西北硫酸盐型盐碱水与低盐度海水养殖凡纳滨对虾营养成分及品质评价

黄艳青,杨 絮,王怡菊,李学英,周 凯,孙 真,么宗利,陆建学,来琦芳*

(1. 中国水产科学研究院东海水产研究所,农业农村部低洼盐碱地水产养殖重点实验室,上海 200090; 2. 华中农业大学水产学院,湖北武汉 430070)

中国是盐碱地大国,有约600×104hm2的低洼盐碱水域[1]。2019年,农业农村部与生态环境部、自然资源部等十部委联合印发的《关于加快推进水产养殖业绿色发展的若干意见》中明确提出 “加强盐碱水域资源开发利用,积极发展盐碱水养殖”[1]。在从事盐碱渔业研究工作的科研工作者们的努力下,盐碱水产养殖得到了飞速发展。

凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)又名南美白对虾,具有广盐性、生长快、适应力强、可高密度养殖等优点[2],成为最具发展潜力的三大养殖虾类之一[3-4]。研究者对凡纳滨对虾对盐碱水的适应性[5-6],凡纳滨对虾的适宜生长盐度及盐度对凡纳滨对虾生长、成活等影响[7],盐度对凡纳滨对虾繁育影响[8],盐度对凡纳滨对虾生长、代谢和抗氧化酶活力的影响[9]等各方面进行了研究。

营养成分分析是研究凡纳滨对虾品质的基础,目前对凡纳滨对虾肌肉营养成分和品质影响的研究多聚焦在不同养殖模式、不同盐度对凡纳滨对虾营养成分和品质的影响[10-12]。对盐碱水养成品凡纳滨对虾的营养价值和品质特点的研究相对较缺乏。

宁夏沙湖地区盐碱水属于内陆硫酸盐型盐碱水,2022年,在沙湖地区盐碱水中开展的凡纳滨对虾养殖取得较好经济效益。本文以上海奉贤地区的海水养成品凡纳滨对虾为对照,对宁夏沙湖地区盐碱水养成品凡纳滨对虾的营养组成及品质特点进行了比较分析,旨在了解盐碱水养殖的凡纳滨对虾和海水养殖凡纳滨对虾在营养价值和品质等方面的差异。研究结果增加了对盐碱水养成品凡纳滨对虾营养和品质特点的了解,扩充了碱水产品营养学资料,同时也为盐碱水凡纳滨对虾功能性饲料开发及健康养殖提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

2种盐碱水养成品凡纳滨对虾取自宁夏平罗县沙湖地区(Y1,养殖水的盐度、碱度和pH分别为:2.26‰,6.76, 8.33)和宁夏平罗县泰嘉公司(Y2,养殖水的盐度、碱度和pH分别为:0.88‰,8.06, 7.37),为2地在盐碱水池塘养殖4个月左右的成虾,海水养成品凡纳滨对虾取自上海奉贤地区海水养殖公司的海水养殖池塘养殖近4个月的成虾(Y3,养殖水的盐度、碱度和pH分别为: 12.14‰,2.43, 8.13)。盐碱水养殖凡纳滨对虾(Y1与Y2)冷冻运输回实验室,海水养殖凡纳滨对虾(Y3)鲜活运输回实验室。所取试验虾体态均完好无损,无伤病。用纱布吸干虾体表面水分,用精确度0.01 g的电子天平测量体质量。经测定,盐碱水和海水养殖凡纳滨对虾体质量分别为(11.54±1.77)g、(14.68±1.91)g和(16.94±2.07)g。每种试验虾(30 尾)去头去壳去肠腺,取其肌肉用自封袋包装,贮存在-80 ℃超低温冰箱中,2周内进行4大常规基本营养成分(水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分)分析、肌肉中矿物质及水解氨基酸组成测定,每个样品重复取样3次进行测定。

1.2 试剂

氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、硫酸钾、浓硫酸、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、95 %乙醇等试剂均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司。

