野生和養(yǎng)殖背角無齒蚌礦質(zhì)元素和氨基酸含量的特征分析

馬明碩，陳修報，蘇彥平，虞銳鵬，劉洪波，楊 健,,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081；2.中國水產(chǎn)科學研究院內(nèi)陸漁業(yè)環(huán)境與資源重點開放實驗室，中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇 無錫 214081；3.江南大學 食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

野生和養(yǎng)殖背角無齒蚌礦質(zhì)元素和氨基酸含量的特征分析

馬明碩1，陳修報1，蘇彥平2，虞銳鵬3，劉洪波2，楊 健1,2,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081；2.中國水產(chǎn)科學研究院內(nèi)陸漁業(yè)環(huán)境與資源重點開放實驗室，中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇 無錫 214081；3.江南大學 食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

以野生和養(yǎng)殖水域背角無齒蚌軟組織為材料，采用電感耦合等離子質(zhì)譜和液相色譜測試方法，分別研究其軟組織中6種礦質(zhì)元素和18種水解氨基酸的含量。結(jié)果表明：雖然兩生境背角無齒蚌中含有的6種礦質(zhì)元素和氨基酸含量高低順序相似，但在部分礦質(zhì)元素和個別氨基酸的含量上兩者差異明顯。野生蚌中礦質(zhì)元素Ca、Na、Mg、Sr、Se的含量高于或接近養(yǎng)殖蚌(特別是Mg和Sr元素的含量顯著較高)，但后者元素K的含量極顯著高于前者。兩水域蚌的氨基酸組成基本一致，17種氨基酸的含量沒有顯著性差異，而養(yǎng)殖蚌?；撬岬暮匡@著高于野生蚌。養(yǎng)殖蚌和野生蚌必需氨基酸含量分別為37.65%和36.75%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值分別為60.38%和58.11%。

背角無齒蚌；礦質(zhì)元素；氨基酸；必需氨基酸；?；撬?/p>

背角無齒蚌(Anodonta woodiana)，隸屬于軟體動物門瓣鰓綱珠蚌科。其體型較大，多棲息于泥水界面，以浮游生物及有機碎屑為食，是我國淡水中分布很廣的一種雙殼類軟體動物[1]。蚌的軟體部分肉鮮味美，為太湖周邊居民喜愛的一種傳統(tǒng)食品。迄今，背角無齒蚌的研究主要集中在其體內(nèi)的營養(yǎng)成分分析[2]、污染環(huán)境對其氨基酸積累的影響[3]、其在重金屬污染的環(huán)境監(jiān)測方面的應用[4]，但將背角無齒蚌作為一種重要的礦質(zhì)元素庫和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)來源的相關(guān)研究尚很少。由于不同水域可能對背角無齒蚌體內(nèi)的元素和氨基酸的種類和含量產(chǎn)生一定影響[3]，因此本研究選擇養(yǎng)殖水域和自然水域中背角無齒蚌，對其體內(nèi)6種礦質(zhì)元素和18種氨基酸的含量進行測定，以期了解不同生境對背角無齒蚌體內(nèi)的礦質(zhì)元素和氨基酸組成可能的影響，為今后進一步開發(fā)利用背角無齒蚌營養(yǎng)價值提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

背角無齒蚌樣品于2010年4月分別采自無錫太湖梅梁湖自然水域(野生個體)和中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心無錫南泉養(yǎng)殖基地(養(yǎng)殖個體)。后者蚌樣系全人工繁育和養(yǎng)殖的個體。選取規(guī)格一致的3齡蚌樣本置于實驗室曝氣清水中暫養(yǎng)72h，以便排出消化道或殼內(nèi)的泥沙等殘留物，然后測量殼長、殼寬、殼高、帶殼濕重和軟組織重等生物學性狀(表1)。

表1 背角無齒蚌的基本生物學性狀Table 1 Basic biological features of Anodonta woodiana samples

實驗用水為超純水；鹽酸(分析純) 國藥集團化學試劑有限公司；硝酸(優(yōu)級純) 德國Merck公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ETHOS A T260微波消解儀 意大利Milestone公司；7500ce電感耦合等離子質(zhì)譜儀、1100液相色譜儀美國Agilent公司；H835-50高速氨基酸分析儀 日本日立公司；Alpha 2-4 /LSC型冷凍干燥機 德國Christ公司；A11型分析研磨機 德國IKA公司；超純水儀 美國Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預處理與消解

