放養模式對日本沼蝦生長性狀與肌肉營養成分的影響

唐金玉,覃寶利,葉建勇,戴楊鑫

(1.浙江省農業科學院 水生生物研究所,浙江 杭州 310021; 2.江蘇省農業科學院 宿遷農科所,江蘇 宿遷 223800; 3.杭州市農業科學研究院 水產研究所,浙江 杭州 310024)

池塘養殖是我國淡水養殖業重要的生產形式,其產量約占淡水養殖產品的73.4%[1]。經過長期的摸索和實踐,我國淡水池塘養殖已經形成諸多生態、高效且特色鮮明的養殖模式[2-3]。然而,這些模式大多基于經驗總結,缺乏科學數據的支撐[4-5]。研究表明,養殖模式的改變會造成池塘理化環境和低營養級生物群落的變化,受此影響,根據生活環境選擇相應生存策略的養殖對象的生理、生化指標也會產生差異[6-8]。因此,系統性研究養殖模式對養殖對象和生活環境的影響以及二者之間的關系,對促進我國池塘養殖技術的進步和水產養殖業的可持續發展具有重要意義。肌肉營養是評價水產品質量的重要指標。目前,有關養殖模式對水產品營養價值影響的研究多聚焦于養殖設施[9-11]和餌料種類[12-14]等方面,放養結構對養殖對象肌肉營養的影響鮮見報道。

日本沼蝦(Macrobrachiumnipponense)俗稱青蝦、河蝦,具有生長快、抗病力強、口味鮮美、營養豐富和價格穩定等優點,是我國重要的淡水經濟蝦類[15]。生產中,其養殖模式因地域差異和生產方式的不同而表現多樣,常搭配中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)、加州鱸(Micropterussalmoides)、沙塘鱧(Odontobutisobscura)等水產名特優種類共養[16-17]。目前,有關養殖模式對日本沼蝦及其生活環境影響的報道較少。研究發現,不同放養結構可改變日本沼蝦養殖中期水體的理化指標和浮游植物,而不同生活環境和食物資源導致野生蝦的部分氨基酸、脂肪酸和礦物質含量差異明顯[17-18]。鑒于此,推測放養模式會影響日本沼蝦的生長性狀和肌肉營養成分。本研究評價了日本沼蝦+中華絨螯蟹+大鱗鲃(Luciobarbuscapito)+加州鱸+鱖(Sinipercachuatsi)、日本沼蝦+沙塘鱧、日本沼蝦+鳙(Aristichysnobilis)3種放養模式下蝦的生長性狀、肌肉營養組成與營養價值,以期為淡水經濟蝦類養殖模式的優化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 養殖池塘與放養模式

養殖試驗于2018年4—12月在江蘇省泗陽縣高渡鎮周崗村(33°30′14″～33°30′29″N,118°38′1″～18°38′11″E)附近的養殖池塘進行。根據放養結構,設3個處理:T1,日本沼蝦(90 kg·hm-2,7月17日投放)+中華絨螯蟹(12 000只·hm-2,5月18日投放)+大鱗鲃(450尾·hm-2,5月6日投放)+加州鱸(450尾·hm-2,5月6日投放)+鱖(450尾·hm-2,5月8日投放);T2,日本沼蝦(60 kg·hm-2,7月17日投放)+沙塘鱧(150萬尾·hm-2,5月13日投放);T3,日本沼蝦(15 kg·hm-2,7月17日投放)+鳙(2 000尾·hm-2,4月28日投放)。實施T1處理的3個池塘的水草類型均為伊樂藻[Elodeacanadensis(Planch.) H. St. John]+菹草(PotamogetoncrispusL.),面積分別為2.00、3.00、0.67 hm2;實施T2處理的池塘中,有2個的水草類型為伊樂藻+菹草,面積分別為2.00、3.07 hm2,另1個水草類型為伊樂藻+茨藻(Najasmarina),面積為1.23 hm2;實施T3處理的2個池塘中,1個無水草,面積17.67 hm2,因面積較大,故設置2處采樣點作為重復,另一個有少量的蓮(NelumbonuciferaGaertn.),面積8 hm2。池塘所用水體均來自洪澤湖,池塘水深0.5～1.5 m,平均1.0 m。

所用蝦種系由洪澤湖野生蝦(體長>5 cm)繁育而來的秋季苗,平均體重0.16 g·尾-1。中華絨螯蟹系購自泗陽縣高渡鎮某養殖戶培育的扣蟹,平均規格7.3 g·只-1。沙塘鱧購自江蘇省淡水研究所揚中基地,規格1.5～2.0 cm·尾-1。鳙購自浙江省德清縣某魚種場,規格50～60 g·尾-1。

