不同生境拟穴青蟹螯足肌肉营养品质评价*

苏治南,丁 慧,范航清**,盘远方,邱思婷,钟云旭,童立豪

(1.岭南师范学院,广东湛江 524048;2.广西科学院,广西海洋科学院(广西红树林研究中心),广西红树林保护与利用重点实验室,广西南宁 530007)

尽管中国是世界上少数红树林面积净增加(近20年年均增加1.8%)的国家之一[1],但是全球红树林总面积仍以每年0.16%-0.39%的速度减少,且大部分红树林生态修复工程将植被修复作为唯一目标[2-5],缺乏对红树林湿地资源可持续利用的引导。红树林蓝碳生态农场是在原有老旧养殖池塘的基础上,结合当地潮差特征规划布局,兼顾红树林修复及生态养殖的功能,其中青蟹是红树林修复产出的主要经济物种之一[6,7]。此外,可利用青蟹对红树植物枝干固着动物(以藤壶为主)开展生物防治,在促进红树林健康生长的同时也收获了青蟹成品。以上两种红树林修复模式可为红树林周边居民提供一定的经济收入,但青蟹产量远低于集约化养殖,若不赋予一定的生态溢价,则可能因价格太低而导致该修复模式无法持续推广。走访北部湾沿海的市场发现,天然青蟹的价格是池塘养殖青蟹的1.5倍以上,但红树林修复产出的青蟹常被认为与池塘养殖的一致。

拟穴青蟹(Scyllaparamamosain,以下简称“青蟹”),隶属于节肢动物门(Arthropoda)软甲纲(Malacostraca)十足目(Decapoda)梭子蟹科(Portunidae)青蟹属(Scylla)[8]。研究表明,青蟹肌肉中粗蛋白含量为15.33%,而粗脂肪含量为0.82%,符合高蛋白、低脂肪的营养特点,营养价值较高[9,10]。因受各种因素的影响[11-13],不同生境的青蟹肌肉品质也有所差异,影响因子包括盐度[11]、地理位置[13]、植被状况[10]、养殖模式[14]、饵料种类[12]和生长阶段[15]等。目前,国内外对红树林生态修复产出青蟹的营养品质评价尚无报道。

本研究以红树林生态修复产出青蟹、传统池塘养殖青蟹和天然青蟹作为研究对象,分析其螯足肌肉(以下简称“肌肉”)的脂肪酸、氨基酸含量及营养成分,通过相关评价体系评估红树林生态修复产出青蟹的营养价值,为红树林生态修复产出青蟹的生态溢价提供科学依据,促进红树林生态修复工程生态效益和经济效益的可持续发展。同时,推出红树林生态修复产出青蟹替代天然青蟹的方案,有利于维持天然红树林海区的种群数量,提高生态系统的生物多样性。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究共采集了5种不同生境的青蟹。(1)红树林生态修复产出青蟹2种:a.生态青蟹(ECO),来源于虾塘红树林蓝碳生态农场,该农场是指在废弃虾塘内创造涨落潮条件,少数区域仍保留集约化养殖,其他区域构建红树林湿地,红树林湿地可对部分集约化养殖尾水净化,同时在红树林湿地中投放青蟹养殖;b.藤壶青蟹(NSA),来源于利用青蟹对红树林枝干固着动物(以藤壶为主)防治的红树林修复区。在修复的红树林中设置4 m×4 m 样方(样方用密网密封)投放青蟹幼蟹,幼蟹主要摄食样方内的藤壶长大。(2)天然青蟹(NA)1 种:在天然红树林海区捕获。(3)池塘养殖青蟹2种:a.混饵养殖青蟹(MIPC):在池塘中养殖,投喂人工配合饲料与蟹守螺(Cerithiidaesp.);b.单饵养殖青蟹(MOPC):在池塘中养殖,仅投喂人工配合饲料。5种生境概况及青蟹潜在食物源见表1,潜在食物源参考宋建达[16]的研究结果。

表1 5种拟穴青蟹生境特征及潜在食物源Table 1 Habitat characteristics and potential food sources of 5 types of S.paramamosain

1.2 样品采集

于2021年11-12月收集成熟且质量相近的雄性青蟹,其中生态青蟹、藤壶青蟹和混饵养殖青蟹的种源一致,生长周期也基本一致。将试验青蟹洗净并擦干后运回实验室称重和测量(表2),剪开螯足,取其肌肉置于-18℃冰箱保存待测,1 个青蟹的肌肉为1个重复。