1.3 仪器设备

FOSS TM 2200型半自动凯氏定氮仪,瑞典福斯(FOSS)公司;CF16RXII高速冷冻离心机,日本日立(HITACH)集团日立工机株式会社;GZX-9240MBE 电热恒温鼓风干燥箱,江苏常州诺基仪器有限公司;Thermo 马弗炉,球兴科仪国际贸易(上海)有限公司;Soxtec 2050 型索氏抽提仪,瑞典福斯(FOSS)公司;S-433D型氨基酸自动分析仪,德国赛卡姆 (SYKAM)公司。

1.4 方法

1.4.1 基本营养成分含量测定

水分含量采用 GB/T 5009.3-2016[13]中的直接干燥法测定;灰分的测定采用GB/T 5009.4-2016[14]中的高温灰化法测定;粗蛋白的测定采用GB/T 5009.5-2016[15]中的凯氏定氮法测定;粗脂肪的测定采用 GB /T 5009.6-2016[16]中的索氏抽提法测定。

1.4.2 水解氨基酸含量测定

氨基酸含量及组成分析参照GB/T 5009.124-2016[17],使用S-433D型氨基酸自动分析仪测定,除测定色氨酸(Trp)含量时采用碱水解处理外,测定其余氨基酸含量时采用酸水解处理。

1.4.3 肌肉营养品质评价

根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization ,WHO)建议的每克氮(N)中氨基酸评分标准模式[18],以及中国预防医学科学院营养和食品卫生研究所提出的全鸡蛋蛋白质氨基酸评分标准模式[19],按照以下公式计算氨基酸评分(amino acid score,AAS)、化学评分(chemical score,CS)和必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)。

ASS = 试验样品蛋白质中某种氨基酸的含量(mg·g-1) /FAO /WHO 标准模式中同种氨基酸的含量(mg·g-1)

(1)

CS = 试验样品蛋白质中某种氨基酸的含量(mg·g-1) /全鸡蛋蛋白质中同种氨基酸含量(mg·g-1)

(2)

EAAI = [( 100×t1/s1) ×(100×t2/s2) × (100×t3/s3) ×…×(100×tn/sn) ](1/n)

(3)

式(3)中,n为参与比较的氨基酸种类数目;t1,t2,t3,…,tn分别为凡纳滨对虾肌肉蛋白质中各种氨基酸含量(mg·g-1) ;s1,s2,s3,…,sn分别为全鸡蛋蛋白质中各种氨基酸含量(mg·g-1) 。

1.4.4 肌肉中矿物元素组成

矿物元素含量按陈铁桥等[20]记述的方法测定。

1.5 数据分析

试验中所有数据用平均值±标准差来表示。采用单因素方差分析(one-way analysis of variance, ANOVA)对各组间均数进行统计分析,然后采用SPSS软件进行Duncan多重比较,P<0.05表示统计学上差异显著。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分测定

营养成分分析结果可定性地反映产品的营养组成情况,肌肉是凡纳滨对虾主要食用部分,其粗灰分、粗脂肪及粗蛋白质含量不仅反映了凡纳滨对虾的营养组成,还对其品质评价起着重要作用。本试验Y1,Y2和Y3肌肉中基本营养成分含量测定结果见表1。由表1可知,Y1,Y2和Y3肌肉中水分、粗脂肪和粗灰分含量均无统计学上差异(P>0.05),Y2和Y3的粗蛋白含量均显著高于Y1(P<0.05)。这可能与其养殖过程中饲料投喂有关,Y2和Y3均投喂商品对虾饲料,其蛋白营养能得到较为充足的保证,因此Y2和Y3的粗蛋白含量更接近。

本研究中测得的凡纳滨对虾肌肉中粗蛋白含量(19.34%～22.34%)与王亮等[21]报道的凡纳滨对虾肌肉中蛋白含量(22.17%)接近,高于李世凯等[22]报道的奉贤地区淡水和低盐度养殖的凡纳滨对虾肌肉中粗蛋白含量(16.7%～18.3%),但低于俞冰博等[23]报道的不同盐度养殖条件养殖120 d的凡纳滨对虾肌肉中粗蛋白含量(22.78%～23.64%)和斑节对虾肌肉中粗蛋白含量(25.10%～26.05%)[24],高于澳洲淡水龙虾肌肉中粗蛋白含量(15.91%)和克氏原螯虾肌肉中粗蛋白含量(17.22%～17.80%)[25]。可见,虾类肌肉中营养成分含量的变化,与养殖品种、养殖周期、养殖水体盐度以及饲料有关。

