鹽度、堿度對尼羅羅非魚生長和肌肉品質的影響

程亞美，趙金良，宋凌元，吳紅巖，周昊天

( 上海海洋大學，農業農村部淡水水產種質資源重點實驗室，農業農村部營養與環境生態研究中心，水產動物遺傳育種中心上海市協同創新中心，上海 201306 )

肉質是一個復雜的概念，它是鮮肉或加工肉的感官特征、理化性質、營養價值和衛生安全的綜合評價[1]。魚類肉質主要是由遺傳基因決定[2]，同餌料營養狀況[3]、外界環境[4]等方面也密切相關。鹽度是重要的水環境影響因子之一，魚類在調節體內滲透壓、能量代謝等生理過程中[5-6]，可改變機體內糖類、脂肪、蛋白質等營養成分的含量[7]，間接影響魚類肌肉品質。魚類肌肉營養價值和風味特征主要取決于魚體內必需氨基酸和呈味氨基酸的組成和含量。研究表明，在高滲脅迫下，大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[8]和金頭鯛(Sparusauratus)[9]等海水魚肌肉中非必需氨基酸含量、必需氨基酸指數顯著升高。鹽度對淡水魚肌肉品質也有影響，一定鹽度范圍內，草魚(Ctenopharyngodonidellus)[10]和烏鱧(Channaargus)[11]肌肉中游離氨基酸總量和呈味氨基酸總量隨鹽度上升而增加。經過5 d的海水馴化后，虹鱒(Oncorhynchusmykiss)肌肉中亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸3種支鏈氨基酸總量顯著增加[12]。

尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)對水體鹽、堿度均具有較強的耐受性，具備一定的鹽堿水養殖潛能[13]，并已在河北等鹽堿地取得了試養成功[14]。有關水體鹽度對羅非魚肌肉品質的影響研究較少，僅郭振等[15]報道了鹽度可以改變吉富羅非魚(O.niloticusGIFT)肌肉中脂肪酸及氨基酸的組成和含量，提高魚肉脂肪酸營養價值。已有研究表明[16]，鹽堿水池塘養殖尼羅羅非魚肌肉的營養價值(蛋白質、氨基酸、脂肪酸)和感官特征(咀嚼度、硬度、土腥味和呈味)優于淡水養殖羅非魚。鹽堿水體一般具有高鹽、高堿、高pH和復雜離子組成等特點，在混合鹽堿水體中，機體不僅需要進行滲透壓調節，同時還需進行酸堿平衡等調節。水體離子成分組成不同，水體堿度和鹽堿度對羅非魚肌肉的品質可能產生一定影響。為此，筆者比較分析了不同鹽度、堿度水體養殖的羅非魚生長性能指標以及魚體肌肉的常規營養成分、結合氨基酸和游離氨基酸含量，旨在了解鹽度、堿度對羅非魚肌肉營養價值和風味的影響，為鹽堿水產養殖發展和魚類肌肉品質的環境調控提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗用魚

試驗用尼羅羅非魚取自上海海洋大學羅非魚種質資源試驗站，挑選規格相近的幼魚180尾，初始體質量(50.00±4.12) g，放入150 cm×60 cm×40 cm的循環可控水族缸系統暫養2周。

1.2 試驗設計及養殖管理

設定3個試驗組，分別為鹽度組、堿度組、鹽堿組，同時設定淡水為對照組，每缸放15尾，每組設置3個平行。鹽度組、堿度組梯度范圍參照文獻[13-14]。淡水組用水為過濾后曝氣24 h的自來水；鹽度組用水為海水晶(天津藍珊瑚海水晶加工廠)和過濾曝氣后的自來水配制的鹽水溶液(鹽度=12 g/L)；堿度組用水為NaHCO3(上海生物工程公司)和過濾曝氣后的自來水配制的碳酸鹽堿水溶液(堿度=23.8 mmol/L)；鹽堿組用水為海水晶、NaHCO3和過濾曝氣后的自來水配制(鹽度=12 g/L，堿度=23.8 mmol/L)。

