野生与养殖许氏平鲉肌肉营养和风味对比分析

赵玲，王善宇，刘淇，高峰涛，尉岩

1.中国水产科学研究院 黄海水产研究所，山东 青岛 266071；2.潍坊学院 生物与海洋学院,山东 潍坊 261061；3.哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001；4.山东耕海海洋科技有限公司,山东 烟台 264003

0 引言

许氏平鲉(Sebastesschlegeli)，也被称为黑鲪，属于鲉形目(Scorpaeniformes)鲉科(Scorpaenidae)平鲉属(Sebastodes)，是一种分布在中国、日本、朝鲜和俄罗斯北部海岸的冷暖性近海底食肉鱼类[1]。许氏平鲉肉质鲜美、营养丰富，深受消费者喜爱，是中国北方沿海地区重要的海水网箱养殖经济鱼类之一[2-3]。

水产品的营养和风味品质受养殖环境、投食饵料、贮存加工方式等多种因素影响。目前，国内外对许氏平鲉的研究主要集中在繁育养殖[4]、生物学[5]及营养需求方面[6-7]，而不同生长环境的许氏平鲉肌肉营养成分相关研究报道较少。李智慧等[8]研究了不同生长环境下许氏平鲉肌肉的品质，王婧文等[9]对比分析了烟台、青岛、威海、日照、丹东及大连6个地区不同群体许氏平鲉肌肉的营养成分。另外，随着人们对水产品感官品质的要求不断提高，水产品的风味引起众多专家学者的关注，同时风味也是直接影响消费者喜爱程度的关键因素之一。

气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)是一种新兴的食品风味检测技术，兼具气相色谱(GC)分离特性好、离子迁移谱(IMS)灵敏度高的优点，已广泛应用于水产品的风味分析中。M.Y.Hu等[10]利用GC-IMS有效区分了不同加工阶段虾干的风味变化；余远江等[11]借助GC-IMS在禾花鱼、罗非鱼、金丝鱼等5种水产品中鉴定出主要挥发性风味成分为1-辛烯-3-醇和壬醛。基于此，本文以烟台海域野生与养殖许氏平鲉为研究对象，通过测定其肌肉基本营养成分、氨基酸组成、脂肪酸组成及挥发性风味物质，对比分析野生与养殖许氏平鲉肌肉在营养和风味方面的差异，以期为许氏平鲉资源的进一步开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验用许氏平鲉由山东海洋现代渔业有限公司提供，其中野生许氏平鲉捕自烟台近海海域，平均质量(580±30) g；养殖许氏平鲉捕自烟台四十里湾海域，平均质量(650±30) g。2020年10月采集样品后，迅速加冰袋置于保温箱中运回实验室，进行去头去内脏处理，取背部肌肉，用纯净水冲洗干净，分装于无菌样品袋中于-50 ℃保存备用，所有实验均于30 d内完成。

1.2 主要仪器与设备

GFL-125型鼓风干燥箱、LX0711型箱式高温电阻炉，天津市莱玻特瑞仪器有限公司产；K9840型凯氏定氮仪，济南海能仪器股份有限公司产；ST310型索氏浸提系统，福斯赛诺分析仪器(苏州)有限公司产；Trace1310 ISQ型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)，美国Thermo公司产；LA8080型氨基酸自动分析仪，日本日立公司产；BR4I型离心机，美国Thermo公司产；FlavourSpec®型气相色谱-离子迁移谱仪(GC-IMS)，德国G.A.S公司产。

1.3 实验方法

1.3.1 基本营养成分测定根据GB 5009.3—2016[12]测定水分含量；根据GB 5009.4—2016[13]测定灰分含量；根据GB 5009.5—2016[14]测定粗蛋白含量；根据GB 5009.6—2016[15]测定粗脂肪含量。基本成分结果均表示为g/100 g。

1.3.2 氨基酸组成测定参考曹荣等[16]的方法，样品用浓HCl法进行处理，氨基酸组成使用氨基酸自动分析仪进行测定。准确称取样品2.0 g，用0.01 mol/L的HCl溶液浸提30 min，过滤，取2 mL滤液，加入质量分数为 8% 的磺基水杨酸2 mL，8000 r/min离心10 min，上清液过0.45 μm滤膜后，上机检测。

1.3.3 肌肉蛋白营养价值评价方法根据联合国粮食与农业组织/世界卫生组织(FAO/WHO)建议的氨基酸评分标准模式和全鸡蛋蛋白质模式评价肌肉蛋白营养价值。参考程小飞等[17]的方法，标准模式氨基酸含量、氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)和必需氨基酸指数(EAAI)分别根据公式①—④计算。

