不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

李佳佳, 汪金涛, 陈新军, 雷林, 关长涛

李佳佳, 汪金涛, 陈新军, 雷林, 关长涛. 不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究[J]. 南方水产科学, 2020, 16(2): 62-69. DOI: 10.12131/20190175
引用本文: 李佳佳, 汪金涛, 陈新军, 雷林, 关长涛. 不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究[J]. 南方水产科学, 2020, 16(2): 62-69. DOI: 10.12131/20190175
LI Jiajia, WANG Jintao, CHEN Xinjun, LEI Lin, GUAN Changtao. Spatio-temporal variation of Ommastrephes bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific under different climate modes[J]. South China Fisheries Science, 2020, 16(2): 62-69. DOI: 10.12131/20190175
Citation: LI Jiajia, WANG Jintao, CHEN Xinjun, LEI Lin, GUAN Changtao. Spatio-temporal variation of Ommastrephes bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific under different climate modes[J]. South China Fisheries Science, 2020, 16(2): 62-69. DOI: 10.12131/20190175

不同气候模态下西北太平洋柔鱼冬春生群资源时空分布变化研究

基金项目: 国家重点研发计划项目 (2019YFD0901404);国家自然科学基金项目 (NFSC31702343;NSFC41876141)
详细信息
    作者简介:

    李佳佳 (1996—),女,硕士研究生,研究方向为海洋渔业发展。E-mail: l_jiajia1996@163.com

    通讯作者:

    汪金涛 (1987—),男,博士,讲师,从事渔情预报及渔业资源评估研究。E-mail: jtwang@shou.edu.cn

  • 中图分类号: S 931.41

Spatio-temporal variation of Ommastrephes bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific under different climate modes

  • 摘要:

    柔鱼 (Ommastrephes bartramii) 是大洋性短生命周期物种,其生活史和生物量受环境和气候因子影响明显。基于2004—2015年西北太平洋柔鱼渔捞日志、海表面温度 (Sea surface temperature,SST)、叶绿素 (Chlorophyll a,Chl a) 浓度及太平洋年代际震荡 (Pacific decadal oscillation,PDO) 数据,利用空间自相关统计方法、热点分析和小波分析法研究PDO冷期与暖期两种气候模态下西北太平洋柔鱼渔场的时空变化。结果表明,PDO指数 (Pacific Decadal Oscillation Index,PDOI) 与柔鱼单位捕捞努力量渔获量 (Catch per unit effort,CPUE) 呈正相关,且CPUE滞后PDO 8个月 (R2=0.548,P<0.05),CPUE与PDO指数的共轭周期为2~4个月。不同气候模态下的渔场热点分布特征为,暖期时渔场重心向高纬方向分布较为明显,空间上的集聚性强;冷期时向低纬分布较为明显,空间上的集聚性相对较差。PDO冷暖时期对西北柔鱼时空分布影响显著,该研究对柔鱼资源的可持续开发具有一定的科学意义。

    Abstract:

    Ommastrephes bartramii is an oceanic species with short life cycle, whose life history and biomass are affected by environmental and climatic factors significantly. Based on the fishery data, sea surface temperature (SST), chlorophyll a (Chl a) and Pacific decadal oscillation (PDO) from 2004 to 2015 in the Northwest Pacific, we applied patial autocorrelation statistics, hot spot analysis and wavelet analysis to study the spatio-temporal variation of O. bartramii in that area under two PDO models with cold and warm periods. The results show that the PDO index was positively correlated with the catch per unit effort (CPUE) and the CPUE lagged PDO for eight months. However, the conjugate period was 2−4 months under the influence of CPUE and PDO index. The distribution of fishery hotspots under two PDO modes is characterized by the fact that the gravity centers of fishing ground is obviously distributed in high and low latitude direction with strong and weak spatial agglomeration in warm and cold periods, respectively. PDO index affects the spatio-temporal distribution of O. bartramii in different periods significantly, which has positive implications for the sustainable development of O. bartramii in the Northwest Pacific Ocean.

  • 牡蛎 (Ostreidae) 是珍珠贝目、牡蛎科软体动物的统称,俗称海蛎子、蚝等,是世界第一大养殖贝类,也是中国四大养殖经济贝类之一。根据2024年渔业统计年鉴数据显示,2023年中国牡蛎产量达6 671 197 t,较上年同比增长7.61%[1]。近几年,随着牡蛎海水养殖面积的不断增加及牡蛎育苗技术的提升,牡蛎产量逐年递增,带动了其加工产业的迅速发展[2]。水产加工企业在捕获或收获大批牡蛎原料后,因季节性或地域性因素,往往无法立即加工,因此需要对牡蛎进行一定时间的贮藏,主要采用冷藏和冻藏方式。然而,在牡蛎原料的贮藏过程中,存在带壳贮藏占用空间大,去壳肉汁液流失严重,导致加工品质低劣等缺陷[3]。贮藏方式和贮存时间对牡蛎原料及其加工产品的品质有显著影响。目前,国内外对牡蛎肉在冷藏和冻藏过程中的品质变化已有较多研究,但关于热处理对牡蛎肉的贮藏品质影响的研究相对较少。烫漂工艺通常用于果蔬贮藏,分为热水法和蒸汽法2种方式,它可以在杀灭原料表面微生物的同时钝化酶,但关于烫漂工艺在水产品贮藏上的研究相对匮乏,尤其是关于烫漂对冷藏和冻藏条件下牡蛎肉品质的影响研究非常少。现有研究表明,与未处理牡蛎原料相比,轻度热处理能够减少牡蛎原料中的副溶血弧菌 (Vibrio parahaemolyticus)总数 (5~6 logCFU)[4]和李斯特菌 (Listeria monocytogenes) 总数[5],提高牡蛎肉的食用安全性。然而,这些研究仅分析了常规的品质指标,缺乏对呈味物质的分析,未能系统全面地评估牡蛎肉在贮藏过程中品质和风味的变化。低温贮藏和贮藏前的烫漂工艺能够抑制微生物的生长和酶的活性,从而保持牡蛎的品质并延长贮藏期。企业在牡蛎原料加工前进行可控的短期储存,并准确评估原料的新鲜度对后续加工产品品质的影响至关重要。为了给牡蛎加工企业提供更优的原料短期贮藏品质把控方案,本研究通过全面分析未经烫漂的新鲜牡蛎肉 (CK) 和烫漂牡蛎肉 (Bo) 在2种贮藏条件(4和 −20 ℃)下的品质变化,评估烫漂对牡蛎肉品质 (安全性、质构、风味等) 的影响,探索最佳的贮藏方式及条件,为牡蛎原料加工前的贮藏品质把控提供理论基础和参考。

