中国明对虾野生群体与选育群体肌肉中滋味物质的比较分析
时间：2022-12-02 12:05:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
郭建港，何玉英，王琼，郑礼，李健
(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所， 农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室, 山东 青岛 266071；
2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室, 山东 青岛 266071；
3.上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心, 上海 201306)
中国明对虾(Fenneropenaeuschinensis)，又称中国对虾、东方对虾，隶属于节肢动物门(Arthropoda)，甲壳纲(Crustacea)，十足目(Decapoda)，对虾科(Penaeidae)，明对虾属(Fenneropenaeu),主要分布在中国的黄、渤海地区，是重要的渔业资源之一。中国明对虾肉质鲜嫩味美，风味独特，富含高蛋白及多种矿物质元素[1]，深受国内外消费者喜爱。为了平衡中国明对虾的市场需求与种质资源，中国于20世纪80年代开展中国明对虾的选育工作，而当前对中国明对虾选育群体的研究仍围绕在遗传多样性、抗逆性、生长发育等领域[2-4]，经选育的中国明对虾在风味品质方面与野生群体相比是否存在差异还需进一步研究。
已有研究表明游离氨基酸、核苷酸、甜菜碱和无机离子等滋味物质的组成和含量都直接影响到水产动物的风味品质[5]。目前，已有学者对不同水产动物野生群体和选育群体间的滋味品质差异开展了研究，刘磊等[6]在对三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)野生群体和“科甬1号”新品种风味品质的比较分析中发现，“科甬1号”中呈味氨基酸对其滋味的贡献程度高于野生群体，多不饱和脂肪酸对风味的贡献程度与野生群体相当，其具有可观的养殖前景；
范武江等[7]研究发现，日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)野生群体和养殖群体均为优质的蛋白源，野生群体在脂肪酸和必需氨基酸含量方面要优于养殖群体；
高强等[8]在对罗氏沼虾(Macrobrachiumrosenbergii)新品种“南太湖2号”的研究中发现，其营养品质要优于非选育群体。当前，也有部分学者对中国明对虾肌肉中营养成分进行了测定分析[9-11]，但尚未见关于其野生群体和选育群体的滋味物质成分全面分析的报道。
中国明对虾选育群体和野生群体滋味物质的差异有哪些，选育是否会对其品质产生影响，这些都成为我们亟待解决的问题。鉴于此，本研究通过测定中国明对虾野生群体和选育群体肌肉中的游离氨基酸、呈味核苷酸、甜菜碱和无机离子等滋味物质含量，同时结合呈味物质的味道强度值(Taste Activity Value，TAV)及味精当量(Equivalent Umami Concentration，EUC)，探明人工选育是否会对中国明对虾滋味品质产生影响，为今后中国明对虾种质改良提供相关的数据支撑和理论依据，从而推动中国明对虾养殖产业的健康可持续发展。
1.1 实验材料
中国明对虾野生群体于2019年6月取自黄海北部(34°21′，124°38′)，平均体长(14.09±0.67)cm，平均体重(24.35±1.22)g；
选育群体于同月取自昌邑市海丰水产养殖有限责任公司，平均体长(12.48±0.24)cm，平均体重(20.72±0.81)g。两群体均选取活力好且规格齐整的健康雌性对虾。选育群体选用的是中国水产科学研究院黄海水产研究所以中国对虾“黄海1号”保种群体及从渤海海州湾、莱州湾收集的2个野生群体构建的基础群体，将耐氨氮胁迫能力及生长速度作为选育指标，经连续5代选育得到的中国明对虾新品种“黄海3号”(品种登记号为GS-01-002-2013)。将挑选出的对虾充氧密封条件下运至实验室，保证其存活。
