冬季大別山不同生境的綠太陽魚肌肉營養組成對比

萬 安，謝 駿，李志斐，王廣軍，張曉可，李玉呈，彭芳珍

(1.中國水產科學研究院珠江水產研究所，農業部熱帶亞熱帶水產資源利用與養殖重點實驗室， 廣州 510380；2.安慶師范大學，水生生物保護與水生態修復安徽省高校工程技術研究中心， 安徽安慶，246011)

綠太陽魚(Lepomiscyanellus)屬鱸形目(Perciformes)棘臀魚科(Centrarchidae)太陽魚屬(Lepomis)。原產北美洲亞熱帶地區，營淡水性生活，底棲，最適水質條件是pH7.0～7.5，硬度10～15，最適溫度18～32 ℃。其成魚多宿于緩速溪流的靜水潭和回水區的水草叢中[1]，幼魚以昆蟲幼蟲和小型甲殼類為食[2]，筑巢產卵[3]。因體色鮮艷、食欲強，1999年以游釣和食用為目的引入我國[4]。

近年來，在大別山區多處的水庫及其下游溪流中發現有綠太陽魚穩定種群存在，證明我國長江以北的亞熱帶山區是適于該外來種生存的[5,6]。而作為一種喜暖性的魚類[7]，綠太陽魚是如何適應大別山區溫涼的氣候，并順利越冬，還不為人們所了解。魚類自身的營養成分，特別是脂類，可以幫助魚類忍受冬季饑餓和寒冷的環境[8]，而魚類的營養成分組成又與其生存環境和食物組成有著密切聯系[9-11]。水庫和溪流各自的水文特征、物質能量的循環均有顯著不同，提供的環境因子也有較大不同，因此推測在水庫和溪流兩種自然棲息環境中生存的綠太陽魚，其肌肉營養成分也存有一定差異。

本研究選取了冬季大別山區的3個小型水庫及其下游溪流水域中的綠太陽魚種群為對象，通過分析比較兩種棲息環境的綠太陽魚肌肉營養成分組成差異，以期了解在相同的寒冷條件下，不同棲息環境對其營養狀況的影響，為進一步深入了解綠太陽魚適應大別山氣候的生理機制積累基礎資料。

1 材料與方法

1.1 標本采集

2016年12月，選擇綠太陽魚已在其中定居10年以上的3個樣地(每個樣地包括上游小型水庫及其下游溪流水域，共6個采集點)作為采樣區域(圖1)。水庫中采取流刺網和地龍結合的捕撈方式，溪流中使用背負式超聲波誘魚器誘捕。捕獲后，現場測量體長、體重等數據，另根據公式計算豐滿度K，公式為：

K=100(W/l3)

其中W為體重(g)，l為體長(cm)。

各樣點均取10尾成年個體背部肌肉并絞碎混勻后，冷凍保存帶回實驗室做營養成分分析。

圖1 采樣地點分布圖Fig.1 The map of sampling sites

1.2 棲息地觀察

記錄樣品采集地的周邊植被、水色、魚類及底棲動物種類情況。并測量各樣點的海拔、氣溫(℃)、水溫(℃)、溶氧(mg/L，雷磁JPB-607A型)、電導率(μS/cm，雷磁DDBJ-350型)和 pH值(雷磁PHB-4型)等環境因子。

1.3 營養成分測定

采用GB/T 5009.124-2003標準測定分析如下17種氨基酸：天門冬氨酸Asp、蘇氨酸Thr、絲氨酸Ser、谷氨酸Glu、甘氨酸Gly、丙氨酸Ala、胱氨酸Cys、纈氨酸Val、蛋氨酸Met、異亮氨酸Ile、亮氨酸Leu、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe、組氨酸His、賴氨酸Lys、精氨酸Arg、脯氨酸Pro，氨基酸分析采用全自動氨基酸分析儀(Hitachi L-8800)；另采用GB/T 18246-2000 標準測量色氨酸Trp，液相色譜分析采用液相色譜儀(Shimadzu LC-15C)。

