江蘇日本沼蝦4個野生種群肌肉營養成分比較

唐金玉 葉建勇 戴楊鑫 姜愛蘭 吳 春

(1. 江蘇省農業科學院宿遷農科所, 宿遷 223800; 2. 南京農業大學動物科技學院, 南京 210014;3. 杭州市農業科學研究院水產研究所, 杭州 310024)

日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)俗稱青蝦、河蝦, 是我國重要的淡水養殖品種[1,2]。近年來, 我國日本沼蝦養殖業蓬勃發展, 總產量已超過27.2×103kg[3]。然而, 隨著規模的擴大和產量的提高, 養殖蝦出現性成熟提前、規格小、商品率低及抗病能力下降等種質退化現象, 極大地阻礙了我國日本沼蝦產業的健康發展[4,5]。開展日本沼蝦的良種選育, 培育高品質的苗種, 對促進我國淡水養殖業的可持續發展具有重要意義。

野生種質資源可為良種選育提供原始材料, 而營養品質是良種選育的重要參考指標[6]。目前, 圍繞野生日本沼蝦肌肉營養成分和營養品質的評價已開展較多工作, 如不同地理種群的比較[7—9], 日本沼蝦與秀麗白蝦(Exopalaemon modestus)[10]、安氏白蝦(Exopalaemon annandalei)[11]、克氏原螯蝦(Procambarus clarkia)[12]等不同種類的比較等。然而, 針對同一區域野生群體肌肉營養組成和營養品質研究的工作鮮見報道。江蘇省境內湖泊眾多, 野生資源豐富, 是日本沼蝦良種選育的重要親本采集地。本研究以江蘇省4大湖泊(太湖、高郵湖、洪澤湖和駱馬湖)野生日本沼蝦為研究對象, 分別評價了4個種群肌肉營養組成和營養價值, 并與其他野生種群進行比較, 以期為日本沼蝦良種選育和高品質苗種的培育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

野生日本沼蝦分別于2018年5月25日至6月3日捕自太湖(常州市武進區)、高郵湖(揚州市高郵市)、洪澤湖(宿遷市泗陽縣)和駱馬湖(宿遷市湖濱新區)等天然水域。利用活水車運回江蘇省農業科學院宿遷農科所運河灣基地, 并分別暫養于基地池塘(400 m2)的網箱(3.0 m × 2.0 m × 1.5 m)中。池塘內NH3-N、NO2-N、TN、TP和CODMn分別為0.13、0、0.75、0.06和5.32 mg/L, 水草類型主要為伊樂藻(Elodea canadensis)、菹草(Potamogeton crispus)和茨藻(Najas marina)。向網箱內投喂南山飼料有限公司生產的南美白對蝦配合飼料(粗蛋白含量40%),飽食投喂1d(8:00和16:30各1次)后饑餓24h。

1.2 指標測定

每個種群隨機挑選附肢完整且體長> 5.0 cm的日本沼蝦100尾, 雌雄各占一半。測定每尾蝦全長、體長和體重, 分別精確到0.01 cm和0.01 g。去除日本沼蝦外殼后, 取出腹部肌肉并稱重(精確到0.01 g)。將肌肉真空冷凍干燥至恒重, 研磨后混合均勻, 平均分為3份用于營養成分測定。肌肉中粗蛋白(凱氏定氮法)、粗脂肪(乙醚抽提法)、粗灰分(灼燒法)和水分(恒溫烘干法)含量根據AOAC中方法測定[13]; 氨基酸和脂肪酸種類組成及含量分別用氨基酸分析儀(Sykam S433D, Sykam Scientific Instrument, Munich, Germany)和氣相色譜質譜聯用儀(Agilent 7890B, Agilent Technologies Inc., California, USA)[6]測定; K、Na、Ca和Mg等4種常量元素和Fe、Cu、Zn、Mn和Cr等5種微量元素含量利用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)[10]測定。

