唐金玉 葉建勇 戴楊鑫 姜愛(ài)蘭 吳 春
(1. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所, 宿遷 223800; 2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院, 南京 210014;3. 杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院水產(chǎn)研究所, 杭州 310024)
日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)俗稱(chēng)青蝦、河蝦, 是我國(guó)重要的淡水養(yǎng)殖品種[1,2]。近年來(lái), 我國(guó)日本沼蝦養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展, 總產(chǎn)量已超過(guò)27.2×103kg[3]。然而, 隨著規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)量的提高, 養(yǎng)殖蝦出現(xiàn)性成熟提前、規(guī)格小、商品率低及抗病能力下降等種質(zhì)退化現(xiàn)象, 極大地阻礙了我國(guó)日本沼蝦產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[4,5]。開(kāi)展日本沼蝦的良種選育, 培育高品質(zhì)的苗種, 對(duì)促進(jìn)我國(guó)淡水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
野生種質(zhì)資源可為良種選育提供原始材料, 而營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是良種選育的重要參考指標(biāo)[6]。目前, 圍繞野生日本沼蝦肌肉營(yíng)養(yǎng)成分和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的評(píng)價(jià)已開(kāi)展較多工作, 如不同地理種群的比較[7—9], 日本沼蝦與秀麗白蝦(Exopalaemon modestus)[10]、安氏白蝦(Exopalaemon annandalei)[11]、克氏原螯蝦(Procambarus clarkia)[12]等不同種類(lèi)的比較等。然而, 針對(duì)同一區(qū)域野生群體肌肉營(yíng)養(yǎng)組成和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)研究的工作鮮見(jiàn)報(bào)道。江蘇省境內(nèi)湖泊眾多, 野生資源豐富, 是日本沼蝦良種選育的重要親本采集地。本研究以江蘇省4大湖泊(太湖、高郵湖、洪澤湖和駱馬湖)野生日本沼蝦為研究對(duì)象, 分別評(píng)價(jià)了4個(gè)種群肌肉營(yíng)養(yǎng)組成和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 并與其他野生種群進(jìn)行比較, 以期為日本沼蝦良種選育和高品質(zhì)苗種的培育提供理論依據(jù)。
野生日本沼蝦分別于2018年5月25日至6月3日捕自太湖(常州市武進(jìn)區(qū))、高郵湖(揚(yáng)州市高郵市)、洪澤湖(宿遷市泗陽(yáng)縣)和駱馬湖(宿遷市湖濱新區(qū))等天然水域。利用活水車(chē)運(yùn)回江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所運(yùn)河灣基地, 并分別暫養(yǎng)于基地池塘(400 m2)的網(wǎng)箱(3.0 m × 2.0 m × 1.5 m)中。池塘內(nèi)NH3-N、NO2-N、TN、TP和CODMn分別為0.13、0、0.75、0.06和5.32 mg/L, 水草類(lèi)型主要為伊樂(lè)藻(Elodea canadensis)、菹草(Potamogeton crispus)和茨藻(Najas marina)。向網(wǎng)箱內(nèi)投喂南山飼料有限公司生產(chǎn)的南美白對(duì)蝦配合飼料(粗蛋白含量40%),飽食投喂1d(8:00和16:30各1次)后饑餓24h。
每個(gè)種群隨機(jī)挑選附肢完整且體長(zhǎng)> 5.0 cm的日本沼蝦100尾, 雌雄各占一半。測(cè)定每尾蝦全長(zhǎng)、體長(zhǎng)和體重, 分別精確到0.01 cm和0.01 g。去除日本沼蝦外殼后, 取出腹部肌肉并稱(chēng)重(精確到0.01 g)。將肌肉真空冷凍干燥至恒重, 研磨后混合均勻, 平均分為3份用于營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。肌肉中粗蛋白(凱氏定氮法)、粗脂肪(乙醚抽提法)、粗灰分(灼燒法)和水分(恒溫烘干法)含量根據(jù)AOAC中方法測(cè)定[13]; 氨基酸和脂肪酸種類(lèi)組成及含量分別用氨基酸分析儀(Sykam S433D, Sykam Scientific Instrument, Munich, Germany)和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 7890B, Agilent Technologies Inc., California, USA)[6]測(cè)定; K、Na、Ca和Mg等4種常量元素和Fe、Cu、Zn、Mn和Cr等5種微量元素含量利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[10]測(cè)定。