    牡蛎购于广东省湛江市霞山区百蓬东路粤之宝水产有限公司;选择统一规格 [带壳质量为(250±30) g] 的鲜活牡蛎,现场开壳取肉放于含冰袋的保鲜盒中,30 min内运到实验室进行清洗、处理、分装。

    氯化钠 (河南天马食品配料有限公司),5'-肌苷酸 (IMP,纯度≥99%)、5'-鸟苷酸 (GMP,纯度≥99%)、5'-一磷酸腺苷 (AMP,纯度≥99%)、乳酸 (纯度≥90%)、琥珀酸 (纯度≥99%),均购自Sigma-Aldrich公司,磷酸 (H3PO4)、磷酸二氢铵 (NH4H2PO4)、磷酸二氢钾 (NH4H2PO4)、磷酸氢二钾 (K2HPO4)、甲醇为色谱级 (上海易恩化学技术有限公司),氢氧化钾 (KOH)为电子级 (上海麦克林生化科技股份有限公司),其他试剂均为国产分析纯。

    TA.XTplusC质构分析仪 (Surface Measurement Systems,英国),NMI20-060H-I低场核磁共振仪 (上海纽迈电子科技有限公司),3-30 KS台式高速冷冻离心机 (SigmaZentrifugen,美国),PEN3型电子鼻 (AIRSENSE,德国),Cary 60紫外可见分光光度计 (Agilent,美国),Agilent 1260 II型高效液相色谱 (Agilent,美国),Kjeltec 8200全自动凯氏定氮仪 [福斯华 (北京) 科贸有限公司],CR8手持色差仪 (深圳市三恩时科技有限公司),L-8900氨基酸自动分析仪 (Hitachi,日本)。

    新鲜开壳牡蛎肉用3% (w)的无菌盐水冲洗干净并沥干,制备2种样品。CK组为未烫漂的新鲜牡蛎肉,密封袋包装;Bo组为烫漂牡蛎肉,(100±0.5) ℃热水烫漂1 min捞出、冷却,密封袋包装。每组各分装新鲜牡蛎2只,共36组,其中,12组置于4 ℃条件下冷藏,分别于第2、第4 天取出3组平行样测定各项指标,24组置于 −20 ℃条件下冻藏,分别于第2、第4、第7、第30天取出3组平行样测定各项指标。

    参考GB 5009.228—2016中的第二法自动凯氏定氮仪法进行测定。

    参考杨永安等[6]的方法,利用手持色差计测定牡蛎的明亮度 (L*)、红绿值 (a*,正值为红色,负值为绿色)、黄蓝值 (b*,正值为黄色,负值为蓝色),取3次平行。将样品平放于白板上,用滤纸吸干表面汁液,选取牡蛎相同部位测定色差值。牡蛎的白度计算公式见公式(1),结果以3次测定的平均值表示:

    $$ {白度{\mathrm{=}}100{\text{−}}[(100{\text{−}}} \mathit{L} ^{ \mathit{*} } \mathrm{)}^{ \mathrm{2}} {\mathrm{+}} \mathit{a} ^{ \mathit{*} \mathrm{2}} \mathrm+ \mathit{b} ^{ \mathit{*} \mathrm{2}} \mathrm{]}^{ \mathrm{1/2}} $$ (1)

    参考Sun等[7]的方法,称量牡蛎贮藏前的质量,用滤纸吸干冷藏和解冻后冻藏牡蛎表面的汁液并分别称量其质量。计算公式为:

    $$ \mathrm{液}\mathrm{汁}\mathrm{流}\mathrm{失}\mathrm{率}{\mathrm{=}}\frac{{m}_{1}{\text{−}}{m}_{2}}{{m}_{1}}\times 100\mathrm{\%} $$ (2)

    式中:m1为贮藏前的质量(g);m2为解冻后的质量(g)。

    参照Yang等[8]的方法略有修改。将解冻样品表面的汁液吸干并称质量,然后在100 ℃下加热10 min。冷却至室温后,再用滤纸吸干样品表面的水分,再次称取样品质量。计算公式为:

    $$ \mathrm{蒸}\mathrm{煮}\mathrm{损}\mathrm{失}\mathrm{率}{\mathrm{=}}\frac{{m}_{3}{\text{−}}{m}_{4}}{{m}_{3}}\times 100\mathrm{\%} $$ (3)

    式中:m3为蒸煮前的质量 (g);m4为蒸煮后的质量 (g)。

    参考Kumar等[9]的方法略作修改,将解冻后牡蛎样品中的闭壳肌取出,切成高5 mm,长、宽均为 1 cm的方块状。用TPA模式下的物性分析在室温下测定牡蛎闭壳肌的硬度、弹性、内聚性、咀嚼度,测定条件为:测前速度1 mm·s−1,测中速度1 mm·s−1,测后速度1 mm·s−1, 触发力10 g,测试形变量40%。

