(1.厦门大学海洋与地球学院,海洋生物制备技术国家地方联合工程实验室,福建 厦门 361102; 2.福建省特色水产品种种质资源保护与利用共享平台,福建 厦门 361102; 3.厦门大学环境与生态学院,福建 厦门 361102)
(1.State-Province Joint Engineering Laboratory of Marine Bioproducts and Technology,College of Ocean and Earth Sciences,Xiamen University,Xiamen 361102,China; 2.Platform for Germplasm Sharing of Characteristic Aquaculture Species in Fujian,Xiamen 361102,C
DOI: 10.6043/j.issn.0438-0479.201905036
备注
作为一种重要的经济贝类,福建牡蛎(Crassostrea angulata)的养殖模式已从早期的单一潮间带养殖发展到如今的潮间带与潮下带养殖并举.通过测定潮间带与潮下带不同养殖模式下福建牡蛎的生长指标及其一般营养成分、矿物元素、游离氨基酸与呈味核苷酸的含量,比较分析两种养殖模式对牡蛎生长、营养与呈味成分的影响.结果显示:相同养殖周期中,潮下带牡蛎的软体湿质量比潮间带牡蛎的高26.44%,且糖原含量(3.77%)也显著高于潮间带牡蛎(3.15%); 所测的10种矿物元素在潮间带牡蛎中的含量均高于潮下带牡蛎,其中Ca、Fe、Mn、Pb含量差异显著; 潮间带牡蛎鲜样的味精当量比潮下带牡蛎的高1.49%.综上可见,潮下带养殖模式较利于牡蛎生长和累积糖原,而潮间带养殖模式下牡蛎的矿物元素更丰富且鲜味更佳.
Fujian oyster(Crassostrea angulata)is an important economic shellfish.Recently,the aquaculture area of Fujian oysters includes not only the intertidal zone,but also the subtidal zone.In this study,the growth indices and contents of basic nutritional components,mineral elements,free amino acids and flavor nucleotides of Fujian oysters in different aquaculture environments were determined,to analyze different effects of aquaculture modes between the intertidal zone and the subtidal zone on growth,nutrition and taste components of oysters.The results showed that,during the same culture period,the soft part wet mass of the subtidal oyster,was 26.44% higher than that of the intertidal oysters.Meanwhile,the content of glycogen in the subtidal oysters(3.77%)was significantly higher than that of the intertidal oyster(3.15%).The contents of 10 metal elements measured in the intertidal oyster were higher than those of the subtidal oysters,of which the contents of Ca,Fe,Mn and Pb were significantly different.The equivalent umami concentration value of the raw intertidal oysters was 1.49% higher than that of the raw subtidal oysters.The above results show that the subtidal zone culture mode is better for oysters to grow faster and accumulate more glycogen,and the oysters cultured in the intertidal zone are richer in mineral elements and have better taste.
引言
牡蛎肉质鲜美,营养丰富,有“海洋牛奶”的美称,是重要的海洋经济贝类.2017年,我国牡蛎产量为488万t,占贝类总产量的34%,为我国第一大养殖贝类.福建省2017年牡蛎养殖产量为178.8万t,位居全国之首[1].福建牡蛎(Crassostrea angulata)又名葡萄牙牡蛎,是福建地区牡蛎养殖的主要种类[2].
