2017,
Vol. 26
2. 叶尔羌绿洲生态与生物资源研究高校重点实验室, 新疆 喀什 844000;
3. 上海海洋大学 食品学院, 上海 201306
虹鳟(Oncorhynchus mykiss)也称为麦奇钩吻鳟，属硬骨鱼纲(Osteichthyes)，鲑形目(Salmoniformes)，鲑科(Salmonidae)，太平洋鲑属(Oncorhynchus)的一种冷水性鱼类，由于从鳃盖起有一条沿两侧线延伸至尾柄的紫红色彩带而被称为虹鳟，有陆封型、降海型和湖沼型3种，我国淡水养殖的主要是陆封型[1]。虹鳟鱼产于北美洲的太平洋西岸，栖息于清澈无污染、溶氧较多的冷水中，以食鱼虾等为主，现在被引入世界各地广泛的养殖[2]。随着人民生活水平的不断提高，淡水鱼等水产品已成为人们生活中补充蛋白质不可或缺的一种食品。虹鳟鱼是联合国粮农组织向世界推广的品质优良的四大淡水鱼种之一，其肉质鲜美，无小骨刺，蛋白含量较高，还含有丰富的氨基酸、矿物质、维生素、DHA和EPA等[1, 3]。美国在1874年开始了虹鳟鱼的人工养殖，我国于1959年引进虹鳟鱼进行养殖，如今虹鳟鱼的养殖已得到了广泛推广和迅速发展，2014年我国虹鳟鱼产量为28万吨，养殖地区主要分布在新疆、青海、甘肃、北京和黑龙江等省市[3]。
风味是消费者选购水产品的重要指标之一，主要包括滋味和气味两部分，分别由人体味觉和嗅觉器官感知。滋味物质包括呈味核苷酸、游离氨基酸、小分子肽和有机酸等；气味主要是由羰基化合物、醇类化合物等一些挥发性物质构成[4]。本实验选取了北京、新疆和青海3个养殖产地的虹鳟鱼(麦奇钩吻鳟Oncorhynchus mykiss)为原料，分析比较了3种不同产地虹鳟鱼的背部和腹部鱼肉中基本营养成分、呈味核苷酸、游离氨基酸和挥发性成分的不同，通过对虹鳟鱼风味物质的研究，旨在为我国虹鳟鱼养殖产业的不断发展提供一些理论依据。
1 材料与方法 1.1 材料与试剂鲜活虹鳟鱼，2015年10月分别购于北京市怀柔区、新疆喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县和青海西宁市水产品批发市场，体质量均为2.0~3.0 kg/尾，各6尾。3种不同产地的虹鳟鱼分别在采集市场经去头急杀、去内脏后冰鲜空运回实验室，在实验室立即分别对3种样品沿脊椎剖开，取其背部鱼肉和腹部鱼肉，分别将其切成碎肉混合均匀，共6组样品冷冻贮藏于-20 ℃，测定前取出于4 ℃下过夜解冻。
标准品三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)、肌苷酸(IMP)、次黄嘌呤核苷(HxR)、次黄嘌呤(Hx)，购于Sigma公司；甲醇、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠为色谱纯，购于上海安谱实验科技股份有限公司。
1.2 仪器与设备主要仪器及设备：BGZ-140电热鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司)；马弗炉SX-2.5-12(上海博讯实业有限公司)；K9840自动凯氏定氮仪(青岛海能仪器有限公司)；Soxtec2050型索氏抽提系统(丹麦FOSS福斯分析仪器公司)；LC-2010CHT高效液相色谱仪(日本岛津公司)；L-8800氨基酸全自动分析仪(日本Hitachi公司)；FOX-4000气味指纹分析仪(电子鼻，法国Alpha M.O.S公司)；7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司)；SPME手动进样手柄、65 μm PDMS/DVB(聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯)萃取头(美国Supelco公司)。
1.3 实验方法 1.3.1 基本营养成分的测定水分：采用直接干燥法，参照GB 5009.3—2010[5]进行测定；灰分：采用马弗炉灰化法，参照GB 5009.4—2010[6]进行测定；总蛋白：采用凯氏定氮法，参考GB 5009.5—2010[7]进行测定；粗脂肪：采用索氏提取法，参考GB/T 14772—2008[8]进行测定。
