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中华绒鳌蟹营养成分差异性研究进展

发布时间:2020-03-17 16:48所属平台:学报论文发表浏览:

摘要:中华绒螯蟹是中国重要的淡水蟹品种,因其独特的风味和较高的营养价值而备受消费者喜爱。为了给中华绒螯蟹养殖生产及品质评价工作提供参考,本研究总结了近年来中华绒螯蟹营养品质的研究进展,以及主要营养成分检测技术的发展情况,并对现有的营养成分

  摘要:中华绒螯蟹是中国重要的淡水蟹品种,因其独特的风味和较高的营养价值而备受消费者喜爱。为了给中华绒螯蟹养殖生产及品质评价工作提供参考,本研究总结了近年来中华绒螯蟹营养品质的研究进展,以及主要营养成分检测技术的发展情况,并对现有的营养成分的测定方法进行了归纳比较。最后还提出了开展中华绒螯蟹分级评价、调整增养殖模式满足市场需求和开展原产地鉴定研究等建议。

  关键词:中华绒螯蟹;营养品质;产地;氨基酸;核苷酸;胆固醇

水产学报

  水产论文投稿刊物:《水产学报》本刊是我国水产方面学术水平最高的刊物之一,其所刊登的论文都具有较高的学术水平和学术价值。主要反映我国水产科学研究成果及发展方向,为国内外水产学术交流服务。主要刊载渔业资源、水产养殖与增殖、水产捕捞、水产品保鲜加工与综合利用、渔业水域环境保护、渔船、渔业机械仪器与及水产基础研究等方面的论文和综述。是广大从事水产专业的科研人员、生产管理人员和高校师生推广成果、探讨学术的一块园地,在科研和教学中具有重要的参考作用。国内外均有发行。

  0引言

  中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)俗称河蟹或大闸蟹,隶属于节肢动物门甲壳纲十足目方蟹科弓腿亚科绒鳌蟹属。中华绒螯蟹的生存适应能力很强,是中国重要的水产养殖经济蟹类之一,广泛分布在北起辽河、南至珠江的淡水水域[1]。中华绒螯蟹的养殖方式主要有池塘精养、湖泊围养、湖泊放养和稻田养殖等[2-3]。中华绒鳌蟹营养丰富,肉质鲜嫩,风味优良,是深受消费者喜爱的滋补佳品。随着人们生活水平的提高,对其营养品质和风味也提出更高的要求。

  目前,关于中华绒鳌蟹营养成分含量的研究主要集中在蛋白质、脂肪、氨基酸、脂肪酸等常规营养物质,测定方法多采用国标或行标,研究内容主要包括地理环境、养殖方式、饵料组成、养殖密度和性别等条件对中华绒螯蟹的影响[4]。然而对于不同产地、不同养殖方式下中华绒鳌蟹营养成分差异性的研究还较少,且比较范围不够广泛。本研究从营养成分、功能成分和风味成分等3个方面对中华绒螯蟹的营养成分进行了阐述,并归纳比对了中华绒螯蟹关键营养成分的测定方法。以期对中华绒螯蟹的养殖及品质评价工作提供参考,同时有助于消费者了解中华绒螯蟹营养价值且对其消费取向予以科学引导。

  1中华绒螯蟹营养成分

  1.1主要营养成分

  1.1.1蛋白质

  蛋白质是一切细胞、组织的重要成分,参与机体内所有重要组成部分的构成[5]。目前国内文献多数仅报道了利用蛋白质测定进行中华绒螯蟹的营养评价,而对因地理环境、饲养方式等导致的蛋白质差异性则关注较少[6-7]。李旭光等[8]报道中华绒螯蟹可食部分粗蛋白的平均含量为15.45%。黄春红等[9]测得池塘精养中华绒螯蟹可食部粗蛋白含量为19.16%。

