蟹类营养成分的研究进展

蟹类营养成分的研究进展

螃蟹一直是人们最喜欢的食物之一。它具有很高的营养价值。它可以肌肉、肝脏、胰肠、腺体和其他地方吃。人体所需的各种氨基酸、维生素和养分丰富。这是一个非常好的营养方案。近十几年来,国内外许多专家学者对蟹类的营养成分研究较多,但对其风味构成研究较少。风味是蟹等水产品的主要食用品质之一,而香气成分被认为是评价蟹风味质量的最重要因素,在消费者的感官体验中占有不可替代的地位。目前,对挥发性成分的检测手段主要包括气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、气相色谱-嗅辨仪联用(GC-O)等。国内外一些学者采用上述手段对多种淡、海水蟹类挥发性成分进行了检测[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21]。但由于各人所采集蟹样的个体因素(如品种、性别、部位等)、使用的检测手段及数据分析方法的不同,而导致各学者研究成果不能很好的统一,未能找出蟹类风味物质的普遍规律。本文主要搜集了近20篇研究各种淡、海水蟹类挥发性成分的外文文献,计算ROAV值后运用PCA法对其风味物质进行了研究,期望可以为将来破解蟹类“味冠百物之鲜”之迷提供理论依据与方法借鉴。1指数road-ro成分配的测定由于人们对不同化合物的嗅觉敏感性不同,同时各种香气物质阈值相差很大,即便是同一种香气物质在不同溶剂中的阈值也不尽相同,因此香气成分的浓度并不能真实地反应香气成分对整体香气的贡献大小。通常把人能感受到某种香气物质的最低浓度称为“气味阈值(detectionthresholdofodor)”。浓度一定时,气味阈值越低的化合物越容易被感知;气味阈值一定时,浓度越高的化合物越容易被感知。若只考虑其中任何一个因素所得到的结论都是不全面的,甚至是错误的,只有将二者结合在一起才能做出客观的评价。目前常采用的指标是“气味活度值(odoractivityvalue,OAV)”,或者叫做“香气值(flavorunit,FU)”,定义为嗅感物质的绝对浓度(C)与其感觉阈值(T)之比,即:在既定条件下:OAV<1,说明该组分对总体气味无显著作用;OAV≥1,说明该组分可能对总体气味有直接影响;且在一定范围内,OAV值越大说明该组分对总体气味贡献越大。但是,由于所研究样品往往包含数十乃至成百上千种挥发物,对其逐一进行绝对定量工作量大,且成本太高;而我们的目的只是筛选出所检出化合物中OAV最高(即对样品整体风味贡献最大)的若干种。因此,可尝试采用这些化合物的相对百分含量(C,%)代替其绝对含量(C)进行分析,以A化合物为例:其中各化合物相对浓度可以通过峰面积归一化法计算得到,Csum为总浓度。为便于计算,本文定义了一个新的参数———相对气味活度值(RelativeOdorActivityValue,ROAV),并定义对样品总体风味贡献最大的组分为Stan,各化合物ROAV按下式计算:结合式(1)、式(2)和式(3),可得:显然,所有组分ROAV≤100,而对于Stan来说,其ROAVstan由式(3)可算得为100,其余各化合物ROAV值可由式(4)算得,ROAV越大的组分对样品总体风味的贡献也就越大。一般认为ROAV≥1的组分为所分析样品的关键风味化合物,0.1≤ROAV<1的组分对样品的总体风味具有重要的修饰作用。