野生与养殖克氏原螯虾游离氨基酸的组成及比较研究

王 曜，陈舜胜*

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

野生与养殖克氏原螯虾游离氨基酸的组成及比较研究

王 曜，陈舜胜*

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

为了研究克氏原螯虾水溶性滋味物质游离氨基酸的含量、组成及其呈味效果，分别对野生和养殖克氏原螯虾的虾肉和虾头中的游离氨基酸进行测定。结果显示：对克氏原螯虾虾肉呈味贡献最大的是精氨酸（Arg），其含量占游离氨基酸总量的43.7%～48.6%，味道强度值（taste active value，TAV）为4.18～6.77，远高于其他游离氨基酸，提高鲜度的同时增加了呈味复杂性，其次是丙氨酸（Ala）和组氨酸（His），其TAV值分别在1～2之间；对克氏原螯虾虾头呈味贡献最大的是赖氨酸（Lys）、Arg和谷氨酸（Glu），其TAV值均在1.68～2.61之间。野生与养殖克氏原螯虾虾肉和虾头中主要游离氨基酸（free amino acid，FAA）的组成成分、含量和对呈味的贡献存在显著差异。

克氏原螯虾；游离氨基酸；水溶性滋味物质

克氏原螯虾（Procambarus clarkii），俗称淡水小龙虾，又名红色沼泽螯虾，是淡水螯虾的一个种，在分类学上属节肢动物门、甲壳纲、十足目、螯虾亚目、螯虾科。原产于墨西哥北部、美国南部，1918年日本从美国将其引进，作为牛蛙饵料，1929年再由日本传入中国，在江、皖部分地区繁衍，后在长江流域扩散，被列为入侵物种的新甲壳类水生动物，近年来逐渐成长为我国淡水虾类中的主要优势物种[1-3]。克氏原螯虾风味独特，味道鲜美，其肉含有丰富的不饱和脂肪酸、蛋白质和游离氨基酸（free amino acid，FAA），是人体VE、叶酸等营养素的良好来源[4]。

FAA又称非蛋白氨基酸[5]，是一类重要的味道活性成分[6]，各自都有着独特的滋味，呈现酸、甜、苦以及鲜味，其含量会直接影响食物的鲜美程度[7-9]，甲壳类水产品中的水溶性滋味物质FAA，如甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）和酪氨酸（Tyr）等都具有一定的甜味[10]，其中Gly和Ala对蟹、虾等水产品有重要贡献[11-13]。Okuma等[14]发现甲壳纲动物中FAA的突出特点是存在大量的Ala和Arg，以及谷氨酸（Glu），其中，鱼类、贝类和虾类等水产动物中各种FAA含量非常丰富，它们最鲜美的时候正是它们鲜味氨基酸含量最高的时候[15]，然而针对克氏原螯虾FAA的种类和含量的研究还很少，分析其含量和组成就显得尤为重要。

克氏原螯虾是以植物性食物为主的杂食性动物。野生克氏原螯虾一般摄食植物的嫩叶、植物碎片、底栖藻类、水生昆虫、陆生昆虫幼体、环节动物、小杂鱼、贝类等，人工养殖克氏原螯虾一般则食用以鱼粉、α-淀粉、大豆蛋白、啤酒酵母等为主的人工配合饲料[16]。本实验拟以野生和养殖克氏原螯虾为研究对象，通过研究野外自然生长环境和人工饲养环境下的克氏原螯虾虾肉和虾头部分FAA的组成和含量的差异性，以期为克氏原螯虾的风味研究及其风味产品的开发提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

野生和养殖克氏原螯虾于2013年9月购于江苏淮安。

盐酸（分析纯）、二水合5-磺基水杨酸（5-磺基水杨酸）（分析纯）、柠檬酸三钠（优级纯）、乙（丙）二醇甲醚（优级纯）、茚三酮（优级纯） 国药集团化学试剂有限公司；正己烷（分析纯） 上海试剂四厂昆山分厂；娃哈哈纯净饮用水 杭州娃哈哈集团。

