浸提時間對鮑魚肌肉 沸水浸提物組分的影響

魏配曉,張其標,2,翁武銀,2,*

(1.集美大學食品與生物工程學院,福建廈門 361021;2.廈門市海洋功能食品重點實驗室,福建廈門 361021)

鮑魚因其滋味鮮美、富有營養價值,廣受消費者的青睞,自古以來就被列為海味八珍之首。近年來,福建鮑魚產量急劇增加,2015年的產量已超過10萬t,約占全國年總產量的79%[1]。由于鮮活鮑魚不易長途運輸和保藏,因此有必要加工成產品才可以更方便地供應給全國各地。在鮑魚加工中,經常會利用蒸汽或熱水漂燙工藝鈍化鮑魚肌肉內源性蛋白酶,延長產品的保質期。通常,在熱水漂燙處理時,鮑魚肌肉中的部分水溶性營養物質會溶解到熱水中,導致鮑魚肌肉的營養物質流失。已經有學者關注到漂燙前處理工藝對魚類加工產品的營養損失。Nalan[2]等發現虹鱒魚經沸水漂燙后肌肉中的礦物質含量顯著減少。鮭魚肉和丁香魚經過漂燙后,蛋白質等營養成分會伴隨漂燙時間的延長逐漸流失[3-4]。然而,有關漂燙對鮑魚肌肉營養物質的影響目前鮮有報道。

另一方面,在中國傳統烹調中,經常采用煮、燉或煲等方式讓食物中的營養和風味物質溶解到湯中。Cambero等[5]考察了加熱溫度和時間對長額擬對蝦溶出物的影響,發現隨著加熱時間的延長,越多的核苷類化合物溶解到蝦湯中。林萌莉等[6]研究燉煮雞湯中的多肽與鮮味構效關系時,發現雞肉加熱降解產生的多肽序列中含有較高比例的甜鮮氨基酸。也有研究者發現牛肉水煮液中肌肽含量較高[7]。這些結果都表明沸水燉煮時間可能對鮑魚肌肉溶出物的營養價值有一定的影響。

因此,本文以皺紋盤鮑肌肉為原料,考察了沸水加熱時間對鮑魚肌肉浸出物的蛋白質、多糖、氨基酸和礦物質等成分的影響,為鮑魚加工和烹飪營養提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

5 kg皺紋盤鮑(Haliotisdiscushannai;體重60～70 g) 2017年3月購于廈門市東月嶼海洋食品有限公司;鄰苯二甲醛 美國Agilent Technologies公司;9-芴甲基氯甲酸酯、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP) 美國Sigma公司;過碘酸雪夫氏(Periodic Acid-Schiff,PAS)染色試劑盒 上海杰美基因醫藥科技有限公司;標準蛋白(PageRulerTMProtein Ladder,10～200KD) 美國Thermo Fisher公司;其它化學試劑均為分析純。

Avanti J-25高速冷凍離心機 美國Beckman公司;Optima 7000DV電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES) 美國PerkinElmer公司;1200型高效液相色譜儀 美國Agilent公司;Nicolet iS50傅里葉紅外光譜分析儀 美國Thermo Scientific公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鮑魚肌肉沸水浸提物的制備 皺紋盤鮑經去殼去內臟后獲得的鮑魚肌肉放在沸水浴(肌肉∶水=1∶2,w/v)中加熱一定時間后,取出再放入另一個沸水浴中進行加熱,即進行分段沸水浸提,依次得到0～1、1～3、3～5、5～7、7～15、15～30 min時間段的鮑魚肌肉沸水浸提物(以下浸提時間段簡稱為1、3、5、7、15、30 min)。冷卻后經冷凍干燥后保存在-20 ℃,供以下實驗使用,每一個樣品3個平行。