选取2个群体的对虾活体各20尾，操作全程在冰板上进行，用酒精对取样用镊子和剪刀进行消毒，去除虾头、虾壳，快速解剖取得肌肉组织，放入2 mL无菌 EP 管后，迅速转移至液氮罐内进行速冻，于-80 ℃保存待用。
1.2 试剂与仪器
氯化钠、高氯酸、盐酸、氢氧化钾、三乙胺、磷酸二氢钾、雷氏盐(均为分析纯)，北京国药集团化学试剂有限公司；
5′-腺苷酸(AMP)、5′-肌苷酸(IMP)、5′-鸟苷酸(GMP)、次黄嘌呤核苷(HxR)和次黄嘌呤(Hx)标准品、17种氨基酸标准品、甜菜碱标准品(均为色谱纯)，美国Sigma公司；
乙腈、甲醇、异硫氰酸苯酯(均为色谱纯)，上海安谱实验有限公司。
LA8080氨基酸自动分析仪，日本日立公司；
U3000高效液相色谱仪，美国赛默飞世尔公司；
Trace 1300气相质谱仪，美国赛默飞世尔公司；
H2050R高速冷冻离心机，长沙湘仪有限公司；
PHSJ-3F pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；
ECO-IC离子色谱仪，瑞士万通公司。
1.3 实验方法
1.3.1 游离氨基酸的测定
参考张娜等[12]的测定方法。分别准确称取0.20 g 2个群体的对虾肌肉，加入0.02 mol/L盐酸溶液水解24 h后，用去离子水定容至25 mL，摇匀，室温下超声提取60 min，所得溶液过C18柱，取滤液用0.22 μm水相微孔滤膜过滤后待上机测定。
分析条件：磺酸型阳离子树脂色谱柱；
分离柱温度：57 ℃；
检测波长：570 nm和440 nm；
缓冲液：柠檬酸钠和柠檬酸的混合缓冲液；
流速为：0.40 mL/min；
反应液：茚三酮试剂；
反应液流量：0.35 mL/min；
反应单元温度：135 ℃；
进样量500 μL。
1.3.2 呈味核苷酸的测定
参考Liu等[13]的测定方法。分别准确称取1.00 g 2个群体的对虾肌肉，加入10%高氯酸10 mL进行研磨，超声提取20 min后，在8 000 r/min、4 ℃下冷冻离心15 min后，取上清液转移至离心管中，剩余沉淀加入5%高氯酸10 mL重复上述操作步骤，收集上清液，用5 mol/L KOH溶液调整pH至6.5，用超纯水定容至50 mL，摇匀，用0.22 μm滤膜过滤后待上机测定。
分析条件：C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)色谱柱；
柱温：25 ℃；
检测波长：254 nm；
流动相：磷酸盐缓冲液∶甲醇=1 000∶40；
流速：1.0 mL/min；
洗脱梯度：等梯度洗脱40 min；
进样量：10 μL。
1.3.3 甜菜碱、无机离子的测定
甜菜碱的测定参考Focht等[14]的测定方法。分别准确称取5.00 g 2个群体的对虾肌肉，加入蒸馏水10 mL，充分搅拌1 min，蒸煮15 min，4 ℃冷藏过夜，次日5 000 r/min离心10 min，过滤，收集滤液。再用10 mL乙醇洗涤沉淀，重复以上操作，合并2次滤液，减压浓缩，用蒸馏水定容至100 mL，4 ℃冷藏备用，待上机操作。标曲的制作参照陈德慰等[15]的方法。
无机离子的测定参考邵洋等[16]的测定方法。分别准确称取1.00 g 2个群体的对虾肌肉，置于10 mL离心管内，加入5 mL纯水，用玻璃棒将虾肉研磨捣碎，超声提取30 min。加入约3～5 mL正己烷，继续超声处理30 min，弃去上层，重复上述操作2次。下层用纯水定容至10 mL，充分混匀，15 000 r/min离心5 min。上清液过C18柱，取滤液用0.22 μm滤膜过滤后待上机测定。
阳离子的检测条件：Metrosep C4色谱柱；
流动相：30 mmol/L NaOH；
流速：1 mL/min。阴离子检测条件：Metrosep A Supp5 色谱柱；
流动相：2 mmol/L碳酸钠+1.0 mmol/L 碳酸氢钠；
流速：0.6 mL/min