  李思发等[10]对阳澄湖中华绒螯蟹的品质进行分析,结果显示,雌性中华绒螯蟹的蛋白质含量为15.67%,雄性为15.72%。杨品红等[11]比较大通湖和阳澄湖的中华绒螯蟹蛋白质含量发现,大通湖一级、二级大闸蟹分别高于阳澄湖大闸蟹6.78%和4.20%;大通湖中雌蟹中蛋白质含量比雄蟹高2.89%。赵恒亮等[12]对长江、黄河和辽河的中华绒螯蟹可食部分的蛋白质进行了测定,辽河、黄河、长江种群的蛋白质含量分别为18.03%、16.19%、15.77%,三者无显著性差异。中华绒螯蟹中约80%的蛋白质存在于蟹肉中,90%的脂质存在于内脏。

  1.1.2胆固醇

  胆固醇是动物组织细胞不可缺少的重要物质,它不仅参与形成细胞膜,而且是合成胆汁酸、维生素D以及甾体激素的原料[13]。人体中胆固醇含量约为140g,主要由人体自身合成,少量从食物中补充,建议每日摄入不应超过300mg。胆固醇含量过高易导致高脂血症、动脉粥样硬化,诱发心脑血管疾病[14]。因此,了解食品中胆固醇的含量对保证人体健康有重要意义。目前关于中华绒螯蟹中胆固醇含量的研究较少,陈志强等[15]对中华绒鳌蟹不同部位中胆固醇含量进行了测定,结果显示,肌肉中的胆固醇的含量较低,雄蟹、雌蟹肌肉中胆固醇含量分别为0.13、0.14mmol/(g·pro),差异不显著;雄蟹、雌蟹性腺中胆固醇含量分别为0.22、0.57mmol/(g·pro),精巢中胆固醇含量低于卵巢(P<0.01);雄蟹肝胰腺中的胆固醇含量低于雌蟹(P<0.01),分别为0.68、1.99mmol/(g·pro)。

  1.1.3矿物质元素

  矿物质是构成人体组织和维持正常生理功能必需的各种元素的总称,是人体必需的七大营养素之一,且自身无法生产合成。中华绒螯蟹中部分矿物质元素含量较为丰富,尤其是锌、铁、铜和磷。池塘精养中华绒螯蟹的钙、磷的含量分别为0.23%、0.29%,镁、铁、锌、铜、锰的平均含量分别为356.53、72.11、54.02、10.26、5.77μg/g[9]。赵乃刚[16]的研究结果显示,每100g蟹可食部中大约含有13mg铁,是淡水青虾的10倍,是鲤鱼、鲫鱼的5.5倍;中华绒螯蟹可食部中钙的含量大约为每100g中含有129mg,为淡水青虾的1.3倍,鲤鱼、鲫鱼的2.5倍;磷的含量也高达150~180mg。

  阳澄湖蟹足肉中钾的含量高于体肉和蟹膏中的含量,蟹膏中钠、镁的含量高于其他2种组织,体肉钙最高;而在池塘蟹中,足肉的钠、镁含量高于体肉和蟹膏,体肉中钾、钙含量最高[17]。研究显示,大通湖商品大闸蟹的微量元素总量与阳澄湖基本相近。在实测的9种微量元素中,阳澄湖雄蟹的钾、钠、钙、镁、锰、铁、锌等7种微量元素高于雌蟹,仅磷含量低于雌蟹;大通湖一级商品大闸蟹中,雄蟹的钾、钠、钙、锌等4种微量元素含量高于雌蟹,二级商品大闸蟹中雄蟹的钾、钠、钙、镁、铁、锌、磷等7种微量元素含量高于雌蟹[11]。

