电子束辐照对细点圆趾蟹肉营养及滋味成分的影响

梅卡琳，宣仕芬，谭贝贝，张进杰，楼乔明，卢佳芳，杨文鸽*

（宁波大学食品与药学学院，浙江省动物蛋白食品精深加工重点实验室，浙江宁波 315211）

摘要：以细点圆趾蟹蟹肉为材料，研究电子束辐照对蟹肉营养和滋味成分的影响，为电子束辐照技术在水产品加工中的应用提供依据。结果表明：辐照处理后7 kGy及以上剂量组蟹肉总氨基酸和非必需氨基酸含量下降比较明显；辐照没有改变蟹肉的第1和第2限制性氨基酸种类，各组蟹肉必需氨基酸与总氨基酸之比和必需氨基酸与非必需氨基酸之比均分别超过40%和60%，为质量较好的蛋白质；脂肪酸分析结果显示，电子束辐照对蟹肉饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸总量均无显著影响；随着辐照剂量增加，蟹肉中的游离氨基酸总量呈下降趋势，但呈鲜、甜鲜味的游离氨基酸含量有所增加，说明适当的辐照剂量对蟹肉氨基酸的呈味有改善作用；蟹肉中的主要呈味核苷酸是5’-肌苷酸二钠，辐照后蟹肉5’-腺苷酸和5’-肌苷酸二钠含量有所上升，而5’-鸟苷酸二钠含量有所下降，辐照对蟹肉鲜味有提升作用；结合鲜味氨基酸和呈味核苷酸的鲜味协同效应，各辐照组味精当量值均高于对照组，其中1 kGy组蟹肉的味精当量值最高，达到17.92%。综合蟹肉氨基酸、脂肪酸组成和滋味成分的变化规律分析，认为1～9 kGy剂量电子束辐照对蟹肉营养和滋味没有明显的负面影响，可用于对蟹肉进行前处理。

关键词：细点圆趾蟹；电子束辐照；氨基酸；脂肪酸；呈味核苷酸

细点圆趾蟹俗称“沙蟹”，味道鲜美、营养丰富，属广温广盐性蟹类，盛产于我国黄海、东海，也分布于日本、澳大利亚、印度洋等国家和地区[1]。细点圆趾蟹资源丰富，也是我国主要开发利用的经济蟹类之一，目前主要加工成蟹肉罐头或冷冻调理蟹肉制品。螃蟹是联合国粮农组织提出的8 大类引起过敏的食物之一，隶属于梭子蟹科圆趾蟹属的细点圆趾蟹也不例外[2]。因此，采用适当的加工处理降低蟹肉产品的过敏性，同时又不破坏其原有的营养及滋味极其重要。

作为一种非热加工技术，辐照在食品杀菌、减少食品损失、降解或破坏食品过敏原和有害残留物等方面有明显优势，同时辐照对蛋白质等生化大分子具有独特的改性作用，能引起肌肉蛋白生化特性、化学作用力及构象的改变，从而对蛋白的功能特性产生影响[3-4]。姚周麟等[5]研究表明，利用3～6 kGy剂量电子束处理即食鱿鱼丝，可最大限度地控制贮藏期间微生物的繁殖，并较好地保持其感官品质；Byun等[6]证明虾原肌球蛋白溶液和虾肉经0～10 kGy剂量辐照，其致敏性随着剂量的增加而减少；Shi Yan等[7]采用0～10 kGy的γ射线辐照鱼肉肌原纤维，发现0～4 kGy时总巯基含量并无明显变化，而活性巯基的含量明显减少；Jaczynski等[8]研究发现6～8 kGy电子束辐照可有效提高鳕鱼糜的凝胶特性。然而，辐照时食品中的蛋白质、脂类等易与水辐解产生的离子和自由基作用而发生变化，从而导致其营养和滋味成分发生变化。如刘春泉等[9]研究发现经1～9 kGy的60Co-γ射线辐照，河虾各种氨基酸含量均有增加，氨基酸总量增加幅度达0.33%～24.62%；程述震等[10]认为30、150、300 kGy剂量电子束辐照对冷却牛肉蛋白质和氨基酸组分没有显著影响；李超等[11]发现泥蚶经5～7 kGy辐照后，总脂肪酸相对含量下降明显，而不饱和脂肪酸相对含量则上升；Bu Tingting等[12]同样认为辐照会加速金枪鱼肉蛋白和脂质氧化，且5 kGy辐照剂量会显著改变鱼肉感官特性。因此利用辐照技术处理食品的同时，分析其营养和滋味成分的变化十分必要，有利于在保证辐照对象营养、风味等方面不发生负面影响的基础上，确定适宜的辐照剂量。本实验室前期研究表明，利用电子束辐照可降低细点圆趾蟹蟹肉的致敏性，本研究利用高效液相色谱和气相色谱-质谱联用研究分析辐照对蟹肉的营养和滋味成分的影响变化规律，旨在为水产品加工中科学利用电子束辐照技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