1.3 數據計算與統計分析

根據下列公式計算含肉率、氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)、必需氨基酸指數(EAAI)[6]、動脈粥樣硬化指數(AI)和血栓性指數(TI)[15]:EAAI=[(100A/AE)×(100B/BE)×······×(100H/HE)]1/n

AI=(C12∶0+4×C14∶0+C16∶0)/(ΣMUFAs+n-3ΣPUFAs+n-6ΣPUFAs)

TI=(C14∶0+C16∶0+C18∶0)/[0.5×ΣMUFAs+3×(n-3ΣPUFAs)+0.5×(n-6ΣPUFAs)+(n-3ΣPUFAs)/(n-6ΣPUFAs)]

式中, A、B、C、······、H為肌肉中必需氨基酸含量(%, 干重); AE、BE、CE、······、HE為全雞蛋蛋白質的必需氨基酸含量(%, 干重);n為比較的氨基酸個數。

采用單因素方差分析(One-way ANOVA)檢驗日本沼蝦4個野生種群生長性狀和肌肉營養成分的差異, 用TukeyHSD’s test進一步分析處理間的差異。取P<0.05為差異顯著性水平。ANOVA利用SPSS 19.0(IBM?SPSS?Statistics)軟件進行。

2 結果

2.1 生長性狀

日本沼蝦4個野生種群的全長、體長、體重和肌肉重差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05, 表1)。其中, 太湖種群全長、體長、體重和肌肉重顯著高于駱馬湖種群(TukeyHSD’s test,P<0.05)。不同種群間含肉率無顯著差異(One-way ANOVA,P>0.05)。含肉率按從高到低的次序排列為駱馬湖>高郵湖>太湖>洪澤湖。

表1 日本沼蝦4個野生種群生長性狀Tab. 1 Growth traits of four wild Macrobrachium nipponense populations

2.2 常規營養成分

日本沼蝦4個野生種群之間粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分無顯著差異(One-way ANOVA,P>0.05, 表2)。粗蛋白按從高到低的次序排列為高郵湖>洪澤湖>駱馬湖>太湖; 粗脂肪按從高到低的次序排列為駱馬湖>洪澤湖>太湖>高郵湖。

表2 日本沼蝦4個野生種群肌肉常規營養成分Tab. 2 Proximate components in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (% wet weight, n=3)

2.3 氨基酸組成及含量

除Trp在酸水解過程中被破壞未測定外, 日本沼蝦4個野生種群共檢出氨基酸17種(表3), 其中必需氨基酸(EAA)7種: Lys、Phe、Thr、Ile、Leu、Val和Met; 半必需氨基酸2種: His和Arg; 非必需氨基酸8種: Asp、Ala、Glu、Gly、Ser、Cys、Pro和Tyr。不同種群間His、Arg、Asp、Glu、氨基酸總量(TAA)和非必需氨基酸總量(NEAA)差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05)。駱馬湖種群Asp、Glu、NEAA和洪澤湖種群TAA、NEAA顯著高于太湖種群和高郵湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05)。比較而言, 駱馬湖種群EAA、NEAA和鮮味氨基酸(DAA)含量最高, 其次為洪澤湖種群, 高郵湖種群含量最低。此外, 駱馬湖種群EAA/TAA和EAA/NEAA最高, 而高郵湖種群最低。

表3 日本沼蝦4個野生種群肌肉氨基酸組成及含量Tab. 3 Amino acid composition and contents in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (% dry weight)

2.4 氨基酸營養品質

根據AAS和CS, 在排除Trp的情況下, 日本沼蝦4個野生種群肌肉中Lys評分最高(表4), 超過FAO推薦值和全雞蛋水平(高郵湖種群CS除外); Val評分最低, 為野生日本沼蝦第一限制性氨基酸。根據AAS評分結果, 氨基酸由高到低排序為Lys>Met-Cys>Phe-Tyr>Ile>Leu>Thr>Val; 根據CS評分結果,氨基酸由高到低排序為Lys>Leu>Phe-Tyr>Ile>Thr>Met-Cys>Val。不同種群之間EAAI無顯著性差異(One-way ANOVA,P>0.05)。比較而言, 駱馬湖種群EAAI最高, 其次為洪澤湖種群, 高郵湖種群最低。