2.2 水解氨基酸组成检测

研究显示,肌肉中氨基酸的组成和含量决定虾肉营养价值和呈味特性[26],水体盐度会影响虾类肌肉的氨基酸含量[27]。3组凡纳滨对虾肌肉水解氨基酸测定结果见表2。由表2可知,Y1,Y2和Y3肌肉中均检测到牛磺酸和18 种氨基酸,且Y1,Y2和Y3肌肉中各氨基酸含量从高到低的排列顺序均一致,其中含量最多的是谷氨酸(Glu),其次是天冬氨酸(Asp)、精氨酸(Arg)、赖氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)和 甘氨酸(Gly)。此结果与俞冰博等[23]和文国樑等[28]所测得的氨基酸含量高低顺序一致。但与曹荣[29]和李世凯等[22]测得的结果有所不同,在曹荣[29]所测得的17种氨基酸中,Lys含量最高,其次分别是Asp、Arg、Glu和Leu,胱氨酸(Cys)含量最低,在李世凯等[22]所测得的17种氨基酸中,低盐度养殖凡纳滨对虾肌肉氨基酸含量从高到低的顺序是Glu>Asp> Lys >Arg >Leu。由此可见,凡纳滨对虾肌肉氨基酸含量的不同可能是水体环境(主要是盐度)和饵料配方的差异所致[22,28]。

表2 2种盐碱水养殖凡纳滨对虾和海水养殖凡纳滨对虾肌肉中氨基酸组成与含量 (%,干基)Tab.2 Composition and contents of amino acids in muscle of Litopenaeus vannamei of two saline-alkali aquaculture and mariculture (%,dry mass)

一般意义上把Glu、Asp、苯丙氨酸(Phe)、丙氨酸(Ala)、Gly和酪氨酸(Tyr)这6种能呈现出特殊鲜味的氨基酸称为呈味氨基酸(flavor amino aeids, FAA),且Glu和Asp通常作为食品滋味增强剂,持续性提高食品的特征风味和甜味[30]。从表2中可知,3组凡纳滨对虾肌肉中含量排名前6位的氨基酸中有3种属于FAA,提示3组凡纳滨对虾肌肉味道鲜美。

Y1,Y2和Y3肌肉中总氨基酸含量(total amino acids, TAA)、总必需氨基酸(total essential amino acids, TEAA)含量和总呈味氨基酸含量(total flavored amino acids, TFAA)较为接近,没有显著差异(P>0.05)。YI和Y2肌肉中TFAA /TAA无显著差异(P>0.05),且均显著高于Y3(P<0.05)。虽然YI和Y2的Glu和Ala显著低于Y3(P<0.05),但Y1和Y2的Gly含量显著高于Y3(P<0.05)。此外,Y1和Y2的组氨酸(His)和脯氨酸(Pro)显著低于 Y3,而Lys含量显著高于Y3 (P<0.05)。这些氨基酸含量的差异提示3组凡纳滨对虾肌肉氨基酸营养虽然近似,但风味可能各有特点。

根据FAO / WHO提出的质量较佳蛋白质氨基酸组成评价标准[EAA/TAA 在 40% 左右,必需氨基酸 /非必需氨基酸(nonessential amino acids, NEAA)(EAA /NEAA)在0.6以上][31], 3组凡纳滨对虾肌肉中EAA /TAA 为34.88%～35.38%,接近40% ,且EAA /NEAA为0.65～0.66,均高于0.6 ,可见Y1,Y2和Y3仍属于质量较优的蛋白质资源。

2.3 AAS、CS 和 EAAI的测定

由表 3 可知,以AAS和CS作为评价标准,Y1,Y2和Y3的第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸均为Trp和Val。从EAAI值看,Y1最高,而Y2与Y3的EAAI值接近。本研究中测算出的EAAI值低于李世凯等[22]测定结果,这可能是因为本研究中凡纳滨对虾肌肉中氨基酸含量和李世凯等测定的氨基酸含量差异导致的。