1.3.2 ATP关联物的测定参考YOKOYAMA等[9]的方法，略有改动。分别称鱼肉样品5.0 g，加10 mL 10%预冷的高氯酸，匀浆，10 000 r/min离心15 min，取上清液，沉淀加入5 mL 5%的高氯酸，再次离心取上清液，重复操作两次，合并上清液，用10 mol/L和1 mol/L的KOH溶液调节pH至6.5，静置30 min后取上清液定容至50 mL，摇匀，过0.45 μm膜后待测。整个过程均在0~4 ℃下操作。
高效液相色谱仪(HPLC)分析条件：GL Sciences公司Inertsil ODS-SP C18(4.6×250 mm，5 μm)液相色谱柱；保护柱柱芯Inertsil ODS-SP (4×10 mm，5 μm)；流动相：A为0.05 mol/L磷酸二氢钾和磷酸氢二钾(1:1)溶液，用磷酸调节pH至6.5，B为甲醇溶液，V(A):V(B) = 95:5，等度洗脱；流速：1 mL/min；柱温：28 ℃；进样量：10 μL；检验波长：254 nm。
1.3.3 游离氨基酸的测定参考姚志勇等[10]的方法，略有改动。分别称取鱼肉样品1.0 g，加入15 mL 15%的三氯乙酸，匀浆后静置2 h，10 000 r/min离心15 min，取5 mL上清液，用3 mol/L NaOH溶液调节pH至2.0，定容至10 mL，摇匀后过0.22 μm膜待测。
氨基酸自动分析仪条件：分离柱4.6 mm I.D. × 60 mm，分离树脂为阳离子交换树脂；分离柱温度：57 ℃；检测波长：570 nm(脯氨酸为440 nm)；缓冲溶液流速：0.40 mL/min；反应液：茚三酮试剂；反应液流量：0.35 mL/min；反应单元温度：135 ℃；进样量20 μL。
1.3.4 电子鼻分析分别准确称取各组样品1.0 g，加1.0 mL 0.18 g/mL NaCl溶液，匀浆，置于10 mL进样瓶中封盖待测，每组分别做5个平行。
电子鼻参数：以干燥洁净空气为载气，流速150 mL/min；顶空平衡温度50 ℃，顶空平衡时间300 s，振荡速度500 r/min；注射针温度60 ℃，进样体积2 500 μL，注射速度2 500 μL/s，即1 s完成；数据采集时间120 s，获取延滞时间10 min。
1.3.5 挥发性成分的测定顶空固相微萃取(HS-SPME)条件[11]：分别称量鱼肉样品2.5 g，加2.5 mL 0.18 g/mL NaCl溶液，匀浆后置于15 mL顶空瓶内。选取65 μm PDMS/DVB萃取头，于45 ℃萃取40 min，然后将其迅速插入气相色谱仪的进样口，解吸5 min后取出。
色谱条件：DB-5MS弹性毛细管柱(60 m×0.32 mm×1 μm)，不分流模式；程序升温：柱初温40 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至100 ℃，保持1 min，而后以5 ℃/min升至180 ℃，保持2 min，然后以8 ℃/min升至200 ℃，保持3 min；进样口温度250 ℃；载气(He)流量1.0 mL/min。
质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z:35~350。
挥发性物质通过NIST 2008和Wiley谱库进行定性，通过面积归一化法求得各挥发性物质的相对百分含量。
1.4 数据处理实验数据均由Excel、SPSS 20.0等软件进行分析处理。
2 结果与分析 2.1 基本营养成分分析由表 1可知，相同产地虹鳟鱼的背肉和腹肉间基本营养成分差异相对较小，其中北京养殖虹鳟鱼的腹肉脂肪含量显著高于背肉(P < 0.05)，是背肉的1.78倍，而水分、灰分和总蛋白含量差异均不显著(P>0.05)；新疆虹鳟鱼腹肉的水分含量相比背肉显著高出1.32%，而背肉的蛋白质含量是腹肉的1.08倍；青海虹鳟鱼背肉的水分含量显著高于腹肉，分别为63.71%和57.09%。对于相同部位的鱼肉，青海虹鳟鱼的水分含量显著低于北京和新疆虹鳟鱼，其中青海虹鳟鱼背肉的水分含量相比北京和新疆的虹鳟鱼分别减少了10.56%和10.36%，腹肉分别减少了17.94%和18.27%；青海虹鳟鱼的灰分含量显著高于北京和新疆养殖的虹鳟鱼；3个产地虹鳟鱼相同部位蛋白质的含量差异相对较小；而不同产地虹鳟鱼的脂肪含量有着显著差异，含量大小：青海>新疆>北京。这表明相同地区虹鳟鱼背部和腹部鱼肉的基本营养成分差异相对较小，而不同养殖产地会对虹鳟鱼肉的基本营养成分产生一定的影响，这可能和不同养殖地区的饲养条件如水体环境和所用饲料等的差异有关。王术娥等[12]对罗非鱼的研究也表明不同的养殖产地可对其营养成分有所影响，湖北省养殖的罗非鱼背肉中脂肪含量要高于广东省。