  1.2风味成分

  研究表明,鲜味物质有40多种,包括游离氨基酸、甜菜碱、核苷酸、小肽、酰胺等呈味物质。影响中华绒螯蟹风味的物质可以分为含氮化合物、非氮化合物以及挥发性风味化合物3类。其中含氮化合物包括游离氨基酸、核苷酸、甘氨酸甜菜碱等,非氮化合物主要有乳酸、葡萄糖和无机离子,挥发性风味物质则包括碳氢化合物、醇类、醛类、酮类、酯类、氮硫化合物等。其中对肉类的鲜味贡献最为突出的主要有2类化合物:一是以谷氨酸为代表的游离氨基酸类化合物;另一类是以肌氨酸(IMP)、鸟氨酸(GMP)为代表的核苷酸及其衍生物[18-20]。

  张娜[17]的研究表明,与海水蟹相比,中华绒螯蟹中含量较高的物质有乳酸、丙氨酸和鸟苷酸,这可能是造成海水蟹与中华绒螯蟹的风味差异的原因;而阳澄湖蟹与池塘蟹的风味物质的差异会表现在葡萄糖、乳酸、无机离子、游离氨基酸以及腺氨酸、肌氨酸、鸟氨酸等方面;同时,在池塘蟹中可以检测到不同于阳澄湖蟹的挥发性物质,通过对中华绒螯蟹中1-辛烯-3-醇、己醛、1-戊烯-3-酮、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪的测定,可初步达到鉴定中华绒螯蟹来源产地的目的。中华绒螯蟹的蟹肉和蟹黄具有明显不同的风味和口感,它们的风味成分有着一定的差异。

  于慧子等[21]在中华绒螯蟹中共检测出到97种挥发性化合物。其中,蟹肉和蟹黄分别有60种和67种,其中30种是蟹肉和蟹黄共同拥有的,其差别主要在于醇类、芳香类、烷烃类和含硫类化合物的组成。另外,蟹黄中挥发性化合物的含量高于蟹肉;Ji等[22]对中华绒螯蟹性腺、爪肉、腿肉以及腹部的肉进行比较,发现肉的香味主要集中在腹部的肉和腿肉;性腺具有鱼香味、草香味和脂肪的香味。张晶晶等[23]用电子舌对阳澄湖、松江、崇明的雌性中华绒螯蟹各可食部位的滋味轮廓进行检测,采用偏最小二乘-判别分析法建立了中华绒鳌蟹的等级评定模型。

  Gu等[24]通过新型的吸附材料MonoTrap™对中华绒鳌蟹中的气味物质进行吸附,并通过气相色谱-质谱联用和气相色谱嗅觉测量法进行分析。基于气味强度,从中华绒螯蟹的挥发性化合物中确定了3种关键气味化合物(三甲胺、顺式-4-庚烯醛、2-乙基吡啶)。它们可以同时出现在性腺、爪肉、腿肉和腹部的肉中。氨基酸、脂肪酸及核苷酸不仅作为重要营养成分存在于中华绒螯蟹中,也对其风味的呈现起着重要的作用。因此,氨基酸、脂肪酸及核苷酸的含量及组成的差异会直接影响到中华绒鳌蟹的品质。

  1.2.1氨基酸

  氨基酸是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。氨基酸存在于食物中,可以调味增香,强化营养。蟹的蛋白质中具有均衡的必需氨基酸成分[25]。中华绒鳌蟹可食部分中目前可以检测到18种氨基酸,其中游离氨基酸主要集中在脯氨酸、精氨酸、甘氨酸和丙氨酸,大约占了总氨基酸含量的80%。谷氨酸是呈鲜味的特征氨基酸,且可以与肌肉中的肌苷酸产生协同效应,因此谷氨酸含量在阈值以下时也可能产生鲜味;肌氨酸对甜味、肉味有增效作用。含硫氨基酸(胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸)会分解产生氨气、硫化氢、甲硫醇和甲硫醛等,是许多挥发性香味化合物的前体。蟹肉中含有丰富的呈味氨基酸和含硫氨基酸,这也一定程度上解释了中华绒螯蟹风味鲜美的原因[26-29]。

