水產品加工貯藏中ATP及其關聯產物的變化概述

谷文靜，金銀哲，金英善，鄭睿林，程裕東

1. 上海海洋大學食品學院食品熱加工工程中心，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心（上海 201306）；2. 揚州大學生物科學與技術學院（揚州 277600）；3. 北倫敦濟州國際學校（濟州 697600）

ATP及其關聯產物是蝦類等水產動物肌肉中重要組成成分，主要包含三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、一磷酸腺苷（AMP）、肌苷酸（IMP）、次黃嘌呤核苷（HxR）、次黃嘌呤（Hx）、腺苷（AdR）、腺嘌呤（Ad）和黃嘌呤（Xt）等[1]。水產動物死后，肌糖原分解并且在短時間內產生大量ATP，ATP逐漸降解為ADP和AMP。AMP在AMP-脫氨酶作用下脫氨生成IMP[2]，IMP通過磷酸酶緩慢轉化為HxR和Hx[3]。死后肌肉中ATP及其關聯化合物的變化與新鮮度和滋味有關。K、Ki、H、P、Fr和G值等被認為是水產品的新鮮度指標（表1），控制ATP降解可以抑制水產品貯藏過程中IMP的減少和Hx的積累。就風味而言，AMP不僅可以抑制苦味，還可作為增味劑產生令人愉悅的甜味和咸味。Hx與某些氨基酸和肽一起積累可促進苦味生成[4-5]。IMP和GMP是水產品中的主要鮮味增強劑，且可與谷氨酸鈉（MSG）協同增強風味效果（表2）。

滋味活性值（TAV）用于評價某一組分對樣品鮮味的影響強度。當TAV值≥1時，表示其具有滋味活性，值越高，其呈味效果越好。EUC為味精當量，用于評價多種滋味物質對鮮度的協同作用。

表1 水產品中ATP及關聯產物的鮮度指標

表2 水產品中ATP及關聯產物的滋味指標

1 ATP及其關聯產物的影響因素

ATP及其關聯產物含量受各種直接因素（物種、年齡、性別、產地和季節變化等）和間接因素（通過影響水產品中ATP降解相關酶，如ATP酶、AMP-脫氨酶，磷酸酶等的活性來改變ATP及其關聯產物含量）影響，如溫度、離子、pH、微生物和處理方式等。

1.1 水產品種類

水產品的種類不同其ATP及其關聯產物的種類、含量和降解途徑也存在差異，從而不同種類水產品的鮮度評價指標也發生改變。Zhang等[15]研究發現常作為魚類鮮度評價指標的K值并不十分適用于評價南美白對蝦與南極磷蝦的鮮度，且2種蝦中ATP的降解途徑也不完全相同。Mendes等[21]研究發現IMP是魚類中的主要核苷酸，而AMP是甲殼類動物的主要成分。ATP降解途徑具有物種依賴性，并且海洋無脊椎動物的降解途徑比較復雜。表3為各種水產品中的ATP降解途徑。

表3 水產品中ATP降解途徑

1.2 溫度

低溫通過抑制微生物和酶活性從而可以最大程度地保持水產品的鮮度和品質。溫度升高到肌肉冰點以上時，ATP及其關聯產物的降解速率隨著溫度的升高而增加[22]。然而，Thillart等[23]認為在0.8～5 ℃，ATP降解和糖酵解的速度比室溫快，故需要盡可能快地通過該溫度帶來優化冷凍魚的質量。尹濤等[24]研究冷藏和加熱對鰱魚肌肉ATP及其關聯產物的影響，結果表明在冷藏過程中，ATP和ADP依次降低，AMP先增加后降低，IMP持續降低，Hx急劇增加，HxR先增加后降低。新鮮鰱魚肌肉加熱后，IMP含量急劇降低，AMP顯著降低，Hx顯著增加。隨著冷藏時間延長，加熱后的鰱魚IMP顯著降低，AMP先增加后降低，Hx顯著增加。Zhang等[15]研究不同溫度下的微波加熱對凡納濱對蝦中ATP及其關聯產物的影響，結果發現從4 ℃分別加熱到25，40和55 ℃時，ADP，AMP和IMP先增加后下降。高于65 ℃時，AMP和IMP隨溫度波動，ATP，ADP，HxR和Hx幾乎不變，表明高溫有效抑制ATP降解。但關于水產品在較高溫度（40 ℃以上）時ATP及其關聯產物降解變化的研究缺乏大量數據。

