不同生境紅樹林青蟹的穩(wěn)定同位素組成及其產(chǎn)地溯源意義

郭婕敏，林光輝

（1.清華大學(xué)深圳研究生院 海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)部，深圳518055；2.廈門大學(xué) 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室 環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，廈門361005；3.清華大學(xué) 地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心，北京100084）

隨著全球人口消費水平的增長，對海產(chǎn)品的消費也不斷增加［1］，但傳統(tǒng)的漁業(yè)捕獲量已超過了可持續(xù)發(fā)展的規(guī)模［2］。與此同時，海產(chǎn)品人工養(yǎng)殖產(chǎn)量不斷增加，已約占全球海產(chǎn)品總量的30%［3］。養(yǎng)殖水產(chǎn)品與野生種相比，養(yǎng)殖種在口感、品質(zhì)和營養(yǎng)價值等方面與野生種有所不同。同時，在養(yǎng)殖過程中，各類有毒有害消毒劑和抗生素等藥物的使用，使養(yǎng)殖水產(chǎn)品的品質(zhì)和信譽受損。因而在市場銷量和價格上都不及野生種，歐盟于2012年發(fā)布規(guī)定，所有的海產(chǎn)品必須標(biāo)有來源信息，包括產(chǎn)地和生產(chǎn)方式（野生或人工養(yǎng)殖）［4］。

擬穴青蟹（scyll a parama mosain）是紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中重要經(jīng)濟種，在福建和廣東等省有已有大面積養(yǎng)殖。青蟹具有肉質(zhì)含量高、味道鮮美、營養(yǎng)豐富、養(yǎng)殖效益好等特點，頗受國內(nèi)外養(yǎng)殖者和消費者的青睞，為我國的重要海洋經(jīng)濟養(yǎng)殖蟹類之一。野生和人工養(yǎng)殖的青蟹在外觀上很難辨別，目前還沒有快速、準(zhǔn)確的方法可以區(qū)分，市場上經(jīng)常出現(xiàn)人工養(yǎng)殖的擬穴青蟹被冠名“原生態(tài)青蟹”或“野生青蟹”出售，損害了消費者的利益。穩(wěn)定同位素檢測技術(shù)結(jié)合礦質(zhì)元素分析，是食品產(chǎn)地溯源的有效方法之一。動物組織的同位素組成受氣候、生活環(huán)境、代謝類型和食物來源等因素的影響，不同種類及不同地域來源的動物組織同位素組成存在差異，利用這種差異可以區(qū)分不同種類的產(chǎn)品及其可能的來源地區(qū)［5］。本實驗以福建云霄紅樹林不同生境擬穴青蟹為研究對象，比較了野生與人工養(yǎng)殖、不同組織、不同生長階段以及不同季節(jié)擬穴青蟹的碳、氮穩(wěn)定同位素組成，探討控制擬穴青蟹組織同位素組成的可能因素，建立擬穴青蟹穩(wěn)定同位素特征與產(chǎn)地環(huán)境因子的內(nèi)在聯(lián)系，為開展擬穴青蟹的產(chǎn)地溯源和產(chǎn)品鑒定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

擬穴青蟹的樣品分別于2009年10月、2010年4月、2010年11月取自漳江口紅樹林自然保護區(qū)紅樹林、保護區(qū)周邊的擬穴青蟹養(yǎng)殖塘、云霄縣南市青蟹銷售商，樣品的具體信息列于表1。

表1 采集的擬穴青蟹樣品信息Table 1Sample infor mation f or S.par amamosain used in this study

1.2 樣品處理與穩(wěn)定同位素測定

對于肌肉樣品，取其螯部肌肉，用蒸餾水沖洗，冷凍干燥36 h，研磨過60目篩，冷藏保存。對于鰓處理方法與肌肉相同，而蟹類肝臟不易和胰臟分離，因而取肝胰臟組織，用蒸餾水沖洗，冷凍干燥72 h，因其脂肪含量高，凍干之后呈半固體狀，研磨混勻，取小部分于1 mL塑料離心管中，密封待測。

樣品的穩(wěn)定同位素比值在中國林科院穩(wěn)定同位素比率質(zhì)譜儀實驗室測定。穩(wěn)定碳、氮同位

式中，X 為樣品13C或15N。R 為13C／12C或15N／14N。δ13C是相對于PDB（Pee Dee Belenite）標(biāo)準(zhǔn)，而δ15N是相對于大氣中的氮氣。分析精度：δ13C為0.1‰，δ15N 為0.2‰。

