飼料中植物油替代魚油對中華絨螯蟹肝胰腺和性腺氣味的影響

從嬌嬌,韓昕苑,庾庭馳,于立志,吳旭干,王錫昌,*

(1.上海海洋大學食品學院,上海 201306;2.國家淡水水產品加工技術研發分中心(上海),上海 201306;3.上海海洋大學，農業農村部淡水種質資源重點實驗室,上海 201306)

中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)是我國特有的水產養殖動物之一,其因營養豐富、風味獨特而深受歡迎[1]。隨著時代發展,消費者對其品質也提出了更高的要求。氣味是消費者品嘗食品時重要的感官指標之一,消費者對氣味的接受程度影響了對該食品的喜愛度[2]。脂肪酸是許多氣味物質的前體物質,特別是一些不飽和脂肪酸,當其氧化或降解時會產生一些揮發性物質,這些物質通常對水產品的風味具有較大貢獻[3]。

魚油中n-3 PUFA含量高,因此在水產養殖動物的飼料中通常添加一定量的魚油來提高其品質,但近年來魚油市場供不應求導致其價格不斷增長,因而來源廣泛、供應穩定、價格低廉的植物油越來越受到關注[4-6]。Izquierd等[7-8]研究發現,飼料中亞麻油和菜籽油替代魚油時不會造成金頭鯛的感官品質差異,而用大豆油替代魚油時會使其帶有輕微的泥土味道,影響了其風味品質。Regost等[9]研究發現,飼料中大豆油替代魚油會使大菱鲆產生明顯的土豆氣味。

有學者[10-13]研究表明,飼料中合適比例的植物油替代魚油對中華絨螯蟹的生長性能沒有負面影響,同時可強化營養品質,改善脂肪酸組成,增加香氣物質。中華絨螯蟹的主要可食部位包括肌肉、性腺和肝胰腺,雌性中華絨螯蟹的肝胰腺和性腺兩者俗稱為蟹黃,其氣味濃郁而獨特,深受消費者喜愛[14]。除了鮮食,蟹黃也經常被制作成各種食品,如禿黃油、蟹黃湯包和蟹黃豆腐等,深受消費者喜愛。因此本研究從多方面探究植物油替代魚油對中華絨螯蟹肝胰腺和性腺氣味的影響,以期為中華絨螯蟹育肥飼料中脂肪源的配比和氣味物質的研究提供一定的理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中華絨螯蟹 雌蟹，60只，采于2018年11月21日并立即運回實驗室;2,4,6-三甲基吡啶(純度>98.0%) 東京化成工業株式會社;豆粕、菜粕、魚粉、蝦膏、啤酒酵母粉、面粉、多礦預混料、多維預混料、磷酸二氫鈣、氯化膽堿、甜菜堿、牛磺酸、維生素C酯、維生素E、磷脂油、精煉魚油、豆油、菜籽油 深圳澳華農牧有限公司。

Astree電子鼻 法國Alpha M.O.S;MonoTrap RCC18固相萃取整體捕集劑 日本GL Sciences公司;7890-5977A氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司;ODP-3嗅辨儀 德國Gerstel公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗飼料和育肥條件 根據本課題組前期實驗的探究,采用植物油(豆油∶菜籽油=3∶1,W/W)替代飼料中魚油,分別配制全魚油飼料(F1,對照組)、50%植物油替代魚油飼料(F2)和全植物油飼料(F3)3種等氮等脂育肥飼料,具體飼料配方見表1。所有飼料粒徑4.5～5.0 mm,長度10 mm左右,置于密封袋中在-20 ℃冰箱保存備用。

實驗用成蟹采自崇明養殖池塘,均為生殖蛻殼后的雌蟹。養殖期間水質指標要求為pH7.0～9.0,平均溶氧>4 mg/L,氨氮<0.5 mg/L,亞硝酸鹽<0.15 mg/L,養殖育肥70 d，每組20只。