養殖期間,分早(06:00—08:00)、晚(16:00—18:00)兩次向池塘投喂餌料。T1處理的池塘在前期投飼蟹配合飼料(粗蛋白含量>38%),后期則以冰鮮魚為主,待蟹捕撈后停止餌料投喂;T2處理的池塘在養殖中后期投飼南美白對蝦配合飼料(粗蛋白含量>40%);T3處理的池塘全程投飼鳙配合飼料(粗蛋白含量>28%)。

1.2 采樣與分析

試驗蝦于2018年12月18日通過地籠收集,并利用集蝦箱(85 cm×40 cm×10 cm)和水槽(100 cm×60 cm×55 cm)運回江蘇省農業科學院宿遷農科所運河灣基地,分別暫養于基地池塘的9個網箱中(3.0 m×2.0 m×1.5 m)。在網箱中放置喜旱蓮子草[Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb]供蝦攀援棲息。饑餓24 h后,每個網箱隨機挑選附肢完整且體長>4.5 cm的活蝦60尾(雌雄各一半),用吸水紙擦干蝦體表面的水分后測定全長、頭胸甲長、體長和體重,分別精確到0.01 cm和0.01 g。剝去蝦殼后,取出腹部肌肉真空冷凍干燥至恒重,研磨后混合均勻,參照文獻[18]中的方法測定粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、水分含量,及氨基酸組成、脂肪酸組成和礦物質元素(K、Na、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cr、Cu)含量,測算氨基酸評分(AAS)、化學評分(CS)、必需氨基酸指數(EAAI)、動脈粥樣硬化指數(AI)和血栓性指數(TI)。

1.3 數據分析

使用Excel 2016軟件整理數據。使用SPSS 19.0軟件采用單因素方差分析(one-way ANOVA)檢驗不同放養模式下日本沼蝦的生長性狀和肌肉營養成分的差異,對有顯著(P<0.05)差異的,采用Tukey HSD’s test進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 生長性狀

雄蝦和雌蝦的全長、頭胸甲長、體長和體重在3個處理下均呈現顯著差異(表1)。不同處理間雄、雌蝦的生長指標不同:雄蝦中,上述指標由高到低排序為T3>T2>T1;雌蝦中,上述指標由高到低排序為T2>T3>T1。

表1 不同處理日本沼蝦的生長性狀

2.2 常規營養成分

不同放養模式對日本沼蝦的粗灰分含量具有顯著影響(表2),但對粗蛋白、粗脂肪和水分含量無顯著影響。對比發現,T1處理的粗灰分含量顯著高于T2。

表2 不同處理日本沼蝦肌肉的常規營養成分(以濕重計)

2.3 氨基酸組成

除色氨酸在酸水解過程中被破壞未測定外,共檢出氨基酸17種(表3),其中,必需氨基酸(EAA)7種——賴氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸,半必需氨基酸2種——組氨酸、精氨酸,非必需氨基酸8種——天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、酪氨酸。不同處理的丙氨酸含量差異顯著,T1和T2處理的丙氨酸含量顯著高于T3。

表3 不同處理日本沼蝦肌肉的氨基酸組成與含量(以干重計)

2.4 氨基酸營養品質

根據AAS和CS結果,在排除色氨酸的情況下,日本沼蝦肌肉中的賴氨酸評分最高(表4),超過聯合國糧農組織(FAO)推薦值和全雞蛋水平;纈氨酸評分最低,為第一限制性氨基酸。根據AAS評分結果,必需氨基酸由高到低排序為賴氨酸>蛋氨酸-半胱氨酸>苯丙氨酸-酪氨酸>異亮氨酸>亮氨酸>蘇氨酸>纈氨酸。根據CS評分結果,必需氨基酸由高到低排序為賴氨酸>亮氨酸>苯丙氨酸-酪氨酸>異亮氨酸>蘇氨酸>蛋氨酸-半胱氨酸>纈氨酸。經測算,T1、T2、T3處理的EAAI分別為(73.13±1.76)、(72.09±1.65)、(70.88±0.36),處理間無顯著差異。

表4 不同處理日本沼蝦肌肉的必需氨基酸組成評價

2.5 脂肪酸組成

日本沼蝦肌肉中共檢出脂肪酸16種(表5),其中,飽和脂肪酸(SFA)6種、單不飽和脂肪酸(MUFA)4種、多不飽和脂肪酸(PUFA)6種。在16種脂肪酸中,T1和T2處理未檢出C20:0和C14:1。不同處理的C18:2 n-6、Σn-6 PUFAs(C18:2 n-6 + C20:2 n-6 + C20:4 n-6)、PUFA含量差異顯著,T1、T2處理顯著高于T3處理。