1.2 仪器与设备

FJ-200高速分散均质机 上海标本模型厂；AL204电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Avanti J-26xP真空冷冻离心机 美国Beckman公司；L-8800氨基酸自动分析仪 日立集团。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

分别剥离虾头与虾肉，将剥取出的虾肉、虾头分别盛装，保存于－78 ℃，待用。分别称取5 g左右样品，加入0.02 mol/L的盐酸溶液15 mL，充分均质后用0.02 mol/L的盐酸溶液定容至50 mL，分别在3 000、5 000 r/min、4 ℃条件下冷冻离心10 min。取2 mL上清液加入2 mL 8%磺基水杨酸溶液去蛋白，在4 ℃冰箱中静置15～30 min后，在1 000 r/min、4 ℃条件下冷冻离心10min。取2 mL离心后的上清液加入2 mL正己烷，除去干扰因素，混合后在1 000 r/min、4 ℃条件下冷冻离心10 min，取下层液体，过0.22 μm滤膜后进样测定。3 组平行实验，测定结果取平均值。

1.3.2 缓冲溶液配制

配制缓冲液时，按照组分表（表1）用电子天平精确称质量。苯甲醇易产生乳化现象，因此本实验不加；表面活性剂Brij-35配制，取25 g Brij-35溶于100 mL纯水中（需加热）；在滴定前加入辛酸消泡。缓冲液配好后用0.45 μm有机相滤膜过滤，其中缓冲液B4和B5用0.45 μm水相滤膜过滤。

反应液R1中茚三酮为固体试剂，开封后密封避光保存，配制过程需避光操作。待茚三酮充分溶解于乙（丙）二醇甲醚后使用0.22 μm微孔滤膜抽滤，上机鼓泡（＞5 min），加入硼氢化钠，鼓泡（＞30 min），鼓泡压力：34～40 kPa，硼氢化钠现用现称，精确称量，多加容易堵塞反应柱。配制缓冲液R2时，如醋酸钠不易溶解，可微热至约60 ℃，以促进溶解。

表1 氨基酸分析缓冲液和反应液的配制组分Table1 Preparation of buffer solution and reaction solution used for amino acid analysis

1.3.3 氨基酸自动分析测试条件

分离柱（4.6 mm×60 mm），分离树脂为阳离子交换树脂，分离柱温度57 ℃，检测波长570 nm，缓冲溶液流速0.40 mL/min，反应液流量0.35 mL/min，反应单元温度135 ℃，进样量20 μL。用氨基酸分析仪自带软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 克氏原螯虾虾头与虾肉中的游离氨基酸含量和组成对比

克氏原螯虾的食用口感鲜美，与FAA存在很大关系。在所有呈味氨基酸中，Glu鲜味最强，是重要的鲜味剂，有较高的营养价值，Glu被人体吸收后，易与血氨形成谷酰胺，能解除代谢过程中氨的毒害作用，因而能预防和治疗肝昏迷，保护肝脏[17]；Gly、Ala为甜味氨基酸，其中Gly除了本身提供的清香甜味以外，还能减少苦味，从食物中除去不快的口味，Ser也与甜味有关[15]。从表2可以看出，养殖克氏原螯虾虾肉和虾头中呈味氨基酸的总量占FAA总量的比例相近，分别为34.2%和30.5%，野生克氏原螯虾虾头中的Glu和Ala含量分别是虾肉中的2.4 倍和1.9 倍，养殖克氏原螯虾头中的Glu和Ala含量分别是虾肉中的1.9 倍和1.4 倍，但虾头中Gly含量均低于虾肉中的含量。野生与养殖克氏原螯虾虾头中的必需氨基酸总量分别是虾肉中的4.6 倍和2.8 倍，其中最高的是野生克氏原螯虾虾头，总量高达4.041 mg/g，占其FAA总量45.7%，最低的是养殖克氏原螯虾虾肉，占FAA总量的16.9%。野生与养殖克氏原螯虾虾头中人体限制氨基酸总量分别是虾肉中的6.4 倍和4.3 倍，其中总量最高的是野生克氏原螯虾虾头，达1.619 mg/g，占FAA总量的18.3%，最低的是养殖克氏原螯虾虾肉，仅为0.318 mg/g，只占FAA总量的4.57%。

