養殖鹽度對斑節對蝦肌肉品質的影響

周偉，王洋，孫學亮，楊華，梁麗雅，馬儷珍，，*

（1.天津農學院食品科學與生物工程學院，天津300384；2.天津農學院水產學院，水產生態及養殖重點實驗室，天津300384；3.天津農學院動物科技學院，天津300384）

養殖鹽度是水產養殖中的重要環境因素之一，它能夠影響水產動物的生長存活、生理代謝和能量收支等[1-2]，不同水產動物對水體鹽度的滲透調節能力、能耐受的鹽度范圍和最適鹽度范圍均不相同[3]，存在著明顯的物種差異[4]。目前國內外關于鹽度對水產動物影響的研究主要集中在對其生理代謝影響方面，Ma等[5]研究了鹽度（10‰、18‰、26‰、34‰）對金鯧（Trachinotus ovatus）的影響，發現金鯧在鹽度26‰的條件下最終存活率顯著高于其它組（P＜0.05）；在鹽度34‰的條件下特定生長率（specific growth rate，SGR）顯著高于其它組（P＜0.05）；飼料消耗比（feed conversion ratio，FCR）隨鹽度的升高呈顯著下降的趨勢（P＜0.05），在鹽度34‰的條件下FCR最優；認為金鯧幼魚可以在26‰以上的鹽度水體中生存，而鹽度低于10‰時，會影響到金鯧幼魚的生長。Chand等[6]對羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii）進行了研究，發現羅氏沼蝦的半致死鹽度為24.6‰；在鹽度20‰的條件下其最終平均體重最低，而鹽度10‰的條件下為最高；在鹽度10‰的條件下，其SGR和增重量為最高，順次是5‰、15‰和0‰；存活率介于91%（0‰）和78%（20‰）之間，且隨鹽度的升高呈現出下降的趨勢；認為羅氏沼蝦可在鹽度0‰～15‰的條件下生長存活。另有研究表明[7-8]，鹽度通過影響水產動物的生理代謝，進而影響機體內糖類、蛋白質、脂肪等營養物質的代謝和組成，最終影響肌肉品質，但目前對這一方面的研究報道甚少。因此，研究養殖鹽度對水產動物肌肉品質的影響具有重要意義。

斑節對蝦（Penaeus monodon）生長速度快、單位產量高、抗病性強且肉質鮮美、營養豐富，深受廣大養殖戶和消費者的青睞。據統計[9]，低鹽度對蝦養殖量在過去十年中約增加了106%，2014年的全球產量約為7.2×105t，斑節對蝦具有廣鹽性，可在5‰～30‰的鹽度下生存[10]，適于低鹽淡化養殖。眾多研究表明[11-13]，養殖鹽度對斑節對蝦的生長存活、滲透調節、生理代謝等具有顯著影響，然而養殖鹽度對斑節對蝦肌肉品質影響的研究尚屬空白。本研究以斑節對蝦為研究對象，在前人研究的基礎上設置3種養殖鹽度（0‰、15‰、25‰），對比分析3種養殖鹽度下斑節對蝦肌肉的基本營養組成、感官品質、質構特征的差異，并利用電子鼻和電子舌對其風味進行分析，以期為斑節對蝦選擇合適的養殖鹽度、提高其肌肉品質提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料及預處理

