野生與養殖克氏原螯蝦游離氨基酸的組成及比較研究

王 曜，陳舜勝*

（上海海洋大學食品學院，上海 201306）

野生與養殖克氏原螯蝦游離氨基酸的組成及比較研究

王 曜，陳舜勝*

（上海海洋大學食品學院，上海 201306）

為了研究克氏原螯蝦水溶性滋味物質游離氨基酸的含量、組成及其呈味效果，分別對野生和養殖克氏原螯蝦的蝦肉和蝦頭中的游離氨基酸進行測定。結果顯示：對克氏原螯蝦蝦肉呈味貢獻最大的是精氨酸（Arg），其含量占游離氨基酸總量的43.7%～48.6%，味道強度值（taste active value，TAV）為4.18～6.77，遠高于其他游離氨基酸，提高鮮度的同時增加了呈味復雜性，其次是丙氨酸（Ala）和組氨酸（His），其TAV值分別在1～2之間；對克氏原螯蝦蝦頭呈味貢獻最大的是賴氨酸（Lys）、Arg和谷氨酸（Glu），其TAV值均在1.68～2.61之間。野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭中主要游離氨基酸（free amino acid，FAA）的組成成分、含量和對呈味的貢獻存在顯著差異。

克氏原螯蝦；游離氨基酸；水溶性滋味物質

克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），俗稱淡水小龍蝦，又名紅色沼澤螯蝦，是淡水螯蝦的一個種，在分類學上屬節肢動物門、甲殼綱、十足目、螯蝦亞目、螯蝦科。原產于墨西哥北部、美國南部，1918年日本從美國將其引進，作為牛蛙餌料，1929年再由日本傳入中國，在江、皖部分地區繁衍，后在長江流域擴散，被列為入侵物種的新甲殼類水生動物，近年來逐漸成長為我國淡水蝦類中的主要優勢物種[1-3]?？耸显r風味獨特，味道鮮美，其肉含有豐富的不飽和脂肪酸、蛋白質和游離氨基酸（free amino acid，FAA），是人體VE、葉酸等營養素的良好來源[4]。

FAA又稱非蛋白氨基酸[5]，是一類重要的味道活性成分[6]，各自都有著獨特的滋味，呈現酸、甜、苦以及鮮味，其含量會直接影響食物的鮮美程度[7-9]，甲殼類水產品中的水溶性滋味物質FAA，如甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、絲氨酸（Ser）、蘇氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）和酪氨酸（Tyr）等都具有一定的甜味[10]，其中Gly和Ala對蟹、蝦等水產品有重要貢獻[11-13]。Okuma等[14]發現甲殼綱動物中FAA的突出特點是存在大量的Ala和Arg，以及谷氨酸（Glu），其中，魚類、貝類和蝦類等水產動物中各種FAA含量非常豐富，它們最鮮美的時候正是它們鮮味氨基酸含量最高的時候[15]，然而針對克氏原螯蝦FAA的種類和含量的研究還很少，分析其含量和組成就顯得尤為重要。

克氏原螯蝦是以植物性食物為主的雜食性動物。野生克氏原螯蝦一般攝食植物的嫩葉、植物碎片、底棲藻類、水生昆蟲、陸生昆蟲幼體、環節動物、小雜魚、貝類等，人工養殖克氏原螯蝦一般則食用以魚粉、α-淀粉、大豆蛋白、啤酒酵母等為主的人工配合飼料[16]。本實驗擬以野生和養殖克氏原螯蝦為研究對象，通過研究野外自然生長環境和人工飼養環境下的克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭部分FAA的組成和含量的差異性，以期為克氏原螯蝦的風味研究及其風味產品的開發提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生和養殖克氏原螯蝦于2013年9月購于江蘇淮安。

鹽酸（分析純）、二水合5-磺基水楊酸（5-磺基水楊酸）（分析純）、檸檬酸三鈉（優級純）、乙（丙）二醇甲醚（優級純）、茚三酮（優級純） 國藥集團化學試劑有限公司；正己烷（分析純） 上海試劑四廠昆山分廠；娃哈哈純凈飲用水 杭州娃哈哈集團。

