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        野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉營養(yǎng)和風味對比分析

        2022-10-08 08:19:42趙玲王善宇劉淇高峰濤尉巖
        輕工學(xué)報 2022年5期
        關(guān)鍵詞:許氏魚肉揮發(fā)性

        趙玲,王善宇,劉淇,高峰濤,尉巖

        1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院 黃海水產(chǎn)研究所,山東 青島 266071;2.濰坊學(xué)院 生物與海洋學(xué)院,山東 濰坊 261061;3.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001;4.山東耕海海洋科技有限公司,山東 煙臺 264003

        0 引言

        許氏平鲉(Sebastesschlegeli),也被稱為黑鲪,屬于鲉形目(Scorpaeniformes)鲉科(Scorpaenidae)平鲉屬(Sebastodes),是一種分布在中國、日本、朝鮮和俄羅斯北部海岸的冷暖性近海底食肉魚類[1]。許氏平鲉肉質(zhì)鮮美、營養(yǎng)豐富,深受消費者喜愛,是中國北方沿海地區(qū)重要的海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖經(jīng)濟魚類之一[2-3]。

        水產(chǎn)品的營養(yǎng)和風味品質(zhì)受養(yǎng)殖環(huán)境、投食餌料、貯存加工方式等多種因素影響。目前,國內(nèi)外對許氏平鲉的研究主要集中在繁育養(yǎng)殖[4]、生物學(xué)[5]及營養(yǎng)需求方面[6-7],而不同生長環(huán)境的許氏平鲉肌肉營養(yǎng)成分相關(guān)研究報道較少。李智慧等[8]研究了不同生長環(huán)境下許氏平鲉肌肉的品質(zhì),王婧文等[9]對比分析了煙臺、青島、威海、日照、丹東及大連6個地區(qū)不同群體許氏平鲉肌肉的營養(yǎng)成分。另外,隨著人們對水產(chǎn)品感官品質(zhì)的要求不斷提高,水產(chǎn)品的風味引起眾多專家學(xué)者的關(guān)注,同時風味也是直接影響消費者喜愛程度的關(guān)鍵因素之一。

        氣相色譜-離子遷移譜(GC-IMS)是一種新興的食品風味檢測技術(shù),兼具氣相色譜(GC)分離特性好、離子遷移譜(IMS)靈敏度高的優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品的風味分析中。M.Y.Hu等[10]利用GC-IMS有效區(qū)分了不同加工階段蝦干的風味變化;余遠江等[11]借助GC-IMS在禾花魚、羅非魚、金絲魚等5種水產(chǎn)品中鑒定出主要揮發(fā)性風味成分為1-辛烯-3-醇和壬醛?;诖耍疚囊詿熍_海域野生與養(yǎng)殖許氏平鲉為研究對象,通過測定其肌肉基本營養(yǎng)成分、氨基酸組成、脂肪酸組成及揮發(fā)性風味物質(zhì),對比分析野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉在營養(yǎng)和風味方面的差異,以期為許氏平鲉資源的進一步開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 實驗材料

        實驗用許氏平鲉由山東海洋現(xiàn)代漁業(yè)有限公司提供,其中野生許氏平鲉捕自煙臺近海海域,平均質(zhì)量(580±30) g;養(yǎng)殖許氏平鲉捕自煙臺四十里灣海域,平均質(zhì)量(650±30) g。2020年10月采集樣品后,迅速加冰袋置于保溫箱中運回實驗室,進行去頭去內(nèi)臟處理,取背部肌肉,用純凈水沖洗干凈,分裝于無菌樣品袋中于-50 ℃保存?zhèn)溆茫袑嶒灳?0 d內(nèi)完成。

        1.2 主要儀器與設(shè)備

        GFL-125型鼓風干燥箱、LX0711型箱式高溫電阻爐,天津市萊玻特瑞儀器有限公司產(chǎn);K9840型凱氏定氮儀,濟南海能儀器股份有限公司產(chǎn);ST310型索氏浸提系統(tǒng),福斯賽諾分析儀器(蘇州)有限公司產(chǎn);Trace1310 ISQ型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS),美國Thermo公司產(chǎn);LA8080型氨基酸自動分析儀,日本日立公司產(chǎn);BR4I型離心機,美國Thermo公司產(chǎn);FlavourSpec?型氣相色譜-離子遷移譜儀(GC-IMS),德國G.A.S公司產(chǎn)。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 基本營養(yǎng)成分測定根據(jù)GB 5009.3—2016[12]測定水分含量;根據(jù)GB 5009.4—2016[13]測定灰分含量;根據(jù)GB 5009.5—2016[14]測定粗蛋白含量;根據(jù)GB 5009.6—2016[15]測定粗脂肪含量?;境煞纸Y(jié)果均表示為g/100 g。

