太湖花鳖和清溪乌鳖形态学、生物学指标和营养组成的比较研究

齐 明，刘 伟，周 钦，陈 则，王 扬，马文君，杨 珍，施文瑞，孟庆辉，郑天伦*

(1.浙江省水产技术推广总站，杭州 310012；2.浙江大学生命科学学院，杭州 310058；3.浙江省嘉善县美华水产养殖场，浙江嘉兴 314100)

中华鳖(Pelodiscussinensis)隶属于爬行纲(Reptilia)龟鳖目(Testudoformes)鳖科(Trionychidae)鳖属，其肉质鲜美，兼具食药价值，是我国重要的水产养殖品种[1]。我国中华鳖野生资源丰富，长期的地理隔离，形成多样的地方品系，其在形态、体色和生长等方面的差异，也为中华鳖的选育和进化研究提供了多样性的材料[2-5]。太湖花鳖(Taihu strain ofP.sinensis)为长江中下游地区特有的中华鳖品系，主要外部特征为体型近似圆形，腹部多为黄色或是黄白色且存有明显的不规则黑色斑块，背甲上多为油绿色或是灰绿色，其上也有圆形黑斑零星分布；其野生资源主要集中于江浙地区，在浙江嘉兴和湖州地区已经形成特色养殖产业[6]。清溪乌鳖(Qingxi black strain ofP.sinensis)是基于太湖花鳖中体色黑化的野生个体进行选育的新品种，其腹部多为统一的灰色或是黑灰色，这是与太湖花鳖外观最大的区别，其背部多为青灰色或黑灰色伴有圆形黑斑[7](图1)。两者皆因口感好和营养价值高，成为浙江地区极具特色的水产养殖品种，市场前景较好。

图1 太湖花鳖和清溪乌鳖外部图像Fig.1 External photo ofthe Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

外部形态是种质判别最直观有效的手段之一，通过多元统计分析形态差异来进行生物种质资源评估、保护以及品种改良的研究较多[3，8，9]，也为变异品种的中华鳖形态学研究提供了参考。目前对中华鳖的研究多集中在不同地理群体之间的形态学、养殖模式、营养组成和病害防治等领域[9-12]，针对中华鳖群体内因变异产生品种(系)分化的形态学特征、营养组成的比较研究尚未报道。因此本研究以太湖花鳖和清溪乌鳖为研究对象，开展形态差异、生物学指标及营养组成三个方面的研究，解读群体分化对中华鳖形体改变以及品质的改变，以期为中华鳖的良种选育和种质资源保护提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本研究取太湖花鳖(以下简称“花鳖”)和清溪乌鳖(以下简称“乌鳖”)各30只(雄雌鳖各15只)，均于2022年10月采自浙江省嘉兴市嘉善县美华水产养殖场，为同期放养的苗种，全程使用海皇饲料(海皇饮料开发有限公司，杭州)投喂，经池塘养殖3年的性成熟个体，花鳖体质量675～883 g[雌鳖：(730.21±31.50) g，雄鳖：(778.97±49.19) g]；乌鳖体质量538～729 g[雌鳖：(540.80±40.47) g，雄鳖：(663.49±42.05)g]。

1.2 形态指标测量及数据预处理

使用乙醚对两种中华鳖进行活体麻醉后，对其23项形态学可量性状进行测定，包括体质量、体高、背部指标(背甲长、背甲宽、背甲周长)、腹部指标(腹甲长、腹甲宽、腹甲凹宽、后侧裙边宽、裙边厚)、头颈指标(头长、头宽、头高、眼间距、吻长、吻突长、吻突宽、颈长、颈宽)、四肢指标(左前肢长、左后肢长)和尾部指标(尾宽、尾长)。长度使用游标卡尺(精度为0.01 mm)和拍照在Image J软件中进行测定，体质量使用电子天平(精度为0.01 g)进行测定，形态学测定参考中华鳖国家标准(GB21044-2007)[14]、孙燃等[13]、张海琪等[7]在中华鳖形态学研究中的测量方法。

为消除个体差异对形态指标分析的影响，不同体质量的中华鳖以背甲长为基数，进行形态学比例性状的转化，得到22个比例性状用于后续分析。根据MAYR等[15]75%的规则，计算比例性状的差异系数，以此来评估花鳖和乌鳖是否存在群体分化；差异系数计算公式为：差异系数=(M1-M2)/(S1+S2)，其中M1和M2为两比较群体形态性状的均值，S1和S2为其标准差。