  张娜等[17]测得阳澄湖蟹的蟹膏、体肉和足肉中的游离氨基酸总量分别有20.88、15.89、19.32mg/g,呈味氨基酸的分别为11.93、9.75、11.25mg/g;池塘蟹蟹膏、体肉和足肉中的游离氨基酸的总量分别有6.15、14.61、13.26mg/g,呈味氨基酸分别为3.16、8.91、8.45mg/g。对辽河、黄河、长江3个流域的中华绒螯蟹雄蟹中的氨基酸测定结果显示,中华绒螯蟹中所含人体必需氨基酸按含量由高到低依次为苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、色氨酸。辽河流域的中华绒螯蟹必需氨基酸的含量显著高于黄河流域,长江流域中华绒螯蟹居于两者之间;辽河流域中华绒螯蟹性腺中的非必需氨基酸和总氨基酸含量略高于另外2个流域,但差异不明显;黄河流域中华绒螯蟹中非必需氨基酸和氨基酸含量显著低于辽河和长江流域[12]。

  阳澄湖和大通湖中华绒鳌蟹的氨基酸含量在雌蟹和雄蟹中有所差异,阳澄湖雄蟹中有13种氨基酸含量高于雌蟹,尤其是谷氨酸(高出16.6%)、脯氨酸(高出23.3%)和丙氨酸(高出28.5%)[10];而在大通湖中雌蟹和雄蟹的氨基酸含量差距并没有如此明显[11]。Jue等[30]在pH6.5,温度为63.5℃,酶用量为1.7g/100g的条件下,利用酶对中华绒螯蟹中的氨基酸进行提取,包括甜味氨基酸。朱清顺等[31]对江苏省内包括固城湖、阳澄湖在内的8个养殖品牌河蟹进行了风味品质比较,结果显示,固城湖蟹中粗蛋白含量显著高于阳澄湖蟹(P<0.05),且高于其他品牌蟹,但差异不明显(P>0.05);固城湖蟹中鲜味氨基酸的含量显著高于阳澄湖蟹(P<0.05),其他品牌蟹差异不显著(P>0.05)。

  1.2.2脂肪酸

  脂肪酸是机体主要能源来源之一。必需脂肪酸为营养所必须,且与儿童生长发育有关,更有降血脂、防冠心病等治疗功效,且与智力发育、记忆等生理功能有一定关系[32-34]。同时,脂肪酸是肉类加热后产生香味的必要物质,尤其是多不饱和脂肪酸(PUFA)[35-36]。中华绒鳌蟹中单不饱和脂肪酸(MUFA)含量极高,其中C18:(1油酸)含量最高。油酸是一种“安全脂肪酸”。它可以降低血液中的总胆固醇和有害胆固醇,却不降低有益胆固醇,含有较多油酸的中华绒螯蟹是对人体健康有利的。另外,多不饱和脂肪酸中C18(:2亚油酸)含量最高;饱和脂肪酸中比例最高的是C16(:0棕榈酸),其次是C18:0。另外,C20:5(EFA)和C22:6(DHA)是对人体十分重要的2种必需氨基酸,有助于预防心脑血管疾病、消除疲劳、缓解痛风和风湿性关节炎,研究表明,中华绒鳌蟹在11月时体内的EPA和DHA含量最高,且雄蟹高于雌蟹[37-39]。

  Ying等[40]研究证明,雌蟹在成熟过程中,会发生不饱和脂肪酸向卵巢聚集的情况,这可能是为之后的排卵做准备;长江、黄河、辽河3个中华绒螯蟹种群性腺中主要多不饱和脂肪酸含量相近,长江种群中不饱和脂肪酸含量高于另外2个种群[12];高先楚[41]的研究发现,中华绒螯蟹熟制后性腺脂肪酸含量会降低,且性腺中不饱和脂肪酸的含量要远多于饱和脂肪酸的含量。雌蟹的性腺中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的含量分别降低了8.76、10.88mg/g;雄蟹的性腺中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的含量分别降低了0.70、2.14mg/g。其中,变化明显的有油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈烯酸、棕榈酸等。其原因可能是部分脂肪酸在加热的过程中发生了氧化降解,产生挥发性小分子物质。