    选取大小一致的牡蛎样品,测定前用滤纸轻轻地将样品表面水分吸干,避免影响测试结果。测定方法:提前打开低场核磁共振仪温度开关,使磁体温度稳定在32 ℃;选择序列名次Q-FID,放入标准油样进行校准;校准完成后更改序列名次为Q-CPMG脉冲序列进行采样参数设置。参考梁钻好等[10]的方法,采样接收机带宽 (SW) 为200 kHz、频率主值 (SF) 为21 MHz、模拟增益 (RG1) 为20.0 db、数字增益 (DRG1) 为3 db、前置放大器增益 (PRG) 为1 db、重复采样等待时间(TW)为2 500.00 ms、重复采样次数 (NS) 为8、回波时间 (TE) 为0.20 ms、回波个数 (NECH) 为12 500。测试结束后得到的指数衰减曲线用仪器自带的软件进行10万迭代次数的T2 (横向驰豫时间) 反演,得到T2值。

    使用低场核磁共振仪对样品的水分分布进行核磁共振成像分析,核磁成像测试参数:共振频率为21.1183 MHz,线圈直径为60 mm。成像:FOVRead=80 mm、TR=350 ms、TE=5.89 ms、Averages=16次。

    参考GB/T 9695.31—2008中的第一法分光光度法进行测定。

    参考李秀霞等[11]的方法,将牡蛎样品用料理机打碎,精确称取1.00 g样品装入25 mL的顶空瓶中,用2层保鲜膜封口并加盖,室温静置0.5 h进行检测。电子鼻传感器的清洗时间为100 s,数据采集时间为100 s,进气量为400 mL·min−1。PEN3型电子鼻传感器的具体性能描述见表1

    表  1  PEN3型电子鼻传感器性能描述
    Table  1.  Performance description of PEN3 electronic nose sensor
    阵列序号
    Array sequence No.
    传感器名称
    Name of sensor
    性能描述
    Performance description
    1 W1C 芳香成分苯类
    2 W5S 灵敏度大,对氮氧化合物灵敏
    3 W3C 氨类,对芳香成分灵敏
    4 W6S 主要对氢化物有选择
    5 W5C 短链烷烃芳香成分
    6 W1S 对甲基类灵敏
    7 W1W 对无机硫化物灵敏
    8 W2S 对醇类、醛酮类灵敏
    9 W2W 芳香成分,对有机硫化物灵敏
    10 W3S 对长链烷烃灵敏
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    参考林海生等[2]的方法略作修改,准确称取打浆后的样品2.50 g,加入 6% (w)的冷高氯酸 (HClO4) 10 mL,放入装有冷水的超声波清洗器中提取5 min,4 ℃、10 000 r·min−1离心 20 min,沉淀再提1次,合并上清液,用高浓度的KOH溶液和6% (w) HClO4调节 pH至 6.5并定容,于4 ℃冰箱静置1 h沉淀钾盐,上机前用0.22 μm的微孔滤膜过滤。

    HPLC条件:色谱柱类型为Cosmosil5 C18-MS-II型HPLC色谱柱,高效液相色谱仪 (安捷伦 1260II,美国)。流动相制备:流动相A为 pH 6.5、0.05 mol·L−1的磷酸二氢钾-磷酸氢二钾 (KH2PO4-K2HPO4)溶液,流动相B为甲醇。等度洗脱98.5%的流动相A和1.5%的流动相B,流速为0.8 mL·min−1,进样量为10 μL,检测波长为254 nm,柱温为30 ℃。

    参考司蕊等[12]的方法略作修改,取2.00 g打浆后的样品,加入10 mL 2.0% (w) pH 2.5的NH4H2PO4,放入装有冷水的超声波清洗器中提取20 min,在4 ℃、10 000 r·min−1的条件下离心20 min,取上清液,沉淀再提1次,合并上清液,用2.0% (w) pH 2.5的NH4H2PO4定容。上述提取液放置在4 ℃冰箱备用。上机检测前用0.22 μm的微孔滤膜过滤。

    HPLC条件:色谱柱类型为 Cosmosil5 C18-MS-II型 HPLC色谱柱,高效液相色谱仪 (安捷伦 1260II,美国),检测波长为205 nm,柱温为30 ℃;进样量为10 μL。流动相的制备:分别称取20.00 g的 NH4H2PO4,用超纯水溶解,定容至1L,用H3PO4调节pH至2.5,再用0.45 μm的微孔滤膜过滤,得到2.0% (w) pH 2.5的NH4H2PO4,流速设为0.8 mL·min−1

    参考Liu等[13]的方法略作修改进行游离氨基酸提取,取2.00 g打浆后的样品,加入3倍体积10% (w)的冷三氯乙酸 (C2HCl3O2),放入装有冷水的超声波清洗器中提取5 min,在4 ℃冰箱静置2 h,在4 ℃、10 000 r·min−1下离心15 min,取上层清液,调节pH至1.5,定容,经0.22 μm滤膜过滤后用氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量。

    检测条件:参考李鹏鹏等[14]的方法,使用 L-8900氨基酸自动分析仪测定氨基酸 ,利用优化过的离子交换-茚三酮柱后衍生法:阳离子交换柱 (4.6 mm×60 mm);分离柱温度为57 ℃,检测器温度135 ℃;流动相流速为0.40 mL·min−1,茚三酮流速为 0.35 mL·min−1;进样量为20 μL;检测波长:570 nm (37种氨基酸),440 nm (脯氨酸);结果用仪器自带软件EZChrom Elite分析。

    每个实验重复3次,实验结果以“平均值±标准差 ($ \bar{x} \pm s $)”表示。使用SPSS Statistics 26软件进行单因素方差分析和t-检验,数据之间无相同字母为差异显著 (p<0.05)。利用Origin 2024软件对数据进行作图处理。