        1.3.2 氨基酸組成測定參考曹榮等[16]的方法,樣品用濃HCl法進行處理,氨基酸組成使用氨基酸自動分析儀進行測定。準確稱取樣品2.0 g,用0.01 mol/L的HCl溶液浸提30 min,過濾,取2 mL濾液,加入質(zhì)量分數(shù)為 8% 的磺基水楊酸2 mL,8000 r/min離心10 min,上清液過0.45 μm濾膜后,上機檢測。

        1.3.3 肌肉蛋白營養(yǎng)價值評價方法根據(jù)聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)建議的氨基酸評分標準模式和全雞蛋蛋白質(zhì)模式評價肌肉蛋白營養(yǎng)價值。參考程小飛等[17]的方法,標準模式氨基酸含量、氨基酸評分(AAS)、化學(xué)評分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)分別根據(jù)公式①—④計算。

        標準模式氨基酸含量=

        式中,aa為待評樣品中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N);AA(FAO/WHO)為FAO/WHO評分標準模式中同種氨基酸的含量/(mg·g-1N);AA(Egg)為全雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸的含量/(mg·g-1N);n為比較的氨基酸數(shù);A……H為待評樣品中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N);AE……HE為全雞蛋蛋白質(zhì)中某種氨基酸的含量/(mg·g-1N)。

        1.3.4 脂肪酸組成測定按照劉勝男等[18]的方法,采用GC-MS測定脂肪酸組成。

        GC條件:采用TG-5 MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度為290 ℃;載氣為He,載氣流速為1.2 mL/min;升溫程序為80 ℃保持1 min,以10 ℃ /min的速率升溫至200 ℃,以5 ℃/min升溫至250 ℃,最后以2 ℃/min的速率上升至270 ℃,保持3 min。

        MS條件:EI離子源,電離能量為70 eV,離子源溫度為 280 ℃,質(zhì)荷比掃描范圍(m/z)為30~400。

        1.3.5 揮發(fā)性風味物質(zhì)測定參照趙玲等[19]的方法,精確稱取5.0 g 魚肉,放入20 mL頂空進樣瓶中,40 ℃平衡20 min后,采用GC-IMS進行檢測。

        GC條件:氣相色譜柱采用FS-SE-54-CB毛細管柱(15 m,ID為0.53 mm),柱溫為40 ℃。運行20 min,載氣為N2(純度≥99.999%)。初始流速為2 mL/min,增速至5 mL/min并保持2 min,增速至15 mL/min并保持8 min,增速至50 mL/min并保持5 min,增速至100 mL/min并保持5 min。

        IMS條件:溫度為45 ℃,載氣為N2(純度≥99.999%)。利用NIST氣相保留指數(shù)與IMS遷移時間數(shù)據(jù)庫對揮發(fā)性風味物質(zhì)進行定性分析,利用儀器LAV程序中的Gallery Plot功能制作揮發(fā)性風味物質(zhì)圖譜。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        利用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,結(jié)果以(平均值±標準差)表示,采用Duncan比較法進行顯著性分析,P<0.05表示有顯著性差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 基本營養(yǎng)成分分析

        蛋白質(zhì)和粗脂肪的含量是決定魚類營養(yǎng)價值的主要因素[20]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉基本營養(yǎng)成分見表1。由表1可知,許氏平鲉肌肉符合水產(chǎn)品高蛋白、低脂肪的特點,且野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)組成存在較明顯差異。野生許氏平鲉肌肉的水分和灰分含量均顯著高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉(P<0.05),這與野生和養(yǎng)殖巖原鯉、長吻鮠、褐牙鲆等[21-23]肌肉營養(yǎng)成分分析得到的結(jié)論一致。野生許氏平鲉肌肉的粗脂肪含量顯著低于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉(P<0.05),粗蛋白含量略高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉,這與李智慧等[8]的結(jié)論基本一致。推測二者營養(yǎng)成分上的差異可能與養(yǎng)殖過程中投餌喂食、生活環(huán)境、捕獲季節(jié)等諸多因素有關(guān)。

        表1 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉基本營養(yǎng)成分Table 1 Basic nutritional composition of wild and cultured Sebastes schlegeli g/100 g