1.3 金屬離子

金屬離子可能通過2種途徑影響ATP及其關聯產物含量，一方面金屬離子與ATP及其關聯產物形成配合物直接影響ATP及其關聯產物含量[25]，另一方面金屬離子主要通過影響ATP相關酶的催化活性中心，間接影響ATP及其關聯產物含量。除了Mg2+和Ca2+作為ATP酶的激活劑外，ATP降解過程中涉及的其他酶活性也受金屬離子的影響。研究最多的是AMP脫氨酶（AMPD）和酸性磷酸酶（ACP），這2種酶與IMP的生成和降解有關。Lushchak等[26-27]發現Na+是鱒魚和海蝎中的AMP脫氨酶激活劑。Ca2+和Mg2+均是鱒魚中AMP脫氨酶的抑制劑。0.05～0.25 mol/L Na+和K+可促進鯉魚中AMP脫氨酶的活性[28]。Wang等[29]發現30 mmol/L Na+和K+及5 mmol/L Mg2+對淡水魚中ACP活性影響不大，而5 mmol/L Ca2+對其有輕微的抑制作用。Li等[30]發現Na+、K+、5～9 mmol/L Fe2+和Zn2+增強AMP-脫氨酶活性進而產生大量IMP。Ca2+和Mg2+通過延遲鯉魚中AMP-脫氨酶和ACP活性的變化來延緩ATP的降解。此外，對ACP活性影響很小的Na+和K+幾乎不會抑制IMP的降解。相反，Fe2+和Zn2+抑制ACP活性進而減少IMP的分解和Hx的形成。這些研究主要集中在不同金屬離子對貯藏期間水產品的ATP及其關聯產物和相關酶活性的影響，但研究不同濃度的金屬離子對加熱期間水產品的ATP及其關聯產物含量及滋味的影響相對較少。

1.4 處理方式

捕撈方式、掙扎程度、宰殺和加工方式均會影響水產品中ATP及其關聯產物的降解。死后魚蝦貝類中ATP的合成主要受到肌肉中存在的糖原量的控制，屠宰過程中和屠宰后的糖原消耗取決于所采用的捕撈技術和殺死方法。Gülsün等[31]發現不同捕獲方式（刺網、延繩釣、魚叉）對鱸魚的鮮度有相當大的影響。Fraser等[32]發現魚在魚網和托運中的死亡斗爭可能使肌肉中的能量部分耗盡并且促進核苷酸化合物的去磷酸化和脫氨基。Badiani等[33]對剛捕獲的烏賊用冰進行填埋處理減少劇烈掙扎以減緩ATP降解。

研究發現，破壞脊髓可減緩糖原耗盡和ATP降解。Mishima等[34]研究馬鯖魚時發現與劇烈掙扎、溫度沖擊和瞬間殺死（出血）相比，脊髓損傷（通過在頭部的背部進行切割而死亡）的K值增加最慢。Masashi等[35]也報道破壞脊髓延緩黃尾魚和紅海鯛中ATP的降解。Mochizuki等[36]認為與刺傷大腦相比，斷頸殺死馬鯖魚可更有效地延緩死后僵直的過程，這是因為斷頸也破壞了脊髓的一部分，延遲ATP降解。

此外，其他水產品加工方式也會影響水產品中ATP及其關聯產物的降解，包括輻照、電擊、高壓、腌制、化學處理等。輻照處理可抑制儲存在冰中的鱸魚和海鯛的核苷酸降解[37-38]。電擊處理導致ATP和磷酸肌酸（PCr）的快速消耗[39]。Silva等[40]發現使用電流殺死的魚表現出較快的ATP降解初始速率，并且更早進入僵直狀態。高壓處理可減緩核苷酸降解并降低K值，這可能是由于在高壓處理過程中，參與ATP及其關聯產物降解的去磷酸化酶失活所導致的IMP分解受到抑制[41-42]。腌制處理也會影響水產品的ATP及其關聯產物。Fan等[43]研究在冰溫儲藏條件下不同腌制條件對鳙魚塊生物胺和品質變化的影響，結果表明含1.5%鹽或1.5%鹽+1.2%糖的鳙魚塊在冰藏條件下物理化學和微生物變化較緩，感官品質較好，食品貨架期得到延長?；瘜W處理也會影響魚類和貝類中死后的ATP相關化合物。Li等[44]報道茶多酚和迷迭香提取物可以抑制ATP的降解并保持魚的新鮮。Sallam[45]報道將冷藏在1 ℃左右的鮭魚片浸泡在2.5%乙酸鈉、乳酸鈉或檸檬酸鈉水溶液中，結果發現鮭魚片中K值和Hx濃度顯著降低。

1.5 微生物

微生物影響魚和魚產品的最終質量和保質期。Li等[46]檢測在冷藏（4 ℃）期間鯉魚片中AMP脫氨酶和酸性磷酸酶的活性、ATP及其關聯產物含量及微生物（氣單胞菌、假單胞菌、產H2S細菌和乳酸菌的總數）的變化。結果表明，微生物群落數量隨貯藏時間增加，假單胞菌在貯藏第10天達到高峰。在整個儲存期間，AMPD活性的變化與微生物的豐度相關性較小。然而，酸性磷酸酶與貯藏中期和晚期的魚類肌肉產生的微生物有關。IMP的積累不受腐敗菌的影響，但IMP的水解和HxR向Hx的轉化受到腐敗菌的顯著影響。