解剖并分離出全部軟組織，用Milli-Q水沖洗后獨立分裝于清潔的塑料袋中－20℃冷凍保存待用；再進行冷凍干燥，并用小型粉碎機碾磨成均勻粉末狀態(tài)。粉末標本分成兩份，一份用于氨基酸分析，一份用于礦質(zhì)元素測定。

稱取(0.1±0.005)g樣品放入Teflon消解管中，加入10mL濃硝酸，過夜預消解，然后用微波消解儀進行消解(10min，120℃；15min，170℃；15min，170℃)。冷卻后，將消解液轉(zhuǎn)移至聚丙烯定容瓶中，用超純水定容至200mL待測。

1.3.2 礦質(zhì)元素的測定

利用電感耦合等離子質(zhì)譜儀對背角無齒蚌樣品中的礦質(zhì)元素Na、Mg、K、Ca、Sr、Se的含量進行分析。使用標準添加回收法確認儀器的測量精度，得到上述元素的回收率均在99.6%～106.1%范圍內(nèi)。

1.3.3 氨基酸的測定

使用液相色譜儀和氨基酸分析儀，按照氨基酸分析方法通則[5]測定背角無齒蚌樣品中的氨基酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計計算運用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行，用Mann-Whitney U測驗進行組間的差異顯著性分析。P＜0.05為顯著性水平，P＜0.01為具有極顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 礦質(zhì)元素的含量

對Na、Mg、K、Ca、Sr和Se這6種礦質(zhì)元素在野生蚌樣和養(yǎng)殖蚌樣中的含量進行測定(表2)。養(yǎng)殖蚌6種礦質(zhì)元素含量的順序從高到低為Ca、K、Na、Mg、Sr、Se，而野生蚌的為Ca、Na、K、Mg、Sr、Se。除Na和K外，兩類蚌樣中其他元素的順序趨同。

在所有樣品中測出Ca元素在蚌體內(nèi)的含量最高，養(yǎng)殖蚌和野生蚌中Ca的平均含量分別為18.031mg/g和37.688mg/g，均遠高于同是淡水的三角帆蚌[6]中的13.088mg/g和淡水河蜆[7]的0.353mg/g。研究表明，Ca在淡水貝類體內(nèi)主要以鈣結(jié)核(calcium concretions)的形態(tài)大量存在于鰓中，用于維持體內(nèi)電解平衡，還用于貝殼和珍珠的形成和生長等[8-9]。Ca對人體有很重要的營養(yǎng)價值，除了維持正常的骨骼的鈣化和信號的傳遞外，還能保持神經(jīng)和肌肉細胞的興奮性[10]。

兩生境蚌樣中均檢測出一定的元素Sr含量，而且野生蚌中元素Sr的平均含量為172.10μg/g顯著高于養(yǎng)殖蚌中的80.01μg/g(P＜0.05)。元素Sr也是人體營養(yǎng)元素之一。研究表明Sr可以促進動物骨骼Ca的代謝，促進骨骼正常發(fā)育成長，是人體骨骼及牙齒的重要組成部分，可以預防和醫(yī)治齲齒和骨質(zhì)疏松[11-13]，同時元素Sr在預防與治療心腦血管疾病方面也有很重要的應用[14]。

表2 背角無齒蚌體內(nèi)幾種礦物元素的含量(以干質(zhì)量計)Table 2 Mineral element contents in Anodonta woodiana

表3 背角無齒蚌體內(nèi)氨基酸的含量(以干質(zhì)量計)Table 3 Amino acid contents in Anodonta woodia%

蚌體內(nèi)Mg元素含量也很豐富，但養(yǎng)殖蚌所積累Mg的平均含量(0.762mg/g)顯著地低于野生蚌(1.312mg/g)(P＜0.01)。后者還明顯高于三角帆蚌[6]中的0.635mg/g和河蜆[7]中的0.914mg/g。Mg是堿性磷酸酶(ALP)的激活劑[15]，而ALP的作用就是調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的鈣磷代謝[16]。

Se元素是人體必需的微量元素之一，具有抗氧化、保護心血管、增強免疫力、抗癌、解重金屬毒和促進生長等多種生理作用[17-20]。本研究中養(yǎng)殖蚌和野生蚌中Se元素的平均含量相似，分別高達3.24μg/g和3.73μg/g，遠高于淡水三角帆蚌和河蜆中的1.62μg/g和0.28μg/g[6-7]，有很高的潛在開發(fā)價值。

