放养模式对日本沼虾生长性状与肌肉营养成分的影响

唐金玉,覃宝利,叶建勇,戴杨鑫

(1.浙江省农业科学院 水生生物研究所,浙江 杭州 310021; 2.江苏省农业科学院 宿迁农科所,江苏 宿迁 223800; 3.杭州市农业科学研究院 水产研究所,浙江 杭州 310024)

池塘养殖是我国淡水养殖业重要的生产形式,其产量约占淡水养殖产品的73.4%[1]。经过长期的摸索和实践,我国淡水池塘养殖已经形成诸多生态、高效且特色鲜明的养殖模式[2-3]。然而,这些模式大多基于经验总结,缺乏科学数据的支撑[4-5]。研究表明,养殖模式的改变会造成池塘理化环境和低营养级生物群落的变化,受此影响,根据生活环境选择相应生存策略的养殖对象的生理、生化指标也会产生差异[6-8]。因此,系统性研究养殖模式对养殖对象和生活环境的影响以及二者之间的关系,对促进我国池塘养殖技术的进步和水产养殖业的可持续发展具有重要意义。肌肉营养是评价水产品质量的重要指标。目前,有关养殖模式对水产品营养价值影响的研究多聚焦于养殖设施[9-11]和饵料种类[12-14]等方面,放养结构对养殖对象肌肉营养的影响鲜见报道。

日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)俗称青虾、河虾,具有生长快、抗病力强、口味鲜美、营养丰富和价格稳定等优点,是我国重要的淡水经济虾类[15]。生产中,其养殖模式因地域差异和生产方式的不同而表现多样,常搭配中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)、加州鲈(Micropterussalmoides)、沙塘鳢(Odontobutisobscura)等水产名特优种类共养[16-17]。目前,有关养殖模式对日本沼虾及其生活环境影响的报道较少。研究发现,不同放养结构可改变日本沼虾养殖中期水体的理化指标和浮游植物,而不同生活环境和食物资源导致野生虾的部分氨基酸、脂肪酸和矿物质含量差异明显[17-18]。鉴于此,推测放养模式会影响日本沼虾的生长性状和肌肉营养成分。本研究评价了日本沼虾+中华绒螯蟹+大鳞鲃(Luciobarbuscapito)+加州鲈+鳜(Sinipercachuatsi)、日本沼虾+沙塘鳢、日本沼虾+鳙(Aristichysnobilis)3种放养模式下虾的生长性状、肌肉营养组成与营养价值,以期为淡水经济虾类养殖模式的优化提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 养殖池塘与放养模式

养殖试验于2018年4—12月在江苏省泗阳县高渡镇周岗村(33°30′14″～33°30′29″N,118°38′1″～18°38′11″E)附近的养殖池塘进行。根据放养结构,设3个处理:T1,日本沼虾(90 kg·hm-2,7月17日投放)+中华绒螯蟹(12 000只·hm-2,5月18日投放)+大鳞鲃(450尾·hm-2,5月6日投放)+加州鲈(450尾·hm-2,5月6日投放)+鳜(450尾·hm-2,5月8日投放);T2,日本沼虾(60 kg·hm-2,7月17日投放)+沙塘鳢(150万尾·hm-2,5月13日投放);T3,日本沼虾(15 kg·hm-2,7月17日投放)+鳙(2 000尾·hm-2,4月28日投放)。实施T1处理的3个池塘的水草类型均为伊乐藻[Elodeacanadensis(Planch.) H. St. John]+菹草(PotamogetoncrispusL.),面积分别为2.00、3.00、0.67 hm2;实施T2处理的池塘中,有2个的水草类型为伊乐藻+菹草,面积分别为2.00、3.07 hm2,另1个水草类型为伊乐藻+茨藻(Najasmarina),面积为1.23 hm2;实施T3处理的2个池塘中,1个无水草,面积17.67 hm2,因面积较大,故设置2处采样点作为重复,另一个有少量的莲(NelumbonuciferaGaertn.),面积8 hm2。池塘所用水体均来自洪泽湖,池塘水深0.5～1.5 m,平均1.0 m。

所用虾种系由洪泽湖野生虾(体长>5 cm)繁育而来的秋季苗,平均体重0.16 g·尾-1。中华绒螯蟹系购自泗阳县高渡镇某养殖户培育的扣蟹,平均规格7.3 g·只-1。沙塘鳢购自江苏省淡水研究所扬中基地,规格1.5～2.0 cm·尾-1。鳙购自浙江省德清县某鱼种场,规格50～60 g·尾-1。