1.2 儀器與設備

FJ-200高速分散均質機 上海標本模型廠；AL204電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；Avanti J-26xP真空冷凍離心機 美國Beckman公司；L-8800氨基酸自動分析儀 日立集團。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

分別剝離蝦頭與蝦肉，將剝取出的蝦肉、蝦頭分別盛裝，保存于－78 ℃，待用。分別稱取5 g左右樣品，加入0.02 mol/L的鹽酸溶液15 mL，充分均質后用0.02 mol/L的鹽酸溶液定容至50 mL，分別在3 000、5 000 r/min、4 ℃條件下冷凍離心10 min。取2 mL上清液加入2 mL 8%磺基水楊酸溶液去蛋白，在4 ℃冰箱中靜置15～30 min后，在1 000 r/min、4 ℃條件下冷凍離心10min。取2 mL離心后的上清液加入2 mL正己烷，除去干擾因素，混合后在1 000 r/min、4 ℃條件下冷凍離心10 min，取下層液體，過0.22 μm濾膜后進樣測定。3 組平行實驗，測定結果取平均值。

1.3.2 緩沖溶液配制

配制緩沖液時，按照組分表（表1）用電子天平精確稱質量。苯甲醇易產生乳化現象，因此本實驗不加；表面活性劑Brij-35配制，取25 g Brij-35溶于100 mL純水中（需加熱）；在滴定前加入辛酸消泡。緩沖液配好后用0.45 μm有機相濾膜過濾，其中緩沖液B4和B5用0.45 μm水相濾膜過濾。

反應液R1中茚三酮為固體試劑，開封后密封避光保存，配制過程需避光操作。待茚三酮充分溶解于乙（丙）二醇甲醚后使用0.22 μm微孔濾膜抽濾，上機鼓泡（＞5 min），加入硼氫化鈉，鼓泡（＞30 min），鼓泡壓力：34～40 kPa，硼氫化鈉現用現稱，精確稱量，多加容易堵塞反應柱。配制緩沖液R2時，如醋酸鈉不易溶解，可微熱至約60 ℃，以促進溶解。

表1 氨基酸分析緩沖液和反應液的配制組分Table1 Preparation of buffer solution and reaction solution used for amino acid analysis

1.3.3 氨基酸自動分析測試條件

分離柱（4.6 mm×60 mm），分離樹脂為陽離子交換樹脂，分離柱溫度57 ℃，檢測波長570 nm，緩沖溶液流速0.40 mL/min，反應液流量0.35 mL/min，反應單元溫度135 ℃，進樣量20 μL。用氨基酸分析儀自帶軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 克氏原螯蝦蝦頭與蝦肉中的游離氨基酸含量和組成對比

克氏原螯蝦的食用口感鮮美，與FAA存在很大關系。在所有呈味氨基酸中，Glu鮮味最強，是重要的鮮味劑，有較高的營養價值，Glu被人體吸收后，易與血氨形成谷酰胺，能解除代謝過程中氨的毒害作用，因而能預防和治療肝昏迷，保護肝臟[17]；Gly、Ala為甜味氨基酸，其中Gly除了本身提供的清香甜味以外，還能減少苦味，從食物中除去不快的口味，Ser也與甜味有關[15]。從表2可以看出，養殖克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭中呈味氨基酸的總量占FAA總量的比例相近，分別為34.2%和30.5%，野生克氏原螯蝦蝦頭中的Glu和Ala含量分別是蝦肉中的2.4 倍和1.9 倍，養殖克氏原螯蝦頭中的Glu和Ala含量分別是蝦肉中的1.9 倍和1.4 倍，但蝦頭中Gly含量均低于蝦肉中的含量。野生與養殖克氏原螯蝦蝦頭中的必需氨基酸總量分別是蝦肉中的4.6 倍和2.8 倍，其中最高的是野生克氏原螯蝦蝦頭，總量高達4.041 mg/g，占其FAA總量45.7%，最低的是養殖克氏原螯蝦蝦肉，占FAA總量的16.9%。野生與養殖克氏原螯蝦蝦頭中人體限制氨基酸總量分別是蝦肉中的6.4 倍和4.3 倍，其中總量最高的是野生克氏原螯蝦蝦頭，達1.619 mg/g，占FAA總量的18.3%，最低的是養殖克氏原螯蝦蝦肉，僅為0.318 mg/g，只占FAA總量的4.57%。

