池塘工業化養殖與傳統池塘養殖模式對大口黑鱸肌肉品質特性的比較研究

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(江南大學食品學院,食品營養與功能食品工程技術研究中心,江蘇無錫 214122)

隨著我國經濟水平提高,居民對水產品的消費量和品質需求不斷上升,建立高效健康的水產養殖模式是推動水產養殖可持續發展的重要方向。傳統池塘養殖屬于靜水養殖模式,由于不能完全模擬魚類的野外生活環境,且養殖容量大,水質調控能力較差,極易引起水體富營養化、水質指標超標等現象,導致魚類生長緩慢、產量減少以及品質降低,不能滿足綠色健康農業的發展需求[1]。近年來,池塘工業化生態養殖模式發展迅速,它是一種循環流水“圈養”模式,相較于傳統養殖,具有提高飼料利用率、降低污染、提高經濟效益等優勢。流水養殖的魚類在平均規格、產量和肌肉品質等方面均具有巨大發展潛力[2]。

魚類生長發育受遺傳特性等內部因素和攝食方式、飲食構成和水流刺激等外部因素的共同影響[3-4],水流刺激是改善魚肉品質最關鍵的生態因素[5]。研究發現,中等流速(1～2 bls-1)水流刺激可顯著增加魚肉蛋白質含量,降低脂肪含量[6-8]。適度運動還可影響肌肉脂肪酸比例,顯著提高氨基酸含量[8-10]。此外,水流刺激誘導魚肉紅白肌纖維肥大,引起蛋白質合成和積累率提高,促進魚類體重增加[11]。魚肉營養成分是其營養價值的具體體現,也直接影響魚肉品質的高低。在池塘工業化養殖模式下,由于魚類長時間受高強度水流刺激,其肌肉營養成分組成、質構特性及口感風味可能發生較大變化,相關影響有待進一步研究。

因此,本研究以大口黑鱸(Micropterussalmonides)為研究對象,比較分析了池塘工業化和傳統池塘養殖模式對魚肉營養成分、質構特性、氨基酸和脂肪酸組成的差異,以期為池塘工業化養殖體系的推廣和肉質營養調控技術提供有價值的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大口黑鱸 江蘇鹽城正榮生態漁業有限公司養殖;鱸魚飼料 浙江欣欣天恩水產飼料有限公司;三卡因甲磺酸鹽(MS-222) (純度98%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;氫氧化鈉、甲醇、鹽酸、高氯酸、磷酸、氫氧化鉀、氯化鈉 國藥集團化學試劑有限公司。

電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司;SCION SQ-456-GC氣相色譜質譜儀 美國 BRUKER 公司;5804-臺式高速冷凍離心機 上海艾本德公司;1260高效液相色譜儀 美國Agilent公司;QP2010氣相色譜質譜儀 日本島津公司;手持勻漿器 德國IKA公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 加州鱸養殖 1冬齡大口黑鱸親本,體重0.75～1.0 kg/尾。采用大棚控溫(20～25 ℃)強化培育,池塘面積4×667 m2,水深2 m;2016年5月20日,在親本培育池鋪設魚巢等待產卵。產卵后,把帶卵魚巢懸浮于孵化池水的中層,保持微流水狀態,流量2～4 m3/h,每天24 h 充氣增氧,溶解氧達5 mg/L以上。孵化出的加州鱸仔魚用淡水輪蟲開口,后入土池培育,馴食浮性顆粒飼料,2個月后選取體長約為5 cm的幼魚,隨機分為靜水養殖組和流水養殖組。靜水養殖組采用傳統池塘養殖,養殖密度2500尾/667 m2,池塘尺寸:90 m×60 m×2 m(長×寬×高)。流水養殖組采用流水槽養殖,每槽2萬尾,流水池尺寸:20 m×5 m×2.5 m(長×寬×高),流速為3 cm/s。兩組幼魚均采用相同飼料喂養。

