德清青虾肌肉品质特性及其主成分分析

何涓源，余 翔，冯艳丽，张润峰，陈利忠，黄 昊1,,*

（1.湖北师范大学生命科学学院，湖北黄石 435002；2.食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室，湖北黄石 435002；3.浙江恒通生物科技股份有限公司，浙江湖州 313200）

青虾学名日本沼虾（Macrobrachium nipponense），又称河虾，其肉质细嫩、味道鲜美且营养丰富，深受消费者的青睐，是我国重要的淡水养殖虾类[1]。浙江省德清县素有养殖青虾的传统，至今已有30 余年历史，目前德清境内青虾养殖水面超过10 万亩，2019 年青虾产量超过7400 吨，约占浙江省青虾总产量的四分之一[2]，是全国重要的优质青虾养殖基地。

随着青虾产业的蓬勃发展，近年来众多学者围绕青虾开展了大量研究，但主要关注在青虾遗传多样性、饲料营养和养殖技术等方面[3-5]，而对于青虾肌肉品质的研究还未见报道。已有的对淡水虾肌肉品质的研究大多集中在克氏原螯虾[6-8]上，研究表明，淡水虾的肌肉品质是对其肌肉质构属性和营养特性的总体反映，是评判淡水虾原料质量高低的决定因素。梁洁等[6]通过对稻田与清水养殖模式下的克氏原螯虾的相关肌肉品质指标进行检测，确定稻田养殖的克氏原螯虾肌肉品质（营养价值和食用品质）优于清水养殖的克氏原螯虾。徐晨等[8]对南京浦口、苏州太湖和宿迁泗洪地区的克氏原螯虾肌肉品质进行比较，确定宿迁泗洪地区的克氏原螯虾粗蛋白含量较高，南京浦口地区克氏原螯虾的浓郁鲜味是其肌肉内较高的呈味氨基酸含量所致。因此，近年来围绕克氏原螯虾肌肉品质开展的大量卓有成效的研究不仅为克氏原螯虾的育种、饲料开发和养殖模式探究提供了客观数据评价，更为后续克氏原螯虾的深加工提供了详实的数据参考，在解决克氏原螯虾产业发展瓶颈问题的同时，也为德清青虾产业的发展提供了借鉴，现实意义重大。

本研究从德清青虾产业发展实际出发，以德清县青虾主产区收集的高品质青虾为研究对象，对其肌肉质构参数、一般营养成分、氨基酸和脂肪酸组分进行测定，在定性、定量表征出德清青虾肉质品质的基础上，采用Pearson 相关性检验以及主成分分析法对影响德清青虾肉质的因素进行分析。研究结果可为建立、健全德清青虾质量标准化体系和德清青虾的进一步加工利用提供理论依据，具有较强的理论和实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

青虾样品 于2019 年2 月24 日随机采集于德清县三合乡和钟管镇2 处青虾专业市场，以鲜活状态运输至实验室，按照平均体重（5.02±0.64）g，平均体长（7.79±0.12）cm 的规格筛选出100 尾青虾作为测定样品，取10 尾新鲜青虾进行质构测定，剩余90 尾青虾用液氮快速冻结后包装置于-70 ℃冰箱贮藏待用；硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、石英砂、乙酸镁、无水乙醚、甲醇、盐酸、磷酸二氢钠、氢氧化钠、三氟化硼 均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

TMS-PRO 质构仪 美国 FTC 公司；马弗炉上海博迅实业有限公司医疗设备厂；K9860 全自动凯氏定氮仪 山东海能科学仪器有限公司；SF7-30 冠亚肉类水分测定仪 深圳市冠亚电子科技有限公司；1100 高效液相色谱、7890 高效气相色谱 美国安捷伦科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 肌肉质构特性测定 参照王伟[9]的报道，将10 尾新鲜青虾洗净，解剖取尾部肌肉，使用质构仪对肌肉样品进行质地多面分析（TPA，Texture Profile Analysis），测定指标包括硬度、粘附性、内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性和剪切力等，测定参数：p/50 探头，测前速度1 mm/s，测定速度2 mm/s，测后速度2 mm/s，压缩比例为40%。

