馬 林， 姜巨峰， 吳會民， 白曉慧， 劉肖蓮， 蔡 超， 薛洋洋， 張振國， 李春艷

(1天津市水產研究所，天津 300221； 2天津通洋農業(yè)科技有限公司，天津 300270)

南美白對蝦(Penaeusvannamei) 又名凡納濱對蝦、白腳蝦，具有適應鹽度范圍廣、生長速度快、肉質鮮美等特點，是世界養(yǎng)殖產量最高的三大優(yōu)良蝦種之一[1]。經過不斷養(yǎng)殖馴化，天津南美白對蝦養(yǎng)殖面積從2000年的6.67 hm2發(fā)展到目前的2萬hm2(含套養(yǎng))以上，年產值約23.2億元[2]。南美白對蝦養(yǎng)殖業(yè)成為推動天津漁業(yè)經濟快速增長、漁民收入大幅度增加的支柱性產業(yè)。

池塘循環(huán)水養(yǎng)殖是一種高產、高效、環(huán)保的養(yǎng)殖模式。該模式在養(yǎng)殖池塘中配備射流式深水增氧機增加底層水體含氧量，配合水車式增氧機和涌浪機使養(yǎng)殖池形成富氧流水環(huán)境，為養(yǎng)殖動物提供良好的生存環(huán)境。養(yǎng)殖用水通過中央排污系統(tǒng)經循環(huán)系統(tǒng)凈化處理后流回池塘，實現(xiàn)了有效收集廢物和養(yǎng)殖尾水零排放的目的。

營養(yǎng)成分是蝦類種質評價的重要指標之一，也是蝦類資源開發(fā)和遺傳改良的重要依據。研究顯示，不同規(guī)格和鹽度條件[3]、不同養(yǎng)殖環(huán)境和模式[1,4]下的南美白對蝦肌肉營養(yǎng)成分和品質存在差異。天津位于環(huán)渤海灣的中心，水質呈現(xiàn)高pH、高鹽堿度和高離子系數(shù)等特點[5-6]。關于使用池塘循環(huán)水養(yǎng)殖條件下南美白對蝦的肌肉營養(yǎng)成分研究較少，并且同一養(yǎng)殖條件下不同品系的南美白對蝦營養(yǎng)成分對比分析更少。本研究通過對濱海型鹽堿水域5種品系的南美白對蝦肌肉營養(yǎng)成分做一系統(tǒng)分析和比較，以期更全面地了解該蝦在池塘循環(huán)水養(yǎng)殖條件下的營養(yǎng)價值情況，為南美白對蝦的健康養(yǎng)殖以及優(yōu)良品種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)及配套設施

試驗用循環(huán)水系統(tǒng)位于天津市通洋水產養(yǎng)殖有限公司內，由養(yǎng)殖池、循環(huán)池和控制房組成。養(yǎng)殖池規(guī)格為2 268 m2(4畝)/個，池高2.5～3 m，水深2～2.5 m，池形是圓角方形池，池底呈鍋底形，出水口設于池中央底部，連接中央排污系統(tǒng)。養(yǎng)殖池內鋪設HDPE養(yǎng)殖專用塑膠布膜，進行水土隔離。每個養(yǎng)殖池配備水車式增氧機(2HF)2臺，射流式深水增氧機兩臺，涌浪機1臺，投飼機2臺。循環(huán)系統(tǒng)與養(yǎng)殖池連接，由固液分離機(1臺)、軸流泵(1臺)、蛋白分離機(2臺)、生物濾床(2套)、紫外線殺菌系統(tǒng)(1套)串聯(lián)組成，對養(yǎng)殖用水進行凈化消毒。