1.2.2 采樣 分池培養12個月后,每組隨機挑取體重約為500±55 g的健康鱸魚12條,三卡因甲磺酸鹽(MS-222)麻醉。取魚背部軸上肌同一部位分別進行理化特性、脂肪酸含量及氨基酸含量的測定與質構分析。

1.2.3 指標的測定

1.2.3.1 肌肉理化特性的測定 肌肉營養成分參照國家相關標準進行測定:水分,采用105 ℃直接干燥法測定[12];灰分,采用馬弗爐揮發恒重法測定[13];粗脂肪,采用索氏抽提法測定[14];粗蛋白,采用微量凱氏定氮法測定[15];pH測定:取10 g魚肉勻漿與50 mL去離子水混合后,用pH計測定;羥脯氨酸和膠原蛋白按試劑盒說明測定。

1.2.3.2 肌肉質構參數的測定 樣品采用質構儀進行全質構測定(TPA)。將魚塊切成 1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm 規格,檢測探頭為P35圓柱型探頭,測試前速度為1 mm/s,測試后速度為1 mm/s,測試速度為1 mm/s,壓縮比為75%,每個樣品重復3次[16]。

1.2.3.3 肌肉脂肪酸的測定 用手持勻漿器分別將取樣肌肉輾成肉糜并攪拌均勻。取200 mg肉糜于提脂瓶中,加2 mL氯仿/甲醇(1∶1 v/v)溶液,加入150 μL濃度為10 mg/mL的C24∶1溶液作為內標,經30000 r/min勻漿30 s后,再加1 mL甲醇溶液,混勻后3000 r/min離心3 min,轉移三氯甲烷層到新的提脂瓶中,氮氣吹干。加入1 mL 10%鹽酸甲醇溶液,60 ℃水浴3 h,加入飽和生理鹽水和2 mL正已烷,混勻后3000 r/min離心3 min,取上清于GC瓶中,GC-MS測定。根據保留值進行定性分析,用內標法進行定量分析。

GC-MS主要技術參數:高純氦氣為載氣,流速8 mL/min,程序升溫;氣化溫度250 ℃;離子源溫度230 ℃;電力電壓70 eV;進樣量1 μL;檢測器電壓350 V[16]。

1.2.3.4 肌肉中氨基酸的測定 總氨基酸測定參照GB 5009.124-2016食品安全國家標準《食品中氨基酸的測定》的方法進行樣品處理。樣品經酸(6 mol/L HCl溶液)水解后用高效液相色譜進行氨基酸的測定,樣品經堿(5 mol/L NaOH溶液)水解后,同機單獨測定色氨酸含量。游離氨基酸測定,樣品加入10%三氯乙酸溶液,4500 r/min離心20 min,取上清液,pH調至2.2,使用正亮氨酸作為定量內標,高效液相色譜儀測定。

HPLC主要技術參數:色譜柱Diamonsil-C18(5 μm,4.6 mm×250 mm),紫外檢測器(260 nm);流動相:A:0.05% H3PO4溶液,B:95%甲醇溶液;進樣量:10 μL;流速:1.0 mL/min;柱溫為30 ℃[16]。

1.3 數據處理與分析

實驗數據用Excel和SPSS v19.0軟件進行統計分析,顯著性方差分析法采用單因素方差分析Duncan檢驗,檢測限為0.05,結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 養殖模式對肌肉理化特性的影響

