黄河鲤新品系F3和F4群体的生长和肌肉营养成分差异分析

王冰柯,王延晖,冯建新,吴小军,屈长义,于 潇,贺海战,张 芹

( 1.河南省水产科学研究院,河南 郑州 450044; 2.河南省渔业工程技术研究中心,河南 郑州 450044 )

黄河鲤(Cyprinuscarpiohaematopterus),属鲤形目鲤科鲤亚科鲤属,具有食用价值高、味道鲜美、抗病力强、生命力强、生长性能好等优点,我国绝大多数地区均可养殖[1]。与其他品系鲤相比,黄河鲤蛋白质含量较高而脂肪含量较低。但是,近年来由于自然灾害、人为破坏等因素,使得黄河中的黄河鲤资源日趋减少,而且品质下降。

随着人们生活水平不断提高,营养价值高、味道鲜美的鱼肉品质已成为今后影响消费者购买欲的重要因素,而影响鱼肉风味的主要因素就是鱼肉中氨基酸和脂肪酸的含量[2]。鱼肉中含有的必需氨基酸对人体的生长发育至关重要,还含有一些鲜味氨基酸能够产生鲜味[3],可以作为评价鱼肉品质的重要指标[4]。鱼肉中大部分挥发性芳香化合物是由脂质中的多不饱和脂肪酸在特定的脂肪氧合酶作用下衍生而来的[5],这些脂肪酸衍生物可以帮助增加鱼肉的风味、口感,提高肉质的嫩度[2]。鱼肉中的多不饱和脂肪酸,如二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸对人体健康起着重要作用[6]。因此探讨鱼肉营养成分差异,特别是氨基酸和脂肪酸含量就显得尤为重要。

Wang等[7]研究表明,饲料中糖水平和脂肪种类的不同可以改变团头鲂(Megalobramaamblycephala)肌肉的脂肪酸组成;王兵兵等[8]研究表明,不同地域黄河鲤、建鲤(C.carpiovar.jian)的肌肉氨基酸和脂肪酸含量也存在差异;蒋湘辉等[9]研究表明,繁殖前后大洋河刀鲚(Coilianasus)肌肉氨基酸和脂肪酸存在差异;刘招坤[10]对大黄鱼(Larimichthyscrocea)的选育结果表明,F1总体增长速度明显快于F2,两个群体均表现为等速生长类型。有关鱼类肌肉营养方面的研究报道虽然不少,但多偏重于通过改变饲料配方来改变肌肉的营养成分[7,11-12]和养殖与野生鱼类的营养成分对比[8,13],而关于鱼类群体选育的研究多集中在生长速度上[10,14],对鱼类不同群体的肌肉营养对比少有研究。综合考虑,笔者通过对黄河鲤新品系群体选育相邻世代F3和F4群体的肌肉营养成分分析,并应用方差分析等数理统计学方法对营养成分的差异性进行比较,以期为养殖条件下黄河鲤群体选择育种提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 遗传背景

20世纪70年代以来,鲤的开发利用和遗传改良取得了丰硕的成果,获得了一批优良的鲤鱼品种(品系)和杂交种,如建鲤是第一个通过杂交、家系选育和雌核发育等方法人工培育出的鲤新品种。河南省水产科学研究院采用选择加近交的混合选育方法,对从黄河中捕获的亲本进行连续8代提纯复壮,使其优良性状趋于稳定,生长速度得到了较大提高,并于2004年获批新品种——“豫选黄河鲤”。黄河鲤新品系的育种基础群体来源于野生黄河鲤种质资源库中经过连续传代的黄河鲤群体,该群体与“豫选黄河鲤”育种基础群体自1993年(野生黄河鲤F4)分离,持续进行黄河鲤混群繁殖及种质资源库保存直至2010年,自该群体中选择337尾生长性能具有较大优势的个体作为选育基础群体,形成黄河鲤新品系,并在此基础上连续进行分子标记辅助育种至F4代(图1)。

图1 黄河鲤新品系F4选育图Fig.1 The breeding flow chart of new strain F4 of Yellow River common carp

