新疆博斯腾湖鱼类肌肉硒含量及生物累积效应研究

刘拓，赵禹*，白金，梁楠，王超，王鹏

(1.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054；2. 新疆地矿局第三地质大队，新疆 库尔勒市 841000)

Se是人体必需的微量营养元素，它影响活体细胞的新陈代谢、抗氧化防御和免疫功能，补Se逐渐成为一个健康话题(Rayman，2000)。余光辉等(2007)研究表明，人体每日摄入的总Se中植物性食品Se占26.3%，而动物性食品Se占73.7%。由此可见，动物性食品是人们在日常生活中进行有效补Se的主要来源。各类动物性食品中Se含量顺序为鱼类>肉类及其制品>禽蛋，表明鱼类具有强的Se生物累积效应，是科学补硒的重要食材(马文琦等，1993；段叶辉等，2011)。然而，目前国内外针对水产养殖生物中Se的研究多集中在Se对水产动物中的营养作用(陈星灿等，2018；Bai et al.，2019；Liu et al.，2010)、硒对水产动物的毒性作用(王宏伟等，2007；Bjerregaard et al.，2012；Gao et al.，2002)、水产动物对Se的需要量等方面(苏传福，2008；梁达智等，2019；Stewart et al.，2020)，对水产生物中Se组织特异性积累、形态分析及影响因素的报道较少，且多集中于国外，缺少可供全国对比的基础数据。鉴于此，笔者对中国最大的内陆淡水湖—博斯腾湖水体中主要鱼类进行采样，旨在查明博斯腾湖鱼肌肉中Se含量特征及存在形态，研究相同水环境条件下不同鱼类Se生物累积效应差异，评价Se的生物可利用率，分析博斯腾湖富Se鱼开发前景，为博斯腾湖富硒渔业发展提供科学依据。

1 研究区自然地理与渔业现状

博斯腾湖(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县境内，海拔1 048 m，湖泊东西长约55 km，南北宽约25 km，水域面积约1 300 km2，是中国最大的内陆淡水湖，也是干旱、半干旱地区最具代表性的湖泊之一(巴雅尔等，2013)。博斯腾湖主要的补给水源为开都河和清水河，湖体由大湖、小湖、苇沼3部分组成。大湖区平均水深7.38 m，最大水深16 m，水域面积1 150 km2；小湖群由多个小湖组成，多分布在大湖西南苇沼，水深2～4 m，水面面积30～40 km2，其中位于焉耆县的相思湖面积最大；苇沼主要在大湖西南、西北部，面积约350 km2，是中国三大芦苇产区之一(图1)。

图1 博斯腾湖交通位置图Fig.1 Location map of Bosten lake

博斯腾湖1958 年开始商业化渔业生产(陈朋等，2014)，目前湖中淡水鱼达32种，其中青虾、赤鲈、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、草鱼、鲤鱼、池沼公鱼等10种鱼获得有机产品认证，全湖面鱼产量7 200t/y，产值0.88亿元/年，已成为新疆最大的渔业生产基地和中国最大的淡水有机水产品生产基地。随着博斯腾湖渔业开发的快速发展，鱼类资源结构不断发生改变，湖泊食物网结构及生态系统稳定性面临挑战(陈朋等，2014；杜新宪等，2009)。因此，发展富硒渔业成为博斯腾湖渔业生态集约化、高质量高收益发展的重要途径。

2 材料与方法

2.1 样品采集

2019年8月，在博湖县乌兰再格森乡大河口(博斯腾湖大湖区野生鱼唯一的捕鱼码头)获取鲢鱼5件、草鱼5件、池沼公鱼5件、鲫鱼5件和鲤鱼4件共24件鱼样品，做为大湖区样品；在焉耆县相思湖获取鲢鱼4件、草鱼3件、池沼公鱼2件、鲫鱼2件、白条鱼2件和五道黑7件共20件鱼样品，做为小湖区样品(图2)。所有样品均取鱼腹部肌肉，共计44件样品冷冻后送实验室。

图2 博斯腾湖水系及采样点位示意图Fig.2 Location of the sampling stations in Bosten lake

2.2 鱼的生活习性

获取的44件鱼样品包括7个品种，生活习性存在差异。鲢鱼，属于鲤行目、鲤科，为以植物为主的杂食性鱼类，生活在水体中上层；草鱼，属于鲤行目、鲤科，为草食性鱼类，生活在水体中下层；鲫鱼，属于鲤行目、鲤科，为以植物为主的杂食性鱼类，生活在水体底层；池沼公鱼，属于鲑行目、胡瓜鱼科，为肉食性鱼类，生活在水体底层；鲤鱼，属于鲤行目、鲤科，为杂食性鱼类，生活在水体底层；白条鱼，属于鲤行目、鲤科，为以植物为主的杂食性鱼类，生活在水体上层；五道黑，属于鲈形目、鲈科，为肉食性鱼类，生活在水体底层。