1.3 生物学指标测定

形态学指标测定结束后，解剖去除内脏，取其背甲，剪去裙边，用电子天平(精度为0.01 g)分别称重，分别计算裙边指数(裙边重/体质量×100%)、背甲重占比(背甲重/体质量×100%)和可食净重占比(去内脏和背甲重/体质量×100%)，最后取四肢肌肉和裙边3尾混样后存于自封袋后，-80 ℃冰箱中冻存待测[11，16]。

1.4 营养成分测定

肌肉中水分含量的测定采用减压烘干法[17]，灰分含量的测定采用高温灼烧法[18]，粗脂肪含量的测定采用索氏抽提法[19]，粗蛋白含量的测定采用凯氏定氮法[20]。以碱性水解法测定肌肉和裙边中色氨酸的含量，其他18种氨基酸(含羟脯氨酸)使用氨基酸自动分析仪进行测定(日立L-8900全自动氨基酸分析仪，日本)[21]；脂肪酸含量使用气相色谱-质谱联用仪(Agilent 7890A-5975C型，上海)进行测定[22]。每项营养学指标检测设置5个生物学重复。根据粮食与农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)1973 年建议的氨基酸评分(AAS)标准模式和鸡全蛋蛋白质的氨基酸模式，分别计算AAS和化学评分(CS)[23]，以此来评定花鳖和乌鳖的氨基酸营养价值。

1.5 数据处理

鉴于中华鳖雌雄个体在形态、生理生化等方面的二态性，对形态学比例性状、生物学指标测定和营养成分指标所得数据进行雌雄分组，使用R语言ks.test函数和bartlett.test对数据进行正态性检验和方差齐性检验，之后使用t.test函数进行独立样本t检验，显著水平设为P<0.05，极显著水平设为P<0.01，分析结果用平均数±标准差(mean ± SD)表示。采用R语言中的prcomp函数、cluster代码包和scatterplot3d代码包，对形态比例性状数据进行主成分分析和聚类分析并绘图[24]。

2 结果

2.1 形态学指标

从表1的22项比例性状看，雌雄花鳖和乌鳖在形态学比例性状方面的差异基本一致，主要表现为花鳖的体质量/背甲长、背甲宽/背甲长、腹甲长/背甲长、背甲周长/背甲长、颈长/背甲长、颈宽/背甲长、左前肢长/背甲长和左后肢长/背甲长8项比例性状均显著或极显著大于乌鳖；而乌鳖的体高/背甲长、头宽/背甲长、头高/背甲长和眼间距/背甲长4项比例性状均显著或极显著大于花鳖，其余比例性状无显著差异。根据MAYR等[15]75%的规则，两品种(系)的差异系数大于1.28，可判定为亚种之间的分化；差异系数小于1.28，可判定为种内的正常水平差异。结果显示仅有体质量/背甲长、背甲宽/背甲长和左后肢长/背甲长三项指标的差异系数大于1.28(见表1)，其余指标的差异系数均小于1.28。

表1 花鳖和乌鳖形态学性状比例(n=15)Tab.1 The proportion of morphological traits of the Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=15) %

22项比例性状经过主成分分析，共获得3个主成分，累计贡献值为72.97%。第一主成分(PC1)特征根为4.063，方差贡献率为37.56%，反映了不同类别中华鳖的背甲、腹甲、颈部和四肢的特征；第二主成分(PC2)特征根为3.810，方差贡献率为24.34%，反映了体高、头宽和头高的特征；第三主成分(PC3)特征根为1.016，方差贡献率为11.07%，反映了后侧裙边宽的特征(见表2)。提取主成分1、2、3绘制三维PCA散点图(图2)，散点投影结果显示雌雄花鳖和雌雄乌鳖之间相互分离，无重叠。对22项比例性状进行聚类分析(图3)，可见花鳖和乌鳖存在明显的种(系)内群趋同性和种(系)间差异性，种内又因性别差异分为2类群体。

表2 各比例性状主成分分析Tab.2 The principal component analysis of each proportional traits

图2 花鳖和乌鳖形态学比例性状主成分分析图Fig.2 The plots of principal component analysis of the proportion traits of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

图3 花鳖和乌鳖比例性状聚类分析图Fig.3 The plots of cluster analysis of proportion traits of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensisTH_F：雌性花鳖，TH_M：雄性花鳖，WB_F：雌性乌鳖，WB_M：雄性乌鳖。

