虾类肌肉品质及其种间差异的比较研究题库.doc

虾类肌肉品质及其种间差异的比较研究一、课题来源及选题依据（国内外研究动态、研究目的、意义）1研究目的、意义 虾类是重要的经济水生动物,其肉味道鲜美，具有较高的营养价值，其平均蛋白质含量为17.8，脂肪含量为1.3，另外还含有多种氨基酸。虾类浸出物成分中含多量的甜菜碱、精氨酸等成分，具有独特的风味。它们生活于海水或淡水水域,不仅是渔业生产的重要捕捞对象,又是增养殖的主要种类 。该类动物在水产业中占有重要的地位。大面积养殖的种类主要为沼虾属和对虾属的部分种。近几年，由于养殖技术水平、营养饲料研究和新型渔业机械等方面的发展，虾类养殖由原来的粗放式养殖向高密度、全人工配合饲料投饵并辅以渔业机械的池塘精养方式转变，全国虾产量逐年成倍增长。另外，由于海水养殖爆发性流行病后有关虾病病原、病因、病理、传播途径、快速诊断及防治方法等的研究不能适应其发展，促使水产养殖科技研究工作者探索海产虾淡水养殖技术。目前，主要的发展种类为适应盐度较广的海产虾类，如南美白对虾和斑节对虾等。然而，随着养殖模式的转变，虾类产量的提高，虾肉品质明显下降，主要表现为个体趋小，肌肉变粗，营养成分下降1，口味、口感失去虾肉的特有风味。近年来，随着我国人民生活水平的不断提高，膳食结构将发生很大的变化，动物性食品占据的比重越来越大，水产品在动物食品中的比重不断增大(目前已超过20%)，作为高档食品原料的虾产品已进入寻常被百姓家庭。我国国民对虾肉品质的要求也愈来愈高。这种现状 不仅难以满足我国消费者不断增长的质量需求，而且显著降低了虾肉品质的国际市场竞争力，严重制约我国虾养殖业的可持续发展2，提高虾肉品质已成为当前水产业科技领域的一项重要任务。因此，从虾类肌肉的营养成分和风味物质组成、肌肉组织结构特性等方面研究虾肉品质的形成机理、种类间的差异和影响虾肉品质的内源性及环境等因素，将为虾类品种改良、肌肉品质改善提供理论上的指导。2 国内外研究动态2.1 动物肉品质性状及其影响因素2.1.1 动物肉品质性状及评定 肉品质是一个复杂的概念，研究比较多且深入的动物类群是畜、禽类。它是鲜肉或深加工肉的外观、适口性、营养价值等各方面理化性质的综合表现。肉质主要由感官特征、营养价值、技术质量、卫生质量和食品安全性四个方面来评价。目前，评价肉质的指标主要有：肉色、PH值、持水力、脂肪含量、嫩度、口感风味等3。就虾类而言，评价肉质的指标主要有：营养成分、脂肪含量、持水力、嫩度、口感风味等。营养成分主要指蛋白质、脂肪酸、碳水化合物及矿质元素的含量，与其它动物性肉产品相比较，虾肉一般都含有较高的蛋白质，脂肪及碳水化合物含量较少。利用营养成分对动物肉品质评价中，肉类营养价值评价常用的指标除蛋白质、脂肪酸、碳水化合物及矿质元素的总体含量外，包括必需氨基酸、必需脂肪酸种类及含量；风味及滋味评价常用的指标是呈味氨基酸、挥发性小分子脂肪酸的组成及种类4，5。肌肉脂肪含量通常指存在于肌肉包裹各级肌束的结缔组织膜中所含的脂肪，也称作肌内脂肪（Intramuscular fat，IMF）。肌内脂肪含量适中的肌肉可以产生好的口感，同时肌内脂肪对肉品风味亦有重要影响。一般认为，肌内脂肪含量的最佳范围在2.5%-3.5%之间6。肌肉持水力是指当肌肉受到加压、切碎、加热冷冻等外力作用时保持原有水分的能力。