标准模式氨基酸含量=

①

②

③

④

式中，aa为待评样品中某种氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AA(FAO/WHO)为FAO/WHO评分标准模式中同种氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AA(Egg)为全鸡蛋蛋白质中同种氨基酸的含量/(mg·g-1N)；n为比较的氨基酸数；A……H为待评样品中某种氨基酸的含量/(mg·g-1N)；AE……HE为全鸡蛋蛋白质中某种氨基酸的含量/(mg·g-1N)。

1.3.4 脂肪酸组成测定按照刘胜男等[18]的方法，采用GC-MS测定脂肪酸组成。

GC条件：采用TG-5 MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为290 ℃；载气为He，载气流速为1.2 mL/min；升温程序为80 ℃保持1 min，以10 ℃ /min的速率升温至200 ℃，以5 ℃/min升温至250 ℃，最后以2 ℃/min的速率上升至270 ℃，保持3 min。

MS条件：EI离子源，电离能量为70 eV，离子源温度为 280 ℃，质荷比扫描范围(m/z)为30～400。

1.3.5 挥发性风味物质测定参照赵玲等[19]的方法，精确称取5.0 g 鱼肉，放入20 mL顶空进样瓶中，40 ℃平衡20 min后，采用GC-IMS进行检测。

GC条件：气相色谱柱采用FS-SE-54-CB毛细管柱(15 m，ID为0.53 mm)，柱温为40 ℃。运行20 min，载气为N2(纯度≥99.999%)。初始流速为2 mL/min，增速至5 mL/min并保持2 min，增速至15 mL/min并保持8 min，增速至50 mL/min并保持5 min，增速至100 mL/min并保持5 min。

IMS条件：温度为45 ℃，载气为N2(纯度≥99.999%)。利用NIST气相保留指数与IMS迁移时间数据库对挥发性风味物质进行定性分析，利用仪器LAV程序中的Gallery Plot功能制作挥发性风味物质图谱。

1.4 数据处理

利用SPSS 22.0软件进行数据分析，结果以(平均值±标准差)表示，采用Duncan比较法进行显著性分析，P<0.05表示有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分分析

蛋白质和粗脂肪的含量是决定鱼类营养价值的主要因素[20]。野生与养殖许氏平鲉肌肉基本营养成分见表1。由表1可知，许氏平鲉肌肉符合水产品高蛋白、低脂肪的特点，且野生与养殖许氏平鲉肌肉的基本营养组成存在较明显差异。野生许氏平鲉肌肉的水分和灰分含量均显著高于养殖许氏平鲉肌肉(P<0.05)，这与野生和养殖岩原鲤、长吻鮠、褐牙鲆等[21-23]肌肉营养成分分析得到的结论一致。野生许氏平鲉肌肉的粗脂肪含量显著低于养殖许氏平鲉肌肉(P<0.05)，粗蛋白含量略高于养殖许氏平鲉肌肉，这与李智慧等[8]的结论基本一致。推测二者营养成分上的差异可能与养殖过程中投饵喂食、生活环境、捕获季节等诸多因素有关。

表1 野生与养殖许氏平鲉肌肉基本营养成分Table 1 Basic nutritional composition of wild and cultured Sebastes schlegeli g/100 g

2.2 氨基酸组成分析及评价

蛋白质的营养价值往往受氨基酸种类和含量限制，而氨基酸是滋味成分和风味前体物质[24]。野生与养殖许氏平鲉肌肉氨基酸组成见表2。由表2可知，野生与养殖许氏平鲉肌肉中均检测到17种氨基酸，色氨酸由于水解损失未检测到，二者的氨基酸总量分别为83.20 g/100 g和77.30 g/100 g，差异显著(P<0.05)。在17种氨基酸中，谷氨酸的含量最高，其次是天冬氨酸，组氨酸的含量最低，这与王婧文等[9]的研究结果一致。野生与养殖许氏平鲉肌肉的ΣEAA/ΣAA分别为39.53%和40.60%，ΣEAA/ΣNEAA均大于60%，符合FAO/WHO的优质蛋白标准。呈味氨基酸决定着食物的美味程度，由4种氨基酸(呈鲜味的天冬氨酸、谷氨酸和呈甘味的甘氨酸、丙氨酸)组成[25]，其中天冬氨酸不但是重要的鲜味氨基酸，且在氨基酸代谢、预防心血管疾病、降血压方面起到很好的作用[26]。二者的鲜味氨基酸总量分别为31.47 g/100 g和28.63 g/100 g，差异显著(P<0.05)，因此，可以推断，野生许氏平鲉比养殖许氏平鲉的鲜味更丰富。