1.2 试验用鱼及样品采集

为比较在同等条件下(即同一时间繁育、相同鱼龄、相同养殖环境、相同养殖周期、投喂相同饲料)2个世代黄河鲤新品系养殖群体的肌肉营养成分差异,试验用鱼取自河南水产科学研究院在荥阳市万亩连片黄河鲤产业聚集区繁育的2龄黄河鲤新品系F3和F4群体,对2个世代分别随机选取50尾黄河鲤,测量其体长和体质量,从中挑选10尾取其背部两侧肌肉放入-20 ℃冰箱以供后续肌肉品质分析。

1.3 分析测定

1.3.1 肌肉常规营养组成分析

肌肉常规营养组成分析方法参照文献[15]:在烘箱中105 ℃烘至恒等质量测定水分含量;粗蛋白采用凯氏定氮法(FOSS KT260,凯氏定氮仪,瑞士)测定;粗脂肪采用索氏抽提法测定,67 ℃条件下冷凝回流12 h;灰分用高温炉灰化法测定,550 ℃条件下灰化6 h。

1.3.2 氨基酸和脂肪酸组成分析

氨基酸含量是根据文献[16]描述的方法测定:取在105 ℃下恒温干燥的肌肉样品50 mg,用6 mol/L的盐酸在110 ℃条件下水解22 h,过滤并定容至50 mL,取0.5 mL于真空干燥箱中蒸干,再用 0.02 mol/L盐酸溶解并定容至10 mL备用,用氨基酸自动分析仪(L-8900,HITACHI,日本)测定样品的氨基酸组成及比例。脂肪酸的甲酯化是采用文献[17]描述的方法:使用V(甲醇)∶V(氯仿)=1∶2的混合溶液对肌肉进行反复抽提,然后用0.5 mol/L氢氧化钾-甲醇溶液在60 ℃条件下水浴加热30 min至油珠完全溶解,冷却后加入25% BF3甲醇溶液,60 ℃水浴酯化20 min,冷却后加入正己烷,最后加入饱和NaCl溶液振摇,离心取上层有机相上机待测。脂肪酸组成采用气相色谱法测定(铂金埃尔默Clarus 500)。

1.4 统计分析

试验数据用Excel 2019整理,用SPSS 22.0数据分析软件进行独立样本t检验。当P<0.05时,用*表示;当P<0.01时,用**表示;当P<0.001时,用***表示。结果以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 黄河鲤新品系F3和F4群体的体长和体质量

黄河鲤新品系F3和F4群体的体长和体质量见图2。F3和F4群体的体长分别为299.86 mm和326.34 mm,体质量分别为605.98 g和778.36 g,2龄黄河鲤新品系F4群体的体长和体质量均显著高于F3群体(P<0.05)。

图2 黄河鲤新品系F3和F4群体的体质量和体长Fig.2 Body weight and body length of F3 and F4 populations of Yellow River common carp new strain同一组标注*或**表示与未标注数据有显著性差异,下同.The same group marked with * or ** indicates significant difference from the unmarked data, et sequentia.

2.2 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉常规营养组成

黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉常规营养组成见图3。2个群体的肌肉水分和粗脂肪含量差异不显著 (P>0.05),F3群体的肌肉粗灰分含量(1.70%)和粗蛋白含量(20.11%)均显著高于F4群体的肌肉粗灰分含量(1.26%)和粗蛋白含量(19.02%)(P<0.05)。

图3 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉常规营养组成(湿质量)Fig.3 Muscle proximate nutrient composition of F3 and F4 populations of Yellow River common carp new strain (wet weight)

2.3 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉氨基酸含量

黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉氨基酸含量见表1。肌肉总氨基酸含量和必需氨基酸含量差异不显著 (P>0.05),但F4群体的必需氨基酸/总氨基酸(51.07%)显著高于F3群体(49.17%)(P<0.05),其中F3群体的肌肉精氨酸含量显著高于F4群体 (P<0.05),而组氨酸和甲硫氨酸的含量显著低于F4群体(P<0.05)。F3群体的肌肉非必需氨基酸含量(91.61 g/kg)、鲜味氨基酸含量(69.15 g/kg)和鲜味氨基酸/总氨基酸(38.36%)均显著高于F4群体(85.25 g/kg、65.34 g/kg、37.51%)(P<0.05),其中天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸和酪氨酸含量显著高于F4群体(P<0.05),而半胱氨酸含量显著低于F4群体(P<0.05)。