表5 日本沼蝦肌肉脂肪酸組成及含量

2.6 礦物質元素

不同處理的日本沼蝦肌肉中Na、Mn、Zn、Fe含量差異顯著(表6),其中,T1處理的Na、Mn含量顯著高于T3;T2處理的Mn含量顯著高于T3,顯著低于T1;T2和T3處理的Zn含量顯著高于T1;T2處理的Fe含量顯著高于T3。

表6 日本沼蝦肌肉的礦物質元素含量

3 討論

3.1 生長性狀

生長性狀是評價水產養殖價值的重要指標,主要受環境、基因及二者交互作用的影響[19]。本研究中,蝦苗來源一致,養殖水體彼此鄰近,水源均為洪澤湖湖水,放養與采樣的時間一致,可排除基因、水源、空間、時間等因素造成的差異,所獲數據可準確反映放養模式對日本沼蝦生長情況的影響。不同處理間,雌、雄蝦的全長、頭胸甲長、體長和體重差異明顯,表明改變放養結構對日本沼蝦的生長狀況具有重要影響。分析其原因,主要包括:(1)管理措施不同,蝦蟹和蝦鱧池塘需進行水草養護;(2)人工餌料不同,機體攝取營養的質量與組成相差較大;(3)蝦苗放養密度不同,較高密度會壓迫其活動空間并減緩生長[20];(4)養殖種類的攝食習性和生態位不同,與日本沼蝦競爭的激烈程度分化明顯。上述結論表明,放養模式的改變可使養殖環境、食物資源和生態位發生變化,進而影響日本沼蝦的生長狀況。同時,雌、雄個體對環境的耐受性不同,導致不同模式間雌、雄個體的生長指標差異較大。

3.2 常規營養成分

常規營養成分是評價肌肉品質的重要指標。研究顯示,養殖日本沼蝦的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分的含量分別在15.83%～21.24%、0.10%～1.65%、1.06%～1.37%和75.71%～81.00%[21-24],同野生蝦相比變化幅度較大,與放養結構和管理措施造成的養殖環境和食物資源差異較大有關[14]。養殖模式對水產品的粗蛋白或粗脂肪含量具有重要影響[12-13]。本研究中,養殖水體間理化環境和浮游植物群落不同(數據未發表),但各處理日本沼蝦肌肉中的粗蛋白和粗脂肪含量差異不明顯,表明3種放養模式造成的環境差異不能顯著改變粗蛋白和粗脂肪的含量。粗灰分是反映礦物元素營養價值的指標,其含量與Ca2+吸收有關[25]。T1處理下日本沼蝦肌肉組織的粗灰分含量顯著高于T2處理,表明相對于沙塘鱧,日本沼蝦與中華絨螯蟹共養可促進其對Ca2+的吸收。

3.3 氨基酸及其營養品質

以往,有關養殖模式對水產品營養價值影響的報道主要集中在養殖設施[9-11,26-27]和餌料種類[12-14,28-29]上。研究發現,經濟魚、蝦類的氨基酸組成相對穩定,不會因養殖模式的變化而改變[9-12,26-29]。然而,有關養殖模式對水產動物氨基酸含量的影響尚存爭議。一些研究發現,不同養殖模式會造成紅鰭東方鲀(Takifugurubripes)、加州鱸部分氨基酸含量呈現明顯差異[10,27];但另有研究認為氨基酸含量主要受品種(品系)、遺傳因素等影響,受養殖模式的影響較小[11]。本研究中,除丙氨酸外,各處理的其他氨基酸含量差異不顯著,表明3種模式對養殖環境或食物資源的改變可影響日本沼蝦肌肉中的丙氨酸含量,但不足以引起其他氨基酸含量的顯著變化。本研究中,養殖蝦的鮮味氨基酸含量在31.36%～33.24%,與野生蝦含量相近[18],表明共養狀態下蝦肉的鮮美程度與野生蝦差別不大。丙氨酸是呈甘味的鮮味氨基酸和蝦味氨基酸[12],其在T1和T2處理下的含量顯著高于T3,表明前兩種養殖模式更有利于蝦體中丙氨酸的積累,可能與餌料中氨基酸含量的差異有關。

