劉永士,蔣飛,施永海
(上海市水產研究所/上海市水產技術推廣站,上海 200433)
養(yǎng)殖生物通常會隨著養(yǎng)殖模式的改變而選擇相應的生存對策,因此,隨著時間的推移,其體質狀況勢必會受到深刻的影響[1],不同的養(yǎng)殖模式下同種魚的口感和營養(yǎng)價值也相去甚遠[2],這已在斑石鯛(Oplegnathus punctatus)[3]、大黃魚(Pseudosciaena crocea)[4]、大口黑鱸(Micropterus salmoides)[5]、珍珠龍膽石斑魚(♀Epinephelus fuscoguttatus×♂Epinephelus lanceolatus)[6]等的研究中得到證實,這與不同養(yǎng)殖模式下魚體內蛋白質和脂肪含量及其氨基酸和脂肪酸的組成發(fā)生改變有關。
美洲鰣(Alosa sapidissima)隸屬于鯡形總目(Clupeomorpha)、鯡形目(Clupeiformes)、鯡科(Clupeidae)、西鯡屬(Alosa),主要分布于北美洲大西洋西岸。美洲鰣與中國鰣魚(Tenualosa reevesii)的外形相似、肉質相近[7],且其肉味鮮美,營養(yǎng)價值高[8-10],深受國內市民的喜愛,具有較高的經(jīng)濟價值。目前,美洲鰣的養(yǎng)殖模式主要有工廠化養(yǎng)殖[7,11-13]、網(wǎng)箱養(yǎng)殖[14-15]和池塘養(yǎng)殖[16-17]等,其中池塘養(yǎng)殖,尤其是生態(tài)養(yǎng)殖模式,對環(huán)境造成的壓力較小,具有廣闊的前景,但是在江浙地區(qū),池塘養(yǎng)殖美洲鰣成魚時常因夏季水溫過高而造成美洲鰣大量死亡,徐嘉波等[17]利用遮陰膜遮蓋池塘助美洲鰣成魚安全度夏,施永海等[16]進一步研究了敞口池塘和遮陰池塘養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種的生長,來評估2種池塘養(yǎng)殖的美洲鰣的生長規(guī)律及差異。本文在施永海等[16]研究基礎上,采用生化研究的方法,對敞口池塘和遮陰池塘養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種魚體的營養(yǎng)成分進行分析與評價,旨在科學評價2種養(yǎng)殖模式的魚類的品質差異,為美洲鰣當年魚種的池塘養(yǎng)殖、優(yōu)化其專用配合飼料配方等提供技術參考。
試驗用美洲鰣是在上海市水產研究所奉賢科研基地,采用人工養(yǎng)殖的親本進行人工繁育魚苗,再經(jīng)過室外池塘(池塘編號為10#、61#)養(yǎng)殖而成的當年魚種。為了安全度過盛夏,10#養(yǎng)殖塘利用越冬大棚遺留的底鋼絲結構,全池塘覆蓋遮陰率75%的遮陰膜;61#養(yǎng)殖塘為敞開式,接受自然光照射。養(yǎng)殖用水為本地河水(鹽度1.8~2.4);養(yǎng)殖用飼料為海水魚浮性膨化飼料[含水分(6.16±0.29)%,粗蛋白(42.61±0.30)%,粗脂肪(11.19±0.72)%,粗灰分(10.20±0.16)%;n=4],飼料中氨基酸和脂肪酸組成與含量見表1。
