兰州鲇与鲇、黄河鲤肌肉品质比较研究

杨元昊贺玉良周继术李 蕾王绿洲杨娟宁李海滨陈 冰王艳玲

(1. 陕西省水产研究所, 农业部渔业环境及水产品质检中心, 西安 710086; 2. 西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100)

兰州鲇与鲇、黄河鲤肌肉品质比较研究

杨元昊1贺玉良1周继术2李 蕾1王绿洲1杨娟宁1李海滨1陈 冰1王艳玲2

(1. 陕西省水产研究所, 农业部渔业环境及水产品质检中心, 西安 710086; 2. 西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100)

为深入探究兰州鲇(Silurus lanzhouensis)肌肉品质特性, 对黄河中兰州鲇、鲇(Silurus asotus)和黄河鲤(Cyrinus carpio)肌肉品质指标进行了测定。结果表明: 兰州鲇肌肉的pH、滴水损失、熟肉率、胶原蛋白、肌原纤维耐折力、黏附性、内聚性、胶黏性、咀嚼性、弹性和回复性等指标与鲇差异不显著(P>0.05), 失水率、肌纤维直径和硬度在二者间差异显著(P<0.05); 兰州鲇肌肉的pH、肌纤维直径、硬度、黏附性、回复性、胶黏性和咀嚼性与黄河鲤差异不显著(P>0.05), 肌肉滴水损失、熟肉率、失水率、胶原蛋白、肌原纤维耐折力、内聚性和弹性在二者间差异显著(P<0.05)。相关性分析表明, 兰州鲇肌肉咀嚼性与硬度呈极正相关, 其关系式为: y=0.3651x+25.339(R=0.97); 回复性与内聚性呈极正相关, 其关系式为: y=0.6279x− 0.0929(R=0.91);胶黏性与硬度呈极正相关, 其关系式为: y=2.4104x−41.155(R=0.97)。对兰州鲇7个质构指标进行了主成分分析, 提取出3个主成分, 累计方差贡献率为96.08%, 其中硬度是影响兰州鲇质构特性的主要因素。黄河中兰州鲇和鲇作为鲇属鱼类中形态十分相似的两个物种, 在肌肉品质特性上既有很大的相似性, 又有一定的不同, 这可能与这两种鱼种质特性的异同有关。

兰州鲇; 鲇; 黄河鲤; 肌肉品质; 主成分分析

我国鲇形目, 鲇科, 鲇属鱼类共有9种记录[1],其中黄河中上游水域主要分布有两种, 分别为兰州鲇(Silurus lanzhouensis)和鲇(Silurus asotus)。二者中兰州鲇甚为珍稀, 是中国特有的世界濒危鱼类, 已被《中国物种红色名录》列为濒危物种[2]。兰州鲇仅分布在我国黄河中上游、渭河及陕北入黄河河流下游[1,3], 与鲇外形十分相似, 许多渔民和研究者经常将其混为一谈, 二者在分类学的差异主要在于兰州鲇犁骨齿为“八”字形, 齿带不连续, 鲇犁骨齿为“一”字形, 齿带连为一团[1,3]。

陈湘粦[4]1977年首次定名鲇属新种兰州鲇(S. lanzhouensis)后, 在相当长的一段时间内, 几乎未见到有关该物种的研究报道。目前兰州鲇野生种群数量日益减少, 保护形势十分迫切。笔者近年来开展了兰州鲇消化生理、肌肉营养品质等方面的研究[5,6]。但有关兰州鲇肌肉质地品质研究尚未见报道, 因此笔者开展了该项研究, 并与相同生境中鲇、黄河鲤(Cyrinus carpio)的肌肉品质进行了比较, 旨在完善兰州鲇肌肉品质方面的基础数据, 为兰州鲇种质特性研究和资源保护奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