表2 野生与养殖克氏原螯虾虾肉与虾头中游离氨基酸的含量和组成±s，n=3）Table2 Free amino acid composition of meat and heads from wild and culttuurreedd Procambarus clarkii (x ±s,, n=3)

姚根娣[18]和王燕[19]等的研究表明，克氏原螯虾虾肉约含16.1%～17.7%的粗蛋白，虾头中则含有36%～40%粗蛋白，约为虾肉的2～3倍，同样从表2也可发现，无论是野生的还是养殖的，克氏原螯虾虾头中的FAA总量均高于虾肉中的FAA总量，与其粗蛋白含量呈正相关，但各氨基酸占FAA总量的百分含量显示，虾肉和虾头中的FAA组成截然不同。味道强度值（taste active value，TAV）为样品中呈味物质的测定值与呈味物质的味觉阈值的比值，TAV＞1时，该种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，该呈味物质对呈味贡献不大，呈味作用不显著[20]。在养殖克氏原螯虾头中，Arg、Lys和Ala相对FAA总量的百分含量分别为15.2%、15.7%、16.7%，含量相对平均，其TAV值分别为2.22、2.28和2.03（表3），对呈味贡献也相差不多，但在养殖克氏原螯虾虾肉中，其百分含量却分别为48.6%、3.16%、12.8%，TAV值分别为6.77、0.44和1.48，差异显著，其中野生克氏原螯虾虾头中的Lys含量是其虾肉的6.5倍，这可能与克氏原螯虾虾头中的性腺、肝胰腺等器官有关。天然Arg以L型存在，是一种苦味氨基酸，也是半必需氨基酸，有增加呈味复杂性和提高鲜度的作用[21]，同时也在人体营养代谢与调控过程中发挥重要作用，是维持婴儿生长发育不可缺少的氨基酸，他能促使氨转变成尿素，从而减低血氨含量，对治疗肝昏迷有重要的促进作用；Lys能提高智力、增强体质、促进生长，但在植物稻麦及大部分蔬菜中含量较低[5,8,17]。

从表3可以发现，对克氏原螯虾虾肉呈味贡献最大的是Arg，对克氏原螯虾虾头呈味贡献较大的为Lys、Arg、Glu、Ala和His，其TAV值均大于1，呈味作用显著，同样从图1可以得知，对克氏原螯虾虾肉和虾头呈味有贡献的游离氨基酸截然不同，其模式图轮廓差异较大，说明虾肉和虾头具有不同的风味。

表3 野生与养殖克氏原螯虾虾肉与虾头中游离氨基酸的味道强度值Table3 Taste activity value of free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

图1 野生与养殖克氏原螯虾虾肉和虾头中主要游离氨基酸TAV对比模式Fig.1 Comparative TAV model charts of major free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

2.2 野生与养殖克氏原螯虾虾肉中游离氨基酸的含量和组成对比

图2 野生与养殖克氏原螯虾虾肉和虾头中主要游离氨基酸含量组成模式Fig.2 Comparative content model charts of major free amino acids in meat and heads from wild and cultured Procambarus clarkii