表2 野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉與蝦頭中游離氨基酸的含量和組成±s，n=3）Table2 Free amino acid composition of meat and heads from wild and culttuurreedd Procambarus clarkii (x ±s,, n=3)

姚根娣[18]和王燕[19]等的研究表明，克氏原螯蝦蝦肉約含16.1%～17.7%的粗蛋白，蝦頭中則含有36%～40%粗蛋白，約為蝦肉的2～3倍，同樣從表2也可發現，無論是野生的還是養殖的，克氏原螯蝦蝦頭中的FAA總量均高于蝦肉中的FAA總量，與其粗蛋白含量呈正相關，但各氨基酸占FAA總量的百分含量顯示，蝦肉和蝦頭中的FAA組成截然不同。味道強度值（taste active value，TAV）為樣品中呈味物質的測定值與呈味物質的味覺閾值的比值，TAV＞1時，該種呈味物質對于樣品的呈味有顯著影響，數值越大貢獻越大；TAV＜1時，該呈味物質對呈味貢獻不大，呈味作用不顯著[20]。在養殖克氏原螯蝦頭中，Arg、Lys和Ala相對FAA總量的百分含量分別為15.2%、15.7%、16.7%，含量相對平均，其TAV值分別為2.22、2.28和2.03（表3），對呈味貢獻也相差不多，但在養殖克氏原螯蝦蝦肉中，其百分含量卻分別為48.6%、3.16%、12.8%，TAV值分別為6.77、0.44和1.48，差異顯著，其中野生克氏原螯蝦蝦頭中的Lys含量是其蝦肉的6.5倍，這可能與克氏原螯蝦蝦頭中的性腺、肝胰腺等器官有關。天然Arg以L型存在，是一種苦味氨基酸，也是半必需氨基酸，有增加呈味復雜性和提高鮮度的作用[21]，同時也在人體營養代謝與調控過程中發揮重要作用，是維持嬰兒生長發育不可缺少的氨基酸，他能促使氨轉變成尿素，從而減低血氨含量，對治療肝昏迷有重要的促進作用；Lys能提高智力、增強體質、促進生長，但在植物稻麥及大部分蔬菜中含量較低[5,8,17]。

從表3可以發現，對克氏原螯蝦蝦肉呈味貢獻最大的是Arg，對克氏原螯蝦蝦頭呈味貢獻較大的為Lys、Arg、Glu、Ala和His，其TAV值均大于1，呈味作用顯著，同樣從圖1可以得知，對克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭呈味有貢獻的游離氨基酸截然不同，其模式圖輪廓差異較大，說明蝦肉和蝦頭具有不同的風味。

表3 野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉與蝦頭中游離氨基酸的味道強度值Table3 Taste activity value of free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

圖1 野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭中主要游離氨基酸TAV對比模式Fig.1 Comparative TAV model charts of major free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

2.2 野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉中游離氨基酸的含量和組成對比

圖2 野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭中主要游離氨基酸含量組成模式Fig.2 Comparative content model charts of major free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

蝦肉味道的鮮美程度與呈味氨基酸的組成和含量有關。由表2可知，野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉的主要FAA組成基本一致，含量最高的5種游離氨基酸均為：Arg、Gly、Ala、Glu和Thr，約占FAA總量的80.7%～81.3%，其中呈味氨基酸3種，必需氨基酸1種，無限制氨基酸。除Glu之外，其余4種FAA在養殖克氏原螯蝦中的含量均高于野生克氏原螯蝦，其中最高的為Arg，高出了1.293mg/g；養殖克氏原螯蝦蝦肉中的Gly和Ala也較野生克氏原螯蝦蝦肉中的含量高。野生與養殖克氏原螯蝦中的這5種FAA含量模式圖輪廓相似（圖2），但養殖克氏原螯蝦的模式圖面積卻大于野生克氏原螯蝦，說明在養殖克氏原螯蝦蝦肉中這幾種FAA含量普遍高于野生克氏原螯蝦。