2017年4月，從中國水產科學院南海水產研究院購買（1.94±0.06）cm（0.035 g）的斑節對蝦“南海 1 號”苗種，在天津市恒遷水產養殖有限公司的工廠化養殖車間進行養殖。養殖條件為：放養密度為200尾/m2，水體溶氧＞5 mg/L、透明度 30～40、養殖周期 84 d，水溫26℃～28℃，養殖鹽度分別為0‰（淡水）、15‰和25‰（以下均分別表示為Y1、Y2、Y3），以人工配合餌料投喂（飼料為商品餌料，沒有配方，只有營養成分，營養成分為粗蛋白≥42%、粗脂肪≥5.5%、粗灰分≤16%、水分≤11%）。取樣時，3種鹽度的蝦分別從3個養殖池塘取樣（設置3個重復，每個重復取樣2 kg，以確保試驗樣品充足），加水充氧保活運到實驗室，每組（3個養殖鹽度，每個鹽度分3個養殖池取樣，共9組）取活蝦30尾，蒸籠蒸制、冷卻后立即進行感官評價（20尾）和質構分析（10尾）；各組其余蝦加冰猝死后，去頭去殼去腸腺，取其肌肉用自封袋包裝，取一部分立即測其持水力；剩余蝦貯存在-80℃超低溫冰箱中，兩周內進行電子鼻和電子舌分析，以及水分含量、總蛋白、總糖、灰分基本營養成分分析。

1.2 試劑

氫氧化鈉、氫氧化鉀、鹽酸、乙酸鎂溶液（240 g/L）、硫酸銅（CuSO4·5H2O）、硫酸鉀、濃硫酸、葡萄糖、亞鐵氰化鉀、已酸鋅、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、95%乙醇、磺基水楊酸、高氯酸、氨水、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司；甲醇（色譜純）：天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.3 儀器設備

Z323K型高速冷凍離心機：德國HERMLE公司；TA.XT.plus質構測試儀：英國SMSTA公司；UDK159半微量凱式定氮儀：意大利Velp公司；Astree型電子舌：法國Alpha MOS公司；PEN3便攜式電子鼻系統：德國Airsense公司。

1.4 方法

1.4.1 基本營養成分

水分含量的測定采用GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》[14]中的直接干燥法；灰分的測定采用GB 5009.4-2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》[15]中的第一法；粗蛋白的測定采用GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[16]中的凱氏定氮法；總糖的測定采用GB/T 9695.31-2008《肉制品總糖含量測定》[17]中的分光光度法。

1.4.2 持水力

稱取2.0 g左右的樣品，用干燥的濾紙包裹樣品放入10 mL離心管中，在2 000 g，4℃條件下離心15 min，立即去掉濾紙并稱重，根據如下公式計算持水力。

1.4.3 感官評價

參考王士穩等[18]的方法并稍作改動。感官評價小組由12人組成，男女各6人。試驗開始前，先對評價小組人員進行培訓，使每個人掌握蝦肉氣味、滋味和質地特性的區分及評分方法，形成統一的評價標準（如表1所示），按照標準進行正式感官評價。每一項指標的得分為去掉最高分和最低分后的平均值。

各組分別選取大小一致的斑節對蝦20尾，放入已沸騰的蒸鍋中蒸制3 min后立即取出，冷卻至室溫后進行感官評價，評分結果采用9分制。

表1 斑節對蝦的感官品質評價標準Table 1 The sensory evaluation standard of Penaeus monodon

1.4.4 質構分析

各組分別選取大小一致的斑節對蝦10尾，放入已沸騰的蒸鍋中蒸制3 min后立即取出，冷卻至室溫后，取蝦背部肌肉前兩節進行質構分析。以TPA模式對硬度、彈性、咀嚼度、緊密性進行測定，選用P/35探頭，直徑35 mm，測試前速度、測試速度、測試后速度均為1 mm/s，樣品壓縮形變量為40%，觸發力為5 g。每個樣品平行測定10次，結果取其平均值。

1.4.5 電子舌分析

取-80℃凍樣，4℃緩慢解凍后，稱取20 g蝦肉，加入40 mL 超純水，先勻漿再離心（4℃，5 000×g，10 min），過濾后取濾液25 mL置于電子舌專用燒杯中待分析。試驗采用第五套傳感器系統（包括SRS、GPS、STS、UMS、SPS、SWS、BRS 7 種傳感器，其中 SRS、STS、UMS、SWS和BRS分別為對酸味、咸味、鮮味、甜味和苦味敏感的專一性傳感器，GPS和SPS是通用型傳感器，測試整體滋味），通過軟件對信號值的分析，能夠在0到12的刻度上比較不同樣品間的各種滋味的相對強度。分析條件：樣品采集時間：120 s；每次分析時間：180 s。采用自帶軟件進行主成分分析（principal component analysis，PCA）和味覺分析。

