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不同年龄池塘养殖雄性中华鳖的营养、风味化合物和脂质组比较分析

期刊:Food ChemistryDOI:10.1016/j.foodchem.2024.139795

本研究由西南大学水产学院、中国重庆渔业技术推广中心、宜宾西南大学研究院等机构的多位学者合作完成,通讯作者为Hui Luo(罗辉)。研究成果发表于食品化学领域权威期刊《Food Chemistry》第454卷(2024年),文章编号139795,于2024年5月24日在线发表。

学术背景
中华鳖(Pelodiscus sinensis)作为高营养价值的水产品,其养殖周期长且市场价格随年龄增长显著提升。尽管消费者普遍认为养殖时间越长风味和营养越佳,但缺乏科学证据支持这一观点。既往研究多关注其高蛋白、低脂肪特性及必需氨基酸(EAA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)含量,但关于不同年龄阶段鳖肉营养成分、风味物质和脂质组学的系统性研究仍属空白。本研究首次通过多组学联用技术,对3-6龄(Y3-Y6)雄性中华鳖肌肉的食用价值变化进行综合评价,旨在为市场销售年龄选择提供科学依据,并揭示营养物质对挥发性有机化合物(VOCs)形成的潜在影响。

研究流程与方法
1. 样本采集与处理
实验在重庆潼南中华鳖养殖基地进行,选取3-6龄(Y3-Y6)雄性个体(每组6个生物学重复,共24只),在相同养殖条件下(密度600-800只/666.7 m²,pH 6.0-8.0,溶解氧≥4.5 mg/L)饲养。采集后腿肌肉样本,混合制备生物重复(n=3),用于化学成分和挥发性物质分析;个体样本(n=6)用于脂质组学研究。所有样本经液氮速冻后保存于-80℃。

  1. 化学成分分析

    • 基础成分:采用国标方法测定水分(103℃干燥法)、蛋白质(凯氏定氮法)、脂肪(索氏提取法)和灰分(高温灼烧法)。
    • 矿物质:电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测11种元素(K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Se等)。
    • 氨基酸:通过高效液相色谱(HPLC)分析17种氨基酸,计算必需氨基酸评分(AAS)和必需氨基酸指数(EAAI)。
    • 脂肪酸:气相色谱(GC)检测40种脂肪酸,重点关注饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)及PUFA含量,特别是EPA+DHA比例。
  2. 挥发性物质分析
    采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术,以2,4,6-三甲基吡啶(TMP)为内标,鉴定关键气味物质。通过气味活性值(OAV≥1)筛选关键风味化合物,并分析其与营养成分的相关性。

  3. 脂质组学分析
    基于甲基叔丁基醚(MTBE)法提取脂质,超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱(UHPLC-QE-MS)检测674种脂质分子。采用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)区分年龄组间差异,通过随机森林算法筛选潜在生物标志物。

主要结果
1. 营养成分的年龄依赖性变化
- 蛋白质与脂肪:Y6组蛋白质含量最高(20.26%),Y3组脂肪含量显著高于其他组(0.63% vs Y5 0.33%),证实年龄增长强化了”高蛋白低脂”特性。
- 氨基酸谱:Y5组鲜味氨基酸(DAA)总量最高(37.38 g/100g),但Y6组必需氨基酸(EAA)和总氨基酸(TAA)含量最优(32.58 g/100g和83.05 g/100g)。
- 脂肪酸组成:Y6组高不饱和脂肪酸(HUFA)和EPA+DHA含量显著高于其他组(12.15%和11.5 μg/kg),而Y5组PUFA占比最高(43.05%)。

  1. 风味物质特征
    共鉴定17类挥发性化合物,醛类(如壬醛、癸醛)为关键风味贡献者。Y5组醛类浓度最高(OAV峰值),其风味强度与C18:2n6t和C18:2n6c等脂肪酸显著相关(Pearson r>0.6, p<0.05)。

  2. 脂质组学差异

    • 甘油三酯(TAG)和磷脂酰胆碱(PC)在Y5组发生显著变化,提示其与风味形成相关。
    • 磷脂酰肌醇PI(16:0/18:1)被确定为区分3-6龄中华鳖的潜在生物标志物(VIP>1,p<0.05),其含量随年龄增长呈负相关(r=-0.81)。

结论与价值
1. 科学价值:首次建立中华鳖年龄与食用品质的量化关联,揭示脂质代谢对风味前体物的调控机制,为水产动物品质形成理论提供新依据。
2. 应用指导:Y5(5龄)鳖肉风味最佳,Y6(6龄)营养最优,建议针对不同消费需求制定差异化养殖策略。PI(16:0/18:1)可作为年龄鉴定的分子标记。
3. 创新点
- 多组学联用策略(化学分析-GC-MS-脂质组学)全面解析品质形成机制
- 发现冬眠经历通过消耗TAG影响脂肪积累的年龄梯度规律
- 首次报道中华鳖肌肉中674种脂质分子,较既往研究(55种磷脂)大幅扩展数据库

其他发现
金属离子(如Cu²⁺)对醛类形成的抑制作用、C23:0作为醛类生成的新型底物等发现,为肉类风味化学研究提供了新视角。研究数据可通过申请获取,补充材料详见原文附录。

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