湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流技術(shù)重點實驗室，湖北工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與健康工程學(xué)院Hu Chuanfeng等將脂質(zhì)組學(xué)與酶活性分析相結(jié)合，闡明武昌魚在加工前、腌制后、干燥后不同加工階段的脂質(zhì)動態(tài)變化，意在為優(yōu)化武昌魚干腌加工工藝提供理論依據(jù)。

Introduction

武昌魚富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和多不飽和脂肪酸，對預(yù)防心血管疾病有重要作用。然而，魚的脂質(zhì)在運輸、加工和貯藏過程中極易氧化，導(dǎo)致變質(zhì)。我國湖北省是武昌魚的主要產(chǎn)區(qū)之一，武昌魚通常被加工成干貨。武昌干腌魚是中國的傳統(tǒng)美食，以咸味均衡、風(fēng)味獨特而聞名。生產(chǎn)過程通常包括兩個主要階段：腌制和風(fēng)干。在腌制過程中，鹽滲透到魚中，起到防腐劑的作用，并通過酶活性增強風(fēng)味?？諝飧稍镫A段進一步降低水分含量，提高貯藏穩(wěn)定性。然而，在干腌過程中，酶在風(fēng)味形成和脂質(zhì)代謝中的作用仍不完全清楚，需要進一步研究。

Results

在武昌魚干腌整個制備階段，硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值從0.05 mg/kg（新鮮組，CK組）增加到1.63 mg/kg（干燥2 d組，G2組），過氧化值（peroxide value，POV）從0.47 mmol/kg（CK組）增加到4.18 mmol/kg（G2組）。魚肉中脂質(zhì)氧化程度呈顯著上升趨勢（P＜0.05）。在以往的研究中，由于脂質(zhì)氧化具有明顯的反應(yīng)特性，將其分為自氧化、酶促氧化和光氧化3 種類型。由于整個制備階段都是在無光條件下進行的，因此TBARS值和POV的變化主要歸因于酶催化和自氧化。值得注意的是，F(xiàn)As作為脂質(zhì)氧化反應(yīng)的底物，脂質(zhì)水解速率同樣是影響脂質(zhì)氧化的關(guān)鍵因素。魚類在腌制過程中產(chǎn)生的FAs主要來源于魚肉中的內(nèi)源性脂肪酶，它在脂質(zhì)分子的水解過程中起著至關(guān)重要的作用。圖1C顯示了魚肉在干燥和腌制過程中磷脂酶、酸性脂肪酶和中性脂肪酶的活性，以及魚肉中的水分含量。在這3 種類型的脂肪酶中，中性脂肪酶的活性最高，表明中性脂肪酶在加工過程中起主要作用。鮮魚肉中磷脂酶、酸性脂肪酶和中性脂肪酶活性分別為55.82、39.82、80.02 U/（h·g），在加工過程中均顯著降低（P＜0.05）。同時，魚肉中的水分含量在加工過程中顯著下降，這可能是脂肪酶活性下降的重要原因。然而，圖1D中脂肪氧合酶（lipoxygenase，LOX）的活性卻呈現(xiàn)出不同的結(jié)果。隨著水分含量的降低，魚肉中NaCl濃度也隨之升高，形成了高鹽濃度、低水活度的環(huán)境。在武昌魚風(fēng)干制備過程中，LOX活性先升高后降低，其中腌制2 d（Y2）組樣品LOX活性最高。在從CK到Y(jié)2的腌制過程中，鹽滲透到魚肉中，導(dǎo)致Na＋濃度升高，開始激活LOX；在干燥過程中，從Y2到G2，魚肉中的水分含量逐漸降低，Na＋的活化作用也逐漸增強。但隨著含水率的降低，魚肉中水分活性也顯著降低，對LOX的抑制作用逐漸增強。當干燥達到一定時間后，水分活性對魚肉中LOX的抑制作用大于Na＋對LOX的促進作用，LOX活性逐漸降低。因此，自氧化在風(fēng)干后期魚肉的脂質(zhì)氧化中起著較大的作用。值得注意的是，LOX催化的氧化反應(yīng)在整個加工過程中占據(jù)主導(dǎo)地位，是總脂質(zhì)氧化的主要驅(qū)動因素。在魚肉腌制過程中，LOX催化多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）氧化，生成氫過氧化物和一系列氧化產(chǎn)物，以及醛類和其他特殊風(fēng)味物質(zhì)，導(dǎo)致POV增加。