育肥結束后分別從3組飼料投喂的蟹中隨機取出5只進行感官評價,將3組蟹立即活體解剖分別取出肝胰腺和性腺分裝至小密封袋,-80 ℃冰箱保存。

表1 實驗飼料配方(%)

1.2.2 感官評價 根據付娜等[15]研究結果,選取中華絨螯蟹最佳加熱方式(熱水蒸制20 min)。挑選經過培訓合格且經驗豐富的感官人員10名(5男5女)。首先經感官員描述篩選出對中華絨螯蟹整體氣味有主要貢獻作用且較易區分的氣味指標(土腥味、肉香味、油脂味、青草味),然后分別對肝胰腺和性腺的這四個氣味指標進行感官強度打分。根據GB/T 12313-1990《感官分析方法風味剖面檢驗》分5個強度點打分,0=不存在;1=剛好可識別閾;2=弱;3=中等;4=強;5=很強。

圖1 不同植物油替代魚油水平下中華絨螯蟹肝胰腺和性腺的氣味感官評價雷達圖

1.2.3 電子鼻檢測 參考黨連魁等[16]方法并作修改,分別稱取1.0 g肝胰腺和性腺于10 mL進樣瓶。參數為:50 ℃平衡10 min,載氣流速150 mL/min,進樣體積2500 μL,速度2500 μL/s,注射針溫度60 ℃,數據采集時間120 s,傳感器清洗時間600 s。

1.2.4 氣相色譜-質譜法-嗅聞法(gas chromatography-mass spectrometer-olfactometry,GC-MS-O)檢測 提取方法:采用固相萃取整體捕集劑法(monolithic material sorptive extraction,MMSE),參考張晶晶等[17]方法并作修改,分別稱取3.0 g肝胰腺和性腺于20 mL頂空瓶,加入10-6g/mL濃度的內標物2,4,6-三甲基吡啶(TMP)4 μL,取3個固相吸附子(MTRCC18)用配套裝置固定于頂空瓶中樣品上方,水浴50 ℃萃取50 min。

測定條件:起始柱溫40 ℃,保持2 min;以5 ℃/min升至100 ℃,保持2 min;再以3 ℃/min升至180 ℃,保持2 min;最后以8 ℃/min升至240 ℃,保持5 min。

定性定量分析:通過NIST 2008和Wiley譜庫篩選出正反匹配度都大于800的氣味物質,計算這些氣味物質的濃度,公式如下:

濃度(ng/g)=峰面積比例(氣味物質/TMP)×4 ng(TMP)/3 g(樣品)式(1)

根據顧賽麒等[18]評價方法,計算揮發性物質的氣味活度值(odor activity value,OAV)。定義OAV≥0.1的揮發性氣味物質對樣品整體氣味具有重要的貢獻[19]。公式如下:

OAV=C/T

式(2)

式中:C為氣味物質的絕對濃度,ng/g;T為氣味物質的閾值,ng/g。

嗅聞法鑒定嗅感物質-檢測頻率法:10名感官員對樣品各嗅聞3次,記錄嗅感物質的氣味描述,嗅聞時間及氣味強度(0=沒嗅聞到、1=氣味弱、2=氣味中等、3=氣味強、4=氣味非常強)。統計包括3名感官員及以上在相同保留時間聞到的具有同一氣味特征的物質并計算其嗅聞氣味強度平均值。

1.3 數據處理

本實驗數據使用SPSS 20.0軟件進行統計分析,結果以平均值±標準偏差(Mean±SD,n=3)表示。主成分分析使用Alpha Soft 14.0進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 感官評價分析