2 水產品加工與貯藏過程中的變化

肌苷酸（IMP）和次黃嘌呤（Hx）一般被認為是ATP降解過程的中間產物和終產物，與水產品的鮮味和異味有密切關系。所以，ATP及其關聯產物既可以作為評價水產品新鮮度的指標，又可以反映水產品滋味的良好情況。目前的研究主要集中在貯藏（表4）和加工（表5）過程中ATP及其關聯產物含量變化對水產品滋味和新鮮度的影響。

表4 貯藏過程中水產品ATP及其關聯產物變化研究

表5 加工過程中水產品ATP及其關聯產物變化研究

目前研究主要集中在肉類中ATP及其關聯產物含量的變化和水產品貯藏過程中ATP的降解，王丹妮[57]通過測定縊蟶和文蛤在冷藏不同天數時ATP及關聯產物的種類及含量的變化，得出結論：縊蟶和文蛤中ATP的降解途徑基本相同且有2種：ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx→Xt和ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx→Xt，縊蟶以AdR途徑為主，文蛤以IMP途徑為主。同時修正K值，為縊蟶和文蛤在冷藏過程中鮮度的判斷提供新參數指標和方法。李衛東等[49]在-3 ℃微凍條件下對南美白對蝦進行保藏試驗，結果表明微凍保藏至18 d時，蝦肌肉中IMP含量達到最大值，Hx和HxR仍維持在較低水平，南美白對蝦仍能保持其原有的鮮度。施文正等[50]研究不同部位的魚肉冷凍前后的ATP及關聯產物的含量的變化，在-18 ℃下冷凍48 h之后，新鮮草魚背肉、腹肉的K值沒有明顯的變化，紅肉K值增加。尹濤等[24]研究微波加熱對鰱魚肌肉ATP及其關聯產物的影響，ATP及其關聯產物和鮮味氨基酸的協同增強作用（EUC）對加熱后的鰱魚肌肉的鮮味貢獻非常顯著。池岸英等[58]研究水煮和微波加熱對凡納濱對蝦ATP及其關聯產物的影響，Zhang等[15]分析不同加熱方法（微波、水浴和聯合加熱）和加熱溫度對蝦肉糜ATP及其關聯產物影響。關于水產品熱處理過程中ATP及其關聯產物含量的變化研究還缺乏足夠的數據支撐，故有必要探討不同加熱溫度對水產品ATP及其關聯產物的影響。

3 展望

魚類的ATP降解途徑多為ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx，而蝦類、貝類等無脊椎動物的ATP及關聯產物的相關研究較少，且與魚類降解途徑存在差異。有必要研究蝦類貝類等無脊椎動物中ATP及關聯產物在加工和貯藏中的變化，探究其ATP降解途徑及相關化合物含量的差異，從而提供不同鮮度判斷指標。目前研究主要集中在水產品貯藏過程中ATP及其關聯產物的含量變化，而關于水產品加工過程中ATP及其關聯產物含量的變化研究較少，故有必要探討不同加工方式（熱處理、高壓處理、腌制處理等）過程中水產品ATP及其關聯產物含量變化。ATP及其關聯產物含量受多種因素的影響，如物種、年齡、性別、溫度、離子、pH、微生物等。通過改變熱處理溫度、添加金屬離子添加物、改變pH等，探究這些處理對水產品中ATP及其關聯產物含量的影響，尤其是對風味和品質的影響，并通過優化會產生良好風味的化合物（AMP、IMP）的存在量找出最佳處理條件。通過對不同種類水產品中ATP及其關聯產物的研究，進而研究水產品中鮮味物質的提取開發和利用，有利于水產品的商業開發。

4 結語

水產品營養豐富、味道鮮美，深受消費者的喜愛。在加工貯藏過程中水產品的鮮度和滋味不斷變化，可能產生不良風味。ATP及其關聯產物是水產品產生鮮味的主要物質，水產品種類、溫度、金屬離子、處理方式、微生物等因素均會影響其含量。目前對水產品加工貯藏過程中ATP及其關聯產物變化的研究比較廣泛，但都有各自的側重點，不夠全面。未來的研究可能集中于蝦類貝類等無脊椎動物的ATP降解途徑的差異以及加工方式（熱處理、高壓處理、腌制處理等）和處理方法（改變熱處理溫度、添加金屬離子添加物、改變pH等）對其含量的影響。通過控制ATP及其關聯產物在水產品加工貯藏過程中的含量以促進良好風味的產生、抑制不良風味的形成，有利于對水產品進行更科學的開發和利用，提高其商業價值。