1.2.2 肌肉中常规营养成分测定 将冷冻青虾样品置于4 ℃冰箱充分解冻24 h，然后解剖取出完整尾部肌肉用于营养成分测定。水分含量采用GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中直接干燥法测定；粗灰分含量采用GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中马弗炉灼烧法测定；粗蛋白含量采用GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定；粗脂肪含量采用GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏抽提法测定。

1.2.3 肌肉中脂肪酸和氨基酸组分测定 脂肪酸和氨基酸的测定分别按GB 5009.168-2016《食品中脂肪酸的测定》和GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》中的方法。

1.2.4 营养品质评价 青虾肌肉蛋白质的氨基酸评分（Amino acid score,AAS）、化学评分（Chemical score,CS）和必需氨基酸指数（Essential amino acid index,EAAI）计算公式如下[10]：

1.3 数据处理

试验数据采用SPSS 18.0 统计软件进行数据分析，实验结果以平均值±标准偏差来表示，显著性检验采用One-way ANOVA 程序进行方差分析，Duncan’s 法进行多重比较，双变量分析相关性，采用因子分析进行主成分分析，P＜0.05 为差异显著性标准。

2 结果与分析

2.1 德清青虾肌肉质构特性分析

TPA 是肉质检测中最常用的模式，利用质构仪模拟口腔对肌肉的咀嚼过程，通过对肌肉的重复压缩，形成一系列测试数据来定量评价肉质特性。本研究测定的德清青虾肌肉质构特性如表1 所示，其硬度1994.49 g，剪切力1178.01 g，弹性0.87 mm，凝聚性0.18，黏性 355.56 g，咀嚼性314.54 g。目前还未见关于青虾肌肉质构特性的相关报道，本实验将肌肉质构结果对比已报道的高品质盱眙克氏原螯虾（稻虾互作模式）质构结果，除凝聚性相对略低外，德清青虾肌肉的硬度、弹性和咀嚼性均高于盱眙克氏原螯虾（稻虾互作模式）。相关研究表明肌肉硬度越大，黏性就越大，肌肉的咀嚼性也更好[11]，本研究结果与之相符，说明德清青虾肌肉紧实有弹性，具有较好的口感。

表1 德清青虾肌肉质构特性Table 1 Textural properties in muscle of Deqing shrimp

2.2 德清青虾肌肉常规营养成分分析

青虾的腹部肌肉是最主要被选择的食用部位，其常规营养成分水分含量、粗蛋白、粗脂肪和灰分不仅是肌肉组成的基本成分，而且是评价肉质品质的重要指标[13]。本研究测定的德清青虾肌肉常规营养成分含量如表2 所示，其水分含量为73.238%，粗蛋白15.663%，粗脂肪0.8%，灰分1.39%，与盱眙克氏原螯虾、澳洲淡水龙虾和凡纳滨对虾三种公认高品质水产品相比，其水分含量略低于淡水虾（盱眙克氏原螯虾和澳洲淡水龙虾）但高于海水虾（凡纳滨对虾），而其粗蛋白、粗脂肪和灰分含量跟淡水虾（盱眙克氏原螯虾和澳洲淡水龙虾）含量接近，但均低于凡纳滨对虾（25.600%、1.0%、1.80%）。彭永兴等[14]研究表明，海水虾的粗脂肪、粗蛋白和粗灰分含量普遍高于淡水虾，本研究结果与之相符。以上结果表明，与其它优质淡水水产品一样，德清青虾肌肉具有高蛋白、低脂肪的营养特性，是一种优质食用淡水虾产品。

表2 德清青虾与其它水产品肌肉中常规营养成分比较（%鲜重）Table 2 Comparison of nutritional components in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