美洲鰣魚苗于2017年7月18日放入室外池塘,放養(yǎng)密度為3.26尾/m2,每14 d取樣30尾,測定體長與體質量,養(yǎng)殖57 d前,敞口池塘的美洲鰣當年魚種平均體長與體質量均大于遮陰池塘;養(yǎng)殖后期,在79 d后,則相反[16],養(yǎng)殖120 d后拉網(wǎng)檢測規(guī)格后取樣用于營養(yǎng)成分分析。10#池塘的美洲鰣樣品[體長(12.46±1.00)cm,體質量(26.53±6.02)g]為遮陰組,61#池塘的美洲鰣樣品[體長(12.20±0.63)cm,體質量(23.48±3.92)g]為敞池組。水溫低于28℃時,每14 d換水1/3;水溫高于28℃時,適時換水1/5;盛夏高溫期間,當外界水溫相對較低時連續(xù)少量多次換水。每天上、下午各測量1次水溫和投喂飼料,投喂量以2 h攝食完為準,及時清理未吃完的飼料。
1.3.1 取樣方法
遮陰組和敞池組各取3個樣本,每個樣本由5尾美洲鰣組成,用清水將試驗魚洗凈,擦干體表水分,取出內臟團,整個操作在冰浴條件下進行,將制備后的魚體放入-20℃冰箱中保存,待測。測量時,將樣品真空冷凍干燥至恒量,然后碾磨、混勻,再將樣品分為2份,一份用于一般營養(yǎng)成分的測定,另一份用于氨基酸和脂肪酸組成的測定。
1.3.2 測定方法
按照105℃烘干法(GB/T 5009.3—2003)測定水分含量;按照550℃灼燒法(GB/T 5009.4—2003)測定粗灰分含量;按照凱氏定氮法(GB/T 6432—1994)測定粗蛋白含量;按照氯仿-甲醇法測定粗脂肪含量;先按照GB/T 18246—2000中的堿水解法前處理樣品,然后采用反相高效液相色譜法測定色氨酸含量;先按照GB/T 18246—2000中的鹽酸水解法前處理樣品,然后使用日立L-8900型氨基酸全自動分析儀(日本日立高新技術公司)測定除色氨酸外的17種氨基酸含量;按照GB 5009.168—2016法使用Agilent 6890型氣相色譜儀(美國安捷倫科技公司)峰面積歸一法測定脂肪酸含量。
1.3.3 營養(yǎng)品質評價方法
依據(jù)聯(lián)合國糧食與農業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization,FAO/WHO)建議的必需氨基酸(essential amino acid,EAA)評分標準模式[18]和全雞蛋蛋白質的必需氨基酸模式[19]分別計算氨基酸評分(amino acid score,AAS)、化學評分(chemical score,CS)和必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index,EAAI)[20],計算公式如下:
AAS=樣品中某氨基酸質量分數(shù)(干物質基礎,%)÷FAO/WHO評分標準模式中各氨基酸質量分數(shù)(干物質基礎,%).
CS=樣品中某氨基酸質量分數(shù)(干物質基礎,%)÷全雞蛋蛋白質中同種氨基酸質量分數(shù)(干物質基礎,%).
EAAI=[(100×A/AE)×(100×B/BE)×(100×C/CE)×…×(100×H/HE)]1/n.
式中:A,B,C,…,H為樣品中各必需氨基酸質量分數(shù),%(干物質基礎);AE,BE,CE,…,HE為全雞蛋蛋白質相對應的必需氨基酸質量分數(shù),%(干物質基礎);n為比較的必需氨基酸個數(shù)[20-22]。
此外,支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值(F值)的計算公式如下:
F值=w(纈氨酸+亮氨酸+異亮氨酸)/(mg/g)÷w(苯丙氨酸+酪氨酸)/(mg/g)[23].