持水力直接影响肌肉的颜色、风味、嫩度和营养价值。持水力高，肌肉表现为多汁、鲜嫩和表面干爽；持水力低，则肌肉表面水分渗出，可溶性营养成分和风味物质损失增多，导致肉贮存过程中水分损失增大，肌肉品质下降。持水力评定可以采用滴水损失进行评定，也可采用机械压榨其损失的方法。嫩度是消费者对食肉的口感惬意程度的重要指标7，是肉质地和蛋白质结构特性的反映。嫩度是肉品质的一个表观指标。除动物本身的遗传因素外，营养、生活环境、采捕后的加工及贮藏等都会影响肌肉的嫩度。肌肉的嫩度是肉质指标中易受干扰的量化指标。因此，对肌肉嫩度的度量必须对诸多因素加以严格限定。肌肉嫩度评定有主观评定方法（口感评定）和客观评定法。目前，畜禽肉常用沃布剪切仪和C-LM嫩度计。动物肉的风味一般包括鲜香味和滋味两个方面。肉在加热烹调时脂肪氧化、硫胺素降解和迈拉德反应（Maillard）产生的挥发性芳香物质作用于人嗅觉感受器产生香味感受。肉中的糖、氨基酸、无机盐、肽、乳酸、磷酸钠、肌酸能作用于人味觉感受器产生甜鲜咸酸苦等综合滋味。动物肉中的风味物质和风味前体物质计有1000多种，各种化合物共同作用，构成肉类的特征风味。动物肉的风味一般以主观评定为主，也有以肉中呈味及特殊风味物质的种类及含量进行客观评定的8。2.1.2 影响肉品质性状的因素 影响动物肉品质性状的因素很多，肉品性状主要决定于肌肉的化学组成成分及其组织结构特性。对于不同的动物肉品来说，肌肉转变成食用肉品时，肌肉内部所发生的复杂生物化学变化以及加工工艺对肉品质也有很大的影响。就虾肉而言，由于没有畜禽类肉等所具有的成熟过程，一般极易腐烂变质，常以鲜食为主，加工方面以冷冻和腌制为主。因此，影响虾肉品质的因素主要为遗传、营养和生活环境等方面。 动物种及品种间肉品质存在差异，种质特性对动物肉有决定性的作用。动物种质遗传特性决定了动物种及品种在形态组织结构、生长发育、生理生化过程方面各自的特性，这些特性是导致不同动物种及品种肉品质差异的根本原因。目前，研究的比较多的畜禽类中，不同的畜禽品种之间由于遗传原因，肉品质存在较大差异，如中国地方品种猪在肉色、嫩度、口感、风味等肉质的许多指标均优于国外品种9，10，这种结果是基于对中国地方品种猪形态组织结构、生长发育、生理生化过程方面各自的特性研究得出的。 营养物质是动物生长发育的基础。在动物的生长发育过程中，营养物质通过消化吸收，转化成动物体中的肌肉及脂肪，最终对肉品质产生影响。已有研究表明，动物摄食食饵营养成分不同，肉品质有差异，如人工配合饲料喂养的虾与天然饵料喂养的虾在风味物质含量方面具有明显的差异11，12。有证据表明日粮中共轭亚油酸的添加能降低体脂肪沉积，改善肉品质，以低蛋白日粮饲喂猪，可以得到较高的肌内脂肪含量，提高肉品嫩度13，14。维生素和矿物元素对动物肉品质的影响已有大量的报道。 动物的生活环境不同，其肉品质也有差异。已有研究表明，野生虾与人工养殖虾、海水淡水养殖虾在营养成分含量、风味等方面有差异1，8。 动物品种、年龄、饲养水平、生长环境等都会对动物肉品质产生影响，但肉品质本质上都是以其组织结构为基础的。肌肉的组织学特性一般包括：肌纤维类型；肌纤维直径；肌纤维密度；肌纤维面积；肌节长度；肌内脂肪；结缔组织。肌肉的这些特性与肉品质有一定的对应关系16。