养殖期间,分早(06:00—08:00)、晚(16:00—18:00)两次向池塘投喂饵料。T1处理的池塘在前期投饲蟹配合饲料(粗蛋白含量>38%),后期则以冰鲜鱼为主,待蟹捕捞后停止饵料投喂;T2处理的池塘在养殖中后期投饲南美白对虾配合饲料(粗蛋白含量>40%);T3处理的池塘全程投饲鳙配合饲料(粗蛋白含量>28%)。

1.2 采样与分析

试验虾于2018年12月18日通过地笼收集,并利用集虾箱(85 cm×40 cm×10 cm)和水槽(100 cm×60 cm×55 cm)运回江苏省农业科学院宿迁农科所运河湾基地,分别暂养于基地池塘的9个网箱中(3.0 m×2.0 m×1.5 m)。在网箱中放置喜旱莲子草[Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb]供虾攀援栖息。饥饿24 h后,每个网箱随机挑选附肢完整且体长>4.5 cm的活虾60尾(雌雄各一半),用吸水纸擦干虾体表面的水分后测定全长、头胸甲长、体长和体重,分别精确到0.01 cm和0.01 g。剥去虾壳后,取出腹部肌肉真空冷冻干燥至恒重,研磨后混合均匀,参照文献[18]中的方法测定粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、水分含量,及氨基酸组成、脂肪酸组成和矿物质元素(K、Na、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe、Cr、Cu)含量,测算氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、必需氨基酸指数(EAAI)、动脉粥样硬化指数(AI)和血栓性指数(TI)。

1.3 数据分析

使用Excel 2016软件整理数据。使用SPSS 19.0软件采用单因素方差分析(one-way ANOVA)检验不同放养模式下日本沼虾的生长性状和肌肉营养成分的差异,对有显著(P<0.05)差异的,采用Tukey HSD’s test进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 生长性状

雄虾和雌虾的全长、头胸甲长、体长和体重在3个处理下均呈现显著差异(表1)。不同处理间雄、雌虾的生长指标不同:雄虾中,上述指标由高到低排序为T3>T2>T1;雌虾中,上述指标由高到低排序为T2>T3>T1。

表1 不同处理日本沼虾的生长性状

2.2 常规营养成分

不同放养模式对日本沼虾的粗灰分含量具有显著影响(表2),但对粗蛋白、粗脂肪和水分含量无显著影响。对比发现,T1处理的粗灰分含量显著高于T2。

表2 不同处理日本沼虾肌肉的常规营养成分(以湿重计)

2.3 氨基酸组成

除色氨酸在酸水解过程中被破坏未测定外,共检出氨基酸17种(表3),其中,必需氨基酸(EAA)7种——赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸,半必需氨基酸2种——组氨酸、精氨酸,非必需氨基酸8种——天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、酪氨酸。不同处理的丙氨酸含量差异显著,T1和T2处理的丙氨酸含量显著高于T3。

表3 不同处理日本沼虾肌肉的氨基酸组成与含量(以干重计)

2.4 氨基酸营养品质

根据AAS和CS结果,在排除色氨酸的情况下,日本沼虾肌肉中的赖氨酸评分最高(表4),超过联合国粮农组织(FAO)推荐值和全鸡蛋水平;缬氨酸评分最低,为第一限制性氨基酸。根据AAS评分结果,必需氨基酸由高到低排序为赖氨酸>蛋氨酸-半胱氨酸>苯丙氨酸-酪氨酸>异亮氨酸>亮氨酸>苏氨酸>缬氨酸。根据CS评分结果,必需氨基酸由高到低排序为赖氨酸>亮氨酸>苯丙氨酸-酪氨酸>异亮氨酸>苏氨酸>蛋氨酸-半胱氨酸>缬氨酸。经测算,T1、T2、T3处理的EAAI分别为(73.13±1.76)、(72.09±1.65)、(70.88±0.36),处理间无显著差异。

表4 不同处理日本沼虾肌肉的必需氨基酸组成评价

2.5 脂肪酸组成

日本沼虾肌肉中共检出脂肪酸16种(表5),其中,饱和脂肪酸(SFA)6种、单不饱和脂肪酸(MUFA)4种、多不饱和脂肪酸(PUFA)6种。在16种脂肪酸中,T1和T2处理未检出C20:0和C14:1。不同处理的C18:2 n-6、Σn-6 PUFAs(C18:2 n-6 + C20:2 n-6 + C20:4 n-6)、PUFA含量差异显著,T1、T2处理显著高于T3处理。