    图1-a—b显示了牡蛎原料CK组和Bo组样品的TVB-N值均随着贮藏时间的延长而增加。参照GB 10136—2015,在4 ℃冷藏4 d和 −20 ℃冻藏30 d的牡蛎肉样品的TVB-N值均未超上限值 (30 mg·100 g−1)。牡蛎是高水分、高蛋白、低脂的水产品,在贮藏过程中极易受到微生物和酶的影响,特别是假单胞菌属 (Pseudomonas) 和希瓦氏菌属 (Shewanella),两者具有很高的腐败潜力,在低温下依然可以生长繁殖。冷藏中牡蛎蛋白质和脂肪容易在这2类菌属和酶的作用下被分解,引起牡蛎肉腐败变质,产生氨及胺类等挥发性盐基氮[15]。−20 ℃冻藏使更多不耐低温的微生物失活甚至死亡,TVB-N增幅减缓。由图1-a—b可见,无论是在4 ℃还是 −20 ℃贮藏条件下,Bo组的TVB-N升高幅度均显著低于CK组,这可能是由于烫漂抑制了牡蛎原料的内源酶活性,且对微生物特别是对不耐热的假单胞菌与希瓦氏菌起到了一定的杀灭作用,从而使其劣变速率下降。第0天Bo组的TVB-N低于CK组,可能与烫漂使部分胺类化合物被溶出,导致TVB-N下降有关。

    图  1  2种贮藏条件下牡蛎肉挥发性盐基氮、白度、液汁流失率和蒸煮损失率的变化
    注:图中标注不同大写或小写字母表示同组数据间差异显著 (p<0.05)。
    Figure  1.  Changes in TVB-N content, whiteness, juice loss rate, and cooking loss rate of oyster meat under two storage conditions
    Note: Different uppercase or lowercase letters represent significant differences in the data within the same group (p<0.05).

    色泽参数是反映牡蛎肉品质劣变的重要指标。牡蛎生长过程中摄食的藻类植物富含红色胡萝卜素,在贮藏过程中由于细菌和自身酶的作用导致脂质氧化、蛋白变性、组织变得松散,体内的红色胡萝卜素从蛋白质复合体渗出,使肉体呈黄色[16]。由图1-c可知,4 ℃冷藏条件下0~4 d的CK组在白度上并无显著性变化,Bo组第2和第4天的白度显著低于第0 天。由图1-d可知,−20 ℃冻藏条件下0~7 d的CK组在白度上并无显著性变化,在第30 天显著下降,2~30 d的Bo组牡蛎肉白度并无较大变化但均显著低于第0 天。4 ℃和 −20 ℃中的Bo组白度值高于CK组,除了第0 天有显著性差异外,之后数天两者无显著性差异,这可能与个体差异的影响有关。然而,色泽参数亦受光学特性、蛋白质变性、聚合及交联程度、凝胶成分等影响,因此,也可能由烫漂导致蛋白质部分变性引起[17]。综上所述,短期贮藏并不会对牡蛎白度产生较大影响,且烫漂对牡蛎色泽维持有一定作用。

    牡蛎原料在贮藏过程中蛋白质易变性,结构变得松散导致汁液渗出增加,汁液流失会导致营养物质损失和细菌滋生[18]。热处理过程使牡蛎肉的蛋白质发生热变性,在贮藏过程中汁液损失率会有一定程度的下降。由图1-e可知,4 ℃贮藏的牡蛎肉液汁流失率组间并无显著性差异,这可能由个体差异导致。

    图1-f所示,在 −20 ℃冻藏条件下的液汁流失率呈逐渐增加的趋势,但不同贮藏天数间无显著性差异,可能与冻藏时间间隔较短有关。Bo组在流失率低于CK组,可能是因为冻结过程中形成的冰晶使肌纤维被破坏,导致蛋白质变性,与蛋白质紧密结合的一部分水转化成自由水,在低温环境下冻结成冰晶,解冻后流失[19],而烫漂使得部分蛋白质变性,在之后的冻藏过程液汁流失减缓。无论是在4 ℃还是 −20 ℃条件下,牡蛎肉的短期贮藏对其液汁流失均无较大影响。

    牡蛎是高水分含量的水产品,新鲜牡蛎水分占其体质量的85%左右,不同贮藏条件对其水分含量有极大影响[20]图1-g结果显示,4 ℃冷藏第0 天的牡蛎原料蒸煮损失率显著高于第2 、第4 天,这可能是由于在4 ℃贮藏过程中,牡蛎肉中水分渗出流失并伴随部分蒸发导致肉中含水量下降,使得贮藏第2 、第4 天的蒸煮损失率低于第0 天。烫漂牡蛎肉存在一定的缩水现象,这也是第0 天Bo组的蒸煮损失率略高于CK组的原因。

    图1-h结果显示,−20 ℃冻藏条件下的牡蛎肉蒸煮损失率随着贮藏时间的增加呈升高趋势,CK组除了与第0 天有显著性差异外,与其他时间段均无显著性差异。同时Bo组的蒸煮损失率低于CK组,Bo组在0~30 d组间并无显著性差异。这一现象的原因一方面可能在于新鲜牡蛎肉在冻藏过程中冰晶的生成和生长刺破细胞内容物流出随着蒸煮而损失,导致损失率增大;另一方面在于烫漂使得部分蛋白质变性、牡蛎肉缩水,组织间间隙的增加在一定程度上抑制了冰晶对细胞的破坏,减缓了蒸煮损失。对比分析4 ℃和 −20 ℃条件下的蒸煮损失率结果可知,短时的冻藏极大影响了牡蛎肉的蒸煮损失,但经烫漂处理后有一定的减缓作用。

    质构是对产品结构或内部构造的感官解释和表达,与产品对压力和触觉属性的反应有关。因此,质构常被用于表示为一些机械特性,如硬度、弹性、内聚性和咀嚼性等[21]。包括肌原纤维蛋白和结缔组织在内的结构蛋白与肌肉质构特性相关,因此肌肉的质构可用于评估产品质量[22]。本研究选用牡蛎闭壳肌进行测定,图2-a, b, d结果显示,4 ℃冷藏下Bo组的硬度、弹性、咀嚼性随着贮藏时间的延长而下降;CK组除了硬度存在显著性变化,弹性、内聚性、咀嚼性在0~4 d均无显著性变化;经过烫漂的Bo组在弹性、内聚性、咀嚼性均显著高于CK组;硬度方面除了第0 天Bo组显著高于CK组外,2~4 d均低于CK组,但两者间无显著性差异。造成质构发生改变的主要原因可能在于烫漂处理过程中牡蛎肉汁液流失和蛋白质发生了严重的不可逆变性。

    图  2  2 种贮藏条件下牡蛎质构的变化
    注:图中标注不同大写或小写字母表示同组数据间差异显著(p<0.05)。
    Figure  2.  Changes in oyster texture under two storage conditions
    Note: Different uppercase or lowercase letters represent significant differences in the data within the same group (p<0.05).