1.3.4 數(shù)據(jù)處理
所有數(shù)據(jù)用平均值±標準差表示,用SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析:用獨立樣本t檢驗進行處理間的比較,采用反正弦函數(shù)轉換處理百分數(shù)后再做檢驗比較,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
遮陰組和敞池組美洲鰣魚體的水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量如表2所示。統(tǒng)計分析顯示,遮陰組美洲鰣魚體的水分含量顯著低于敞池組(P<0.05),而粗脂肪含量顯著高于敞池組(P<0.05),2組美洲鰣粗蛋白和粗灰分含量沒有顯著性差異(P>0.05)。
表2 不同養(yǎng)殖模式對美洲鰣當年魚種一般營養(yǎng)成分的影響(鮮物質基礎)Table 2 Effects of different culture patterns on common nutrient components in body of young fish Alosa sapidissima(fresh mass basis) %
從表3可見,遮陰組和敞池組的美洲鰣魚體內18種氨基酸中含量最高的4種均依次為谷氨酸、天門冬氨酸、賴氨酸和甘氨酸。比較2種不同養(yǎng)殖模式下美洲鰣魚體內18種氨基酸的含量,其中7種氨基酸(天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸)的含量為敞池組顯著高于遮陰組(P<0.05),而其余11種氨基酸(蘇氨酸、甘氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸、色氨酸、胱氨酸)的含量在2組間差異不顯著(P>0.05)。在8種必需氨基酸中,有3種氨基酸(異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸)的含量為敞池組顯著高于遮陰組(P<0.05),而其他5種氨基酸(蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸)的含量在2組間差異不顯著(P>0.05)。2種半必需氨基酸(half-essential amino acid,HEAA)(組氨酸和精氨酸)的含量在2組間差異不顯著(P>0.05)。在4種鮮味氨基酸(delicious amino acid,DAA)中,天門冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸的含量為敞池組顯著高于遮陰組(P<0.05),而甘氨酸的含量在2組間差異不顯著(P>0.05)。
敞池組美洲鰣魚體內的氨基酸總量(total amino acid,TAA)、非必需氨基酸(non-essential amino acid,NEAA)和鮮味氨基酸占魚體干質量的百分比(分別為53.07%、28.06%和21.17%)均比遮陰組美洲鰣的(分別為49.28%、25.91%和19.48%)顯著升高(P<0.05);2組美洲鰣魚體內的必需氨基酸和半必需氨基酸占魚體干質量的百分比(分別為20.39%和19.00%、4.62%和4.38%)差異不顯著(P>0.05)。
由表4可知:根據(jù)AAS和CS,敞池組和遮陰組的美洲鰣魚體第一限制性氨基酸均為色氨酸,第二限制性氨基酸均為纈氨酸;2組美洲鰣魚體EAAI分別為76.46和76.49,F(xiàn)值分別為2.19和2.20。
表3 不同養(yǎng)殖模式對美洲鰣當年魚種氨基酸組成及含量的影響(干物質基礎)Table 3 Effects of different culture patterns on amino acid composition and content in body of young fish A.sapidissima(dry mass basis) %