2.3 分析测试

采用苟体忠等(2012)建立的方法测定鱼体中的Se含量，其简要方法为：在装有鱼肉样品的锥形瓶中加入15 mL混酸HNO3-HClO4(2∶1)，冷消化至溶液澄清，并于电热板上低温加热至溶液约1 mL，并趁热加入5 mL浓盐酸，再于电热板上低温加热至溶液约1 mL，取下，冷却。然后将溶液转移至50 mL容量瓶中，并加入12.5 mL浓盐酸，再用超纯水定容至刻度，摇匀。最后采用氢化物发生-冷原子荧光光谱法测定样品溶液中的Se含量。

鱼硒形态的测定参考《富硒农产品 GH/T1135-2017》中“附录A硒代氨基酸含量的测定方法”，采用液相色谱分离原子荧光法测定，测定硒酸盐Se(Ⅵ)、亚硒酸盐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种形态。

以上指标均进行2次重复性测定，并计算2次独立测定结果的相对误差RE(RE=绝对差值/算术平均值)。结果表明，全部指标RE介于0.5%～12.6%，符合精密度≤20%要求，且总Se的测试精密度高于Se形态。因此，采用算术平均值作为测试指标最终含量值。

2.4 数据处理

采用Excel 2010软件(微软公司，美国)对数据进行统计分析，Origin8.0(OriginLab公司，美国)和CoreldrawX4(Corel公司、加拿大)绘制各类图件。

3 结果与分析

3.1 博斯腾湖鱼肌肉Se含量特征

博斯腾湖44件鱼肌肉样品全Se含量介于0.07×10-6～0.65×10-6，均值为0.27×10-6，高于广州(0.24×10-6)(余光辉等，2007)、安康(0.20×10-6)(张斌鑫，2019)、克山(0.17×10-6)(张薛勤等，2018)地区鱼平均Se含量。对鲢鱼、草鱼、鲫鱼、池沼公鱼、鲤鱼、白条、五道黑7种鱼的肌肉Se含量分别统计(表1)，结果表明，鱼肌肉Se含量由高到低依次为：白条鱼>五道黑>池沼公鱼>鲫鱼>鲤鱼>鲢鱼>草鱼，白条鱼肌肉Se含量是草鱼的3.7倍。目前国内有关鱼Se含量的报道相对较少，与其相比，研究区鲫鱼Se含量为0.23×10-6，高于贵州市清水江三板溪水库(0.22×10-6)(苟体忠等，2017)、广州市(0.13×10-6)(余光辉等，2007)、上海市(0.18×10-6)(马文琦等，1993)鲫鱼Se含量，但低于鄱阳湖中鲫鱼Se含量(0.5×10-6)(姚刚，2006)；鲤鱼Se含量为0.22×10-6，高于广州市的0.19×10-6(余光辉等，2007)，但低于三板溪水库的0.24×10-6(苟体忠等，2017)；鲢鱼Se含量为0.20×10-6，高于贵州市清水江三板溪水库中鲢鱼Se含量(0.15×10-6)(苟体忠等，2017)；草鱼Se含量为0.15×10-6，高于广州市的0.07×10-6(余光辉等，2007)。整体看来，博斯腾湖鱼肌肉中Se含量与国内已报道数据相比，属于较高水平。

表1 博斯腾湖鱼肌肉Se含量分类统计表(10-6)Tab.1 Statistical table of selenium content of fish muscles in Bosten Lake(10-6)

对比大、小湖区各种鱼肌肉中Se含量，表明大湖区5种鱼肌肉Se含量从高到低为池沼公鱼>鲤鱼、鲫鱼>鲢鱼>草鱼；小湖区6种鱼肌肉Se含量从高到低为池沼公鱼>白条鱼>五道黑>鲢鱼、鲫鱼>草鱼。大、小湖区采集相同种类的4种鱼肌肉Se含量规律一致，即Se含量从高到低依次为池沼公鱼>鲫鱼>鲢鱼>草鱼，且同一种类鱼肌肉Se含量具有小湖区高于大湖区的特征。