随着养殖技术的进步及人们对牡蛎需求量的不断提高,牡蛎养殖方式有了较大发展,除传统的潮间带插竹、底播、条石和立石养殖方式外,还发展了潮下带浅海区垂下养殖方式,包括棚架式、延绳式和浮筏式[3].牡蛎养殖从潮间带扩展到潮下带浅海区,有效扩大了养殖空间,显著提高了经济效益.调查表明潮下带吊养方式可使牡蛎平均产量达到传统条石养殖方式的2倍以上[4].潮间带与潮下带浅海区养殖环境差异显著,由于潮水的周期性涨落,与潮下带牡蛎相比,潮间带牡蛎需面对干露胁迫及盐度、温度、pH的剧烈变化,且可摄食时间较短.已有研究表明盐度、水温、饵料等环境因子均会影响牡蛎的生化组成[5-7],不同海域生长的同种牡蛎中多种生化成分含量也有显著差异[8]; 而这些生化成分中,糖原、蛋白质、脂肪、氨基酸、矿物质等对牡蛎的营养价值和呈味有重要影响,决定了牡蛎的品质[9].综上所述,不同的养殖模式不仅影响牡蛎的产量,还可能影响牡蛎的品质性状,然而相关研究却鲜有报道.本研究以潮间带与潮下带浅海区两种不同环境下养殖的福建牡蛎为研究对象,探究它们在生长指标、营养成分、呈味成分和重金属含量上的差异,以评估不同养殖模式下牡蛎的生长性能、品质、风味及食用安全性,为牡蛎的科学养殖提供参考.
1 材料与方法
2 结果与分析
3 讨 论
3.1 潮间带与潮下带牡蛎的生长性能分析生长指标的测量结果显示,潮下带养殖的牡蛎软体部分具有更快的生长速度,相同养殖周期下软体湿质量比潮间带牡蛎的高26.44%.其主要原因是潮间带牡蛎受涨落潮影响,每天约有6 h的干露时间无法摄食; 而潮下带牡蛎24 h均可摄食,因此可获得更加充足的营养.可见潮下带养殖除可以拓展牡蛎养殖空间外,还有利于牡蛎延长摄食时间、获取更多饵料,从而提高牡蛎的生长速率,缩短养殖周期.
3.2 潮间带与潮下带牡蛎的营养与呈味分析3.2.1 一般营养成分分析一般营养成分的测定结果显示潮下带福建牡蛎中糖原含量比潮间带牡蛎的高19.7%,且具有显著差异.作为贝类的主要储能形式,糖原对牡蛎的各项生理活动均有重要意义.杜以帅等[25]研究发现干露条件下长牡蛎(C. gigas)的糖原合成速率减缓.牡蛎在抗逆过程中需消耗大量的糖原[26],Ivanina等[27]研究发现温度升高使美洲牡蛎(C. virginica)的糖原储备减少.本研究中潮间带牡蛎牡蛎受涨落潮影响,平均每日约有6 h的干露时间,一方面可能导致潮间带牡蛎合成的糖原少于潮下带牡蛎,另一方面可能使潮间带牡蛎受高温胁迫而导致其糖原消耗增多,因而最终导致潮间带牡蛎中糖原含量显著低于潮下带牡蛎.糖原不仅是一种营养成分,而且具有呈味作用[28],因此潮下带养殖使牡蛎更易积累糖原,有助于提高营养价值和醇厚的口感.
3.2.2 矿物元素含量分析牡蛎具有极强的金属富集能力.本研究发现所测的10种元素在潮间带牡蛎中的含量均高于在潮下带牡蛎中的含量,其中Ca、Fe、Mn、Pb这4种金属元素的含量有显著差异.环境因子分析显示潮间带与潮下带海水的pH、盐度、多数矿物元素浓度均无显著差异,因此潮间带牡蛎中金属元素含量较潮下带牡蛎高的主要原因可能是受干露影响.Wang[29]将干露后的翡翠贻贝(Perna viridis)重新浸入水中,发现贻贝对Zn和Cd的吸收率升高; Jin等[30]计算了长期养殖于同一区域不同位点的牡蛎中Cd和Zn的吸收速率常数,发现每天经历干露的牡蛎的吸收速率常数较大.由此推测干露可能使牡蛎吸收金属元素的能力增强.此外,Watkins等[31]研究发现,温度对紫贻贝(Mytilus edulis)体内Cd的累积有重要影响.潮间带受涨落潮影响,温度变化剧烈,可能导致潮间带牡蛎中金属元素含量高于潮下带牡蛎.本研究中牡蛎养殖海域海水中的Pb、Cd、Zn、Cu等金属浓度均低于国家渔业水质标准GB 11607—1989[32]中规定的限量,在此条件下养殖的潮间带牡蛎中金属元素含量虽较潮下带牡蛎的高,但仍低于中国食品安全国家标准GB 2762—2017[33]中规定的食品中污染物限量(Pb含量≤1.5 mg/kg,Cd含量≤2.0 mg/kg),为食用安全性较高的水产品.综上可见:一方面在无污染海域生长的潮间带牡蛎含有更多人体所需的Zn、Se、Mn等微量元素,营养价值更高; 另一方面,潮间带牡蛎中重金属元素含量超标可能性更大,食用安全性可能较低,因而对养殖环境的选择需更加谨慎.