虾肉味道的鲜美程度与呈味氨基酸的组成和含量有关。由表2可知，野生与养殖克氏原螯虾虾肉的主要FAA组成基本一致，含量最高的5种游离氨基酸均为：Arg、Gly、Ala、Glu和Thr，约占FAA总量的80.7%～81.3%，其中呈味氨基酸3种，必需氨基酸1种，无限制氨基酸。除Glu之外，其余4种FAA在养殖克氏原螯虾中的含量均高于野生克氏原螯虾，其中最高的为Arg，高出了1.293mg/g；养殖克氏原螯虾虾肉中的Gly和Ala也较野生克氏原螯虾虾肉中的含量高。野生与养殖克氏原螯虾中的这5种FAA含量模式图轮廓相似（图2），但养殖克氏原螯虾的模式图面积却大于野生克氏原螯虾，说明在养殖克氏原螯虾虾肉中这几种FAA含量普遍高于野生克氏原螯虾。

野生与养殖克氏原螯虾虾肉中的6种主要FAA的TAV模式图轮廓基本相似（图1），贡献最大的是Arg，在养殖克氏原螯虾虾肉中的TAV值为6.77，呈味贡献显著，同样在养殖克氏原螯虾虾肉中，Ala和His的TAV值也分别达到了1.48和1.29，对于虾肉呈味有显著影响，但在野生克氏原螯虾中，Ala和His的TAV值分别只有0.99和0.56，呈味作用不显著。由此可见，养殖克氏原螯虾虾肉比野生克氏原螯虾虾肉味道更鲜甜。

2.3 野生与养殖克氏原螯虾虾头中游离氨基酸的含量和组成对比

同样可以从表2可知，克氏原螯虾虾头中的主要FAA组成也基本一致，含量最高的6种氨基酸均为：Lys、Arg、Ala、Leu、Phe和Glu，约占FAA总量的67.4%～67.9%，其中呈味氨基酸2种，必需氨基酸3种，限制氨基酸1种。除Ala含量略低（0.094mg/g）以外，其余5种主要FAA在野生克氏原螯虾虾头中的含量均高于养殖克氏原螯虾虾头，且组成含量相近。Ala、Arg和Lys在克氏原螯虾虾头中的含量均超过10%，在野生克氏原螯虾虾头中为12.7%、14.8%、14.8%，在养殖克氏原螯虾虾头中为16.7%、15.2%、15.7%。野生克氏原螯虾虾头中这6种主要FAA含量的模式图的轮廓与养殖克氏原螯虾虾头相似（图2），且面积较大，说明在野生克氏原螯虾虾头中这几种FAA含量普遍大于养殖克氏原螯虾。

野生与养殖克氏原螯 虾虾头中对的6种主要游离氨基酸TAV模式图轮廓也基本相似（图1），贡献较大的是Lys、Arg、Glu、Ala和His，在野生克氏原螯虾虾头中的TAV值分别为2.61、2.61、2.34、1.87和1.47，在养殖克氏原螯虾虾头中的TAV值分别为2.28、2.22、1.68、2.03和1.38，呈味贡献显著。由表3数据还可以发现，Glu和Ala对野生和养殖克氏原螯虾的呈味效果有不同影响，野生克氏原螯虾虾头中Glu的TAV值大于养殖克氏原螯虾虾头，而Ala的TAV值却小于养殖克氏原螯虾虾头。除了以上5种贡献较大的游离氨基酸以外，在野生克氏原螯虾虾头中，Val和Met由于其较低的味觉阈值，TAV值分别达到了1.23和1.04，对其呈味也有贡献，而在养殖克氏原螯虾虾头中，这2种游离氨基酸TAV值均小于1，对呈味没有贡献，这说明野生克氏原螯虾虾头更鲜。

3 结论与讨论

克氏原螯虾虾头中FAA总量大于虾肉中的FAA总量，这可能与虾头中含有性腺、肝胰脏等器官有关，但无论在克氏原螯虾虾头或是虾肉中，Arg始终是占FAA总量比例最大的，与文献[11-13]报道相一致，除此之外，Ala占FAA总量的比例相对比较稳定，在野生和养殖克氏原螯虾的虾肉中和虾头中的百分含量均为13%左右。克氏原螯虾虾头中呈味氨基酸、必需氨基酸和限制氨基酸含量均大于其在虾肉中的含量，特别是必需氨基酸，其在虾头中的含量远大于在虾肉中的含量，达到3～4倍。养殖克氏原螯虾的FAA总量大于野生克氏原螯虾，分别为14.3mg/g和13.6mg/g，可能与食物来源有关。但仅凭FAA含量还不够对克氏原螯虾虾肉和虾头的特点进行定义，且本实验只采集了一个地区的样品，不具有普遍性，还需要通过对其他地区以及不同养殖方式的样品进行大量的分析，才能得出更准确的结论。