對靜水養殖組和流水養殖組肌肉水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白質、羥脯氨酸、膠原含量等理化參數進行測定,結果如表1所示。靜水養殖組肌肉蛋白質含量約為(181.85±15.08) mg/g,而流水養殖組可高達(220.35±10.69) mg/g,顯著高于靜水養殖組(p<0.05)。蛋白質是魚肉的主要營養成分,一般占20%左右[17],本研究結果表明,流水養殖模式可促進魚體生長發育,提高魚肉蛋白質含量和營養價值。膠原蛋白廣泛存在于動物結締組織中,與魚肉結構、柔韌性和質地密切相關,在很大程度上決定了肌肉的系水性能。膠原蛋白含量的增加可使肌肉具有較高的機械強度[18],在一定程度上改善魚肉嫩度和適口性[5]。本研究發現流水養殖組羥脯氨酸和膠原蛋白含量均極顯著高于靜水養殖組(p<0.01),表明流水養殖對鱸魚肌肉品質和口感具有明顯的改善效果。

表1 靜水養殖組和流水養殖組的肌肉理化參數Table 1 Physiochemical parameters in flesh of lentic and lotic perch

按魚體脂肪含量,可將魚肉分為少脂(<2%),低脂(2%～4%),中脂(4%～8%)和高脂(>8%)4個類型[19]。通常肌肉粗脂肪含量降低,會增大肌束之間的摩擦力,降低肌肉嫩度,增加肌肉的咀嚼性,引起口感的變化。由表1可知,靜水養殖組魚肉脂肪含量約為(63.24±8.31) mg/g,屬于中脂類型,而流水養殖模式可顯著降低脂肪含量(p<0.05),僅為(42.44±7.04) mg/g,接近于低脂類型。由于流水養殖鱸魚在流速為3 cm/s的循環水槽中生長,充分模擬了野生魚類的生活環境,不但保證了養魚段水體有充足的溶解氧,而且還提高了魚群的活躍度,增加能量利用,進而使魚肉呈現出高蛋白、低脂肪的特點。

2.2 養殖模式對肌肉質構參數的影響

魚肉的品質由口感、外觀、加工特性等諸多方面共同決定,并受本身質構特性、營養組成、色澤等因素的影響,其中質構特性是影響消費者接受度的重要因素之一[20]。如表2所示,流水養殖組肌肉膠黏性、咀嚼性、彈性和硬度均顯著高于靜水養殖組(p<0.05),而黏聚力略低于靜水養殖組,但無顯著差異(p>0.05)。一般認為肌肉硬度越大,抵抗牙齒擠壓的能力越大,肌肉纖維斷裂所需的形變越大,膠黏性就越大,同時咀嚼性也會更好。本研究結果表明相較于靜水養殖,流水養殖模式下魚肉肉質更加緊實有嚼勁,受熱處理后不易變爛,口感更好,會更受消費者歡迎。肌肉的質構特性與其化學成分有關[21],其中硬度和咀嚼性與蛋白質含量呈顯著正相關,與水分、脂肪呈負相關,影響魚肉的機械強度[22]。流水養殖鱸魚魚肉具有低脂、高蛋白和含水量低的特點,這可能是影響其肌肉質構特性的主要原因之一。

表2 不同養殖模式下鱸魚的肌肉質構參數Table 2 Texture parameter in lentic and lotic perch

2.3 養殖模式對肌肉脂肪酸組成及含量的影響

如表3所示,兩組魚肉共檢測出22種脂肪酸,其中飽和脂肪酸7種,單不飽和脂肪酸6種,多不飽和脂肪酸9種。流水養殖組飽和脂肪酸(SFA)總含量略高于靜水組,其中棕櫚酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)含量較高,這與Tang X等[23]報道一致。流水養殖組單不飽和脂肪酸(MUFA)總含量略高,且油酸(C18∶1n-9)含量顯著高于靜水養殖組(p<0.05)。此外,流水養殖組多不飽和脂肪酸含量(PUFA)、ω-6脂肪酸含量及亞油酸(C18∶2n-6)、二十碳二烯酸(C20∶2)含量均顯著高于靜水養殖組(p<0.05),EPA(C20∶5n-3)和DHA(C22∶6n-3)亦表現出相同的趨勢。

表3 不同養殖模式下鱸魚肌肉脂肪酸含量分析Table 3 Fatty acid for perch between standing water and flowing water