        2.2 氨基酸組成分析及評價

        蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值往往受氨基酸種類和含量限制,而氨基酸是滋味成分和風味前體物質(zhì)[24]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉氨基酸組成見表2。由表2可知,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中均檢測到17種氨基酸,色氨酸由于水解損失未檢測到,二者的氨基酸總量分別為83.20 g/100 g和77.30 g/100 g,差異顯著(P<0.05)。在17種氨基酸中,谷氨酸的含量最高,其次是天冬氨酸,組氨酸的含量最低,這與王婧文等[9]的研究結(jié)果一致。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的ΣEAA/ΣAA分別為39.53%和40.60%,ΣEAA/ΣNEAA均大于60%,符合FAO/WHO的優(yōu)質(zhì)蛋白標準。呈味氨基酸決定著食物的美味程度,由4種氨基酸(呈鮮味的天冬氨酸、谷氨酸和呈甘味的甘氨酸、丙氨酸)組成[25],其中天冬氨酸不但是重要的鮮味氨基酸,且在氨基酸代謝、預(yù)防心血管疾病、降血壓方面起到很好的作用[26]。二者的鮮味氨基酸總量分別為31.47 g/100 g和28.63 g/100 g,差異顯著(P<0.05),因此,可以推斷,野生許氏平鲉比養(yǎng)殖許氏平鲉的鮮味更豐富。

        表2 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉氨基酸組成(以干基計)Table 2 Amino acid composition of wild and culturedSebastes schlegeli (in dry basis) g/100 g

        2.3 肌肉蛋白營養(yǎng)價值評價

        野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉必需氨基酸營養(yǎng)評價結(jié)果見表3。由表3可知,AAS中,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均為纈氨酸,野生許氏平鲉肌肉第二限制氨基酸為芳香族氨基酸(苯丙氨酸和酪氨酸),養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第二限制氨基酸是異亮氨酸;CS中,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉第一限制氨基酸均為苯丙氨酸和酪氨酸,第二限制氨基酸均為纈氨酸。由此可知,苯丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸和纈氨酸是影響許氏平鲉肌肉蛋白營養(yǎng)價值的主要氨基酸。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的EAAI分別是93.87和91.30。野生許氏平鲉肌肉中氨基酸的AAS、CS和EAAI均高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉,說明野生許氏平鲉肌肉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值較高。

        表3 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉必需氨基酸營養(yǎng)評價結(jié)果Table 3 Nutritional value evaluation results of essential amino acids in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli

        2.4 脂肪酸組成分析

        野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉脂肪酸組成見表4。由表4可知,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉均檢測到15種脂肪酸,其中飽和脂肪酸(SFA)有4種,C16∶0含量最多;單不飽和脂肪酸(MUFA)有4種,C18∶1n9c含量最多;多不飽和脂肪酸(SUFA)有7種,主要是EPA和DHA。EPA和DHA具有降血脂、抗氧化、降血壓等功效,是保健食品的重要組成部分,對人類智力和視力發(fā)育有重要作用[16]。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中,DHA和EPA含量分別占總脂肪酸含量的22.67% 和18.98%,即兩種許氏平鲉肌肉均具有良好的保健作用,且野生許氏平鲉肌肉更為突出。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉均含有豐富的不飽和脂肪酸,分別占總脂肪酸含量的69.81%和71.98%,略低于李智慧等[8]的研究結(jié)果,這可能與捕獲海域、捕獲季節(jié)、投喂餌料等因素差異有關(guān)。

        表4 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉脂肪酸組成(以濕基計)Table 4 Fatty acid composition in the muscle of wild and cultured Sebastes schlegeli (in wet basis) %

        2.5 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

        野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉揮發(fā)性風味物質(zhì)指紋圖譜如圖1所示,其中每列代表從1個樣品中選擇的所有信號峰,每行代表不同樣品中相同揮發(fā)性風味物質(zhì)的信號峰值強度;信號峰顏色代表各揮發(fā)性風味物質(zhì)的相對含量高低,顏色越紅,相對含量越高;M表示單體物質(zhì),D表示相應(yīng)的二聚體。本研究在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中共檢到50種揮發(fā)性風味物質(zhì),但由于GC-IMS Library數(shù)據(jù)庫尚不完善,部分揮發(fā)性風味物質(zhì)未能定性。由圖1可知,共定性出22種揮發(fā)性風味物質(zhì),包括酮類、醛類、酯類、醇類及雜環(huán)化合物。其中,2-丁酮、丁醛-D、戊醛、丙醛、乙酸乙酯、丁酸丁酯等的相對含量在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中無明顯差異;野生許氏平鲉肌肉中,丙烯酸甲酯、丙醛、4-甲基-2-戊酮、2-戊酮和1,1-二乙氧基乙烷的相對含量較高;養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中,2-丙烯醛、乙酸乙酯、丁醛-M、2-丁酮、仲辛酮、羥基丙酮-D、羥基丙酮-M、環(huán)己酮和乙基吡嗪的相對含量較高。因此,揮發(fā)性風味物質(zhì)含量的差異是造成野生與養(yǎng)殖許氏平鲉風味不同的主要原因。