对克氏原螯虾虾肉呈味贡献最大的是Arg，其TAV值为4.18～6.77，Ala和His在养殖克氏原螯虾虾肉中的TAV值均大于1，对其呈味有重要贡献，但其在野生克氏原螯虾虾肉中的TAV值均小于1，对呈味没有贡献；对克氏原螯虾虾头呈味有贡献的游离氨基酸较多，其中Lys和Arg贡献较为突出，在野生克氏原螯虾中的TAV值均为2.61，而对野生克氏原螯虾虾头呈味有贡献的Val和Met，在养殖克氏原螯虾虾头中却对呈味没有产生影响。由此可见，对克氏原螯虾虾肉呈味有贡献的游离氨基酸组成较为单一，而克氏原螯虾虾头中对呈味有贡献的游离氨基酸更为丰富。

克氏原螯虾虾肉蛋白质含量丰富，在均质过程中容易产泡，对定容产生一定困难，直接影响测定结果的精确性，通过何种方法既可以有助于消泡，又不会影响游离氨基酸的提取，甚至能更好更便捷地提取，还有待更深的研究。FAA是水产品呈鲜味的主要成分，野生和养殖克氏原螯虾虾肉和虾头中共检出15种FAA，除这15种FAA以外，还有几种氨基酸尚未检测出，或者特征峰没有很好地分离，这也有待进一步系统地优化、分离、测定。

随着经济的不断增长，人们生活水平的提高，克氏原螯虾已经成为餐桌上的一道家常菜，由于鳃中的重金属富集，可食用部分很有限，人们大多不食用虾头并将之丢弃。必需氨基酸含量的多少决定着其营养价值，根据以上实验结果，可以得知，克氏原螯虾虾肉呈鲜甜味，虾头虽更鲜却略带苦味，且具有较虾肉更高的营养价值。目前，以克氏原螯虾为原料的产品在市场上还比较少，如何将其利用起来，有效提取风味和营养物质，从而加工成克氏原螯虾风味产品或调味料，也值得进一步深入研究。

[1] 江绍琳, 江绍玫, 曾令聪, 等. 污染水域克氏鳌虾体内重金属选择性富集研究[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(24): 6509-6510.

[2] 陆剑锋, 赖年悦, 成永旭. 淡水小龙虾资源的综合利用及其开发价值[J]. 农产品加工: 学刊, 2006(10): 47-52; 63.

[3] 何志刚, 王冬武, 黄向荣, 等. 克氏原螯虾质量安全现状与发展对策[J].湖南饲料, 2012(2): 25-27.

[4] 陈晓明, 成兆友, 赵建民. 盱眙龙虾肌肉营养成分分析与评价[J]. 食品工业科技, 2010, 31(7): 345-349.

[5] 汪家春, 陈雅琳, 杨睿倩. 冬虫夏草口服液游离氨基酸和微量元素的分析比较[J]. 生物技术通讯, 2013, 24(3): 393-397.

[6] 莫意平, 娄永江, 薛长湖. 水产品风味研究综述[J]. 水利渔业, 2005, 25(1): 82-84.

[7] HARADA K, OSUMI Y, FUKUDA N, et al. Changes of amino acid compositions of ‘Nori’, Porphyra spp. during storage[J]. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries (Nihon Suisan Gakkai Shi), 1990, 56(4): 607-612.

[8] 黄艳. 常见果蔬中游离氨基酸含量的测定[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(9): 4088-4089.