2.3 德清青虾肌肉脂肪酸组分分析

脂肪酸不仅是青虾肌肉组织重要的组成成分和功能性成分[17]，且与产品的风味成分密切相关[18]，因此，对青虾肌肉内脂肪酸组分进行定性定量表征是评判青虾肉质品质高低的关键。本研究中德清青虾肌肉中共检测出21 种具有统计意义的脂肪酸组分，其中饱和脂肪酸（Saturated fatty acid,SFA）12 种，单不饱和脂肪酸（Monounsaturated fatty acid,MUFA）5 种，多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid,PUFA）4 种。与之对比的盱眙克氏原螯虾有15 种脂肪酸组分，其中SFA 和MUFA 均为4 种，PUFA 有7 种；其次是鄱阳湖克氏原螯虾有13 种，其中SFA 和PUFA 均有5 种，MUFA 有3 种；最少的是澳洲淡水龙虾有11 种，其中SFA 和MUFA 均为4 种，PUFA 为5 种。

在德清青虾肌肉SFA 中含量最高是棕榈酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0）。对比棕榈酸（C16:0）组分含量，鄱阳湖克氏原螯虾（21.50%）最高，澳洲淡水龙虾（16.10%）和德清青虾（14.53%）其次，盱眙克氏原螯虾（12.01%）最低。而对比硬脂酸（C18:0）含量，德清青虾（10.61%）最高，其次是澳洲淡水龙虾（10.10%）和鄱阳湖克氏原螯虾（8.64%），最低的是盱眙克氏原螯虾（6.61%）。在油脂营养学上一般认为棕榈酸等饱和脂肪酸的摄入会增加人体内低密度脂蛋白含量[19]，进而引起健康隐患，但Senyilmaz-Tiebe 等[20]研究证实饮食中硬脂酸（C18:0）的摄入不仅不会导致人体心血管疾病，而且能降低血液中胆固醇含量，降低心脏病疾病的隐患。由于德清青虾相对其它水产品，肌肉中硬脂酸（C18:0）含量相对较高，因此，推断其SFA 具有较好的油脂营养价值。虽然德清青虾∑SFA 达到38.78%，高于其它三种水产品，但换算成净含量也仅为1.3450 g/ 100 g 虾肉。英国饮食指南建议饱和脂肪酸每日摄入量女性为20 g，男性为30 g[21]，据此推测，人体每日从德清青虾中摄入的饱和脂肪酸量远低于建议摄入标准，基本不存在饱和脂肪酸过量摄入的营养学隐患。

MUFA 和PUFA 在油脂营养学上被公认是对人体健康有益的物质，美国心脏病协会认为人体适量摄入MUFA 能够帮助人体降低血液中胆固醇含量，而PUFA 的摄入可以改善人体血液中脂质水平，进而降低患心脏病和中风的危险[22]，检测结果显示，德清青虾的∑MUFA 为23.44%，低于其它3 组水产品。在∑PUFA 上，德清青虾为37.79%，高于其他三组水产品。为合理、健康地食用油脂，世界卫生组织（World health organization,WHO）/联合国粮农组织（Food and agriculture organization,FAO）对居民膳食脂肪酸摄入推荐比例为∑SFA:∑MUFA:∑PUFA 为1:1:1[23]。从实验结果中可看出（见表3），4 种水产品的三种脂肪酸含量比例均接近1:1:1，因此均具有较高的油脂营养价值，其中最接近的是澳洲淡水龙虾和盱眙克氏原螯虾，德清青虾由于SFA 较高，MUFA 含量较低，导致三种油脂比例稍逊于澳洲淡水龙虾和盱眙克氏原螯虾，需要后续在养殖过程中通过饲料或养殖方式的调整进一步优化其品质。

表3 德清青虾与其它水产品肌肉中脂肪酸组成比较（%鲜重）Table 3 Comparison of fatty acid composition in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