3.2 不同生活习性鱼的Se含量特征

为查明Se元素在水生生物食物链中的变化规律，是否具有累积效应并随着生物链逐级传递而升高，将采集的鱼样品按其生物食性分为肉食性鱼、杂食性鱼和草食性鱼(表1)。对比博斯腾湖不同食性鱼肌肉Se含量，结果表明，鱼肌肉Se含量表现为肉食性鱼(0.36×10-6)>杂食性鱼(0.26×10-6)>草食性鱼(0.15×10-6)的规律。该结论与Elzbieta et al.(2017)对位于波兰西部的沃塔河食肉动物、杂食动物和植食性动物Se含量研究结果一致。大、小湖区不同食性鱼肌肉Se含量表现规律一致，且小湖区各食性鱼的肌肉Se含量均高于大湖区(图3)。

图3 不同食性鱼肌肉中Se含量对比图Fig.3 Comparison of selenium content in fish muscle of different feeding habits

由于鱼类生活在不同的水层区域，不同的水层区域环境之间存在着一定的差异，为了考察水生生态环境差异对Se含量的影响，根据鱼类活动的水层区域可将样品划分为底层鱼、中下层鱼和中上层鱼。小湖区水深2～4m，水位浅不存在明显的水层位差异，因此仅就博斯腾湖大湖区24件鱼肌肉样品Se含量进行统计，分析不同栖息层位鱼类Se含量特征。统计结果表明，位于底层生活的鱼，其鱼肌肉Se含量(0.23×10-6，n=14)明显高于中上层(0.17×10-6，n=5)、中下层(0.13 ×10-6，n=5)生活的鱼类，但中上层和中下层之间差异不显著。

3.3 鱼肌肉中Se形态组成特征

Se主要以有机硒的形式存在于鱼组织器官中，鱼的来源和种类不同，Se形态也不同，进而影响到Se的双重生物效应。因此，查明鱼中Se形态组成具有重要意义(Cabanero et al.，2004；Zurdo et al.，2019)。笔者选取了4件鱼肌肉样品测定其Se形态组成，结果表明，草鱼(CY01)、鲢鱼(BL01)、鲫鱼(JY01)、五道黑(WDH01)肌肉中全Se含量分别为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%，是鱼肌肉中最主要的Se存在形态(图4)；其次为硒代胱氨酸SeCys2，占比均值为11.35%，硒甲基硒代半胱氨酸MeSeCys占比为5.72%；以上3种有机硒占到全Se的71.54%～94.08%，均值为85.21%。动物对自然界中有机硒的吸收是通过主动运输，而对无机硒的吸收是靠肠道被动扩散，一定程度上解释了鱼中有机硒较高的吸收率(谢凌天等，2018)。鱼肌肉中无机硒以硒酸盐为主，占到全Se的3.25%～22.76%，受鱼种类影响变化幅度大，主要是由于硒酸盐必须先被还原为亚硒酸盐，然后才能进一步代谢，这导致亚硒酸盐被更快的代谢并合并到蛋白质中，更大比例的亚硒酸盐在生物转化作用之前被消除，鱼的生长期不同，硒酸盐和亚硒酸盐含量差异程度也不同(Lanctot et al.，2017)。

图4 鱼肌肉中硒形态组成图Fig.4 Speciation of selenium in fish muscle

4 讨论

4.1 博斯腾湖鱼肌肉Se生物累积效应影响因素

为表征不同鱼类对Se的吸收能力差异，引入生物富集系数(BAF)参数(苟体忠等，2017)，计算公式为：BAF=Cy/Ct，其中，Cy表示Se在鱼体中的硒含量，Ct表示Se在湖底沉积物的Se含量。研究区土地质量地球化学调查工作查明博斯腾湖小湖区湖底沉积物Se含量为0.34×10-6，大湖区湖岸沉积物Se含量为0.43×10-6(刘拓等，2019)。

博斯腾湖鱼硒的生物富集系数BAF介于0.42～1.08(图5)，均值为0.75，其中五道黑鱼BAF为1.08，硒生物累积能力最强，主要与其为肉食性、且常年生活在湖底区域，与水底沉积物及水生动物等环境因素关系密切，更易受到这些因素的影响(南雪娇等，2016)；鲫鱼、鲢鱼、鲤鱼3种鱼均为杂食性鱼，BAF值相近，分别为0.56、0.54、0.52。贵州清水江三板溪水库对应3种鱼BAF分别为0.6、0.4、0.6(苟体忠等，2017)，2个地区BAF值整体相差不大，初步推断鲫鱼、鲢鱼、鲤鱼3种鱼在不同地质背景水体中硒生物累积效应具有相近性；草鱼硒生物累积效应最差，与其草食性生活习性有关(陈朋等，2016)。

