期刊名称：LWT

影响因子：6.6

DOI：https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116957

1.研究内容

金鲳鱼是优质蛋白质的主要来源，但其肌肉品质会受到不同养殖环境的影响，从而影响其营养价值和市场适销性。本研究旨在评估贝州湾内河口、近海和远海养殖环境下的金鲳鱼肌肉品质。采用了标准化的评估方案，通过热分析来评估关键的质量参数，包括基本营养成分、氨基酸、脂肪酸、挥发性物质、风味核苷酸和热稳定性。使用统计比较方法对不同环境的数据进行了分析，研究表明远海养殖环境下的金鲳鱼具有更优的营养成分，其水分、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、必需氨基酸、不饱和脂肪酸和风味核苷酸含量更高。这些发现表明了近海水产养殖环境能够提升金鲳鱼肌肉的品质，近海水产养殖环境对金鲳鱼养殖有指导意义。

本研究的主要内容如下：（1）研究不同养殖环境对金鲳鱼的肌肉基础营养成分（水分、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪）的影响。（2）分析不同环境中金鲳鱼的肌肉质地特性（硬度、弹性、咀嚼性等）（3）评估养殖环境对金鲳鱼肌肉营养和风味成分的影响；（4）基因表达分析和热稳定性实验，揭示养殖环境通过调控生理代谢提升肌肉品质的潜在机制。

2.研究结果

（1）研究不同养殖环境对金鲳鱼的肌肉基础营养成分（水分、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪）的影响

对来自不同水产养殖区域的金鲳鱼的组成成分和营养质量的分析显示，不同养殖环境之间在水分、粗灰分、粗蛋白和粗脂肪含量方面存在显著差异（P<0.05）（图1）。具体而言，北海养殖区金鲳鱼肌肉中的水分含量没有显著差异，而近海养殖区的水分含量最低（F3）。北海B2和B3生产区的灰分含量显著高于其他地区（P<0.05），而其他养殖区之间没有显著差异（P>0.05）。此外，近海养殖区的金鲳鱼肌肉中的粗蛋白和粗脂肪含量相对高于河口地区。营养元素在我们身体中起着关键作用，鱼肉因其氨基酸比例均衡和含有必需脂肪酸而被广泛认为是高质量的蛋白质来源，需要从鱼类中摄入更多的蛋白质和脂肪。在远海水产养殖区捕获的金鲳鱼肌肉中所检测到的较高粗蛋白和粗脂肪含量表明，这些区域提供了更为有利的生长环境，从而使其营养品质优于远海和河口地区。近海区域海水的高水质和大量交换使得塔氏藻的生长环境更加有利，因为这些海域受到的污染物影响小于河口水域，而河口水域往往会积聚工业和城市废水，废水污染会引入重金属和有机污染物，从而对鱼类的生长和健康产生负面影响。此外，近海区域通常具有更稳定的盐度和温度，这能减轻鱼类的代谢压力，并提高其对营养物质的吸收和保留能力。不同环境中的鱼类觅食行为和活动水平也会对营养成分产生影响。在近海区域，更强的水流和更高的波浪活动可能会增加金鲳鱼的活动，促进肌肉发育和蛋白质含量的增加。这些区域丰富的多样天然猎物也有助于鱼类肌肉获得更优质的营养成分。总之，这项分析表明，与河口区域相比，近海水产养殖区域为金鲳鱼的生长和营养提供了更有利的环境，突显了近海养殖在金鲳鱼养殖方面具有卓越的优势。

图1. 不同养殖环境下的金鲳鱼肌肉营养成分。注释：F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区域；2：近海区域；3：远海区域（水分、灰分、粗蛋白和脂肪含量分别表示每100克肌肉中的占比）。

（2）分析不同环境中金鲳鱼的肌肉质地特性（硬度、弹性、咀嚼性等）

图2. 不同养殖环境下肌肉的肉质。F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区域；2：远海区域；3：近海区域。硬度（a）、胶粘性（b）、粘合性（c）、黏聚性（d）、弹性（e）和咀嚼性（f）。

