气相色谱-质谱法分析六种鲈形目海水鱼脂肪含量和脂肪酸组成

王 霞1,,林婉玲,李来好,王林静1,*,杨少玲,黄 卉,杨贤庆,吴燕燕

(1.广东药科大学,广东广州 510006;2.中国水产科学研究院南海水产研究所,广东广州 510220)

有关研究表明,脂肪的膳食摄入在人体健康中起着关键作用,必需脂肪酸(EFA)对于心血管疾病、炎症、肿瘤等多方面有影响,多不饱和脂肪酸(PUFA)可用于预防心血管疾病和阿尔茨海默病[1-3]。

表1 实验样品具体情况Table 1 Experimental sample situation

鱼类尤其是海洋鱼体脂肪酸中富含多不饱和脂肪酸[4]。随着海水鱼的价值逐渐被人们熟知,我国水产品中海水鱼的消费日益增加[5]。研究发现,鲈形目约有150科,是世界上鱼类中最丰富的目之一[6],其中的鲷科和笛鲷科鱼类营养丰富,生长繁殖周期快,是良好的海水经济鱼类,在中南亚地区鱼类资源中占有重要的地位[7]。

目前关于鲷科和笛鲷科中的海水鱼脂质方面的研究比较少,主要集中在其它海水鱼方面的研究。吴志强等[8]研究了台湾浅滩渔场六种主要中上层鱼类的脂肪酸,得出脂肪酸含量变化与季节有关的结论;徐继林等[9]对养殖和野生大黄鱼肌肉脂肪酸进行分析,得出养殖大黄鱼总脂肪含量比野生大黄鱼高1倍以上,养殖大黄鱼中多不饱和脂肪酸含量显著低于野生大黄鱼的结论;李思萌[10]对饲料中不同脂肪源对大菱鲆幼鱼生长和鱼体脂肪酸组成进行研究,得出不同饲料源组成比例影响鱼体脂肪酸组成的结论;庄海旗等[11]对6种鳀科鱼脂肪酸组成进行成分分析,得出6种鳀科鱼利用价值较高的结论;贡艺等[12]对东太平洋不同海区茎柔鱼肌肉脂肪酸进行分析,得出脂肪酸组成与各海区海洋环境、食物来源和个体能量需求差别有关的结论。这些研究结果表明了海水鱼脂肪酸含量随个体需求、季节、饲料构成和生长环境变化而变化,海水鱼脂肪酸含量不仅仅受这些因素影响,还有与自身种属有关。关于鲷科和笛鲷科脂肪酸的研究很少。

因此,为进一步了解鲷科和笛鲷科脂质组成成分,评估其营养价值,本文测定6种鲈形目海水鱼脂肪酸成分,选用氯仿-甲醇提取法和气相-质谱联用(GC-MS)研究脂肪酸的组成及探讨是否符合人类饮食推荐,为海洋资源的研究及人类均衡摄入提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

样品采集于广东省,一共六个品种,都属于养殖类成鱼期,具体样品信息见表1。

14%三氟化硼-甲醇溶液 上海安谱科学仪器有限公司;氯仿、甲醇、正己烷和氯化钠 均为分析纯,广州辉俊生物科技有限公司。

QP2010 plus气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪 日本岛津公司;IKA-T50均质机 德国IKA公司;HWS-24电热恒温水浴锅 上海-恒科学仪器有限公司;BS224S电子天平 德国Sartorius公司;TDZ5-WS台式低速离心机 中国湖南湘仪离心机公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鱼肉的处理 取每种新鲜的成体海水鱼3条,每一条取其可食用部分肌肉,除皮后生理盐水冲洗,均质机打碎后待处理。

1.2.2 粗脂肪的提取及含量测定 按照文献中Folch等[13]的方法,使用氯仿-甲醇法提取脂肪。精密称取一定质量(m,g)的绞碎鱼肉放入具塞离心管中,加入15 mL氯仿-甲醇(2∶1,V/V)溶液(含0.01%BHT)后放在冰浴条件下用均质机均质2次(10000 r/min,2×15 s,间隔30 s),然后再加入15 mL氯仿-甲醇溶液,静置1 h后过滤,将滤液全部移入到已知质量的具塞离心管(M0,g)中,加入0.2倍体积的0.85%生理盐水,然后离心(3000 r/min、15 min),将分离的下层脂质溶液通过氮气吹气进行浓缩,冷却至恒重称量(M,g)。粗脂肪含量计算公式如下。