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表 1 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉的营养组成 Tab.1 The basic nutritional composition in dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions |
ATP及其降解产物是鱼肉中核苷酸及其关联化合物的重要组成部分，ATP的降解是一个相对复杂的动态过程，一般认为，鱼类死后肌肉中ATP的降解途径为[10]：ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx。其中对鱼肉滋味有主要贡献的是IMP和AMP，IMP降解生成HxR的速度相对较慢，因此IMP会在新鲜的鱼肉中得到积累，是鱼类的一种重要呈味核苷酸类物质，是鲜味极强的风味增强剂，与谷氨酸共存时有显著的风味协同作用[13]；AMP有抑制苦味的特性，能使食品产生理想的咸味与甜味，而且和IMP结合能提高鲜味强度[10]。
滋味活性值(taste active value，TAV)为样品中呈味物质浓度的测量值与其本身味道阈值的比值，TAV≥1时，表明此呈味物质对于样品的整体滋味有明显影响，数值越大其贡献越大；TAV＜1时，此呈味物质对整体滋味贡献不明显[14]。AMP和IMP的味道阈值分别为50和25 mg/100g[15]，由图 1和2可知，虹鳟鱼鱼肉中AMP的TAV值小于1，而IMP的TAV值大于1，对虹鳟鱼的滋味有着重要的贡献。相同产地虹鳟鱼的背肉和腹肉中AMP的含量均无显著性差异(P>0.05)；而对于同一部位鱼肉，尽管采用同样的方式对不同产地虹鳟鱼进行处死取肉分装等处置步骤，结果表明不同产地间虹鳟鱼的AMP含量仍存在显著性差异(P < 0.05)，其中新疆虹鳟鱼含量最高，北京次之，青海虹鳟鱼含量最低，这可能是由于其生长发育环境的不同等原因所导致，新疆虹鳟鱼背肉和腹肉的AMP含量分别是青海虹鳟鱼的3.92和4.33倍。北京养殖的虹鳟鱼背肉和腹肉中IMP含量差异不显著，而新疆和青海虹鳟鱼背肉的IMP含量均显著高于腹肉，分别是腹肉的1.20和1.22倍，施文正等[16]研究草鱼不同部位中的滋味物质含量，结果也表明草鱼背肉中IMP含量高于腹肉，AMP含量差别较小；不同养殖产地虹鳟鱼鱼肉的IMP含量也存在明显差别，其中北京和青海虹鳟鱼IMP含量差异相对较小，且均显著低于新疆虹鳟鱼的IMP含量，新疆虹鳟鱼背肉和腹肉中IMP含量分别是1 895.65 mg/kg和1 569.70 mg/kg，是北京虹鳟鱼的1.33和1.13倍。这表明新疆养殖的虹鳟鱼有更高的AMP和IMP含量，可能使虹鳟鱼的滋味更加鲜美。
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图 1 不同产地虹鳟背肉和腹肉中AMP含量
Fig. 1 The AMP content in dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
不同小写字母表示同一产地不同部位间有显著性差异(P < 0.05)，不同大写字母表示同一部位不同产地间有显著性差异，图 2-4同 There are significant differences between different lowercase letters in different parts of the same region (P < 0.05), and different capital letters indicate significant differences between different regions of the same part. The same in Fig. 2-4 |
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图 2 不同产地虹鳟背肉和腹肉中IMP的含量
Fig. 2 The IMP content in dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