圖1為不同植物油替代魚油水平下中華絨螯蟹肝胰腺和性腺的氣味感官評價雷達圖。由圖1可知,同一部位的特征氣味感官評分相近,肝胰腺和性腺各自的感官氣味輪廓則有所不同。肝胰腺是脂肪含量最高的部位,感官評價顯示油脂味也最強,而隨著植物油替代水平的上升,油脂味強度值隨之減弱。F2組肝胰腺的肉香味強度值高于其他兩組,同時土腥味最低。對于性腺而言,肉香味和油脂味較強,F2組性腺的油脂味和肉香味高于其他兩組,同時土腥味最弱。肝胰腺和性腺的青草味強度值都隨植物油在飼料中的比重的上升而增加。總的來說,使用50%植物油替代魚油飼料能減弱中華絨螯蟹肝胰腺和性腺的土腥味,增強肉香味。使用全植物油飼料會使得這兩個部位的青草味增強。

2.2 電子鼻結果分析

主成分分析(PCA)是通過電子鼻傳感器的數據轉化、降維并進行線性歸類,從而最大程度體現樣品間的差異[20-21]。第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率之和顯示了樣品信息整體差異的完整程度,判別指數(discrimination index,DI)反映了樣品間的氣味輪廓的區分程度[22]。

圖2顯示飼料氣味輪廓PCA圖的PC1與PC2的貢獻率之和為96.900%,DI為72,說明3組飼料的氣味可以很好的被區分開。PC1的貢獻率要遠大于PC2的貢獻率,且在PC1上,F2與F1的差異小于F3與F1的差異。

圖2 不同飼料的氣味輪廓主成分分析圖

圖3顯示肝胰腺和性腺的PCA中PC1與PC2的貢獻率之和分別為90.155%、92.333%。DI分別為75、81,各部位數據采集點的區域區分明顯且不相互覆蓋,說明肝胰腺和性腺的氣味輪廓能被電子鼻區分開,從而證明飼料中植物油替代魚油對肝胰腺和性腺的氣味有不同程度的影響。3組肝胰腺氣味輪廓在PCA圖上的區域則與對應飼料相似,猜測由于蟹長期攝食飼料從而導致脂肪含量最高的部位肝胰腺沾染了一定飼料氣味。從F1組依次到F3組,性腺的氣味輪廓具有向X軸負方向變化的趨勢,肝胰腺的規律則相反。

表2 不同水平植物油替代魚油下中華絨螯蟹肝胰腺的揮發性物質

圖3 不同植物油替代魚油水平下中華絨螯蟹肝胰腺和性腺的氣味輪廓主成分分析圖

2.3 揮發性物質分析

表2是GC-MS檢測出的3組肝胰腺氣味物質的結果,一共檢測出57種揮發性氣味物質,包括醛類6種,醇類5種,酮類4種,酯類9種,芳香類13種,烴類14種,含氮類3種,呋喃類2種,含硫類1種。從F1組肝胰腺中共檢測出43種揮發性物質,其中OAV≥0.1的有4種,為3-甲基丁醛、壬醛、癸醛和三甲胺;從F2組肝胰腺中共檢測出45種揮發性化合物,其中OAV≥0.1的有6種,為3-甲基丁醛、壬醛、癸醛、三甲胺、順式-4-癸烯醛和萘;從F3組肝胰腺中共檢測出39種揮發性化合物,其中OAV≥0.1的有6種,為3-甲基丁醛、壬醛、癸醛、三甲胺、萘和二甲基二硫化物。

表3顯示3組性腺中一共檢測出39種揮發性物質,分別有6種醛類,4種醇類,2種酮類,1種酯類,16種芳香類,8種烴類,1種含氮類,1種含硫類。G-F1有34種揮發性物質,其中OAV≥0.1的有3種,為辛醛、壬醛和癸醛;G-F2中37種,其中OAV≥0.1的有5種,為辛醛、壬醛、癸醛、萘和三甲胺;G-F3中39種,其中OAV≥0.1的有4種,為辛醛、壬醛、癸醛和三甲胺。