由表5可知,在遮陰組和敞池組美洲鰣魚體內均檢測到5種飽和脂肪酸,其中敞池組美洲鰣魚體飽和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)總含量(35.91%)顯著高于遮陰組(27.70%)(P<0.05);2組單不飽和脂肪酸(mono-unsaturated fatty acid,MUFA)的總含量(遮陰組為38.49%,敞池組為35.98%)差異不大(P>0.05);多不飽和脂肪酸(poly-unsaturated fatty acid,PUFA)總含量以遮陰組(21.35%)高于敞池組(13.66%)(P<0.05)。SFA中,C16:0的含量為最高,且敞池組美洲鰣魚體C16:0含量(25.30%)顯著高于遮陰組(19.50%)(P<0.05),其次為 C18:0(遮陰組為 6.23%,敞池組為7.01%),C12:0、C14:0和C20:0含量較少;MUFA中,C18:1n9的含量最高(遮陰組為34.70%,敞池組為 29.80%),C16:1、C20:1和 C22:1含量較少;PUFA中,C18:2n6含量最高,遮陰組美洲鰣魚體C18:2n6含量(18.50%)顯著高于敞池組(11.33%)(P<0.05),C20:5n3(EPA)和C22:6n3(DHA)的含量較低,尤其是遮陰組美洲鰣魚體EPA未檢出。
魚類的營養(yǎng)價值主要取決于蛋白質和脂肪的含量[2]。在本研究中,美洲鰣當年魚種魚體粗蛋白含量(16.34%~16.61%)(表6)與用配合飼料飼養(yǎng)的刀鱭(Coilia nasusSchlegel)(16.66%)[22-23]和鱖魚(Siniperca chuatsiBasilewsky)(16.75%)[24]相當,高于黃顙魚(Pseudobagrus fulvidracoRichardson)(15.37%)[25]、南方大口鯰(Silurus meridionalis)(15.10%)[26]、野生大刺鰍(Mastacembelus armatus)幼魚(15.7%)[27]和用活餌料飼養(yǎng)的刀鱭(15.62%),低于花鰻鱺(Anguilla marmorata)(18.47%)和日本鰻鱺(Anguilla japonica)(18.6%)[28]、馬拉瓜麗體魚(淡水石斑魚)(Cichlasoma managuense)(18.9%)[29]、大口黑鱸(Micropterus salmoides)(19.22%~21.52%)[5]、褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)(21.52%~22.22%)[30]等;美洲鰣當年魚種魚體粗脂肪含量(7.48%~10.79%)高于鱖魚(1.5%)[24]、南方大口鯰(1.47%)[26]、淡水石斑魚(3.0%)[29]、大口黑鱸(1.28%~1.32%)[5]、褐牙鲆(0.73%~1.06%)[30]和用配合飼料飼養(yǎng)的刀鱭(4.60%)[22]等,低于日本鰻鱺(19.8%)[28]、大黃魚(14.23%)[2]等。說明美洲鰣當年魚種是一種高蛋白、高脂肪的魚類。此外,本試驗對象為美洲鰣當年魚種且檢測樣本為去除內臟團的魚體,這導致了本試驗魚體粗蛋白與粗脂肪含量不同于其他學者對于美洲鰣肌肉的檢測結果(表6),此外,養(yǎng)殖用配合飼料中較高的粗脂肪含量(11.19%)也可能導致本研究魚體粗脂肪含量偏高。
表4 不同養(yǎng)殖模式對美洲鰣當年魚種營養(yǎng)品質的影響Table 4 Effects of different culture patterns on nutritional quality in body of young fishA.sapidissima
在不同的養(yǎng)殖模式下,水生動物的一般營養(yǎng)成分表現(xiàn)出較大的差異。如海區(qū)放養(yǎng)的大黃魚(Larimichthys crocea)肌肉粗蛋白含量(19.41%)要顯著高于深水網(wǎng)箱(18.12%)和普通網(wǎng)箱(16.22%)養(yǎng)殖的結果,而普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大黃魚肌肉的粗脂肪含量(14.23%)顯著高于其他2種養(yǎng)殖模式(6.32%和10.82%)[2];傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖的斑點叉尾鮰(Ictalurus punctatus)肌肉中的粗蛋白含量(15.83%)低于高密度循環(huán)水系統(tǒng)(16.74%)和水泥池塘(16.67%)的養(yǎng)殖結果,粗脂肪含量則為傳統(tǒng)池塘的最高(2.43%)[31];池塘內循環(huán)養(yǎng)殖模式養(yǎng)殖的大口黑鱸肌肉粗蛋白的含量(21.52%)高于常規(guī)池塘養(yǎng)殖模式的養(yǎng)殖結果(19.22%),粗脂肪的結果則與此相反[5]。在本試驗中,遮陰組美洲鰣當年魚種魚體粗脂肪含量較敞池組提高了44.3%,而2組粗蛋白含量相似,這可能是因為敞口池塘浮游動物含量豐富,美洲鰣攝食部分浮游動物,而遮陰組美洲鰣攝食飼料更多[16],試驗所用飼料中的粗脂肪含量高于常見浮游動物(4.66%~9.70%)[32],這導致遮陰組美洲鰣魚種體內脂肪積累更多。