细点圆趾蟹（Ovalipes punctatus）冷冻蟹肉由浙江舟山市常青海洋食品有限公司提供。

乙腈、甲醇（均为色谱级）国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

L-8800型全自动氨基酸分析仪日本日立公司；1260高效液相色谱分析仪美国Agilent公司；GC-MSQP 2010气相色谱-质谱联用仪日本岛津公司；Biofuge Stratos型台式高速冷冻离心机德国Thermo Scientific公司；NBL-1020型电子直线加速器宁波超能科技股份有限公司；XF-D型内切式匀浆机宁波新芝生物科技有限公司；FWT-60薄膜剂量计北京恒远安诺科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 电子束辐照处理

取冷冻蟹肉，聚乙烯袋真空包装（250 g/包）。采用NBL-1020型电子直线加速器（10 MeV）进行辐照，辐照剂量分别为0、1、3、5、7、9 kGy，剂量率为1 kGy/s。吸收剂量采用FWT-60薄膜剂量计标定，该剂量计经中国计量科学院比对，剂量误差小于±3%。每组剂量设3 个平行，辐照时样品单包排列，不重叠，以保证辐照均匀，其中0 kGy剂量为对照组。

1.3.2 氨基酸组成的测定

参照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》[13]进行测定。冻干蟹肉用6 mol/L HCl溶液水解22 h，氨基酸分析仪测定水解液中的氨基酸含量；样品经5 mol/L NaOH溶液水解后，采用可见-分光光度法测定色氨酸含量。

1.3.3 氨基酸营养评价

根据FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式[14]进行评价，蟹肉的氨基酸评分按公式（1）进行计算：

1.3.4 脂肪酸含量的测定

参照文献[15]，并略作修改。取10 g冻干蟹肉，加入200 mL氯仿-甲醇（2∶1，V∶V）混合液，超声30 min，并浸提24 h；过滤后，滤液用70 mL 0.9%氯化钠溶液洗涤，静置分层后，取氯仿层，经无水硫酸钠干燥和减压浓缩，得蟹肉总脂肪酸。取10 mg总脂肪酸，加入1 mL 10%浓硫酸-甲醇溶液，于60 ℃水浴甲酯化30 min，冷却后加入1 mL正己烷振荡，静置分层，取上清液用于高效液相色谱-质谱联用仪分析。

色谱条件：DB-Wax柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），进样口温度250 ℃，分流比1∶50，进样量1 μL；程序升温：150 ℃保持3.5 min，以20 ℃/min升温至200 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min升至280 ℃，保持20 min，整个分析过程47 min。检测器温度为280 ℃。

质谱条件：电子电离源，温度200 ℃；电子能量70 eV；扫描质量范围m/z 50～650。1.3.5 游离氨基酸组成测定

采用热水提取法[16]提取蟹肉中的游离氨基酸。准确称取蟹肉5 g，加预冷蒸馏水15 mL，均质后沸水浴5 min，冷却后10 000 r/min冷冻离心10 min，收集上清液。沉淀续加预冷蒸馏水10 mL，重复上述过程，合并2 次上清液，纯水定容至25 mL，过0.22 µm微孔滤膜。滤液经柱前衍生化处理，高效液相色谱仪测定氨基酸含量。

色谱条件：色谱柱Agilent Zorbax Eclipse-AAA（4.6 mm×150 mm，3.5 µm)；柱温40 ℃；流动相A：40 mmol/L NaH2PO4溶液（pH 7.8），流动相B：乙腈-甲醇-水（体积比45∶45∶10），流动相所用溶剂均为色谱级；流速2 mL/min。

1.3.6 呈味核苷酸含量的测定

参考SC/T 3048—2014《鱼类鲜度指标K值的测定高效液相色谱测定法》[17]。

1.3.7 味道强度值与味精当量

味道强度值（taste activity value，TAV）是呈味物质在样品中的含量与其对应的味道阈值的比值。当呈味物质的TAV大于1时，该呈味物质对样品的呈味具有贡献，其值越大贡献越大，反之则对呈味贡献不大[18-19]。

