黑龙江省连环湖地区3种土著虾肌肉营养成分分析

马文智,兰若林,梁利群,孙 博,张立民,常玉梅,王庆奎

(1.天津农学院水产学院,天津 300384；2.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所/淡水鱼类育种国家地方联合工程实验室,黑龙江哈尔滨 150070；3.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所/黑龙江省特殊生境鱼类种质特性与抗逆育种重点实验室,黑龙江哈尔滨 150070)

黑龙江省地处我国东北部,境内大部地区处于中温带,小部分属于寒温带,年平均气温在4～5 ℃,冰封期长达180 d。境内江河、湖泊、水库众多,水域面积辽阔,渔业自然资源丰富,是我国淡水渔业的重要省份[1]。黑龙江省渔业生产中鱼类占主导地位,年产量达64.8万t[2]。现今黑龙江省虾蟹产品市场需求大,甲壳类中华绒螯蟹的养殖发展迅速,产量达9 138 t,虾750 t[2]。据统计,2020年全国虾养殖产量达497万t,其中淡水虾348万t(日本沼虾23万t)；捕捞产量134万t,其中淡水捕捞产量13万t；黑龙江省虾养殖产量750 t,主要养殖品种克氏原鳌虾(166 t)和南美白对虾(40 t),捕捞产量104 t[2]。相比鱼类养殖产业,黑龙江省虾产业无论是养殖还是捕捞产业发展相对落后。究其原因,适宜的养殖品种匮乏是制约产业发展的问题之所在。因此,因地制宜挖掘利用黑龙江省土著淡水虾种质资源,开展驯化养殖生产是黑龙江省虾产业高质量发展的关键。

黑龙江省土著淡水虾主要有日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)、秀丽白虾(Exopalaemonmodemus)、中华小长臂虾(Palaemonetessinensis)和东北蝲蛄(Cambaroidesdauricus),前3种属甲壳纲十足目长臂虾科,为纯淡水经济虾类,在各个自然水域均有分布。但近年来黑龙江省内自然水域中日本沼虾的资源量逐年减少,没有产量；秀丽白虾和中华小长臂虾在连环湖、兴凯湖、龙虎泡等水域产量一般占虾类产量的50%以上[3],均以捕捞为主,未开展人工养殖。目前,针对上述3种土著虾的研究仅停留在资源调查层面,有关营养、繁殖、养殖方面的基础研究鲜见报道。为了对黑龙江省土著日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾的营养成分有一个充分的认识,该试验对采自杜尔伯特蒙古族自治县连环湖地区不同水体的3种虾肌肉营养成分进行了测定分析和评估,为后续土著虾种质资源开发利用提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料2021年春季于黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县的六合湖、大龙虎泡、哈塔河分别采集野生日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾成虾各2 kg。其中日本沼虾体长5 cm左右,秀丽白虾体长4 cm左右,中华小长臂虾体长3 cm左右。用吸水纸将采集到的虾体表水分擦干,去除虾头、虾壳取出虾尾肉,于-20 ℃冰箱保存备用[4]。

1.2 分析方法

1.2.1水分。参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》[5],利用食品中水分的物理性质,在101.3 kPa(1个大气压),温度101～105 ℃下采用挥发方法测定样品中干燥减失的重量,包括吸湿水、部分结晶水和该条件下能挥发的物质,再通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量。

1.2.2灰分。参照GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》[6],食品经灼烧后所残留的无机物质称为灰分。灰分数值系用灼烧、称重后计算得出。采用550 ℃灼烧法。

1.2.3粗脂肪。参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》[7],采用索氏抽提法,试样直接用无水乙醚或石油醚等溶剂抽提后,蒸发除去溶剂,干燥,得到游离态脂肪的含量。

1.2.4氨基酸分析。参照GB 5009.124—2016《食物中氨基酸的测定》[8]。食物蛋白质经盐酸水解成为游离氨基酸,经氨基酸分析仪的离子交换柱分离后,与茚三酮溶液产生颜色反应,再通过分光光度计比色测定氨基酸含量。可同时测定天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸17种氨基酸,其最低检出限为10 pmol。

1.2.5营养评价。使用氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)和必需氨基酸指数(EAAI)进行评价。以下列公式进行计算[9]。