表5 日本沼虾肌肉脂肪酸组成及含量

2.6 矿物质元素

不同处理的日本沼虾肌肉中Na、Mn、Zn、Fe含量差异显著(表6),其中,T1处理的Na、Mn含量显著高于T3;T2处理的Mn含量显著高于T3,显著低于T1;T2和T3处理的Zn含量显著高于T1;T2处理的Fe含量显著高于T3。

表6 日本沼虾肌肉的矿物质元素含量

3 讨论

3.1 生长性状

生长性状是评价水产养殖价值的重要指标,主要受环境、基因及二者交互作用的影响[19]。本研究中,虾苗来源一致,养殖水体彼此邻近,水源均为洪泽湖湖水,放养与采样的时间一致,可排除基因、水源、空间、时间等因素造成的差异,所获数据可准确反映放养模式对日本沼虾生长情况的影响。不同处理间,雌、雄虾的全长、头胸甲长、体长和体重差异明显,表明改变放养结构对日本沼虾的生长状况具有重要影响。分析其原因,主要包括:(1)管理措施不同,虾蟹和虾鳢池塘需进行水草养护;(2)人工饵料不同,机体摄取营养的质量与组成相差较大;(3)虾苗放养密度不同,较高密度会压迫其活动空间并减缓生长[20];(4)养殖种类的摄食习性和生态位不同,与日本沼虾竞争的激烈程度分化明显。上述结论表明,放养模式的改变可使养殖环境、食物资源和生态位发生变化,进而影响日本沼虾的生长状况。同时,雌、雄个体对环境的耐受性不同,导致不同模式间雌、雄个体的生长指标差异较大。

3.2 常规营养成分

常规营养成分是评价肌肉品质的重要指标。研究显示,养殖日本沼虾的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和水分的含量分别在15.83%～21.24%、0.10%～1.65%、1.06%～1.37%和75.71%～81.00%[21-24],同野生虾相比变化幅度较大,与放养结构和管理措施造成的养殖环境和食物资源差异较大有关[14]。养殖模式对水产品的粗蛋白或粗脂肪含量具有重要影响[12-13]。本研究中,养殖水体间理化环境和浮游植物群落不同(数据未发表),但各处理日本沼虾肌肉中的粗蛋白和粗脂肪含量差异不明显,表明3种放养模式造成的环境差异不能显著改变粗蛋白和粗脂肪的含量。粗灰分是反映矿物元素营养价值的指标,其含量与Ca2+吸收有关[25]。T1处理下日本沼虾肌肉组织的粗灰分含量显著高于T2处理,表明相对于沙塘鳢,日本沼虾与中华绒螯蟹共养可促进其对Ca2+的吸收。

3.3 氨基酸及其营养品质

以往,有关养殖模式对水产品营养价值影响的报道主要集中在养殖设施[9-11,26-27]和饵料种类[12-14,28-29]上。研究发现,经济鱼、虾类的氨基酸组成相对稳定,不会因养殖模式的变化而改变[9-12,26-29]。然而,有关养殖模式对水产动物氨基酸含量的影响尚存争议。一些研究发现,不同养殖模式会造成红鳍东方鲀(Takifugurubripes)、加州鲈部分氨基酸含量呈现明显差异[10,27];但另有研究认为氨基酸含量主要受品种(品系)、遗传因素等影响,受养殖模式的影响较小[11]。本研究中,除丙氨酸外,各处理的其他氨基酸含量差异不显著,表明3种模式对养殖环境或食物资源的改变可影响日本沼虾肌肉中的丙氨酸含量,但不足以引起其他氨基酸含量的显著变化。本研究中,养殖虾的鲜味氨基酸含量在31.36%～33.24%,与野生虾含量相近[18],表明共养状态下虾肉的鲜美程度与野生虾差别不大。丙氨酸是呈甘味的鲜味氨基酸和虾味氨基酸[12],其在T1和T2处理下的含量显著高于T3,表明前两种养殖模式更有利于虾体中丙氨酸的积累,可能与饵料中氨基酸含量的差异有关。