根據(jù)下列公式計(jì)算含肉率、氨基酸評(píng)分(AAS)、化學(xué)評(píng)分(CS)、必需氨基酸指數(shù)(EAAI)[6]、動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(AI)和血栓性指數(shù)(TI)[15]:EAAI=[(100A/AE)×(100B/BE)×······×(100H/HE)]1/n
AI=(C12∶0+4×C14∶0+C16∶0)/(ΣMUFAs+n-3ΣPUFAs+n-6ΣPUFAs)
TI=(C14∶0+C16∶0+C18∶0)/[0.5×ΣMUFAs+3×(n-3ΣPUFAs)+0.5×(n-6ΣPUFAs)+(n-3ΣPUFAs)/(n-6ΣPUFAs)]
式中, A、B、C、······、H為肌肉中必需氨基酸含量(%, 干重); AE、BE、CE、······、HE為全雞蛋蛋白質(zhì)的必需氨基酸含量(%, 干重);n為比較的氨基酸個(gè)數(shù)。
采用單因素方差分析(One-way ANOVA)檢驗(yàn)日本沼蝦4個(gè)野生種群生長(zhǎng)性狀和肌肉營(yíng)養(yǎng)成分的差異, 用TukeyHSD’s test進(jìn)一步分析處理間的差異。取P<0.05為差異顯著性水平。ANOVA利用SPSS 19.0(IBM?SPSS?Statistics)軟件進(jìn)行。
日本沼蝦4個(gè)野生種群的全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重和肌肉重差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05, 表1)。其中, 太湖種群全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重和肌肉重顯著高于駱馬湖種群(TukeyHSD’s test,P<0.05)。不同種群間含肉率無(wú)顯著差異(One-way ANOVA,P>0.05)。含肉率按從高到低的次序排列為駱馬湖>高郵湖>太湖>洪澤湖。
表1 日本沼蝦4個(gè)野生種群生長(zhǎng)性狀Tab. 1 Growth traits of four wild Macrobrachium nipponense populations
日本沼蝦4個(gè)野生種群之間粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分無(wú)顯著差異(One-way ANOVA,P>0.05, 表2)。粗蛋白按從高到低的次序排列為高郵湖>洪澤湖>駱馬湖>太湖; 粗脂肪按從高到低的次序排列為駱馬湖>洪澤湖>太湖>高郵湖。
表2 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分Tab. 2 Proximate components in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (% wet weight, n=3)
除Trp在酸水解過(guò)程中被破壞未測(cè)定外, 日本沼蝦4個(gè)野生種群共檢出氨基酸17種(表3), 其中必需氨基酸(EAA)7種: Lys、Phe、Thr、Ile、Leu、Val和Met; 半必需氨基酸2種: His和Arg; 非必需氨基酸8種: Asp、Ala、Glu、Gly、Ser、Cys、Pro和Tyr。不同種群間His、Arg、Asp、Glu、氨基酸總量(TAA)和非必需氨基酸總量(NEAA)差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05)。駱馬湖種群Asp、Glu、NEAA和洪澤湖種群TAA、NEAA顯著高于太湖種群和高郵湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05)。比較而言, 駱馬湖種群EAA、NEAA和鮮味氨基酸(DAA)含量最高, 其次為洪澤湖種群, 高郵湖種群含量最低。此外, 駱馬湖種群EAA/TAA和EAA/NEAA最高, 而高郵湖種群最低。
表3 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉氨基酸組成及含量Tab. 3 Amino acid composition and contents in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (% dry weight)