2 結(jié)果與討論

2.1 擬穴青蟹不同器官的δ13 C和δ15 N比較

擬穴青蟹腮、肝胰臟和肌肉組織δ13C和δ15N的比較結(jié)果示于圖1。由圖1可見，δ13C在不同組織間具有顯著差異，肝胰臟的δ13C比肌肉和腮低，主要由脂肪含量高造成［6－7］。另外，擬穴青蟹腮組織的δ13C顯著高于肝胰組織的δ13C，但顯著低于肌肉組織δ13C。動物組織的碳、氮同位素組成，還與組織物質(zhì)代謝的周轉(zhuǎn)速率有關(guān)［8］。周轉(zhuǎn)速率慢的組織，反映較長一段時間動物的攝食歷史，而代謝速率快的組織，反映動物短期內(nèi)的食物組成。海洋無脊椎動物體中，腮的代謝活動較為活躍，腮組織的碳同位素組成可以反映出這種短時間（幾小時到1天）改變。而肌肉組織則需要較長時間（幾周到1個月）食物的同化不宜指示出較短時間內(nèi)的食物改變［9］。與碳同位素不同，沒有觀測到組織間氮同位素比值的差異，因為動物體組織的δ15N主要反映所處的營養(yǎng)級，所以相同生境或養(yǎng)殖方式下同一動物不同器官間δ15N組成不會存在顯著差異。

2.2 不同生長階段擬穴青蟹的δ13 C和δ15 N比較

不同生長階段擬穴青蟹肌肉組織δ13C和δ15N的比較結(jié)果示于圖2。個體大小反映了個體的生長階段。人工養(yǎng)殖所用擬穴青蟹幼苗采自紅樹林灘涂，甲殼寬約1.5 c m，重量約2 g。野生和人工養(yǎng)殖的成年個體處于同一個發(fā)育階段，個體大小類似但均有較大的差異，甲殼寬約為5～8 c m、重量50～100 g。由圖2分析表明，擬穴青蟹個體生長的4個不同階段δ13C沒有顯著性差異（P＞0.05），均在－15‰左右；δ15N也沒有顯著差異（P＞0.05），約為15‰。有些動物在生長發(fā)育過程中，隨著個體的增大可能會發(fā)生食性和棲息地的改變，如從底棲轉(zhuǎn)變浮游或從河口轉(zhuǎn)移到近海。伴隨著這些變化，動物體的碳、氮同位素組成也會相應(yīng)發(fā)生改變。例如，赤蠵龜（Caretta caretta）隨著個體的增大，其碳氮同位素值都增大［10］。然而，本研究的擬穴青蟹在不同的生長階段，碳、氮同位素組成并不存在顯著差異，說明擬穴青蟹在幼蟹到成體蟹生活史階段，食物的同位素組成相對一致，其所處的營養(yǎng)級也沒有隨著個體的增大而發(fā)生變化。擬穴青蟹的食性變化較大的階段主要是其大眼幼體發(fā)育階段［11］，其他階段一般不發(fā)生食性的改變。Demopoulos等［12］對Indo-Pacific紅樹林區(qū)的鋸緣青蟹研究表明，紅樹林內(nèi)的底上和底內(nèi)動物是鋸緣青蟹的主要食物來源。一般認(rèn)為，隨著個體的增大，δ15N 會隨著增加［10］，但 Kelly［13］的研究發(fā)現(xiàn)，隨著動物個體的增大，動物δ15N并沒有隨著增加，在海洋哺乳類中，反而呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。Lay man等［14］研究也表明，動物組織的δ15N與個體大小間沒有相關(guān)關(guān)系。因此，海洋動物的碳、氮同位素組成是否隨個體（或年齡）的增大而改變，應(yīng)根據(jù)種類而定。

圖1 擬穴青蟹腮、肝胰臟和肌肉組織δ13 C和δ15 N的比較Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.1Theδ13 C andδ15 N values of gill，liver and muscle tissues of S.par amamosain.

圖2 不同生長階段擬穴青蟹肌肉組織δ13 C和δ15 N的比較C represents average carapace widt h W represents average weight.Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.2Theδ13 C andδ15 N values of muscle tissues from different body sizes of S.paramamosain.