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游离氨基酸(free amino acid，FAA)是一类重要的滋味成分，分别呈现出酸、甜、苦以及鲜味等独特的滋味，其含量会直接影响食品的鲜美程度，但FAA对滋味的影响又十分复杂，不仅与种类和含量有关，还与其本身阈值有关，而且不同的氨基酸之间以及氨基酸与肌苷酸等其他成分之间还存在相互协同作用[17]。表 2为不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中游离氨基酸的含量(除色氨酸因酸性条件受到破坏外，共检测到17种游离氨基酸)。虹鳟鱼鱼肉中含量较高的游离氨基酸主要有谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、赖氨酸(Lys)和组氨酸(His)等，其中谷氨酸为重要的鲜味氨基酸，且与IMP有着显著的协同增强作用，因此对鱼肉的滋味有相对重要的贡献，3种虹鳟鱼中谷氨酸的含量均在200 mg/kg左右，新疆虹鳟鱼含量最高，青海最小，要明显高于草鱼、白鲢等常见淡水鱼鱼肉中的谷氨酸含量[4, 16]，表明虹鳟鱼的味道相比我国大宗淡水鱼可能会更鲜一些；Gly和Ala对鱼肉的甜味有贡献，与Glu、肌苷酸等其他呈味物质也有协同作用[10]；His本身呈苦味，但起到增强风味的效果，形成某些水产品中的“肉香”特征[4]，其味道阈值为200 mg/kg，6组样品His的含量均超过阈值，表明His对虹鳟鱼的滋味有重要贡献，其中青海虹鳟鱼的His含量要显著高于北京和新疆养殖的虹鳟鱼，这可能与水温、光照等生长环境和养殖方式等有关；虹鳟鱼中Lys含量也相对较高，表明虹鳟鱼具有丰富的营养价值。
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表 2 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中游离氨基酸的含量 Tab.2 The free amino acid content of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions |
北京和新疆虹鳟鱼的背肉和腹肉中游离氨基酸总量差异不显著(P>0.05)，而青海养殖的虹鳟鱼腹肉中游离氨基酸总量显著高于背肉(P < 0.05)；对于同一部位鱼肉，3个产地的虹鳟鱼存在显著性差异，游离氨基酸总量的高低依次为：新疆>北京>青海，新疆虹鳟鱼背肉的游离氨基酸总量分别是北京和青海的1.09和1.41倍(图 3)。
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图 3 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中游离氨基酸的总量
Fig. 3 The amount of free amino acids of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
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鲜、甜味氨基酸主要包括Asp、Thr、Ser、Glu、Gly、Ala和Pro 7种，其中Asp和Glu是呈鲜味的特征氨基酸，其他5种和甜味相关[18]。相同养殖产地的虹鳟鱼背肉和腹肉中鲜甜味氨基酸的含量相差较小，无显著性差异(P>0.05)；而不同产地对鱼肉中鲜甜味氨基酸有显著影响，含量大小顺序和游离氨基酸总量相同，新疆虹鳟鱼含量最高，北京次之，青海最低，其中新疆虹鳟鱼背肉的鲜甜味氨基酸含量分别是北京和青海虹鳟鱼的1.39和2.55倍(图 4)。综合分析表明，背肉和腹肉中游离氨基酸差别相对较小，3种产地中新疆养殖的虹鳟鱼鱼肉的游离氨基酸水平相对更好。
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图 4 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中鲜甜味氨基酸的总量
Fig. 4 The umami and sweet amino acids content of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