        圖1 野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉揮發(fā)性風味物質(zhì)指紋圖譜Fig.1 The fingerprinting of volatile substances in muscle of wild and cultured Sebastes Schlegeli

        醛類和酮類化合物是羰基化合物的重要組成部分。在新鮮魚肉中,脂肪在內(nèi)源性脂肪酶作用下可產(chǎn)生羰基化合物。由圖1可知,羰基化合物是許氏平鲉肌肉中種類和含量最高的揮發(fā)性風味物質(zhì),對風味具有重要作用,且羰基化合物在養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量顯著高于野生許氏平鲉肌肉,這可能與脂肪含量有關(guān),魚肉中脂肪含量越高,風味物質(zhì)中醛類和酮類化合物的含量也越高[27]。通常醛類化合物的閾值較低,對魚肉風味有顯著影響。正戊醛在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量差異較小,是風味物質(zhì)的基本組成成分。研究[28-29]表明,正戊醛是13-亞油酸氫過氧化物經(jīng)熱降解生成。除正戊醛外,在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉魚肌肉中也檢測到丙醛、丁醛和2-丙烯醛這3種低級醛,且其在養(yǎng)殖許氏平鲉魚肌肉中的相對含量更高。研究[30]表明,低級醛具有刺激氣味,會對養(yǎng)殖魚肉風味產(chǎn)生負面影響。

        雖然酮類化合物的閾值較高,但其在許氏平鲉肌肉中的相對含量也較高,是形成魚肉風味的重要物質(zhì)。由圖1可知,不同來源許氏平鲉肌肉中酮類化合物的相對含量不同,野生許氏平鲉肌肉中4-甲基-2-戊酮和2-戊酮的相對含量較高,而養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中2-丁酮、仲辛酮、羥基丙酮和環(huán)己酮對風味的貢獻更大。其中,2-戊酮具有明顯的清香和水果香氣[31],可使野生魚肉具有怡人的清香。在新鮮白姑魚中也檢測到2-丁酮,該物質(zhì)呈現(xiàn)出奶油味和蘑菇味,可能與魚肉的脂肪味和肉味有關(guān)[32]。然而,J.Bai等[33]研究表明,2-丁酮含量與魚肉腐敗程度呈正相關(guān)。因此,2-丁酮是影響不同來源許氏平鲉肌肉風味的重要化合物,高相對含量2-丁酮可能對養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的風味形成造成不利的影響。

        醇類化合物作為脂質(zhì)氧化的重要產(chǎn)物,一般賦予新鮮魚肉溫和的清香。由圖1可知,在許氏平鲉肌肉中僅檢測到1種醇類,且相對含量較低,對魚肉風味影響較小。在許氏平鲉肌肉中還檢測到乙酸乙酯、丁酸丁酯等酯類化合物,這些酯類化合物一般是由醇類和酸類化合物經(jīng)酯化反應(yīng)形成。研究[34]表明,酯類化合物是形成發(fā)酵產(chǎn)品特有香氣的重要物質(zhì),不僅可以掩蓋異味,還可為產(chǎn)品提供花香和果香。因此,酯類化合物可賦予魚肉愉悅的風味。2-戊基呋喃具有青草香味[35],其閾值相對較低,對魚肉的整體愉悅風味有較大貢獻,其在野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中的相對含量無明顯差異,是許氏平鲉風味組成的基本物質(zhì)。

        3 結(jié)論

        本文對比分析了煙臺海域野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)成分、氨基酸組成、脂肪酸組成及揮發(fā)性風味物質(zhì),結(jié)果表明,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的基本營養(yǎng)組成存在明顯差異,但兩者均符合FAO/WHO對優(yōu)質(zhì)蛋白的判定標準;野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的AAS、CS也符合人體所需的氨基酸模式,且野生許氏平鲉肌肉的EAAI高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉,即野生許氏平鲉肌肉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值更高;野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉中均含有豐富的不飽和脂肪酸,EPA和DHA在野生許氏平鲉肌肉中的含量顯著高于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉。野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的揮發(fā)性風味物質(zhì)組成基本相同,主體風味物質(zhì)為醛類、酮類、酯類及雜環(huán)類化合物,其中羰基化合物對肌肉風味的貢獻最大。2-戊酮賦予野生許氏平鲉令人愉快的清香,而相對含量較高的2-丁酮及丙醛、丁醛等低級醛會對養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉的風味產(chǎn)生負面影響。因此,野生與養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉呈現(xiàn)出不同的風味特征,且野生許氏平鲉肌肉的風味略優(yōu)于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉??傮w而言,野生許氏平鲉肌肉的營養(yǎng)價值和風味均優(yōu)于養(yǎng)殖許氏平鲉肌肉。本研究可為許氏平鲉的精深加工和綜合利用提供一定參考。

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