續表

表3 不同水平植物油替代魚油下中華絨螯蟹性腺的揮發性物質

在肝胰腺、性腺中分別共計有7、5種OAV>0.1的揮發性物質,都以醛類為主。醛類物質被認為具有令人愉悅的花香、果香等芳香氣味,且絕大多數的醛類閾值較低。有研究發現癸醛一般是油酸的氧化產物[23],植物油富含油酸、亞油酸和亞麻酸,F2和F3組肝胰腺、性腺中癸醛的濃度都大于F1組肝胰腺、性腺。癸醛的閾值低,3組肝胰腺和性腺中癸醛的OAV都大于1,說明癸醛對肝胰腺和性腺的整體香氣的貢獻較大。王帥[24]也指出癸醛是中華絨螯蟹的關鍵氣味物質之一。壬醛也是肝胰腺和性腺中OAV都大于0.1的氣味物質,被報道在中華絨螯蟹中的相對含量較高[3],對中華絨螯蟹的氣味貢獻較大。順式-4-癸烯醛和己醛僅在H-F2中檢出,且順式-4-癸烯醛的OAV為14,這可能是3組肝胰腺的氣味產生差異的原因之一,也可能是導致F2組肝胰腺氣味的肉香味更強的因素之一。

醇類物質大多閾值較高,因而對整體風味的貢獻較小。已有報道1-辛烯-3-醇在蟹類等水產品中檢出,是亞油酸氧化降解的一種產物,被形容成蘑菇、泥土似的氣味[25],F3組肝胰腺中1-辛烯-3-醇的濃度大于其他兩組,可能與植物油中亞油酸含量多相關。除2-辛烯-1-醇僅在H-F1中檢出,且含量較低,其他4種醇類化合物均在3組肝胰腺中檢出,但OAV都<0.01,說明醇類物質對中華絨螯蟹肝胰腺的整體氣味貢獻不是很大。性腺中檢出的醇類物質僅有4種,其中正十三烷-1-醇僅在G-F2中檢出;1,2,4-丁三醇僅在G-F3中檢出,且所有檢出的醇類物質OAV都<0.01,說明醇類物質對中華絨螯蟹性腺的整體氣味貢獻很小。

酮類物質目前被認為通常由多不飽和脂肪酸氧化和降解產生[25]。2-壬酮是3組肝胰腺中共有的含量最高的物質,且其在H-F3中的含量明顯高于其他兩組。2-丁酮和環十二酮則是F1組肝胰腺獨有的酮類物質,這可能與飼料中魚油和植物油的脂肪酸組成不同相關。苯乙酮在F2和F3組性腺中均被檢出,但在F1組性腺中未被檢出,猜測該物質可能與植物油中多不飽和脂肪酸組成有關。

表4 不同水平植物油替代魚油下中華絨螯蟹肝胰腺的嗅感物質描述及強度

酯類物質通常是由酸和醇經過酯化反應產生的,具有令人愉快的水果香甜味。僅在H-F2中檢出丁酸甲酯、戊酸甲酯、己酸甲酯,這可能又是造成3組肝胰腺的氣味產生差異的原因之一,酯類物質本身具有令人愉悅的香氣,推測可掩蓋腥味等不愉悅的氣味,也可能是使得F2組肝胰腺肉香味強于其他兩組的因素之一。

3組肝胰腺和性腺中檢測出的芳香類化合物中僅萘OAV≥0.1,烴類中沒有物質的OAV≥0.1,說明盡管檢出的芳香類和烷烴類物質種類較多,但這些物質對肝胰腺和性腺的整體氣味的貢獻并不大。