在进行ROAV分析之前,笔者将所有文献中的挥发性化合物都换算成相对百分含量(%)的形式,确保每篇文献“∑挥发物%=100%”,使分析更加科学、准确。2蟹风味物质的分类为了更好的对各学者的研究成果进行归纳、整理,从而找到不同种类蟹蟹肉、蟹副产品的独有或共有的风味物质,笔者尝试制定了蟹类挥发性风味物质分析规则(见图1)。以A、B两种蟹为例,首先需对各文献中出现的A蟹风味化合物进行汇总(类似数学上取“并集”的概念),构建表征A蟹风味的挥发性化合物物质库;同理,采用相同方法构建表征B蟹风味的挥发性化合物物质库;交叉比对得到“两物质库”中共有的风味物质(类似数学上取“交集”的概念);据此规则可将“两物质库”中的风味物质分为三类:A蟹独有的风味物质、B蟹独有的风味物质和两蟹共有的风味物质。此分析规则可进一步推广至多种蟹类相互比较的情况。3表1中螃蟹根系分析3.1蟹和酯类化合物的成分分析甲壳类蟹肉的挥发性成分被认为是它们的风味质量的决定性因素,蟹肉等水产品具有甜的、类似植物般的青香气息,通常还伴有金属般气味和淡淡的鱼腥味香气。本文通过归纳前人文献,从蟹类及其产品中总共鉴定得到9大类432种挥发性风味物质:其中烃类化合物97种,醇类化合物58种,酚类化合物12种,醛类化合物56种,酮类化合物59种,酸类化合物10种,酯类化合物23种,杂环化合物66种,其他化合物51种。通过计算每一化合物ROAV值后,共筛选得到7大类41种表征淡、海水蟹类关键风味的气味活性物质(ROAV值均≥1,详见表1):其中烃类化合物3种,醇类化合物1种,酚类化合物2种,醛类化合物15种,酮类类化合物8种,杂环类化合物5种,其他类别化合物7种,以下就其来源及产生途径做一简要探讨。烃类化合物大体上可分为两类:烷烃类和芳香烃类,其来源比较复杂,部分有香味的烃可能来自于脂质热降解产物,也可能由烷基自由基的脂质氧化或类胡萝卜素的分解过程生成。烷烃类物质通常具有较高的阈值,对蟹类等水产品的总体风味贡献不大,但一些含苯环的芳香烃类化合物往往阈值较低,可对样本总体风味造成一定的影响。如柠檬烯具有令人愉快的、新鲜的橙的甜味,一般认为是由蟹自身摄食的饵料所造成的,而其中存在的萘及2-甲基萘可能是从环境污染物转移到蟹体内的。醇类可能由脂肪酸的二级氢过氧化物的分解、脂质氧化酶对脂肪酸的作用生成或由羰基化合物还原生成。一般来说,醇类具有香甜味、花香味、酸败或者土腥味,由于它们阈值较高,对蟹类香气的贡献很小。但是有些含量特别高或是不饱和的烯醇式结构阈值较低,可能会对风味有较大贡献。如1-辛烯-3-醇是亚油酸酯或亚麻酸酯的氢过氧化合物的降解产物,具有蘑菇、泥土的气味和柑橘,玫瑰气味,它被鉴定为一种存在于牡蛎、长蛤、蟹、对虾、小龙虾和沙大鳌虾中的主要的挥发性醇。酚类已被鉴定存在于生的和熟的蟹肉中,其典型香气描述是木香、烟熏香和焦香。结构较简单的酚类化合物的产生途径主要有两种,即酚羧酸的脱羧作用和木质素的热降解,也可由酪氨酸的降解得到。醛类一般是脂质的热降解产物,而烯醛和二烯醛则来源于亚油酸酯和亚麻酸酯的氢过氧化物的降解,通常具有青香、果香、坚果香和奶酪香等香气。3~4个碳原子的醛具有强烈的刺激性风味,5~9个碳原子的醛具有清香、油香、脂香风味,碳链更长的醛类虽表面上没有可检测到的芳香,但其可作为其他重要芳香化合物的前体(如杂环化合物)。饱和的直链醛常有令人不快的、辛辣的、尖刺的和刺激性的气味并带有油和蜡的特征气味。多不饱和脂肪酸的氧化产生各种醛(如辛醛和壬二烯醛),是肉制品中构成各种氧化风味的重要来源。