1.2 試驗材料

試驗用南美白對蝦樣品于2017年8月中旬從天津市通洋水產養(yǎng)殖有限公司循環(huán)水養(yǎng)殖池塘隨機采集。試驗選取的5種品系(品系A、品系B、品系C、品系D和品系E)自2017年5月中旬放苗，采用相同的養(yǎng)殖條件，養(yǎng)殖池塘鹽度5～6，養(yǎng)殖期間DO保持在5 mg/L以上，pH8～9，透明度20～30 cm，氨氮質量濃度和亞硝酸氮質量濃度分別控制在1 mg/L和0.1 mg/L以下。投喂相同的全價配合飼料，養(yǎng)殖周期約3個月。每個品系各取30尾，測量體長、體質量，并計算含肉率和肥滿度(表1)。

含肉率及肥滿度的測定：對蝦體長、體質量測定后，用蒸餾水清洗蝦體，用潔凈無菌紗布擦干，人工去除蝦頭、蝦殼、附肢等非肌肉部分，得到的肌肉部分用擰干水的濕紗布吸干水后，用電子天平稱重，每個品系的肌肉各自混合均勻后置于-80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆?。含肉率及肥滿度的計算公式如下：

H=(W1/W)×100%

(1)

式中：H—含肉率；W1—肌肉質量，g；W—體質量，g。

K=(W/L3)×100

(2)

式中：K—肥滿度，g/cm3；W—體質量，g；L—體長，cm。

1.3 營養(yǎng)成分測定

基本營養(yǎng)成分測定方法：粗蛋白采用凱氏定氮法[7]；粗脂肪采用索氏抽提法[8]；水分采用直接干燥法[9]；灰分采用食品中總灰分的測定方法[10]。氨基酸成分測定采用鹽酸水解法(胱氨酸和色氨酸除外)[11]：用6 mol/L鹽酸(HCl)水解樣品，使用日立L-8900氨基酸分析儀測定16種氨基酸質量分數(shù)；再取肌肉樣品以4.2 mol/L氫氧化鈉(NaOH)溶液水解后同機檢測色氨酸質量分數(shù)；以過甲酸氧化法處理樣品，同機測定其胱氨酸質量分數(shù)。脂肪酸成分測定通過使用日本島津GC-2010氣相色譜儀采取水解提取-氣相色譜法[12]。礦物質測定：磷元素測定采用鉬藍分光光度法[13]；硒元素測定采用氫化物原子熒光光譜法測定[14]；其他礦物元素采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[15]。

1.4 營養(yǎng)價值評定

將所測必需氨基酸換算成1g蛋白質中含氨基酸的 mg數(shù)，與聯(lián)合國糧農組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)建議的氨基酸評分標準模式[16]與中國預防醫(yī)學科學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白模式[17]進行比較，按照以下公式計算氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)：

(3)

(4)

(5)

式中：M—試驗樣品的氨基酸含量，mg/g；A(FAO/WHO)—FAO/WHO評分模式下該氨基酸的含量，mg/g；AEgg—全雞蛋蛋白質中該氨基酸的含量，mg/g；n—比較的氨基酸數(shù)；A、B、…、H—樣品蛋白質的各種必需氨基酸含量，mg/g；AE、BE、 …、HE為全雞蛋蛋白質中對應的必須氨基酸含量，mg/g。

支/芳值(E/TN)為支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值，按照以下公式計算：

(6)

式中：A(Val+Leu+Ile)為纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的含量之和，mg/g，A(Phe+Tyr)為苯丙氨酸與酪氨酸的含量之和，mg/g。

1.4 數(shù)據處理

試驗數(shù)據采用Excel2007統(tǒng)計分析，應用函數(shù)AVERAGE計算平均值，函數(shù)STDEV計算標準差。數(shù)據以平均值±標準差(Mean±SD)表示。

2 結果

2.1 含肉率及肥滿度

從表1可以看出，品系E的體長和體質量最大，品系D的體長和體質量規(guī)格最小；含肉率方面，品系D的含肉率最高，品系C的最低；肥滿度方面，品系E的肥滿度最大，品系C肥滿度最小。