式中，n为比较的氨基酸数；A，B，C，…，H为样品中的氨基酸含量(mg/g)；AE，BE，CE，…，HE为鸡蛋蛋白质的氨基酸含量(mg/g)[10-11]。

2 结果与分析

2.1 常规营养成分从3种虾类肌肉的常规营养成分测定结果(表1)可以看出，中华小长臂虾水分含量最高,秀丽白虾次之,日本沼虾最低，表明中华小长臂虾肉质更加鲜嫩。日本沼虾灰分含量最高,秀丽白虾和中华小长臂虾含量相近，表明日本沼虾中无机物含量较高,富含微量元素。日本沼虾粗蛋白含量为22.09%,粗脂肪含量为1.31%，均明显高于其他2种虾。

虾类的营养价值主要决定于虾肉蛋白质和脂肪含量的多少。从表1可看出,粗蛋白含量从高到低依次是日本沼虾>南美白对虾>秀丽白虾>中华小长臂虾>克氏原螯虾。粗脂肪含量从高到低依次为日本沼虾>南美白对虾>中华小长臂虾>克氏原螯虾>秀丽白虾。相比于南方地区的太湖青虾和呼伦湖秀丽白虾,连环湖地区的3种土著虾呈现出高蛋白、低脂肪的特点,是营养价值较高的优质蛋白来源。

表1 肌肉一般营养成分比较

2.2 肌肉中氨基酸组成及含量分析由表2可见,3种虾肌肉中均测定出17种氨基酸,日本沼虾肌肉中氨基酸含量最多的是丙氨酸,占肌肉干重的9.08%,其次是谷氨酸,占肌肉干重的9.03%,必需氨基酸含量为23.30%,占氨基酸总量的34.22%。秀丽白虾和中华小长臂虾肌肉含量最多的氨基酸均是谷氨酸,分别占肌肉干重的10.82%和10.65%,其次是丙氨酸,分别占肌肉干重的9.27%和9.72%。秀丽白虾必需氨基酸含量为25.88%,占氨基酸总量的35.81%。中华小长臂虾必需氨基酸含量为26.18%,占氨基酸总量的35.86%。

水产品味道鲜美程度取决于呈味氨基酸(精氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、甘氨酸)的组成和含量。甘氨酸、丙氨酸为呈甘味的特征氨基酸,丝氨酸、脯氨酸也与甘味有关[16]。从氨基酸测定结果看,中华小长臂虾的必需氨基酸、半必需氨基酸在3种虾中含量最高,秀丽白虾次之,日本沼虾最低。必需氨基酸中异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸在中华小长臂虾中含量最高,亮氨酸、苯丙氨酸在秀丽白虾中含量最高,蛋氨酸在日本沼虾中含量最高。3种虾中秀丽白虾鲜味氨基酸含量最高,中华小长臂虾其次,日本沼虾最低。

此外,试验结果显示,谷氨酸是日本沼虾中含量第二高的氨基酸,是秀丽白虾和中华小长臂虾中含量第一高的氨基酸。谷氨酸为呈鲜味的特征氨基酸,鲜味最强；谷氨酸是重要的鲜味剂,有很高的营养价值,当它被人体吸收后,容易与血氨形成谷氨酰胺,解除代谢过程中氨的毒害作用,因而能预防和治疗肝昏迷,保护肝脏,并且对鱼类风味起到关键作用[17]。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中也占有重要地位,参与机体中许多重要生化反应[18]。日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾肌肉中鲜味氨基酸与氨基酸总量的比值(∑DAA/∑AA)分别为0.49、0.50、0.48,这也是3种虾味道鲜美的主要原因[16,19]。鲜味氨基酸总量秀丽白虾最高,由此可见,秀丽白虾最具鲜味,是营养保健食品的较好原料[20]。

食品中必需氨基酸的缺失和过多都会造成人体所需氨基酸的不平衡,长期可能会影响到生理机能,导致抵抗力下降、代谢紊乱[21]。日本沼虾、秀丽白虾和中华小长臂虾肌肉中必需氨基酸与氨基酸总量的比值(∑EAA/∑AA)分别为0.34、0.36、0.36，必需氨基酸与非必需氨基酸总量的比值(∑EAA/∑NEAA)分别为1.48、1.70、1.70,3种虾的必需氨基酸含量均较高,认为这3种虾肌肉中氨基酸较均衡,符合FAO/WHO标准中对较好蛋白质氨基酸的组成要求。

