水产品加工贮藏中ATP及其关联产物的变化概述

谷文静，金银哲，金英善，郑睿林，程裕东

1. 上海海洋大学食品学院食品热加工工程中心，食品科学与工程国家级实验教学示范中心（上海 201306）；2. 扬州大学生物科学与技术学院（扬州 277600）；3. 北伦敦济州国际学校（济州 697600）

ATP及其关联产物是虾类等水产动物肌肉中重要组成成分，主要包含三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、一磷酸腺苷（AMP）、肌苷酸（IMP）、次黄嘌呤核苷（HxR）、次黄嘌呤（Hx）、腺苷（AdR）、腺嘌呤（Ad）和黄嘌呤（Xt）等[1]。水产动物死后，肌糖原分解并且在短时间内产生大量ATP，ATP逐渐降解为ADP和AMP。AMP在AMP-脱氨酶作用下脱氨生成IMP[2]，IMP通过磷酸酶缓慢转化为HxR和Hx[3]。死后肌肉中ATP及其关联化合物的变化与新鲜度和滋味有关。K、Ki、H、P、Fr和G值等被认为是水产品的新鲜度指标（表1），控制ATP降解可以抑制水产品贮藏过程中IMP的减少和Hx的积累。就风味而言，AMP不仅可以抑制苦味，还可作为增味剂产生令人愉悦的甜味和咸味。Hx与某些氨基酸和肽一起积累可促进苦味生成[4-5]。IMP和GMP是水产品中的主要鲜味增强剂，且可与谷氨酸钠（MSG）协同增强风味效果（表2）。

滋味活性值（TAV）用于评价某一组分对样品鲜味的影响强度。当TAV值≥1时，表示其具有滋味活性，值越高，其呈味效果越好。EUC为味精当量，用于评价多种滋味物质对鲜度的协同作用。

表1 水产品中ATP及关联产物的鲜度指标

表2 水产品中ATP及关联产物的滋味指标

1 ATP及其关联产物的影响因素

ATP及其关联产物含量受各种直接因素（物种、年龄、性别、产地和季节变化等）和间接因素（通过影响水产品中ATP降解相关酶，如ATP酶、AMP-脱氨酶，磷酸酶等的活性来改变ATP及其关联产物含量）影响，如温度、离子、pH、微生物和处理方式等。

1.1 水产品种类

水产品的种类不同其ATP及其关联产物的种类、含量和降解途径也存在差异，从而不同种类水产品的鲜度评价指标也发生改变。Zhang等[15]研究发现常作为鱼类鲜度评价指标的K值并不十分适用于评价南美白对虾与南极磷虾的鲜度，且2种虾中ATP的降解途径也不完全相同。Mendes等[21]研究发现IMP是鱼类中的主要核苷酸，而AMP是甲壳类动物的主要成分。ATP降解途径具有物种依赖性，并且海洋无脊椎动物的降解途径比较复杂。表3为各种水产品中的ATP降解途径。

表3 水产品中ATP降解途径

1.2 温度

低温通过抑制微生物和酶活性从而可以最大程度地保持水产品的鲜度和品质。温度升高到肌肉冰点以上时，ATP及其关联产物的降解速率随着温度的升高而增加[22]。然而，Thillart等[23]认为在0.8～5 ℃，ATP降解和糖酵解的速度比室温快，故需要尽可能快地通过该温度带来优化冷冻鱼的质量。尹涛等[24]研究冷藏和加热对鲢鱼肌肉ATP及其关联产物的影响，结果表明在冷藏过程中，ATP和ADP依次降低，AMP先增加后降低，IMP持续降低，Hx急剧增加，HxR先增加后降低。新鲜鲢鱼肌肉加热后，IMP含量急剧降低，AMP显著降低，Hx显著增加。随着冷藏时间延长，加热后的鲢鱼IMP显著降低，AMP先增加后降低，Hx显著增加。Zhang等[15]研究不同温度下的微波加热对凡纳滨对虾中ATP及其关联产物的影响，结果发现从4 ℃分别加热到25，40和55 ℃时，ADP，AMP和IMP先增加后下降。高于65 ℃时，AMP和IMP随温度波动，ATP，ADP，HxR和Hx几乎不变，表明高温有效抑制ATP降解。但关于水产品在较高温度（40 ℃以上）时ATP及其关联产物降解变化的研究缺乏大量数据。

