新疆博斯騰湖魚類肌肉硒含量及生物累積效應(yīng)研究

劉拓，趙禹*，白金，梁楠，王超，王鵬

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2. 新疆地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，新疆 庫(kù)爾勒市 841000)

Se是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，它影響活體細(xì)胞的新陳代謝、抗氧化防御和免疫功能，補(bǔ)Se逐漸成為一個(gè)健康話題(Rayman，2000)。余光輝等(2007)研究表明，人體每日攝入的總Se中植物性食品Se占26.3%，而動(dòng)物性食品Se占73.7%。由此可見，動(dòng)物性食品是人們?cè)谌粘Ｉ钪羞M(jìn)行有效補(bǔ)Se的主要來源。各類動(dòng)物性食品中Se含量順序?yàn)轸~類>肉類及其制品>禽蛋，表明魚類具有強(qiáng)的Se生物累積效應(yīng)，是科學(xué)補(bǔ)硒的重要食材(馬文琦等，1993；段葉輝等，2011)。然而，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖生物中Se的研究多集中在Se對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物中的營(yíng)養(yǎng)作用(陳星燦等，2018；Bai et al.，2019；Liu et al.，2010)、硒對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的毒性作用(王宏偉等，2007；Bjerregaard et al.，2012；Gao et al.，2002)、水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)Se的需要量等方面(蘇傳福，2008；梁達(dá)智等，2019；Stewart et al.，2020)，對(duì)水產(chǎn)生物中Se組織特異性積累、形態(tài)分析及影響因素的報(bào)道較少，且多集中于國(guó)外，缺少可供全國(guó)對(duì)比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。鑒于此，筆者對(duì)中國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖—博斯騰湖水體中主要魚類進(jìn)行采樣，旨在查明博斯騰湖魚肌肉中Se含量特征及存在形態(tài)，研究相同水環(huán)境條件下不同魚類Se生物累積效應(yīng)差異，評(píng)價(jià)Se的生物可利用率，分析博斯騰湖富Se魚開發(fā)前景，為博斯騰湖富硒漁業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)自然地理與漁業(yè)現(xiàn)狀

博斯騰湖(41°56′～42°14′N，86°40′～87°26′E)位于新疆巴音郭楞蒙古自治州博湖縣境內(nèi)，海拔1 048 m，湖泊東西長(zhǎng)約55 km，南北寬約25 km，水域面積約1 300 km2，是中國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖，也是干旱、半干旱地區(qū)最具代表性的湖泊之一(巴雅爾等，2013)。博斯騰湖主要的補(bǔ)給水源為開都河和清水河，湖體由大湖、小湖、葦沼3部分組成。大湖區(qū)平均水深7.38 m，最大水深16 m，水域面積1 150 km2；小湖群由多個(gè)小湖組成，多分布在大湖西南葦沼，水深2～4 m，水面面積30～40 km2，其中位于焉耆縣的相思湖面積最大；葦沼主要在大湖西南、西北部，面積約350 km2，是中國(guó)三大蘆葦產(chǎn)區(qū)之一(圖1)。

圖1 博斯騰湖交通位置圖Fig.1 Location map of Bosten lake

博斯騰湖1958 年開始商業(yè)化漁業(yè)生產(chǎn)(陳朋等，2014)，目前湖中淡水魚達(dá)32種，其中青蝦、赤鱸、鰱魚、鳙魚、鯽魚、草魚、鯉魚、池沼公魚等10種魚獲得有機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證，全湖面魚產(chǎn)量7 200t/y，產(chǎn)值0.88億元/年，已成為新疆最大的漁業(yè)生產(chǎn)基地和中國(guó)最大的淡水有機(jī)水產(chǎn)品生產(chǎn)基地。隨著博斯騰湖漁業(yè)開發(fā)的快速發(fā)展，魚類資源結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生改變，湖泊食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)(陳朋等，2014；杜新憲等，2009)。因此，發(fā)展富硒漁業(yè)成為博斯騰湖漁業(yè)生態(tài)集約化、高質(zhì)量高收益發(fā)展的重要途徑。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