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电子鼻是一种新型的气味指纹采集仪器，由气敏传感器阵列、模式识别系统、信号处理器系统等部分组成，利用响应曲线识别样品的气味，对其进行判别和分析[19]。主成分分析(PCA)是对传感器响应的特征向量矩阵进行数据转换和降维，并做线性分类，在损失很少信息的前提下将多个指标转变为几个重要综合指标，最后结果以二维散点图形式显示[20]。水产品风味形成是一个极其复杂的过程，其中生长环境因素对其风味的影响最为复杂，也最难控制[21]。不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉电子鼻数据的主成分分析如图 5所示，第一主成分(PC1)贡献率达到了98.85%，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)贡献率之和达99.46%，这表明这个主成分分析可以很好地反映样品鱼肉原有的多指标信息。判别指数(Discrimination index, DI)表示对样品的判别质量给出的一个评价，判别指数为正，表明各个组间相互独立，判别指数最大值是100，越接近100说明效果越好；判别指数为负，表明各组间轮廓有所重叠，不能很好区分。本实验的DI值为-26，表明存在不能有效区分的样品组。由图 5可知，北京虹鳟鱼和新疆虹鳟鱼的气味轮廓相距较近，且背肉和腹肉间也有相互重叠，不能有效区分，说明北京和新疆虹鳟鱼鱼肉的气味较为接近，且背肉和腹肉之间气味无明显差别；而青海虹鳟鱼样品的数据点相距其他几组数据点距离相对较大，可以得到有效区分，且背肉和腹肉的气味轮廓也可被区分开，这表明青海养殖的虹鳟鱼鱼肉的气味和北京及新疆虹鳟鱼相比有明显区别，且其背肉和腹肉有所不同。
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图 5 各组样品电子鼻数据的主成分分析(PCA)图
Fig. 5 PCA analysis of E-nose for each sample
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采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气质联用仪(GC-MS)对不同产地虹鳟鱼鱼肉的挥发性物质进行分析检测，得到挥发性物质的总离子流图如图 6所示。
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图 6 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中挥发性成分总离子峰图
Fig. 6 TIC of volatile compounds of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
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各组样品的图谱经计算机谱库检索以及资料分析，对挥发性物质进行分析鉴定。不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中挥发性物质的相对含量如表 3所示，北京、新疆和青海虹鳟鱼背肉中分别检测到37、25和32种挥发性物质，腹肉中分别检测到35、24和29种挥发性物质，主要分为醛酮类、醇类、烷烃类、芳香族以及其他类等几类物质，其中以醛酮类和醇类为主，主要来源于多不饱和脂肪酸的氧化降解、氨基酸的降解或微生物的氧化等[22]，含量相对较高的挥发性物质有己醛、庚醛、壬醛、2, 3-辛二酮、1-辛烯-3-醇、1-己醇等，另外，2, 6-壬二烯醛、2, 4-癸二烯醛等不饱和醛阈值相对较低，也可能对虹鳟鱼气味有一定贡献[23]。在6组样品中己醛相对含量均为最高，其普遍存在于淡水鱼中，具有青草气味，常常会与八碳或九碳挥发性物质混合在一起共同对其香味产生贡献[4]，新疆和青海养殖的虹鳟鱼中己醛含量明显高于北京组，青海虹鳟鱼中背肉己醛含量要显著高于腹肉(P < 0.05)；庚醛和辛醛等可能和鱼肉腥味有关；壬醛是油酸氧化的产物呈现出油脂香味[24]；1-辛烯-3-醇是一种亚油酸的氢过氧化物的降解物，具有类似蘑菇的气味[25]，其在北京和新疆虹鳟鱼肉中的含量显著高于青海虹鳟鱼，其中新疆虹鳟鱼背肉中的含量又显著高于腹肉；1-己醇等醇类与植物性气味和果香相关[4]，但其阈值相对较高，因此可能对虹鳟鱼气味的贡献相对较小；烷烃类物质相对含量较小，对虹鳟鱼鱼肉的气味影响相对较小。