2.2 一般營養(yǎng)成分

從表2可以看出，品系A的蛋白質含量最高(20.27%)，是最低的品系D(18.31%)的1.11倍；脂肪含量最高的仍是品系A，品系E的次之，品系D的最低；品系D的水分含量最高(79.43%)，其次為品系C，品系B的最低；灰分含量方面，5種品系相差不多，品系D(1.18%)低于其它品系?？傮w而言，5種品系南美白對蝦主要營養(yǎng)成分含量相差不大，都屬于高蛋白、低脂肪型。

表1 5種品系南美白對蝦的含肉率及肥滿度(濕重)

表2 5種品系南美白對蝦肌肉中常規(guī)營養(yǎng)成分(濕重)

2.3 氨基酸組成分析

從表3可以看出，5種品系南美白對蝦肌肉中共檢測出18種氨基酸，包括8種必須氨基酸(EAA)、2種半必需氨基酸和8種非必需氨基酸(NEAA)。從總氨基酸(∑TAA)看，5種品系中，品系A的質量分數(shù)最高(85.94%)。在必需氨基酸中，品系A總質量分數(shù)最高(30.45%)，占其氨基酸總量的35.43%；品系B這兩項指標分別為27.65%和35.35%。在呈味氨基酸的比較中，5種品系的含量從高到低依次是品系A(37.68%)>品系D(36.66%)>品系E(34.73%)>品系C(34.67%)>品系B(33.92%)，分別占總氨基酸的43.84%、44.34%、43.03%、43.81%和43.37%。從氨基酸組成來看，對蝦肌肉中谷氨酸(Glu)質量分數(shù)最高，分別占14.38%、13.21%、13.13%、13.67%及13.26%，其次為天冬氨酸(Asp)和精氨酸(Arg)，色氨酸(Trp)質量分數(shù)最低，分別為0.78%、0.82%、0.80%、0.75%和0.69%。

2.4 營養(yǎng)價值評價

將表3中的數(shù)據換算成每克蛋白質中含氨基酸的毫克數(shù)，與FAO/WHO建議的氨基酸標準評分模式和全雞蛋蛋白質的氨基酸模式進行比較，計算出5種品系的AAS值、CS值和必須氨基酸指數(shù)(EAAI)，結果見表4。根據AAS值和CS值顯示，5種品系均是賴氨酸含量最高。以AAS值進行評價，第一限制性氨基酸，除品系E為色氨酸外，其他4種品系均為纈氨酸；在第二限制性氨基酸中，品系A為色氨酸，品系E為纈氨酸，其他3種品系均為蘇氨酸。以CS值進行評價，品系A、品系D與品系E的第一限制性氨基酸均為色氨酸，第二限制性氨基酸均為“甲硫氨酸+半胱氨酸”；品系B和品系C的第一限制性氨基酸均為“甲硫氨酸+半胱氨酸”，第二限制性氨基酸均為色氨酸。在EAAI指數(shù)比較中，必須氨基酸指數(shù)從高到低依次為品系A(71.54)>品系E(71.10)>品系D(70.00)>品系C(69.31)>品系B(69.17)。支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值(支/芳值)，品系D的最高(2.40)，其次為品系C(2.34)，最低的為品系B(2.27)，5種品系均屬于較高比值。

表3 5種品系南美白對蝦肌肉氨基酸組成及含量(干重)

注：“▲”表示必需氨基酸，“△”表示呈味氨基酸，“*”表示非必需氨基酸

表4 AAS、CS、EAAI、E/TN比較

2.5 脂肪酸組成

在5種品系南美白對蝦中共檢測出16種脂肪酸，包括7種飽和脂肪酸，2種單不飽和脂肪酸和7種多不飽和脂肪酸，其組成及質量分數(shù)見表5。在飽和脂肪酸(SFA)中，品系A檢測出7種，品系B和品系E各檢測出6種，品系C和品系D各有4種，其中含量最高的均為棕櫚酸(C16:0)，其次為硬脂酸(C18:0)。在不飽和脂肪酸中，共檢測出2種單不飽和脂肪酸(MUFA)和7種多不飽和脂肪酸(PUFA)。質量分數(shù)最高的均為亞油酸(C18:2)，品系B的含量最高(18.89%)。在EPA+DHA質量分數(shù)比較中，所有品系均超過23%，品系B的含量最高(30.32%)，品系C的最低(23.09%)。