2019年8月，在博湖縣烏蘭再格森鄉(xiāng)大河口(博斯騰湖大湖區(qū)野生魚唯一的捕魚碼頭)獲取鰱魚5件、草魚5件、池沼公魚5件、鯽魚5件和鯉魚4件共24件魚樣品，做為大湖區(qū)樣品；在焉耆縣相思湖獲取鰱魚4件、草魚3件、池沼公魚2件、鯽魚2件、白條魚2件和五道黑7件共20件魚樣品，做為小湖區(qū)樣品(圖2)。所有樣品均取魚腹部肌肉，共計(jì)44件樣品冷凍后送實(shí)驗(yàn)室。

圖2 博斯騰湖水系及采樣點(diǎn)位示意圖Fig.2 Location of the sampling stations in Bosten lake

2.2 魚的生活習(xí)性

獲取的44件魚樣品包括7個(gè)品種，生活習(xí)性存在差異。鰱魚，屬于鯉行目、鯉科，為以植物為主的雜食性魚類，生活在水體中上層；草魚，屬于鯉行目、鯉科，為草食性魚類，生活在水體中下層；鯽魚，屬于鯉行目、鯉科，為以植物為主的雜食性魚類，生活在水體底層；池沼公魚，屬于鮭行目、胡瓜魚科，為肉食性魚類，生活在水體底層；鯉魚，屬于鯉行目、鯉科，為雜食性魚類，生活在水體底層；白條魚，屬于鯉行目、鯉科，為以植物為主的雜食性魚類，生活在水體上層；五道黑，屬于鱸形目、鱸科，為肉食性魚類，生活在水體底層。

2.3 分析測(cè)試

采用茍?bào)w忠等(2012)建立的方法測(cè)定魚體中的Se含量，其簡(jiǎn)要方法為：在裝有魚肉樣品的錐形瓶中加入15 mL混酸HNO3-HClO4(2∶1)，冷消化至溶液澄清，并于電熱板上低溫加熱至溶液約1 mL，并趁熱加入5 mL濃鹽酸，再于電熱板上低溫加熱至溶液約1 mL，取下，冷卻。然后將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，并加入12.5 mL濃鹽酸，再用超純水定容至刻度，搖勻。最后采用氫化物發(fā)生-冷原子熒光光譜法測(cè)定樣品溶液中的Se含量。

魚硒形態(tài)的測(cè)定參考《富硒農(nóng)產(chǎn)品 GH/T1135-2017》中“附錄A硒代氨基酸含量的測(cè)定方法”，采用液相色譜分離原子熒光法測(cè)定，測(cè)定硒酸鹽Se(Ⅵ)、亞硒酸鹽Se(Ⅳ)、硒代蛋氨酸(SeMet)、硒代胱氨酸(SeCys2)、 硒甲基硒代半胱氨酸(MeSeCys)共5種形態(tài)。

以上指標(biāo)均進(jìn)行2次重復(fù)性測(cè)定，并計(jì)算2次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差RE(RE=絕對(duì)差值/算術(shù)平均值)。結(jié)果表明，全部指標(biāo)RE介于0.5%～12.6%，符合精密度≤20%要求，且總Se的測(cè)試精密度高于Se形態(tài)。因此，采用算術(shù)平均值作為測(cè)試指標(biāo)最終含量值。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件(微軟公司，美國(guó))對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Origin8.0(OriginLab公司，美國(guó))和CoreldrawX4(Corel公司、加拿大)繪制各類圖件。

3 結(jié)果與分析

3.1 博斯騰湖魚肌肉Se含量特征

博斯騰湖44件魚肌肉樣品全Se含量介于0.07×10-6～0.65×10-6，均值為0.27×10-6，高于廣州(0.24×10-6)(余光輝等，2007)、安康(0.20×10-6)(張斌鑫，2019)、克山(0.17×10-6)(張薛勤等，2018)地區(qū)魚平均Se含量。對(duì)鰱魚、草魚、鯽魚、池沼公魚、鯉魚、白條、五道黑7種魚的肌肉Se含量分別統(tǒng)計(jì)(表1)，結(jié)果表明，魚肌肉Se含量由高到低依次為：白條魚>五道黑>池沼公魚>鯽魚>鯉魚>鰱魚>草魚，白條魚肌肉Se含量是草魚的3.7倍。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)魚Se含量的報(bào)道相對(duì)較少，與其相比，研究區(qū)鯽魚Se含量為0.23×10-6，高于貴州市清水江三板溪水庫(kù)(0.22×10-6)(茍?bào)w忠等，2017)、廣州市(0.13×10-6)(余光輝等，2007)、上海市(0.18×10-6)(馬文琦等，1993)鯽魚Se含量，但低于鄱陽(yáng)湖中鯽魚Se含量(0.5×10-6)(姚剛，2006)；鯉魚Se含量為0.22×10-6，高于廣州市的0.19×10-6(余光輝等，2007)，但低于三板溪水庫(kù)的0.24×10-6(茍?bào)w忠等，2017)；鰱魚Se含量為0.20×10-6，高于貴州市清水江三板溪水庫(kù)中鰱魚Se含量(0.15×10-6)(茍?bào)w忠等，2017)；草魚Se含量為0.15×10-6，高于廣州市的0.07×10-6(余光輝等，2007)。整體看來，博斯騰湖魚肌肉中Se含量與國(guó)內(nèi)已報(bào)道數(shù)據(jù)相比，屬于較高水平。

