养殖鱼类品质评价指标体系的研究进展

■张文兵 马 睿 孙瑞健 孟玉琼 徐 玮 麦康森

（1.中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室水产动物营养与饲料农业部重点实验室，山东青岛 266003；2.省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海西宁 810016；3.通威股份技术中心，四川成都 610093）

鱼类品质可定义为有益于健康（Wholesomeness）、完整（Integrity）和新鲜（Freshness）三个词的结合。其中Wholesomeness代表可食用、干净卫生、健康和无污染；Integrity代表产品符合对供应商的要求；Freshness代表外观、风味和肉质相关的质量。研究表明人吃食物主要受到饥/饱状态、认知情况（包括文化、信仰和宣传）和感官因素（视觉、味觉、嗅觉和触觉）的影响。因此鱼类外观、风味和肉质的品质特性是由人的感觉所决定，而鱼类的这些品质特性又与鱼体本身的物理性状和化学组成有着紧密的联系。因此本文将从人的感官因素出发，对鱼类品质评价指标及形成机制进行综述。

1 视觉及其品质评价指标

与人的视觉相关的品质指标主要有鱼的体色和肉色以及鱼形体方面的指标。

鱼的体色不仅能反映鱼体的健康福利、内稳态和生命周期的转变，还是决定消费者喜好的品质指标。鱼体之所以能体现出不同的颜色，是由鱼类真皮层下色素细胞决定的。根据其所含的色素颗粒、色素、色素色、运动型及光反射器官可将色素细胞分为黑色素细胞、白色素细胞、黄色素细胞、红色素细胞和虹彩色素细胞五类。而鱼类体色的变化可以分为两大类，第一类为形态学变化，这种变化过程相当缓慢，主要包括色素细胞和其中色素颗粒量的变化，以及色素细胞在表皮层中的迁移；另一类为生理学变化，色素颗粒的聚集或扩散，受神经和激素调节。影响体色的因素主要包括鱼类遗传因素、生活环境以及营养饲料因素等。

鱼的肉色是肉质优劣的外观表现，是最直观、先导的感受印象。多数鱼类的肌肉是由大量的白肌和少量的红肌构成，白肌具有快速收缩的特性，可适应突然的游泳运动，而红肌与持久慢速的游泳有关，因此这类鱼的肉色受到鱼类运动情况的影响。对于鲑鳟鱼类来说，粉红的肉色对养殖户和消费者来说是重要的品质评价指标。Veiseth-Kent等认为颜色的定义是二维的，包括化学的光吸收和物理的光散射，而鲑鱼的肉色的化学光吸收与色素的浓度有关，物理光散射与肉片的结构矩阵有关。研究表明肉色的红润程度与肌肉结合叶黄素（如虾青素和角黄素），进而与肌动蛋白结合成复合物的能力有关；而肌肉肌节的收缩程度影响肌肉的光散射属性，与肌肉收缩相比，肌节舒张可以增加肌肉的内散射。

外观和形体特性在一定程度上可以反映鱼类的生活史。而鱼的形体指标是评价鱼的外形是否美观的主要指标，通常包括体长、体重、体高、肥满度等。其中肥满度是衡量体形的重要指标，同时也是反映饲料水平和生活史的指标。

2 味觉及其品质评价指标

所谓味觉是指食物刺激口腔内的味觉器官产生的感觉。舌是品尝食物风味（滋味）的重要器官，而味觉受体味蕾位于舌面的乳突中。呈味物质刺激味蕾中的敏感细胞产生兴奋作用，由味觉神经传入神经中枢，进入大脑皮层产生味觉。酸、甜、苦和咸为人类四大基本味觉而产生不同的滋味，此外Ikeda于1908年发现了区别于四大基本味觉的第五味觉——“Umami”，即鲜味。所谓鲜味是由谷氨酸盐、肌苷酸、鸟苷酸等引起的不同于其他四种味觉的味觉。该味觉可以和美妙气味产生的感觉在人脑中结合，协同产生出更好的美妙感。

与味觉相关的品质指标主要为非挥发性的滋味活性物质，包括游离氨基酸、小分子的肽类、核苷酸及其相关化合物、有机酸、有机碱、糖及无机成分(见表1)。

表1 鱼肉中的滋味活性物质

2.1 游离氨基酸

研究表明，水生动物肌肉中的游离氨基酸含量普遍比陆生生物高。而鱼肉中的游离氨基酸含量对鱼类的风味（包括滋味和气味）起着至关重要的作用。

氨基酸自身就能让人产生各种味道感觉。其中甘氨酸对鱼的甜味有贡献，而谷氨酸盐能产生鲜味，其他氨基酸也具有不同的呈味作用（见表1）。由于鱼肉中的游离氨基酸含量在鱼加工和存储中会发生很大的变化，因此其可作为评价鱼新鲜度的品质指标。