苯甲醛是由氨基酸的斯特克雷尔氨基酸反应生成的,已被鉴定为烤花生仁的主要单羰基化合物,被感觉有令人愉快的杏仁香、坚果香和水果香,是存在于小龙虾尾肉和蟹肉中的一种重要风味挥发物,而3-甲基丁醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛等作为低阈值醛类,据报导此类醛类即便在痕量条件下,也有一种很强的与许多其他风味物质重叠的风味效应,对构成蟹肉香味具有重要贡献。酮类化合物可能为多不饱和脂肪酸受热氧化和降解的产物、氨基酸分解或微生物氧化产生。对于蟹类等甲壳类水产品,酮类提供了甜甜的花香和果香,C3-C17的甲基酮是碳链烃β-氧化及脱羧基作用后生成的,具有独特的清香和果香,且随着碳链的延长花香味也逐渐增加。二酮类是美拉德反应最初阶段的产物,具有强烈的黄油香气,提供了肉香和黄油香的理想平衡。烯酮类是肉制品在加热期间生成的一类脂质氧化的产物,有一种青叶的芳香气味。在蟹肉中也有烯酮类物质被报导,如1-辛烯-3-酮作为脂质氧化的产物,具有很浓的似玫瑰叶香;β-紫罗酮是β-胡萝卜素氧化反应产生的,具有紫罗兰味。γ-十二半酮是甘油三酯的热氧化产生的,对牛脂味和水果味有贡献。杂环类化合物是美拉德反应的产物,在食品中通常对坚果、蒸煮和烧烤、油腻油炸等风味有贡献。呋喃类化合物是脂质或硫胺素热降解的产物,通常具有较高的阈值,如2-乙基呋喃是亚油酸的氧化产物,具有可可豆风味。吡嗪类化合物是美拉德反应和热解反应,通过斯特雷克尔氨基酸反应生成,一般是在加工得很好的烤肉中占主导地位的挥发性物质,对坚果味、土腥味和水果味有贡献,风味阈值较低。噻唑类化合物的形成途径很多,例如在蟹中测得的2-乙酰基噻唑可能是半胱胺和2-丙酮醛反应生成,具有坚果和爆米花般的香气,大量存在于蟹和海鲜产品中。吲哚类化合物具有极强的挥发性和浓烈的焦油气味,浓度低于0.2ppm时具有令人相当愉快的气味,是构成蟹肉风味成分的物质之一。含硫化合物来自含硫氨基酸或不饱和脂肪酸,而含氮化合物则来自蛋白质和游离氨基酸以及核苷酸的降解。含硫化合物因其阈值较低,对食品整体风味有巨大的贡献,是肉制品中生产肉香的重要化合物。如硫化氢是含硫氨基酸和二酰化合物通过斯特雷克尔反应产生或由硫胺素的热降解形成。三甲胺、三甲胺氧化物等广泛大量存在于蟹与海蟹中,是蟹腥味的主要来源之一。其他一些化合物如1,4-二氯苯,可能是在蟹体生长代谢过程中农药残留或代谢物,与蟹体本身的风味物质关联不大。3.2蟹蟹和蟹东北部关键风味物的ro教学对ROAV值≥1或相对百分含量≥1的挥发物按各自类别编号后(见表1),取其ROAV值,采用R软件进行主成分分析(参考García-González),结果见图2。图2共有6个小图组成,每小图含义详见图2下说明部分。为了保证分析结果的精确性与可靠性,图2分析前对蟹类文献进行了一定的筛选,保证筛选得的文献的研究对象均为熟制后的雄蟹。由图2(a)可知,以ROAV值进行计算后,无论是蟹肉还是蟹副产品,除研究大闸蟹的文献之外,4种蟹类均能较好的聚类并相互区分开;而由图2(b)可知,从相对百分含量的角度分析,4种蟹只有锈斑蟳蟹不同部位的数据较为集中,而其他三种蟹类均有不同程度的交叉重叠,表明相对于传统的以挥发物相对含量进行分析的方法来说,先筛选出关键风味化合物(ROAV值≥1)后再进行多元统计分析,能更好地获得每种蟹挥发物的规律性。