表1 博斯騰湖魚肌肉Se含量分類統(tǒng)計(jì)表(10-6)Tab.1 Statistical table of selenium content of fish muscles in Bosten Lake(10-6)

對(duì)比大、小湖區(qū)各種魚肌肉中Se含量，表明大湖區(qū)5種魚肌肉Se含量從高到低為池沼公魚>鯉魚、鯽魚>鰱魚>草魚；小湖區(qū)6種魚肌肉Se含量從高到低為池沼公魚>白條魚>五道黑>鰱魚、鯽魚>草魚。大、小湖區(qū)采集相同種類的4種魚肌肉Se含量規(guī)律一致，即Se含量從高到低依次為池沼公魚>鯽魚>鰱魚>草魚，且同一種類魚肌肉Se含量具有小湖區(qū)高于大湖區(qū)的特征。

3.2 不同生活習(xí)性魚的Se含量特征

為查明Se元素在水生生物食物鏈中的變化規(guī)律，是否具有累積效應(yīng)并隨著生物鏈逐級(jí)傳遞而升高，將采集的魚樣品按其生物食性分為肉食性魚、雜食性魚和草食性魚(表1)。對(duì)比博斯騰湖不同食性魚肌肉Se含量，結(jié)果表明，魚肌肉Se含量表現(xiàn)為肉食性魚(0.36×10-6)>雜食性魚(0.26×10-6)>草食性魚(0.15×10-6)的規(guī)律。該結(jié)論與Elzbieta et al.(2017)對(duì)位于波蘭西部的沃塔河食肉動(dòng)物、雜食動(dòng)物和植食性動(dòng)物Se含量研究結(jié)果一致。大、小湖區(qū)不同食性魚肌肉Se含量表現(xiàn)規(guī)律一致，且小湖區(qū)各食性魚的肌肉Se含量均高于大湖區(qū)(圖3)。

圖3 不同食性魚肌肉中Se含量對(duì)比圖Fig.3 Comparison of selenium content in fish muscle of different feeding habits

由于魚類生活在不同的水層區(qū)域，不同的水層區(qū)域環(huán)境之間存在著一定的差異，為了考察水生生態(tài)環(huán)境差異對(duì)Se含量的影響，根據(jù)魚類活動(dòng)的水層區(qū)域可將樣品劃分為底層魚、中下層魚和中上層魚。小湖區(qū)水深2～4m，水位淺不存在明顯的水層位差異，因此僅就博斯騰湖大湖區(qū)24件魚肌肉樣品Se含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析不同棲息層位魚類Se含量特征。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，位于底層生活的魚，其魚肌肉Se含量(0.23×10-6，n=14)明顯高于中上層(0.17×10-6，n=5)、中下層(0.13 ×10-6，n=5)生活的魚類，但中上層和中下層之間差異不顯著。