采用GB/T 9695.2-2008標準測量27種脂肪酸包括：月桂酸(C12∶0)、十三烷酸(C13∶0)、豆蔻酸(C14∶0)、豆蔻一烯酸(C14∶1)、十五烷酸(C15∶0)、十五碳一烯酸(C15∶1)、棕櫚酸(C16∶0)、棕櫚一烯酸(C16∶1)、十七烷酸(C17∶0)、十七碳一烯酸(C22∶6)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、花生酸(C20∶0)、花生一烯酸(C20∶1)、花生二烯酸(C20∶2)、花生三烯酸(C20∶3)、山崳酸(C22∶0)、花生四烯酸(C20∶4)、芥酸(C22∶1)、二十二碳二烯酸(C22∶2)、二十碳五烯酸(C20∶5)、木焦油酸(C24∶0)、二十二碳四烯酸(C22∶4)、二十二碳五烯酸(C22∶5)、二十二碳六烯酸(C22∶6)，氣相分析利用氣相色譜儀(Shimadzu GC-2014C)完成。

此外，粗脂肪采用GB/T 5009.6-2003規定的第一法提取和測定；采用GB 5009.5-2010規定的第一法，使用凱氏定氮儀(FOSS Kjeltec8400)測定蛋白質；采用GB 5009.4-2010規定的方法測定灰分含量；采用GB 5009.3-2010規定的第一法測定水分含量。

以上每一指標均重復測量三次，取其平均值。

1.5 數據分析

在PRIMER 5.0軟件中，運用相似性百分比(SIMPER)分析，解析形成營養成分差異的關鍵成分；運用非參數多變量排序(Nonmetric multidimensional scaling， NMS)方法，構建營養成分的二維雙標圖；最后采用聚類分析(Cluster Analysis)，判斷各樣點綠太陽魚營養成分之間的相似性。上述分析處理前，為提高數據的正態性和方差齊性，將相關數據進行對數log(X+1)轉化。

利用Excel完成t-test檢驗，判斷上游水庫(3個采集點)和下游溪流(3個采集點)棲息環境因子差異、綠太陽魚種群體征差異、肌肉營養成分差異顯著性，數據用平均值±標準差表示，0.01≤P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結果

2.1 棲息地概況

所選三個樣地均位于大別山區，周邊環境相似。具體是三個水庫采集點的水面上方均無樹木遮擋，底質為泥沙，水體較渾濁，水生動物僅見寡毛類底棲動物、少量泥鰍。三個溪流采集點周邊多樹木，底質多為整體性巖床，水體清澈，底棲動物見匙指蝦、環棱螺，無其他魚類。溪流和水庫棲息地之間所測環境因子之間無顯著差異(表1)。

表1 6個采集點棲息地環境參數Tab.1 The environmental parameters in six sampling sites

2.2 綠太陽魚體征情況

與水庫環境中的綠太陽魚相比，溪流環境中捕獲的綠太陽魚的體長、體重等指標無顯著差異，但豐滿度K顯著較高(P<0.05，表2)。

表2 各樣地綠太陽魚種群指標差異Tab.2 The differences of population parameters of L.cyanellus in sampling areas

注：*表示該指標在各樣地的溪流和水庫之間具有顯著差異(P<0.05)。

2.3 綠太陽魚肌肉的營養成分

2.3.1 相似性百分比(SIMPER)分析

SIMPER分析的結果如下：

Ⅰ不同棲息地的綠太陽魚營養成分差異：1)溪流組內平均相似性97.27 %，水庫組內平均相似性98.99 %；2)溪流組與水庫組之間平均不相似性7.26%，主要差異是十五烷酸(貢獻率13.39%)，十七烷酸(貢獻率6.51%)，二十二碳五烯酸(貢獻率6.33%)，脂肪(貢獻率6.22%)，棕櫚一烯酸(貢獻率5.82%)，二十二碳五烯酸(貢獻率5.19%)，十三烷酸(貢獻率5.04%)；

Ⅱ不同樣地的綠太陽魚營養成分差異：1)樣地1的組內平均相似性93.15 %；樣地 2的組內平均相似性92.77 %,；樣地 3的組內平均相似性92.15 %；2)樣地1 和2之間平均不相似性4.96 %，主要差異是十五烷酸(貢獻率10.74%)，棕櫚一烯酸(貢獻率6.41%)，二十二碳五烯酸(貢獻率5.82%)，十七烷酸(貢獻率5.71 %)，脂肪(貢獻率5.18 %)。