尽管到目前为止还没有形成一个定量的对应式，已有的研究结果表明，肌纤维类型在很大程度上决定着肌肉的特性17，肌纤维直径、肌纤维的横截面积和肌纤维密度是相互关联的。我国学者曾对肉质优良的中国地方猪种研究表明，相同部位肌肉的，中国地方猪种与引进的国外的瘦肉型猪种相比，肌纤维直径细9，10。肌束内肌纤维数是判定肉质细腻很重要的因素，无论是屠宰活重或日龄大小，都是以肌纤维愈细腻者（直径愈小），其肉质愈优良。随着年龄的增长，肌纤维的数量基本保持不变，但肌纤维增粗，肌肉间结缔组织与脂肪增加，肌纤维相对密度下降。 肌内脂肪是肌肉内仅次于肌肉组织的另一个重要组织，其分布于肌肉组织的肌束膜处，虽然肌肉脂肪含量很低（猪肉为2.5-3.5%），但它对动物肉的嫩度以及肉品风味有重要的影响。研究表明，肉品中的风味物质90%来源于肌肉中的脂肪氧化分解。依照对畜禽肌肉的研究，肌内脂肪含量较高时，肉质更嫩，口感更佳。同时，肌纤维直径越小，肌束内脂肪容易沉积，肌肉的肌内脂肪含量就会较高。 肌肉中结缔组织含量以及结缔组织中胶原蛋白的种类和其交联程度也会在一定程度上影响肉品的嫩度。研究表明，胶原蛋白与肌肉的持水性成正相关，胶原蛋白亦决定肌肉的质地（texture）,肌肉组织中胶原蛋白含量越高,肌原纤维耐折断力越好,失水率越小,肌肉组织的柔韧性越强。结缔组织的比例主要是年龄增长的结果，品种、营养因素对其也有影响15。同时，动物在生长过程中，胶原纤维的排列更加规则有序，胶原蛋白分子之间形成称之为架桥（cross-linking）的多重共价交联结构，这种架桥的性质随着的生长而发生变化，从而影响肌肉的嫩度。因此，胶原蛋白的含量和其在肌肉中的排列状态对肉品的持水力及嫩度有影响。2.2 肌纤维类型与肌肉品质 肌肉由肌纤维组成，肌纤维的特性是决定肉品质的重要因素之一。不同类型的肌纤维在形态结构、收缩特性和代谢特性等方面差异较大，因而，由不同类型肌纤维组成的肌肉之间也存在较大的差异，最终导致了肉品质的差异。肌纤维类型并不是固定不变的，在动物生长发育过程中，它受到品种、年龄、营养和动物生长环境条件等许多因素的影响。2.2.1 肌纤维类型 骨骼肌（条紋肌）肌纤维高度分化，依据其形态、功能和生理生化特性可将肌纤维分成不同的类型。目前，有肌肉代谢酶组织化学、肌球蛋白ATP酶对酸碱的稳定性等方法，将骨骼肌肌纤维分为3-4种，较常用的肌纤维分类方式是根据肌纤维所含的酶系及其活性特点，将肌纤维分为四种：慢速氧化型肌纤维（型）；快速氧化型（2a型）；快速酵解型（2b型）和中间型（2x型）肌纤维。其中，2a型、2b型、2x型肌纤维又统称为型肌纤维。骨骼肌肌纤维功能的差异主要是由于收缩蛋白和代谢蛋白结构与功能的多样性造成的。2.2.2 影响肌纤维类型的因素 虽然动物的肌纤维数目在出生时已经固定，但肌肉中各肌纤维类型的组成并不是固定不变的。不同品种相同肌肉的肌纤维类型差异较大，同一品种不同性别、不同发育阶段相同肌肉和不同部位肌肉的肌纤维类型也有较大差异。此外，环境、营养及活动强度等都会引起肌纤维类型的相应改变。 对于特定的肌肉，遗传因素极大地影响肌纤维类型的组成。不同种属动物之间差异很大，不同品种动物相同肌肉中各类型肌纤维的组成比例也有差异。而且这种特性具有中等偏高的遗传性。性别对肌纤维类型分布的影响有种属特异性。