1.3.4 味道强度值(TAV)
味道强度值(Taste Activity Value，TAV)是一种用来评价滋味物质呈味强度的最为经典和客观的方法[17]。公式如下：
式(1)
式中，C：滋味物质的绝对浓度值，mg/100 g；
T：滋味物质的阈值，mg/100 g。TAV>1时，该呈味物质对于样品的呈味有显著影响，数值越大贡献越大；
TAV<1时，该呈味物质对样品风味没有贡献[18]。
1.3.5 味精当量(EUC)
依据Yamaguchi等[17]的方法，公式如下：
EUC=∑aibi+1 218(∑aibi)(∑ajbj)
式(2)
式中，EUC：味精当量(g MSG/100 g)；
ai鲜味氨基酸(Asp、Glu)的含量(g/100 g)；
bi鲜味氨基酸相对于MSG的相对鲜度系数(Glu为1，Asp为0.077)；
aj呈味核甘酸(GMP、IMP、AMP)的含量(g/100 g)；
bj呈味核甘酸相对于IMP的相对鲜度系数(IMP为1，GMP为2.3，AMP为0.18)；
1 218为协同作用系数。
1.4 数据处理
采用SPSS 25.0对实验数据进行统计分析，数据表示为平均值±标准差(mean±SD)，用T检验法进行差异显著性分析，以P<0.05作为差异显著性判断标准。
2.1 游离氨基酸含量比较分析
游离氨基酸作为水产动物中重要的滋味物质，其含量与组成往往决定了水产动物的鲜美程度[19]。不同的游离氨基酸呈现的滋味特征也有所不同，天冬氨酸与谷氨酸呈现鲜味[20]，丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸等与甜味有关[21]，亮氨酸、赖氨酸和蛋氨酸为苦味氨基酸[22]，精氨酸虽为苦味氨基酸，但可提升水产动物的鲜味，平衡其他物质赋予水产品的腥味[23]，对水产动物滋味的贡献是正向性的。
野生群体和选育群体肌肉中游离氨基酸含量见表1，根据各游离氨基酸的阈值计算得出TAV值，筛选出其中TAV>1的游离氨基酸，具体结果见图1。本研究发现，野生群体游离氨基酸总量为4 509.66 mg/100 g，呈味氨基酸总量为2 426.00 mg/100 g，而选育群体游离氨基酸总量为3 039.24 mg/100 g，呈味氨基酸总量为2 150.24 mg/100 g，均显著低于野生群体(P<0.05)。
表1 野生群体和选育群体肌肉中游离氨基酸含量Tab.1 Content of free amino acids in the wild population and selected population
2个群体肌肉中共检测了16种游离氨基酸，野生群体中有14种游离氨基酸含量显著高于选育群体(P<0.05)，包含呈鲜味的谷氨酸以及呈甜味的苏氨酸、甘氨酸和丙氨酸，其TAV值均显著高于选育群体(P<0.05)，说明上述游离氨基酸对野生群体滋味贡献程度大于选育群体，野生群体肌肉的鲜甜程度更高。野生群体肌肉中脯氨酸含量为636.67 mg/100 g，显著低于选育群体的770.00 mg/100 g(P<0.05)，Vandendool等[24]研究发现，脯氨酸在低浓度时呈现甜味，高浓度时呈现苦味，由此推测野生群体肌肉具有比选育群体更甜的滋味。
此外，由图1可知，野生群体中呈苦味的缬氨酸、蛋氨酸和组氨酸的TAV值也大于1，这些苦味氨基酸同时还具备增加呈味复杂性和相对提高鲜度的作用[25]，说明野生群体中对滋味有贡献的游离氨基酸组成较选育群体更加丰富，同时野生群体肌肉的鲜味也有所提高。2个群体中含量最高且TAV值最大的氨基酸均为精氨酸，这一结果与王曜等[26]和贠三月等[27]研究发现的克氏原螯虾(Procambarusclarkii)和凡纳滨对虾(LitopenaeusVannamei)肌肉中精氨酸TAV值最高的结果一致。综上，野生群体肌肉主要呈现的滋味为鲜、甜、苦，且整体滋味要优于选育群体。
图1 野生群体和选育群体肌肉中游离氨基酸的TAVFig.1 TAV of free amino acids in the muscle of wild population and selected population