樣地1和3之間平均不相似性4.36%，主要差異是十五烷酸(貢獻率11.59 %)，棕櫚一烯酸(貢獻率7.23 %)，二十二碳五烯酸(貢獻率6.36 %)，十七烷酸(貢獻率6.28 %)，脂肪(貢獻率5.85 %)。

樣地1和3之間平均不相似性4.42 %，主要差異是十五烷酸(貢獻率11.37 %)，DPA(貢獻率6.78 %)，十七烷酸(貢獻率5.8 %)，棕櫚一烯酸(貢獻率5.29 %)，脂肪(貢獻率5.17 %)。

可見相比不同樣地(樣地1，2，3)，綠太陽魚同類棲息環境(溪流與溪流、水庫與水庫)之間的綠太陽魚肌肉營養成分相似性較高。

2.3.2 非參數多變量排序(NMS)

將綠太陽魚肌肉的營養價值按照采集點進行非參數多變量排序，所得結果(圖2)表明：相比樣地之間(樣地1，2， 3)，棲息環境(溪流與水庫)之間的營養成分差異較為明顯(Stress<0.05)。

2.3.3 聚類分析(Cluster Analysis)

聚類分析結果表明：樣地2水庫中綠太陽魚營養成分組成與樣地3水庫中的綠太陽魚肌肉營養成分組成(相似性99.24%)聚為一類再與樣地1水庫中綠太陽魚營養成分組成聚為一大類(相似性98.87%)；樣地1溪流中綠太陽魚營養成分組成與樣地3溪流中綠太陽魚肌肉營養成分(相似性97.92%)聚為一類再與樣地2的溪流聚為一大類(相似性96.95%)；聚類分析的結果進一步證明相比樣地間差異，不同棲息環境(水庫與溪流)之間的綠太陽魚營養成分相差較大(圖3)。

2.3.4t-test檢驗

圖2 綠太陽魚肌肉營養成分的空間變化非度量 多維標度排序Fig.2 Spatial variations of nutritional composition in the muscles of L.cyanellus based on non-metric multi-dimensional scaling Stream of Sample(1,2,3)表示樣地(1,2,3) 溪流環境；reservoir of sample(1,2,3)表示樣地 (1,2,3)水庫環境。圖3同。

圖3 基于聚類分析的綠太陽魚營養成分的空間差異Fig.3 Spatial variations of nutritional composition in the muscles of L.cyanellus based on cluster analysis

上游水庫綠太陽魚肌肉脂肪酸組成中的十三烷酸(C13∶0)、十五烷酸(C15∶0)、十七烷酸(C17∶0)、花生一烯酸(C20∶1)、山崳酸(C22∶0)、二十二碳二烯酸(C22∶2)、木焦油酸(C24∶0)、二十二碳六烯酸(C22∶6)含量均極顯著高于下游溪流綠太陽魚肌肉中的水平；脂肪酸組成中豆蔻酸(C14∶0)、十七碳一烯酸(C22∶6)、花生二烯酸(C20∶2)、花生三烯酸(C20∶3)、花生四烯酸(C20∶4)、二十二碳四烯酸(C22∶4)、二十二碳五烯酸(C22∶5)，以及水分含量均顯著高于下游溪流綠太陽魚肌肉中的水平。此外，溪流中綠太陽魚的總脂肪含量(0.77%)則遠較水庫的同類(<0.5 %)的高(表3)。

下游溪流綠太陽魚肌肉氨基酸組成中的脯氨酸Pro含量極顯著高于上游水庫綠太陽魚的水平；而肌肉脂肪酸酸組成中棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)，肌肉氨基酸組成中甘氨酸Gly、蛋氨酸Met、組氨酸His、精氨酸Arg均顯著高于上游水庫綠太陽魚肌肉中的水平(表3)。

表3 兩種生境下綠太陽魚肌肉營養成分含量Tab.3 The nutritional composition in the muscles of L.cyanellus in two typical habitats

續表2

注：*表示該指標在溪流和水庫之間具有顯著差異(P<0.05),**表示該指標在各樣地的溪流和水庫之間具有極顯著差異(P<0.01)；# 超出量程

3 討論

一般而言，不同生長條件下同種魚類的營養成分一般與其所處生活環境、攝食背景、生長率及食物的組成有關[12-17]。比如同是人工養殖的日本鰻鱺(Anguillajaponica)，淡水條件中肌肉和魚皮的氨基酸含量和脂肪酸組成方面稍優于海水養殖日本鰻鱺，而海水養殖的肌肉和魚皮中的礦物質元素含量則相對較高[18]。而池塘專養、套養以及水庫放養條件下，日本鰻鱺的肌肉脂肪酸、氨基酸組成均完全相同，含量排序也基本一致，但多種不飽和脂肪酸、水分、灰分含量均具顯著差異[9]。