野生與養殖克氏原螯蝦蝦肉中的6種主要FAA的TAV模式圖輪廓基本相似（圖1），貢獻最大的是Arg，在養殖克氏原螯蝦蝦肉中的TAV值為6.77，呈味貢獻顯著，同樣在養殖克氏原螯蝦蝦肉中，Ala和His的TAV值也分別達到了1.48和1.29，對于蝦肉呈味有顯著影響，但在野生克氏原螯蝦中，Ala和His的TAV值分別只有0.99和0.56，呈味作用不顯著。由此可見，養殖克氏原螯蝦蝦肉比野生克氏原螯蝦蝦肉味道更鮮甜。

2.3 野生與養殖克氏原螯蝦蝦頭中游離氨基酸的含量和組成對比

同樣可以從表2可知，克氏原螯蝦蝦頭中的主要FAA組成也基本一致，含量最高的6種氨基酸均為：Lys、Arg、Ala、Leu、Phe和Glu，約占FAA總量的67.4%～67.9%，其中呈味氨基酸2種，必需氨基酸3種，限制氨基酸1種。除Ala含量略低（0.094mg/g）以外，其余5種主要FAA在野生克氏原螯蝦蝦頭中的含量均高于養殖克氏原螯蝦蝦頭，且組成含量相近。Ala、Arg和Lys在克氏原螯蝦蝦頭中的含量均超過10%，在野生克氏原螯蝦蝦頭中為12.7%、14.8%、14.8%，在養殖克氏原螯蝦蝦頭中為16.7%、15.2%、15.7%。野生克氏原螯蝦蝦頭中這6種主要FAA含量的模式圖的輪廓與養殖克氏原螯蝦蝦頭相似（圖2），且面積較大，說明在野生克氏原螯蝦蝦頭中這幾種FAA含量普遍大于養殖克氏原螯蝦。

野生與養殖克氏原螯 蝦蝦頭中對的6種主要游離氨基酸TAV模式圖輪廓也基本相似（圖1），貢獻較大的是Lys、Arg、Glu、Ala和His，在野生克氏原螯蝦蝦頭中的TAV值分別為2.61、2.61、2.34、1.87和1.47，在養殖克氏原螯蝦蝦頭中的TAV值分別為2.28、2.22、1.68、2.03和1.38，呈味貢獻顯著。由表3數據還可以發現，Glu和Ala對野生和養殖克氏原螯蝦的呈味效果有不同影響，野生克氏原螯蝦蝦頭中Glu的TAV值大于養殖克氏原螯蝦蝦頭，而Ala的TAV值卻小于養殖克氏原螯蝦蝦頭。除了以上5種貢獻較大的游離氨基酸以外，在野生克氏原螯蝦蝦頭中，Val和Met由于其較低的味覺閾值，TAV值分別達到了1.23和1.04，對其呈味也有貢獻，而在養殖克氏原螯蝦蝦頭中，這2種游離氨基酸TAV值均小于1，對呈味沒有貢獻，這說明野生克氏原螯蝦蝦頭更鮮。

3 結論與討論

克氏原螯蝦蝦頭中FAA總量大于蝦肉中的FAA總量，這可能與蝦頭中含有性腺、肝胰臟等器官有關，但無論在克氏原螯蝦蝦頭或是蝦肉中，Arg始終是占FAA總量比例最大的，與文獻[11-13]報道相一致，除此之外，Ala占FAA總量的比例相對比較穩定，在野生和養殖克氏原螯蝦的蝦肉中和蝦頭中的百分含量均為13%左右。克氏原螯蝦蝦頭中呈味氨基酸、必需氨基酸和限制氨基酸含量均大于其在蝦肉中的含量，特別是必需氨基酸，其在蝦頭中的含量遠大于在蝦肉中的含量，達到3～4倍。養殖克氏原螯蝦的FAA總量大于野生克氏原螯蝦，分別為14.3mg/g和13.6mg/g，可能與食物來源有關。但僅憑FAA含量還不夠對克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭的特點進行定義，且本實驗只采集了一個地區的樣品，不具有普遍性，還需要通過對其他地區以及不同養殖方式的樣品進行大量的分析，才能得出更準確的結論。