表4 日本沼蝦4個野生種群肌肉必需氨基酸組成評價Tab. 4 Essential amino acids composition in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations

2.5 脂肪酸組成及含量

日本沼蝦4個野生種群共檢出脂肪酸16種(表5),其中飽和脂肪酸(SFA)6種、單不飽和脂肪酸(MUFA)4種和多不飽和脂肪酸(PUFA)6種。在16種脂肪酸中, 太湖種群未檢出C20∶0, 高郵湖種群未檢出C20∶0和C14∶1。不同種群間C18∶0、C18∶2、C20∶1含量差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05)。ΣSFA含量由高到低排序為洪澤湖>太湖>高郵湖>駱馬湖, ΣMUFA含量由高到低排序為駱馬湖>洪澤湖>太湖>高郵湖, ΣPUFA含量由高到低排序為駱馬湖>太湖>洪澤湖>高郵湖。PUFA中具重要生理功能的EPA(C20∶5)和DHA(C22∶6)的總含量, 在太湖種群中最高, 高郵湖種群最低。

表5 日本沼蝦4個野生種群肌肉脂肪酸組成及含量Tab. 5 Fatty acid composition and contents in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (%)

2.6 礦物質

日本沼蝦4個野生種群肌肉中常量元素以K含量為最高, 其次為Na、Ca和Mg; 微量元素以Zn含量為最高, Cr含量最少。不同種群間Mn和Fe含量差異顯著(One-way ANOVA,P<0.05), 其中高郵湖種群Mn含量顯著高于駱馬湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05), 而太湖種群Fe含量顯著高于洪澤湖種群(Tukey HSD’s test,P<0.05)。比較而言, 駱馬湖種群Na、Ca、Mg和Cu含量最高, 而太湖種群Zn、Fe和Cr含量最高(表6)。

表6 日本沼蝦4個野生種群肌肉礦物質含量Tab. 6 Contents of mineral elements in muscle of four wild Macrobrachium nipponense populations (mg/kg)

3 討論

3.1 生長性狀

含肉率是評價親本種質、水產品品質和經濟性狀的重要指標[6]。江蘇省四大湖泊野生日本沼蝦含肉率為33.99%—35.40%, 低于南灣水庫野生抱卵蝦(36.3%)[12]和選育6代的鄱陽湖蝦(37.6%)[16], 但高于南灣水庫野生雄蝦(31.5%)[12]和養殖蝦(32.86%)[17]。生長階段、生活環境、食物資源和產地均會對日本沼蝦含肉率產生影響[12,17]。在本研究中, 日本沼蝦4個野生種群間蝦體全長、體長、體重和肌肉重差異顯著, 但含肉率相差較小, 且全長、體長、體重和肌肉重從高到低的排序結果與含肉率的排序結果相反, 表明日本沼蝦(體長>5 cm)腹部肌肉隨著蝦體規格的增大逐漸增加, 但其占個體的比重逐漸下降; 同時, 蝦體規格的顯著增加不會造成含肉率的明顯降低。太湖日本沼蝦成年蝦在全長、體長和體重等方面具有一定優勢, 表明其生長潛力較其他3個種群高, 可考慮將其作為改善日本沼蝦生長性能的備選親本之一。

3.2 常規營養成分

生活環境及食物資源可影響生物的生理和生化指標[18], 如Huang等[19]發現, 飼料原料組成顯著影響養殖日本沼蝦肌肉中粗脂肪含量。在本研究中,江蘇省四大湖泊日本沼蝦粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分的含量分別為17.73%—18.81%、1.40%—1.83%、1.07%—1.24%和78.44%—79.49%, 介于野生蝦粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分為17.08%—19.16%、1.19%—1.84%、1.11%—1.37%和77.53%—80.60%的變化范圍[7—10,12,20], 表明野生日本沼蝦肌肉中上述指標的變化幅度不大, 也反映出生長階段、生活環境和食物資源等對野生蝦常規營養成分的影響有限。其原因可能與野生日本沼蝦對水質條件要求較高及天然水域日本沼蝦喜食的食物資源較為豐富有關。