將挑選及穩定后的試驗魚放入循環可控水族缸內，之后按每日增加鹽度4 g/L和堿度8 mmol/L的速度，使其逐漸適應試驗設置的鹽堿度范圍，且水體鹽度和堿度調至所需水平后再穩定1 d后開始試驗。每日定時投喂兩次(8:00和16:00)，用虹吸管去除殘餌和糞便，記錄飼喂各缸飼料的質量，最后一次投喂后5 min收集未攝食飼料，風干稱量質量，記錄飼料差異，評價攝食量。養殖試驗期間，維持12 h日照和12 h夜晚，水溫(24±1) ℃，溶解氧>6 mg/L，氨氮<0.45 mg/L。養殖試驗時間56 d。試驗期間所投飼料為羅非魚專用配合飼料(寧波天邦飼料科技有限公司，粗蛋白33.29%、粗脂肪9.75%、水分15.82%、灰分5.38%)。

1.3 樣品采集

56 d養殖試驗結束后，禁食24 h，稱量每尾魚的體質量并計數，每組隨機15尾魚(每缸5尾)，將試驗魚洗凈、去皮，取兩側背部肌肉，用濾紙將水吸干，用剪刀剪成小碎片，同組魚肉混勻后用于測定常規營養成分、結合氨基酸和游離氨基酸含量。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生長性能

飼養56 d后，為評價不同鹽堿度對生長性能和飼料利用率的影響，所有試驗魚稱量質量后，按下式計算魚體質量增加、特定生長率(SGR)、飼料系數(FCR)：

質量增加/g=m2-m1

特定生長率/%·d-1=(lnm2-lnm1)/t×100%

飼料系數=m3/(m2-m1)

式中，m1為試驗時每尾魚的初始體質量(g)，m2為試驗后每尾魚的終末體質量(g)，t為試驗養殖時間(d)，m3為試驗期間每尾魚的平均飼料消耗量(g)。

1.4.2 肌肉一般營養成分測定

水分含量的測定參照GB/T 5009.3—2010干燥恒定質量法；粗灰分含量的測定參照GB/T 5009.4—2010灼燒質量法；粗蛋白質含量的測定參照GB/T 5009.5—2010凱氏定氮法；粗脂肪含量的測定參照GB/T 5009.6—2010索氏抽提法。

1.4.3 結合氨基酸測定

水解氨基酸測定參照GB/T 5009.124—2003。取冷凍干燥后的肌肉樣品2 g，色氨酸以4.2 mol/L的NaOH水解，用熒光光度計測定色氨酸含量。半胱氨酸以過氧甲酸氧化法處理，其余氨基酸經過6 mol/L鹽酸水解、消化、真空干燥、稀釋、0.22 μm濾膜(13 mm×0.22 μm)過濾，上機測定(日立L-8800氨基酸分析儀)檢測。水解氨基酸含量以百分含量(%)表示。

1.4.4 游離氨基酸測定

采用Sykam S-433D氨基酸自動分析儀測定。試驗結束后，取鮮肉2 g，先加入15 mL 5%的三氯乙酸(TCA)，勻漿，靜置2 h。然后12 000 r/min離心10 min，取上清液5 mL。用1 mol/L的NaOH溶液調節pH至2.0，然后定容到10 mL容量瓶，搖勻，取1 mL 用0.22 μm濾膜過濾上機檢測。游離氨基酸含量以mg/100 g計。

1.4.5 氨基酸營養評價

根據聯合國糧農組織/世界衛生組織，1973年提出的每克氮氨基酸評分標準模式和中國疾病預防控制中心營養與食品安全所提出的雞蛋蛋白模式進行營養價值評定。肌肉蛋白質的營養價值評定：選取氨基酸評分(AAS)、氨基酸化學評分(CS)和必需氨基酸指數(EAAI)作為蛋白質的營養價值的評定指標，按下式計算：

式中，aa為樣品中氨基酸含量(%)，AA(FAO/WHO)為聯合國糧農組織/世界衛生組織評分標準模式中同種氨基酸含量(%)，上標t為檢測樣品蛋白質各必需氨基酸含量，上標s為雞蛋蛋白質的必需氨基酸含量，n為必需氨基酸個數。