粗脂肪含量(%)=[(M-M0)/m]×100

式(1)

1.2.3 脂肪酸的GC-MS分析 将提取出的脂质加入14%三氟化硼-甲醇溶液2 mL后60 ℃水浴持续加热30 min,冷却至室温,分别加入1 mL正己烷和1 mL蒸馏水,摇匀振荡。等静置分层后取上层清液,经0.22 μm有机滤膜得到,进行GC-MS分析检测。

色谱条件[14-17]:色谱柱:HP-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);进样口温度:250 ℃;分流比1∶30,进样量:1 μL,流量:1.52 mL/min,载气:高纯氦气;色谱柱升温程序:110 ℃持续4 min,以10 ℃/min升温速率上升到160 ℃持续1 min,再以4 ℃/min上升至210 ℃,持续3 min,最后以4 ℃/min上升至240 ℃,持续8 min;

质谱条件:离子源温度:200 ℃;电力电压70 eV;溶剂延迟时间3 min。

1.3 数据处理

脂肪酸分析利用计算机NIST 0.5谱库数据库检索,对MS图库中的标准谱图进行比较,来确认海水鱼的脂肪酸甲酯成分,采用面积归一化法(以峰值面积的百分比表示)测定脂肪酸的百分含量[18-19]。每种样品有3个平行,结果均表示为平均值±标准差,并用Excel软件绘图,不同鱼种的脂肪酸含量分析采用SPSS统计分析软件的ANOVA和Duncan法(α=0.05),P<0.05为差异显著,P>0.05为差异不显著。

2 结果与讨论

2.1 六种鲈形目海水鱼粗脂肪的含量

本研究中粗脂肪的提取采用氯仿-甲醇法[13],对六种鲈形目海水鱼肌肉粗脂肪含量进行检测,如表2所示。

表2 六种鲈形目肌肉粗脂肪的含量Table 2 The content of crude fat in muscleforsix species of Perciforms fishes

注:每一列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

结合表2来看,粗脂肪含量可能因为鱼所属不同科而有所差异。六种鲈形目肌肉粗脂肪含量为4.40%～8.72%,其中黄鳍鲷的粗脂肪含量最高,在8.72%左右,而紫红笛鲷的粗脂肪含量相对较低,仅为4.40%。苏天凤等[20]对黄鳍鲷肌肉生化成分分析,测出黄鳍鲷和黒鲷粗脂肪含量分别为1.31%和3.50%,这可能是由于饲料喂养及实验方法不同造成的差异。从营养学的角度来看,根据鱼肉中脂肪含量,有研究者将鱼类划分为脂肪含量在10%以上的多脂鱼和在5%以下的少脂鱼[21],结合研究中海水鱼肌肉粗脂肪含量,可以看出,除了马拉巴笛鲷和紫红笛鲷属于少脂鱼,黄鳍鲷、平鲷、黒鲷和星斑裸颊鲷属于介于多脂鱼和少脂鱼之间的鱼类,可提供较丰富的脂肪。根据英国营养科学咨询委员会建议大众每周至少食用2份鱼,其中一份鱼脂肪含量在5%以上[22],这样消费者可以获得更多的n-3多不饱和脂肪酸。六种海水鱼中,其中黄鳍鲷、平鲷、黒鲷和星斑裸颊鲷脂肪含量高于5%。造成它们之间的不同可能与它们是不同种属有关,马拉巴笛鲷和紫红笛鲷都属于笛鲷科,黄鳍鲷、平鲷和黒鲷属于鲷科,星斑裸颊鲷属于裸颊鲷科。