3.2.3 游离氨基酸含量分析在潮间带与潮下带牡蛎鲜样中所测的8种游离氨基酸含量由高到低排序相同,其中牛磺酸含量均最高,这与已有研究结果一致[7,19].其他7种游离氨基酸均为呈味氨基酸:谷氨酸和天冬氨酸呈鲜味,它们不仅自身对牡蛎呈味有贡献,还与核苷酸具有协同作用,可以大大增加牡蛎的鲜味[23]; 赖氨酸和精氨酸呈苦味,其中精氨酸可以提高贝类的整体风味[20]; 甘氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸呈甜味.游离氨基酸的含量决定其TAV值,本研究发现在潮间带与潮下带福建牡蛎中,TAV值大于1的游离氨基酸均为谷氨酸与精氨酸; 而长牡蛎中TAV值大于1的为谷氨酸和丙氨酸[19]; 近江牡蛎(C. rivularis)中TAV值大于1的为谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸[20].另有研究发现游离氨基酸对牡蛎维持体内渗透压平衡有重要意义[34],其含量与盐度、季节等因子密切相关[35],例如长牡蛎中甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、精氨酸和牛磺酸的含量随渗透压升高而增加[6],且冬春季游离氨基酸总量高于夏秋季[7].因此本研究与已有研究结果有所差异可能是由于牡蛎品种、采样时节、养殖环境等不同造成的.本研究中TAV值大于1的谷氨酸和精氨酸在潮间带与潮下带牡蛎中的含量无显著差异,表明养殖模式对牡蛎体内单种氨基酸的呈味无显著影响.值得注意的是,潮下带牡蛎鲜样中的甘氨酸含量比潮间带牡蛎的高34.34%,且具有显著差异,虽然其TAV值小于1,但是可能和其他呈味物质联合作用而影响牡蛎呈味.此外,潮间带与潮下带牡蛎熟样中赖氨酸含量较鲜样中均显著降低,这可能与赖氨酸受热不稳定有关.游离氨基酸的测定结果表明,潮间带牡蛎与潮下带牡蛎牛磺酸含量相当,且对呈味有明显贡献的氨基酸(谷氨酸和精氨酸)含量均无显著差异,表明养殖方式对牡蛎氨基酸的营养价值和呈味作用无显著影响.
3.2.4 呈味核苷酸含量分析本研究在潮间带与潮下带养殖的牡蛎中均检测出主要呈味核苷酸(5'-GMP、5'-IMP、5'-AMP),这与刘文等[36]的结果基本一致.在潮间带与潮下带牡蛎的鲜样与熟样中,对呈味有明显贡献的均为5'-IMP,且潮间带牡蛎的5'-IMP含量在鲜样与熟样中均高于潮下带牡蛎.氨基酸与呈味核苷酸的协同作用主要影响牡蛎的鲜味.由潮间带与潮下带牡蛎鲜样与熟样的EUC值两两比较结果可知:潮间带牡蛎的EUC值始终高于潮下带牡蛎,表明潮间带牡蛎可能比潮下带牡蛎更鲜美; 牡蛎鲜样的EUC值也始终高于熟样,表明新鲜牡蛎的鲜味可能更好.