    图2-e—f显示了 −20 ℃冻藏条件下牡蛎闭壳肌的质构变化趋势。硬度方面,CK和Bo组均随着贮藏时间的延长而下降,但在2~30 d,Bo组的硬度值均低于CK组,这可能与烫漂导致肌纤维蛋白不可逆变性有关,冻藏后水分的流失又进一步导致纤维间隙增大从而使硬度发生改变。弹性方面CK组随着贮藏时间延长无显著性变化,Bo组则呈先降后升的趋势,可能是因为烫漂后闭壳肌经前期冻藏发生了部分液汁流失使得弹性部分下降,之后由于液汁流失的增加肌肉缩水使得弹性出现一定回升。内聚性随着贮藏时间延长CK组无显著性变化,Bo组也无明显的规律性变化,但Bo组在数值上均显著高于CK组,这与烫漂处理导致牡蛎肉收缩有关。咀嚼性方面,CK组随着贮藏时间延长无显著性变化,Bo组在冻藏的第2 天急剧下降,之后维持在较低水平。综上可知,烫漂处理对于牡蛎肉的质构有较大影响。对比4 ℃和 −20 ℃条件下CK组牡蛎肉质构的各项指标,两者变化趋势基本一致,但部分指标Bo组的变化无明显规律性,这与个体差异密切相关。

    图3 可知,牡蛎肉在T2驰豫特征图中主要有4个主峰。从左到右分别为:T2b为少量的细胞中与蛋白质等大分子物质相结合的强结合水、T21主要为与肌纤维相结合的结合水、T22为肉类中的主要水分,主要分布在外膜、肌周的不易流动水、T23为细胞外间隙中可以自由流动的自由水[23]。在T2驰豫特征图中,T2横向弛豫时间越长,水分与底物的连接越疏松,自由水多,牡蛎的保水性下降;T2横向弛豫时间越短,水分与底物的连接越牢固,自由水少,牡蛎的保水性较好。由图3可知,烫漂后,Bo组相较于CK组的T21信号强度明显降低,这可能是由于蛋白质受热变性和收缩程度增加及肌原纤维间水的挤出,导致固定水显著减少[24],但在贮藏过程中维持在相对高水平,变化不显著。此外Bo组位置峰左移,横向弛豫时间缩短,表明原料与水结合紧密,可能是肌原纤维蛋白空间结构发生了变化,粗丝和细丝间的网格结构更加紧密,水分子被固定其中[25],从而保证了牡蛎在冷藏和冻藏中的弹性;弹性是水产品的重要质地属性,是反映牡蛎贮藏期间新鲜度变化的重要指标,弹性越高,品质越好。同时,4 ℃冷藏过程中CK组T22峰的占比增加,−20 ℃冻藏过程中CK与Bo组的T22峰占比也均增加,可能是因为冻结解冻导致牡蛎肌纤维蛋白结构变化,引起水分迁移、变化[26]。分析4 ℃和 −20 ℃条件下的水分分布发现,烫漂有利于4 ℃贮藏条件下牡蛎肉中不易流动水的保持,并减缓了 −20 ℃条件结合水的减少。

    图  3  2 种贮藏条件下牡蛎水分分布的变化
    注:CK. 非烫漂组;Bo. 烫漂组。
    Figure  3.  Changes in water distribution of oysters under two storage conditions
    Note: CK. Non-blanching group; Bo. Blanching group.

    图4为牡蛎肉核磁成像图,可通过呈现二维的质子密度图,直观地表现出牡蛎内的水分含量及其分布状态。加权成像伪彩图中不同区域的信号强度与肉制品中的水分子含量成正比,图像颜色越亮、越红水分含量越高,而图像颜色呈较暗的蓝色,则水分含量较低[27]。由图4可知,牡蛎的水分主要集中在内脏团区域,图4-a显示,在4 ℃冷藏条件下,放置4 d的CK组出现大面积的黄绿色区域,表明水分含量显著下降,0~4 d的Bo组牡蛎的红色亮度虽有所下降,但相较于CK组红色占比仍较高,表明烫漂对4 ℃冷藏条件下牡蛎肉水分的保持效果显著。

    图  4  2种贮藏条件下牡蛎核磁成像图片
    Figure  4.  MRI images of oysters under two storage conditions

    图4-b显示,−20 ℃冻藏条件下的CK组红色占比先增后降,贝柱肌由蓝绿色变成红黄色,可能因为冻藏导致蛋白质变性,水分子从蛋白上脱离,在水分子流失过程中,肌节的收缩减少,肌肉纤维的完整结构遭到破坏,肌肉细胞对水的拦截能力降低,从而增加了肌肉细胞间隙中固定水的流动性,牡蛎肉中自由水比例增加使核磁成像图片的红色区域增加[28];Bo组牡蛎在0~7 d内的贝柱肌颜色并无显著性变化,内脏团红色亮度略有下降,第30 天牡蛎肉裙边和贝柱肌显示蓝色,表明放置30 d后水分流失严重,说明随着牡蛎储藏时间的延长,部分肌肉蛋白质开始降解和变性,导致一部分固定水转化为流动水,从牡蛎内部逐渐向边缘部位迁移,最终排出。此外通过对比4 ℃和 −20 ℃贮藏条件下的牡蛎肉核磁呈像图片可以看出短期冻藏相较于冷藏更有利于水分保持。

    冷藏的肉类食品中,大多数细菌将逐步分解葡萄糖、乳酸、丙酮酸、葡萄糖酸、乙酸、氨基酸、核糖、甘油等,葡萄糖是大多数细菌最为直接的能量来源,是首选底物[29]。由图5可知,CK和Bo组的总糖含量在4 ℃和 −20 ℃贮藏过程中均随着贮藏时间的延长而逐渐下降。由图5-a可知,在4 ℃冷藏条件下CK组总糖含量的下降趋势较Bo组更明显,可能是因为烫漂在一定程度上杀灭了细菌或影响了细菌的内源性酶活[30]

    图  5  2 种贮藏条件下牡蛎总糖含量的变化
    注:图中标注不同大写或小写字母表示同组数据间差异显著(p<0.05)。
    Figure  5.  Changes in total sugar content of oysters under two storage conditions
    Note: Different uppercase or lowercase letters represent significant differences in the data within the same group (p<0.05).