魚類的生活環境影響魚肉脂肪酸組成,以不飽和脂肪酸組成和含量上的差異最為明顯。自然環境下鱸魚喜歡生活于溶氧量高、水流湍急的水體中,相比于靜水養殖,流水養殖模式下鱸魚運動強度更大,脂肪含量低[24],引起多不飽和脂肪酸含量產生差異[25]。多不飽和脂肪酸有多種營養功能,對人體具有緩解心臟病、抑制癌癥等功效[26]。高含量的多不飽和脂肪酸還能顯著增加肉質香味,在一定程度上反映肌肉的多汁性[27]。因此,從脂肪酸這個角度分析,流水養殖模式對鱸魚的風味和營養價值具有明顯地提升作用。

2.4 養殖模式對肌肉氨基酸組成及含量的影響

如表4所示,魚肉中共檢測到18種氨基酸,其中包括8種必需氨基酸(Thr、Val、Met、Phe、Ile、Leu、Lys、Trp),3種半必需氨基酸(His、Arg、Gys)和3種非必需氨基酸(Ser、Tyr、Pro)。流水養殖組肌肉中各必需氨基酸的含量均高于靜水養殖組,以Val、Leu、Ile的含量最為顯著(p<0.05)。Val、Ile、Leu作為支鏈氨基酸(BCAA)是構成體蛋白的20種氨基酸中的重要成員,支鏈氨基酸在動物體蛋白中的含量很高,尤其是在肌肉蛋白中所占的比例[28]。在葉元土等[29]的研究中,魚類肌肉中BCAA的含量占必需氨基酸總量(除色氨酸)的23%～48%,其中大部分魚BCAA含量都在35%～40%,這表明BCAA營養在魚類生長中有著舉足輕重的作用。Val是蛋白質合成的原料,與Ile作為支鏈氨基酸都有促進氮存儲和抑制蛋白質分解的作用[30-31]。支鏈氨基酸可促進糖異生,Val可最終進入三羧酸循環,生成ATP[32]。有研究表明,BCAA缺乏會抑制淋巴細胞的生長發育,降低機體的免疫功能[33]。在流水養殖下,這三種氨基酸含量均顯著高于靜水養殖組,所以流水養殖下的鱸魚在蛋白質的合成與講解的調節作用、氧化供能和機體免疫能力方面都比靜水養殖組表現突出。此外,兩組魚肉Asp和Glu的含量遠遠大于其他的氨基酸含量,且Glu在流水養殖組中含量較高,具有顯著性差異(p<0.05)。Asp和Glu是呈鮮味的特征性氨基酸,含量越高肉質越鮮美[34]。本研究結果表明流水養殖模式影響肌肉氨基酸組成的差異,對魚肉品質提升具有顯著作用。

表4 不同養殖模式下鱸魚肌肉總氨基酸含量分析Table 4 Total amino acid for perch between standing water and flowing water fish

3 結論

比較分析了池塘工業化養殖模式(流水養殖)和傳統池塘養殖模式(靜水養殖)對鱸魚肌肉營養成分和品質特性的影響。結果顯示,與靜水養殖組相比,流水養殖組鱸魚肌肉蛋白質、羥脯氨酸和膠原蛋白含量顯著提高(p<0.05),脂肪含量顯著降低(p<0.05),肌肉膠黏性、咀嚼度、彈性和硬度表現出較大差異。流水養殖組魚肉多不飽和脂肪酸、ω-6脂肪酸及亞油酸含量均顯著高于(p<0.05)靜水養殖組。此外,兩種養殖模式下魚肉氨基酸種類和組成相似,流水養殖組必需氨基酸、呈味氨基酸的含量較高。本研究結果表明流水養殖模式下的鱸魚肉質更加緊實有嚼勁,營養價值更高,可為池塘工業化養殖模式的改進與推廣提供有價值的理論指導。