此外，鱼在加热过程中氨基酸热解后可参与美拉德反应，从而产生大量的能对肉类风味起作用的挥发性气味物质，其中以半胱氨酸和蛋氨酸为首的含硫氨基酸对熟肉风味的产生起重要作用。

2.2 核苷酸

肌苷酸（IMP）是一种鲜味增强剂，能引起人类的第五味觉“Umami”，并且和谷氨酸盐具有协同作用，能大幅度提高谷氨酸盐产生的味觉强度，让人产生美妙的感觉。同时IMP可在体内提供核糖参与美拉德反应，是产生肉香味的重要前体物。因其在鱼肉中含量丰富，所以IMP是反映鱼肉风味的主要标记物。IMP在体内合成可通过从头合成途径或补救途径。所谓从头合成途径是机体利用谷氨酰胺和磷酸核糖焦磷酸经过10步反应生成IMP，而补救途径是机体利用次黄嘌呤和磷酸核糖焦磷酸在次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的作用下生成IMP。此外鱼死后由于正常的生理代谢机能遭到破坏使ATP酶被活化，肌肉中发生ATP的降解反应（如图1），因ATP降解生成IMP的速度快而IMP降解速度较慢导致IMP在鱼体肌肉中大量沉积，因此IMP也是反映鱼体新鲜度的指标。此外鱼肉中很大部分的ATP会在加热过程中转化为IMP，进而提高鱼肉的鲜味。

图1 鱼死后ATP酶催化的降解途径

研究表明，随着储存时间的延续，鱼肉中的IMP含量降低，次黄嘌呤核苷（Ino）和次黄嘌呤（Hx）含量增加。而Hx会产生不愉快的苦味，Hx积累会导致鱼肉风味的降低。因此肌肉Hx含量可作为很多鱼类新鲜度的指标。

鱼肉中90%的核苷酸都是ATP分解代谢产生的嘌呤衍生物。根据ATP的降解过程，Ehira等(1987)引进了K值（%）作为鱼类新鲜度的评价指标。

随后K值广泛用于评价鱼类新鲜度，高的K值代表高的ATP分解速率。Ocaño-Higuera等(2011)研究表明可以用K值由4.7%～47.5%的指数增长范围来作为评价新鲜和腐败的标志。由于ATP、ADP和AMP在鱼死后很快就降解殆尽，其含量对K值的影响不大，故将K值简化成Ki值。

Hamada-Sato等(2005)认为在评价鱼的新鲜度上，Ki值与K值更有用，更有效。但有些鱼死后2周之后，ATP、ADP和AMP的含量仍存在，这时K值的精确度会更高。

2.3 矿物元素

矿物元素是鱼肉中的重要组成成分，其重要性体现在营养价值、安全性以及对味觉的贡献。但矿物元素对味觉的影响除了认为对咸味有贡献外（NaCl等），其它方面研究报道较少。而研究表明野生和养殖鱼之间肌肉矿物元素含量存在差异。

3 嗅觉及其品质评价指标

嗅觉是指挥发性物质刺激鼻腔产生的一类化学感应。位于鼻腔内最上端嗅黏膜层内的嗅细胞（嗅球）是嗅觉的感受器。气味的产生大致经过以下路径：空气中的挥发性物质——鼻腔气流——受容细胞黏膜——嗅细胞——第一中枢——第二中枢（扁桃核等）——脑部——产生气味感觉。

与嗅觉相关的品质指标主要包括pH值，挥发性芳香气味物质、三甲胺等。

3.1 肌肉pH值

pH值对鱼肉气味的显著影响主要表现在以下几个方面：①影响挥发性芳香化合物生物合成的代谢途径；②影响三甲胺的气味；③影响小分子物质，如硫化氢、二甲基硫醚、三甲胺等的生成，而这些小分子物质可以和其他物质反应产生更多的风味物质；④影响气味物质的检测；⑤影响美拉德反应。

正常鱼肉的pH值呈中性或偏碱性，鱼死后，肌肉内糖原通过糖酵解途径生成乳酸，使肌肉pH值迅速下降，因此pH值也可作为评价肉质的指标。而研究表明，偏碱性的肌肉比偏酸性的肌肉产生的气味物质要少。