表1总结了来自不同水产养殖区的金鲳鱼的感官评价分数。在不同地区的样品中，在质地（硬度和咀嚼性）、风味（鲜味）和总体可接受性等感官属性上观察到显著差异。在近海水产养殖的肌肉样本中，质地（硬度和咀嚼性）、风味（鲜味）和总体可接受性的感官评分始终最高，表明肉质良好。相比之下，来自河口水产养殖的肌肉样本得分最低，表明肉质相对较差。感官评估分数和仪器测量之间的相关性分析表明高度正相关（表1）。这表明工具的仪器测量指标，例如硬度和咀嚼性，是感官感知的可靠指标。这些措施之间的高度相关性（接近1.0）意味着通过仪器分析检测到的变化可能与感官体验密切相关。例如，如果仪器测量表明鱼的质地更结实，则感官也可能会认为鱼更结实。这种一致性很重要，因为它验证了使用工具方法评估质量属性，这些方法通常通过传感面板进行评估，从而提供了一种更有效、更客观的质量控制方法。此外，正相关强调了近海水产养殖持续提高金鲳鱼整体肉质的潜力，包括质地和风味，这得到了仪器数据和感官评估的证实。这些发现支持采用海上养殖实践来生产满足消费者偏好的优质鱼肉。

表1.不同养殖区域的金鲳鱼的感官评价得分、热分析以及其之间的相关性。

注：F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区域；2：远海区域；3：近海区域。感官评分以平均值±标准差的形式呈现。感官评分是使用9点享乐量表进行评估，其中1表示“极度不喜欢”，9表示“极度喜欢”质地（硬度和咀嚼性）、风味（鲜味）以及总体接受度由10名在海鲜评估方面经验丰富的训练有素的感官评估员进行评定。使用差示扫描量热法（DSC）进行热分析，以确定峰值温度和焓变化（ΔH），这些反映了金鲳鱼肌肉的热稳定性。所示的相关系数代表不同感官属性之间的相关关系。

除了感官和仪器评估外，使用差示扫描量热法（DSC）的热分析还提供了对不同水产养殖环境中金鲳鱼肌肉热稳定性的分析（表1）。近海养殖鱼类的峰值变化温度和熵变较高。这些较高的值表明，近海养殖鱼类的肌肉蛋白热稳定性更高，并表现出更强的结构完整性，这可能有助于它们卓越的感官特性，尤其是在质地方面。样品之间热稳定性的差异与感官评估结果一致，其中近海养殖的金鲳鱼在硬度和咀嚼性方面被评为更高。尽管热分析与感官评分之间没有直接关联，但来自近海环境的金鲳鱼中，蛋白质稳定性更高，这也在一定程度上解释了其质地的改善和整体质量的提高。

表2列出了来自不同水产养殖区的金鲳鱼肌肉中氨基酸成分的分析。除未检出色氨酸外，在金鲳鱼肌肉中共鉴定出17种氨基酸，包括7种必需氨基酸、2种半必需氨基酸和8种非必需氨基酸。在不同养殖环境中，金鲳鱼肌肉中总氨基酸含量（∑TAA）存在显著差异（P<0.05）。近海养殖区金鲳鱼肌肉中的氨基酸含量显著高于河口地区。北海近海区肌肉总氨基酸含量（B3）显著高于其他养殖区，总含量为22.03g/100g。在B1的肌肉中发现的总氨基酸含量最低，总含量为12.95g/100g。其中，谷氨酸和天冬氨酸都是鲜味氨基酸，在金鲳鱼肉中的含量高于其他氨基酸。氨基酸是蛋白质的组成部分，是蛋白质质量的关键指标，在评估鱼肉质量中起着不可或缺的作用。每种氨基酸都有其独特的味道，通过与其他氨基酸的单独或协同相互作用，为鱼肉独特的鲜味和香气做出贡献，使鱼的味道独一无二。与之前对金鲳鱼的研究一致。甘氨酸（Gly）和丙氨酸（Ala）被归类为甜味氨基酸，而谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）代表鲜味氨基酸，对鱼肉的整体风味和鲜味都有很大影响。与基本营养成分类似，近海地区养殖的金鲳鱼肌肉中鲜味氨基酸的含量超过远海和河口水产养殖区。这一发现突出了不同水产养殖环境对鱼肉质量的影响。鲜味氨基酸，也称为美味氨基酸（DAA），包括谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp），可显着增强鱼肉的鲜味和香气。特别是Glu作为鲜味氨基酸，在所有氨基酸中占比最高，在决定金鲳鱼的鱼肉质量方面起着关键作用。在所有样品中，必需氨基酸（EAA）占总氨基酸含量（TAA）的比例超过了40%，超过了世界卫生组织的标准（35.38%），表明金鲳鱼是一种优秀的蛋白质来源。此外，美味氨基酸（∑DAA）与总氨基酸（∑TAA）的比例在38%到39%之间，对鱼的风味贡献更大。

