電子束輻照對細(xì)點圓趾蟹肉營養(yǎng)及滋味成分的影響

梅卡琳，宣仕芬，譚貝貝，張進(jìn)杰，樓喬明，盧佳芳，楊文鴿*

（寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江省動物蛋白食品精深加工重點實驗室，浙江 寧波 315211）

細(xì)點圓趾蟹俗稱“沙蟹”，味道鮮美、營養(yǎng)豐富，屬廣溫廣鹽性蟹類，盛產(chǎn)于我國黃海、東海，也分布于日本、澳大利亞、印度洋等國家和地區(qū)[1]。細(xì)點圓趾蟹資源豐富，也是我國主要開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)蟹類之一，目前主要加工成蟹肉罐頭或冷凍調(diào)理蟹肉制品。螃蟹是聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的8 大類引起過敏的食物之一，隸屬于梭子蟹科圓趾蟹屬的細(xì)點圓趾蟹也不例外[2]。因此，采用適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚斫档托啡猱a(chǎn)品的過敏性，同時又不破壞其原有的營養(yǎng)及滋味極其重要。

作為一種非熱加工技術(shù)，輻照在食品殺菌、減少食品損失、降解或破壞食品過敏原和有害殘留物等方面有明顯優(yōu)勢，同時輻照對蛋白質(zhì)等生化大分子具有獨特的改性作用，能引起肌肉蛋白生化特性、化學(xué)作用力及構(gòu)象的改變，從而對蛋白的功能特性產(chǎn)生影響[3-4]。姚周麟等[5]研究表明，利用3～6 kGy劑量電子束處理即食魷魚絲，可最大限度地控制貯藏期間微生物的繁殖，并較好地保持其感官品質(zhì)；Byun等[6]證明蝦原肌球蛋白溶液和蝦肉經(jīng)0～10 kGy劑量輻照，其致敏性隨著劑量的增加而減少；Shi Yan等[7]采用0～10 kGy的γ射線輻照魚肉肌原纖維，發(fā)現(xiàn)0～4 kGy時總巰基含量并無明顯變化，而活性巰基的含量明顯減少；Jaczynski等[8]研究發(fā)現(xiàn)6～8 kGy電子束輻照可有效提高鱈魚糜的凝膠特性。然而，輻照時食品中的蛋白質(zhì)、脂類等易與水輻解產(chǎn)生的離子和自由基作用而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其營養(yǎng)和滋味成分發(fā)生變化。如劉春泉等[9]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)1～9 kGy的60Co-γ射線輻照，河蝦各種氨基酸含量均有增加，氨基酸總量增加幅度達(dá)0.33%～24.62%；程述震等[10]認(rèn)為30、150、300 kGy劑量電子束輻照對冷卻牛肉蛋白質(zhì)和氨基酸組分沒有顯著影響；李超等[11]發(fā)現(xiàn)泥蚶經(jīng)5～7 kGy輻照后，總脂肪酸相對含量下降明顯，而不飽和脂肪酸相對含量則上升；Bu Tingting等[12]同樣認(rèn)為輻照會加速金槍魚肉蛋白和脂質(zhì)氧化，且5 kGy輻照劑量會顯著改變魚肉感官特性。因此利用輻照技術(shù)處理食品的同時，分析其營養(yǎng)和滋味成分的變化十分必要，有利于在保證輻照對象營養(yǎng)、風(fēng)味等方面不發(fā)生負(fù)面影響的基礎(chǔ)上，確定適宜的輻照劑量。本實驗室前期研究表明，利用電子束輻照可降低細(xì)點圓趾蟹蟹肉的致敏性，本研究利用高效液相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用研究分析輻照對蟹肉的營養(yǎng)和滋味成分的影響變化規(guī)律，旨在為水產(chǎn)品加工中科學(xué)利用電子束輻照技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