综上所述,潮间带与潮下带两种养殖方式对牡蛎的生长、营养及呈味成分均有一定影响.潮下带养殖不但可以提高牡蛎生长速度,缩短养殖周期,而且有利于牡蛎积累糖原,提升醇厚感.潮间带养殖的牡蛎更易富集金属元素,含有更多人体所需的微量元素,同时也面临更大的重金属污染风险; 此外,潮间带牡蛎的EUC值高于潮下带牡蛎,说明潮间带养殖模式有利于提高牡蛎的鲜味.
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2.1 潮间带与潮下带海水的环境因子比较潮间带与潮下带海水的环境因子测定结果如附录表S1(http:∥jxmu.xmu.edu.cn/upload/html/20200216.html)所示:检出限为0.1 ng/mL时,潮间带和潮下带海水中均未检出Fe,2017年11月潮间带海水中也未检出Cu.在检出的环境因子中,2017年11月与2018年1月,潮下带与潮间带海水中的Mn质量浓度之间有显著差异; 除Mn外,潮间带与潮下带海水的其他环境因子均无显著差异.
2.2 潮间带与潮下带牡蛎的生长指标比较如表3所示:潮下带牡蛎的软体湿质量比潮间带牡蛎的高26.44%,两者具有显著差异; 其他生长指标均无显著差异.
2.3 潮间带与潮下带牡蛎的营养和呈味参数比较2.3.1 一般营养成分如表4所示:潮下带牡蛎的糖原含量比潮间带牡蛎的高19.7%,两者具有显著差异; 其他一般营养成分均无显著差异.
表3 潮间带与潮下带牡蛎的生长指标
Tab.3 Growth indices of oysters in intertidal zone and subtidal zone
表4 潮间带与潮下带牡蛎的一般营养成分含量
Tab.4 Contents of basic nutritional components in oysters in intertidal zone and subtidal zone2.3.2 矿物元素如表5所示:所测的10种矿物元素在潮间带与潮下带牡蛎中的含量由高到低排序相同,依次为Mg、Ca、Zn、Al、Fe、Cu、Mn、Se、Cd和Pb; 其中,Ca、Fe、Mn和Pb在潮间带牡蛎中的含量显著高于潮下带牡蛎,
表5 潮间带与潮下带牡蛎的矿物元素含量
Tab.5 Contents of element contents in oysters in intertidal zone and subtidal zone μg/g而其他元素的含量差异均不显著.
2.3.3 游离氨基酸如表6所示:8种游离氨基酸在潮间带与潮下带牡蛎鲜样中的含量由高到低排序相同,依次为牛磺酸、谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸; 潮下带牡蛎鲜样中的甘氨酸含量比潮间带的高34.34%,两者具有显著差异; 其他游离氨基酸含量差异均不显著.TAV值大于1的均为谷氨酸和精氨酸.
表6 潮间带与潮下带牡蛎鲜样的游离氨基酸含量及TAV值
Tab.6 Contents of free amino acids and TAV values in raw oysters in intertial zone and subtidal zone如表7所示:在潮间带和潮下带的牡蛎熟样中,牛磺酸含量仍位居8种游离氨基酸之首,分别占潮间带和潮下带牡蛎熟样中总游离氨基酸含量的59.16%和56.76%; 各游离氨基酸含量在潮间带和潮下带牡蛎间的差异均不显著.TAV值大于1的为谷氨酸和精氨酸,与鲜样结果一致.
表7 潮间带与潮下带牡蛎熟样的游离氨基酸含量及TAV值
Tab.7 Contents of free amino acids and TAV values in cooked oysters in intertial zone and subtidal zone潮间带牡蛎熟样中牛磺酸、天冬氨酸和甘氨酸含量较鲜样中略有上升,上升幅度分别为5.91%,2.85%和12.57%,但差异均不显著; 其他5种氨基酸在潮间带牡蛎熟样中含量较鲜样中均下降,其中甲硫氨酸与赖氨酸的含量在熟样和鲜样间差异显著.潮下带牡蛎熟样中牛磺酸的含量较鲜样中略有上升,上升幅度为1.30%; 其他7种氨基酸在潮下带牡蛎熟样中的含量均下降,其中丙氨酸与赖氨酸的含量在熟样和鲜样间差异显著.