3.3 氨基酸及其營養品質

氨基酸種類、組成和含量是評價水產品質量的重要指標。日本沼蝦4個野生種群肌肉中His、Arg、Asp、Glu、TAA和NEAA差異顯著, 表明生活環境和食物資源等對半必需氨基酸和部分非必需氨基酸的積累及氨基酸總量具有顯著影響; 其中, 駱馬湖種群所處的水域環境有助于鮮味氨基酸Glu、Asp的積累及NEAA的增加, 而洪澤湖水域有助于半必需氨基酸His、Arg的積累及NEAA和TAA的增加。水域環境如何影響日本沼蝦肌肉中必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸的積累有待于進一步探討。

動物蛋白質的鮮美程度與鮮味氨基酸的組成和含量有關[12]。日本沼蝦受生活環境、食物資源和食物中氨基酸含量等因素影響, 其肌肉中鮮味氨基酸含量不同, 但總體變化范圍在31.63%—37.53%[7,12,20,21]。Glu和Asp是呈鮮味的特征性氨基酸, 其中Glu的鮮味最強[6]。在本研究中, 駱馬湖種群Glu含量高于其他3個種群, Asp含量高于太湖種群和高郵湖種群, 且鮮味氨基酸總量相對最高,表明駱馬湖野生日本沼蝦比其他種群更加鮮美。蛋白質的營養價值取決于8種人體所需必需氨基酸的構成比例及含量[22]。在排除Trp的情況下, 駱馬湖種群肌肉中Lys、Phe、Thr、Ile、Leu、Val、Met、EAA、EAA/TAA和EAA/NEAA相對最高, 表明駱馬湖日本沼蝦氨基酸的營養品質略高于其他種群。

必需氨基酸指數(EAAI)可反映肌肉中必需氨基酸含量與標準蛋白質之間的接近程度[23]。日本沼蝦4個野生種群EAAI變化范圍為70.51—74.09, 高于哈氏仿對蝦(Parapenaeopsis hardwickii)、凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)、安氏白蝦、秀麗白蝦、羅氏沼蝦(M. rosenbergii)和南美藍對蝦(Penaeus stylirostris), 與日本對蝦(P. japonicus)接近[10,11,22],說明日本沼蝦必需氨基酸滿足率高, 與谷物搭配膳食可提高人體對蛋白質的利用效率。駱馬湖種群EAAI相對高于其他湖泊野生蝦, 顯示駱馬湖蝦肌肉中必需氨基酸組成及含量更接近標準蛋白質, 更符合人體消化吸收必需氨基酸的最佳比例。必需氨基酸評分反映蛋白質構成與利用率之間的關系。在AAS(或CS)評分模式下, 4個種群必需氨基酸評分的排序結果基本相同; 但同一種群在不同評分模式下必需氨基酸評分的排序結果差異較大, 表明7種必需氨基酸評分的排序結果與種群無關, 而與評分模式有關。駱馬湖日本沼蝦AAS或CS與其他種群無顯著差異, 但7種必需氨基酸的評分均為最高, 表明駱馬湖種群蛋白質被人體利用的效率最高。上述結果表明, 駱馬湖日本沼蝦肌肉中蛋白質更鮮美,氨基酸營養品質更好, 可被人體利用的效率更高,說明駱馬湖日本沼蝦蛋白質營養品質相對高于其他種群。