根據(jù)AAS和CS, 在排除Trp的情況下, 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉中Lys評(píng)分最高(表4), 超過(guò)FAO推薦值和全雞蛋水平(高郵湖種群CS除外); Val評(píng)分最低, 為野生日本沼蝦第一限制性氨基酸。根據(jù)AAS評(píng)分結(jié)果, 氨基酸由高到低排序?yàn)長(zhǎng)ys>Met-Cys>Phe-Tyr>Ile>Leu>Thr>Val; 根據(jù)CS評(píng)分結(jié)果,氨基酸由高到低排序?yàn)長(zhǎng)ys>Leu>Phe-Tyr>Ile>Thr>Met-Cys>Val。不同種群之間EAAI無(wú)顯著性差異(One-way ANOVA,P>0.05)。比較而言, 駱馬湖種群EAAI最高, 其次為洪澤湖種群, 高郵湖種群最低。
表4 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉必需氨基酸組成評(píng)價(jià)Tab. 4 Essential amino acids composition in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations
日本沼蝦4個(gè)野生種群共檢出脂肪酸16種(表5),其中飽和脂肪酸(SFA)6種、單不飽和脂肪酸(MUFA)4種和多不飽和脂肪酸(PUFA)6種。在16種脂肪酸中, 太湖種群未檢出C20∶0, 高郵湖種群未檢出C20∶0和C14∶1。不同種群間C18∶0、C18∶2、C20∶1含量差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05)。ΣSFA含量由高到低排序?yàn)楹闈珊?太湖>高郵湖>駱馬湖, ΣMUFA含量由高到低排序?yàn)轳橊R湖>洪澤湖>太湖>高郵湖, ΣPUFA含量由高到低排序?yàn)轳橊R湖>太湖>洪澤湖>高郵湖。PUFA中具重要生理功能的EPA(C20∶5)和DHA(C22∶6)的總含量, 在太湖種群中最高, 高郵湖種群最低。
表5 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉脂肪酸組成及含量Tab. 5 Fatty acid composition and contents in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (%)
日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉中常量元素以K含量為最高, 其次為Na、Ca和Mg; 微量元素以Zn含量為最高, Cr含量最少。不同種群間Mn和Fe含量差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05), 其中高郵湖種群Mn含量顯著高于駱馬湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05), 而太湖種群Fe含量顯著高于洪澤湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05)。比較而言, 駱馬湖種群Na、Ca、Mg和Cu含量最高, 而太湖種群Zn、Fe和Cr含量最高(表6)。
表6 日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉礦物質(zhì)含量Tab. 6 Contents of mineral elements in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (mg/kg)
含肉率是評(píng)價(jià)親本種質(zhì)、水產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性狀的重要指標(biāo)[6]。江蘇省四大湖泊野生日本沼蝦含肉率為33.99%—35.40%, 低于南灣水庫(kù)野生抱卵蝦(36.3%)[12]和選育6代的鄱陽(yáng)湖蝦(37.6%)[16], 但高于南灣水庫(kù)野生雄蝦(31.5%)[12]和養(yǎng)殖蝦(32.86%)[17]。生長(zhǎng)階段、生活環(huán)境、食物資源和產(chǎn)地均會(huì)對(duì)日本沼蝦含肉率產(chǎn)生影響[12,17]。在本研究中, 日本沼蝦4個(gè)野生種群間蝦體全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重和肌肉重差異顯著, 但含肉率相差較小, 且全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重和肌肉重從高到低的排序結(jié)果與含肉率的排序結(jié)果相反, 表明日本沼蝦(體長(zhǎng)>5 cm)腹部肌肉隨著蝦體規(guī)格的增大逐漸增加, 但其占個(gè)體的比重逐漸下降; 同時(shí), 蝦體規(guī)格的顯著增加不會(huì)造成含肉率的明顯降低。太湖日本沼蝦成年蝦在全長(zhǎng)、體長(zhǎng)和體重等方面具有一定優(yōu)勢(shì), 表明其生長(zhǎng)潛力較其他3個(gè)種群高, 可考慮將其作為改善日本沼蝦生長(zhǎng)性能的備選親本之一。