Na和元素K均是生命體重要的礦質(zhì)元素，參與水分的代謝、維持機體酸堿平衡。養(yǎng)殖蚌Na平均含量為1.795mg/g和野生蚌的2.060mg/g相似(P＞0.05)，而前者體內(nèi)K的含量為2.527mg/g，極顯著高于后者(2.022mg/g)(P＜0.01)。元素Mg參與K的代謝，Mg缺乏時，Na+-K+-ATP酶活性降低，K離子外流，生物體會出現(xiàn)缺K的現(xiàn)象[21]。導致野生蚌體內(nèi)相對高Mg含量、低K含量的確切原因尚有待更深入的研究。

2.2 氨基酸組成與含量特征

采自兩生境中的背角無齒蚌樣品中共檢出18種氨基酸(表 3)，包括 Lys、Leu、Thr、Val、Met、Phe、Ile七種人體必需氨基酸(essential amino acid，EAA)和10種非必需氨基酸(nonessential amino acid，NEAA)，此外還有對人體生理功能的調(diào)節(jié)有很重要作用的?；撬?Tau)。養(yǎng)殖蚌體內(nèi)氨基酸含量的順序從高到低為Glu、Asp、Lys、Leu、Arg、Ala、Gly、Ser、Thr、Val、Ile、Phe、Pro、Tyr、His、Met、Tau、Cys-s，而野生蚌氨基酸含量的順序從高到低為Glu、As p、Lys、Leu、Arg、Gly、Ala、Ser、Pro、Val、Thr、Ile、Phe、Tyr、His、Met、Cys-s、Tau。除部分氨基酸含量順序兩水域蚌樣不同外，大部分氨基酸含量順序是一致的。養(yǎng)殖蚌含有的氨基酸含量高達40.33%，而野生蚌的含量亦很高(37.54%)。兩生境中的背角無齒蚌樣品中所測得的18種氨基酸中，除Tau外其余17種氨基酸的含量差異未達到顯著水平(P＞0.05)。

呈味氨基酸主要指Glu、Asp和Gly。這些氨基酸能夠使食物呈現(xiàn)出一定鮮美的味道，可以用于制作調(diào)味料和湯料等[2]。本研究中兩水域蚌樣體內(nèi)都檢測出較高且相似含量的呈味氨基酸，分別為32.86%和32.03%。同時蚌樣體內(nèi)含量最高的氨基酸都是G l u，其次是Asp，這個結(jié)論與楊文鴿[2]的研究結(jié)果保持一致。

養(yǎng)殖蚌中Tau的含量高達314mg/100g，顯著高于野生蚌的110mg/100g(P＜0.05)，遠遠高于三角帆蚌[22]的72.16mg/100g。Tau在人類體內(nèi)有很重要的生理功能，該氨基酸參與脂肪的代謝、促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、參與解毒和抗氧化過程、有持滲透壓和調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的作用[23-24]。Tau在養(yǎng)殖蚌中的高含量顯示出積極開發(fā)養(yǎng)殖背角無齒蚌體內(nèi)的Tau將具有顯著的經(jīng)濟效益。

從氨基酸的組成上看，蚌軟組織中所含有的EAA，除Trp被分解沒有測定外，檢測到7種EAA。蚌樣中7種 EAA 中 Lys、Leu、Thr、Val、Ile、Phe、Met含量的比值(EAA組成模式)為3.98:3.81:2.31:2.26:2.13:1.96:1.00，野生蚌中相應比值為3.76:3.74:2.31:2.33:2.17: 2.05:1.00。除Thr和Val兩種氨基酸在兩個水域蚌樣中的排序以微弱差別顛倒外，其他EAA的排序一致，提示不同的水域環(huán)境可能不會影響背角無齒蚌體內(nèi)EAA的含量順序。

基地養(yǎng)殖蚌樣中7種人體EAA的含量與氨基酸總含量比值(EAA/TAA)為37.65%。EAA與NEAA的比值(EAA/NEAA)為60.38%，稍高于野生蚌樣相應的36.75%和58.11%。根據(jù)FAO/WHO的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)其組成的氨基酸的EAA/TAA為40%左右，EAA/NEAA在60%以上[25]，可見養(yǎng)殖蚌樣中氨基酸平衡效果比野生蚌樣好。