3.4 脂肪酸

脂肪酸是脂類物質的組成部分, 對動物的生長、發育和繁殖具有重要影響[24]。研究發現, 蝦類肌肉中脂肪酸組成和含量具有種類特異性[9]。比較日本沼蝦與羅氏沼蝦、哈氏仿對蝦、近緣新對蝦(Metapenaeus affinis)、刀額新對蝦(M. ensis)、南極磷蝦(Euphausia superb)等[22,25,26]發現, 不同蝦類脂肪酸的種類組成和含量差異較大, 但脂肪酸C16∶0、C18∶1、C18∶2和C20∶5均是含量最多的SFA、MUFA和PUFA, 說明種類特異性對蝦類肌肉SFA、MUFA和PUFA中占優勢地位的脂肪酸種類影響有限。水溫、食物資源豐度、食物中脂肪與蛋白質比例和脂肪酸類型可影響日本沼蝦肌肉中脂肪酸的種類組成和含量[9,27]。在本研究中, 不同種群間脂肪酸C20∶0和C14∶1組成不同, C18∶0、C18∶2和C20∶1含量差異明顯, 表明湖泊水域環境對日本沼蝦肌肉中脂肪酸組成和含量具有顯著影響。不同地理種群或品系水生生物在相同條件下養殖, 其肌肉中脂肪酸組成不同, 說明遺傳因素對肌肉中脂肪酸的影響大于養殖環境[7,28]。因此, 肌肉中脂肪酸組成及含量可作為日本沼蝦親本選擇的重要標準。研究表明, 高含量的PUFA能顯著增加香味[8], 其中n-3 PUFA和n-6 PUFA可預防冠心病、高血壓、糖尿病和癌癥[29], 而動脈粥樣硬化指數(AI)和血栓性指數(TI)對動脈粥樣硬化和血栓形成具有較好的指示作用[30]。在本研究中, 駱馬湖野生蝦檢測到16種脂肪酸(6種SFA、4種MUFA和6種PUFA), 高于國內其他地區野生蝦肌肉中脂肪酸種類數[7,8,20], 同時其MUFA、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA和DHA+EPA相對較高,AI和TI相對較低, 表明駱馬湖野生蝦具有較高的食用價值、營養價值和保健價值。

3.5 礦物質

日本沼蝦肌肉中常量元素以K、Na、Ca和Mg較為豐富, 其含量由高到低排序為K>Na>Ca>Mg;而微量元素中, Zn含量最高, Mn和Cr含量較少[10,14,20]。日本沼蝦對生活環境和餌料中的礦物元素均有較強的富集作用[31], 造成不同水域野生蝦肌肉中礦物質含量差別較大。在本研究中, 4個野生種群Mn和Fe含量差異明顯, 表明江蘇省四大湖泊中Mn和Fe差別較大。肌肉中的礦物質不僅影響肌肉營養價值, 而且影響肌肉產品的貨架期和風味[23]。Fe呈咸味, Mn呈苦味。高郵湖種群Mn含量顯著高于駱馬湖, 表明高郵湖蝦苦味更重; 而太湖種群Fe顯著高于洪澤湖, 表明太湖蝦咸味更重。比較而言, 駱馬湖種群Na、Ca、Mg和Cu含量相對最高, 而太湖蝦Zn、Fe和Cr含量相對最高, 說明駱馬湖種群常量元素和太湖種群微量元素相對較高, 二者肌肉礦物質營養價值更高。

綜上所述, 江蘇省日本沼蝦4個野生種群由于生活環境、食物資源和產地的改變, 其生長性狀(全長、體長、體重和肌肉重)和肌肉中氨基酸含量(His、Arg、Asp、Glu、TAA和NEAA)、脂肪酸組成(C20∶0和C14∶1)和含量(C18∶0、C18∶2、C20∶1)、礦物質(Mn和Fe)含量差異顯著。比較而言, 太湖日本沼蝦生長潛力、肌肉中DHA+EPA、Zn、Fe和Cr含量高于其他種群, 而駱馬湖日本沼蝦在肌肉鮮美程度、營養品質(氨基酸、脂肪酸和礦物質)、保健價值和被人體吸收利用效率等方面具有一定優勢, 二者可以作為親本來改善江蘇省日本沼蝦種質。