細(xì)點圓趾蟹（Ovalipes punctatus）冷凍蟹肉由浙江舟山市常青海洋食品有限公司提供。

乙腈、甲醇（均為色譜級） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

L-8800型全自動氨基酸分析儀 日本日立公司；1260高效液相色譜分析儀 美國Agilent公司；GC-MSQP 2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；Biofuge Stratos型臺式高速冷凍離心機(jī) 德國Thermo Scientific公司；NBL-1020型電子直線加速器 寧波超能科技股份有限公司；XF-D型內(nèi)切式勻漿機(jī) 寧波新芝生物科技有限公司；FWT-60薄膜劑量計 北京恒遠(yuǎn)安諾科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 電子束輻照處理

取冷凍蟹肉，聚乙烯袋真空包裝（250 g/包）。采用NBL-1020型電子直線加速器（10 MeV）進(jìn)行輻照，輻照劑量分別為0、1、3、5、7、9 kGy，劑量率為1 kGy/s。吸收劑量采用FWT-60薄膜劑量計標(biāo)定，該劑量計經(jīng)中國計量科學(xué)院比對，劑量誤差小于±3%。每組劑量設(shè)3 個平行，輻照時樣品單包排列，不重疊，以保證輻照均勻，其中0 kGy劑量為對照組。

1.3.2 氨基酸組成的測定

參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》[13]進(jìn)行測定。凍干蟹肉用6 mol/L HCl溶液水解22 h，氨基酸分析儀測定水解液中的氨基酸含量；樣品經(jīng)5 mol/L NaOH溶液水解后，采用可見-分光光度法測定色氨酸含量。

1.3.3 氨基酸營養(yǎng)評價

根據(jù)FAO/WHO建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)模式[14]進(jìn)行評價，蟹肉的氨基酸評分按公式（1）進(jìn)行計算：

1.3.4 脂肪酸含量的測定

參照文獻(xiàn)[15]，并略作修改。取10 g凍干蟹肉，加入200 mL氯仿-甲醇（2∶1，V∶V）混合液，超聲30 min，并浸提24 h；過濾后，濾液用70 mL 0.9%氯化鈉溶液洗滌，靜置分層后，取氯仿層，經(jīng)無水硫酸鈉干燥和減壓濃縮，得蟹肉總脂肪酸。取10 mg總脂肪酸，加入1 mL 10%濃硫酸-甲醇溶液，于60 ℃水浴甲酯化30 min，冷卻后加入1 mL正己烷振蕩，靜置分層，取上清液用于高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。

色譜條件：DB-Wax柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250 ℃，分流比1∶50，進(jìn)樣量1 μL；程序升溫：150 ℃保持3.5 min，以20 ℃/min升溫至200 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min升至280 ℃，保持20 min，整個分析過程47 min。檢測器溫度為280 ℃。

質(zhì)譜條件：電子電離源，溫度200 ℃；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍m/z 50～650。1.3.5 游離氨基酸組成測定

采用熱水提取法[16]提取蟹肉中的游離氨基酸。準(zhǔn)確稱取蟹肉5 g，加預(yù)冷蒸餾水15 mL，均質(zhì)后沸水浴5 min，冷卻后10 000 r/min冷凍離心10 min，收集上清液。沉淀續(xù)加預(yù)冷蒸餾水10 mL，重復(fù)上述過程，合并2 次上清液，純水定容至25 mL，過0.22 μm微孔濾膜。濾液經(jīng)柱前衍生化處理，高效液相色譜儀測定氨基酸含量。

色譜條件：色譜柱Agilent Zorbax Eclipse-AAA（4.6 mm×150 mm，3.5 μm)；柱溫40 ℃；流動相A：40 mmol/L NaH2PO4溶液（pH 7.8），流動相B：乙腈-甲醇-水（體積比45∶45∶10），流動相所用溶劑均為色譜級；流速2 mL/min。

1.3.6 呈味核苷酸含量的測定

參考SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標(biāo)K值的測定 高效液相色譜測定法》[17]。

1.3.7 味道強(qiáng)度值與味精當(dāng)量

味道強(qiáng)度值（taste activity value，TAV）是呈味物質(zhì)在樣品中的含量與其對應(yīng)的味道閾值的比值。當(dāng)呈味物質(zhì)的TAV大于1時，該呈味物質(zhì)對樣品的呈味具有貢獻(xiàn)，其值越大貢獻(xiàn)越大，反之則對呈味貢獻(xiàn)不大[18-19]。