表2 野生与养殖许氏平鲉肌肉氨基酸组成(以干基计)Table 2 Amino acid composition of wild and culturedSebastes schlegeli (in dry basis) g/100 g

2.3 肌肉蛋白营养价值评价

野生与养殖许氏平鲉肌肉必需氨基酸营养评价结果见表3。由表3可知，AAS中，野生与养殖许氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均为缬氨酸，野生许氏平鲉肌肉第二限制氨基酸为芳香族氨基酸(苯丙氨酸和酪氨酸)，养殖许氏平鲉肌肉第二限制氨基酸是异亮氨酸；CS中,野生与养殖许氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均为苯丙氨酸和酪氨酸，第二限制氨基酸均为缬氨酸。由此可知，苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸和缬氨酸是影响许氏平鲉肌肉蛋白营养价值的主要氨基酸。野生与养殖许氏平鲉肌肉的EAAI分别是93.87和91.30。野生许氏平鲉肌肉中氨基酸的AAS、CS和EAAI均高于养殖许氏平鲉肌肉，说明野生许氏平鲉肌肉的蛋白质营养价值较高。

表3 野生与养殖许氏平鲉肌肉必需氨基酸营养评价结果Table 3 Nutritional value evaluation results of essential amino acids in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli

2.4 脂肪酸组成分析

野生与养殖许氏平鲉肌肉脂肪酸组成见表4。由表4可知，野生与养殖许氏平鲉肌肉均检测到15种脂肪酸，其中饱和脂肪酸(SFA)有4种，C16∶0含量最多；单不饱和脂肪酸(MUFA)有4种，C18∶1n9c含量最多；多不饱和脂肪酸(SUFA)有7种，主要是EPA和DHA。EPA和DHA具有降血脂、抗氧化、降血压等功效，是保健食品的重要组成部分，对人类智力和视力发育有重要作用[16]。野生与养殖许氏平鲉肌肉中，DHA和EPA含量分别占总脂肪酸含量的22.67% 和18.98%，即两种许氏平鲉肌肉均具有良好的保健作用，且野生许氏平鲉肌肉更为突出。野生与养殖许氏平鲉肌肉均含有丰富的不饱和脂肪酸，分别占总脂肪酸含量的69.81%和71.98%，略低于李智慧等[8]的研究结果，这可能与捕获海域、捕获季节、投喂饵料等因素差异有关。

表4 野生与养殖许氏平鲉肌肉脂肪酸组成(以湿基计)Table 4 Fatty acid composition in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli (in wet basis) %

2.5 挥发性风味物质分析

野生与养殖许氏平鲉肌肉挥发性风味物质指纹图谱如图1所示，其中每列代表从1个样品中选择的所有信号峰，每行代表不同样品中相同挥发性风味物质的信号峰值强度；信号峰颜色代表各挥发性风味物质的相对含量高低，颜色越红，相对含量越高；M表示单体物质，D表示相应的二聚体。本研究在野生与养殖许氏平鲉肌肉中共检到50种挥发性风味物质，但由于GC-IMS Library数据库尚不完善，部分挥发性风味物质未能定性。由图1可知，共定性出22种挥发性风味物质，包括酮类、醛类、酯类、醇类及杂环化合物。其中，2-丁酮、丁醛-D、戊醛、丙醛、乙酸乙酯、丁酸丁酯等的相对含量在野生与养殖许氏平鲉肌肉中无明显差异；野生许氏平鲉肌肉中，丙烯酸甲酯、丙醛、4-甲基-2-戊酮、2-戊酮和1,1-二乙氧基乙烷的相对含量较高；养殖许氏平鲉肌肉中，2-丙烯醛、乙酸乙酯、丁醛-M、2-丁酮、仲辛酮、羟基丙酮-D、羟基丙酮-M、环己酮和乙基吡嗪的相对含量较高。因此，挥发性风味物质含量的差异是造成野生与养殖许氏平鲉风味不同的主要原因。

图1 野生与养殖许氏平鲉肌肉挥发性风味物质指纹图谱Fig.1 The fingerprinting of volatile substances in muscle of wild and cultured Sebastes Schlegeli