蛋白質的營養(yǎng)取決于蛋白質自身的氨基酸,尤其是必需氨基酸的組成與含量[33]。本研究中,遮陰組和敞池組美洲鰣當年魚種魚體的EAA/TAA分別為38.55%和38.41%,EAA/NEAA分別為73.36%和72.66%,與FAO/WTO理想模式中優(yōu)質蛋白標準(EAA/TAA≈40%,EAA/NEAA>60%)相符,說明在這2種養(yǎng)殖模式下養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種魚體蛋白均為優(yōu)質蛋白,這與學者對美洲鰣成魚(EAA/TAA為39.98%,EAA/NEAA為66.62%)[8]、亞成魚(EAA/TAA為41.06%,EAA/NEAA為69.67%)[9]、雌魚成魚(EAA/TAA為40.69%,EAA/NEAA為68.61%)[10]等的肌肉的研究結果相似。敞池養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種的3種必需氨基酸(異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸)含量顯著高于遮陰組。研究表明,異亮氨酸和亮氨酸是支鏈氨基酸,人體不能合成,必須通過食物獲得,異亮氨酸有促進氮存儲和抑制蛋白質分解的作用,亮氨酸可以起到氧化供能、促進蛋白質合成和提高免疫功能的作用[34-35];賴氨酸被稱為“生長型氨基酸”,其最重要的生理功能是參與體蛋白的合成[2]。可見,敞池養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種在蛋白質合成與降解的調節(jié)、氧化供能和機體免疫能力方面要優(yōu)于遮陰組。
表5 不同養(yǎng)殖模式對美洲鰣當年魚種脂肪酸組成及含量的影響Table 5 Effects of different culture patterns on fatty acid composition and content in body of young fish A.sapidissima %
鮮味氨基酸(DAA)包括天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸,是決定食物蛋白質鮮美程度的主要因素之一[36-38],谷氨酸和天門冬氨酸為呈鮮味的特征氨基酸,其中谷氨酸的鮮味最強,也是腦組織生化和腸黏膜生長代謝中的重要氨基酸,參與抗氧化劑谷胱甘肽等多種生理活性物質的合成[39]。本試驗的敞池組與遮陰組的DAA/TAA分別為39.91%和39.52%,差異不顯著,然而敞池組的天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸及鮮味氨基酸總量均顯著高于遮陰組,說明敞池養(yǎng)殖的美洲鰣肉質鮮美程度略優(yōu)于遮陰組。
必需氨基酸指數(shù)(EAAI)反映了必需氨基酸的平衡性,是評價蛋白質營養(yǎng)價值的常用指標之一,EAAI指數(shù)越大則營養(yǎng)價值越高[3],EAAI<70表示蛋白質營養(yǎng)不充足,EAAI在80左右表示蛋白質營養(yǎng)價值良好,EAAI>90表示蛋白質營養(yǎng)價值高[40]。本試驗中遮陰組和敞池組的EAAI指數(shù)分別為76.49和 76.46,與紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes)(74.96~79.86)[41]相當,高于刀鱭(45.49~56.96)[22]、養(yǎng)殖黃顙魚(60.61)[42]、羅非魚(46.29~48.02)[33]、黃姑魚(Nibea albiflora)(57.25~71.82)[43]、大口黑鱸(26.75~36.54)[5]等,說明美洲鰣當年魚種蛋白質營養(yǎng)價值較高,其氨基酸平衡性較好。