2.2 生物学指标

由表3可知，雌雄花鳖和雌雄乌鳖在生物学指标方面的差异基本一致。花鳖的裙边指数略大于乌鳖；在可食净重占比方面，花鳖显著大于乌鳖；乌鳖的背甲重占比远大于花鳖。

表3 花鳖和乌鳖生物学指标统计分析(n=5)Tab.3 Statistical analysis of biological indexes of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.3 常规营养成分分析

由表4可知，雌雄花鳖和雌雄乌鳖的肌肉含水量和粗灰分含量无显著差异；粗蛋白含量，雌雄花鳖均显著低于雌雄乌鳖；而粗脂肪含量，雌雄花鳖均显著高于雌雄乌鳖。

表4 花鳖和乌鳖肌肉常规营养指标统计分析(n=5)Tab.4 Statistical analysis of nutrient indexes in muscles of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.4 氨基酸组成及含量分析

花鳖和乌鳖的肌肉中均检测出18种氨基酸(表5)，氨基酸总量(TAAs)分别为17.81、18.07、17.82和17.88 g/100 g，均为雌雄乌鳖略高于雌雄花鳖。在花鳖和乌鳖中，所有的氨基酸含量高低顺序一致，其中含量最高的为谷氨酸(Glu)，天冬氨酸(Asp)和赖氨酸(Lys)次之。就必需氨基酸而言，花鳖和乌鳖肌肉必需氨基酸的总量(EAAs)分别为7.21、7.37、7.11和7.40 g/100 g，均为雌雄乌鳖显著高于雌雄花鳖。其中缬氨酸(Val)、赖氨酸(Lys)含量均为雌雄花鳖显著高于雌雄乌鳖；而亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)的含量均为雌性乌鳖显著高于雌性花鳖，雄鳖之间无显著差异；其余必需氨基酸含量在比较组间无显著差异。而组氨酸(His)、精氨酸(Arg)两种半必需氨基酸(SEAAs)，花鳖和乌鳖之间无显著差异。从非必需氨基酸方面来看，花鳖和乌鳖肌肉非必需氨基酸的总量(NEAAs)分别为1.98、1.97、1.96和2.00 g/100 g，雌雄乌鳖和雌雄花鳖之间无显著差异。但其组分含量存在一定的差异，雄性花鳖的脯氨酸(Pro)含量显著高于雄性乌鳖，而雌性花鳖的显著低于雌性乌鳖；雌雄乌鳖的酪氨酸(Tyr)含量显著高于雌雄花鳖；丝氨酸(Ser)和胱氨酸(Cys)含量在花鳖和乌鳖之间无显著差异。在呈味氨基酸方面，花鳖和乌鳖肌肉呈味氨基酸的总量(DAAs)分别为6.75、6.98、6.66和6.86 g/100 g，均为雌雄乌鳖显著高于雌雄花鳖。其中，雌雄花鳖的谷氨酸(Glu)含量显著低于雌雄乌鳖；丙氨酸(Ala)的含量，雄性花鳖极显著低于雄性乌鳖，而雌鳖之间无显著差异；天冬氨酸(Asp)和甘氨酸(Gly)含量在花鳖和乌鳖之间无显著差异。

表5 花鳖和乌鳖氨基酸指标统计分析(n=5)Tab.5 Statistical analysis ofthe index of amino acids of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5)

就氨基酸分类组成评价蛋白质质量而言，花鳖和乌鳖肌肉中的必需氨基酸/总氨基酸的含量比值(EAAs/TAAs)分别为50.46%、51.01%、50.70%和51.44%；必需氨基酸/非必需的含量比值(EAAs/NEAAs)分别为80.59%、84.44%、81.82%和85.54%；呈味氨基酸/总氨基酸的含量比值(DAAs/TAAs)分别为37.88%、38.65%、37.36%和38.35%。EAAs/NEAAs和DAAs/TAAs两项指标，均为雌雄乌鳖显著高于雌雄花鳖，EAAs/ TAAs无显著差异。

本研究中测得花鳖和乌鳖裙边中羟脯氨酸含量分别为16.08、15.77、16.12和15.69 g/100g，均为雌雄花鳖显著高于雌雄乌鳖。

由表6可知，在氨基酸评分标准(AAS)中，Leu为花鳖和乌鳖的第一限制性氨基酸；Val为雌雄花鳖和雄性乌鳖的第二限制性氨基酸，而雌性乌鳖的第二限制氨基酸为Met+Cys。在化学评分标准(CS)中，Met+Cys为花鳖和乌鳖的第一限制性氨基酸；Val为雌性花鳖和雄性乌鳖的第二限制性氨基酸，而雄性花鳖和雌性乌鳖的第二限制氨基酸为Leu。花鳖和乌鳖的必需氨基酸指数(EAAI)分别为80.86、85.42、80.61和86.12。