表2 3种虾类肌肉的氨基酸组成

2.3 虾肌肉中必需氨基酸组成评价AAS(氨基酸评分)是营养学中对食物蛋白质营养评价的一个指标。氨基酸评分越高,表示该蛋白质的营养价值越高。CS(化学评分)是以第一限制性氨基酸为依据评定蛋白质营养价值的方法；此法首先要测定待测蛋白质中第一限制性氨基酸的含量,然后与标准蛋白质(即全卵蛋白质)中相应氨基酸的含量进行比较,求出二者的比值即为化学评分。从表3可以看出，3种虾肌肉中必需氨基酸的AAS均不低于0.62,CS均不低于0.43,说明3种虾肌肉蛋白质中必需氨基酸组成含量丰富、种类均衡,营养价值很高[22]。

EAAI(必需氨基酸指数)是一种蛋白质的必需氨基酸含量与标准蛋白质(通常是鸡蛋蛋白质)中的必需氨基酸含量比值的几何平均数,是评价食物蛋白质营养价值的指标之一。日本沼虾、秀丽白虾和中华小长臂虾这3种虾肌肉中EAAI按全鸡蛋蛋白评分模式计算分别为63.55、67.46、70.39(表3),说明中华小长臂虾的营养价值高于其他2种虾。分析比较发现,3种虾肌肉中EAAI高于南极磷虾(43.0)和南美白对虾(52.3)[23]等经济虾类,证明黑龙江日本沼虾、秀丽白虾和中华小长臂虾这3种虾肌肉的营养价值较高、均衡性较好、易被吸收,是优质食品。在与大宗淡水鱼类(青鱼67.62、草鱼62.71、鲢鱼60.73、鳙鱼68.44、鲫鱼68.96、团头鲂67.13)的EAAI比较分析发现,中华小长臂虾的EAAI均高于大宗淡水鱼,进一步证明连环湖中华小长臂虾是一个品质优、营养价值高的优异种质资源。

表3 3种虾肌肉中必需氨基酸营养评价

2.4 营养成分与环境的相关性相比于南方地域的同种虾类,连环湖水域的3种土著淡水虾营养价值更高,可能与其生存环境和饲料营养存在相关性。连环湖地处黑龙江纬度较高地区,全年平均气温偏低,冰封期长达180 d，在这种低温环境下虾生长缓慢,肌肉中的水分少、营养物质积累充分。其次3种虾生活在天然大水面中,以天然饵料为食,营养较为全面,有利于其生长发育。此外,3种虾均生存在有一定盐碱含量环境下(表4),肌肉成分会随水体中盐度的变化而变化。有研究发现,不同物种的肌肉成分会受外界环境盐度变化的影响[24]。这也可能是造成连环湖地区野生淡水虾与其他地区纯淡水虾类营养成分存在差异的原因之一。

表4 3种虾生存的一般水质指标

3 结论与讨论

通过对黑龙江省连环湖地区3种土著淡水虾营养成分分析,日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾的水分含量分别为74.71%、79.58%、80.12%，粗蛋白含量分别为22.09%、18.44%、17.69%，粗脂肪含量分别为1.31%、0.69%、0.78%，灰分含量分别为1.78%、1.21%、1.27%；必需氨基酸总量分别为23.30%、25.88%、26.18%；必需氨基酸指数按全鸡蛋蛋白评分模式计算分别为63.55、67.46、70.39,其氨基酸组成比例符合WHO/FAO评分模式标准。3种虾肌肉的必需氨基酸的氨基酸评分(AAS)均不低于0.62,化学评分(CS)均不低于0.43。

综上所述,日本沼虾、秀丽白虾、中华小长臂虾3种虾是一类高蛋白质、低脂肪含量的优质水产品,其中中华小长臂虾氨基酸总量最高,是3种虾中营养价值最高种类,可作为研发重点。3种虾在黑龙江省均作为捕捞对象,但根据其资源现状,为了更好地发挥这些土著优异的种质资源在渔业生产中的作用,在保护的前提下,开展人工繁育、养殖是提高这一优异种质资源利用率前提基础,同时土著淡水虾养殖对调整黑龙江水产养殖品种结构、提高渔业生产效益必将发挥重点作用。