研究表明，动物出生时肌纤维大多为氧化型，酵解型纤维几乎没有分化，在动物生长发育过程中，肌纤维类型之间发生转化，使动物肌纤维在出生后经过一个成熟的过程达到成年的分布模式。在这过程中，激素、营养及活动强度等都会对肌纤维的分布模式产生影响。这也是除品种改良之外的改善动物肌肉品质的理论依据。2.2.3 肌纤维类型与肉品嫩度 肌纤维类型可直接地通过肌纤维直径或间接地通过对肌内脂肪的影响，在一定程度上影响肌肉的嫩度。已有研究表明，型肌纤维含量高的肌肉，其具有较高的嫩度。另外，氧化型肌纤维脂质含量更高，会在一定程度上影响肌内脂肪含量，肌内脂肪含量与型肌纤维的含量成正相关。与酵解型肌纤维相比，氧化型肌纤维具有更高的磷脂含量，这将使肉品风味和多汁性更好。 从以上可知，肌纤维类型与肉品质密切相关，肌纤维类型组成从根本上决定了动物肌肉的生长以及肉的品质。肌肉的增长主要是由于肌纤维的肥大，而四种肌纤维类型中2b型纤维的横截面面积最大，所以在肌纤维数目一定的情况下，2b型纤维比例的增加必然会导致肌肉的增长。2.3 虾类肉品质研究现状 虾类产品因其肉味道鲜美，具有较高的营养价值，一直属于中高档水产品。因其人工驯化及养殖技术研究的相对滞后，人工养殖的历史相对于鱼类及畜禽类而言比较短。多年来，其产量的大部分为天然水域捕捞的产品。因此，有关虾类肉品质研究相对滞后。目前，虾肉品质相关的主要研究工作多集中在营养成分分析及营养价值评价和风味成分分析等方面1，4，8,11。这些研究表明, 虾肌肉含有丰富全面的营养物质，蛋白质含量高，其平均蛋白质含量为17.8，氨基酸种类齐全，组成理想，必需氨基酸含量较高，矿物元素种类多，还含有多种对人体新陈代谢所必需的维生素，具有较高的营养价值。另外，虾肌肉中鲜味氨基酸含量也较高。脂肪含量低（平均脂肪含量为1.3），但所含脂肪酸种类比较齐全，尤其多不饱和脂肪酸及必需脂肪酸的种类齐全且含量比较高。虾类肌肉浸出物成分中含多量的甜菜碱、精氨酸等成分，具有独特的风味。另外，有少量的肌肉组织学特性的研究15,18,19。目前，虾肉化学组成成分的研究除为虾类养殖营养饲料配方的制定提供理论依据外，也为虾肉营养价值的评价提供了基础数据。多数学者应用营养价值评定的方法是根据联合国粮农组织和世界卫生组织( FAO/ WHO) 1973 年建议的每克氮氨基酸评分标准模式和中国预防医学科学院、营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白模式进行比较, 包括氨基酸评分(AAS) 、化学评分(CS) 和必需氨基酸指数( EAAI) 等几项指标1，4，8。这种对肉品质的研究所涉及的种类比较少。虾类肉品的风味成分、物理性质及口感指标很少被研究者所涉及。由于缺乏对虾类肌肉组织学特性全面深入地研究，在虾肉口感、弹性等质构（texture）特征方面缺乏明确的肉品质评价指标。因此，国内在水产品物理性质及口感指标的测定方法普遍较落后，主观性因素多，经常使用“好”、“较好”、“不好”等抽象的术语来描述，如虾类肌肉品质的优劣,主要是通过食用者的主观印象得来出的“肉味鲜美、口感细腻或粗糙、弹性好” 等术语评价的。这种评价主观性较强，科学性不足，实验结果往往缺乏对比性。随着水产品加工业的发展，业内人士越来越希望在面对大量模糊的感官概念时，能获得一套准确的量值表述，真正实现对食品品质的科学化管理。