2.3.4 呈味核苷酸如表8所示:在潮间带与潮下带牡蛎鲜样中均检测出4种核苷酸,且在两种不同养殖方式下含量由高到低排序相同,依次为5'-IMP、5'-AMP、5'-GMP、5'-胞苷酸(CMP); 呈味核苷酸在潮间带与潮下带牡蛎鲜样中含量均无显著差异.TAV值大于1的均为5'-IMP.
表8 潮间带和潮下带牡蛎鲜样的呈味核苷酸含量及TAV值
Tab.8 Contents of nucleotides and TAV values in raw oysters in intertial zone and subtidal zone如表9所示,潮间带与潮下带牡蛎熟样的呈味核苷酸检测结果与鲜样基本一致.与鲜样的检测结果比较可知:潮间带牡蛎熟样中5'-GMP和5'-AMP含量的上升幅度分别为22.04%和52.21%,5'-CMP和5'-IMP含量的下降幅度分别为3.45%和11.77%; 潮下带熟样中5'-GMP和5'-AMP含量的上升幅度分别为19.80%和37.85%,5'-CMP和5'-IMP含量的下降幅度分别为21.21%和16.80%.两种不同养殖方式下牡蛎熟样与鲜样中4种呈味核苷酸的含量差异均不显著.
表9 潮间带和潮下带牡蛎熟样的呈味核苷酸含量及TAV值
Tab.9 Contents of nucleotides and TAV values in cooked oysters in intertial zone and subtidal zone2.3.5 EUC如表 10所示:潮间带牡蛎的EUC值高于潮下带牡蛎,鲜样的高1.49%,熟样的高9.89%; 鲜样的EUC值高于熟样,潮间带牡蛎的高22.36%,潮下带牡蛎的高32.49%.
表 10 潮间带与潮下带牡蛎鲜样与熟样的EUC值
Tab.10 EUC values of raw and cooked oysters in intertidal zone and subtidal zone
1.1 样本采集及样品制备2017年11月采集位于福建省漳州市东山县岐下村海域同一养殖群体中大小近似(4月龄)、软体质量(3.79±1.25)g的福建牡蛎,转移至厦门市同安湾琼头海区,以笼养方式分潮间带(中潮区)与潮下带浅海区养殖,每笼放置相同个数的牡蛎,每月定期在低潮时刻后约3 h采集潮间带与潮下带水样用于测定环境因子.3个月后(2018年2月)采集在潮间带与潮下带养殖的牡蛎,洗净后测量壳长、壳宽、壳高及总质量,去壳后称量软体湿质量.每组设置6个平行样,每5只牡蛎软体混合为一个平行样并进行匀浆.取约8 g匀浆样于-80 ℃冷冻干燥后磨粉,用于测定一般营养成分及矿物元素含量.由于烹饪可能改变游离氨基酸及呈味核苷酸含量[10-11],另取约3 g匀浆样隔水蒸10 min,用于比较鲜样与熟样的呈味差异.样品处理后均存于-80 ℃超低温冰箱备测.
1.2 方 法1.2.1 海水环境因子测定涨潮时采集海水样,冷藏带回实验室,使用循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司,型号SHB-Ⅱ)经0.22 μm滤膜(上海市新亚净化器材厂)过滤后,使用盐度计(广州铭睿电子有限公司,型号LS10T)测定盐度,使用pH计(Thermo Scientific公司,型号ORION 3-Star)测定pH,酸化后使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS,Agilent公司,型号7700X)测定矿物元素浓度[12].将滤膜溶于90%(体积分数)丙酮溶液萃取叶绿素后,用荧光计(Turner Designs公司,型号Trilogy)测定叶绿素a(Chl-a)浓度[13].