味精當(dāng)量（equivalent umami concentration，EUC）表示呈味核苷酸（包括5’-肌苷酸二鈉（disodium 5’-inosinate，IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenylic acid，AMP）、5’-鳥苷酸二鈉（disodium 5’-guanylate，GMP））與鮮味氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸）的鮮味協(xié)同效應(yīng)，EUC值以產(chǎn)生一定鮮味強(qiáng)度的單一谷氨酸單鈉質(zhì)量計，按公式（2）進(jìn)行計算[20]：

EUC/%=∑aibi＋1 218（∑aibi）（∑ajbj） （2）

式中：ai為鮮味氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%；bi為鮮味氨基酸的相對鮮度系數(shù)，其中Asp為0.077，Glu為1；aj為呈味核苷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%；bj為呈味核苷酸的相對鮮度系數(shù)，其中IMP為1，AMP為0.18，GMP為2.3；1 218為協(xié)同作用常數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分分析

2.1.1 蟹肉氨基酸組成和含量分析

表 1 電子束輻照對蟹肉氨基酸組成和含量的影響（以干質(zhì)量計）Table 1 Effect of EB irradiation on amino acid composition of crab meat

由表1可以看出，輻照未對氨基酸種類產(chǎn)生影響，各組蟹肉均具有人體所必需的8 種氨基酸，所有氨基酸中谷氨酸含量最高，其次為天冬氨酸、亮氨酸、賴氨酸和精氨酸。電子束輻照對蟹肉的氨基酸含量產(chǎn)生不同程度的影響，與對照組相比，除1 kGy組蟹肉總必需氨基酸量略有上升，3、5 kGy組蟹肉總必需氨基酸量及1、3、5 kGy組蟹肉總氨基酸、總非必需氨基酸量均略有下降，而7、9 kGy組降低明顯。輻照處理會電離水溶液產(chǎn)生自由基，進(jìn)而攻擊蛋白質(zhì)多肽鏈?zhǔn)怪當(dāng)嗔?，肽鏈中氨基酸殘基的脫氨、脫羧和氧化作用增?qiáng)，導(dǎo)致各氨基酸含量發(fā)生改變，但由于氨基酸結(jié)構(gòu)及其對電子束敏感度的不同，輻照對各種氨基酸的影響程度不一[21]。如李湘等[22]發(fā)現(xiàn)不同劑量的電子束輻照對大米的氨基酸含量與組成無明顯影響；李超等[11]認(rèn)為除9 kGy劑量外，1、3、5、7 kGy劑量電子束輻照對泥蚶肉氨基酸總量無顯著影響；2.5 kGy60Co-γ射線處理海鯛，魚肉蛋白的氨基酸總量增加，其中天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸、精氨酸、半胱氨酸、纈氨酸和亮氨酸相對含量增加顯著，而谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸等下降[23]。

2.1.2 蟹肉的氨基酸營養(yǎng)評價

根據(jù)FAO/WHO的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其必需氨基酸占總氨基酸40%左右，必需氨基酸與非必需氨基酸之比在60%以上，由表1可知，各組蟹肉必需氨基酸與總氨基酸之比、必需氨基酸與非必需氨基酸之比均超過40%和60%，均屬于質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)；與對照組相比，輻照組蟹肉必需氨基酸與總氨基酸之比、必需氨基酸與非必需氨基酸之比均有所增加。

氨基酸評分可用于初步評估蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，確定限制性氨基酸的種類，評價混合膳食或強(qiáng)化食品的營養(yǎng)價值。根據(jù)FAO/WHO建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)模式，各組蟹肉的氨基酸評分如表2所示。除纈氨酸、色氨酸外，輻照前后蟹肉必需氨基酸的氨基酸評分均大于1，第1限和第2限制性氨基酸均未發(fā)生改變，仍分別為纈氨酸和色氨酸。楊文鴿等[24]研究發(fā)現(xiàn)輻照不改變醉泥螺的限制性氨基酸種類，但經(jīng)1、3、5 kGy輻照后，泥螺肉氨基酸總量、必需氨基酸總量及各必需氨基酸的氨基酸評分增加；本實驗結(jié)果也顯示細(xì)點圓趾蟹蟹肉能為人類提供優(yōu)質(zhì)蛋白，輻照處理對蟹肉的氨基酸組成及其營養(yǎng)價值沒有明顯的不利影響。