表6 花鳖和乌鳖肌肉氨基酸评分、化学评分和必需氨基酸指数Tab.6 The AAS，CS and EAAI in the muscle of the Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis

表7 花鳖和乌鳖脂肪酸组成统计分析(n=5)Tab.7 Statistical analysis of the content of amino acids of Taihu strain and Qingxi black strain of P.sinensis(n=5) %

2.5 脂肪酸组成分析

花鳖和乌鳖的肌肉中均检测出21种脂肪酸，包括9种饱和脂肪酸，5种单不饱和脂肪酸，7种多不饱和脂肪酸。总体而言，花鳖和乌鳖肌肉脂肪酸组成及含量大致相同，其区别主要在于雌雄乌鳖肌肉中的C17：0的含量显著高于雌雄花鳖；雌性乌鳖肌肉中的C18：0、C24：1、C20：3三种脂肪酸含量显著高于雌性花鳖，但雄鳖之间无显著差异；雄性乌鳖肌肉中的C20：0、C24：0和C20：4三种脂肪酸含量显著高于雄性花鳖，而雌鳖之间无显著差异；而雌性花鳖肌肉中C20：0含量显著高于雌性乌鳖。

就脂肪酸分类和品质而言，花鳖和乌鳖肌肉中饱和脂肪酸(SFAs)含量分别为31.89%、31.64%、30.92%和32.88%；单不饱和脂肪酸(MUFAs)含量分别为30.50%、30.55%、30.16%和30.71%；多不饱和脂肪酸(PUFAs)含量分别为30.94%、31.98%、30.58%和32.72%；EPA+DHA的含量分别为12.63%、12.98%、12.39%和12.82%；各类型脂肪酸在花鳖和乌鳖之间无显著差异。

3 讨论

3.1 花鳖和乌鳖形态特征及生物学指标差异比较

花鳖和乌鳖之间是否因体色变异而引起外部形态的变化，尚未有系统的研究。本研究中对花鳖和乌鳖的22个比例性状分析，发现12个比例性状存在显著差异，进一步经过主成分降维分析，其差异聚焦为花鳖的背甲宽、腹甲长、背甲周长和四肢等骨架相关的比例指标大于乌鳖，这与金晶等[3]和梁伟宏等[9]在不同品种(系)中华鳖形态的差异性状的研究结果类似；由此可以推测，与乌鳖相比，花鳖的骨骼结构较大，可以附着生长更多肌肉[25]。解剖分析结果表明，花鳖的可食净重较高，也印证了这点推论。与花鳖相比，乌鳖的眼间距及头部指标较大，但四肢和颈部指标较小，表明其视觉能力较强且运动能力较弱，符合脊椎动物运动与视觉异步进化的特征[26]。

比例性状的主成分和聚类分析结果显示，花鳖和乌鳖无散点重叠和明显的聚类分支，表明花鳖和乌鳖存在明显的形态差异。根据MAYR等[15]75%的规则，两物种的形态指标差异系数大于1.28，可判定为亚种之间的分化；差异系数小于1.28，可判定为种内的正常水平差异。本研究中仅体质量/背甲长、背甲宽/背甲长和左后肢长/背甲长三项指标的差异系数大于1.28，其余指标均小于1.28，表明花鳖和乌鳖尚未达到亚种分化水平，也进一步证明花鳖和乌鳖的种质同源性。

中华鳖兼具食用和保健功效，其肌肉和裙边以烹饪食用为主，而背甲多用于提取胶原蛋白、可溶性钙磷和微量元素[27]，三者皆有重要的经济价值。本研究发现，花鳖的可食净重占比高于乌鳖，可以推测花鳖的出肉率较高，食用价值较高。乌鳖的背甲宽、背甲周长等比例指标均小于花鳖，而背甲重占比要高于花鳖，可能与其可溶性钙磷含量较高有关，增加了背甲骨密度[28]，其更适于可溶性钙类保健产品的开发。

3.2 花鳖和乌鳖常规营养成分差异比较

常规营养作为衡量营养品质的基础指标。本研究中采集的花鳖和乌鳖在相同的饲养条件，其粗脂肪和粗蛋白含量存在显著差异，表明乌鳖因体色异化导致肌肉营养组成也发生相应的改变，这与喻亚丽等[29]和陈师师等[30]研究中中华鳖常规营养成分因品种而异的结果一致。肌肉中的蛋白和脂肪含量是评价肉类营养价值的重要指标[31]，本研究中的花鳖和乌鳖肌肉中粗脂肪和粗蛋白含量分别为0.43%～0.56%和18.08%～18.89%，是典型的低脂肪、高蛋白组成，符合当下人们的膳食需求[32]，是一种优质的动物性食物。