1.5 數據處理

統計結果以平均值±標準差表示，采用SPSS 19軟件進行單因素方差分析，當差異顯著(P<0.05)時，再進行Duncan氏多重比較進行數據分析。

2 結果與分析

經過56 d的養殖試驗后，各試驗組羅非魚成活率、生長性能和飼料系數見表1。各試驗組魚的存活率均為100%，各試驗組羅非魚終末體質量和攝食量分別為116.62～120.46 g和110.17～112.84 g，組間差異性均不顯著(P>0.05)。各組羅非魚的特定生長率和飼料系數的差異均不顯著(P>0.05)。

表1 不同處理組羅非魚的生長性能(n=15)Tab.1 Growth performance of tilapia in different treatment groups

2.1 肌肉常規營養成分

不同處理組羅非魚常規營養成分結果見表2。肌肉中的粗蛋白含量為17.85%～18.97%，淡水組最高，鹽堿組最低，且鹽堿組顯著低于其他組(P<0.05)。鹽堿組肌肉中的粗脂肪含量最低，淡水組最高，但各組之間均無顯著差異(P>0.05)。與淡水組相比，各試驗組魚肌肉水分含量有所下降，但差異不顯著(P>0.05)。鹽堿組肌肉中灰分含量顯著高于其他組，鹽度組和堿度組與淡水組間差異不顯著(P>0.05)。

表2 不同處理組羅非魚肌肉中一般營養成分含量(鮮質量, n=3) %

注：同行間標不同英文字母表示差異顯著(P<0.05)，下同.

Note: means with different letters in the same line are significant differences in different groups (P<0.05), et sequentia.

2.2 肌肉結合氨基酸含量

各組羅非魚肌肉中氨基酸組成見表3。共檢測出的18種氨基酸，其中，谷氨酸含量最高，半胱氨酸最低。與淡水組相比，鹽度組、堿度組和鹽堿組絲氨酸和脯氨酸含量均顯著提高(P<0.05)；天冬氨酸和谷氨酸含量分別為2.15%～2.34%，3.18%～3.28%，堿度組和鹽堿組顯著高于淡水組和鹽度組(P<0.05)；鹽度組和鹽堿組甘氨酸和丙氨酸含量顯著高于淡水組和堿度組(P<0.05)。淡水組的總氨基酸和非必需氨基酸含量均顯著低于其他組(P<0.05)，且鹽堿組非必需氨基酸含量顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。必需氨基酸/總氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸分別為0.40～0.41和0.66～0.69，鹽度組、堿度組和鹽堿組間差異不顯著(P>0.05)。

2.3 肌肉氨基酸營養評價

不同處理組羅非魚肌肉蛋白的必需氨基酸指數見表4，肌肉中必需氨基酸指數受水體鹽、堿度的影響。肌肉的必需氨基酸指數為47.06～59.66，其中，鹽堿組最大，淡水組最小，且淡水組顯著低于其他組(P<0.05)，且在不同處理組之間，鹽堿組顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。

表3 不同處理組羅非魚肌肉中結合氨基酸成分含量(鮮質量,n=3) %

表4 不同處理組羅非魚肌肉蛋白質的必需氨基酸指數(n=3)

不同處理組羅非魚肌肉蛋白質的化學評分和氨基酸評分見表5。與淡水組相比，所有處理組的化學評分和氨基酸評分均有所提高。在化學評分中，各組羅非魚肌肉中均以蛋氨酸+半胱氨酸評分最低，為第一限制性氨基酸。在氨基酸評分中，除蛋氨酸+半胱氨酸得分稍低外，其他必需氨基酸的氨基酸評分值均接近或者大于1，其中，賴氨酸的氨基酸評分最高，接近于2。

表5 不同處理組羅非魚肌肉蛋白中必需氨基酸的氨基酸評分和化學評分(n=3)

2.4 肌肉中呈味游離氨基酸

不同處理組羅非魚肌肉中的游離氨基酸組成和含量見表6。天冬氨酸和谷氨酸含量分別為84.5～156.4 μg/g和32.4～51.0 μg/g，其中，淡水組最低，堿度組最高，堿度組和鹽堿組顯著高于淡水組和鹽度組(P<0.05)。鹽度組、堿度組和鹽堿組鮮味氨基酸總量分別為淡水組的1.63倍、1.78倍和1.74倍，且堿度組顯著高于鹽度組(P<0.05)。除賴氨酸、絲氨酸和酪氨酸外，各鹽度、堿度組中其他甜味氨基酸均顯著性高于淡水組(P<0.05)，其中，鹽堿組甘氨酸和丙氨酸含量均顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。在呈味氨基酸中，以脯氨酸的變化倍數最大，鹽堿組、堿度組、鹽度組的脯氨酸含量分別是淡水組4.15倍、4.11倍和3.58倍。淡水組游離氨基酸總量最低，鹽堿組最高，且鹽堿組顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。