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表 3 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中挥发性物质的相对含量 Tab.3 The relative contents of volatile compounds of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions |
由表 3和图 7可知，北京和新疆虹鳟鱼背部和腹部的醛酮类和醇类的相对含量均无显著性差异(P>0.05)；青海虹鳟鱼背肉中醛酮类物质的相对含量显著高于腹肉(P < 0.05)，为腹肉的1.05倍，而醇类物质的相对含量则显著低于腹肉，腹肉中含量为背肉的1.45倍。不同产地间虹鳟鱼的醛酮类含量有显著性差异，含量大小依次为青海>新疆>北京，青海虹鳟鱼背肉中醛酮类含量分别是北京和新疆的1.18和1.12倍，腹肉分别是1.14和1.07倍，这可能导致青海虹鳟鱼鱼肉的气味相对更腥一些；北京和新疆虹鳟鱼的醇类相对含量无显著性差异，且均显著高于新疆虹鳟鱼，其中北京虹鳟鱼背部和腹部中醇类的相对含量分别是青海组的1.75和1.33倍。醛酮类和醇类相对含量的变化趋势和电子鼻主成分分析结果相似。北京和新疆虹鳟鱼中有检测到甲苯、奈等芳香族化合物，而青海养殖的虹鳟鱼中未检测到，这表明青海的养殖水域环境可能更加良好，污染较少。
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图 7 不同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中各类挥发性物质含量的变化
Fig. 7 The relative contents of volatile compounds of dorsal and belly meat of rainbow trout in different regions
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青海虹鳟鱼的水分显著低于北京和新疆(P < 0.05)，而粗脂肪含量显著高于北京和新疆；相同产地虹鳟鱼背肉和腹肉的基本营养成分也存在一些较小的差异，北京虹鳟鱼腹肉的粗脂肪含量显著高于背肉，新疆虹鳟鱼背肉的蛋白含量要高于腹肉，青海虹鳟鱼背肉和腹肉的水分含量有显著差异。
相同产地虹鳟鱼背肉和腹肉中AMP和游离氨基酸的含量无明显区别(P < 0.05)，新疆和青海虹鳟鱼背肉中IMP含量显著高于腹肉；3个产地的虹鳟鱼鱼肉中AMP、IMP和FAA的含量均有显著性差异，且均表现为新疆>北京>青海，表明新疆养殖的虹鳟鱼滋味可能更加鲜美。
电子鼻分析表明北京和新疆虹鳟鱼肉的气味较为接近，而与青海虹鳟鱼有明显区别，且青海虹鳟鱼背肉和腹肉也有所不同；GC-MS分析表明虹鳟鱼鱼肉中挥发性物质主要以醛酮类和醇类物质为主，北京和新疆虹鳟鱼背肉和腹肉中醛酮类和醇类的相对含量无显著性差异，青海虹鳟鱼鱼肉中醛酮类相对含量显著高于北京和新疆，而醇类显著低于其他两地。表明青海养殖虹鳟鱼相比其他两地气味有明显不同。综合分析，3个不同产地的虹鳟鱼风味品质存在着一定的差异，这可能与其养殖方式、水体环境和投喂饲料等有关，之后我们将进一步深入研究具体养殖环境对虹鳟鱼营养和风味品质的影响，以期优化虹鳟鱼的养殖技术，为虹鳟鱼养殖业的健康快速发展提供一些数据和理论依据。
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2. The Key Laboratory of Ecology and Biological Resources in Yarkand Oasis at Colleges & Universities under the Department of Education of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Kashgar University, Kashgar 844000, Xinjiang, China;
3. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China