表3 2种盐碱水养殖凡纳滨对虾和海水养殖凡纳滨对虾肌肉的氨基酸评分、化学评分和必需氨基酸指数Tab.3 AAS, CS and EAAI of muscle of L. vannameiof two saline-alkali aquaculture and mariculture

表4 3种凡纳滨对虾肌肉中主要矿物元素含量 (干基)Tab.4 Main mineral contents in muscle of L. vannameiof two saline-alkali aquaculture and mariculture (dry mass)

2.4 肌肉中主要矿物元素含量测定

食材中的矿物元素组成也是评价其营养价值和安全性的重要因素,同时矿物元素与生物体的各项生理机能有密切联系,尤其是微量元素,对生命的维持有着极其重要的作用[25]。由表4中测定结果可知,Y1,Y2和Y3肌肉所含的4种主要矿物元素[钾(K) 、钠(Na)、钙(Ca)、镁(Mg)]中,含量最高的均为K,其次是Na、Ca、Mg,其中Y3的Na显著低于Y1和Y2(P<0.05),可考虑作为盐碱水养殖凡纳滨对虾的品质特征参数。Y1,Y2和Y3肌肉所含的微量元素中,含量最高的均为铁(Fe),其次是锌(Zn),再次为铜(Cu)。

丁玉琴等[32]认为,矿物元素不仅影响鱼体物质代谢、生长发育和疾病防治,也影响鱼肉营养价值及鱼肉产品的货架期和风味,如 Cu、锰(Mn)、Fe等可引起不饱和脂质氧化,Mg、Ca、Fe、K、Na离子等呈咸味,Zn等离子呈甜味,Cu、Mn等离子呈苦味,故鱼肉风味受这些矿物元素影响较大。本文测定结果表明,Y3中Fe含量显著低于Y1和Y2(P<0.05),仅为后二者Fe含量的一半,这提示,Y3肌肉的不饱和脂质氧化程度最低,肌肉中脂肪不容易被氧化。且Y3中Ca、Na含量显著低于Y1和Y2(P<0.05),提示Y3肌肉的风味和Y1,Y2可能有较大的差异。

有研究指出鱼类体组织中矿物元素含量主要受饲料和生存环境的影响[33]。而本文中,Y1和Y2均来自西北硫酸盐型盐碱水,而Y3来自上海奉贤地区的海水养殖池塘,其养殖水环境、养殖模式和养殖过程中投喂的饵料存在较大差异,这也是导致3组凡纳滨对虾肌肉所含常量和微量元素差异的原因之一。

3 结论

本研究通过营养成分分析比较得出,除粗蛋白外,硫酸盐型盐碱水养殖和海水养殖的凡纳滨对虾肌肉粗营养成分差异不明显,Y1,Y2和Y3肌肉中氨基酸组成均衡,当以 AAS 和 CS 作为评价指标时,第一限制性氨基酸和第二限制性氨基酸均为Trp和Val,含量最高的矿物元素均为K,其次是Na、Ca 、Mg,其中Y3的Na显著低于Y1和Y2 (P<0.05),可作为盐碱水养殖凡纳滨对虾肌肉品质特征之一。 SOLOMON 等[34]指出,理化性质相似的元素,其生物学功能之间会发生相互拮抗,而且这种拮抗作用通常表现在Zn/Fe大于 1。Y1,Y2和Y3虾肌肉中 Zn /Fe分别为:0.52,0.47和1.01,说明Y1,Y2虾肌肉中Zn /Fe较Y3虾肌肉中Zn /Fe更合理。

总体说来,西北内陆硫酸盐型盐碱水养殖的凡纳滨对虾与海水养殖凡纳滨对虾一样,均是高蛋白、低脂肪的优质虾类,其肌肉中含有丰富的人体必需的氨基酸和矿物质,呈味氨基酸含量高,味道鲜美,营养丰富,今后应大力开发凡纳滨对虾的盐碱水域养殖技术。

本研究未对盐碱水养殖的凡纳滨对虾肌肉脂肪的脂肪酸组成、质构、滋味物质(呈味核苷酸、甜菜碱、肌肉游离氨基酸、肌肉中挥发性物质组成)等指标进行分析,为更加全面系统地评价盐碱水养殖的凡纳滨对虾肌肉的营养价值,今后有待对这些指标进行全面系统的测定分析。