生活環(huán)境及食物資源可影響生物的生理和生化指標(biāo)[18], 如Huang等[19]發(fā)現(xiàn), 飼料原料組成顯著影響?zhàn)B殖日本沼蝦肌肉中粗脂肪含量。在本研究中,江蘇省四大湖泊日本沼蝦粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分的含量分別為17.73%—18.81%、1.40%—1.83%、1.07%—1.24%和78.44%—79.49%, 介于野生蝦粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分為17.08%—19.16%、1.19%—1.84%、1.11%—1.37%和77.53%—80.60%的變化范圍[7—10,12,20], 表明野生日本沼蝦肌肉中上述指標(biāo)的變化幅度不大, 也反映出生長(zhǎng)階段、生活環(huán)境和食物資源等對(duì)野生蝦常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的影響有限。其原因可能與野生日本沼蝦對(duì)水質(zhì)條件要求較高及天然水域日本沼蝦喜食的食物資源較為豐富有關(guān)。
氨基酸種類(lèi)、組成和含量是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。日本沼蝦4個(gè)野生種群肌肉中His、Arg、Asp、Glu、TAA和NEAA差異顯著, 表明生活環(huán)境和食物資源等對(duì)半必需氨基酸和部分非必需氨基酸的積累及氨基酸總量具有顯著影響; 其中, 駱馬湖種群所處的水域環(huán)境有助于鮮味氨基酸Glu、Asp的積累及NEAA的增加, 而洪澤湖水域有助于半必需氨基酸His、Arg的積累及NEAA和TAA的增加。水域環(huán)境如何影響日本沼蝦肌肉中必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸的積累有待于進(jìn)一步探討。
動(dòng)物蛋白質(zhì)的鮮美程度與鮮味氨基酸的組成和含量有關(guān)[12]。日本沼蝦受生活環(huán)境、食物資源和食物中氨基酸含量等因素影響, 其肌肉中鮮味氨基酸含量不同, 但總體變化范圍在31.63%—37.53%[7,12,20,21]。Glu和Asp是呈鮮味的特征性氨基酸, 其中Glu的鮮味最強(qiáng)[6]。在本研究中, 駱馬湖種群Glu含量高于其他3個(gè)種群, Asp含量高于太湖種群和高郵湖種群, 且鮮味氨基酸總量相對(duì)最高,表明駱馬湖野生日本沼蝦比其他種群更加鮮美。蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值取決于8種人體所需必需氨基酸的構(gòu)成比例及含量[22]。在排除Trp的情況下, 駱馬湖種群肌肉中Lys、Phe、Thr、Ile、Leu、Val、Met、EAA、EAA/TAA和EAA/NEAA相對(duì)最高, 表明駱馬湖日本沼蝦氨基酸的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)略高于其他種群。
必需氨基酸指數(shù)(EAAI)可反映肌肉中必需氨基酸含量與標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)之間的接近程度[23]。日本沼蝦4個(gè)野生種群EAAI變化范圍為70.51—74.09, 高于哈氏仿對(duì)蝦(Parapenaeopsis hardwickii)、凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeus vannamei)、安氏白蝦、秀麗白蝦、羅氏沼蝦(M. rosenbergii)和南美藍(lán)對(duì)蝦(Penaeus stylirostris), 與日本對(duì)蝦(P. japonicus)接近[10,11,22],說(shuō)明日本沼蝦必需氨基酸滿足率高, 與谷物搭配膳食可提高人體對(duì)蛋白質(zhì)的利用效率。駱馬湖種群EAAI相對(duì)高于其他湖泊野生蝦, 顯示駱馬湖蝦肌肉中必需氨基酸組成及含量更接近標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì), 更符合人體消化吸收必需氨基酸的最佳比例。必需氨基酸評(píng)分反映蛋白質(zhì)構(gòu)成與利用率之間的關(guān)系。在AAS(或CS)評(píng)分模式下, 4個(gè)種群必需氨基酸評(píng)分的排序結(jié)果基本相同; 但同一種群在不同評(píng)分模式下必需氨基酸評(píng)分的排序結(jié)果差異較大, 表明7種必需氨基酸評(píng)分的排序結(jié)果與種群無(wú)關(guān), 而與評(píng)分模式有關(guān)。駱馬湖日本沼蝦AAS或CS與其他種群無(wú)顯著差異, 但7種必需氨基酸的評(píng)分均為最高, 表明駱馬湖種群蛋白質(zhì)被人體利用的效率最高。上述結(jié)果表明, 駱馬湖日本沼蝦肌肉中蛋白質(zhì)更鮮美,氨基酸營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)更好, 可被人體利用的效率更高,說(shuō)明駱馬湖日本沼蝦蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)相對(duì)高于其他種群。