2011年8月至10月, 先后两次在黄河陕西洽川段采捕鱼样, 鉴定定种后, 兰州鲇共24尾、鲇17尾、黄河鲤18尾, 充氧活体运回实验室, 暂养于室内试验鱼池12h后立即测定。试验用水为经暴气的自来水, 采用连续充氧, 水质良好。测定时选取规格基本一致的2龄鱼。其中从第一次采集样品中选取兰州鲇、鲇和黄河鲤各7 尾, 分别测定pH、失水率、熟肉率、滴水损失、胶原蛋白、肌纤维直径和肌原纤维耐折力, 3种鱼体重分别为: (629±258)、(542± 154)、(786±150) g; 从第二次采集样品中选取兰州鲇、鲇和黄河鲤各7 尾, 用于质地(TPA)分析, 体重分别为: (696±258)、(520±187)和(750±151) g。

1.2 样品处理

重物击鱼致晕, 取背部两侧头后至尾柄前去皮去骨肌肉进行各指标测定, 其中TPA测定样品切成2.0 cm×2.0 cm×2.0 cm方块。每种鱼各设7个重复,每个重复1尾鱼。肌纤维直径、肌原纤维耐折力测定时, 每个重复均分别制作2个平行待测载玻片,数字显微镜下每个载玻片测量50条肌纤维。其余指标每个重复平行测定3次, 结果取其平均值。

1.3 测定方法

参照文献方法分别测定肌肉pH[7]、失水率[8]、熟肉率[9]和滴水损失[10]。用岛津UV2501紫外可见分光光度计在558 nm波长下测定羟脯氨酸含量[11],换算出胶原蛋白含量; 参照文献方法[12,13]制备试样,用日本OLYMPUS BX51型带照相系统的显微镜在10×40放大倍数下观察并测定肌纤维直径和肌原纤维耐折力。

采用英国TA-XT-PLUS型质构仪在取样后即刻测定质地(TPA)。探头为P6圆柱型探头, 测试前速度(Pre-test speed)为1 mm/s; 测试后速度(Post-test speed)为1 mm/s; 测试速度(Test speed)为1 mm/s;测定间隔时间为5s; 触发应力(Trigger force)为5 g;下压距离(distance): 5 mm; 数据获得速率(Data acquisition rate)为200.00 pps。

1.4 数据处理

用软件DPS7.05进行Duncan’s新复极差法多重比较和主成分分析。

2 结果

2.1 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉pH测定结果

3种鱼肌肉pH测定结果(表1), 顺序为兰州鲇>鲇>黄河鲤。3种鱼肌肉pH差异均不显著(P>0.05)。

2.2 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉滴水损失测定结果

3种鱼肌肉滴水损失结果(表2), 顺序为兰州鲇>鲇>黄河鲤。其中兰州鲇的肌肉滴水损失显著高于黄河鲤(P<0.05), 其余之间差异均不显著(P>0.05)。

2.3 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉熟肉率测定结果

3种鱼肌肉熟肉率测定结果(表3), 顺序为黄河鲤>鲇>兰州鲇。兰州鲇与鲇的肌肉熟肉率差异不显著(P>0.05), 但2者的肌肉熟肉率均显著低于黄河鲤(P<0.05)。

表1 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉pHTab. 1 The pH values in the meat of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n = 7)

表2 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉滴水损失Tab. 2 The drip losses of the meat in Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n=7, %)

表3 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉熟肉率Tab. 3 The cooked meat percentages of meat in Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n=7, %)

2.4 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉失水率测定结果

3种鱼肌肉失水率测定结果(表4), 顺序为兰州鲇>鲇>黄河鲤。兰州鲇的肌肉失水率显著高于鲇和黄河鲤(P<0.05), 鲇与黄河鲤之间的差异不显著(P> 0.05)。

2.5 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉胶原蛋白含量测定结果

3种鱼肌肉胶原蛋白含量测定结果(表5), 顺序为黄河鲤>兰州鲇>鲇。兰州鲇与鲇肌肉胶原蛋白含量差异不显著(P>0.05), 但黄河鲤肌肉胶原蛋白显著高于兰州鲇和鲇(P<0.01)。