3.2 挥发性芳香气味物质

鲜鱼的气味主要与挥发性醛酮类以及醇类相关，而这些物质被鉴定为有较轻的、绿色的、柔和的、类黄瓜和海生植物的气味。而挥发性醛酮类以及醇类的形成主要通过三个途径：①EPA、DHA、ARA或者亚油酸、亚麻酸与脂肪氧合酶或裂解酶发生的生物合成反应；②EPA、DHA、ARA的自氧化降解；③自发的反醇醛缩合（retro-aldol condensation）反应，将高不饱和醛变成低的脂肪醛。此外微生物作用也能产生该类物质，如2,3-丁二酮、3-羟基丁酮、乙酸、2,3-丁二醇等。

鱼类气味方面的品质与脂质氧化有着密切的关系。鱼死后，脂肪氧合酶从体内释放出来与脂质反应生成脂质过氧化物，当清除过氧化氢物的机制消耗殆尽（如谷胱甘肽等）时，这些物质在金属元素的催化下可作为氧自由基的强力来源，进而产生脂质的自氧化过程，产生更多的挥发性小分子物质，具体过程见图2。鱼肉大部分挥发性芳香化合物是由鱼脂质中的多不饱和脂肪酸在特定的脂肪氧合酶作用下衍生而来的。例如，EPA可在12-脂肪氧合酶以及裂合酶的作用下生成(Z,Z)-3,6-壬二烯醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(Z,Z)-3,6-壬二烯-1-醇、(Z)-1,5-辛二烯-3-醇和(Z)-1,5-辛二烯3-酮，而在15-脂肪氧合酶以及裂合酶的作用下可生成(Z)-3-己烯醛、1-戊烯-3-醇、(E)-2-己烯醛和(Z)-3-己烯-1-醇（图3）。ARA可在12-脂肪氧合酶以及裂合酶的作用下可生成3-壬烯醛、2-壬烯醛、2-辛烯-1-醇和1-辛烯-3-醇。可见，鱼肉中的脂肪酸对鱼肉风味起着至关重要的作用。因此，由于脂肪酸的营养价值以及对鱼肉脂肪组织的坚硬度，鱼类的货架期和风味的影响。鱼肉脂肪酸可作为评价鱼类品质的指标。表2列出了部分由脂肪酸分解产生的挥发性气味物质的特性。研究表明鱼代表性的芳香气味大部分与n-3多不饱和脂肪酸分解产生的挥发性物质有关。

图2 通过脂肪氧合酶的组织脂质过氧化机制

图3 二十碳五烯酸（EPA）在脂肪酸氧合酶作用下生成挥发性芳香物质机制

表2 脂肪酸酶催化衍生得到的鱼肉挥发性气味物质气味鉴定表

研究表明鲜鱼的气味随着储存时间的延长会发生变化，从起初的新鲜的类植物味到平淡、中性的气味最后到腐败腐臭、氨或硫的气味，因此挥发性气味物质根据这一特征可作为评价鱼新鲜度的指标。

大部分鱼一般都经过烹饪（煮熟和烧烤）后方可食用，因此由于受热而产生的鱼香味的研究受到业界关注。受热产生的挥发性芳香物质的前体物主要分为两类，即水溶性成分（游离糖、糖磷脂、核糖、游离氨基酸、肽类、核苷酸和其他含氮化合物）和脂质，而产生的机制主要是氨基酸和还原糖之间发生的美拉德反应以及脂质的热降解。其中由脂质热降解产生的化合物种类主要是醛类、酮类、酸类、醇类、内酯以及烷基呋喃，而由水溶性物质降解产生的化合物种类有呋喃酮，诸如吡嗪、吡咯、嘧啶、噁唑等的含氮化合物以及噻吩、噻唑、硫醇类、烷基硫化物等的含硫化合物（见图4）。

3.3 氧化三甲胺和三甲胺

海水鱼与淡水鱼相比，气味单一而模糊，Kawai（1996）认为可能的原因是海水鱼中有丰富的氧化三甲胺和三甲胺含量，这些物质对气味的贡献可能大于脂肪酸降解产生的气味物质，比如三甲胺、二甲胺以及来源于三甲胺盐的甲酸、乙酸、丙酸等。因此，氧化三甲胺和三甲胺对海水鱼的气味有着至关重要的作用。