3.3 魚肌肉中Se形態(tài)組成特征

Se主要以有機(jī)硒的形式存在于魚組織器官中，魚的來源和種類不同，Se形態(tài)也不同，進(jìn)而影響到Se的雙重生物效應(yīng)。因此，查明魚中Se形態(tài)組成具有重要意義(Cabanero et al.，2004；Zurdo et al.，2019)。筆者選取了4件魚肌肉樣品測(cè)定其Se形態(tài)組成，結(jié)果表明，草魚(CY01)、鰱魚(BL01)、鯽魚(JY01)、五道黑(WDH01)肌肉中全Se含量分別為0.18×10-6、0.26×10-6、0.25×10-6、0.34×10-6。其中，硒代蛋氨酸SeMet占全Se比例介于51.22%～86.39%，是魚肌肉中最主要的Se存在形態(tài)(圖4)；其次為硒代胱氨酸SeCys2，占比均值為11.35%，硒甲基硒代半胱氨酸MeSeCys占比為5.72%；以上3種有機(jī)硒占到全Se的71.54%～94.08%，均值為85.21%。動(dòng)物對(duì)自然界中有機(jī)硒的吸收是通過主動(dòng)運(yùn)輸，而對(duì)無機(jī)硒的吸收是靠腸道被動(dòng)擴(kuò)散，一定程度上解釋了魚中有機(jī)硒較高的吸收率(謝凌天等，2018)。魚肌肉中無機(jī)硒以硒酸鹽為主，占到全Se的3.25%～22.76%，受魚種類影響變化幅度大，主要是由于硒酸鹽必須先被還原為亞硒酸鹽，然后才能進(jìn)一步代謝，這導(dǎo)致亞硒酸鹽被更快的代謝并合并到蛋白質(zhì)中，更大比例的亞硒酸鹽在生物轉(zhuǎn)化作用之前被消除，魚的生長(zhǎng)期不同，硒酸鹽和亞硒酸鹽含量差異程度也不同(Lanctot et al.，2017)。

圖4 魚肌肉中硒形態(tài)組成圖Fig.4 Speciation of selenium in fish muscle

4 討論

4.1 博斯騰湖魚肌肉Se生物累積效應(yīng)影響因素

為表征不同魚類對(duì)Se的吸收能力差異，引入生物富集系數(shù)(BAF)參數(shù)(茍?bào)w忠等，2017)，計(jì)算公式為：BAF=Cy/Ct，其中，Cy表示Se在魚體中的硒含量，Ct表示Se在湖底沉積物的Se含量。研究區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作查明博斯騰湖小湖區(qū)湖底沉積物Se含量為0.34×10-6，大湖區(qū)湖岸沉積物Se含量為0.43×10-6(劉拓等，2019)。

博斯騰湖魚硒的生物富集系數(shù)BAF介于0.42～1.08(圖5)，均值為0.75，其中五道黑魚BAF為1.08，硒生物累積能力最強(qiáng)，主要與其為肉食性、且常年生活在湖底區(qū)域，與水底沉積物及水生動(dòng)物等環(huán)境因素關(guān)系密切，更易受到這些因素的影響(南雪嬌等，2016)；鯽魚、鰱魚、鯉魚3種魚均為雜食性魚，BAF值相近，分別為0.56、0.54、0.52。貴州清水江三板溪水庫(kù)對(duì)應(yīng)3種魚BAF分別為0.6、0.4、0.6(茍?bào)w忠等，2017)，2個(gè)地區(qū)BAF值整體相差不大，初步推斷鯽魚、鰱魚、鯉魚3種魚在不同地質(zhì)背景水體中硒生物累積效應(yīng)具有相近性；草魚硒生物累積效應(yīng)最差，與其草食性生活習(xí)性有關(guān)(陳朋等，2016)。

圖5 不同魚肌肉中硒生物累積因子箱狀圖Fig.5 Box diagram of BAF in different fish muscles

綜上研究，水生生態(tài)系統(tǒng)中水生生物與Se的相互作用大致可概括為，水體沉積物是Se的儲(chǔ)備源，湖水中匯集了大量溶于地表水的硒鹽(包括硒酸鹽和亞硒酸鹽)(梁興唐等，2017)，二者為水生生物提供了重要Se源，對(duì)于濾食性動(dòng)物，可通過從水、藻類植物、微生物中攝食Se，而底棲生物還可直接從沉積物中攝取Se，通過生物累積和生物轉(zhuǎn)化成為可供生物利用的有機(jī)硒。由于水生生物食物鏈中硒的累積效應(yīng)和水層水生生態(tài)環(huán)境的變化，造成不同食性魚類食物鏈硒營(yíng)養(yǎng)級(jí)差異和不同棲息層位魚類Se含量差異。鰱魚屬于雜食性魚，喜歡生活在水體的中上層，草魚為草食性魚，一般生活在水體的中下層，二者Se含量表現(xiàn)為鰱魚(0.17×10-6)>草魚(0.13×10-6)，表明魚的食性比棲息層位更能影響到魚體中Se含量特征。