2.6 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌纤维直径统计结果

3种鱼肌肉肌纤维直径统计结果(表6), 顺序为鲇>黄河鲤>兰州鲇。其中兰州鲇和黄河鲤的肌肉肌纤维直径均显著低于鲇(P<0.01), 兰州鲇与黄河鲤的肌肉肌纤维直径差异不显著(P>0.05)。

2.7 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌原纤维耐折力统计结果

3种鱼肌肉肌原纤维耐折力统计结果(表7), 顺序为鲇>兰州鲇>黄河鲤。其中兰州鲇与鲇的肌肉肌原纤维耐折力差异不显著(P>0.05), 但兰州鲇和鲇的肌肉肌原纤维耐折力均显著高于黄河鲤(P<0.05)。

2.8 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉质构比较

3种鱼肌肉质构品质测定结果(表8)。由表8可知, 3种鱼肌肉硬度的顺序为鲇>黄河鲤>兰州鲇。其中鲇、黄河鲤肌肉硬度分别比兰州鲇高出60.1%、32.8%, 兰州鲇与鲇肌肉硬度差异显著(P<0.05), 而与黄河鲤差异不显著(P>0.05); 兰州鲇的肌肉黏附性、内聚性、回复性比鲇和黄河鲤都要高, 分别高出21.6%、13.2%、5.8%和43.4%、32.8%、25.0%。但方差分析表明, 在这3个指标中, 兰州鲇的内聚性与黄河鲤差异显著(P<0.05), 黏附性、回复性与黄河鲤差异不显著(P>0.05); 兰州鲇的内聚性、黏附性和回复性与鲇差异均不显著(P>0.05); 对于胶黏性和咀嚼性, 鲇>兰州鲇>黄河鲤, 这两个指标在3种鱼间差异均不显著(P>0.05)。对于弹性, 兰州鲇>鲇>黄河鲤, 其中兰州鲇的弹性与鲇差异不显著(P>0.05), 但与黄河鲤差异极显著(P<0.01)。

表4 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉失水率Tab. 4 Water losses in the meat of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n=7, %)

表5 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉胶原蛋白含量Tab. 5 Collagen content in the meat of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n=7, mg/g)

表6 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌纤维直径统计结果Tab. 6 The diameters of the muscle fiber of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n=7, μm)

表7 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌原纤维耐折力统计结果Tab. 7 The folding strengths of muscle fibers in the meat of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio (n = 7, μm)

2.9 兰州鲇质构品质的相关性分析

兰州鲇质构品质之间的相关性分析结果(表9)。由表9可知, 兰州鲇的硬度分别与胶黏性和咀嚼性呈正相关(R分别为0.97和0.97), 而与黏附性、内聚性和回复性呈负相关(R分别为−0.57, −0.78和−0.59);黏附性分别与内聚性、回复性呈正相关(R分别为0.70和0.80); 内聚性分别与胶黏性和咀嚼性呈负相关(R分别为−0.63和−0.65), 而与回复性呈极正相关(R= 0.91); 胶黏性与咀嚼性呈极正相关(R=0.99)。经相关性分析, 咀嚼性与硬度的关系式为: y=0.3651x + 25.339(R=0.97); 胶黏性与硬度的关系式为: y= 2.4104x− 41.155(R=0.97); 回复性与内聚性的关系式为: y=0.6279x−0.0929(R=0.91); 胶黏性与咀嚼性的关系式为y=0.9288x+3.1313(R=0.99)。

2.10 兰州鲇质构指标的主成分分析

本研究对兰州鲇肌肉质构指标进行了主成分分析, 确定了影响兰州鲇肌肉质构的主要因素, 为进一步评价兰州鲇物理品质提供理论参考。用所测得的7个样本的7项质构指标构成7×7矩阵, 并用DPS软件对矩阵进行主成分分析(表10、表11)。