味精当量（equivalent umami concentration，EUC）表示呈味核苷酸（包括5’-肌苷酸二钠（disodium 5’-inosinate，IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenylic acid，AMP）、5’-鸟苷酸二钠（disodium 5’-guanylate，GMP））与鲜味氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸）的鲜味协同效应，EUC值以产生一定鲜味强度的单一谷氨酸单钠质量计，按公式（2）进行计算[20]：

EUC/%=∑aibi＋1 218（∑aibi）（∑ajbj）（2）

式中：ai为鲜味氨基酸质量分数/%；bi为鲜味氨基酸的相对鲜度系数，其中Asp为0.077，Glu为1；aj为呈味核苷酸质量分数/%；bj为呈味核苷酸的相对鲜度系数，其中IMP为1，AMP为0.18，GMP为2.3；1 218为协同作用常数。

1.4 数据处理

数据以

±s表示，采用SPSS 17.0分析和Origin 8.5软件作图，P＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 营养成分分析

2.1.1 蟹肉氨基酸组成和含量分析

由表1可以看出，辐照未对氨基酸种类产生影响，各组蟹肉均具有人体所必需的8 种氨基酸，所有氨基酸中谷氨酸含量最高，其次为天冬氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸。电子束辐照对蟹肉的氨基酸含量产生不同程度的影响，与对照组相比，除1 kGy组蟹肉总必需氨基酸量略有上升，3、5 kGy组蟹肉总必需氨基酸量及1、3、5 kGy组蟹肉总氨基酸、总非必需氨基酸量均略有下降，而7、9 kGy组降低明显。辐照处理会电离水溶液产生自由基，进而攻击蛋白质多肽链使之断裂，肽链中氨基酸残基的脱氨、脱羧和氧化作用增强，导致各氨基酸含量发生改变，但由于氨基酸结构及其对电子束敏感度的不同，辐照对各种氨基酸的影响程度不一[21]。如李湘等[22]发现不同剂量的电子束辐照对大米的氨基酸含量与组成无明显影响；李超等[11]认为除9 kGy剂量外，1、3、5、7 kGy剂量电子束辐照对泥蚶肉氨基酸总量无显著影响；2.5 kGy60Co-γ射线处理海鲷，鱼肉蛋白的氨基酸总量增加，其中天冬氨酸、丝氨酸、组氨酸、精氨酸、半胱氨酸、缬氨酸和亮氨酸相对含量增加显著，而谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸等下降[23]。

2.1.2 蟹肉的氨基酸营养评价

根据FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质其必需氨基酸占总氨基酸40%左右，必需氨基酸与非必需氨基酸之比在60%以上，由表1可知，各组蟹肉必需氨基酸与总氨基酸之比、必需氨基酸与非必需氨基酸之比均超过40%和60%，均属于质量较好的蛋白质；与对照组相比，辐照组蟹肉必需氨基酸与总氨基酸之比、必需氨基酸与非必需氨基酸之比均有所增加。

氨基酸评分可用于初步评估蛋白质营养价值，确定限制性氨基酸的种类，评价混合膳食或强化食品的营养价值。根据FAO/WHO建议的氨基酸评分标准模式，各组蟹肉的氨基酸评分如表2所示。除缬氨酸、色氨酸外，辐照前后蟹肉必需氨基酸的氨基酸评分均大于1，第1限和第2限制性氨基酸均未发生改变，仍分别为缬氨酸和色氨酸。杨文鸽等[24]研究发现辐照不改变醉泥螺的限制性氨基酸种类，但经1、3、5 kGy辐照后，泥螺肉氨基酸总量、必需氨基酸总量及各必需氨基酸的氨基酸评分增加；本实验结果也显示细点圆趾蟹蟹肉能为人类提供优质蛋白，辐照处理对蟹肉的氨基酸组成及其营养价值没有明显的不利影响。

2.1.3 蟹肉脂肪酸组成分析

由表3可见，各组蟹肉中均检测出18 种脂肪酸，含量最高的均为二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA），其次为二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）、软脂酸和油酸，对照组中这4 种脂肪酸占总脂肪酸的68.77%。蟹肉中不饱和脂肪酸含量丰富，对照组中不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量72.39%，经1、3、5、7 kGy和9 kGy剂量电子束处理后的蟹肉不饱和脂肪酸含量均有所降低，但仍分别为71.83%、71.39%、71.16%、71.15%和70.55%。Formanek等[25]研究发现经过辐照处理后的牛肉，其不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的含量均发生改变；而傅俊杰等[26]用1～10 kGy60Co-γ射线辐照处理海虾和河虾仁，显示辐照前后虾仁的脂肪酸含量变化不明显。随着辐照剂量增加，细点圆趾蟹蟹肉饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量逐渐增加，而多不饱和脂肪酸含量逐渐降低，但不同剂量电子束辐照对饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量均无明显影响（P＞0.05）。