1.3 金属离子

金属离子可能通过2种途径影响ATP及其关联产物含量，一方面金属离子与ATP及其关联产物形成配合物直接影响ATP及其关联产物含量[25]，另一方面金属离子主要通过影响ATP相关酶的催化活性中心，间接影响ATP及其关联产物含量。除了Mg2+和Ca2+作为ATP酶的激活剂外，ATP降解过程中涉及的其他酶活性也受金属离子的影响。研究最多的是AMP脱氨酶（AMPD）和酸性磷酸酶（ACP），这2种酶与IMP的生成和降解有关。Lushchak等[26-27]发现Na+是鳟鱼和海蝎中的AMP脱氨酶激活剂。Ca2+和Mg2+均是鳟鱼中AMP脱氨酶的抑制剂。0.05～0.25 mol/L Na+和K+可促进鲤鱼中AMP脱氨酶的活性[28]。Wang等[29]发现30 mmol/L Na+和K+及5 mmol/L Mg2+对淡水鱼中ACP活性影响不大，而5 mmol/L Ca2+对其有轻微的抑制作用。Li等[30]发现Na+、K+、5～9 mmol/L Fe2+和Zn2+增强AMP-脱氨酶活性进而产生大量IMP。Ca2+和Mg2+通过延迟鲤鱼中AMP-脱氨酶和ACP活性的变化来延缓ATP的降解。此外，对ACP活性影响很小的Na+和K+几乎不会抑制IMP的降解。相反，Fe2+和Zn2+抑制ACP活性进而减少IMP的分解和Hx的形成。这些研究主要集中在不同金属离子对贮藏期间水产品的ATP及其关联产物和相关酶活性的影响，但研究不同浓度的金属离子对加热期间水产品的ATP及其关联产物含量及滋味的影响相对较少。

1.4 处理方式

捕捞方式、挣扎程度、宰杀和加工方式均会影响水产品中ATP及其关联产物的降解。死后鱼虾贝类中ATP的合成主要受到肌肉中存在的糖原量的控制，屠宰过程中和屠宰后的糖原消耗取决于所采用的捕捞技术和杀死方法。Gülsün等[31]发现不同捕获方式（刺网、延绳钓、鱼叉）对鲈鱼的鲜度有相当大的影响。Fraser等[32]发现鱼在鱼网和托运中的死亡斗争可能使肌肉中的能量部分耗尽并且促进核苷酸化合物的去磷酸化和脱氨基。Badiani等[33]对刚捕获的乌贼用冰进行填埋处理减少剧烈挣扎以减缓ATP降解。

研究发现，破坏脊髓可减缓糖原耗尽和ATP降解。Mishima等[34]研究马鲭鱼时发现与剧烈挣扎、温度冲击和瞬间杀死（出血）相比，脊髓损伤（通过在头部的背部进行切割而死亡）的K值增加最慢。Masashi等[35]也报道破坏脊髓延缓黄尾鱼和红海鲷中ATP的降解。Mochizuki等[36]认为与刺伤大脑相比，断颈杀死马鲭鱼可更有效地延缓死后僵直的过程，这是因为断颈也破坏了脊髓的一部分，延迟ATP降解。

此外，其他水产品加工方式也会影响水产品中ATP及其关联产物的降解，包括辐照、电击、高压、腌制、化学处理等。辐照处理可抑制储存在冰中的鲈鱼和海鲷的核苷酸降解[37-38]。电击处理导致ATP和磷酸肌酸（PCr）的快速消耗[39]。Silva等[40]发现使用电流杀死的鱼表现出较快的ATP降解初始速率，并且更早进入僵直状态。高压处理可减缓核苷酸降解并降低K值，这可能是由于在高压处理过程中，参与ATP及其关联产物降解的去磷酸化酶失活所导致的IMP分解受到抑制[41-42]。腌制处理也会影响水产品的ATP及其关联产物。Fan等[43]研究在冰温储藏条件下不同腌制条件对鳙鱼块生物胺和品质变化的影响，结果表明含1.5%盐或1.5%盐+1.2%糖的鳙鱼块在冰藏条件下物理化学和微生物变化较缓，感官品质较好，食品货架期得到延长。化学处理也会影响鱼类和贝类中死后的ATP相关化合物。Li等[44]报道茶多酚和迷迭香提取物可以抑制ATP的降解并保持鱼的新鲜。Sallam[45]报道将冷藏在1 ℃左右的鲑鱼片浸泡在2.5%乙酸钠、乳酸钠或柠檬酸钠水溶液中，结果发现鲑鱼片中K值和Hx浓度显著降低。

1.5 微生物

微生物影响鱼和鱼产品的最终质量和保质期。Li等[46]检测在冷藏（4 ℃）期间鲤鱼片中AMP脱氨酶和酸性磷酸酶的活性、ATP及其关联产物含量及微生物（气单胞菌、假单胞菌、产H2S细菌和乳酸菌的总数）的变化。结果表明，微生物群落数量随贮藏时间增加，假单胞菌在贮藏第10天达到高峰。在整个储存期间，AMPD活性的变化与微生物的丰度相关性较小。然而，酸性磷酸酶与贮藏中期和晚期的鱼类肌肉产生的微生物有关。IMP的积累不受腐败菌的影响，但IMP的水解和HxR向Hx的转化受到腐败菌的显著影响。