對克氏原螯蝦蝦肉呈味貢獻最大的是Arg，其TAV值為4.18～6.77，Ala和His在養殖克氏原螯蝦蝦肉中的TAV值均大于1，對其呈味有重要貢獻，但其在野生克氏原螯蝦蝦肉中的TAV值均小于1，對呈味沒有貢獻；對克氏原螯蝦蝦頭呈味有貢獻的游離氨基酸較多，其中Lys和Arg貢獻較為突出，在野生克氏原螯蝦中的TAV值均為2.61，而對野生克氏原螯蝦蝦頭呈味有貢獻的Val和Met，在養殖克氏原螯蝦蝦頭中卻對呈味沒有產生影響。由此可見，對克氏原螯蝦蝦肉呈味有貢獻的游離氨基酸組成較為單一，而克氏原螯蝦蝦頭中對呈味有貢獻的游離氨基酸更為豐富。

克氏原螯蝦蝦肉蛋白質含量豐富，在均質過程中容易產泡，對定容產生一定困難，直接影響測定結果的精確性，通過何種方法既可以有助于消泡，又不會影響游離氨基酸的提取，甚至能更好更便捷地提取，還有待更深的研究。FAA是水產品呈鮮味的主要成分，野生和養殖克氏原螯蝦蝦肉和蝦頭中共檢出15種FAA，除這15種FAA以外，還有幾種氨基酸尚未檢測出，或者特征峰沒有很好地分離，這也有待進一步系統地優化、分離、測定。

隨著經濟的不斷增長，人們生活水平的提高，克氏原螯蝦已經成為餐桌上的一道家常菜，由于鰓中的重金屬富集，可食用部分很有限，人們大多不食用蝦頭并將之丟棄。必需氨基酸含量的多少決定著其營養價值，根據以上實驗結果，可以得知，克氏原螯蝦蝦肉呈鮮甜味，蝦頭雖更鮮卻略帶苦味，且具有較蝦肉更高的營養價值。目前，以克氏原螯蝦為原料的產品在市場上還比較少，如何將其利用起來，有效提取風味和營養物質，從而加工成克氏原螯蝦風味產品或調味料，也值得進一步深入研究。

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Comparative Composition of Free Amino Acids in Wild and Cultured Procambarus clarkii

WANG Yao, CHEN Shun-sheng*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In order to explore the composition and taste contribution of free amino acids (FAAs) as taste-active components in Procambarus clarkii, the meat and heads of wild and cultured crayfish were determined for FAAs. The results showed that arginine (Arg) made the greatest contribution to the flavor of crayfish meat, which represented 43.7%–48.6% of the total FAAs. Arg resulted in a far higher taste activity value (TAV) in the range of 4.18 to 6.77 than other FAAs, followed by alanine (Ala) and histidine (His), varing between 1 and 2. Not only did Arg increase the degree of freshness, but it added to the flavor complexity of crayfish meat. However, lysine (Lys), Arg and glutamate (Glu) made the greater contributions to the flavor of crayfish heads, resulting in TAVs in the range of 1.68–2.61. Significant differences in the composition and taste contribution of main FAAs were observed between crayfish meat and head, as well as between wild and cultured crayfish.

Procambarus clarkii; free amino acid; water-soluble flavor substances

TS254.2

A

1002-6630（2014）11-0269-05

10.7506/spkx1002-6630-201411054

2013-10-24

王曜（1988—），女，碩士研究生，研究方向為水產品的營養、風味和安全評價。E-mail：m110250464@st.shou.edu.cn

*通信作者：陳舜勝（1956—），男，教授，本科，研究方向為水產品加工、食品理化分析、食品感官評定等。E-mail：sschen@shou.edu.cn