表 2 電子束輻照對蟹肉氨基酸評分的影響Table 2 Effect of EB irradiation on amino acid scores of crab meat

2.1.3 蟹肉脂肪酸組成分析

由表3可見，各組蟹肉中均檢測出18 種脂肪酸，含量最高的均為二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA），其次為二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）、軟脂酸和油酸，對照組中這4 種脂肪酸占總脂肪酸的68.77%。蟹肉中不飽和脂肪酸含量豐富，對照組中不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量72.39%，經(jīng)1、3、5、7 kGy和9 kGy劑量電子束處理后的蟹肉不飽和脂肪酸含量均有所降低，但仍分別為71.83%、71.39%、71.16%、71.15%和70.55%。Formanek等[25]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過輻照處理后的牛肉，其不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的含量均發(fā)生改變；而傅俊杰等[26]用1～10 kGy60Co-γ射線輻照處理海蝦和河蝦仁，顯示輻照前后蝦仁的脂肪酸含量變化不明顯。隨著輻照劑量增加，細(xì)點圓趾蟹蟹肉飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量逐漸增加，而多不飽和脂肪酸含量逐漸降低，但不同劑量電子束輻照對飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量均無明顯影響（P＞0.05）。

表 3 電子束輻照對蟹肉脂肪酸組成及其相對含量的影響Table 3 Effect of EB irradiation on fatty acid composition of crab meat

細(xì)點圓趾蟹蟹肉富含EPA、DHA、花生四烯酸等多不飽和脂肪酸，對照組EPA、DHA和花生四烯酸的相對含量分別達(dá)到17.85%、21.46%和6.18%，經(jīng)電子束輻照處理后，蟹肉EPA和DHA含量沒有顯著變化，而花生四烯酸含量顯著上升（P＜0.05）。蟹肉中富含的花生四烯酸是人體必需脂肪酸之一，EPA和DHA對人體也有很高的營養(yǎng)價值，在一定程度上可以預(yù)防血栓等疾病的產(chǎn)生。

2.2 滋味成分分析

2.2.1 蟹肉中的游離氨基酸含量分析

游離氨基酸可以賦予食品酸、苦、甜或鮮等滋味特征，對食品滋味具有重要影響。由表4可知，細(xì)點圓趾蟹蟹肉中共檢出14 種游離氨基酸，根據(jù)呈味性將其分為鮮味、甜鮮味、苦味和苦略甜味氨基酸，其中含量較高的游離氨基酸主要有呈鮮味的天冬氨酸、呈甜鮮味的甘氨酸和丙氨酸、呈苦略甜味的精氨酸和賴氨酸。隨輻照劑量的增加，天冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸含量均有不同程度的增加；纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；賴氨酸、組氨酸、精氨酸含量均有不同程度的減少；苯丙氨酸含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。

表 4 電子束輻照對蟹肉游離氨基酸含量的影響Table 4 Effect of EB irradiation on free amino acid content of crab meat

圖 1 電子束輻照對蟹肉各類游離氨基酸總量的影響Fig. 1 Effect of EB irradiation on the total content of free amino acids in crab meat