[9] 蒋滢, 徐颖, 朱庚伯. 人类味觉与氨基酸味道[J]. 氨基酸和生物资源, 2002, 24(4): 1-3.

[10] SHALLENBERGER R. Amino acids, peptides, and proteins[M]. Springer US: Taste Chemistry, 1993: 213-252.

[11] SHAHIDI F. Flavor of meat, meat products and seafoods[M]. London: Blackie Academic and Professional, 1998: 159-196.

[12] WU H C, SHIAU C Y. Proximate composition, free amino acids and peptides contents in commercial chicken and other meat essences[J]. Journal of Food and Drug Analysis, 2002, 10(3): 170-177.

[13] FUKE S, KONOSU S. Taste-active components in some foods: areview of Japanese research[J]. Physiology & Behavior, 1991, 49(5): 863-868.

[14] OKUMA E, FUJITA E, AMANO H, et al. Distribution of free D-amino acids in tissues of crustaceans[J]. Fisheries Science, 1995, 61(1): 157-160.

[15] 陈敏. 氨基酸的风味与功能[M]. 北京: 中国林业出版社, 2008: 134-136.

[16] 董育朝, 黄敏. 淡水小龙虾养殖户如何使用配合饲料[J]. 北京水产, 2008(4): 68-70.

[17] 李琪, 李广, 张会妮. 兰州百合新鲜鳞片中水解及游离氨基酸分析[J].食品科学, 2012, 33(20): 277-281.

[18] 姚根娣, 孙振中, 郭履骥, 等. 克氏原螯虾(Cambarus clarkii)含肉率和营养成份分析[J]. 水产科技情报, 1993(4): 177-179.

[19] 王燕, 邓放明, 刘焱, 等. 酶法提取克氏原螯虾头和虾壳的中蛋白质[J].食品科学, 2013, 34(12): 1-5.

[20] 陈德慰, 苏键, 刘小玲, 等. 广西北部湾3种贝类中主要呈味物质的测定及呈味作用评价[J]. 食品科学, 2012, 33(10): 165-168.

[21] 俞海峰, 何芳, 周浙良. 水产品的风味研究进展[J]. 现代渔业信息, 2009(3): 14-16.

[22] CHEN Dewei, ZHANG Min. Non-volatile taste active compounds in the meat of Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis)[J]. Food Chemistry, 2007, 104(3): 1200-1205.

Comparative Composition of Free Amino Acids in Wild and Cultured Procambarus clarkii

WANG Yao, CHEN Shun-sheng*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

In order to explore the composition and taste contribution of free amino acids (FAAs) as taste-active components in Procambarus clarkii, the meat and heads of wild and cultured crayfish were determined for FAAs. The results showed that arginine (Arg) made the greatest contribution to the flavor of crayfish meat, which represented 43.7%–48.6% of the total FAAs. Arg resulted in a far higher taste activity value (TAV) in the range of 4.18 to 6.77 than other FAAs, followed by alanine (Ala) and histidine (His), varing between 1 and 2. Not only did Arg increase the degree of freshness, but it added to the flavor complexity of crayfish meat. However, lysine (Lys), Arg and glutamate (Glu) made the greater contributions to the flavor of crayfish heads, resulting in TAVs in the range of 1.68–2.61. Significant differences in the composition and taste contribution of main FAAs were observed between crayfish meat and head, as well as between wild and cultured crayfish.

Procambarus clarkii; free amino acid; water-soluble flavor substances

TS254.2

A

1002-6630（2014）11-0269-05

10.7506/spkx1002-6630-201411054

2013-10-24

王曜（1988—），女，硕士研究生，研究方向为水产品的营养、风味和安全评价。E-mail：m110250464@st.shou.edu.cn

*通信作者：陈舜胜（1956—），男，教授，本科，研究方向为水产品加工、食品理化分析、食品感官评定等。E-mail：sschen@shou.edu.cn