氧化三甲胺，结构与甲基供体（如胆碱、甜菜碱和S-腺苷甲硫氨酸）相似，本身是一种滋味活性物质，具有特殊的鲜味，是水产品的一种特殊呈味剂。因氧化三甲胺参与海水或者广盐性鱼类的渗透调节，其在这些鱼中广泛分布。研究表明从海水中转到淡水中的比目鱼，肌肉氧化三甲胺含量会下降。鱼类中的氧化三甲胺的来源主要有两个途径：自身生物合成和食物中摄取。绝大多数硬骨鱼不能合成氧化三甲胺，必须通过食物摄取；而一些海水鱼可通过体内的三甲胺氧化酶将三甲胺转化为氧化三甲胺。

氧化三甲胺能在微生物作用下还原成三甲胺，这一过程发生在鱼死后，并且随着储存时间的延长，三甲胺的含量快速增加。而三甲胺具有强烈的鱼腥味，是腐臭鱼的主要气味物质。因此三甲胺被广泛用于评价鱼类的品质及新鲜度。

4 触觉（口感）及其品质评价指标

人们对食物的触觉，一般指的是口感，即从食物刚进入口腔中开始，到吃完以后的食后感觉为止的所有感觉，中间包括第一下咬下去的感觉、咀嚼及吞咽的感觉。

与触觉（口感）相关的品质评价指标主要包括质地、肌肉细胞多孔性、胶原蛋白以及肌肉水分、脂肪、蛋白含量等。

4.1 质地

鱼肉的质地是反映消费者的满意程度以及鱼片机械加工过程中的重要属性。检测或评价鱼肉质地的方法通常分为两种：感官评价和仪器测量。感官评价中大多由嫩度、多汁性、纤维感、咀嚼性等评价。相比感官估计，质地的仪器测量分析能减少评估人为因素导致的误差，因此得到的结果更精确。质地仪器测量一般使用穿刺、挤压、剪切或拉伸的技术和方法测定鱼肉的质地，结果经常用鱼剪切力、TPA（texture profile analysis）模式（包括硬度、弹性、内聚性、黏附性、咀嚼性等）、破裂力等描述鱼肉硬度等质地属性。

图4 肉在烹饪过程中产生的挥发性气味物质的种类

通常，养殖户和消费者更倾向于坚实的肉质，而较软的鱼片会降低消费者的可接受性。因此如何提高鱼肉的硬度或坚实度受到国内外学者的关注。Larsson等(2012)采用DNA芯片技术比较采用基因芯片技术分析比较了大西洋鲑软硬鱼片的基因表达差异，得出鱼片的硬度与骨骼肌新陈代谢有关，用脂肪为能源的有氧代谢和迅速清理损坏蛋白的机制可能起主要作用。此外，研究表明影响肌肉硬度的原因包括物理因素（鱼的种类、年龄、大小、饲料、样品的异质性等）、化学因素（水分含量以及分布、脂肪含量以及分布和胶原蛋白含量）和处理方式因素（存储时间和温度、冷冻或冷藏、高压力处理、盐腌或烟熏处理）。

4.2 肌肉细胞多孔性

肌纤维为肌肉的基本单元，所谓肌肉细胞多孔性是指肌纤维的数量和肌纤维的大小分布情况。鱼肉细胞多孔性与鱼的肌肉生长有关，鱼肌肉的生长一般包括两个机制：肌纤维的增大（hypertrophy）和增生（hyperplasia）。肌纤维的增大是从胚胎后期开始一直到肌纤维达到功能需要的最大直径，而肌纤维的增生涉及到增加肌纤维的数量来补充新的纤维。而这两个机制的相互转化受到鱼种类、生长阶段、饲料、运动和环境因素（温度）的影响。

肌纤维的数量和大小分布是决定鱼肉质地特性的重要因素。研究表明肌肉纤维的密度与肌肉的坚实度、弹性、咀嚼性以及黏性呈正相关关系。Hurling等(2010)研究表明具有较小肌纤维的鱼加热后有更高的肌肉坚实度。

4.3 肌肉胶原蛋白

在鱼肉中，肌肉纤维沿着前后轴的方向排列成束，构成肌节，其四周由细胞外基质所包围，分别称为肌外膜、肌束膜和肌内膜。而细胞外基质由胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖、透明质烷和黏性糖蛋白组成，其中胶原蛋白为最主要的成分。