表5 5種品系南美白對蝦肌肉脂肪酸組成及含量(濕重)

2.6 礦物元素的組成和含量

從表6可以看出，5種品系南美白對蝦肌肉中含有豐富的礦物元素，包含常量元素鉀、鈉、鈣、鎂、磷和微量元素銅、鋅、鐵、錳、硒。前者對比中，品系A所含鉀元素和磷元素高于其他元素；品系B的鈉元素含量最高；品系C的鈣元素含量和品系B的鎂元素含量最高；品系D的各種常量元素含量最低。在微量元素中，品系D的銅元素和鐵元素含量最高，其中鐵元素含量是品系C的近2倍。品系B的鋅元素含量最高，是品系E含量的1.14倍。

表6 5種品系南美白對蝦肌肉中常量與微量元素含量(濕重)

3 討論

3.1 一般營養(yǎng)成分比較分析

南美白對蝦的肌肉是主要食用部位，其粗蛋白和粗脂肪的含量是肌肉營養(yǎng)價值的重要評價指標[4]。在本研究中，5種品系南美白對蝦的蛋白質含量均在20%左右，略低于青島地區(qū)(22.76%)[18]、廣西鹽度為6.6的咸淡水養(yǎng)殖(21.57%)和淡水養(yǎng)殖(20.76%)南美白對蝦的蛋白質含量[1]；與深圳地區(qū)池塘養(yǎng)殖的南美白對蝦粗蛋白含量18.95%[4]和渤海灣黃驊附近海域捕撈的南美白對蝦蛋白質含量(18.71%)[19]結果相近。而在脂肪含量的比較中，本研究中五種品系對蝦的脂肪含量高于廣西咸淡水養(yǎng)殖對蝦脂肪含量(0.29%)[1]，低于其他地區(qū)的養(yǎng)殖對蝦。在本研究的5種品系之間，品系A的蛋白質和脂肪含量最高，但各品系之間差異并不明顯?？傊?，經池塘循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖的各品系南美白對蝦均屬于高蛋白、低脂肪食物，符合現(xiàn)代營養(yǎng)學要求。

3.2 氨基酸比較分析

氨基酸的含量和組成，尤其是必需氨基酸的含量和構成比例是評價食物蛋白質營養(yǎng)價值的重要指標[20]。根據FAO/WHO提出的蛋白質中必需氨基酸(EAA)/總氨基酸(TAA)的比值在40%左右，EAA/非必需氨基酸(NEAA)達到60%以上屬于優(yōu)質蛋白質[21]。本研究中5種品系南美白對蝦肌肉氨基酸EAA/TAA均在35%左右，EAA/NEAA均高于65%，結構符合FAO/WHO的標準要求，氨基酸組成平衡，屬于優(yōu)質蛋白質。從氨基酸的組成特點來看，必需氨基酸中以賴氨酸的含量最高，5種品系對蝦的賴氨酸含量均高于FAO/WHO評分模式和雞蛋蛋白質中賴氨酸含量，品系A的賴氨酸含量最高(7.00%)，分別是氨基酸評分(AAS)和化學評分(CS)的1.41倍和1.08倍。賴氨酸在人體新陳代謝中起著至關重要的作用[20,22]。賴氨酸在谷類中比較缺乏，Kim等[23]指出，經常食用南美白對蝦可彌補植物性蛋白源中賴氨酸的不足。

