特性随之也有较大变化。虽在40d左右时, 肌肉的物理性质及风味特性有显著提升, 但总体来看, 在净化处理20d后鳙肌肉的气味和滋味特征相对稳定。

综合鳙肌肉的物理性质、滋味和风味方面的变化, 并考虑净化处理不可避免的会使鱼类体重减轻和增加潜在的攻击性行为而导致外部损伤, 进而导致经济上的贬值, 故在微流水净化系统中鳙净化处理最佳时间为20d。