目前已发现27种不同形式的胶原蛋白，而Ⅰ型和Ⅴ型胶原蛋白为鱼肉中主要的胶原蛋白类型。胶原蛋白分子主要由三条ɑ-多肽链组成3股螺旋状的中央结构区和N-（氨基）和C-（羧基）端无螺旋结构区组成，每条ɑ-多肽链上至少有一段Gly-X-Y的重复序列（Gly为甘氨酸，X为脯氨酸，Y为羟脯氨酸）。Ⅰ型和Ⅴ型胶原蛋白合成过程如下：①三条链间以氢键结合成超螺旋结构，成为前胶原；②在细胞内，某些特定的脯氨酸和赖氨酸位点在脯氨酸羟化酶和赖氨酰羟化酶的作用下发生羟化反应，接着部分羟赖氨酸和天冬酰胺再进行糖基化；③经过一系列加工，合成好的前胶原被释放到细胞外，N-端和C-端的前肽在蛋白酶的作用下被水解，形成原胶原；④原胶原通过疏水性的和带电荷的侧基相互作用聚合成原胶原纤维。此种聚合不稳定，还需共价交联进一步加固；⑤特异性的赖氨酸或羟赖氨酸位点在赖氨酸氧化酶的作用下经过脱氨氧化，形成醛赖氨酸或醛羟赖氨酸，分子间进行交联，经过可还原的中间产物，最终形成成熟的共价交联产物赖氨酰吡啶啉或羟赖氨酰吡啶啉（PYD）。

研究表明肌肉胶原蛋白含量与鱼肉质地相关。在畜禽中的研究表明肉的质地不仅与胶原蛋白含量有关，还与胶原蛋白的成熟度以及交联水平相关。More⁃noa等(2012)通过比较软/硬大西洋鲑肌肉之间胶原蛋白化学特性的差异，发现肌肉的硬度与胶原蛋白含量、组分无关，与胶原蛋白的稳定性相关。Hagen等(2007)将胶原蛋白分为碱溶性和碱不溶性，分别代表不成熟的胶原蛋白和成熟的胶原蛋白，结果发现肌肉剪切力与碱不溶性胶原蛋白正相关，而与碱不溶性胶原蛋白无关。因此肌肉胶原蛋白含量，成熟程度可作为评价鱼类肉质的指标。

胶原蛋白主要负责带动肌纤维从而带动整个骨骼肌，并且决定肌肉的形态和保护肌肉免于过度伸张。而胶原蛋白的这两种功能主要靠胶原蛋白交联实现的。因此，构成肌间结缔组织的胶原蛋白交联是主要评价鱼肉肉质的指标之一。研究表明胶原蛋白共价交联产物PYD与鱼肉质地有高度的相关性。

4.4 肌肉水分、脂肪和蛋白质

水分是鱼肉中最主要的成分，一般占肌肉的70%～80%。水分含量能影响鱼肉的品质和加工过程。在大西洋大比目鱼上研究表明，肌肉的水分含量与剪切力呈正相关。通常用持水力来衡量肌肉组织保持水分的能力。而肌肉持水力不仅影响肉的色、香、味、营养成分、多汁性、嫩度等食用品质，而且会直接影响肉的经济价值。

脂肪对鱼肉的营养价值，以及食用品质包括质地、风味等有重要影响。关于肌肉脂肪含量与肌肉质地的关系，Johnsen等(2011)研究表明肌肉脂肪与感官性状多汁性呈正相关，而与硬度呈负相关。肌肉脂肪与肌肉硬度的负相关关系也在其他研究中报道。但也有学者研究表明肌肉脂肪含量和肌肉质地无关。

蛋白质是鱼肉中重要的营养成分，肌肉蛋白质可以根据溶解性分为三类：水溶性、盐溶性和不溶性，分别代表肌浆蛋白、肌纤维蛋白和胶原蛋白。与陆生动物相比，鱼类肌肉含有较高的肌纤维蛋白和较低的肌浆和胶原蛋白。此外，水溶性蛋白和盐溶性蛋白也用于评价鱼的肉质。

5 总结和展望

鱼类品质的评价指标多而杂，并且受很多因素的影响，如何选择有效的品质评价指标并建立品质评价体系势在必行。鱼类饲料营养与品质之间关系的研究开展较晚，并且关于鱼类品质目标物的形成机制以及与营养代谢之间的关系研究较少。因此通过基因组学、蛋白组学、代谢组学的新技术新方法去研究鱼类营养与品质之间的关系是一种有效方法。目前为止，饲料营养与养殖鱼类品质之间关系的研究大多集中在生鱼和鲜鱼方面，考虑到国人对鱼类的食用习惯，还应注重对熟鱼相关品质的研究，建立品质评价体系。