2.2 呈味核苷酸含量比较分析
对虾肌肉中核苷酸的主要存在形式为三磷酸腺苷(ATP)，当其死后，ATP在多种酶的作用下降解，主要降解途径有两种：ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx和ATP→ADR→IMP→HxR→Hx。降解过程产生的核苷酸及其衍生物是影响水产动物滋味的另一重要因素[28]，其中AMP、IMP和GMP对滋味均具有不同贡献。IMP和GMP具有高于味精的强烈鲜味[29]，可以增强食品的鲜味和甜味。AMP除能抑制苦味外，还能与IMP产生协同增鲜作用[30-31]。
野生群体和选育群体肌肉中各呈味核苷酸含量及其TAV值见表2。本研究发现，2群体的呈味核苷酸总量分别为250.91 mg/100 g和515.77 mg/100 g，野生群体含量显著低于选育群体(P<0.05)。此外，野生群体肌肉中AMP、IMP的含量显著低于选育群体(P<0.05)，Hx和HxR的含量显著高于选育群体(P<0.05)，推测原因是由于中国明对虾野生群体死后体内ATP降解过程较选育群体更为活跃，这与李婉君[32]和石婧等[33]对南极磷虾(Euphausiasuperba)和中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)等海捕野生群体的研究结果相似。
表2 野生群体和选育群体肌肉中呈味核苷酸含量及TAV值Tab.2 Flavor nucleotide content and TAV in the muscle of wild population and selected populations
针对2个群体中呈味核苷酸的TAV值进行比较分析发现，两个群体中IMP的TAV值均大于1，其对应的TAV值分别为5.12和8.95，说明IMP对两个群体虾肉的鲜味特征贡献程度较高，且对选育群体的滋味贡献程度大于野生群体。此外，仅选育群体中AMP的TAV值大于1，表明AMP对选育群体肌肉鲜味特征具有重要贡献。综上，AMP和IMP对选育群体滋味贡献更加显著，赋予其强烈的鲜味。
2.3 甜菜碱、无机离子含量比较分析
甜菜碱广泛存在于各类水产动物体内，其在产生甜味的同时还具有增强滋味厚度的作用[34]，此外甜菜碱还具有调节渗透压、抑制脂肪肝、缓和应激的功能[35-36]。野生群体和选育群体肌肉中甜菜碱和无机离子含量及TAV值见表3，本研究发现，野生群体甜菜碱含量为1 328.91 mg/100 g，显著高于选育群体的655.44 mg/100 g(P<0.05)，为选育群体的2.03倍，这与薛长湖等[36]对中国明对虾甜菜碱的测定结果一致。此外，野生群体和选育群体甜菜碱的TAV值均大于1，分别为5.32、2.62，表明甜菜碱对野生群体滋味的贡献程度更大，说明野生群体具有更加爽快的甜味，以及更高的营养价值。
表3 野生群体和选育群体肌肉中甜菜碱、无机离子含量及TAV值Tab.3 Content of betaine, inorganic ions, and TAV in the muscle of wild population and selected population
2.4 味精当量的比较分析
野生群体和选育群体的EUC值见表4。野生群体和选育群体的EUC值分别为22.24 g MSG/100 g和20.55 g MSG/100 g，野生群体显著高于选育群体(P<0.05)，说明野生群体肌肉中游离氨基酸和呈味核苷酸的协同作用更强，这与野生群体肌肉中天冬氨酸和谷氨酸含量较高有关。此外，2个群体的EUC值均高于中华绒螯蟹的4.2 g MSG/100 g[40]和养殖大黄鱼(Larimichthyscrocea)的13.43 g MSG/100 g[41]，综上，野生群体和选育群体肌肉都呈现出强烈的鲜味，但野生群体鲜味仍要优于选育群体。
表4 野生群体和选育群体的味精当量Tab.4 EUC of the wild population and selected populations