表2 不同生境拟穴青蟹甲壳长、甲壳宽及平均质量(n=3)Table 2 Carapace length,carapace width and mean weight of S.paramamosain from different habitats(n=3)

1.3 样品组成成分分析

水解氨基酸含量按照GB 5009.124-2016 测定,脂肪酸含量按照GB 5009.168-2016测定,蛋白质含量按照GB 5009.5-2016 中的凯氏定氮法测定,脂肪含量按照GB 5009.6-2016 中的索氏抽提法测定,总灰分按照GB 5009.4-2016 中的灼烧法测定,水分含量按照GB 5009.3-2016中的105℃烘干法测定。

1.4 蛋白质品质评价

根据联合国粮食及农业组织(FAO)与世界卫生组织(WHO)于1973年建议的每克氮氨基酸评分标准模式[17]和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所[18]提出的全鸡蛋蛋白质化学评分模式对肌肉营养成分进行营养价值评定,氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、必需氨基酸指数(EAAI)和支链氨基酸与芳香族氨基酸含量的比值(F)[10,11]按以下公式计算:

式中,n为比较的氨基酸数;t为待测样品蛋白质必需氨基酸含量(g/100 g);s为全鸡蛋蛋白质必需氨基酸含量(g/100 g);Val为缬氨酸含量;Leu为亮氨酸含量;Ile为异亮氨酸含量;Phe为苯丙氨酸含量;Tyr为酪氨酸含量。

1.5 数据统计分析

利用SPSS 21.0 软件,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)比较不同生境青蟹肌肉营养品质的差异,P＜0.05为差异显著性水平。

2 结果与分析

2.1 基本营养成分组成

5种不同生境拟穴青蟹肌肉的水分、灰分、蛋白质及粗脂肪含量测定结果见表3。藤壶青蟹肌肉的蛋白质显著低于其他4种。单饵养殖青蟹肌肉的蛋白质含量最高,且显著高于天然青蟹、藤壶青蟹和混饵养殖青蟹。藤壶青蟹肌肉的含水率显著高于生态青蟹和2种池塘养殖青蟹,单饵养殖青蟹肌肉的含水率显著低于天然青蟹。5种不同生境的拟穴青蟹肌肉粗脂肪和总灰分含量差异不显著。

2.2 氨基酸含量及营养品质评价

5种不同生境拟穴青蟹肌肉氨基酸的测定结果见表4。生态青蟹的脯氨酸含量显著高于天然青蟹,两种青蟹的其他非必需氨基酸和必需氨基酸差异不显著。生态青蟹的缬氨酸含量显著高于单饵养殖青蟹,且其蛋氨酸含量显著高于混饵养殖青蟹。5种青蟹比较可知,生态青蟹的总氨基酸和必需氨基酸含量最高,而藤壶青蟹最低。

表4 不同生境拟穴青蟹肌肉氨基酸含量比较(n=3)Table 4 Comparison of amino acid content of S.paramamosain muscle from different habitats(n=3) Unit:mg/g

根据AAS模式,5种不同生境拟穴青蟹的第一限制氨基酸均为蛋氨酸+半胱氨酸(表5)。AAS评价显示,生态青蟹和藤壶青蟹的氨基酸评分低于100的只有1种,而单饵养殖青蟹则有3种,其余两种青蟹有2种。F的大小排序为藤壶青蟹＞混饵养殖青蟹＞生态青蟹＞天然青蟹＞单饵养殖青蟹。

表5 不同生境拟穴青蟹肌肉氨基酸AAS和FTable 5 Amino acid AAS and F of S.paramamosain muscle from different habitats

根据CS模式,5种不同生境拟穴青蟹的第一限制氨基酸均为蛋氨酸+半胱氨酸(表6)。CS评价显示,藤壶青蟹的化学评分低于100的有2种,天然青蟹有3种,单饵养殖青蟹则有6种,其余两种青蟹均有4种。EAAI大小排序为藤壶青蟹＞天然青蟹＞生态青蟹＞混饵养殖青蟹＞单饵养殖青蟹。

表6 不同生境拟穴青蟹肌肉氨基酸CS和EAAITable 6 Amino acid CS and EAAI of S.paramamosain muscle from different habitats