表1 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉氨基酸含量 g/kgTab.1 Muscle amino acid content of F3 and F4 populations of Yellow River common carp new strain

2.4 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉脂肪酸含量

黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉脂肪酸含量见表2。肌肉饱和脂肪酸、α-亚麻酸和花生四烯酸含量差异不显著(P>0.05)。F3群体的肌肉棕榈酸、棕榈油酸、油酸、花生一烯酸和单不饱和脂肪酸(42.12%)含量显著高于F4群体(34.39%)(P<0.05),而硬脂酸、芥酸、亚油酸、二十碳五烯酸(0.45%)、二十二碳六烯酸(1.31%)、多不饱和脂肪酸(31.87%)、n-3长链多不饱和脂肪酸(3.73%)和n-6长链多不饱和脂肪酸(27.58%)含量却显著低于F4群体(0.90%、5.42%、41.52%、9.00%、32.23%)(P<0.05)。

表2 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉脂肪酸含量 %Tab.2 Muscle fatty acid profile of F3 and F4 populations of Yellow River common carp new strain

3 讨 论

3.1 黄河鲤新品系F3和F4群体的体长和体质量比较

选择育种是以自然变异为基础,对现有品种进行有计划、有目的反复淘汰和人工选择,以得到具有优良目标经济性状且能够稳定遗传的品系[18]。唐首杰等[14]对“新吉富”罗非鱼(Oreochromisniloticus)选育后期世代F13～F15的研究发现,F13、F14、F153个选育世代的绝对质量增加率分别为 2.39、2.61 g/d和2.74 g/d,其中,F15比F14提高4.98%,F14比F13提高9.21%。本试验结果显示,2龄黄河鲤新品系F4群体的体长和体质量都显著高于F3群体,这表明通过不断地定向性选育,黄河鲤新品系F4群体的生长性能得到显著加强,这一结果与对中华鳖(Pelodiscussinensis)[19]的选育结果一致。国内外对于多种水产经济动物的选育结果都证明,科学系统的选育是选择优良水产品种的有效手段,如团头鲂(Megalobramaamblycephala)“浦江1号”[20]、兴国红鲤(C.carpiovar.singuonensis)[21]、斑点叉尾(Ictaluruspunctatus)[22]、大西洋鲑(Salmosalar)[23]等。

3.2 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉常规营养组成

肌肉品质是水产动物的重要经济性状,肌肉常规营养成分是衡量水产品品质的重要指标,但是鱼类肌肉品质的遗传力很低,通过选育手段进行肉质改良的研究也很少[24]。本试验结果显示,黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉水分和粗脂肪无显著性差异,而F3群体的肌肉粗灰分和粗蛋白含量却都显著高于F4群体,这表明通过不断地群体选育,黄河鲤的肌肉营养成分发生了微量变化,选择育种对于黄河鲤的肉质改良是可能的,但需要多个世代、较长的时间进行定向选育。类似的结果也出现在大黄鱼[24-25]和许氏平鲉(Sebastesschlegeli)[26]的研究中。