研究發(fā)現(xiàn)動物蛋白質的鮮美程度取決于呈味氨基酸的組成和含量[1,9-10]。其中，天冬氨酸和谷氨酸是鮮味的特征性氨基酸，丙氨酸和甘氨酸是甘味的特征性氨基酸，絲氨酸和脯氨酸也與甘味有關[20]。谷氨酸作為鮮味氨基酸不僅鮮味最強，而且還在腦組織生化和腸黏膜生長代謝中參與抗氧化劑谷胱甘肽等多種生理活性物質的合成[24]。本研究中的5種品系南美白對蝦肌肉中均富含呈味氨基酸，其中谷氨酸和天冬氨酸的含量較高。從呈味氨基酸與總氨基酸的比值(DAA/TAA)來看，品系D的最高(44.34%)，其它品系均超過43%。因此，5種品系對蝦肌肉中氨基酸含量豐富、種類齊全、比例均衡。品系D和品系A最具鮮味，但各品系之間差異不大。

3.3 營養(yǎng)品質評價

根據氨基酸特別是人體必需氨基酸的含量和組成，可對該食物蛋白質的質量進行評價。氨基酸評分(AAS)和化學評分(CS)反映出被測蛋白質中所缺乏的必需氨基酸程度，分值最小的為第一限制性氨基酸[7-8]。根據AAS評分，5種品系對蝦的第一、第二限制性氨基酸評分均大于0.8；根據CS評分，各品系第一、第二限制性氨基酸評分均大于0.5，反映出各品系必需氨基酸含量均比較豐富。

支鏈氨基酸包括纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸，此3種必需氨基酸約占人體骨骼肌蛋白質必須氨基酸的35%，是促進身體正常生長、調節(jié)血糖、修復組織、提供能量的重要氨基酸，其氧化供能約占氨基酸供能總量的60%。在進行劇烈體力活動時，纈氨酸可以為肌肉提供額外的能量產生葡萄糖，防止肌肉衰弱[20]。芳香族氨基酸為苯丙氨酸與酪氨酸的總量，是生物腎上腺素和甲狀腺素的前體物質[25,26]。在本研究中，5種品系對蝦支/芳值(E/TN)比值為2.27～2.40，較為接近正常人和哺乳動物的支/芳值(3～3.5)，可以作為優(yōu)質保健食品。

3.4 脂肪酸比較分析

脂肪是機體的主要能量來源之一，同時也是細胞膜結構和功能的重要物質基礎[20]。不飽和脂肪酸對人體的生長發(fā)育、降低血脂、防止心血管疾病具有極為重要的作用[27]。特別是單不飽和脂肪酸(MUFA)，能夠正向調節(jié)血脂代謝，降低低密度蛋白膽固醇(LDL)的氧化敏感性，從而保護血管內皮和降低血液高凝狀態(tài)[28]。本研究中品系B單不飽和脂肪酸含量最高(14.29%)，品系C含量最低(11.69%)，其他品系均高于12%。

在對蝦肌肉中，多不飽和脂肪酸(PUFA)是脂肪酸的重要組成部分，含量最為豐富[29]。高含量的PUFA可以使肌肉脂肪在加熱過程中產生香味，提高風味度[30]。本研究中，5種品系PUFA含量均高于Sriket等[29]研究的南美白對蝦PUFA含量(42.2%～44.4%)。其中，品系BPUFA含量最高，達到57.35%。PUFA中，亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸無法在人體和動物體內合成，只能從食物中獲取，而且亞麻酸具有降血脂、降血壓、降膽固醇的功能[19]。本研究中，品系B的亞油酸含量最高(18.89%)，亞麻酸含量最高的為品系E(4.36%)，品系D的花生四烯酸含量最高(6.50%)。