图5 不同鱼肌肉中硒生物累积因子箱状图Fig.5 Box diagram of BAF in different fish muscles

综上研究，水生生态系统中水生生物与Se的相互作用大致可概括为，水体沉积物是Se的储备源，湖水中汇集了大量溶于地表水的硒盐(包括硒酸盐和亚硒酸盐)(梁兴唐等，2017)，二者为水生生物提供了重要Se源，对于滤食性动物，可通过从水、藻类植物、微生物中摄食Se，而底栖生物还可直接从沉积物中摄取Se，通过生物累积和生物转化成为可供生物利用的有机硒。由于水生生物食物链中硒的累积效应和水层水生生态环境的变化，造成不同食性鱼类食物链硒营养级差异和不同栖息层位鱼类Se含量差异。鲢鱼属于杂食性鱼，喜欢生活在水体的中上层，草鱼为草食性鱼，一般生活在水体的中下层，二者Se含量表现为鲢鱼(0.17×10-6)>草鱼(0.13×10-6)，表明鱼的食性比栖息层位更能影响到鱼体中Se含量特征。

4.2 博斯腾湖富Se渔业开发前景

依据《富硒含硒食品与相关产品硒含量标准DB 65/T 556-2018》中“新鲜水产动物”富Se标准(Se≥0.08×10-6)，44件鱼肌肉样品富Se率达97.7%，Se含量均值为0.27×10-6，高出新鲜水产动物富Se标准2.4倍。《食品安全国家标准 预包装食品营养标签通则GB 28050-2011》中营养成分含量声明要求，预包装食品富Se鱼中Se含量需≥0.15×10-6，以此为标准，44件鱼肌肉样品中有40件符合要求，富Se率达90.91%，同样具有非常高的富Se率。相关研究表明，Se在鱼体中的累积具有组织特异性差异，鱼的肾脏、肝脏、性腺、鳃中硒含量均高于肌肉(Lizarraga et al.，2020；Lanctot et al.，2017)，如此推断，博斯腾湖中鱼体应具有比本文更高的Se含量。与其他形态的Se相比，硒代蛋氨酸具有更高的生物利用率和营养转移特性(Misra et al.，2012)，研究区鱼肌肉中硒代蛋氨酸SeMet占全Se比例介于51.22%～86.39%，均值为68.14%，表明博斯腾湖鱼不仅全Se含量高，品质也非常优良。

博斯腾湖为中国最大的内陆淡水湖，国家5A级旅游景区，产鱼量约7 200t/y，是新疆最大的渔业生产基地，带动当地6万余人就业增收。博斯腾湖采取人工增殖放流，推广“人放天养”的生态渔业模式，鲤鱼、池沼公鱼等10种鱼获得有机产品认证，资源优势明显。因此，博斯腾湖具有发展富硒渔业得天独厚的区位优势、资源优势，应重点发展现代渔业、生态渔业、休闲渔业；同时，依托科技创新，开发富硒水产深加工产品，如富硒鱼肝油等经济高附加值产品。

5 结论

(1)博斯腾湖获取的7种鱼的肌肉Se含量从高到低依次为：白条鱼>五道黑>池沼公鱼>鲫鱼>鲤鱼>鲢鱼>草鱼，且同一种类鱼肌肉Se含量具有小湖区高于大湖区的特征。受鱼种类影响，鱼肌肉中Se形态组成变化较大，以硒代蛋氨酸SeMet占绝对优势，其次为硒代胱氨酸SeCys2或硒酸盐，有机硒占比71.54%～94.08%，硒的生物可利用率高。

(2)基于鱼肌肉生物富集系数BAF对比研究表明，水生生物食物链中Se的累积效应和水层生态环境的变化，造成不同食性鱼类食物链硒营养级差异和不同栖息层位鱼类Se含量差异，博斯腾湖鱼肌肉Se含量表现为肉食性鱼>杂食性鱼>草食性鱼，底层生活的鱼肌肉Se含量高于中上层、中下层鱼。

(3)博斯腾湖鱼参考新鲜水产动物富硒标准，富硒率为97.7%；参考预包装食品富硒鱼标准，富Se率为90.91%；硒代蛋氨酸含量占比高，品质优质，应结合区位优势、资源优势，重点发展现代渔业、生态渔业、休闲渔业，依托科技创新，开发富硒水产深加工产品。