通过结合含量分析和氨基酸评分方法，我们全面了解不同的水产养殖环境如何影响金鲳鱼的营养和功能品质，赖氨酸（Lys）促进生长和增强免疫力。使用氨基酸评分系统（ASS）和化学评分（CS）方法，第一个限制氨基酸因农业环境而异。例如，缬氨酸（Val）是F1、F3和B3中的第一个限制性氨基酸。这些发现表明，金鲳鱼肌肉的蛋白质质量受特定氨基酸含量的影响，该氨基酸随着不同的农业环境而变化。当必需氨基酸指数（EAAI）在86到95之间时，表明金鲳鱼是优质的蛋白质来源。EAAI在除B1和Q1之外的所有区域均超过0.87，这表明金鲳鱼肌肉通常符合优质蛋白质来源的条件。总体而言，与河口地区的肌肉相比，来自近海地区的金鲳鱼肌肉的氨基酸特征显示出更高水平的甜味和鲜味氨基酸，以及更优质的营养。

（4）脂肪酸的组成、含量以及相关基因表达

图3.不同培养条件下金鲳鱼肌肉中的脂肪酸含量。注：F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区；2：远海区域；3：近海区域。

脂质作为人类的能量来源之一，主要由脂肪酸组成，这些脂肪酸提供能量以维持正常的生命活动。鱼类和其他水产品富含脂肪酸，在金鲳鱼的肌肉中发现了高含量的脂肪酸C18：1n9、C16：0和C18：2n6c，这与其他海洋生物中发现的主要脂肪酸一致。这些脂肪酸主要由初级生产者合成，并受环境显著影响。先前的研究表明，与池塘养殖的金鲳鱼相比，在海水中养殖的金鲳鱼其肌肉组织中的二十碳五烯酸（EPA，20：5n-3）和二十二碳六烯酸（DHA，22：6n-3）的含量明显更高。金鲳鱼的近海养殖，有更多机会以网箱中的野生混合鱼为食，更有利于脂肪酸的积累。这些结果表明，金鲳鱼肌肉中含有高水平的不饱和脂肪酸，高度不饱和脂肪酸可以显着增加肌肉的多汁性和香气。海洋鱼类是人类饮食中长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFA）的独特而丰富的来源，最具生物活性的必需脂肪酸（EFA）包括花生四烯酸（ARA，20：4n-6）、EPA和DHA，EPA和DHA在人体中对大脑发育和心血管健康作用尤为重要。

LC-PUFA的生物合成主要通过两条途径进行：“Δ6途径”（Δ6去饱和-延伸-Δ5去饱和）和“Δ8途径”（延伸-Δ8去饱和-Δ5去饱和），分别由α-亚麻酸（C18：3n-3）和亚油酸（C18：2n-6）触发。ELOVL（超长链脂肪酸蛋白的延伸）和FADS（脂肪酰基去饱和酶）酶在这些途径中起关键作用，在多不饱和脂肪酸的合成中相辅相成。ELOVL酶的主要功能是催化较短脂肪酸的碳链伸长以产生长链脂肪酸。在金鲳鱼中，来自脂肪酸延伸酶蛋白家族的Elovl2、Elovl4和Elovl5已被确定为参与LC-PUFA生物合成途径的关键酶。Elovl5有效地延长了C18和C20类PUFAs，而Elovl4更侧重于C20到C22LC-PUFA的延伸。我们实验室在金鲳鱼中提出的LC-PUFA合成途径如图4所示。本研究发现，在河口区到近海区的不同养殖环境中，金鲳鱼肌肉中Elovl4和Elovl5基因表达水平显著升高。这一发现表明，金鲳鱼肌肉中LC-PUFA的含量与Elovl酶的活性呈正相关。此外，FADS作为一种与ELOVL酶协同作用的关键酶，在鱼类中LC-PUFA的合成中起着至关重要的作用。研究还发现，与其他水产养殖区相比，近海地区金鲳鱼肌肉中Fads基因的表达水平显著升高，进一步证实了Elovl酶和FADS酶在生物体内LC-PUFA合成中的重要协同作用。这也表明近海水产养殖区金鲳鱼肌肉中EPA和DHA的含量相对较高。

图4.金鲳鱼PUFA合成途径，红色箭头表示在金鲳鱼中确认的途径，黑色箭头表示在其他海洋鱼类中确认的途径。

综上所述，金鲳鱼肌肉的脂肪酸组成表明，近海水产养殖环境增强了有益脂肪酸的积累，有助于在营养价值和风味方面改善肉质。如图5所示，近海培养区金鲳鱼肌肉中Elovl4和Elovl5的表达水平显著高于其他培养区（P<0.05）。Fads6基因的表达水平与Elovl4和Elovl5的表达水平呈正相关，进一步强调了这些酶在增强金鲳鱼脂肪酸谱中的作用。