字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。下同。

圖1 武昌魚干加工過程中TBARS值（A）、POV（B）、酶（磷脂酶、酸性脂肪酶、中性脂肪酶）活性、水分含量（C）和LOX活性（D）的變化

在干腌武昌魚中共檢出1370 種脂質(zhì)。3 個加工階段的脂質(zhì)含量測量（圖2C～E）的正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）顯示沿X軸的樣品明顯分離，表明組間差異顯著。OPLS-DA識別出的前20 種差異脂質(zhì)的熱圖（圖2F～H）顯示，GP、GL和FA是主要的差異脂質(zhì)。在CK-Y2階段，11 種GP成分（包括LPE（20:2/0:0）、LPE（18:3/0:0）、LPI（20:1）、PG（18:0/24:0）、LPG（18:2/0:0）、LPI（17:0）、LPA（0:0/18:0）、LPS（20:4/0:0）、LPS（18:2/0:0）、LPE（P-17:0）和LPI（18:2/0:0））和2 種GL成分（單甘油酯（20:4）和三酰甘油（triglycerides，TG）（18:0/20:0/22:0））顯著增加，隨后在Y2-G2階段大幅減少。這種模式與鹽漬過程中磷脂酶被激活相符，磷脂酶水解GP生成游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）和其他小分子，而中性脂肪酶和酸性脂肪酶降解GL，釋放更多FA。值得注意的是，在Y2-G2階段，大多數(shù)排名靠前的GP、GL和FA成分呈上升趨勢。盡管在風(fēng)干過程中總體脂酶活性（酸性、中性和磷脂酶）下降，但初始干燥階段殘留的酶活性可能促進了TG和GP的部分水解，生成二?；视汀熙；视秃虵A。同時，水分活度降低抑制了微生物生長和酶活性，但促進了脂質(zhì)聚集，導(dǎo)致GL和GP局部積累。如圖2I～N所示，總GL含量在整個加工過程中略有上升，但不顯著，而GP在鹽漬過程中顯著減少（P＜0.05）。GP減少與GL增加的相反趨勢表明鹽漬過程中GP向GL的轉(zhuǎn)化增強。鑒于GPs在維持生物膜完整性方面的重要作用，其減少可能反映了細胞膜受損，便于催化劑接觸脂質(zhì)底物，從而加速氧化反應(yīng)。PR在風(fēng)干過程中顯著增加（P＜0.05），而SP和ST的變化與GP趨勢一致，在鹽漬過程中急劇下降（P＜0.05），在干燥過程中略有上升。與預(yù)期相反，總FA含量在鹽漬過程中減少，這可能歸因于LOX活性。鹽漬過程中LOX活性高，催化PUFAs氧化，推動脂質(zhì)降解并生成揮發(fā)性風(fēng)味化合物。圖2O展示了FA亞類的動態(tài)變化：肉堿持續(xù)減少；在鹽漬過程中二十烷類化合物略有減少，但在干燥過程中顯著增加（P＜0.05）；FFA在鹽漬過程中下降，隨后在干燥過程中反彈（P＜0.05）。在風(fēng)干過程中，LOX活性降低，減少了脂質(zhì)過氧化作用，同時水分含量降低通過水分活度介導(dǎo)的脂質(zhì)聚集促進了FA積累。

圖2 干燥過程中不同脂類的相對豐度及相對脂含量（A）；在正、負電離模式下鑒定的脂質(zhì)種類數(shù)量（B）；CK與Y2組（C）、Y2與G2組（D）、CK與G2組（E）間脂質(zhì)OPLS-DA變化；CK vs. Y2（F）、Y2 vs. G2（G）、CK vs. G2（H）按VIP值排列的前20 種脂質(zhì)熱圖；GL（I）、GP（J）、PR（K）、SP（L）、ST（M）、FA（N）、CAR、類二十烷酸和FFA（O）含量的變化

在腌制和風(fēng)干階段對脂質(zhì)進行京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）富集分析如圖3A和B，分別發(fā)現(xiàn)11 條和12 條顯著通路，其中甘油磷脂和甘油脂代謝是共同的主要通路。甘油磷脂是細胞膜關(guān)鍵成分，其降解由磷脂酶催化；甘油脂代謝涉及脂肪酶將三?；视退鉃楦唵蔚某煞帧Ｑ趸|(zhì)由多不飽和脂肪酸通過氧化產(chǎn)生，其含量在腌制階段變化不明顯，但在風(fēng)干階段顯著增加，這源于脂質(zhì)水解和氧化的相互作用。在腌制階段，盡管相關(guān)酶活性高，但氧化脂質(zhì)未積累，因為氧化主要轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性風(fēng)味化合物；而在風(fēng)干階段，酶活性降低，但殘留的多不飽和脂肪酸發(fā)生自氧化，導(dǎo)致氧化脂質(zhì)積累。此外，亞油酸、花生四烯酸和α-亞麻酸等代謝通路在兩個階段都很重要，它們的氧化降解對風(fēng)味形成有關(guān)鍵作用。這些代謝通路共同構(gòu)成了干腌魚脂質(zhì)重塑和風(fēng)味生物合成的基礎(chǔ)。