细点圆趾蟹蟹肉富含EPA、DHA、花生四烯酸等多不饱和脂肪酸，对照组EPA、DHA和花生四烯酸的相对含量分别达到17.85%、21.46%和6.18%，经电子束辐照处理后，蟹肉EPA和DHA含量没有显著变化，而花生四烯酸含量显著上升（P＜0.05）。蟹肉中富含的花生四烯酸是人体必需脂肪酸之一，EPA和DHA对人体也有很高的营养价值，在一定程度上可以预防血栓等疾病的产生。

2.2 滋味成分分析

2.2.1 蟹肉中的游离氨基酸含量分析

游离氨基酸可以赋予食品酸、苦、甜或鲜等滋味特征，对食品滋味具有重要影响。由表4可知，细点圆趾蟹蟹肉中共检出14 种游离氨基酸，根据呈味性将其分为鲜味、甜鲜味、苦味和苦略甜味氨基酸，其中含量较高的游离氨基酸主要有呈鲜味的天冬氨酸、呈甜鲜味的甘氨酸和丙氨酸、呈苦略甜味的精氨酸和赖氨酸。随辐照剂量的增加，天冬氨酸、丝氨酸、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；缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸含量呈现先降低后升高的趋势；赖氨酸、组氨酸、精氨酸含量均有不同程度的减少；苯丙氨酸含量呈现先升高后降低的趋势。

由图1可知，随着辐照剂量增强，游离氨基酸总量呈下降趋势，但各种味感氨基酸含量的变化不一致，其中鲜味、甜鲜味、苦味氨基酸总量明显增加，苦略甜味氨基酸总量显著降低。对照组鲜味、甜鲜味氨基酸含量分别为220.98、535.66 mg/100 g，辐照组各鲜味、甜鲜味氨基酸含量及其总量均高于对照组，并且在鲜味、甜鲜味氨基酸中，除丝氨酸外，其余游离氨基酸的含量均高于各自呈味阈值，说明辐照可以使蟹肉的鲜、甜鲜味氨基酸含量增加，提升蟹肉良好滋味。对照组苦味氨基酸含量为411.09 mg/100 g，辐照组苦味氨基酸含量均有所增加，但由于苦味氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸呈味阈值均很高，蟹肉中异亮氨酸和亮氨酸含量均未达到其呈味阈值，因此辐照后仍不会呈现苦味，对蟹肉滋味的影响不大。游离氨基酸含量变化有多方面原因，辐照导致蛋白质降解而产生部分游离氨基酸，可能加速氨基酸的脱氨脱羧作用，也可能使附着在蛋白质上的游离氨基酸脱落，从而更容易溶解在水中[27]。辐照后蟹肉中游离的苦略甜味氨基酸含量明显下降，而呈现苦略甜味的3 种氨基酸均为碱性氨基酸，原因可能与辐照导致氨基酸的脱氨作用有关。综上所述，辐照处理对游离氨基酸含量产生影响，总体上对蟹肉游离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，对照组蟹肉AMP和IMP含量分别为64.24、78.45 mg/100 g，辐照处理后蟹肉AMP和IMP含量均有升高，且在5 kGy辐照条件下增幅均达到最大值，分别增加23.49%和39.94%。对照组蟹肉GMP含量为25.23 mg/100 g，辐照导致蟹肉GMP含量的降低，尤其在5 kGy及以上剂量组蟹肉GMP含量下降明显。辐照前后AMP的TAV均大于1，说明AMP对蟹肉的整体滋味有显著影响；GMP的TAV在5 kGy和9 kGy时小于1，对整体滋味贡献不再显著；在对照组和辐照组蟹肉中TAV最高的呈味核苷酸均为IMP，说明IMP是细点圆趾蟹蟹肉的主要特征呈味核苷酸，且辐照后蟹肉中IMP的TAV均高于对照组，因此辐照可使呈味核苷酸浓度升高，对蟹肉鲜味有促进作用。