然而， 由于与虾类肉品质相关的基础性研究相对滞后，这种现状制约了因虾养殖模式改变、产量增加所带来的虾肉品质下降问题的解决。二、工作假说与研究内容 广义的肉品质指肉的感官品质、深加工品质、营养价值和卫生质量。其中，感官品质是动物肉品对人的视觉、嗅觉、味觉和触觉等感觉器官的刺激，即对人的综合感受，最受消费者关注，且与其他三方面的品质密切相关，为狭义的肉品质概念。感官品质常用肌内脂肪含量、持水力、嫩度、多汁性、风味评分等指标进行评定；深加工品质主要指能保持其原有的鲜肉质量或加工后形成风味好、耐贮藏的特性；营养价值指肉品的化学组成成分中对人体有益的营养素含量。卫生质量指肉品是否含有对人体有毒有害的物质。以上肉品质指标主要决定于肉品本身的组织特性和肉的化学成分。对虾肉而言，进入市场的虾产品多数为活鲜及冷冻产品，在大力推广无公害健康养殖的形势下，首先应考虑的肉品质性状是感官品质和营养价值。感官品质指标中持水力和嫩度由肉品的组织结构决定的，且该两个指标是可以量化的。因此，通过比较不同种类（品种）虾、相同种类不同生态条件及不同养殖模式条件下，虾肉的持水力和嫩度量化值与其肌肉组织学特性的相关性，最终确定肉品质评价的组织结构标准。肌内脂肪含量、风味滋味及营养价值指标主要由肉品的化学成分决定，一般以氨基酸、脂肪酸及风味物质的种类和含量为评价指标，通常有氨基酸评分(AAS) 、化学评分(CS) 、必需氨基酸指数( EAAI)、鲜味氨基酸含量和风味物质含量等。目前，多数虾肉的营养成分已进行过不同程度的研究，除个别成分含量有差异外，多数成分并无太大的差异，有关虾肉风味滋味物质的化学成分，研究相对不足。然而，虾肉的风味滋味对人们食用虾类产品影响很大，常会因风味不足而失去对消费者的吸引力。因此，虾肉品质首先应进行感官品质研究，比较虾肉在不同种类（品种）虾、相同种类不同生态条件及不同养殖模式条件下感官品质指标，最终确定肉品质评价的感官评价标准。在此基础上寻找影响肉品质的组织结构、生理生化、遗传及营养等因素，为虾肉品质改良提供理论依据和肉质改善的方法和途径。基于以上的思路和构想，本课题拟研究以下方面的内容： 第一部分 不同种类（品种）虾、相同种类不同生态条件及不同养殖模式条件下，虾肌肉组织学特性与虾肉品质的关系。该部分研究通过对不同种类（品种）虾、相同种类不同生态条件及不同养殖模式条件下虾肌肉组织学特性中肌纤维类型、肌纤维直径、肌纤维密度、肌纤维面积、肌节长度、肌内脂肪、结缔组织指标与其持水力、嫩度的相关关系的分析，阐明虾肉质构（texture）（口感）品质的决定因素，为虾肌肉品质改善提供理论依据。分为以下研究方面：1虾肉持水力、嫩度测定。 持水力是指当肌肉受到加压、切碎、加热和冷冻等外力作用时保持原有水分的能力。持水力评定可以采用滴水损失进行评定，也可采用机械压榨其损失的方法。依据其含义，本实验测定加压、切碎、加热和冷冻等条件处理时，虾肌肉的水分损失率。嫩度是消费者对食肉的口感惬意程度的重要指标，它是肉品质的一个表观指标。嫩度测定采用剪切力值表示嫩度大小，所用仪器为C-LM嫩度计。2虾肌肉组织学特性及其与虾肉持水力、嫩度的关系。 本研究采用组织切片的方法，对虾肌肉肌纤维类型、肌纤维直径、肌纤维密度、肌纤维面积、肌节长度、肌内脂肪、结缔组织进行观察和测量，并比较它们与虾肉持水力、嫩度值之间的相关关系，寻找影响虾肌肉持水力、嫩度的组织结构因素。