有報道稱三甲胺廣泛存在于蟹類中,是蟹腥味的主要來源之一[3],肝胰腺和性腺中,三甲胺含量都隨著植物油替代比例的增加而增加,F3組肝胰腺中的三甲胺含量明顯高于其他兩組,F3組性腺的三甲胺含量也最高,這與感官評價得出的F3組肝胰腺和性腺的土腥味最強一致。F3組肝胰腺被檢測出其他兩組沒有的3-甲基呋喃、2,5-二甲基呋喃和二甲基二硫化物,且二甲基二硫化物OAV大于1,二甲基二硫被報道具有類似洋蔥、白菜的氣味,可能來源于乙硫醇的氧化或蛋氨酸的細菌降解[26],這可能加劇了F3組肝胰腺與其他兩組的差異,也可能是導致F3組肝胰腺青草味增強的因素之一。

2.4 嗅感物質分析

由表4可知,從中華絨螯蟹肝胰腺中共鑒定出25種嗅感物質,包括醛類5種,醇類2種,酮類3種,酯類5種,芳香類6種,烴類2種,含氮類1種,未知物質1種,這種物質雖然能被感官員嗅聞出硫化臭味,但是未被檢測出,這可能由于這種物質含量在肝胰腺中較低未能達到質譜檢測限。

表5 不同水平植物油替代魚油下中華絨螯蟹性腺的嗅感物質描述及強度

F3組肝胰腺的三甲胺的嗅感強度大于其他兩組,與其含量最高和感官評價中土腥味最強一致,說明使用全植物油替代魚油增加了肝胰腺的腥味。2-丁酮、1,3-辛二烯分別被認為具有酸奶酪,臭雞蛋的氣味,僅存在于F1組肝胰腺。苯甲醛和1-辛烯-3-醇被描述成生蘑菇的氣味,己醛、辛酸甲酯、2,4-雙(1,1-二甲基乙基)-苯酚、十一烷等都被描述成具有青草味,這些嗅感物質在H-F1中的強度最低,這與感官評價中得到的H-F1青草味最低一致。癸醛是唯一在3組肝胰腺中嗅感強度都大于3的物質,也是唯一在3組肝胰腺中OAV都大于1的物質,被描述成具有生的蟹黃的氣味,證明其對肝胰腺的整體氣味貢獻的作用十分重要。

如表5所示,共17種嗅感物質在中華絨螯蟹性腺中被鑒別出。G-F3中三甲胺的嗅感強度最強,這也與其含量最高和感官評價中土腥味最強一致,說明使用全植物油替代魚油增加了性腺的腥味。己烷被鑒定為土腥氣味,嗅感強度為G-F1

總的來說,與F1組相比,使用全植物油飼料能明顯增加這兩個部位的腥味,使用50%植物油替代魚油飼料則能增加肝胰腺和性腺的一些類如奶茶、化妝品香味、奶油香甜等愉悅氣味的嗅感物質強度,而這些具有愉悅氣味的物質可能掩蓋了一些不愉悅物質的氣味,從而使得感官評價中F2組肝胰腺和性腺的土腥味最低。

3 結論

使用全魚油飼料、50%植物油替代魚油飼料和全植物油飼料對雌性中華絨螯蟹育肥70 d后,3組中華絨螯蟹的肝胰腺和性腺的氣味存在差異。癸醛和壬醛是肝胰腺和性腺中重要的氣味物質,對其整體氣味貢獻有著不可替代的作用。使用全植物油替代魚油飼料會增加肝胰腺和性腺中三甲胺的含量并產生一些芳香類物質和含氮、含硫物質,增強土腥味和青草味。使用50%植物油替代魚油能增加中華絨螯蟹肝胰腺和性腺的揮發性物質種類,增加愉悅氣味的嗅感物質強度,從而掩蓋和削弱了不愉悅氣味的嗅感物質強度。這可能由于飼料中脂肪源的改變影響了肝胰腺和性腺的脂肪酸組成,而脂肪酸是水產品加熱產生香氣的前體物質,特別是多不飽和脂肪酸,從而造成了3組肝胰腺和性腺氣味的差異。綜合來看,飼料中使用50%植物油替代魚油最合適,在降低養殖成本的同時對肝胰腺和性腺的氣味有一定改善作用。