表6 不同處理組羅非魚肌肉中游離氨基酸含量(n=3) μg/g

3 討 論

3.1 水體鹽度、堿度對羅非魚生長的影響

水體鹽堿度是影響魚類生存和生長的重要環境因子。研究表明，適宜的鹽堿度有利于促進魚類攝食、生長和餌料利用，但超過適宜范圍時就會明顯影響魚類生長[17]，這可能與鹽堿度影響魚類體內消化酶活性和能量分配有關[18]。羅非魚屬于廣鹽性魚類，對環境有較強的適應能力。不同品種的羅非魚耐鹽性有著很大差別[19-21]。尼羅羅非魚耐鹽堿性能比其他淡水養殖種類鰱魚(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙魚(Aristicktkysnobilis)和草魚高[22]。研究表明，慢性馴化后的尼羅羅非魚在設定的鹽堿范圍內(鹽度15 g/L，堿度23.65 mmol/L)仍保持一定的養殖生長性能[14,23]。本試驗中，各試驗組尼羅羅非魚幼魚存活率均為100%，且在生長性能各指標上差異不顯著(P>0.05)，飼料系數為1.60～1.61，可以認為，在試驗設定的適宜鹽堿度范圍內，對尼羅羅非魚幼魚的生長沒有明顯的不利影響，這為半咸水養殖改善羅非魚肉質的同時又不降低其生長性能提供了依據。

3.2 水體鹽度、堿度對羅非魚肌肉常規營養成分的影響

在鹽度脅迫下，魚類機體通過滲透壓平衡調節從而維持其正常的生理機能。滲透壓平衡調節主要通過相關的代謝酶和轉運體蛋白來實現離子轉運[24]，這一逆向轉運過程中均需要消耗大量的能量[5]，能量來源于機體內糖類、脂類和蛋白質。因此，鹽度對魚類生理機能的綜合影響決定了其體內某些成分含量的變化，從而影響其肌肉品質。

研究發現，隨著鹽度的增加，日本花鱸(Lateolabraxjaponicus)[25]肌肉粗蛋白和粗脂肪含量顯著增加，粗灰分和水分顯著降低。而大菱鲆(Scophthalmusmaximus)[26]和烏鱧[11]粗蛋白和粗脂肪含量隨鹽度的增加而降低，水分含量則隨鹽度的增加而增加。本試驗中，與淡水組相比，水體鹽度、堿度對羅非魚肌肉脂肪含量影響不顯著，但粗蛋白含量有所下降，且鹽堿組顯著低于其他組(P<0.05)。這是否暗示在鹽度水體、堿度水體、鹽堿水體滲透壓調節中所需要的能量主要由蛋白質提供，尚需要通過氮/氧試驗來進一步驗證。水分是組成體液和組織的主要成分，極容易受到介質含量變化的影響。鹽度組、堿度組和鹽堿組的水分含量略低于淡水組，但各組之間并無顯著差異(P>0.05)。研究表明，隨鹽度的增加，花斑腹麗魚(Etroplusmaculatus)腦中水分含量顯著降低，而在肌肉、肝臟等其他組織中無明顯變化[27]。從淡水轉移至海水中，三刺魚(Gasterosteusaculeatus)和鰈魚(Platichthysflesus)肌肉中水分略有下降，但變化不顯著[28]。這表明，在滲透脅迫下，魚類體內水分含量變化存在組織差異性，體液滲透調節過程中，肝臟和腦組織扮演著重要角色，這可能解釋了羅非魚在較高的鹽堿水中，肌肉中水分含量沒有顯著下降這一現象。