1.4.6 電子鼻分析

試驗電子鼻檢測采用德國Airsense公司PEN3便攜式電子鼻系統，該電子鼻含有10個不同的金屬氧化物傳感器（如表2所示），組成傳感器陣列。

表2 10種傳感器性能描述Table 2 The performance description of ten sensors

取-80℃凍樣，4℃緩慢解凍后，稱取10 g蝦肉置于125 mL的一次性樣品杯中，雙層保鮮膜封口，室溫下靜置2 min后測試。采用直接頂空吸氣法進行測試，直接將進樣針頭插入含樣品的一次性樣品杯中進行測定。測定條件：采樣時間為1 s/組；傳感器自清洗時間為100 s；傳感器歸零時間為10 s；樣品準備時間為5 s；進樣流量為400 mL/min；分析采樣時間為100 s。采用內置軟件進行數據的采集與處理，并進行PCA和荷載分析（loading analysis）。

1.5 數據處理與統計分析

除感官評價和質構分析兩個指標外，營養成分、持水力兩個指標平行試驗3次。結果都采用SPSS17.0軟件進行數據計算和統計分析，保留兩位小數，數據表示為平均值±標準差，數據表中同一列或同一行上標不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05），不同大寫字母表示差異極顯著（P＜0.01），相同字母表示差異不顯著（P＞0.05）。

2 結果與分析

2.1 基本營養成分與持水力

3種養殖鹽度下斑節對蝦的基本營養組成及持水力測定結果見表3。

表3 3種養殖鹽度下斑節對蝦的基本營養組成及持水力對比Table 3 The comparison of basic nutrition and water holding capacity of Penaeus monodon of three stocking salinities

由表3可知，在本研究設置的養殖鹽度范圍內，隨著養殖鹽度的增高，斑節對蝦肌肉中：水分含量呈極顯著降低的趨勢（P＜0.01）；灰分含量呈極顯著增高的趨勢（P＜0.01）；不同組間粗蛋白含量差異不顯著（P＞0.05），但整體上呈現出增高的趨勢；總糖含量在Y1和Y2之間的變化不明顯（P＞0.05），Y3分別與 Y1、Y2相比，有顯著增高的趨勢（P＜0.05）。隨著養殖鹽度的增高，斑節對蝦肌肉的持水力呈現出極顯著增高的趨勢（P＜0.01），表明養殖鹽度對斑節對蝦肌肉的質構特性影響顯著。

2.2 感官品質

3種養殖鹽度的斑節對蝦的感官評價結果見表4。

表4 3種養殖鹽度下斑節對蝦的感官評分結果Table 4 Sensory evaluation scores of Penaeus monodon of three stocking salinities

從表4中可以看出，隨著養殖鹽度的增高，斑節對蝦的總體感官品質評分呈極顯著增高的趨勢（P＜0.01），這說明隨著養殖鹽度的增高，斑節對蝦肌肉感官品質在總體上Y3最受歡迎，Y2次之，Y1最不受歡迎。在鮮味上，Y1的評分極顯著低于Y2和Y3（P＜0.01），而 Y2 和 Y3的評分差異不顯著（P＞0.05），說明Y2和Y3在鮮味上的受歡迎程度相當，Y1鮮味最差；在甜味上，隨著養殖鹽度的增大，斑節對蝦的感官評分略有增高，但是Y1和Y2、Y2和Y3兩兩相比差異不顯著（P＞0.05），只有Y1和Y3之間有顯著差異（P＜0.05）；對于土腥味而言，三者之間的差異達到了極顯著水平（P＜0.01），且隨著養殖鹽度的增高，斑節對蝦的土腥味降低，評分和受歡迎程度增高；從質構上分析，養殖鹽度增高，斑節對蝦肌肉的硬度、彈性和咀嚼度均顯著提高（P＜0.01）。綜合以上分析可知，適度提高養殖鹽度可改善斑節對蝦肌肉的感官品質。