2.2 六种鲈形目海水鱼脂肪酸组成

种属不同会造成脂肪含量的差异,为了更进一步了解其差异性,利用气相色谱-质谱对脂肪酸成分进行分析。从表3中可以看出,六种海水鱼一共检出21种脂肪酸,其中含有6种饱和脂肪酸(SFA),15种不饱和脂肪酸(5种单不饱和脂肪酸(MUFA)和10种多不饱和脂肪酸(PUFA))。SFA含量在26.63%～33.97%之间,MUFA含量在23.07%～29.13%之间,PUFA含量范围为41.06%～44.35%。六种海水鱼共有的脂肪酸有15种,它们分别是C12∶0,C14∶0,C15∶0,C16∶0,C16∶1,C17∶0,C17∶1,C18∶0,C18∶1,C18∶2,C18∶3,C20∶1,C20∶4,C20∶5和C22∶6。通过GC-MS对六种鲈形目海水鱼肌肉脂肪酸进行测定,气相色谱图见图1～图6。

表3 六种鲈形目脂肪酸分类Table 3 Six species of Perciforms fishes of fatty acids

图1 黄鳍鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.1 Muscle fatty acid of Acanthopagruslatus by gas chromatogram

图2 平鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.2 Muscle fatty acid of Rhabdosargussarba by gas chromatogram

图3 马拉巴笛鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.3 Muscle fatty acid of Lutjanusmalabaricus by gas chromatogram

表4 六种鲈形目肌肉饱和脂肪酸组成(%)Table 4 The saturated fatty acids composition in muscle of six Perciforms fishes(%)

图4 黒鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.4 Muscle fatty acid of Acanthopagrusschlegelii by gas chromatogram

图5 星斑裸颊鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.5 Muscle fatty acid of Lethrinusnebulosus by gas chromatogram

图6 紫红笛鲷肌肉脂肪酸色谱图Fig.6 Muscle fatty acid of Lutjanusargentimaculatus by gas chromatogram

注:SFA,饱和脂肪酸;每一组同行不同肩标小写字母表示差异显著(P<0.05)。2.2.1 饱和脂肪酸 通过对六种鲈形目海水鱼饱和脂肪酸分析比较,结果见表4。饱和脂肪酸总体含量在六种海水鱼中差异显著。黄鳍鲷的饱和脂肪酸最低,占26.63%,而紫红笛鲷的饱和脂肪酸含量最高,为33.97%,其中,六种海水鱼中最丰富的饱和脂肪酸是C16∶0(棕榈酸),其次是C18∶0(硬脂酸)。研究表明,饱和脂肪酸棕榈酸可以降低血清中胆固醇的含量,也是心脏运动时优先合成的脂肪酸,硬脂酸则可以降低胆固醇吸收来降低血清和肝脏中胆固醇含量[23],鲈形目海水鱼含有较丰富的棕榈酸和硬脂酸,能够降低血清中胆固醇水平,给人体提供能量,满足机体需要,对人体健康起到促进作用,说明鲈形目海水鱼的膳食食用价值还是比较高的。黄鳍鲷、平鲷、马拉巴笛鲷、黒鲷、星斑裸颊鲷和紫红笛鲷在每一类饱和脂肪酸总体上差异均显著(P<0.05),同属于鲈形目,不同科的海水鱼因为生长环境各方面等因素的影响,差异性还是存在的。

2.2.2 不饱和脂肪酸 对六种鲈形目不饱和脂肪酸含量进行分析,结果见表5。从表5可以看出,单不饱和脂肪酸(MUFA)总体含量在六种海水鱼中差异显著;单不饱和脂肪酸C19∶1仅在星斑裸颊鲷和紫红笛鲷中检测到,差异显著;黄鳍鲷、平鲷、马拉巴笛鲷、黒鲷、星斑裸颊鲷和紫红笛鲷在C16∶1、C17∶1、C18∶1和C20∶1含量上有差异显著(P<0.05)。单不饱和脂肪酸中C18∶1(油酸)含量最高,它和饱和脂肪酸棕榈酸联合使用对于缓解血栓有积极作用[22],还有助于降低心律失常和中风的风险,能够降低低密度脂蛋白(LDL)胆固醇水平和增加高密度脂蛋白(HDL)浓度,有助于降低血压并且可以增加动脉血管舒张[24-25],表明鲈形目海水鱼在膳食应用上可以发挥作用。