文中相似性百分比(SIMPER)分析、非參數多變量排序分析(NMS)、聚類分析(CLUSTER)的結果，均一致認為不同棲息環境(溪流與水庫)之間，綠太陽魚肌肉的營養成分差異較為明顯，而各樣地(樣地1，2，3)之間，綠太陽魚肌肉的營養成分差異不明顯。

進一步分析兩種棲息地的環境因子、綠太陽魚的體征和肌肉營養成分差異時，發現與水庫環境相比，溪流環境的各類環境因子均無顯著差異，但溪流中捕獲的綠太陽魚的豐滿度K較水庫的顯著增加(P<0.05)(表2)；溪流中綠太陽魚肌肉中的總脂肪含量(0.77 %)則遠較水庫中綠太陽魚(<0.5 %)的高；肌肉氨基酸組成中甘氨酸Gly、蛋氨酸Met、組氨酸His、精氨酸Arg均顯著高于上游水庫綠太陽魚肌肉中的水平(P<0.05)(表3)。

其次，雖然相比溪流環境下，綠太陽魚在水庫環境下總脂肪含量有所下降，也發現水庫綠太陽魚肌肉中的不飽和脂肪酸，比如花生一烯酸(C20∶1)、二十二碳二烯酸(C22∶2)、二十二碳六烯酸(C22∶6)的比例均極顯著高于下游溪流綠太陽魚肌肉中的水平(P<0.01)；十七碳一烯酸(C22∶6)、花生二烯酸(C20∶2)、花生三烯酸(C20∶3)、花生四烯酸(C20∶4)、二十二碳四烯酸(C22∶4)、二十二碳五烯酸(C22∶5)顯著高于下游溪流綠太陽魚肌肉中的水平(P<0.05)(表3)。可見，綠太陽魚在豐滿度K減少，總脂肪降低時，但一些不飽和脂肪酸比例反倒上升，這可能會幫助綠太陽魚提高抗寒越冬能力，從而有助適應低溫環境[19-21]。

作為主要儲能物質的脂肪和糖原，魚類在饑餓狀態下靠主要消耗這兩種物質維持需要，而對蛋白質的利用一般是在脂肪被大量消耗之后，體型消瘦的魚類，其體內不但脂肪含量較低，且其蛋白質必然有所損耗[22,23]。水庫中綠太陽魚的豐滿度K小于溪流的豐滿度K，同時水庫綠太陽魚的脂肪含量遠小于溪流，但蛋白質含量未見顯著變化。可見，冬季水庫綠太陽魚的脂肪消耗較溪流的同類多，但并未消耗蛋白質，推測兩種棲息環境均適于該魚生存，但是由于棲息環境的不同，造成綠太陽魚食物來源具有差異，如文中所涉及水庫水體較渾濁，僅有泥鰍、寡毛類等沉底性水生動物，加之水面開闊，因此作為中上層、利用視覺捕食的肉食性的綠太陽魚較難捕獲這些食物[24]。相比之下，溪流水面狹窄，水體清澈，且大型石塊很難為底棲動物提供庇護，綠太陽魚能獲取更多食物，因此兩種環境下的綠太陽魚肌肉營養成分有較多差異。總之，棲息地的局域環境對綠太陽魚肌肉的營養成分有較大影響。

綜上所述，相比水庫環境下，大別山區溪流環境中的綠太陽魚豐滿度、肌肉中的總脂肪含量較水庫的更高，可見當地溪流環境更適合綠太陽魚能量儲存和越冬。而水庫中的綠太陽魚體型消瘦，總脂肪減少，但一些不飽和脂肪酸含量相對增加，提示該魚能夠在自身總脂肪含量下降的情況下，可能通過脂肪酸代謝提高體內不飽和脂肪酸比例，從而適應當地低溫環境。但這一現象是由于其環境中食物來源，還是低溫造成生理代謝機制的改變，尚需今后工作的進一步證實。

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