3.3 水體鹽度、堿度對羅非魚肌肉結合氨基酸及氨基酸評價的影響

蛋白質是評價肉質營養價值的重要指標之一，氨基酸是構成蛋白質的基本單位，因此，結合氨基酸的含量及比率是肌肉品質評價的重要指標。本試驗研究中，各組羅非魚肌肉中的必需氨基酸/總氨基酸和必需氨基酸/非必需氨基酸無顯著差異(P>0.05)，均達到了聯合國糧農組織/世界衛生組織理想模式的要求，屬于優質的蛋白源。各處理組羅非魚肌肉中的總氨基酸和非必需氨基酸含量均顯著高于淡水組(P<0.05)，且鹽堿組非必需氨基酸含量顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。已有研究證明，在魚類滲透壓調節適應過程中，氨基酸作為能量代謝底物發揮非常重要的作用，而且非必需氨基酸似乎是能量代謝的首選氨基酸[29]。與鹽度組相比，堿度組和鹽堿組不僅要進行滲透壓平衡調節，同時還受到酸堿平衡的影響，機體消耗的能量較高。這可能解釋了鹽堿組氨基酸總量和非必需氨基酸含量較高這一現象。

肌肉的氨基酸營養價值主要取決于人體必需氨基酸組成和含量。本研究中，與淡水組相比，處理組肌肉中必需氨基酸總量無顯著性變化，但其必需氨基酸指數均顯著提高，其中，鹽堿組最大，淡水組最小，淡水組顯著低于其他組(P<0.05)，且鹽堿組顯著高于鹽度組和堿度組(P<0.05)。表明不論是水體鹽度或堿度均在一定程度上提高了羅非魚氨基酸營養價值。本研究中，根據化學評分和氨基酸評分可知，各組羅非魚的第一限制性氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸。根據氨基酸評分結果，奧尼奧羅非魚、吉富羅非魚和吉奧羅非魚的第一限制性氨基酸為蛋氨酸+半胱氨酸[30]。根據化學評分結果，不同鹽度水體中的吉富羅非魚的第一限制性氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸[15]。由此可見，魚類限制性氨基酸可能主要受品種、遺傳等因素的影響，而養殖水環境鹽度、堿度對其影響不大。

3.4 水體鹽度、堿度對羅非魚肌肉呈味游離氨基酸組成含量的影響

游離氨基酸是水產品呈味的基礎物質和主要鮮味成分。游離氨基酸在魚體內含量較低，但其含量變化能明顯影響肉質風味。魚肉的鮮美程度主要取決于肌肉中呈味氨基酸的組成和質量分數。谷氨酸和天冬氨酸為呈鮮味的特征氨基酸，甘氨酸、丙氨酸為呈甘味的特征氨基酸，絲氨酸、脯氨酸也同甘味有關[31-33]。Wei等[34-35]首次發現，游離氨基酸含量會隨著外界鹽度的增加而增加，之后的研究也證實了游離氨基酸作為調節因子和能量代謝底物在滲透壓調節中發揮重要作用。機體積累一定的游離氨基酸是對外界水環境鹽堿度變化響應過程，具有普遍性。本研究中，與淡水組相比，鹽度、堿度和鹽堿組的大多數呈味氨基酸含量有不同程度的提高。其中，堿度組天冬氨酸和谷氨酸含量最高，堿度組和鹽堿組顯著高于淡水組和鹽度組(P<0.05)。在顯著變化的呈味氨基酸中，脯氨酸含量變化倍數最大，鹽堿組、堿度組和鹽度組的脯氨酸含量分別為淡水的4.15倍、4.11倍和3.58倍(表5)。該結果與水生動物在海洋酸化條件下、植物在鹽堿脅迫下積累脯氨酸的研究結果[36-37]一致。各處理組之間，鹽堿組和堿度組鮮味氨基酸總量顯著高于鹽度組(P<0.05)，加之其他呈味氨基酸含量的增加，水體堿度可能會賦予羅非魚更加濃郁的鮮味。有研究表明，谷氨酸不僅本身是一種重要的滲透壓效應物，同時還能為其他發揮滲透壓調節作用的游離氨基酸提供氨基酸骨架，如天冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸等，因此，谷氨酸積累可以有效地促進其他發揮滲透壓調節的游離氨基酸的合成[38]。此外，谷氨酸和天冬氨酸作為酸性氨基酸，可能在魚體酸堿平衡中發揮重要作用，這可能是提高水體堿度能顯著改善羅非魚肉質鮮味的原因之一。