2.3 不同生境和季節(jié)之間擬穴青蟹δ13 C和δ15 N的比較

比較了不同生境（即紅樹林區(qū)野生和人工養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖）擬穴青蟹成體不同采樣時間的δ13C和δ15N示于圖3。在2009年10月，野生和養(yǎng)殖擬穴青蟹間δ13C差異達極顯著水平（p＜0.001），養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹與紅樹林區(qū)野生擬穴青蟹δ13C均差－3.7‰。然而，在2010年4月，野生和養(yǎng)殖擬穴青蟹δ13C非常接近，均值約為－16‰。在2010年10月，野生和養(yǎng)殖擬穴青蟹δ13C差異性不顯著（P＞0.05），但野生擬穴青蟹個體間差異較大，分布范圍為－12.3‰～－17.2‰，而魚塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹其δ13C較為一致（－17.0‰～－16.0‰）。紅樹林區(qū)野生擬穴青蟹δ13C在取樣時間之間存在顯著差異（p＜0.05），2009年10月與2010年10月紅樹林區(qū)野生擬穴青蟹樣品的δ13C均高于4月份。推測這可能是因為4月份溫度逐漸開始回升，擬穴青蟹攝食和活動能力開始增強，生長所需要的能量增多，利用了較多的植物性食物。根據(jù)野外的觀察，春季里紅樹林生境內(nèi)蟹類和螺類密度相對較低，擬穴青蟹較多攝食了藻類（δ13C約為－20‰）或互花米草（δ13C約為－15‰），這可以從春季擬穴青蟹的胃含物顏色較綠得到驗證。而到了秋季，青蟹處于繁殖期，其攝食活動降低，攝食量低，主要依靠儲藏的能量和攝食少量蟹和螺類，因而具有較高的δ13C和δ15N。而人工魚塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹在不同的采樣時間上δ13C相對一致，均約為－16‰，反映了養(yǎng)殖青蟹的食物來源比較穩(wěn)定。在紅樹林周圍青蟹養(yǎng)殖塘中，主要投喂的餌料是商業(yè)漁船出海捕獲的雜魚和蛤蜊等，在其整個養(yǎng)殖過程中投喂的餌料不會發(fā)生大的改變，使魚塘養(yǎng)殖的青蟹具有相當(dāng)穩(wěn)定的碳、氮同位素比值。2009年10月與2010年4月兩次采樣間，紅樹林區(qū)野生和養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹δ15N無顯著性差異（p＜0.05），但2010年10月紅樹林野生的擬穴青蟹δ15N顯著高于魚塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹（p＜0.001），分別為15.1±0.7‰和12.5±0.5‰。與δ13C類似，野生擬穴青蟹δ15N在不同采樣時間之間存在顯著差異（p＜0.05）。然而，養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹δ15N在不同的采樣時間上無顯著性差異（P＞0.05），均值約為13‰。

圖3 不同采樣時間不同生境擬穴青蟹肌肉組織的δ13 C和δ15 N比較Fig.3Theδ13 C andδ15 N values of muscle tissues from wild and f ar med S.paramamosain.Different letters denote significant difference at p＜0.05 bet ween sampling ti mes，while＊＊＊and ns represent highly significant difference at p＜0.001 or no significant difference bet ween wild and far med crabs，respectively.

2.4 市場銷售的擬穴青蟹產(chǎn)品δ13 C和δ15 N的比較

為了確定不同銷售商提供的同一品牌的野生海產(chǎn)品是否具有類似的穩(wěn)定同位素比值，初步判斷是否來自云霄紅樹林濕地野生生境，比較了2010年10月從云霄南市場4個宣稱銷售“云霄紅樹林野生青蟹”的經(jīng)銷商（D1、D2、D3、D4）所購買的擬穴青蟹肌肉組織的δ13C和δ15N，結(jié)果示于圖4。由圖4可見，三個銷售商（D1、D3和D4）的青蟹δ13C相近（為－19‰），均顯著低于經(jīng)銷商D2的δ13C（－14.9‰）。然而，此次所購買的擬穴青蟹樣品δ15N在不同經(jīng)銷商之間無顯著性差異（p＞0.05），均值約為12‰。雖然不同銷售商出售所謂“紅樹林青蟹”的δ15N比較一致，但δ13C明顯不同（圖4），說明這些產(chǎn)品不可能都來自云霄紅樹林濕地。

圖4 從云霄南市場不同經(jīng)銷商購買的擬穴青蟹肌肉組織δ13 C和δ15 N比較D1、D2、D3、D4 represent different crab dealers.Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.4δ13 C andδ15 N values of muscle tissues of S.paramamosain bought from different crab dealers on the market of Yunxiao County.