1.2.2 十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳(SDS-PAGE) 鮑魚肌肉沸水浸提物利用蛋白變性可溶性液(8 mol/L尿素-2% SDS-20 mmol/L Tris-HCl,pH8.8)溶解后,通過離心(10000×g,15 min)去除不溶性物質,上清液調制成電泳樣品,根據Tang等[8]報道的方法進行SDS-PAGE。其中,電泳采用4%的濃縮膠和8%的分離膠,電泳后分別用考馬斯亮藍R-250染色液染色和PAS染色,脫色后用凝膠成像儀進行拍照保存。

1.2.3 基本成分的測定 粗蛋白含量的測定采用GB/T 5009.5-2010凱氏定氮法[9],蛋白質的換算系數為6.25;總糖含量的測定采用GB/T 15672-2009苯酚硫酸法[10],以葡萄糖作為標準品;灰分含量的測定采用GB/T 5009.4-2010高溫灼燒法[11]。

1.2.4 基本成分溶出速率的測定 利用1.2.3測得各浸提時間段鮑魚肌肉沸水浸提物中粗蛋白含量和總糖含量,通過下式計算粗蛋白和總糖的溶出速率:

v=m/t

注:v為溶出速率(mg/min);m為粗蛋白含量或總糖含量(mg);t為浸提時間(min)。

1.2.5 氨基酸組成的測定 參照Weng等[12]報道的氨基酸測定方法,稱取一定量的樣品用6 mol/L HCl溶解,在充滿氮氣的消化管中于110 ℃下消化22 h,通過旋蒸去酸后用0.02 mol/L HCl溶解,再經0.22 μm水系膜過濾后,用高效液相色譜儀測定樣品的氨基酸組成。

1.2.6 單糖組成的測定 稱取一定量的樣品用2 mol/L三氟乙酸溶解后在110 ℃下水解6 h,水解好的樣品通過加甲醇旋蒸去除TFA后再用蒸餾水溶解,通過PMP柱前衍生,用高效液相色譜儀測定樣品的單糖組成。單糖標準品甘露糖、氨基葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基半乳糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和巖藻糖用蒸餾水溶解后,按照上述方法衍生后進行測定。

1.2.7 礦物質含量的測定 稱取0.1 g左右樣品放在石英坩堝中,經炭化、550 ℃灰化,用0.5 mol/L HNO3溶解,ddH2O定容至25 mL,再經0.22 μm水系膜過濾后,用電感耦合等離子體發射光譜儀測定礦物質含量。

1.3 數據統計與分析

數據采用SPSS Statistics 17.0軟件進行單因素方差分析(ANOVA),顯著性檢測方法為Duncan多重檢驗,檢測限為0.05。

2 結果與分析

2.1 SDS-PAGE

利用SDS-PAGE對鮑魚肌肉沸水浸提物的組分進行分析,結果如圖1所示。由圖可知,不同浸提時間下得到的浸提物其分子量分布范圍為38～230 kDa。當浸提時間為1 min時,鮑魚肌肉沸水浸提物在65和220 kDa附近出現2條主要的蛋白條帶。然而,伴隨浸提時間的延長,220 kDa處的蛋白條帶逐漸消失,而逐漸出現高于220 kDa的高分子蛋白條帶,同時65 kDa、副肌球蛋白和肌動蛋白的條帶濃度逐漸增強。這表明鮑魚肌肉在沸水浸提過程中會有部分肌原纖維蛋白溶解出來。另一方面,當蛋白條帶用PAS染色后,在浸提時間為1 min的鮑魚肌肉浸提物中,只在220 kDa附近出現一條顏色較淺的糖蛋白條帶。隨著浸提時間的延長,鮑魚肌肉浸提物中65和220 kDa的糖蛋白條帶濃度逐漸增加,當浸提時間超過7 min后糖蛋白條帶濃度開始逐漸下降,并且出現低于40 kDa的糖蛋白條帶。這表明鮑魚肌肉糖蛋白在沸水浸提中逐漸溶解出來,且伴隨浸提時間的延長發生一定程度的降解。