2.3 質構分析

3種養殖鹽度下斑節對蝦的質構分析結果見表5。

從表5中可以看出，隨著養殖鹽度的增大，斑節對蝦肌肉的硬度、緊密性和咀嚼度都呈現出增高的趨勢，其中硬度和咀嚼度在各組間的差異均達到了極顯著水平（P＜0.01）；對于彈性而言，Y1分別與 Y2、Y3相比，均極顯著地低于Y2或Y3，而Y2與Y3相比有降低趨勢，但兩者差異不顯著（P＞0.05）；對于緊密性而言，Y1與Y2之間變化不顯著（P＞0.05），Y3分別與Y1、Y2相比，有極顯著增高的趨勢（P＜0.01）。

表5 3種養殖鹽度下斑節對蝦的質構分析結果Table 5 The texture of Penaeus monodon of three stocking salinities

2.4 電子舌分析

2.4.1 PCA

3種養殖鹽度下斑節對蝦的電子舌主成分分析圖見圖1。

從圖1中可以看出，第一主成分（PC1）與第二主成分（PC2）的貢獻率之和達到了97.98%，能夠很好地反映3種養殖鹽度的斑節對蝦樣品的實際情況，且樣品的 PCA識別指數（discrimination index）為97，表明在這3種養殖鹽度的斑節對蝦在滋味上存在明顯的差異。在PCA圖中，樣品間的相對距離越大，表示樣品間滋味的差異越大。經分析，Y1與Y3、Y1與Y2、Y2與Y3之間相對距離分別為386.23、324.46、137.75，因此Y1與Y3間的滋味差異最大，其次是Y1與Y2，最后是Y2與Y3。

圖1 3種養殖鹽度下斑節對蝦的電子舌主成分分析Fig.1 The principal component analysis of the electronic tongue to Penaeus monodon of three stocking salinities

2.4.2 味覺分析

3種養殖鹽度的斑節對蝦各種滋味的相對強度值見表6，電子舌通過軟件對信號值的分析見圖2，能夠在0到12的刻度上比較不同樣品間的各種滋味的相對強度。

表6 3種養殖鹽度下斑節對蝦的各種滋味的相對強度值Table 6 Relative intensity of the different tastes of Penaeus monodon of three stocking salinities

由表6可知，3種養殖鹽度下的斑節對蝦均無酸味（SRS）和苦味（BRS）；3組斑節對蝦均檢測出咸味（STS），且咸味值隨著養殖鹽度的增高呈增高的趨勢；鮮味（UMS）上，Y2和 Y3明顯高于 Y1，而甜味（SWS）值上，Y2和Y3也略高于Y1。以上數據表明，電子舌分析的咸味、鮮味和甜味變化趨勢與感官評價結果相一致。

2.5 電子鼻分析

2.5.1 電子鼻對斑節對蝦揮發性氣味的響應

電子鼻對3種養殖鹽度的斑節對蝦肌肉的揮發性氣味的響應值做成的檢測信號雷達圖見圖2。

圖2 電子鼻對3種養殖鹽度下斑節對蝦肌肉的檢測信號雷達圖Fig.2 Radar map of detection signal of electronic nose to Penaeus monodon of three stocking salinities

從圖 2 中可以看出，6（W1S）、7（W1W）、8（W2S）、9（W2W）號傳感器比其他傳感器的響應值變化更為明顯，這表明甲烷等短鏈烷烴（6）、無機硫化物（7）、醇醚醛酮類（8）、有機硫化物和芳香成分（9）是3種養殖鹽度下的斑節對蝦肌肉主要的揮發性風味物質。