2.3 脂肪酸含量

由表7可知,5种不同生境拟穴青蟹肌肉中有25种脂肪酸,包括10种饱和脂肪酸、5种单不饱和脂肪酸和10种多不饱和脂肪酸。生态青蟹和藤壶青蟹的EPA 显著高于天然青蟹,且生态青蟹的C18:1n9c、C20:1、C18:2n6c显著高于天然青蟹。生态青蟹的C18:1n9c、C20:1、C18:3n3显著高于混饵养殖青蟹,且其C20:3n6显著高于单饵养殖青蟹;藤壶青蟹的C16:0显著低于单饵养殖青蟹。生态青蟹的MUFA显著高于藤壶青蟹、混饵养殖青蟹;生态青蟹和单饵养殖青蟹的EPA+DHA 显著高于天然青蟹;其余各类脂肪酸统计指标差异不显著。

表7 不同生境拟穴青蟹肌肉脂肪酸组成分析(n=3)Table 7 Analysis of fatty acid composition of S.paramamosain muscle from different habitats(n=3) Unit:mg/g

3 讨论

3.1 青蟹基本营养成分的差异

饵料是造成青蟹营养品质差异的主要因子,包括饵料种类、投喂量等[10,12]。5种生境的拟穴青蟹食物源差异较大,其中单饵养殖青蟹和混饵养殖青蟹的养殖条件虽然均为池塘,但是投喂饵料不一致,其肌肉的蛋白质含量存在显著差异,表明饵料种类会对青蟹的营养品质造成影响。生态青蟹、天然青蟹和藤壶青蟹均未直接投喂配合饵料,其饵料种类相比池塘养殖更丰富。黄爱霞等[14]研究发现,野生青蟹的肌肉蛋白质含量(15.98%)较养殖青蟹(18.40%)低,说明在人工筛选的作用下,配合饵料更能促使青蟹蛋白质含量增加。本研究结果表明,单饵养殖青蟹的蛋白质含量最高(17.60%),天然青蟹、藤壶青蟹、生态青蟹和混饵养殖青蟹的蛋白质含量均小于15%,除了饵料种类会造成蛋白质含量增加外,池塘养殖投饵量充足也会促进青蟹肌肉蛋白质含量的增加,该结果与黄爱霞等[14]研究结果相似。此外,藤壶青蟹的肌肉含水率高,可能是样方空间限制导致食物缺少。5种青蟹的粗脂肪和灰分含量差异均不显著,与徐梦谦等[12]的研究结果相似,表明饵料种类未对其粗脂肪和灰分含量造成显著影响。

青蟹生存环境的理化因子也会造成其肌肉营养成分的差异。林沛然[10]研究表明,对红树林林下和光滩2种生境的青蟹投喂相同的饵料,其蛋白质和粗脂肪含量存在显著差异。Azra等[19]研究表明,升温易引起青蟹代谢异常,体内蛋白质被消耗,导致肌肉蛋白质含量下降,进一步说明青蟹生存环境会对其营养成分造成影响。

3.2 青蟹肌肉氨基酸的差异

氨基酸的含量和组成是评价食物营养价值的重要指标,也是影响风味的主要因素[20]。甲壳类动物的氨基酸差异可能受食物源[21]、种源[22]、季节[23]、发育阶段[24]和环境条件[25]等因素的影响。

本研究选取质量相近的成熟青蟹开展试验,比较5种青蟹肌肉的氨基酸含量,其中藤壶青蟹的总氨基酸和必需氨基酸含量均最低,明显低于生态青蟹、单饵养殖青蟹和混饵养殖青蟹,最可能的原因是食物源不同,而生境状况决定了生物的食物源组成[16]。混饵养殖青蟹所投喂的蟹守螺来源于虾塘红树林蓝碳生态农场,生态青蟹的部分食物来源于虾塘红树林蓝碳生态农场其他种类养殖物残留的配合饵料,因此生态青蟹和混饵养殖青蟹的食物源较为接近。藤壶青蟹的生存环境无配合饵料,蟹守螺极少,与生态青蟹、单饵养殖青蟹及混饵养殖青蟹的食物源不同。虽然藤壶青蟹、生态青蟹和混饵养殖青蟹幼蟹的来源一致,但成蟹的氨基酸含量存在差异,可能是生存环境和饵料不同引起的。研究表明,盐度是影响青蟹营养品质最主要的环境因子,盐度过高不利于营养物质的积累[22],本研究的生态青蟹和混饵养殖青蟹生存水体盐度分别为20-30和10-15,但生态青蟹和混饵养殖青蟹的总氨基酸和必需氨基酸含量差异不显著,说明盐度可能不是引起青蟹营养品质差异的因子。Meng等[26]研究指出当地低价值的野生鱼类、虾类和天然蜗牛等可作为青蟹池塘养殖的优质饵料。本研究的藤壶青蟹和生态青蟹的氨基酸评价高于混饵养殖青蟹和单饵养殖青蟹,可能是藤壶青蟹和生态青蟹食物源多样,其饵料为优质饵料。混饵养殖青蟹的氨基酸评价指数和鲜味氨基酸均高于单饵养殖青蟹,也说明多种饵料混养可提高青蟹的营养品质。尽管藤壶青蟹的氨基酸AAS和CS评价最好,但受饵料量的影响,其蛋白质含量较低,若增加其生存空间,则可能更利于其品质的提升。