醛类和酮类化合物是羰基化合物的重要组成部分。在新鲜鱼肉中，脂肪在内源性脂肪酶作用下可产生羰基化合物。由图1可知，羰基化合物是许氏平鲉肌肉中种类和含量最高的挥发性风味物质，对风味具有重要作用，且羰基化合物在养殖许氏平鲉肌肉中的相对含量显著高于野生许氏平鲉肌肉，这可能与脂肪含量有关，鱼肉中脂肪含量越高，风味物质中醛类和酮类化合物的含量也越高[27]。通常醛类化合物的阈值较低，对鱼肉风味有显著影响。正戊醛在野生与养殖许氏平鲉肌肉中的相对含量差异较小，是风味物质的基本组成成分。研究[28-29]表明，正戊醛是13-亚油酸氢过氧化物经热降解生成。除正戊醛外，在野生与养殖许氏平鲉鱼肌肉中也检测到丙醛、丁醛和2-丙烯醛这3种低级醛，且其在养殖许氏平鲉鱼肌肉中的相对含量更高。研究[30]表明，低级醛具有刺激气味，会对养殖鱼肉风味产生负面影响。

虽然酮类化合物的阈值较高，但其在许氏平鲉肌肉中的相对含量也较高，是形成鱼肉风味的重要物质。由图1可知，不同来源许氏平鲉肌肉中酮类化合物的相对含量不同，野生许氏平鲉肌肉中4-甲基-2-戊酮和2-戊酮的相对含量较高，而养殖许氏平鲉肌肉中2-丁酮、仲辛酮、羟基丙酮和环己酮对风味的贡献更大。其中，2-戊酮具有明显的清香和水果香气[31]，可使野生鱼肉具有怡人的清香。在新鲜白姑鱼中也检测到2-丁酮，该物质呈现出奶油味和蘑菇味，可能与鱼肉的脂肪味和肉味有关[32]。然而，J.Bai等[33]研究表明，2-丁酮含量与鱼肉腐败程度呈正相关。因此，2-丁酮是影响不同来源许氏平鲉肌肉风味的重要化合物，高相对含量2-丁酮可能对养殖许氏平鲉肌肉的风味形成造成不利的影响。

醇类化合物作为脂质氧化的重要产物，一般赋予新鲜鱼肉温和的清香。由图1可知，在许氏平鲉肌肉中仅检测到1种醇类，且相对含量较低，对鱼肉风味影响较小。在许氏平鲉肌肉中还检测到乙酸乙酯、丁酸丁酯等酯类化合物，这些酯类化合物一般是由醇类和酸类化合物经酯化反应形成。研究[34]表明，酯类化合物是形成发酵产品特有香气的重要物质，不仅可以掩盖异味，还可为产品提供花香和果香。因此，酯类化合物可赋予鱼肉愉悦的风味。2-戊基呋喃具有青草香味[35]，其阈值相对较低，对鱼肉的整体愉悦风味有较大贡献，其在野生与养殖许氏平鲉肌肉中的相对含量无明显差异，是许氏平鲉风味组成的基本物质。

3 结论

本文对比分析了烟台海域野生与养殖许氏平鲉肌肉的基本营养成分、氨基酸组成、脂肪酸组成及挥发性风味物质，结果表明，野生与养殖许氏平鲉肌肉的基本营养组成存在明显差异，但两者均符合FAO/WHO对优质蛋白的判定标准；野生与养殖许氏平鲉肌肉的AAS、CS也符合人体所需的氨基酸模式，且野生许氏平鲉肌肉的EAAI高于养殖许氏平鲉肌肉，即野生许氏平鲉肌肉的蛋白质营养价值更高；野生与养殖许氏平鲉肌肉中均含有丰富的不饱和脂肪酸，EPA和DHA在野生许氏平鲉肌肉中的含量显著高于养殖许氏平鲉肌肉。野生与养殖许氏平鲉肌肉的挥发性风味物质组成基本相同，主体风味物质为醛类、酮类、酯类及杂环类化合物，其中羰基化合物对肌肉风味的贡献最大。2-戊酮赋予野生许氏平鲉令人愉快的清香，而相对含量较高的2-丁酮及丙醛、丁醛等低级醛会对养殖许氏平鲉肌肉的风味产生负面影响。因此，野生与养殖许氏平鲉肌肉呈现出不同的风味特征，且野生许氏平鲉肌肉的风味略优于养殖许氏平鲉肌肉。总体而言，野生许氏平鲉肌肉的营养价值和风味均优于养殖许氏平鲉肌肉。本研究可为许氏平鲉的精深加工和综合利用提供一定参考。