紅樹林野生、魚塘養(yǎng)殖和市場購買擬穴青蟹肌肉組織δ13C頻率分布圖示于圖5。野生擬穴青蟹的δ13C分布范圍較廣，但整體比養(yǎng)殖和市場購買的樣品偏正，可作為區(qū)分來自不同養(yǎng)殖方式紅樹林青蟹的有效途徑。養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖擬穴青蟹的δ13C分布相對集中，主要分布在－15‰～－18‰間。而市場購買的“野生青蟹”的δ13C主要分布在－20‰左右，但有4個個體值分布在－15‰左右，為圖4中D2的樣品，其具有比其他經(jīng)銷商高的δ13C。從“紅樹林青蟹”δ13C和δ15N分布情況（圖5和圖6）可見，大部分市場產(chǎn)品與養(yǎng)殖塘養(yǎng)殖的擬穴青蟹重疊，說明市場上宣稱的“紅樹林野生青蟹”并不都是真正天然野生青蟹。在人工養(yǎng)殖中，由于天然餌料如雜魚和貝類等的缺少和較高的成本，市場上不斷開發(fā)出一些能夠滿足青蟹生長需求的人工合成餌料，主要組分為陸源植物蛋白和油脂，夾雜家禽牲畜內(nèi)臟等。

圖5 所有測定擬穴青蟹肌肉組織樣品的δ13 C分布圖Solid bars——far med crabs；Open bars——car bs fro m mangr ove area；Starred bars——mar ket cras labeled as wild crabsFig.5Distribution ofδ13 C values of muscle tissues from all S.par amamosain crabs measured in this study.

因而，人工合成餌料具有相對較低的δ13C和δ15N，這是利用穩(wěn)定同位素技術(shù)區(qū)分養(yǎng)殖與野生海產(chǎn)品的科學(xué)依據(jù)。由于合成餌料的組成復(fù)雜，因而其δ13C和δ15N組成變化范圍較廣，有時也會造成養(yǎng)殖青蟹與野生青蟹的部分重疊（圖5和圖6），單靠穩(wěn)定同位素組成的分析不易區(qū)分青蟹的產(chǎn)地，需要綜合其他一些指標(biāo)如脂肪含量或金屬元素含量等。例如，Shearer等［15］（1994）對野生和養(yǎng)殖的鮭魚研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖鮭魚的脂肪含量比野生的高兩倍，Alasalvar等［16］（2002）對野生和養(yǎng)殖的鱸魚研究表明，結(jié)合脂肪含量、脂肪酸組成和元素含量可以區(qū)分兩者。因此，還需要進一步研究野生和養(yǎng)殖的擬穴青蟹在其他指標(biāo)上的差異，以建立更可靠的產(chǎn)地鑒定方法。

6所有測定擬穴青蟹肌肉組織樣品的δ15 N分布圖Solid bars：far med crabs；Open bars：carbs from mangrove area；Starred bars：market crabs labeled as“wild crabs”Fig.6Distribution ofδ15 N values muscle tissues from all S.paramamosain crabs measured in this study.

4 結(jié)論

擬穴青蟹的碳、氮同位素組成主要受組織的有機物組成、代謝特征和攝食的食物類型的控制，但與個體（或年齡）大小無關(guān)。一般情況下，養(yǎng)殖塘人工養(yǎng)殖的擬穴青蟹具有與野生擬穴青蟹不同的碳、氮同位素組成，可以作為區(qū)分?jǐn)M穴青蟹產(chǎn)地的科學(xué)依據(jù)。然而，在一些特定情況如人工養(yǎng)殖使用成分不固定的餌料，人工養(yǎng)殖的擬穴青蟹與紅樹林濕地野生的擬穴青蟹在碳、氮同位素組成可能很類似，還需要結(jié)合其他指標(biāo)的測定才能有效區(qū)分開來。另外，沒有跟蹤分析人工養(yǎng)殖餌料的成分組成及其同位素比值變化，還需進一步深入研究。

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