必需氨基酸指數(EAAI)可反映必需氨基酸含量與標準蛋白質之間的接近程度[12]。本研究中日本沼蝦的EAAI處于江蘇省4大湖泊野生蝦的變化范圍(70.51～74.09)之內[18],說明養殖蝦的必需氨基酸滿足率高,與野生蝦的蛋白質營養沒有差別。相對而言,T1處理的日本沼蝦的EAAI相對較高,表明該模式下日本沼蝦肌肉中的必需氨基酸組成與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評分模型下,各處理的排序結果相同,表明7種必需氨基酸評分的排序結果與養殖模式無關、而與評分模型有關[18]。T1處理日本沼蝦肌肉中的必需氨基酸評分最高,表明該模式下蛋白質被人體利用的效率更高。綜上所述,在本研究條件下,T1處理日本沼蝦肌肉中的蛋白質更鮮美,氨基酸營養品質更好,可被人體利用的效率更高,其蛋白質營養品質相對高于其他處理。

3.4 脂肪酸

研究發現,養殖模式對紅鰭東方鲀[10]、凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)[26]、哈氏仿對蝦(Parapenaeopsishardwickii)[30]的脂肪酸營養價值具有重要影響。本研究中,不同處理的日本沼蝦肌肉中C20:0和C14:1組成不同,C18:2 n-6、n-6 PUFAs和PUFA含量差異顯著,表明放養模式對日本沼蝦肌肉的脂肪酸組成和含量具有顯著影響。水溫、餌料豐度、餌料中的脂肪/蛋白質比、脂肪酸類型及遺傳因素是影響脂肪酸組成和含量的重要因素[28,31]。本研究中,排除地理位置、水溫、季節變化及遺傳因素,可知食物資源是影響蝦肉中脂肪酸組成和含量的主要原因。肌肉及組織中的脂肪酸不僅易受食物資源的影響,而且可密切反映食物中的脂肪酸組成[32]。比較發現,T3處理日本沼蝦肌肉中的C18:2 n-6含量較低。C18:2 n-6是甲殼類動物的必需脂肪酸,可通過去飽和作用或碳鏈延伸作用合成長鏈高不飽和脂肪酸[如EPA(花生五烯酸)、DHA(二十二碳六烯酸)等]來滿足自身需求[33],但其只能從自然餌料中獲取,自身不能合成[34]。因此,在本試驗條件下,T3處理需加強含脂肪酸C18:2 n-6飼料的投飼。

研究發現,n-3 PUFA和n-6 PUFA對預防冠心病、高血壓、糖尿病和癌癥具有重要作用[34],但二者需維持在一定比例才能有效抑制疾病的發生[35]。根據《中國居民膳食營養素參考攝入量》,n-3 PUFA與n-6 PUFA含量的適宜比值為1∶(4～6),而居民飲食中二者的比例遠小于該值[35]。養殖或野生蝦肌肉中n-3 PUFA和n-6 PUFA的比例分別為(1.28～3.34)∶1和(1.20～1.66)∶1;因此,在飲食中添加日本沼蝦可平衡人體攝食的脂肪酸,維持人體健康。EPA和DHA具有較高的營養保健價值[23],AI和TI對動脈粥樣硬化和血栓的形成具有很好的預警作用[35]。本研究中,T1處理的EPA+DHA、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA、總脂肪酸含量相對較均高,而AI和TI相對較低,表明其具有較高的食用價值、營養價值和保健價值。

3.5 礦物質元素

礦物質元素在維持機體生命活動和新陳代謝等方面發揮重要作用。本研究中,日本沼蝦肌肉中的Ca、Fe、Zn含量分別為4 584.4～4 835.7、18.12～43.63、56.55～63.27 mg·kg-1,均高于養殖魚類[29],而Cu、Cr含量均在我國水產品重金屬限量標準的安全范圍(Cu含量不超過50 mg·kg-1,Cr含量不超過0.1 mg·kg-1)內[14],表明本試驗條件下的養殖蝦具有良好的營養價值與安全性。礦物質元素可使肌肉呈現不同風味,如K、Na、Ca和Fe使肌肉呈咸味,Zn使肌肉呈甜味,Mn和Cu使肌肉呈苦味[9,12]。不同處理的日本沼蝦肌肉中Na、Mn、Zn、Fe含量差異顯著,表明放養模式對蝦肉的營養價值和風味具有重要影響。日本沼蝦對礦物質元素有較強的富集作用,其體內的礦物質元素含量受棲息環境和食物資源的影響[23];因此,不同放養模式下日本沼蝦肌肉中礦物質元素含量的差異可能與養殖水體或食物資源中礦物質元素的含量差異有關。

綜上所述,放養模式對日本沼蝦的生長性狀,及肌肉中的氨基酸含量、脂肪酸種類和含量、礦物質元素含量等產生顯著影響。比較而言,日本沼蝦與中華絨螯蟹及少量魚類共養可促進其對Ca2+的吸收和丙氨酸的積累,提升蝦肉的鮮美程度、營養價值和保健價值,是一種較理想的生態養殖模式。但后期,仍需優化日本沼蝦的放養密度來改善其生長狀況。