  性腺中的多不饱和脂肪酸在熟制过程中没有减少,这可能是多不饱和脂肪酸氧化所造成的[42]。有研究表明[43],n-3系列和n-6系列不饱和脂肪酸是鱼肉挥发性风味物质的主要来源之一。中华绒螯蟹肝胰腺中含有丰富的脂质,这与其独特的风味有着密切的关联。脂质可以通过自身氧化降解从而形成挥发性物质,另外,它还可以通过自身的氧化反应影响样品美拉德反应的进行进而达到呈香的目的[44]。以脂肪酸的角度对中华绒螯蟹进行评价的指标一般为棕榈酸(C16:1)和硬脂酸(C18:0)。C16:1的含量会与风味存在较高的正相关,而C18:0的含量会与风味存在较高的负相关[36]。试验结果显示,在不同养殖模式中,湖泊放流的中华绒螯蟹风味更佳[37],围网养殖的蟹比池塘养殖更为美味[38]。

  1.2.3核苷酸

  核苷酸是一切生物体的基本成分,对生物的生长、发育、繁殖和遗传都起着决定性作用。腺苷酸(AMP)、鸟苷酸(GMP)、肌苷酸(IMP)等核苷酸属于呈味性核苷酸,其中AMP呈甜味,GMP呈苦味[18,45]。中华绒螯蟹中含量最高的呈味核苷酸为AMP[46]。在不同养殖条件下,中华绒螯蟹不同部位中的核苷酸含量会有所不同。对阳澄湖蟹和池塘蟹的蟹膏、体肉和足肉中的核苷酸进行比较分析发现,腺苷酸(AMP)在阳澄湖蟹体肉中含量最高,肌苷酸(IMP)在池塘蟹蟹膏中含量最高,而鸟苷酸(GMP)在池塘蟹足肉中含量最高[7]。夏秀华等[47]的试验发现不同养殖模式下的中华绒螯蟹的肌肉和内脏中肌苷酸含量没有显著性差异。对蟹肉、肝胰腺、性腺进行比较,发现蟹肉中的呈味核苷酸含量最高,且在不同时期波动较大,11月以后呈鲜味核苷酸和甜味核苷酸含量增高,而性腺和肝胰腺中核苷酸水平较稳定[48]。

  2中华绒螯蟹中主要营养成分的测定方法

  2.1氨基酸

  氨基酸的测定方法有很多,包括化学法、分光光度法、色谱法、毛细管电泳法、化学发光法、荧光光谱法等[49-50]。目前对于中华绒螯蟹中氨基酸的分析大多采用了高效液相色谱法和氨基酸分析仪法。国标中对于食品中氨基酸的测定方法只能测定16种氨基酸,对于中华绒螯蟹中的半胱氨酸、色氨酸不能进行有效测定。尤晓蒙[51]建立了一种高效液相色谱法测定色氨酸含量,样品前处理采用5mol/L氢氧化锂进行碱水解,其相关系数为0.9998,检出限为0.11mg/L,加标回收率为93.5%。该方法操作简单,无干扰,具有较高的灵敏度和较好的准确度。目前关于螃蟹中氨基酸测定大多采用6mol/L盐酸水解法结合高效液相色谱进行测定。Barrento等[52]参照AOAC标准对2种棕蟹中的18种氨基酸进行了测定。黄春红等[9]对池塘精养中华绒螯蟹的氨基酸进行分析时采用6mol/L盐酸水解法,利用高效液相色谱仪进行可食部分17种氨基酸的测定。色谱条件:分离柱为C18;柱温为37℃;流速1.0mL/min;流动相A为20mmol/L的乙酸钠;流动相B为20mmol/L乙酸钠+甲醇+乙腈(1:2:2);紫外线检测波长338nm。