3種養殖鹽度下養殖的斑節對蝦在氣味上的差異主要表現在9號傳感器上，而對6、7、8號傳感器的響應沒有明顯差異，即在有機硫化物和芳香成分上，三者有較為明顯的差異。其中Y1的9號傳感器響應值略小于Y2和Y3，而Y2和Y3之間差異較小。經以上分析可知，當養殖鹽度由Y1升高到Y2時，斑節對蝦肌肉的氣味成分中有機硫化物和芳香成分增多，而養殖鹽度由Y2升高到Y3時，該種成分無明顯變化。

2.5.2 PCA分析

3種養殖鹽度下斑節對蝦的電子鼻主成分分析圖見圖3。

圖3 3種養殖鹽度下斑節對蝦的電子鼻主成分分析圖Fig.3 The principal component analysis of the electronic nose to Penaeus monodon of three stocking salinities

從圖3中可以看出，第一主成分（1 main axis，90.96%）和第二主成分（2 main axis，8.96%）的貢獻率之和達到了99.92%，基本涵蓋了樣品的全部信息，表明電子鼻可以有效區分3種養殖鹽度下斑節對蝦的揮發性風味；在第一主成分和第二主成分上，Y1、Y2、Y3之間均有顯著差異，說明養殖鹽度對斑節對蝦肌肉的氣味具有顯著的影響。

2.5.3 Loadings分析

3種養殖鹽度斑節對蝦的Loadings分析圖見圖4。

圖4 3種養殖鹽度下斑節對蝦的Loadings分析圖Fig.4 The loading analysis of Penaeus monodon of three stocking salinities

在Loadings分析圖中，如果某一個傳感器的響應值（橫縱坐標對應值）接近于零，則表示該傳感器的識別作用可以忽略不計；如果越偏離于零，則表示該傳感器在對樣品的識別過程中起主要作用。從圖中可以看出，在第一主成分上，6號和7號傳感器相對偏離零的距離較大，貢獻較大；在第二主成分上，8號和9號傳感器相對偏離零的距離大，貢獻較大。結合PCA可知，6、7、8、9號傳感器在對3種養殖鹽度的斑節對蝦肌肉氣味的區分過程中起主要作用，這四種傳感器分別對甲烷等短鏈烷烴、無機硫化物、醇醚醛酮類、有機硫化物和芳香成分響應信號較強。

3 討論

3.1 養殖鹽度對斑節對蝦肌肉基本營養成分的影響

斑節對蝦對養殖鹽度變化的適應主要是通過滲透調節功能來實現的[11-12]，這一過程的實現需要消耗能量，能量主要由糖類、脂肪、蛋白質等營養物質通過一系列生化反應提供，因此，鹽度的變化必然會影響到水產動物體內各種營養成分的積累。Ye等[2]研究發現鹽度對斑節對蝦的各種能量參數（生長耗能、呼吸耗能、糞便耗能、排泄耗能、蛻皮耗能）有顯著的影響，認為在鹽度25‰的條件下斑節對蝦凈生長效率最高，超出20‰～35‰范圍的鹽度條件則會導致斑節對蝦增加呼吸、排泄和蛻皮的能量消耗而不利于生長。在研究中，隨著鹽度的升高，水分含量逐漸降低的趨勢和灰分含量逐漸升高的趨勢就是由于斑節對蝦在低鹽脅迫下進行滲透調節造成的，而滲透調節所消耗的能量，影響到糖類和蛋白質等營養物質的積累，所以斑節對蝦肌肉中的粗蛋白含量和總糖含量隨養殖鹽度的升高呈現出升高的趨勢。Jiang等[19]對脊尾白蝦（Exopalaemon carinicauda）進行了研究，發現隨著養殖鹽度（0‰～30‰）的升高，水分含量呈現降低的趨勢，粗蛋白含量和粗灰分含量都呈現出升高的趨勢，對梭魚（Liza haematocheila）[20]和哈氏仿對蝦（Parapenaeopsis hardwickii）[21]的研究也有相似的結果，本研究結果均與此文獻報道一致。而何燕富等[22]對馬來西亞紅羅非魚（Oreochromis mossambicus×O.niloticus） 進行急性和慢性鹽度脅迫試驗得到的結果與以上研究存在差異，這是因為不同水產動物的等滲點不同，適宜的生長鹽度環境也會不相同。