3.3 花鳖和乌鳖氨基酸差异比较

氨基酸的种类和数量决定了蛋白质的营养价值。本研究中花鳖和乌鳖均检测出18种氨基酸，其中含量较高为谷氨酸、天冬氨酸和赖氨酸等。这与佛罗里达鳖(Apaloneferox)、中华鳖日本品系、淮河鳖和黄河鳖的肌肉氨基酸组成的结果一致[29，33]。花鳖肌肉中大部分氨基酸、半必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸含量与乌鳖大致相同。

本研究中的花鳖和乌鳖的必需氨基酸/总氨基酸的比值范围为50.46%～51.44%、必需氨基酸/非必需氨基酸的比值范围为80.59%～85.54%和必需氨基酸评分在AAS和CS评分模式下均接近或大于1。对比FAO/WHO提出的必需氨基酸占比40%、必需氨基酸/非必需的含量60%和必需氨基酸评分标准三种必需氨基酸评价标准，表明花鳖和乌鳖的肌肉均为优质蛋白。乌鳖肌肉氨基酸的EAAI 指数和必需氨基酸/总氨基酸的比值高于花鳖，可以推测乌鳖的氨基酸营养价值高于花鳖。此外，乌鳖的呈味氨基酸含量也显著高于花鳖，表明其风味也优于花鳖。值得注意的是，乌鳖肌肉中的酪氨酸含量显著高于花鳖，这是由于酪氨酸参与黑色素的合成代谢[34]，进而导致乌鳖体色的黑化。

中华鳖的裙边作为重要的可食用组织，其胶原蛋白含量决定了中华鳖的品质。羟脯氨酸作为一种亚氨基酸，是胶原蛋白中特征氨基酸[35]；在本研究中测定花鳖和乌鳖的裙边中羟脯氨酸含量发现，花鳖裙边中羟脯氨酸的含量高于乌鳖，推测花鳖裙边中胶原蛋白的含量高于乌鳖。

3.4 花鳖和乌鳖脂肪酸差异比较

影响水产品的风味和营养价值的另一个重要指标就是脂肪酸的种类和含量[36]。在本研究中，花鳖和乌鳖肌肉中均检测出21种脂肪酸且各组分含量差异不大，但较中华鳖日本品系、淮河鳖、黄河鳖肌肉中脂肪酸种类要多[29]，表明花鳖和乌鳖的脂肪酸组成种类较为丰富。进一步分析脂肪酸类型发现，花鳖和乌鳖的SFAs∶MUFAs∶PUFAs =(30.92～31.89，31.64～ 32.88)：(30.16～30.50，30.55～30.71)：(30.58～30.94，31.98～32.72)，三类脂肪酸的含量接近1∶1∶1，表明花鳖和乌鳖的脂肪酸组成较为均衡[37]，因此花鳖和乌鳖的肌肉是较为理想的膳食脂肪酸来源，对人体健康具有重要意义。

Ω-3长链多不饱和脂肪酸中的EPA(C20∶5)和DHA(C22∶6)对人体的神经系统发育、提高记忆力和视力以及改善心脑血管功能等方面有着重要作用[38]；但人体自身合成速率较低，需要通过饮食来获取[39]，其含量被公认为是健康均衡饮食的重要指标。本研究花鳖和乌鳖肌肉中的EPA+DHA两种脂肪酸总含量分别为12.39%～12.63%和12.82%～12.98%，虽然两者之间无显著差异，但其含量高于黄河鳖、日本鳖、佛罗里达鳖、赣江中华鳖和黄沙鳖[29，33，40]，说明花鳖和乌鳖较其他种类的中华鳖，有更好的保健食用价值。

4 结论

综上所述，乌鳖是基于体色黑化进行特定选育的新品种，导致其与花鳖在形态学上存在差异，但两者之间尚未达到亚种分化水平。两者的营养组成接近，较其他中华鳖品系而言，花鳖和乌鳖均为营养价值较高的中华鳖品种(系)，但乌鳖的营养价值和风味更优，而花鳖的出肉率和裙边胶原蛋白含量更高。因此，可将花鳖和乌鳖分别作为优质的中华鳖种质资源进行保护；后续综合生长、抗病等性状，并结合本研究结果进行选择性的养殖生产和品种选育。