1.2.2 一般营养成分测定牡蛎中水分含量采用真空冷冻干燥法测定; 蛋白质含量采用凯氏定氮法,按照GB 5009.5—2016[14]测定; 脂肪含量采用索氏抽提法,按照GB 5009.6—2016[15]测定; 胶原蛋白含量按照GB/T 9695.23—2008[16]测定; 糖原含量采用蒽酮比色法[17]测定.
1.2.3 矿物元素测定参考GB 5009.268—2016[18],用ICP-MS法测定牡蛎中镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、锌(Zn)、硒(Se)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)元素的含量.
1.2.4 游离氨基酸测定游离氨基酸含量参考刘云等[19]的方法测定.取约1 g牡蛎匀浆样,用纯水定容至10 mL,30 ℃放置1 h,超声处理30 min,7 000 r/min、4 ℃离心10 min,上清稀释10倍和2倍,分别用于牛磺酸和其他氨基酸含量测定.取1 mL稀释液,依次加入0.5 mL 0.1 mol/L异硫氰酸苯酯乙腈溶液和0.5 mL 1 mol/L三乙胺乙腈溶液,混匀后避光保存1 h.随后加入2 mL正己烷,充分混匀,7 800 r/min、4 ℃离心10 min,抽取1 mL下层液体,经0.22 μm滤膜过滤至液相小瓶中待测.以乙腈为流动相A,0.1 mol/L乙酸钠(pH 6.5)为流动相B,按照表1所示程序用SB-Aq柱(直径4.6 mm,长250 mm,粒径5 μm,购自Agilent公司)以1 mL/min流速洗脱,检测波长254 nm,柱温35 ℃.
表1 游离氨基酸梯度洗脱程序
Tab.1 Gradient elution program of free amino acids1.2.5 呈味核苷酸测定呈味核苷酸含量参考陈德慰等[20]的方法测定.取约1 g牡蛎匀浆样,加入5 mL 5%(质量分数,下同)高氯酸,混匀后4 ℃放置1 h,超声处理15 min,5 000 r/min、4 ℃离心10 min,收集上清; 在沉淀中加入2 mL 5%高氯酸再次混匀离心,合并上清.用2 mol/L氢氧化钾溶液调节pH至6.5,纯水定容至10 mL.混匀后置于4 ℃,待沉淀完全后经0.22 μm滤膜过滤至液相小瓶中待测.以甲醇为流动相A,0.05 mol/L磷酸二氢钾+0.05 mol/L磷酸氢二钾(pH 6.5)为流动相B,按照表2所示程序用SB-C18柱(直径4.6 mm,长250 mm,粒径5 μm,购自Agilent公司)以0.8 mL/min流速洗脱,检测波长254 nm,柱温25 ℃.
表2 呈味核苷酸梯度洗脱程序
Tab.2 Gradient elution program of taste nucleotides1.2.6 呈味参数计算味道强度(TAV):定义为样品中呈味物质的测定值与该呈味物质的味道阈值之比[21].一般认为,TAV值大于1表示该物质对呈味有明显贡献,本研究中所用TAV阈值均借鉴Kato等[22]的结果.
味精当量(EUC):定义为产生同鲜味氨基酸与呈味核苷酸协同作用所产生的鲜味强度相当的谷氨酸钠(MSG)含量[23],按∑aibi+1 218(∑aibi)(∑ajbj)计算.式中:ai为鲜味氨基酸(天冬氨酸或谷氨酸)的含量,以g/100 g为单位; bi为鲜味氨基酸相对于MSG的相对鲜度系数(谷氨酸为1,天冬氨酸为0.077); aj为呈味核苷酸(5'-腺苷酸(AMP)、5'-肌苷酸(IMP)、5'-鸟苷酸(GMP))的含量,以g/100 g为单位; bj为呈味核苷酸相对于5'-IMP的相对鲜度系数(5'-AMP为0.18,5'-IMP为1,5'-GMP为2.3); 1 218是协同作用常数[24].
1.2.7 数据处理所得数据均用SPSS20软件进行统计学分析,以平均值±标准差表示.组间比较采用单因素方差分析,p<0.05表示组间差异显著.