圖3 CK-Y2期（A）和Y2-G2期（B）不同脂質(zhì)的KEGG分類

Conclusion

本研究通過脂質(zhì)組學(xué)分析，闡明了武昌魚干腌加工過程中脂質(zhì)重塑與脂肪酶活性之間的內(nèi)在關(guān)系。氧化指標（TBARS值和POV）在整個加工過程中顯著升高（P＜0.05）。脂質(zhì)組學(xué)分析鑒定出1370 種脂質(zhì)，分為FA、GL、GP、PR、SP和ST六大類和41 個亞類，其動態(tài)變化與磷脂酶、中性脂肪酶和LOX活性密切相關(guān)。結(jié)果顯示，在腌制過程中，LOX驅(qū)動的PUFAs轉(zhuǎn)化為風(fēng)味活性醛和醇的過程占主導(dǎo)地位，而風(fēng)干過程中水分活性的降低促進了PUFAs的自氧化和氧脂質(zhì)的積累。值得注意的是，在風(fēng)干魚中必需脂肪酸占總FFAs的18.869%，比新鮮樣品中的13.414%顯著增加。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)為傳統(tǒng)干腌魚產(chǎn)品中脂-脂酶相互作用控制質(zhì)量進化提供了新的見解。

Abstract

This study systematically investigated lipid metabolic alterations during the dry-curing processing of Wuchang fish (Megalobrama amblycephala) using ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry coupled with an in-house lipidomics database. A total of 1 370 lipid species were identified, classified into six major categories (fatty acids, glycerolipids (GL), glycerophospholipids (GP), prenol lipids, sphingolipids, and sterol lipids) and 41 subclasses. Orthogonal partial least squares-discriminant analysis revealed significant lipidomic divergence among three processing stages (fresh fish (CK), curing for 2 days (Y2), and drying for 2 days (G2)), with GL dominating the lipid profile and GP exhibiting marked depletion during salting. The lipid oxidation index elucidated competing effects of lipid hydrolysis (substrate depletion) and oxidation (metabolite generation), revealing that lipoxygenase-driven conversion of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) to volatile aldehydes and alcohols predominated during salting, while reduced water activity in air-drying triggered PUFAs autoxidation and oxylipins accumulation. Post-processing nutritional enhancement was evident, with essential fatty acids (eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, linoleic acid, and oleic acid) significantly enriched in air-dried fish, constituting 18.869% of total free fatty acids, a substantial increase from 13.414% in fresh samples. This work provides critical insights into flavor formation mechanisms and quality control strategies for traditional dry-cured fish products.

引文格式

Hu C, Liu X, Xiao T, et al. Elucidating the interplay between lipases and lipid metabolites during the processing of dry-cured Wuchang fish (Megalobrama amblycephala). Food Science of Animal Products, 2025, 3(4): 9240137. https://doi.org/10.26599/FSAP.2025.9240137

作者介紹

喬宇，女，湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所研究員，兼任中國原子能農(nóng)學(xué)會理事，湖北省食品科學(xué)技術(shù)協(xié)會理事、中國原子能農(nóng)學(xué)會輻射加工與應(yīng)用專業(yè)委員會副主任，中國醫(yī)藥教育協(xié)會食品安全衛(wèi)生安全教育專業(yè)委員會專家委員，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、湖北工業(yè)大學(xué)、武漢工程大學(xué)、長江大學(xué)兼職碩導(dǎo)。近3 年，主持了國家自然科學(xué)基金、省技術(shù)創(chuàng)新專項重大專項及國家重點研發(fā)計劃等省部級項目10余項，主持獲得湖北省科技進步三等獎1 項，作為主要完成人獲得湖北省科技進步一等獎、二等獎各1 項，湖北省科技成果推廣三等獎1 項。以第一發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利10 項，已轉(zhuǎn)讓國家授權(quán)發(fā)明專利2 項。鑒定（評價）成果4 項、制訂頒布實施地方標準1 項、發(fā)表論文50余篇,其中第一作者或通信作者發(fā)表SCI/EI論文17 篇。

文章內(nèi)容由作者團隊提供。

編輯：閻一鳴； 責(zé)任編輯：劉莉

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