由圖1可知，隨著輻照劑量增強(qiáng)，游離氨基酸總量呈下降趨勢，但各種味感氨基酸含量的變化不一致，其中鮮味、甜鮮味、苦味氨基酸總量明顯增加，苦略甜味氨基酸總量顯著降低。對照組鮮味、甜鮮味氨基酸含量分別為220.98、535.66 mg/100 g，輻照組各鮮味、甜鮮味氨基酸含量及其總量均高于對照組，并且在鮮味、甜鮮味氨基酸中，除絲氨酸外，其余游離氨基酸的含量均高于各自呈味閾值，說明輻照可以使蟹肉的鮮、甜鮮味氨基酸含量增加，提升蟹肉良好滋味。對照組苦味氨基酸含量為411.09 mg/100 g，輻照組苦味氨基酸含量均有所增加，但由于苦味氨基酸中異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸呈味閾值均很高，蟹肉中異亮氨酸和亮氨酸含量均未達(dá)到其呈味閾值，因此輻照后仍不會呈現(xiàn)苦味，對蟹肉滋味的影響不大。游離氨基酸含量變化有多方面原因，輻照導(dǎo)致蛋白質(zhì)降解而產(chǎn)生部分游離氨基酸，可能加速氨基酸的脫氨脫羧作用，也可能使附著在蛋白質(zhì)上的游離氨基酸脫落，從而更容易溶解在水中[27]。輻照后蟹肉中游離的苦略甜味氨基酸含量明顯下降，而呈現(xiàn)苦略甜味的3 種氨基酸均為堿性氨基酸，原因可能與輻照導(dǎo)致氨基酸的脫氨作用有關(guān)。綜上所述，輻照處理對游離氨基酸含量產(chǎn)生影響，總體上對蟹肉游離氨基酸的呈味有一定改善作用。

2.2.2 蟹肉中的呈味核苷酸分析

由表5可知，對照組蟹肉AMP和IMP含量分別為64.24、78.45 mg/100 g，輻照處理后蟹肉AMP和IMP含量均有升高，且在5 kGy輻照條件下增幅均達(dá)到最大值，分別增加23.49%和39.94%。對照組蟹肉GMP含量為25.23 mg/100 g，輻照導(dǎo)致蟹肉GMP含量的降低，尤其在5 kGy及以上劑量組蟹肉GMP含量下降明顯。輻照前后AMP的TAV均大于1，說明AMP對蟹肉的整體滋味有顯著影響；GMP的TAV在5 kGy和9 kGy時小于1，對整體滋味貢獻(xiàn)不再顯著；在對照組和輻照組蟹肉中TAV最高的呈味核苷酸均為IMP，說明IMP是細(xì)點圓趾蟹蟹肉的主要特征呈味核苷酸，且輻照后蟹肉中IMP的TAV均高于對照組，因此輻照可使呈味核苷酸濃度升高，對蟹肉鮮味有促進(jìn)作用。

EUC能更直觀地表示游離氨基酸和呈味核苷酸的作用以及它們之間的協(xié)同增鮮效應(yīng)[28-29]。由表6可知，對照組蟹肉EUC值為13.72%，輻照處理后蟹肉的EUC值均高于對照組，說明輻照具有增強(qiáng)蟹肉的鮮味效果，其中1 kGy組達(dá)到最高，為17.92%，而9 kGy組EUC值增幅最小，說明9 kGy劑量對蟹肉的提鮮效應(yīng)較小。

表 5 電子束輻照對蟹肉呈味核苷酸含量及其TAV的影響Table 5 Effect of EB irradiation on the contents and TAV values of tasty nucleotides in crab meat

表 6 電子束輻照對蟹肉EUC值的影響Table 6 Effect of EB irradiation on EUC value of crab meat

3 結(jié) 論

1～9 kGy電子束輻照處理后蟹肉的氨基酸種類未發(fā)生變化，7 kGy及以上劑量組蟹肉總氨基酸和非必需氨基酸含量下降比較明顯，但輻照處理對蟹肉蛋白質(zhì)總體營養(yǎng)價值沒有明顯影響。在蟹肉中共檢測出18 種脂肪酸，蟹肉不飽和脂肪酸含量豐富，與對照組相比，輻照處理后不飽和脂肪酸、EPA和DHA含量有所下降，但差異并不顯著，而花生四烯酸含量顯著上升（P＜0.05）。輻照后蟹肉的游離氨基酸總量逐漸降低，但呈現(xiàn)鮮味、甜鮮味氨基酸含量增加，苦略甜味氨基酸含量減少，同時輻照組蟹肉的呈味核苷酸AMP和IMP含量、EUC值均高于對照組，說明1～9 kGy輻照可以促進(jìn)蟹肉鮮美滋味的產(chǎn)生，對蟹肉滋味有積極貢獻(xiàn)作用?？傮w上，1～9 kGy電子束輻照劑量對蟹肉蛋白的營養(yǎng)價值、脂肪酸組成沒有明顯影響，在一定程度上還能改善蟹肉滋味，可用于蟹肉前處理。