圖1 鮑魚肌肉沸水浸提物的SDS-PAGE圖譜Fig.1 SDS-PAGE patterns of boiling water extracts from abalone muscle注：M:標準蛋白。

2.2 基本成分

表1顯示了鮑魚肌肉沸水浸提物基本成分的測定結果。當加熱時間從1 min延長至3 min時,鮑魚肌肉浸提物中的粗蛋白含量由39.45%增加到42.24%,隨后繼續延長浸提時間蛋白含量沒有出現顯著的變化。另一方面,當加熱時間從1 min延長至30 min時,鮑魚肌肉浸提物中的總糖含量由3.87%增加到40.44%,表明鮑魚肌肉多糖伴隨著沸水浸提不斷溶解出來。Zhu等[13]發現鮑魚肌肉在98 ℃下煮60 min后可溶性膠原蛋白和肌原纖維蛋白含量出現明顯減少。三角帆蚌在80 ℃下浸提時多糖會不斷溶解出來[14]。因此,表1的結果表明鮑魚肌肉在沸水加熱過程中除了水溶性蛋白溶解到水中,還有部分肌原纖維蛋白會逐漸溶解(圖1),而且膠原也會發生明膠化而溶解,但沸水加熱會促進多糖不斷溶解。此外,加熱1 min獲得的浸提物中其灰分含量高于粗蛋白含量和總糖含量,且浸提物的灰分含量隨著浸提時間的延長出現明顯的下降,表明了鮑魚肌肉中的礦物質在沸水中比蛋白和多糖容易溶解出來。

表1 沸水浸提時間對鮑魚肌肉浸提物基本成分的影響(%)Table 1 Effect of extracting time on proximate compositions of boiling water extracts from abalone muscle(%)

2.3 溶出速率

對粗蛋白和總糖的溶出速率進行分析(圖2),結果發現隨著浸提時間的延長粗蛋白的溶出速率呈下降趨勢,而總糖的溶出速率呈先上升后下降的趨勢,在7 min時達到最高。總糖的溶出速率與鮑魚肌肉沸水浸提物中糖蛋白(圖1)的變化趨勢一致。這可能是鮑魚肌肉糖蛋白在沸水中容易溶解出來,但延長加熱時間會破壞糖蛋白使多糖溶解到沸水中。

圖2 鮑魚肌肉沸水浸提物中粗蛋白和總糖的溶出速率Fig.2 Dissolution rate of protein and polysaccharide in boiling water extracts from abalone muscle

2.4 氨基酸分析

如表2所示,加熱1 min的鮑魚肌肉浸提物中丙氨酸含量最高,其次是精氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸和甘氨酸。谷氨酸和天門冬氨酸是呈鮮味的特征性氨基酸,而甘氨酸和丙氨酸是呈甘味的特征性氨基酸[15]。在鮑魚肌肉浸提物中鮮味和甘味氨基酸的含量占總氨基酸(FAA/TAA)的比例隨著浸提時間的延長出現先上升后下降的趨勢,最高可達63.73%(表2)。這個結果高于雞湯的31.33%[16],也高于馬氏珠母貝的40.94%[15]、刺鰍的41.22%[17]和秋刀魚的35.83%[18]。另一方面,鮑魚肌肉沸水浸提物必需氨基酸含量達到5.44～8.14 g/100 g(表2),類似于河蜆湯中的必需氨基酸含量(7.73 g/100 g)[19]。精氨酸雖不是必需氨基酸,但在調節內分泌和促進兒童生長發育中起到重要的作用[20-21]。而且,精氨酸/賴氨酸的比值越高,越有利于降低膽固醇[22]。

表2 鮑魚肌肉沸水浸提物的氨基酸組成(g/100 g)Table 2 Amino acid compositions in boiling water extracts from abalone muscle(g/100 g)