2 水产品加工与贮藏过程中的变化

肌苷酸（IMP）和次黄嘌呤（Hx）一般被认为是ATP降解过程的中间产物和终产物，与水产品的鲜味和异味有密切关系。所以，ATP及其关联产物既可以作为评价水产品新鲜度的指标，又可以反映水产品滋味的良好情况。目前的研究主要集中在贮藏（表4）和加工（表5）过程中ATP及其关联产物含量变化对水产品滋味和新鲜度的影响。

表4 贮藏过程中水产品ATP及其关联产物变化研究

表5 加工过程中水产品ATP及其关联产物变化研究

目前研究主要集中在肉类中ATP及其关联产物含量的变化和水产品贮藏过程中ATP的降解，王丹妮[57]通过测定缢蛏和文蛤在冷藏不同天数时ATP及关联产物的种类及含量的变化，得出结论：缢蛏和文蛤中ATP的降解途径基本相同且有2种：ATP→ADP→AMP→AdR→HxR→Hx→Xt和ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx→Xt，缢蛏以AdR途径为主，文蛤以IMP途径为主。同时修正K值，为缢蛏和文蛤在冷藏过程中鲜度的判断提供新参数指标和方法。李卫东等[49]在-3 ℃微冻条件下对南美白对虾进行保藏试验，结果表明微冻保藏至18 d时，虾肌肉中IMP含量达到最大值，Hx和HxR仍维持在较低水平，南美白对虾仍能保持其原有的鲜度。施文正等[50]研究不同部位的鱼肉冷冻前后的ATP及关联产物的含量的变化，在-18 ℃下冷冻48 h之后，新鲜草鱼背肉、腹肉的K值没有明显的变化，红肉K值增加。尹涛等[24]研究微波加热对鲢鱼肌肉ATP及其关联产物的影响，ATP及其关联产物和鲜味氨基酸的协同增强作用（EUC）对加热后的鲢鱼肌肉的鲜味贡献非常显著。池岸英等[58]研究水煮和微波加热对凡纳滨对虾ATP及其关联产物的影响，Zhang等[15]分析不同加热方法（微波、水浴和联合加热）和加热温度对虾肉糜ATP及其关联产物影响。关于水产品热处理过程中ATP及其关联产物含量的变化研究还缺乏足够的数据支撑，故有必要探讨不同加热温度对水产品ATP及其关联产物的影响。

3 展望

鱼类的ATP降解途径多为ATP→ADP→AMP→IMP→HxR→Hx，而虾类、贝类等无脊椎动物的ATP及关联产物的相关研究较少，且与鱼类降解途径存在差异。有必要研究虾类贝类等无脊椎动物中ATP及关联产物在加工和贮藏中的变化，探究其ATP降解途径及相关化合物含量的差异，从而提供不同鲜度判断指标。目前研究主要集中在水产品贮藏过程中ATP及其关联产物的含量变化，而关于水产品加工过程中ATP及其关联产物含量的变化研究较少，故有必要探讨不同加工方式（热处理、高压处理、腌制处理等）过程中水产品ATP及其关联产物含量变化。ATP及其关联产物含量受多种因素的影响，如物种、年龄、性别、温度、离子、pH、微生物等。通过改变热处理温度、添加金属离子添加物、改变pH等，探究这些处理对水产品中ATP及其关联产物含量的影响，尤其是对风味和品质的影响，并通过优化会产生良好风味的化合物（AMP、IMP）的存在量找出最佳处理条件。通过对不同种类水产品中ATP及其关联产物的研究，进而研究水产品中鲜味物质的提取开发和利用，有利于水产品的商业开发。

4 结语

水产品营养丰富、味道鲜美，深受消费者的喜爱。在加工贮藏过程中水产品的鲜度和滋味不断变化，可能产生不良风味。ATP及其关联产物是水产品产生鲜味的主要物质，水产品种类、温度、金属离子、处理方式、微生物等因素均会影响其含量。目前对水产品加工贮藏过程中ATP及其关联产物变化的研究比较广泛，但都有各自的侧重点，不够全面。未来的研究可能集中于虾类贝类等无脊椎动物的ATP降解途径的差异以及加工方式（热处理、高压处理、腌制处理等）和处理方法（改变热处理温度、添加金属离子添加物、改变pH等）对其含量的影响。通过控制ATP及其关联产物在水产品加工贮藏过程中的含量以促进良好风味的产生、抑制不良风味的形成，有利于对水产品进行更科学的开发和利用，提高其商业价值。