脂肪酸是脂類(lèi)物質(zhì)的組成部分, 對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖具有重要影響[24]。研究發(fā)現(xiàn), 蝦類(lèi)肌肉中脂肪酸組成和含量具有種類(lèi)特異性[9]。比較日本沼蝦與羅氏沼蝦、哈氏仿對(duì)蝦、近緣新對(duì)蝦(Metapenaeus affinis)、刀額新對(duì)蝦(M. ensis)、南極磷蝦(Euphausia superb)等[22,25,26]發(fā)現(xiàn), 不同蝦類(lèi)脂肪酸的種類(lèi)組成和含量差異較大, 但脂肪酸C16∶0、C18∶1、C18∶2和C20∶5均是含量最多的SFA、MUFA和PUFA, 說(shuō)明種類(lèi)特異性對(duì)蝦類(lèi)肌肉SFA、MUFA和PUFA中占優(yōu)勢(shì)地位的脂肪酸種類(lèi)影響有限。水溫、食物資源豐度、食物中脂肪與蛋白質(zhì)比例和脂肪酸類(lèi)型可影響日本沼蝦肌肉中脂肪酸的種類(lèi)組成和含量[9,27]。在本研究中, 不同種群間脂肪酸C20∶0和C14∶1組成不同, C18∶0、C18∶2和C20∶1含量差異明顯, 表明湖泊水域環(huán)境對(duì)日本沼蝦肌肉中脂肪酸組成和含量具有顯著影響。不同地理種群或品系水生生物在相同條件下養(yǎng)殖, 其肌肉中脂肪酸組成不同, 說(shuō)明遺傳因素對(duì)肌肉中脂肪酸的影響大于養(yǎng)殖環(huán)境[7,28]。因此, 肌肉中脂肪酸組成及含量可作為日本沼蝦親本選擇的重要標(biāo)準(zhǔn)。研究表明, 高含量的PUFA能顯著增加香味[8], 其中n-3 PUFA和n-6 PUFA可預(yù)防冠心病、高血壓、糖尿病和癌癥[29], 而動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)(AI)和血栓性指數(shù)(TI)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化和血栓形成具有較好的指示作用[30]。在本研究中, 駱馬湖野生蝦檢測(cè)到16種脂肪酸(6種SFA、4種MUFA和6種PUFA), 高于國(guó)內(nèi)其他地區(qū)野生蝦肌肉中脂肪酸種類(lèi)數(shù)[7,8,20], 同時(shí)其MUFA、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA和DHA+EPA相對(duì)較高,AI和TI相對(duì)較低, 表明駱馬湖野生蝦具有較高的食用價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值。
日本沼蝦肌肉中常量元素以K、Na、Ca和Mg較為豐富, 其含量由高到低排序?yàn)镵>Na>Ca>Mg;而微量元素中, Zn含量最高, Mn和Cr含量較少[10,14,20]。日本沼蝦對(duì)生活環(huán)境和餌料中的礦物元素均有較強(qiáng)的富集作用[31], 造成不同水域野生蝦肌肉中礦物質(zhì)含量差別較大。在本研究中, 4個(gè)野生種群Mn和Fe含量差異明顯, 表明江蘇省四大湖泊中Mn和Fe差別較大。肌肉中的礦物質(zhì)不僅影響肌肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 而且影響肌肉產(chǎn)品的貨架期和風(fēng)味[23]。Fe呈咸味, Mn呈苦味。高郵湖種群Mn含量顯著高于駱馬湖, 表明高郵湖蝦苦味更重; 而太湖種群Fe顯著高于洪澤湖, 表明太湖蝦咸味更重。比較而言, 駱馬湖種群Na、Ca、Mg和Cu含量相對(duì)最高, 而太湖蝦Zn、Fe和Cr含量相對(duì)最高, 說(shuō)明駱馬湖種群常量元素和太湖種群微量元素相對(duì)較高, 二者肌肉礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。
綜上所述, 江蘇省日本沼蝦4個(gè)野生種群由于生活環(huán)境、食物資源和產(chǎn)地的改變, 其生長(zhǎng)性狀(全長(zhǎng)、體長(zhǎng)、體重和肌肉重)和肌肉中氨基酸含量(His、Arg、Asp、Glu、TAA和NEAA)、脂肪酸組成(C20∶0和C14∶1)和含量(C18∶0、C18∶2、C20∶1)、礦物質(zhì)(Mn和Fe)含量差異顯著。比較而言, 太湖日本沼蝦生長(zhǎng)潛力、肌肉中DHA+EPA、Zn、Fe和Cr含量高于其他種群, 而駱馬湖日本沼蝦在肌肉鮮美程度、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(氨基酸、脂肪酸和礦物質(zhì))、保健價(jià)值和被人體吸收利用效率等方面具有一定優(yōu)勢(shì), 二者可以作為親本來(lái)改善江蘇省日本沼蝦種質(zhì)。