由表2可知,鮑魚肌肉沸水浸提物中含有高含量的精氨酸和亮氨酸,而且精氨酸/賴氨酸的比值隨浸提時間延長呈上升趨勢,其比值范圍為2.65～4.81,明顯高于牡蠣[23]、貽貝[24]和刺參[22]。這個結果表明可以通過分段浸提獲得富含精氨酸鮑魚肌肉浸提物作為高血脂人群的理想營養補充品。還有研究表明,亮氨酸含量越多越可以提高蛋白肽的抗氧化能力[25]。因此,表2的結果說明鮑魚肌肉沸水浸提物不僅味道鮮美、具有較高的營養價值,還可能具有良好的生物活性功能。

2.5 單糖組成的分析

表3顯示了沸水浸提時間對鮑魚肌肉浸提物單糖組成的影響。當浸提時間為1 min時,鮑魚肌肉浸提物中葡萄糖、半乳糖的摩爾比分別為85.30%和9.10%。伴隨浸提時間的延長鮑魚肌肉浸提物中葡萄糖的含量呈上升趨勢,在浸提時間為30 min時達到98.27%,而其他單糖都呈下降趨勢。而且,在1～30 min各浸提時間段內,鮑魚肌肉浸提物都僅檢測到葡萄糖、甘露糖、半乳糖和半乳糖醛酸等4種單糖,其中葡萄糖所占的摩爾比例最高。結合圖1的結果,推測糖蛋白中的主要單糖是葡萄糖,與我們前期研究發現鮑魚肌肉多糖主要是葡聚糖(數據未顯示)的結果一致。

表3 鮑魚肌肉沸水浸提物的單糖組成(mol%)Table 3 Monosaccharide compositions of boiling water extracts from abalone muscle(mol%)

2.6 礦物質含量

沸水浸提時間對鮑魚肌肉浸提物礦物質含量的影響如表4所示。當浸提時間為1 min時,浸提物宏量元素中Na含量高達10.29 g/100 g,伴隨浸提時間的延長呈下降趨勢。浸提時間對鮑魚肌肉沸水浸提物中Mg、P、Ca、Zn、Cu等元素含量的影響與Na元素一致。K是鮑魚肌肉沸水浸提物中第二含量的宏量元素,但隨浸提時間的延長呈先上升后下降的趨勢,在浸提時間為30 min時甚至超過Na元素。鮑魚肌肉沸水浸提過程中不同浸提時間溶出的礦物質種類及含量,可能與鮑魚肌肉內部各種礦物質元素的存在部位有關,但也有可能是各元素與鮑魚肌肉蛋白和多糖螯合能力不一致的緣故。據報道,高Na飲食可引起高血壓[26],但它可與谷氨酸結合形成鈉鹽使呈味效果充分發揮[27]。

表4 沸水浸提時間對鮑魚肌肉浸提物礦物質含量的影響Table 4 Effect of extracting time on mineral content of boiling water extracts from abalone muscle

表4的結果還表明,短時間的漂燙可以降低鮑魚肌肉產品的Na元素的含量,但也會導致微量元素Zn的流失。

3 結論

伴隨著沸水的浸提,鮑魚肌肉中的蛋白、糖蛋白、多糖和礦物質等營養成分會溶解到沸水中。在短時間的沸水漂燙中,鮑魚肌肉中的水溶性蛋白和部分礦物質元素容易流失。延長沸水浸提時間,鮑魚肌肉中的糖蛋白和多糖會逐漸溶解出來,且溶出的蛋白中鮮甜味氨基酸含量和精氨酸/賴氨酸的比值會逐漸增加。因此,在鮑魚加工中需要通過優化工藝盡可能縮短蒸汽或熱水漂燙時間,減少營養成分的流失,并且有必要對漂燙液進行回收利用。另一方面,可以通過分段浸提鮑魚肌肉營養成分作為特殊人群的營養補充品,為鮑魚高值化利用開辟新的途徑。

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