3.2 養殖鹽度對斑節對蝦肌肉風味的影響

在研究中，3種養殖鹽度下斑節對蝦的鮮味隨著鹽度的升高呈極顯著增高趨勢（P＜0.01）。研究發現呈味核苷酸和呈味氨基酸是水產動物中普遍存在的重要滋味物質，且呈味核苷酸和鮮味氨基酸共同存在時對鮮味具有協同增強的效果，其效果強于等量的任何一種單類物質[23]。徐小雙等[24]對低鹽養殖的異育銀鯽（Carassius auratus gibelio）肌肉中的呈味物質進行研究，發現低鹽濃度養殖的異育銀鯽肌肉中各氨基酸含量和肌苷酸含量均高于普通淡水養殖的異育銀鯽，認為適當提高養殖鹽度有利于風味的改善，在以后的研究中可以檢測斑節對蝦肌肉中的呈味物質如游離氨基酸和核苷酸等成分的變化。土腥味也是本研究中3種養殖鹽度下的斑節對蝦在風味上的主要差異，Howgate[25]認為土臭素（geosmin，GSM）和二甲基異茨醇（2-methylisoborneol，2-MIB）是構成土腥味的關鍵物質，這類物質的存在會對水產品的風味造成不良影響。土腥味物質主要來源于水體中的微生物，Thaysen證明放線菌是魚肉中土腥味的微生物來源[26]，有研究表明一些放線菌的代謝和生物降解會隨著水質的富營養化而逐漸加快，產生的土腥味物質也不斷升高[27]。本研究中土腥味隨著鹽度的降低呈極顯著升高的趨勢，可能是因為斑節對蝦在低鹽度環境中為了抵御低鹽脅迫代謝加快，產生的代謝廢物逐漸增多使水體逐漸富營養化，造成產土腥味物質微生物大量繁殖。

通過電子鼻分析發現，這3種不同養殖鹽度下的斑節對蝦在氣味上的差異主要通過9號傳感器（有機硫化物和芳香成分）來區分，甲烷等短鏈烷烴、無機硫化物、醇醚醛酮類、有機硫化物和芳香成分這幾類氣味成分是斑節對蝦肌肉的主要揮發性氣味物質，有研究者在凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）[28]、中國對蝦（Penaeus chinensis）[29]和中華管鞭蝦（Solenocera crassicornis）[30]也檢測出了這幾種揮發性成分，在以后的研究中可以利用氣質聯用儀（gas chromatograph-mass spectromete，GC-MS）來測定其中的揮發性氣味成分。

3.3 養殖鹽度對斑節對蝦肌肉質構特性的影響

研究通過測定斑節對蝦肌肉的持水力發現，隨著養殖鹽度的增大，斑節對蝦肌肉的持水力呈極顯著增高的趨勢，并進一步結合感官評價和質構分析發現養殖鹽度對斑節對蝦肌肉的質構特性有明顯地影響。Wu等[31]認為，肌肉硬度與水分含量成反比，本研究中斑節對蝦肌肉中的水分含量隨著養殖鹽度的增高呈極顯著降低的趨勢，所以斑節對蝦肌肉硬度隨著養殖鹽度的增高逐漸升高，硬度的變化也影響了其它質構指標的變化。在以后的研究中可以利用掃描電鏡和透射電鏡直觀地觀察這3種養殖鹽度的斑節對蝦肌肉的微觀結構變化。

4 結論

在研究中，綜合分析各項指標發現養殖鹽度對斑節對蝦的肌肉品質有顯著影響，當養殖鹽度為25‰時，斑節對蝦肌肉的各項指標均優于其它兩種鹽度的斑節對蝦，本研究認為養殖鹽度為25‰時，可以提高斑節對蝦的品質。這一研究為養殖斑節對蝦選擇合適的養殖鹽度提供了數據支持。