必需氨基酸指数(EAAI)可反映必需氨基酸含量与标准蛋白质之间的接近程度[12]。本研究中日本沼虾的EAAI处于江苏省4大湖泊野生虾的变化范围(70.51～74.09)之内[18],说明养殖虾的必需氨基酸满足率高,与野生虾的蛋白质营养没有差别。相对而言,T1处理的日本沼虾的EAAI相对较高,表明该模式下日本沼虾肌肉中的必需氨基酸组成与含量更接近标准蛋白质,更符合人体消化吸收必需氨基酸的最佳比例。必需氨基酸评分反映蛋白质构成与利用率之间的关系。在AAS或CS评分模型下,各处理的排序结果相同,表明7种必需氨基酸评分的排序结果与养殖模式无关、而与评分模型有关[18]。T1处理日本沼虾肌肉中的必需氨基酸评分最高,表明该模式下蛋白质被人体利用的效率更高。综上所述,在本研究条件下,T1处理日本沼虾肌肉中的蛋白质更鲜美,氨基酸营养品质更好,可被人体利用的效率更高,其蛋白质营养品质相对高于其他处理。

3.4 脂肪酸

研究发现,养殖模式对红鳍东方鲀[10]、凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)[26]、哈氏仿对虾(Parapenaeopsishardwickii)[30]的脂肪酸营养价值具有重要影响。本研究中,不同处理的日本沼虾肌肉中C20:0和C14:1组成不同,C18:2 n-6、n-6 PUFAs和PUFA含量差异显著,表明放养模式对日本沼虾肌肉的脂肪酸组成和含量具有显著影响。水温、饵料丰度、饵料中的脂肪/蛋白质比、脂肪酸类型及遗传因素是影响脂肪酸组成和含量的重要因素[28,31]。本研究中,排除地理位置、水温、季节变化及遗传因素,可知食物资源是影响虾肉中脂肪酸组成和含量的主要原因。肌肉及组织中的脂肪酸不仅易受食物资源的影响,而且可密切反映食物中的脂肪酸组成[32]。比较发现,T3处理日本沼虾肌肉中的C18:2 n-6含量较低。C18:2 n-6是甲壳类动物的必需脂肪酸,可通过去饱和作用或碳链延伸作用合成长链高不饱和脂肪酸[如EPA(花生五烯酸)、DHA(二十二碳六烯酸)等]来满足自身需求[33],但其只能从自然饵料中获取,自身不能合成[34]。因此,在本试验条件下,T3处理需加强含脂肪酸C18:2 n-6饲料的投饲。

研究发现,n-3 PUFA和n-6 PUFA对预防冠心病、高血压、糖尿病和癌症具有重要作用[34],但二者需维持在一定比例才能有效抑制疾病的发生[35]。根据《中国居民膳食营养素参考摄入量》,n-3 PUFA与n-6 PUFA含量的适宜比值为1∶(4～6),而居民饮食中二者的比例远小于该值[35]。养殖或野生虾肌肉中n-3 PUFA和n-6 PUFA的比例分别为(1.28～3.34)∶1和(1.20～1.66)∶1;因此,在饮食中添加日本沼虾可平衡人体摄食的脂肪酸,维持人体健康。EPA和DHA具有较高的营养保健价值[23],AI和TI对动脉粥样硬化和血栓的形成具有很好的预警作用[35]。本研究中,T1处理的EPA+DHA、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA、总脂肪酸含量相对较均高,而AI和TI相对较低,表明其具有较高的食用价值、营养价值和保健价值。

3.5 矿物质元素

矿物质元素在维持机体生命活动和新陈代谢等方面发挥重要作用。本研究中,日本沼虾肌肉中的Ca、Fe、Zn含量分别为4 584.4～4 835.7、18.12～43.63、56.55～63.27 mg·kg-1,均高于养殖鱼类[29],而Cu、Cr含量均在我国水产品重金属限量标准的安全范围(Cu含量不超过50 mg·kg-1,Cr含量不超过0.1 mg·kg-1)内[14],表明本试验条件下的养殖虾具有良好的营养价值与安全性。矿物质元素可使肌肉呈现不同风味,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]。不同处理的日本沼虾肌肉中Na、Mn、Zn、Fe含量差异显著,表明放养模式对虾肉的营养价值和风味具有重要影响。日本沼虾对矿物质元素有较强的富集作用,其体内的矿物质元素含量受栖息环境和食物资源的影响[23];因此,不同放养模式下日本沼虾肌肉中矿物质元素含量的差异可能与养殖水体或食物资源中矿物质元素的含量差异有关。

综上所述,放养模式对日本沼虾的生长性状,及肌肉中的氨基酸含量、脂肪酸种类和含量、矿物质元素含量等产生显著影响。比较而言,日本沼虾与中华绒螯蟹及少量鱼类共养可促进其对Ca2+的吸收和丙氨酸的积累,提升虾肉的鲜美程度、营养价值和保健价值,是一种较理想的生态养殖模式。但后期,仍需优化日本沼虾的放养密度来改善其生长状况。