  赵恒亮等[12]按照Chen等[25]的方法对长江、黄河、辽河3个流域中华绒螯蟹总氨基酸进行了测定。取冻干样品0.1g左右,在110℃条件下用6mol/L盐酸水解24h,水解后的产物用蒸馏水定容至50mL,离心后取上清液过滤。取1mL过滤后的上清液,在50℃下蒸干,去除盐酸,再加2~5mL0.02mol/L盐酸溶解,取1μL进行氨基酸分析。仪器采用氨基酸自动分析仪;色氨酸则采用10%氢氧化钾水解,通过对二甲氨基苯甲醛进行显色,590nm测其吸光度值;半胱氨酸和甲硫氨酸采用过甲酸氧化水解法。

  赵樑等[48]参考Tasi[53]的样品处理方法,取0.5g样品,加入5%的三氯乙酸(TCA)15mL,匀浆1min,超声5min后静置1h,在4℃条件下以15000r/min的速度离心10min,取上层清液加NaOH调节至pH2.0,定容到10mL,过0.22μm的水相针式滤膜后利用氨基酸自动分析仪进行测定。液相色谱法可以一次性测定中华绒螯蟹中的17种氨基酸,但其操作步骤较为繁琐、影响因素较多。氨基酸分析仪法操作简单,但对中华绒螯蟹中氨基酸进行分析时,在其测定的种类上会有局限,且仪器价格较高,不便于推广。

  2.2核苷酸

  目前对于呈味核苷酸的检测方法有化学滴定法、紫外分光光度法、气相色谱法、液相色谱法和高效毛细管电泳法等。在目前现有的标准中,SC/T3048—2014鱼类鲜度指标K值的测定高效液相色谱法应用较为广泛,该方法检出限:腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸、肌苷酸、次黄嘌呤核苷为10.0mg/kg,次黄嘌呤为5.0mg/kg。其准确度为:腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸、肌苷酸在添加浓度分别为25~800mg/kg时,回收率为70%~120%;次黄嘌呤、次黄嘌呤核苷在添加浓度为20~600mg/kg时,回收率为70%~120%。Qiu等[54]对南美白对虾中10种核苷酸的测定分离效果较好,其检出限可达到0.02μmol/L,定量限可达到0.08μmol/L,在精密度为4.2%~8.7%之间时,其加标回收率可达到72.5%~110%。

  3展望

  蛋白质、脂肪、氨基酸和脂肪酸的组成可以直接反映中华绒螯蟹的营养品质,同时与其风味和肉质等也有密切的关系。中华绒螯蟹含有丰富的蛋白质且脂肪含量较低,其中脂肪主要集中在肝胰腺,此外,还含有丰富的微量元素,如钙、磷、钾、钠、镁等。不同环境下中华绒鳌蟹的营养品质会有一定差异,主要可能是由于遗传因素、自然环境以及投放饲料的差异等因素造成的[60]。目前关于中华绒螯蟹的研究主要集中在其常规营养物质及风味成分的测定。

  存在的问题主要有:(1)样品选择、测定仪器、操作方式等条件的不统一;(2)取样范围不够全面;(3)缺乏系统的比较分析。今后的研究方向:(1)对相关指标进行深入的检测和分析,进一步积累关于中华绒螯蟹营养成分的基础资料,以便进行准确的筛选,完善中华绒螯蟹的分级评价;(2)不同人群对其口感和风味的喜好不同,可以针对性地调整其增养殖模式,满足不同消费者口感喜好,进一步丰富市场需求;(3)加强不同水域的中华绒螯蟹的品质比较,尤其是其主要功能成分的分析评价,同时开展原产地鉴定研究,健全中华绒螯蟹营养品质评价标准,为消费者提供更全面的信息。

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