4.2 博斯騰湖富Se漁業(yè)開發(fā)前景

依據(jù)《富硒含硒食品與相關(guān)產(chǎn)品硒含量標(biāo)準(zhǔn)DB 65/T 556-2018》中“新鮮水產(chǎn)動(dòng)物”富Se標(biāo)準(zhǔn)(Se≥0.08×10-6)，44件魚肌肉樣品富Se率達(dá)97.7%，Se含量均值為0.27×10-6，高出新鮮水產(chǎn)動(dòng)物富Se標(biāo)準(zhǔn)2.4倍?！妒称钒踩珖?guó)家標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)包裝食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽通則GB 28050-2011》中營(yíng)養(yǎng)成分含量聲明要求，預(yù)包裝食品富Se魚中Se含量需≥0.15×10-6，以此為標(biāo)準(zhǔn)，44件魚肌肉樣品中有40件符合要求，富Se率達(dá)90.91%，同樣具有非常高的富Se率。相關(guān)研究表明，Se在魚體中的累積具有組織特異性差異，魚的腎臟、肝臟、性腺、鰓中硒含量均高于肌肉(Lizarraga et al.，2020；Lanctot et al.，2017)，如此推斷，博斯騰湖中魚體應(yīng)具有比本文更高的Se含量。與其他形態(tài)的Se相比，硒代蛋氨酸具有更高的生物利用率和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移特性(Misra et al.，2012)，研究區(qū)魚肌肉中硒代蛋氨酸SeMet占全Se比例介于51.22%～86.39%，均值為68.14%，表明博斯騰湖魚不僅全Se含量高，品質(zhì)也非常優(yōu)良。

博斯騰湖為中國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖，國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)，產(chǎn)魚量約7 200t/y，是新疆最大的漁業(yè)生產(chǎn)基地，帶動(dòng)當(dāng)?shù)?萬余人就業(yè)增收。博斯騰湖采取人工增殖放流，推廣“人放天養(yǎng)”的生態(tài)漁業(yè)模式，鯉魚、池沼公魚等10種魚獲得有機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證，資源優(yōu)勢(shì)明顯。因此，博斯騰湖具有發(fā)展富硒漁業(yè)得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)代漁業(yè)、生態(tài)漁業(yè)、休閑漁業(yè)；同時(shí)，依托科技創(chuàng)新，開發(fā)富硒水產(chǎn)深加工產(chǎn)品，如富硒魚肝油等經(jīng)濟(jì)高附加值產(chǎn)品。

5 結(jié)論

(1)博斯騰湖獲取的7種魚的肌肉Se含量從高到低依次為：白條魚>五道黑>池沼公魚>鯽魚>鯉魚>鰱魚>草魚，且同一種類魚肌肉Se含量具有小湖區(qū)高于大湖區(qū)的特征。受魚種類影響，魚肌肉中Se形態(tài)組成變化較大，以硒代蛋氨酸SeMet占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其次為硒代胱氨酸SeCys2或硒酸鹽，有機(jī)硒占比71.54%～94.08%，硒的生物可利用率高。

(2)基于魚肌肉生物富集系數(shù)BAF對(duì)比研究表明，水生生物食物鏈中Se的累積效應(yīng)和水層生態(tài)環(huán)境的變化，造成不同食性魚類食物鏈硒營(yíng)養(yǎng)級(jí)差異和不同棲息層位魚類Se含量差異，博斯騰湖魚肌肉Se含量表現(xiàn)為肉食性魚>雜食性魚>草食性魚，底層生活的魚肌肉Se含量高于中上層、中下層魚。

(3)博斯騰湖魚參考新鮮水產(chǎn)動(dòng)物富硒標(biāo)準(zhǔn)，富硒率為97.7%；參考預(yù)包裝食品富硒魚標(biāo)準(zhǔn)，富Se率為90.91%；硒代蛋氨酸含量占比高，品質(zhì)優(yōu)質(zhì)，應(yīng)結(jié)合區(qū)位優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)代漁業(yè)、生態(tài)漁業(yè)、休閑漁業(yè)，依托科技創(chuàng)新，開發(fā)富硒水產(chǎn)深加工產(chǎn)品。