图5.金鲳鱼肌肉中Elovl4、Elovl5和Fads6基因的表达水平。注：F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区域；2：远海区域；3：近海区域。Elovl4（a）、Elovl5（b）、Fads6（c）。

（5）挥发性化合物的组成和含量

在所有挥发性化合物中，醛的占比最高，占近50%。其次是酮、烷烃和醇。大量研究表明，醛的阈值相对较低，因此醛在赋予水产品风味方面起着至关重要的作用。醛主要源于脂质氧化，己醛可能由亚油酸氢过氧化物或其他不饱和醛的降解形成。因此，具有果香和青草香气的辛醛，以及油酸氧化导致鱼腥味和腐臭味的庚醛和壬醛，是导致水产品产生鱼腥味的主要因素。苯甲醛是由亚油酸降解形成的，涉及其他非脂质氧化途径，如氨基酸降解。它的气味被描述为类似于糖果、甜味和杏仁，与杏仁的宜人气味有关。酮主要来源于氨基酸的降解、醇的氧化和不饱和脂肪酸的降解。低阈值酮化合物可以通过与醛或其他化合物相互作用来改变鱼腥味。与远海水产养殖区相比，河口区不同养殖条件下，3,5-环己二烯-1,2-二酮、4-甲基苯丙酮、3-己酮和3,5-辛二烯-2-酮（E，E）的含量显著增加，产生果香、奶酪味和蜡香。随着酮含量的增加，鱼腥味加重。不饱和醇的阈值低于饱和醇，对金鲳鱼的风味贡献更显着，主要源于脂肪酸过氧化氢的降解以及醛和酮的还原。一般来说，它们具有泥土的味道和植物的香气。本研究发现，1-戊醇、1-戊烯-3-醇、1-己醇、1-环己烯-1-甲醇、1-辛烯-3-醇和1,3-环己二醇的含量从近海区域到河口区域增加。

（6）风味核苷酸分析

来自不同水产养殖区的金鲳鱼肌肉中6种风味核苷酸的含量如图6所示。不同养殖环境金鲳鱼肌肉中次黄嘌呤核苷酸（IMP）、三磷酸腺苷（ATP）、鸟嘌呤核苷酸（GMP）、腺嘌呤核苷酸（AMP）和次黄嘌呤核苷（HxR）含量差异显著（P<0.05）。近海养殖区金鲳鱼肌肉中IMP、ATP和AMP含量显著高于河口区。从B3开始，金鲳鱼肌肉中IMP、ATP和AMP水平最高，而HxR含量从近海养殖区到河口养殖区逐渐增加。在B2中观察到HxR含量最低，与IMP、ATP和AMP的水平呈负相关。GMP、IMP和AMP被认为是鲜味的关键成分，研究发现近海养殖区金鲳鱼肌肉中GMP、IMP和AMP的含量显著高于其他地区。有报告中显示了类似的结果，表明IMP以其鲜味而闻名，而GMP提供肉味，并作为比味精更强的增鲜剂，可以明显增强食物的整体鲜味。鱼肉鲜味、IMP含量和鱼肉的整体质量之间的密切关系已在众多研究中得到证实。

图6. 不同培养条件下金鲳鱼肌肉中5种核苷酸的含量。注：F：代表防城港；Q：代表钦州；B：代表北海；1：河口区；2：远海区域；3：近海区域。IMP（a）、ATP（b）、GMP（c）、AMP（d）和HxR（e）。

ATP及其降解产物是鱼糜产品中鲜味的重要组成部分。在鱼糜产品的加工过程中，ATP可以依次降解为ADP(二磷酸腺苷)、AMP、IMP、Hx（次黄嘌呤）和HxR。IMP和AMP是鲜味的重要来源，而Hx和HxR有苦味。在这项研究中，HxR显示金鲳鱼肌肉与GMP、IMP和AMP呈负相关，证实了来自近海水产养殖区的金鲳鱼肉更美味。在不同水产养殖区观察到的这些核苷酸水平的显着差异突出了水产养殖环境对金鲳鱼风味特征的影响。近海水产养殖区的特点是盐度和温度条件更稳定，提高了风味核苷酸（如IMP、ATP和AMP）的含量来增强鲜味，同时降低苦味HxR的含量。这一发现对优化水产养殖条件以改善金鲳鱼的风味质量至关重要，使其对消费者更具吸引力。