多不饱和脂肪酸(PUFA)总体在6种海水鱼中差异显著;多不饱和脂肪酸C15∶5仅在紫红笛鲷中检测到;C17∶4在马拉巴笛鲷、黒鲷和紫红笛鲷中检测到;C20∶2在黄鳍鲷和黒鲷中检测到,差异显著;C20∶3仅在紫红笛鲷中未检出,其他无明显差异;C21∶4仅在黒鲷中检出;王思婷等[26]对黒鲷脂肪酸成分分析,检测的种类大部分相同,在肌肉中没有检测到C22∶6(DHA),可能与样品处理及实验方法不同有关。黄鳍鲷、平鲷、马拉巴笛鲷、黒鲷、星斑裸颊鲷和紫红笛鲷在多不饱和脂肪酸C18∶2、C20∶4、C20∶5、C22∶6含量上总体表示差异显著(P<0.05),在C18∶3总体上无明显差异。从表5可知,C18∶2,C20∶4,C20∶5(EPA)和C22∶6(DHA)

表5 六种鲈形目肌肉不饱和脂肪酸组成(%)Table 5 The unsaturated fatty acids composition in muscle of six Perciforms fishes(%)

注:MUFA,单不饱和脂肪酸;PUFA,多不饱和脂肪酸;EPA,C20∶5;DHA,C22∶6;-,表示未检测到;每一组同行不同肩标小写字母表示差异显著(P<0.05)。是主要的多不饱和脂肪酸,其中C22∶6(DHA)含量最高,其次是C20∶5(EPA)。在六种海水鱼中,马拉巴笛鲷的多不饱和脂肪酸含量最高,为44.35%。多不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸功效更多,对于人体心血管系统起着积极作用,增强记忆力和思维能力,还可增强免疫功能等[27],马拉巴笛鲷可以作为海洋资源提供基础,为以后的膳食消费提供方向。

从总体来看,低水平的SFA的食物通常被认为对健康有积极作用,已知的SFA可增加血液胆固醇和低密度脂蛋白浓度[28]。另一方面,MUFA可以降低低密度脂蛋白水平以及提高高密度脂蛋白水平,然后降低动脉压,从而增加动脉血管舒张,改善糖尿病患者的葡萄糖代谢[29-30]。因此,富含MUFA和低SFA的饮食可以有效降低血液胆固醇和低密度脂蛋白[31]。本研究六种海水鱼中MUFA/SFA比值总体有显著性差异(P<0.05),其中黒鲷比值最高(1.43),马拉巴笛鲷次之(1.36),这些数据可以为潜在的海洋资源提供理论依据。

2.2.3 EPA和DHA 二十碳五烯酸(EPA)与二十二碳六烯酸(DHA)是哺乳动物不能自身合成的必需脂肪酸,DHA对于婴幼儿生长发育具有重要作用,EPA和DHA可以降低心血管疾病的发生率,具有抗炎症和抗氧化的作用,能够有效抑制肿瘤的发生,改善人类先天性免疫能力,改善视力作用,且能够降低重度抑郁症和躁郁症的发病率[32]。鱼油是EPA和DHA的传统来源,且含量相对较高,也是人们食品所必需的。从表5看出,EPA和DHA占脂肪酸总量为21.17%～35.73%,除了黄鳍鲷,其他5种海水鱼占比均在30%以上,其中马拉巴笛鲷中占比最高,为35.73%,高于海水鱼中白鲷[33]、大西洋牙鲆[34]、银鲳[35]、褐牙鲆[36]、琥珀鱼[37],可以应用于生产实践,作为食品鱼油的良好来源。

3 结论

六种鲈形目海水鱼一共检测到21种脂肪酸,其中含有6种SFA,15种不饱和脂肪酸(5种MUFA和10种PUFA),多不饱和脂肪酸占比高于饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,其中C16∶0、C18∶1、C20∶5和C22∶6是主要的脂肪酸。

六种鲈形目中饱和脂肪酸紫红笛鲷含量最高,多不饱和脂肪酸中马拉巴笛鲷含量最高,且EPA和DHA占脂肪酸总体含量上,马拉巴笛鲷占比也最高,含有较多的必需脂肪酸能够满足人体的营养需求,MUFA/SFA比值中,黒鲷和马拉巴笛鲷比值较高,表明马拉巴笛鲷具有较高的应用价值,可以应用于鱼品生产加工,为海洋资源提供理论基础。