    图5-b可知,在 −20 ℃冻藏条件下,CK和Bo组在2~7 d的总糖含量并无显著性变化但均低于0 d,在贮藏30 d后CK和Bo组才呈现较大幅度下降,这可能是因为冻藏过程中冰晶的生成刺破细胞内容物流出导致总糖随着解冻后的汁液而流失,流水解冻的解冻时间较长,在这一过程中肌肉结构损伤[31],致使2~7 d的总糖含量低于第0 天,第30 天组由于冰晶的生长,进一步破坏了细胞的完整性,使得总糖含量随着液汁流失下降。此外第0 天的Bo组总糖含量低于CK组,可能是由于烫漂处理导致牡蛎肉中的一些含糖物质溶出,使得新鲜烫漂牡蛎肉在总糖含量上低于新鲜牡蛎肉。

    采用电子鼻分析测定牡蛎肉的气味,根据各响应值绘制出雷达图 (图6)。由图6-a可知,4 ℃冷藏样品在W5S、W6S、W1W、W2S上均有较为显著的响应值,表明冷藏牡蛎肉的主要挥发性成分为氮氧化合物、氢化物、无机硫化物、醇类和醛酮类,特别是第4 天的Bo组气味变化最明显。从主成分分析图中可以看出Bo-4 d组气味与其他组存在显著性差异,造成这种现象的原因可能是微生物与酶使蛋白质腐败和脂质氧化,以及来自不饱和脂肪酸的氧化降解产生的的醛类挥发性风味物质引起了气味的变化[32]

    图  6  2 种贮藏条件下牡蛎气味的变化
    注:a—b. 4 ℃ 贮藏;c—d. −20 ℃ 贮藏;CK. 非烫漂组;Bo. 烫漂组。
    Figure  6.  Changes in oyster odor under two storage conditions
    Note: a—b. 4 ℃ storage; c—d. −20 ℃ storage; CK. Non-blanching group; Bo. Blanching group.

    图6-b可见,−20 ℃冻藏样品电子鼻气味值变化规律性较为明显,在W5S、W1S、W1W、W2S上响应值有变化但相较于4 ℃的条件增幅较小,主成分分析图的CK-7 d、CK-30 d、Bo-7 d、Bo-30 d与新鲜牡蛎存在显著性差异,造成这种现象的原因可能是冻藏抑制了微生物和内源酶活,减缓了脂质氧化,因此气味变化减缓,但是较长时间的贮藏仍会引起气味显著变化,硫化物中的中二甲基二硫会使牡蛎等水产品散发出腐败的味道,对牡蛎整体的特征性香味造成破坏[33]。随着牡蛎储存时间延长,牡蛎含有的不饱和脂肪酸氧化降解和氨基酸降解,也会导致醛酮类物质增加。另外在冷冻过程中冰晶的生成破坏了细胞结构,加速了醛、酮、酯和其他挥发性化合物的形成[34]。对比4 ℃和 −20 ℃贮藏条件下牡蛎肉气味的变化可以看出,贮藏温度对牡蛎肉气味的变化影响较大,4 ℃贮藏条件下,烫漂处理对牡蛎肉的气味有着不利影响,但在 −20 ℃贮藏条件下对牡蛎肉影响不大。

    牡蛎体内的三磷酸腺苷相关化合物的含量与其生理状态密切相关。ATP降解途径为ATP→ADP→AMP→IMP→HXR→HX[35],由图7-a可知,在4 ℃贮藏条件下CK和Bo组牡蛎肉中的AMP含量呈增加趋势,这可能由ATP降解导致,此外AMP也被报道为贝类中的优势核苷酸,其积累是AMP脱氨酶活性高度降低或不存在的结果[36]; CK组的IMP含量随着时间延长呈下降趋势,Bo组无显著变化,可能是因为烫漂致使内源性酶失活或活性下降; CK组的GMP含量呈增加趋势,Bo组在第4 天显著下降。

    图  7  2 种贮藏条件下牡蛎呈味核苷酸含量的变化
    注:图中标注不同大写或小写字母表示同组数据间差异显著 (p<0.05)。
    Figure  7.  Changes in taste nucleosides contents in oysters under two storage conditions
    Note: Different uppercase or lowercase letters represent significant differences in the data within the same group (p<0.05).

    图7-b可知,−20 ℃冻藏条件下,AMP先增后降,在第30 天的Bo组AMP未被检测到;IMP先降后升,可能是因为较长时间的冻藏导致水分流失严重,起到了一定的浓缩作用;GMP并无明显变化规律。实验发现Bo组的AMP、IMP含量前期均低于CK组,可能是因为烫漂致使部分呈味核苷溶出。此外,呈味核苷酸的减少可能是由于微生物区系的增加,导致了核苷酸降解[37],而烫漂可在一定程度上杀灭微生物,对于长期贮藏烫漂可以有效缓解呈味核苷的减少。