3 討 論

3.1 背角無齒蚌體內(nèi)礦質(zhì)元素和氨基酸含量豐富

與淡水的三角帆蚌和河蜆相比，背角無齒蚌除含有一定量的元素K和Na外，對元素Ca、Sr、Mg、Se有很高的含量。蚌體內(nèi)大部分氨基酸含量水平與淡水三角帆蚌[22]和河蜆[7]相似，EAA和Tau兩類有較高的質(zhì)量分數(shù)。野生蚌和養(yǎng)殖蚌體內(nèi)氨基酸的總含量分別達到了40.33%和37.52%。在沒有測得Trp的前提下，EAA/TAA比值分別為37.65%和36.75%，而且背角無齒蚌體內(nèi)Tau的含量非常豐富，遠遠高于三角帆蚌體內(nèi)的含量[22]，除此之外，蚌體內(nèi)呈味氨基酸含量較高，達32%以上。由此可知，背角無齒蚌作為一種有較大規(guī)模產(chǎn)量的水產(chǎn)品，完全可以作為一種礦質(zhì)元素和氨基酸的補充來源或是制作調(diào)味品的原料，在開發(fā)成功能性食品、飲品或是調(diào)味品方面有很大的潛在的經(jīng)濟價值。

3.2 野生與養(yǎng)殖背角無齒蚌間礦質(zhì)元素和氨基酸含量的差異性

兩水域蚌樣在6種礦質(zhì)元素的平均含量順序上有很強的一致性，均是元素Ca最多，Sr最少，元素Ca、Se、Na的含量則相似。野生蚌對于Mg和Sr有很強的積累能力，極顯著或是顯著地大于養(yǎng)殖蚌，而對于元素K而言，前者含量卻極顯著低于后者。顯示出針對元素Sr、Mg、Na、Ca和Se此5種礦質(zhì)元素的開發(fā)，可能自然水域的個體比養(yǎng)殖水域的個體開發(fā)價值更大。

至于氨基酸，尤其是EAA的含量順序在兩生境的蚌樣中有較強的一致性，表明水域的不同不會影響背角無齒蚌體內(nèi)的氨基酸含量順序。養(yǎng)殖蚌樣的Tau含量顯著高于野生蚌樣，而其他氨基酸積累的含量相似。這說明在提取開發(fā)Tau功能性產(chǎn)品上，養(yǎng)殖蚌可能更有開發(fā)價值。另外本研究結(jié)果表明背角無齒蚌3種呈味氨基酸的含量豐富，故該蚌還可用于調(diào)味劑的制作和動物飼料添加劑的開發(fā)等方面。

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Characteristic Analysis of Mineral Elements and Amino Acid Contents in Wild and Farmed Swan Mussels (Anodonta woodiana)

MA Ming-shuo1，CHEN Xiu-bao1，SU Yan-ping2，YU Rui-peng3，LIU Hong-bo2，YANG Jian1,2,*
(1. Wuxi Fishery College, Nanjing Agricultural University, Wuxi 214081, China；2. Key Open Laboratory of Ecological Environment and Resources of Inland Fisheries, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081,China；3. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Six mineral elements and 18 amino acids in soft tissues of wild and farmed swan mussels (Anodonta woodiana)respectively collected from Meilianghu natural water of Taihu Lake and Nanquan aquaculture farm of Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS) and liquid chromatography (LC), respectively. Although 6 mineral elements and 18 amino acids in swan mussels from two different habitats were ranked in a similar order of their content, significant differences in the contents of some mineral elements and a few amino acids were observed among habitats. The levels of mineral elements such as Ca, Na, Mg, Sr and Se, especially for Mg and Sr in wild swan mussels were significantly higher than those in farmed swan mussels. However, the content of K in farmed mussels was significantly higher than that in wild mussels. Moreover, wild and farmed swan mussels revealed basically similar amino acid composition, and 17 amino acids showed no significant difference in their content, but farmed swan mussels contained significantly more taurine. The contents of essential amino acids in farmed mussels and wild swan mussels were 37.65% and 36.75%, and the ratios of essential amino acids to total amino acids were 60.38% and 58.11%, respectively.

Anodonta woodiana；mineral element；amino acid；essential amino acid；taurine

TS201.4

A

1002-6630(2012)08-0142-04

2011-04-08

國家自然科學基金面上項目(31072214)；人事部高層次留學人才回國工作資助項目(2-115084)；江蘇省2010年度普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃項目(2010CB429000)

馬明碩(1985—)，男，碩士研究生，研究方向為漁業(yè)環(huán)境與資源保護。E-mail：mingshuo08@163.com

*通信作者：楊健(1964—)，男，研究員，博士，研究方向為漁業(yè)環(huán)境與資源保護。E-mail：jiany@ffrc.cn