由表10可知, 根据特征值大于1的原则, 主成分分析提取了3个主成分, 特征值分别为4.43、1.22和1.07, 方差累计贡献率达到96.08%。 这说明提取出来的3个主成分反映了原来7个变量的基本信息,因此可以用提取出来的3个主成分变量代替原来的7个质构品质指标进行评价。

由表11可知, 主成分1(PC1)单独说明了原始数据标准变异的63.31%, 代表变量为硬度和咀嚼度;因为咀嚼度是和硬度有关的特性, 所以第一主分量主要反映的是肌肉硬度的品质; 主成分2(PC2)单独说明了原始数据标准变异的17.43%, 代表变量为黏附性、内聚性、胶黏性和回复性; 主成分3(PC3)单独说明了原始数据标准变异的15.34%, 代表变量为弹性。3个主分量基本涵盖了原来7个变量的主要特征, 其中硬度是反映兰州鲇肌肉品质的主要特质。

表8 兰州鲇、鲇、黄河鲤肌肉质构品质测定结果Tab. 8 Texture properties in the meat of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio ( n=7)

表9 兰州鲇质构指标之间的相关性分析Tab. 9 The correlation analysis of texture properties in the meat of Silurus lanzhouensis

表10 相关矩阵的特征值Tab. 10 The eigenvalues of the correlated matrix

表11 规格化特征向量Tab. 11 Normalization of eigenvectors

3 讨论

3.1 兰州鲇、鲇和黄河鲤肌肉品质比较

黄河中上游水域中鲇和兰州鲇, 外形虽然十分相似, 但其肌肉营养品质有一定差异。已有研究表明[6], 兰州鲇肌肉蛋白质含量高, 氨基酸丰富、必需氨基酸比例平衡, 其中肌肉粗蛋白质量分数17.4%,较鲇[14](15.20%)高出14.5%, 粗脂肪2.22%, 比鲇[14](1.63%)略高, 但比相似生境中的黄河鲤(C. carpio)[15](3.47%)低; 兰州鲇粗灰分和水分含量分别为1.129%和80.4%, 肌肉中18种氨基酸总量为71.29% (干样), 比鲇[14](58.31%)高; 兰州鲇肌肉中8种人体必需氨基酸总量为30.24%, 其构成比例符合FAO/WHO标准, 4种呈味氨基酸总质量分数为24.62%(干样), 不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的65.21%,磷含量较高, 锌、铁、硒含量丰富。

pH是反映肉质优劣的一项灵敏指标, 在一定范围内, pH的增加可改善肉质品质; pH较低能使肌肉持水能力降低, 从而影响肌肉组织的状态和口感。兰州鲇的肌肉pH高于鲇和黄河鲤, 理论上讲, 兰州鲇的口感稍好于鲇和黄河鲤。滴水损失反映的是肌肉蛋白质的持水能力, 滴水损失越大意味着失水率越大, 滴水损失越低肉质越好, 鲇和黄河鲤的肌肉滴水损失比兰州鲇低, 说明兰州鲇肌肉蛋白质的持水能力较低, 具体原因有待于进一步的研究。熟肉率是衡量烹调损失的指标, 3种鱼肌肉熟肉率顺序为黄河鲤>鲇>兰州鲇, 说明烹调时兰州鲇的肌肉损失高于鲇和黄河鲤。

胶原蛋白是肌肉组织中一种重要的蛋白质成分,在肌肉结构和品质、肌原纤维耐折力及鱼类运动等方面有重要作用。肌原纤维在外力作用下被折断,通常其耐折断力越强, 则在一定条件的外力作用后,肌原纤维的长度也越长, 故根据肌原纤维的长度来判定其耐折力的强弱。研究表明, 兰州鲇的肌肉胶原蛋白含量与肌原纤维耐折力呈正相关性, 因为胶原蛋白分布于肌原纤维被膜的结缔组织中, 胶原蛋白含量越高, 肌原纤维被膜韧性越强, 从而肌原纤维耐折断力越强, 这与任泽林等[10]的结论一致。