3虾肌肉胶原蛋白含量及其与虾肉持水力、嫩度的关系。本研究采用常规生化成分分离的方法，对虾肌肉中胶原蛋白含量进行测定，并比较它们与虾肉持水力、嫩度值之间的相关关系，寻找影响虾肌肉持水力、嫩度的胶原蛋白因素。第二部分 虾肉贮藏过程中的生化变化、组织学特性变化研究。 我国虾类产品的加工以冷冻品为主,冷冻品中又以条冻居多。由于冷冻虾极易产生冷冻变性,变性后虾肉口感粗糙,鲜味下降,不受消费者欢迎。因此,虾类冷冻变性成为其加工技术难关之一。目前有关虾肉冷冻变性的机理,尚无很完善的理论。以前主要集中在冻藏过程中虾肉蛋白变性的研究,而关于常温及冻结过程中虾肉蛋白是如何产生变性的研究未见报道。故本研究选择鲜活虾为研究对象,从肌肉组织学、生物化学等角度研究其在常温及冻结过程中肌肉组织及蛋白质的变化，为虾肉贮藏中肉品质控制提供参考。第三部分 营养、生活环境、养殖方式对虾肉品质的影响。 1营养元素及营养调节剂对虾肉品质的影响。 本试验通过添加不同营养元素及营养调节剂进行试验,目的在于探索饲料成分对中国对虾肌肉组织成分的影响,以便达到改善养殖虾质量和提高经济效益的目的。 2不同生态条件、不同养殖模式下虾肌肉品质的比较。三、技 术 路 线：南美白对虾 斑节对虾 罗氏沼虾 日本沼虾 海水养殖 淡水养殖 野生 活虾、贮藏虾（常温、各种低温）生化成分测定 持水力及嫩度测定 组织学特性观察及测量 风味成分 脂肪含量 持水力及嫩度与组织特性的关系 确定虾肉品质评价指标 确定虾肉品质影响因素 四、试验设计（研究材料、方法和手段）1研究材料实验动物材料：南美白对虾（Penaeus vannamei）：淡水养殖个体、海水养殖个体。 斑节对虾（Penaeus monodon）：淡水养殖个体、海水养殖个体。罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）：淡水养殖个体。日本沼虾（Macrobrachium nipponensie）：养殖个体、野生个体。实验方法：虾肉化学成分分析参照文献1,4,11,采用高效液相色谱仪、气相色谱仪和氨基酸自动分析仪等方法；虾肉持水力、嫩度测定参照文献3；虾肌肉组织学特性（肌纤维类型、肌纤维直径、肌纤维密度、肌纤维面积、肌节长度、肌内脂肪、结缔组织）参照文献9,10,19；胶原蛋白含量测定参照文献15；数据分析采用SPSS软件（For Windows Version 11.0.1）。参 考 文 献1 陈琴，陈晓汉等.不同盐度养殖的南美白对虾含肉率及其肌肉营养成分.海洋科学,2001，25（8）:16-182 李志琼,杜宗君,范林君.饲料营养对水产品肉质风味的影响.水产科学,2002,21(2):38-41.3 周光宏,徐幸莲.肉品学.中国农业出版社,北京,1999.4倪娟,赵晓琴,陈立侨等.日本沼虾4种群肌肉营养品质的比较.中国水产科学,2003,10(3):212215.5 梁银栓,崔希群,刘友亮.鳜鱼肌肉生化成分分析和营养品质的评价.水生生物学报,1998,22(4):386388.6 Fernandez X,Monin G,Talmant A,et. 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