图2(c)、图2(d)分别从ROAV值角度,对4种蟹蟹肉和蟹副产品数据进行分析,结果显示,4种蟹蟹肉及蟹副产品均能很好的区分开,表明每种蟹可能存在表征该蟹种的特征性挥发物。进一步分析图2(c)可知,4种蟹PCA图中数据点聚集的位置有所不同,可按其位置分布不同分别以圆形圈出(如雪蟹在第一象限顶部,锈斑蟳在第二象限,大闸蟹在第四象限上部,蓝蟹在第四象限下部)。图2(e)展示了4种蟹蟹肉中ROAV值≥1的41种挥发物PCA分析图:每个箭头对应某一挥发物(不同颜色对应不同类挥发物);将图2(e)、图2(c)比对后发现,若图2(e)中“箭头”与图2(c)中“蟹数据点”在各自图中所处位置相近,则两者相关性较高;据此规则,我们同样可将图2(e)中的箭头分为4类(第一象限顶部、第二象限、第四象限上部及第四象限下部)并以圆形圈出。研究位于相同空间位置的“蟹数据点”和“物质箭头”,便可找到表征某种蟹蟹肉或蟹副产品特征性风味的关键风味物质。分析得到,柠檬烯、戊醛、二甲基二硫化物等11种为表征蓝蟹蟹肉风味的关键化合物;2-甲基萘、苯乙醛、2,3-丁二酮、三甲胺等11种为表征锈斑蟳蟹肉风味的关键化合物;3-甲基丁醛、γ-十二碳半酮为表征大闸蟹蟹肉风味的关键化合物;4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、4-庚烯醛、2-辛酮、2-癸酮、2-乙基呋喃为表征雪蟹蟹肉风味的关键化合物。同理,可将图2(d)中的“蟹数据点”分为两类并以圆形圈出,再与图2(f)中相同位置的“物质箭头”进行比对后可发现:2-甲基萘、戊醛、2,3-丁二酮、硫化氢等16种为表征锈斑蟳蟹壳风味的关键化合物;3-甲基丁醛、2-辛酮、三甲胺等12种为表征雪蟹蟹汤风味的关键化合物。按图1所示规则,可得表征4种蟹肉及蟹副产品所独有的关键风味物:辛醛、2,6-壬二烯醛、2,4-癸二烯醛、二甲基二硫化物为蓝蟹蟹肉独有的关键风味物;2-甲基萘、2,3-戊二酮、β-紫罗酮、硫化氢、3-甲基硫-丙醛为锈斑蟳蟹肉独有的关键风味物;γ-十二碳半酮为大闸蟹蟹肉独有的关键风味物;4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、4-庚烯醛为雪蟹蟹肉独有的关键风味物。将此结果与图2结果交叉比对后发现,以上12种化合物既为4种蟹类独有的关键风味物同时也是表征4种蟹类特征性风味的关键风味物,重要性较大。此外,由图2还可得:己醛、壬醛为4种蟹蟹肉共有的关键风味物。从蟹肉、蟹副产品的角度分析可得:4-庚烯醛、2,4-癸二烯醛、二乙基二硫化物为蟹肉独有的关键风味物;2-戊烯醛、2-壬烯醛、1-辛烯-3-酮为蟹副产品独有的关键风味物。4关键风味物的概念与形成机理在对蟹类风味物质进行研究时,国内外学者对其研究结果分析时往往存在以下几方面的误区:以挥发物峰面积(或浓度)的大小反映其对整体风味贡献的大小(此方法未考虑阈值的影响);对多种蟹类样品中各挥发物重要性进行比较时,未以“有效峰总面积”代替“所有峰总面积”进行归一化计算(由于存在杂峰,导致不同蟹样的数据缺乏可比性);对“特征性风味物质”、“特有(或独有)风味物”及“关键风味物”的概念未准确区分。前者强调“显著相关性”,中间者强调“唯一性”,而最后者强调“重要贡献性”,其三者间既有相互联系又有区别。本文搜集近20篇外文文献后,从数理分析的角度提出了一个“分析确定某类样品关键特征性风味物的方法”,具有一定的理论借鉴价值。但