    有机酸是水产贝类滋味的重要组成部分,其中乳酸、琥珀酸、苹果酸已被鉴定存在于活体牡蛎中[38]。乳酸是反映机体能量代谢的关键指标,对鲜味有增强作用;琥珀酸是贝类中主要呈鲜味的有机酸,由贝体内丰富的糖原及氨基酸降解生成。根据已有研究,在海鲜中琥珀酸和乳酸是2种味道活性化合物,对牡蛎风味的贡献很大[39]。有研究表明,琥珀酸是提供酸味的主要有机酸,除了提供酸味外,琥珀酸还会在不同浓度下造成强烈的咸味和苦味,具有类似谷氨酸的增味作用[40]。本研究主要检测了乳酸和琥珀酸。图8表明,琥珀酸含量远高于乳酸,是牡蛎肉中主要的有机酸,它可以提供一种温和的酸味,有助于增加牡蛎的风味。分析实验结果可知,无论在4 ℃还是 −20 ℃贮藏条件下2组样品乳酸含量均随着贮藏时间的延长而增加,Bo组含量低于CK组。图8-b显示,−20 ℃冻藏30 d的CK组牡蛎肉中乳酸含量达到最高,为湿质量2.78 mg·100 g−1,可能是在冷藏和冻藏过程中受到酶和微生物的影响消耗糖原产生了乳酸,但乳酸对鲜味的增强作用可以忽略短期贮藏糖原损失的不利影响,也在一定程度上丰富了牡蛎肉的滋味。−20 ℃冻藏条件下琥珀酸含量整体呈下降趋势 (图8-d),但CK组相较于Bo组下降趋势更为明显,可能是冻藏破坏了牡蛎肉组织结构导致了有机酸随着解冻后的液汁而流失。图8-c显示,4 ℃冷藏条件下琥珀酸含量无规律性变化,可能是个体差异影响和贮藏时间较短未能显示出其变化规律。综上分析,烫漂可在一定程度上延缓贮藏期间牡蛎肉乳酸含量的增加,同时减弱琥珀酸在贮藏期间的损失,说明烫漂对牡蛎肉在贮藏期间鲜味的维持有积极作用。

    图  8  2 种贮藏条件下牡蛎有机酸含量的变化
    注:图中标注不同大写或小写字母表示同组数据间差异显著(p<0.05)。
    Figure  8.  Changes in organic acid content of oysters under two storage conditions
    Note: Different uppercase or lowercase letters represent significant differences in the data within the same group (p<0.05).

    游离氨基酸的来源之一是通过蛋白质水解产生,氨基酸不仅有助于生物体的生长、发育,而且氨基酸衍生的挥发物被认为可以赋予海鲜和肉制品丰富的风味[41]。本研究测定了牡蛎肉中的37种游离氨基酸,筛选了常见的16种氨基酸和牛磺酸并对其含量变化进行了分析。图9显示,牛磺酸在所有游离氨基酸中占比最高,其次是甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和天冬氨酸。牛磺酸是贝类的一种特征性营养素,具有促进大脑及智力发育、抗疲劳等多种生物活性[2]。谷氨酸和天冬氨酸是鲜味相关氨基酸,甘氨酸和丙氨酸是甜味的关键[13]

    图  9  2 种贮藏条件下牡蛎游离氨基酸含量变化热图
    注:CK. 非烫漂组;Bo. 烫漂组;图中数值单位为mg·g−1
    Figure  9.  Heat map of changes in free amino acid content of oysters under two storage conditions
    Note: CK. Non-blanching group; Bo. Blanching group. The numerical unit in the figure is mg·g−1.

    在4 ℃冷藏条件下,CK与Bo组牛磺酸含量呈显著上升趋势;在脯氨酸含量上,CK组呈显著下降趋势,Bo组呈上升趋势;谷氨酸、天冬氨酸含量方面Bo组呈显著上升趋势,CK组呈显著下降趋势;甘氨酸含量方面,CK组与Bo组均呈下降趋势,丙氨酸含量方面CK组与Bo组呈显著上升趋势。对比发现Bo组在主要的呈味氨基酸方面整体均呈上升趋势,CK组变化规律不明显,可能是由于液汁流失和酶的双重作用造成了CK组蛋白质复杂变化,而Bo组经过烫漂后液汁流失减少,贮藏过程中蛋白质降解使其含量在一定程度上增加。

    在 −20 ℃冻藏条件下,CK组与Bo组牛磺酸含量均呈显著下降趋势;在脯氨酸含量上,CK组呈显著下降趋势,Bo组呈显著上升趋势;在谷氨酸、天冬氨酸含量上,CK与Bo组均呈先升后降的趋势;在甘氨酸、丙氨酸含量上,CK组呈先升后降趋势,Bo组甘氨酸含量呈下降趋势,但丙氨酸含量无显著性变化。本研究发现在 −20 ℃冻藏条件下,牡蛎中的主要呈味氨基酸基本呈下降趋势,但Bo组下降程度较CK组有所减缓,说明烫漂处理在一定程度上可以减缓液汁流失。然而,在4 ℃和 −20 ℃条件下也有个别氨基酸含量呈上升趋势或先升后降趋势,这可能与整体冻存和间隔时间短及个体差异的影响有关。

    无论在4 ℃还是 −20 ℃条件下贮藏,CK组和Bo组均存在一定程度的品质劣化,但两组的变化趋势与幅度存在一定差异,CK组在贮藏过程中品质劣化程度相较于Bo组更明显。在4 ℃冷藏过程中,两者的气味和TVB-N均变化最明显,在 −20 ℃冻藏过程中两者的TVB-N、液汁流失率、蒸煮损失率均呈上升趋势,但Bo组在数值上显著低于CK组 (p<0.05)。贮藏过程中两组的乳酸含量均随着贮藏时间的延长而增加,琥珀酸含量Bo组整体高于CK组。4 ℃条件下Bo组的主要呈味氨基酸 (甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸)整体呈上升趋势,而CK组的规律性不明显;−20 ℃条件下主要呈味氨基酸两组均呈下降趋势,但Bo组的下降程度较CK组小。总体而言,烫漂处理显著减缓了牡蛎肉在冷藏和冻藏条件下的品质劣化,特别对减缓牡蛎肉TVB-N和乳酸含量增加方面具有显著效果。因此烫漂处理可作为牡蛎肉在冷藏和冻藏前有效的预处理手段,可保持牡蛎原料的短期贮藏品质。本研究结果可为牡蛎原料加工前的品质把控提供理论基础。

  • 图  1   2004—2015年7—11月的月平均单位捕捞努力量渔获量和太平洋年代际震荡指数时间序列

    Figure  1.   Time series of monthly average CPUE and PDO index in July to November during 2004−2015

    图  2   太平洋年代际震荡指数与单位捕捞努力量渔获量交相关分析

    当滞后性为负值时,太平洋年代际震荡指数滞后单位捕捞努力量渔获量;当滞后性为正值时,单位捕捞努力量渔获量滞后于太平洋年代际震荡指数;蓝色虚线表示95%置信区间

    Figure  2.   Cross correlation function study on PDOI and CPUE

    When time lag is negative, PDO index lags CPUE; when the time lag is positive, PDO index leads CPUE. ACF is automatic correlationfunction; blue dotted line indicates 95% confidence interval.