同時,2組EAAI指數(shù)的F值相近,說明本試驗在2種養(yǎng)殖模式下養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種的氨基酸營養(yǎng)相近,然而敞池組某些EAA(異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸)及DAA(天門冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸)含量要高于遮陰組,因此可認為敞口池塘養(yǎng)殖的美洲鰣當年幼魚蛋白質品質略優(yōu)于遮陰池塘養(yǎng)殖。
脂肪酸是細胞的重要組成成分之一,為人體提供必要的營養(yǎng)支撐[44],尤其是不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)含量可影響脂肪酸的營養(yǎng)價值。UFA中的單不飽和脂肪酸(MUFA)能夠正向調節(jié)血脂代謝,降低低密度脂蛋白膽固醇的氧化敏感性,從而保護血管內皮和降低血液高凝狀態(tài)[45];而多不飽和脂肪酸(PUFA)具有降血脂、降血壓和抗腫瘤等功能,能降低心血管疾病的發(fā)生率[46],尤其是其中的EPA和DHA具有促進兒童智力發(fā)育、降低血液甘油三酯含量、減少血栓形成、預防心腦梗死及老年性癡呆等功效[47],是人與動物生長發(fā)育的必需脂肪酸[48]。本試驗中,遮陰組和敞池組的美洲鰣當年魚種魚體的MUFA含量差異不顯著,而遮陰組的PUFA含量顯著高于敞池組,原因在于池塘遮陰處理,改變了池塘的生態(tài)環(huán)境,尤其是遮陰池塘中美洲鰣的食物來源基本全部為配合飼料,其脂肪酸中PUFA含量(51.03%)最為豐富,從而提高了美洲鰣魚體PUFA的含量。EPA和DHA是人和動物生長的必需脂肪酸[49],而本試驗中美洲鰣當年魚種魚體EPA和DHA總含量僅為1.06%~1.26%,高于美洲鰣成魚(0.23%)[8]、亞成魚(0.69%)[9]、雌魚成魚(0.65%)[10]等,但低于其他魚類,如大口黑鱸(7.57%~11.27%)[5]、刀鱭(8.78%~10.04%)[22]、紅鰭東方鲀(32.78%~42.40%)[41]、黃顙魚(7.06%~8.07%)[42]、舌蝦虎魚(Glossogobiusgiuris)(12.04%)[48]等,說明美洲鰣的EPA和DHA含量相對較低,且在成魚中尤為明顯。研究表明,EPA和DHA主要通過食物鏈的富集作用在體內積聚[50-51],本試驗用配合飼料中EPA含量低(0.21%)可能導致了遮陰組美洲鰣魚體中EPA未檢出,敞池組美洲鰣由于攝食了浮游生物,補充了一定量的EPA,因此,今后在設計美洲鰣當年魚種配合飼料需提高EPA和DHA的含量。
表6 本研究與其他研究的美洲鰣一般營養(yǎng)成分比較(鮮物質基礎)Table 6 Comparison of common nutrient components inA.sapidissima from different studies(fresh mass basis) %
正常人體較理想的膳食構成為SFA、MUFA與PUFA的比值(S∶M∶P)為1∶1∶1[33],本試驗中遮陰組美洲鰣當年魚種魚體的S∶M∶P為1∶1.38∶0.77,敞池組S∶M∶P為1∶1∶0.38,可見,在2種養(yǎng)殖模式下養(yǎng)殖的美洲鰣當年魚種均表現(xiàn)為PUFA缺乏,而敞池組更明顯,相較而言遮陰養(yǎng)殖的美洲鰣脂肪酸組成更均衡,更能滿足人體對于膳食中不飽和脂肪酸的需求。本試驗用配合飼料的S∶M∶P為1∶1.39∶2.55,說明試驗用配合飼料考慮到魚體對PUFA的需求,提高了其相對含量,而敞池組由于食物結構(配合飼料+浮游動物)不同于遮陰組,導致了脂肪酸組成的差異。另有研究顯示,美洲鰣亞成魚肌肉S∶M∶P為1∶1.43∶0.70[9],美洲鰣雌魚成魚肌肉S∶M∶P為1∶0.19∶0.99[10],這種差異主要是由美洲鰣的年齡、性別、生長環(huán)境、飼料組成、檢測組織差異等多方面原因造成的,今后,需要進一步研究在本試驗條件下美洲鰣成魚肌肉中各脂肪酸的組成,以期為美洲鰣飼料中脂肪酸組成提供理論與實踐依據(jù)。