鱼类肌肉中的胶原蛋白具有保持鱼类肌肉完整性和韧性的作用, 本实验测定的兰州鲇胶原蛋白含量为(0.037±0.018)%, 比鲇(0.011±0.013)%略高, 但差异不显著(P>0.05), 这与兰州鲇、鲇的肌肉肌原纤维耐折力差异不显著(P>0.05)的结果有很大的一致性, 表明兰州鲇和鲇的胶原蛋白含量可能影响着肌肉纤维耐折力的强弱。

肌纤维直径是评价鱼类肌肉品质、衡量肌肉嫩度的重要指标, 在一定程度上, 反映了肌肉的组织特性, 通常纤维直径越细, 肌肉硬度越小。兰州鲇肌纤维直径为(54.60±6.91) μm, 比鲇(65.72±1.42) μm、黄河鲤(59.55±3.54)μm和鲩鱼[13](133.84 μm)等鱼类要细, 尤其是兰州鲇肌肉肌纤维直径均显著低于鲇(P<0.01), 而且相对于黄河鲤(0.982±0.137)%、草鱼[16](0.93%)、狼鲈[17](1.39%)和大西洋鲑[18](1.78%)等鱼类, 兰州鲇的胶原蛋白含量也略低, 这说明兰州鲇是一种肉质细嫩, 口感较好的优质鱼类。

3.2 兰州鲇肌肉质构特征

质构能反映肉质的软硬程度和弹性, 是肉品食用的主要指标。兰州鲇与鲇和黄河鲤相比, 肌肉具有较低硬度, 较高的黏附性、内聚性和回复性, 较好的弹性、胶粘性和咀嚼性, 说明兰州鲇的肌肉嫩度和弹性较好。从兰州鲇质构分析的结果可知, 胶粘性和咀嚼性主要反映的是兰州鲇肌肉的硬度品质,因此可以将兰州鲇的7个质构指标概括为4个指标(硬度、黏附性、弹性和内聚性; 或硬度、黏附性、弹性和回复性)来反映其肌肉质构品质。

肌纤维是肌肉组织的基本单位, 其直径是影响肌肉嫩度的重要因素。研究表明: 肌纤维的大小与鱼肉硬度相关, 基本上呈现肌纤维直径越小, 其硬度越高的规律[12,13,19], 本研究表明, 兰州鲇的硬度与纤维直径的关系式为y=−68.194x2+5906.4x–127497 (R²=0.8918), 即一定范围内, 纤维直径越粗, 其肌肉硬度越低, 与上述的结论一致。

TPA是模拟人口腔的咀嚼运动, 该测定对综合评价食品的质地特性非常有价值, 在一定程度上可减少感官评价中主观因素带来的误差; 研究发现,咀嚼力下降是肌肉硬度降低, 肌肉细胞间凝聚力减弱, 弹性减小等综合作用的结果[20]。本研究表明,兰州鲇咀嚼性与硬度的关系式为: y=0.3651x+25.339 (R=0.97), 呈极正相关, 与上述的结论一致。对兰州鲇的质构进行主成分分析, 提取了3个主成分, 基本涵盖了原来7个变量的主要特征, 其中硬度是反映兰州鲇肌肉品质的主要特质, 这与徐慧萍[21]、董庆利[22]等研究不一致, 原因是物质质构特性受其微观结构和组成成分的影响, 不同物质因其结构特性和组成成分的不同而不同。

3.3 兰州鲇、鲇和黄河鲤肌肉品质差异性特点

鱼的肌肉品质受其种质、营养、组成、生长时间、生长季节等因素影响。黄河相同生境中的兰州鲇和鲇, 虽然肌肉pH、滴水损失、熟肉率、胶原蛋白、肌原纤维耐折力、黏附性、内聚性、胶黏性、咀嚼性、弹性和回复性等肌肉品质指标在二者间无显著差异, 但其失水率、肌纤维直径、硬度在二者间差异显著, 表现出鲇属鱼类中形态十分相似的两个不同种在肌肉品质特性上既有很大的相似性, 又有一定的不同, 这可能与这两种鱼种质特性的异同有关。