    图  3   柔鱼单位捕捞努力量渔获量与渔场环境因子同太平洋年代际震荡指数的交叉小波功率谱

    白色实线圈闭合区域为功率谱值通过置信水平为95%的标准背景谱检验,锥形范围表示有效值;箭头表示位关系,→表示单位捕捞努力量渔获量/海洋表面温度/叶绿素与太平洋年代际震荡同位相,说明两者为正相关关系;↗、↙表示单位捕捞努力量渔获量/海表温度/叶绿素滞后太平洋年代际震荡且分别为正相关关系、负相关关系,↘、↖表示单位捕捞努力量渔获量/海洋表面温度/叶绿素超前太平洋年代际震荡且分别为正相关关系、负相关关系

    Figure  3.   Cross-wavelet power spectrum of O. bartramii CPUE and fishery environmental factors and PDO index

    The white solid coil closed area is the standard background spectrum test with a power spectrum value of 95% confidence level, and the cone range represents the effective value; arrow indicates bit relationship: ‘→’ indicates that the CPUE/SST/Chl a is in phase with PDO, indicating that the both are positively correlated; ‘↗, ↙’ indicate that CPUE/SST/Chl a lags PDO and is positively correlated and negatively correlated; ‘↘, ↖’indicate that CPUE/SST/Chl a leads PDO and is positively correlated and negatively correlated.

    图  4   太平洋年代际震荡冷期与暖期柔鱼渔场热点重心位置分布图

    a, b 分别为柔鱼资源2004—2015年的热点和冷点的空间分布;c. 太平洋年代际震荡暖期与冷期柔鱼空间热点分布重心在空间上的变化方向和距离;d. 太平洋年代际震荡冷期与暖期柔鱼资源每个月的热点重心位置在空间上的变化方向与距离

    Figure  4.   Distribution of center of gravity of hot fishing ground in cold and warm periods of PDO

    a–b. The spatial distribution of hot and cold spots of squid resources from 2004 to 2015, respectively; c. The direction and distance of spatial hot spot distribution center of PDO in warm and cold periods; d. The spatial variation direction and distance of the hot spots of soft fish resources in cold and warm periods of PDO

    图  5   暖期和冷期模态下柔鱼中心渔场重心与海洋表面温度的关系

    Figure  5.   Relationship between central gravity point of fishing ground and SST in warm and cold periods

    表  1   西北太平洋柔鱼冬春生群资源样本统计参数与全局空间自相关分析

    Table  1   Statistical parameters and global spatial autocorrelation analysis of O. bartramii resources (winter & spring groups) in Northwest Pacific

    年份
    Year
    最大值
    Max.
    均值
    Mean
    标准差S
    Std. deviation
    偏态
    Skewness
    峰态
    Kurtosis
    变异值
    Cv=S/m
    集聚系数
    S2/m
    Z得分
    Z-score
    P全局相关系数*
    Gearyc*
    2004 10.67 2.64 1.81 0.78 0.76 0.69 1.24 10.07 0.00 0.13
    2005 8.00 2.60 1.68 0.78 0.69 0.53 1.09 7.43 0.00 0.31
    2006 5.67 1.88 1.43 0.33 0.33 0.66 1.09 8.47 0.00 0.36
    2007 15.00 4.28 2.71 0.85 1.31 0.63 1.71 4.96 0.00 0.22
    2008 9.23 2.39 1.85 0.78 0.29 0.77 1.43 9.12 0.00 0.10
    2009 3.33 1.02 1.81 0.59 0.19 0.79 3.19 1.94 0.00 0.34
    2010 5.00 1.60 1.33 0.53 0.18 0.65 1.11 11.83 0.00 0.34
    2011 16.50 1.90 1.56 3.58 22.96 0.82 1.28 1.94 0.00 0.12
    2012 8.50 2.24 1.90 1.44 1.56 0.85 1.61 3.60 0.00 0.53
    2013 13.74 1.80 1.41 3.29 18.98 0.73 1.11 1.89 0.00 0.13
    2014 5.47 1.31 1.87 1.20 2.68 0.66 2.66 6.03 0.00 0.22
    2015 7.00 2.60 1.82 0.78 0.69 0.53 1.27 3.87 0.00 0.28
    平均值 Average 9.01 2.19 1.76 1.24 4.13 0.69 1.57 5.93 0.00 0.26
    注:*. 当S2/m>1表示集聚分布,S2/m=1表示随机分布,S2/m<1表示均匀分布;*. 大于1表示负相关,等于1表示不相关,而小于1表示正相关 Note: *. S2/m>1 indicates the agglomeration distribution; S2/m=1 indicates a random distribution; S2/m<1 indicates a uniform distribution; *. Greater than 1 indicates a negative correlation, and that equal to 1 indicates no correlation, but that less than 1 indicates a positive correlation.
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  • 期刊类型引用(1)

    1. 白思琦,邹晓荣,张鹏,丁鹏. 环境因子对东南太平洋智利竹?鱼渔场时空分布异质性影响. 南方水产科学. 2021(01): 17-24 . 本站查看

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-08
  • 修回日期:  2019-11-10
  • 录用日期:  2019-12-04
  • 网络出版日期:  2019-12-09
  • 刊出日期:  2020-04-04

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