3.3 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉氨基酸含量

鱼类肌肉中氨基酸的含量、种类和比例决定了蛋白质的营养价值,必需氨基酸是人体不能合成或合成速度不能满足自身生长发育所必需的氨基酸,其组成与含量是鱼肉营养价值评价的重要指标[27]。本试验中,黄河鲤新品系F3和F4群体肌肉必需氨基酸总含量虽然差异不显著,但是F4群体的必需氨基酸/总氨基酸显著高于F3群体且均高于40%,根据联合国粮食及农业组织和世界卫生组织的理想模式,质量较好的蛋白质氨基酸组成为必需氨基酸/总氨基酸约达40%[28],说明F4群体相对于F3群体能够提供更优质的蛋白质,因此选育过程中,在保证生长性能的同时,必需氨基酸可作为将来选择育种的新方向。在必需氨基酸中,赖氨酸不但能够促进幼体的生长发育,还能增进食欲,提高钙的吸收和积累[29];精氨酸能够促进伤口的愈合,同时也是哺乳动物幼年生长所必需的氨基酸[30]。本试验中,F3和F4群体肌肉赖氨酸含量没有差异,而F3群体的精氨酸含量显著高于F4群体。除必需氨基酸外,鲜味氨基酸含量的高低也是评价鱼肉营养品质的重要指标之一,本试验中F3群体的鲜味氨基酸含量和鲜味氨基酸/总氨基酸显著高于F4群体,其中谷氨酸在脑组织生化代谢和合成多种生理活性物质过程中发挥着重要作用[30],表明黄河鲤新品系F3群体肌肉具有更鲜美的味道,可能是因为F3群体生长速度较慢,鲜味氨基酸能够在长时间的生长过程中积累下来。这也说明在选育过程中,追求生长性能的同时也要保证肌肉品质,不能一味地追求生长速度,而忽略鱼肉的食用性和价值性。

3.4 黄河鲤新品系F3和F4群体的肌肉脂肪酸含量

脂肪酸在人类营养生理活动和食品风味中起着十分重要的作用。鱼类肌肉中的长链多不饱和脂肪酸能够显著地增加鲜味,同时在一定程度上也反映了肌肉的多汁性[31]。本试验中,黄河鲤新品系F3群体和F4群体肌肉饱和脂肪酸、α-亚麻酸和花生四烯酸含量没有显著差异,F3群体肌肉棕榈酸和单不饱和脂肪酸含量显著高于F4群体,棕榈酸是动物机体内从头合成脂肪酸的主要产物,是典型的饱和脂肪酸,有研究表明,棕榈酸具有降低血清中胆固醇含量的作用[32]。鱼类脂肪的合成通常开始于单不饱和脂肪酸的生物合成,而不是多不饱和脂肪酸[33],而单不饱和脂肪酸中的油酸能够降低血糖和低密度脂蛋白胆固醇[34],因此从胆固醇的角度来考虑,黄河鲤新品系F3群体的肌肉更加有助于降低人体血液中的胆固醇。本试验中,F3群体的亚油酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、多不饱和脂肪酸、n-3长链多不饱和脂肪酸和n-6长链多不饱和脂肪酸含量显著低于F4群体,对于大多数淡水鱼类来说,亚油酸和亚麻酸为其必需脂肪酸[35],这些鱼类能够分别利用亚油酸和亚麻酸合成n-6和n-3长链多不饱和脂肪酸[36]。人体内n-3长链多不饱和脂肪酸和n-6长链多不饱和脂肪酸是不能互相转化的,n-3长链多不饱和脂肪酸能够降低血液中的甘油三酯水平,而其中的二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸是鱼类和人类体内十分重要的必需脂肪酸[37],在提高机体免疫系统功能、降低Ⅱ型糖尿病患者血糖、减少炎症反应、防治心脑血管疾病和抗击肿瘤反应等方面具有重要的作用[38],因此黄河鲤新品系F4群体相对于F3群体可作为人类二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等多不饱和脂肪酸更好的膳食来源,对开展黄河鲤高二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸含量的选择育种工作具有重要的理论意义,为培育黄河鲤优质良种打下了重要基础。

4 结 论

综上所述,黄河鲤新品系经过不断的群体选育,F4群体的体质量和体长得到显著提高,分别由299.86 mm、605.98 g提高至326.34 mm、778.36 g。在以生长性能为依据的选育过程中,F4群体肌肉中的必需氨基酸/总氨基酸和多不饱和脂肪酸含量得到显著提高,分别由49.17%和31.87%提高至51.07%和41.52%,尤其是二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸从0.45%和1.31%提高至0.90%和5.42%,但是肌肉中鲜味氨基酸含量却显著下降,由69.15 g/kg降至65.34 g/kg。本试验结果可为以后黄河鲤新品系不断的群体选育提供依据,也为肌肉营养组成方面积累一定的数据。