PUFA中的EPA和DHA被稱為人和動物生長發(fā)育的必須脂肪酸，對人體細胞膜功能和基因表達具有重要作用[30]。其主要存在于魚蝦類脂肪內，由食物鏈的富集作用在體內積聚[20,30]。大量研究表明，食用富含DHA和EPA的食物可促進兒童智力發(fā)育，同時對老年人心腦血管疾病以及對抗老年癡呆都具有一定療效[4,19,31]。在本研究中，DHA/EPA比值，除品系A外均高于Sriket等[29]研究南美白對蝦DHA/EPA比值(1.05)。品系BDHA+EPA含量最高(30.32%)，其次為品系E(26.90%)，這表明食用這2種品系南美白對蝦在保健功能上相對較好。

3.5 常量及微量元素的比較分析

礦物質是人體必須的七大營養(yǎng)元素之一，是構成機體組織和維持機體正常新陳代謝所必需的各種元素(除碳、氫、氧、氮等主要以有機物形式存在的以外)的總稱[32]。在常量元素中，5種品系均為鉀元素含量最高，其后依次為磷、鈉、鎂、鈣含量。微量元素中，各品系含量高的為鋅、鐵和銅元素。本研究中的5種品系鐵元素含量均值(5.46 mg/kg)均高于張高靜等[19]研究的南美白對蝦(3.14 mg/kg)。與其他水產品相比較，高于斑石鯛的鐵元素含量(2.8 mg/kg)[22]、刺參體壁鐵元素含量(2.11 mg/kg)[33]和紫海膽黃的鐵元素含量(4.4 mg/kg)[34]。特別是品系D，其鐵元素含量(7.62 mg/kg)和銅元素含量(4.05 mg/kg)為5種品系中最高，而且其鋅含量也處于中上游水平，為15.61 mg/kg。研究表明，鋅和銅元素參與眾多酶活性中心的構成，對核酸、蛋白質合成及免疫過程都具有直接或間接的作用[20]。銅元素可恢復嗜中性白細胞的數(shù)量；鋅元素則對嗜中性白細胞的殺菌能力起決定性作用，而且還能誘導B細胞分泌免疫球蛋白，從而起到抑菌作用[35]。近年來品系D在北方養(yǎng)殖成功率達到80%及以上，表現(xiàn)出較好的抗病力和抗逆性，可能與該品系的鐵、銅、鋅元素的含量較高相關。

3.6 池塘循環(huán)水系統(tǒng)與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式比較

池塘循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖較傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖是一種健康的養(yǎng)殖模式。在傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式中，換水的耗水量很大，對水資源浪費很嚴重[36]，而如果不能及時換水，當殘餌和排泄物在在養(yǎng)殖水體中超過8～12 h時，水質的惡化速度會迅速加快[37]。養(yǎng)殖動物長期處于負面環(huán)境時會處于應激狀態(tài)，需要大量能量維持生理代謝平衡，同時免疫力下降，生長速度減慢[38]。相較于傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖，循環(huán)水養(yǎng)殖模式使用循環(huán)水可減少排泄物在水中積累和水資源浪費。而且在尾水處理的問題上，該模式可定期收集殘餌糞便，對養(yǎng)殖用水進行消毒、殺菌，經處理后的水重回池塘，實現(xiàn)了尾水零排放，保護生態(tài)環(huán)境[36,39]。研究表明，在使用池塘循環(huán)水養(yǎng)殖大口黑鱸時，每天的工作量相較傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖減少了一半，達到節(jié)約人力的效果[40]。

4 結論

通過對5種品系(品系A、品系B、品系C、品系D和品系E)南美白對蝦營養(yǎng)成分的研究，可以看出經池塘循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖的對蝦肌肉中蛋白質含量較高，脂肪含量較低，氨基酸組成平衡，EPA、DHA和礦物元素含量豐富，營養(yǎng)價值高。5種品系間相比，品系A、品系B、品系D和品系E的含肉率、肥滿度、氨基酸組成及含量均高于品系C，營養(yǎng)價值更高。池塘循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖南美白對蝦是一種健康的養(yǎng)殖模式，能夠更好的保護環(huán)境，可以推廣使用。

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