3.3 青蟹肌肉脂肪酸的差异

脂肪酸组成在一定条件下可以反映机体的营养水平,也可以反映机体摄食状况、健康水平及环境改变时机体的生理生化调节效应[27]。5种青蟹肌肉的总脂肪酸、饱和脂肪酸总量和多不饱和脂肪酸总量差异不显著,该结果与Meng 等[26]的研究结果相似。人工配合饲料常根据养殖动物脂类的需求不同而强化添加某类脂肪酸,以达到提升蟹品质的目的。王健懿[28]研究发现,肌肉中脂肪酸的组成与饲料脂肪酸的组成呈正相关关系;瞿俐俐等[22]、杨印蹼[29]研究发现,投喂不同脂肪源饲料并不会引起肌肉营养成分出现明显差异,主要是因为饲料中的脂肪被肝胰腺吸收后选择性地转运到肌肉等其他组织中[28]。但也有研究表明,青蟹性腺中的总饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量差异显著[26]。因此,为更好地确定青蟹的品质,在今后的研究中应增加对青蟹不同部位营养成分的测定。

蟹肉是DHA 和EPA 的良好来源[21],这两种脂肪酸的比例在2∶1至1∶2的范围内均被认为是优质肉[30]。本研究中5 种青蟹肌肉的DHA/EPA 均在优质范围内,生态青蟹的EPA 和DHA 高于天然青蟹,但略低于单饵养殖青蟹,可能是因为单饵养殖青蟹的主要饵料为人工配合饵料,而人工配合饵料添加了EPA、DHA 或EPA、DHA 的促成物质。根据FAO/WHO 公布的标准,n-3PUFA/n-6PUFA 的比例为0.2被认为是营养均衡的,比例越高则代表营养价值越高,对人体的健康越有利[31]。本研究中5 种青蟹肌肉的n-3PUFA/n-6PUFA 皆大于0.2。此外,生态青蟹的部分不饱和脂肪酸含量显著高于天然青蟹和池塘养殖青蟹,也说明生态青蟹的品质较好。

3.4 生态修复产出青蟹的推广前景

以EAAI为评价标准,数值愈大,表明营养价值愈高[11]。生态修复产出的2 种青蟹的EAAI(112.48和95.35)均大于池塘养殖的2 种青蟹(91.43和72.00),天然青蟹的EAAI居中(96.15)。支链氨基酸与芳香族氨基酸含量的比值以鸡蛋蛋白(2.03)为标准参考值,本研究中藤壶青蟹的品质最佳(F值为2.36),生态青蟹(F值为1.95)、天然青蟹(F值为1.90)和混饵养殖青蟹的品质(F值为1.96)相似,单饵养殖青蟹的品质最低(F值为1.53)。EAAI和F的对比结果表明红树林生态修复产出的青蟹营养价值均高于池塘养殖,高于或接近天然青蟹。基于5种青蟹氨基酸和脂肪酸的比较结果,红树林生态修复产出青蟹的市场推广前景较好。

4 结论

5种不同生境拟穴青蟹的肌肉蛋白质含量高,氨基酸种类齐全,营养均衡,其营养品质的差异主要来源于不同生境引起的食物源差异。生态青蟹和藤壶青蟹的营养品质评价接近天然青蟹,为红树林生态修复产出青蟹的生态溢价提供了支撑。在青蟹养殖过程中,可通过丰富投喂的饵料来提高养殖青蟹的营养品质。