必需脂肪酸组分是人体自身不能合成而依靠从食物中摄取的重要营养成分，例如EPA（C20:5）和DHA（C22:6）等，研究表明这类多不饱和脂肪酸多来源于海藻、鱼、虾蟹等水产品，其中EPA 不仅是重要的脂质营养素，而且具有降血脂、抗癌、预防心脑血管和糖尿病等疾病的功效[25]。本研究结果显示，德清青虾肌肉内EPA（23.45%）含量高于其它三种水产品，这表明经常摄入德清青虾等优质水产品有利于补充人体所需的必需脂肪酸组分，对保持人体健康有益。

2.4 德清青虾肌肉氨基酸组分分析

德清青虾肌肉中共检测到17 种氨基酸组分（表4），包括8 种人体必需氨基酸（Essential amino acid,EAA）和9 种非必需氨基酸（Non-essential amino acid,NEAA），9 种NEAA 中包括4 种鲜味氨基酸（Delicious amino acid,DAA），在对照的三种水产品中，除澳洲淡水龙虾肌肉检测出16 种氨基酸组分（未检出胱氨酸）外，其他两组水产品中检测出氨基酸组分均为17 种。必需氨基酸是人体自身不能合成而必须通过从外界摄入的氨基酸，对促进机体生长发育作用极大，与其它高品质水产品相比，德清青虾肌肉中∑EAA（7.96%）最高，其次是鄱阳湖克氏原螯虾（6.68%）和澳洲淡水龙虾（6.07%），盱眙克氏原螯虾（5.81%）最低，可见德清青虾相比于其他优质水产品，必需氨基酸营养价值更高。在鲜味氨基酸含量上，鄱阳湖克氏原螯虾的鲜味氨基酸（6.50%）最高，其次是盱眙克氏原螯虾（6.14%）和澳洲淡水龙虾（5.89%），德清青虾（3.57%）含量相对较低，这可能与品种[12]和养殖过程中的摄食情况有关。

表4 德清青虾与其它水产品肌肉中氨基酸组成比较（% 鲜重）Table 4 Comparison of amino acid composition in muscle between Deqing shrimp and some other aquatic(% wet weight basis)

WHO/FAO 提出蛋白质理想模式应为：∑EAA/∑AA 高于40%，∑EAA/∑NEAA 高于60%[26]。四组虾的∑EAA/∑AA 和∑EAA/∑NEAA 比较中，德清青虾（51.50%、106.20%）最高，澳洲淡水龙虾（37.80%、79.03%）其次，盱眙克氏原螯虾（35.72%、69.74%）和鄱阳湖克氏原螯虾（33.91%、70.03%）最低，其中∑EAA/∑AA 比例只有德清青虾超过40%的标准，且∑EAA/∑NEAA 更是达到了106.2%，因此四组水产品中德清青虾的肌肉蛋白质质量最优。

对肌肉蛋白质营养品质的评价通常是由必需氨基酸的种类和比例决定，主要评价指标为氨基酸评分（AAS）、化学评分（CS）和必需氨基酸指数（EAAI）。德清青虾的必须氨基酸组成评价如表5 所示，以AAS 和CS 进行评分时，德清青虾的第一、第二限制氨基酸均为Val、Leu，其它的EAA 均大于1。鄱阳湖克氏原螯虾AAS 评分中除Lys 大于1 外，其余EAA 均小于1，所有EAA 的CS 评分均小于1。盱眙克氏原螯虾AAS 评分中Leu、Lys 和Met-Cys 大于1，其余小于1，EAA 的CS 评分中除Lys 大于1外，其余CS 评分均小于1。澳洲淡水龙虾EAA 的AAS 评分中，Met-Cys、Val 和Thr 分为第一、二、三限制氨基酸，EAA 的CS 评分中除Lys 大于1，其余均小于1。4 组水产品的EAAI 结果中，德清青虾（75.55%）最高，其次分别为澳洲淡水龙虾（70.00%），盱眙克氏原螯虾（66.42%）和鄱阳湖克氏原螯虾（56.36%）。以上必需氨基酸评价结果均表明德清青虾含有丰富且均衡的必需氨基酸，肌肉营养价值较高。