EUC能更直观地表示游离氨基酸和呈味核苷酸的作用以及它们之间的协同增鲜效应[28-29]。由表6可知，对照组蟹肉EUC值为13.72%，辐照处理后蟹肉的EUC值均高于对照组，说明辐照具有增强蟹肉的鲜味效果，其中1 kGy组达到最高，为17.92%，而9 kGy组EUC值增幅最小，说明9 kGy剂量对蟹肉的提鲜效应较小。

3 结论

1～9 kGy电子束辐照处理后蟹肉的氨基酸种类未发生变化，7 kGy及以上剂量组蟹肉总氨基酸和非必需氨基酸含量下降比较明显，但辐照处理对蟹肉蛋白质总体营养价值没有明显影响。在蟹肉中共检测出18 种脂肪酸，蟹肉不饱和脂肪酸含量丰富，与对照组相比，辐照处理后不饱和脂肪酸、EPA和DHA含量有所下降，但差异并不显著，而花生四烯酸含量显著上升（P＜0.05）。辐照后蟹肉的游离氨基酸总量逐渐降低，但呈现鲜味、甜鲜味氨基酸含量增加，苦略甜味氨基酸含量减少，同时辐照组蟹肉的呈味核苷酸AMP和IMP含量、EUC值均高于对照组，说明1～9 kGy辐照可以促进蟹肉鲜美滋味的产生，对蟹肉滋味有积极贡献作用。总体上，1～9 kGy电子束辐照剂量对蟹肉蛋白的营养价值、脂肪酸组成没有明显影响，在一定程度上还能改善蟹肉滋味，可用于蟹肉前处理。

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Effects of Electron Beam Irradiation on Nutritional and Taste Components of Ovalipes punctatus Meat

MEI Kalin, XUAN Shifen, TAN Beibei, ZHANG Jinjie, LOU Qiaoming, LU Jiafang, YANG Wenge*
(Key Laboratory of Animal Protein Food Deep Processing Technology of Zhejiang Province,College of Food and Pharmaceutical Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China)

Abstract: Ovalipes punctatus meat was used to investigate the effects of electron beam (EB) irradiation on its nutritional and taste components in order to provide a basis for scientific application of EB irradiation. The results showed that the contents of total amino acids and non-essential amino acids in crab meat irradiated with doses equal to or greater than 7 kGy decreased obviously. Irradiation did not change the first or second limiting amino acids of crab meat. The ratio of essential amino acids to total amino acids (EAA/TAA) and the ratio of essential amino acids to non-essential amino acids(EAA/NEAA) in both unirradiated and irradiated groups exceeded 40% and 60%, respectively, indicating good protein quality. The results of fatty acid composition showed that EB irradiation had no significant effect on the content of saturated or unsaturated fatty acids. With the increase of irradiation dose, the total amount of free amino acids in crab meat showed a downward trend, whereas the contents of umami and sweet-umami free amino acid increased, which indicates that the appropriate irradiation dose could improve the taste of amino acids in crab meat. The main flavor nucleotide in crab meat was IMP.After EB irradiation, the contents of AMP and IMP while GMP content decreased thereby enhancing the umami taste of crab meat. Based on the synergistic effects of umami amino acids and flavor nucleotides, equivalent umami concentration (EUC)value in each irradiation group was higher than in the control group. The 1 kGy irradiation group had the highest EUC value of 17.92%. Collectively, EB irradiation at doses of 1-9 kGy had no obvious negative effect on the nutrition or taste of crab meat and it could be suitable for the pretreatment of crab meat.

Keywords: Ovalipes punctatus; electron beam irradiation; amino acids; fatty acids; flavor nucleotides

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2015BAD17B02-3）；国家自然科学基金面上项目（31371793）

第一作者简介：梅卡琳（1992—）（ORCID: 0000-0002-7341-1324），女，硕士，研究方向为水产品安全与质量控制。E-mail: 1837632898@qq.com

*通信作者简介：杨文鸽（1966—）（ORCID: 0000-0002-8830-7642），女，教授，博士，研究方向为水产品保鲜加工与高值化利用。E-mail: yangwenge@nbu.edu.cn

梅卡琳, 宣仕芬, 谭贝贝, 等. 电子束辐照对细点圆趾蟹肉营养及滋味成分的影响[J]. 食品科学, 2019, 40(8): 169-174.

MEI Kalin, XUAN Shifen, TAN Beibei, et al. Effects of electron beam irradiation on nutritional and taste components of Ovalipes punctatus meat[J]. Food Science, 2019, 40(8): 169-174. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20180424-313. http://www.spkx.net.cn