兰州鲇与黄河鲤相比, pH、肌纤维直径、硬度、黏附性、回复性、胶黏性和咀嚼性7项肌肉品质指标差异不显著, 肌肉滴水损失、熟肉率、失水率、胶原蛋白、肌原纤维耐折力、内聚性和弹性7项指标差异显著, 而兰州鲇与鲇相比, 有11项肌肉品质指标差异不显著, 仅3项指标差异显著, 表明相同生境中的兰州鲇与鲇、兰州鲇与黄河鲤分别在肌肉品质特性中的差异程度不同。也有研究表明, 兰州鲇与鲇在氨基酸组成模式上十分相似[6]。这些结果可能与兰州鲇、鲇的分类地位较近, 而兰州鲇、黄河鲤的分类地位较远有很大关系。

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QUALITY EVALUATION OF THE MEAT OF SILURUS LANZHOUENSIS, SILURUS ASOTUS AND CYRINUS CARPIO

YANG Yuan-Hao1, HE Yu-Liang1, ZHOU Ji-Shu2, LI Lei1, WANG Lü-Zhou1, YANG Juan-Ning1, LI Hai-Bin1, CHEN Bing1and WANG Yan-Ling2
(1. Fisheries Research Institute of Shaanxi Province, Chinese Academy of Fishery Science, Supervision & Test Center for Fisheries Environment and Quality of Fishery Products of Ministry of Agriculture, Xi’an 710086, China; 2. College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100)

The meat quality of Silurus lanzhouensis, Silurus asotus and Cyrinus carpio, including pH value, drip loss, percentage of water loss, the rate of meat cooking, collagen content, muscle fiber diameter, folding strength of muscle fiber and texture properties of the meat, were compared in this research. The meat drip loss, muscle fiber diameter and hardness of Silurus lanzhouensis were significantly different from those of Silurus asotus and drip loss, the rate of cooked meat, percentage of water loss, collagen content, folding strength of muscle fiber, cohesiveness and springiness of Silurus lanzhouensis were significantly different from those of Cyrinus carpio(P<0.05). Furthermore, pH value, drip loss, the rate of cooked meat, collagen content, folding strength of muscle fiber, adhesiveness, cohesiveness, gumminess, chewiness, springiness and resilience showed no significant difference between the meat of Silurus lanzhouensis and Silurus asotus, and pH value, muscle fiber diameter, hardness, adhesiveness, resilience, gumminess, chewiness showed no significant difference between the meat of Silurus lanzhouensis and Cyrinus carpio(P>0.05). The meat chewiness and gumminess were significantly correlated with meat hardness, the correlation functions being y=0.3651x+25.339 (R=0.97) and y=2.4104x–41.155(R=0.97) respectively. The meat resilience was significant correlated with the meat cohesiveness, the correlation functions being y=0.6279x–0.0929(R=0.91). At the same time, the principal component analysis was performed based on 7 parameters of textural profile analysis (TPA), and 3 factors were extracted with their accumulative contribution to variance being about 96.08%, of which the muscle hardness was the dominant factor. The appearances of Silurus lanzhouensis and Silurus asotus were distinctly very similar in forms, both in fresh quality characteristics, but there were also some differences, probably being related to special germplasm characteristics of these two fishes.

Silurus lanzhouensis; Silurus asotus; Cyrinus carpio; Meat quality; Principal component analysis

Q174

A

1000-3207(2013)01-0054-08

10.7541/2013.54

2012-05-25;

2012-12-01

陕西省科学技术研究发展计划项目(2011K01-13); 陕西省水利科技项目(2011-12); 现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-46-52)资助

杨元昊(1975—), 男, 甘肃灵台人; 副研究员, 硕士; 主要从事水产动物营养与水产品质量安全研究。E-mail: yangyh_ 010@yahoo.com.cn