表5 德清青虾与其它水产品肌肉中必需氨基酸组成评价Table 5 Evaluation on essential amino acid composition in muscle of Deqing shrimp and some other aquatic

2.5 相关性及主成分分析

由表6 可知，青虾肌肉中水分和粗蛋白两种常规营养成分对肌肉的质构指标基本无影响（P＞0.05），粗脂肪含量与硬度呈显著正相关（P＜0.05），相关系数达到0.628，胡芬等[27]对淡水鱼肉质构特性与营养成分的相关性分析结果与之一致。粗脂肪含量与黏性呈显著负相关（P＜0.05），相关系数达到-0.583，研究表明肌肉的黏性与咀嚼性呈正相关[11]，据此推测，德清青虾较好的咀嚼性与其肌肉中较低的粗脂肪含量密切相关。

表6 德清青虾肌肉营养成分与质构指标相关性分析Table 6 Correlations between nutritional components and TPA properties of Deqing shrimp muscle

对影响青虾肌肉品质的主成分进行分析（表7），从10 项指标中提取出3 个主成分变量来替代原来的10 项肉质指标进行评价，3 个主成分变量的累计方差贡献率为82.403%，基本能够反映出原有的变量信息。

表7 影响肉质的主成分Table 7 Principal components affecting meat quality

由表8 主成分载荷矩阵可知：

表8 影响肉质的主成分载荷矩阵Table 8 Loading matrix of principal components affecting meat quality

第一主成分变量 F1=-0.027X1+0.037X2-0.152X3-0.06X4+0.211X5-0.021X6+0.19X7-0.136X8+0.21X9+0.208X10；代表变量为硬度、黏性、咀嚼性、弹性。

第二主成分变量 F2=0.377X1+0.054X2+0.146X3+0.379X4+0.075X5+0.275X6+0.063X7-0.219X8-0.008X9+0.016X10；代表变量为粗灰分、水分、剪切力。

第三主成分变量 F3=0.097X1-0.62X2+0.263X3+0.126X4+0.001X5-0.122X6+0.287X7+0.345X8+0.136X9+0.167X10；代表变量为凝聚性。

主成分分析结果说明影响德清青虾肌肉肉质的最主要因素是硬度、黏性和咀嚼性等质构指标和粗灰分、水分等常规营养成分，而且质构指标的优先性更强，说明质构指标对德清青虾肌肉感官品质影响更大，而肌肉口感比肌肉的营养价值更能影响德清青虾肌肉的质量，决定消费者的购买意向。因此，在后续德清青虾加工过程中应充分考虑这些因素，尽可能地降低肌肉质构特性的损失，来保障产品质量，满足消费者的需求。

3 结论

德清青虾在肉质上表现为紧实有弹性，肌肉中水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分等常规营养成分的含量分别为73.238%、15.663%、0.8%和1.39%，与其它品种的高品质淡水虾接近，具有高蛋白、低脂肪的营养特性。德清青虾肌肉的脂肪酸比例较均衡，硬脂酸（C18:0）、∑PUMA 和EPA 的含量分别为10.61%、37.39%、23.45%，均高于其它品种优质淡水虾，因此具有较好的油脂营养价值。德清青虾肌肉的氨基酸种类齐全，必需氨基酸含量为7.96%，EAAI 也达到75.55，符合FAO/WHO 标准且优于其它品种淡水虾，是一种优质全蛋白食品。另外，德清青虾肌肉较好的咀嚼性与其肌肉内较低的粗脂肪含量密切相关，硬度、黏性和咀嚼性等质构指标对德清青虾肌肉感官品质的影响最大。综上所述，德清青虾肌肉具有较优的质构和营养特性，是一种优质淡水虾类食品，本研究为德清青虾质量体系建设和后续的德清青虾深加工提供了理论依据。下一步，研究团队将根据德清青虾肌肉特性，探索不同加工方式对青虾产品质量的影响，并通过集成创新开发出适合德清青虾深加工的加工工艺及装备。