罗非鱼质量安全与营养品质学科动态研究

李柳,徐锦华,杨臻,穆迎春,程波,孙慧武,乔璐*

(1.中国水产科学研究院,农业农村部水产品质量安全控制重点实验室,北京100141;2. 上海海洋大学,食品学院,上海 200120)

罗非鱼(Oreochromismossambicus)原产于非洲,又名“非洲鲫鱼”,是目前世界上重要的淡水养殖鱼类之一,具有生长快,繁殖能力强、食性杂、病害少、适应性强、肉厚刺少等特点[1-2]。罗非鱼是一种营养价值较高的优质淡水鱼类,蛋白含量高,脂肪含量低,且含有人体所需的8种必需氨基酸,所含的氨基酸中谷氨酸含量最高,属于联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)及世界卫生组织(World Health Organization, WHO)框架下优质蛋白源范畴。同时,罗非鱼还富含有益于人体的多种维生素及钾、钠、磷、镁等矿物质[3-4]。

根据FAO发布的数据显示, 2020年,全球养殖罗非鱼总产量为558.45万t,较2015年增长了12.13%,占全球养殖有鳍鱼类总产量的9.72%。其中全球内陆养殖罗非鱼总产量为547.71万t,占全球内陆养殖有鳍鱼类总产量的11.15%,仅次于草鱼(Ctenopharyngodonidellus),排第二。2022年,全球有125个国家和地区养殖了罗非鱼,中国仍然是养殖罗非鱼的最大生产国[5]。与此同时,印度尼西亚、埃及、泰国和菲律宾等国家是养殖罗非鱼的主要国家。根据《2023中国渔业统计年鉴》数据,2022年全国罗非鱼养殖总产量为173.89万t,比上年增长4.59%,占淡水养殖鱼类的6.42%[6]。

罗非鱼养殖区域分布不平衡,因罗非鱼对环境温度要求较高,其养殖区域主要集中在南方地区[7]。广东、海南、广西、云南、福建为罗非鱼养殖的主要产区,产量占全国的97.30%。其中,广东省以75.7万t位居全国罗非鱼养殖产量第一[6]。本研究通过对 2017—2022 年罗非鱼质量安全与营养品质学科主要研究机构、文献、专利及标准发布等情况进行统计和分析,明确罗非鱼质量安全与营养品质学科研究现状、发展趋势以及今后需重点关注的领域,旨在为科研人员了解领域研究基础及掌握研究方向提供参考。

1 国内外罗非鱼研究热点

1.1 国外主要研究机构及项目

国际上对罗非鱼质量安全与营养评价的科研课题多为国家农业部/国家科学技术学会/研究所资助项目或大学资助研究课题,研究国家包括美国、巴西、泰国、埃及、马来西亚、墨西哥、沙特阿拉伯、印度、埃塞俄比亚等国家。近6年国际上研究罗非鱼的学术论文3 000篇左右,其中质量安全与营养评价的研究文献不足10%;近6年未检索到国际上各国发布的罗非鱼质量安全与营养评价相关的国家标准和行业标准;罗非鱼授权的专利多为养殖及养殖技术方面的研究,未涉及罗非鱼质量安全与营养评价。国际上罗非鱼质量安全与营养评价的主要研究机构及研究内容见表1。

表1 国际上罗非鱼质量安全与营养评价主要研究机构及研究内容Tab.1 Main research institutions and contents of tilapia quality safety and nutrition evaluation in the world

1.2 国内主要研究机构及项目

中国涉及罗非鱼质量安全与营养评价的科研课题200余项,覆盖自然科学基金、国家重点研发计划、国家质量监督检验检疫总局科技项目、国家现代农业产业技术体系建设专项和各省级项目,以及研究院所科研项目和公益性行业专项。近6年共发表学术论文2 000篇以上,其中涉及罗非鱼质量安全和营养评价相关的研究文献600篇左右;授权罗非鱼相关的发明专利/实用新型专利700余项,其中内容多为罗非鱼育种、养殖、养殖尾水处理、加工包装、运输、饲料包装等,涉及罗非鱼质量安全与营养评价的不足5%;国内罗非鱼质量安全与营养评价的主要研究机构及研究内容见表2。

表2 国内罗非鱼质量安全与营养评价主要研究机构及研究内容Tab.2 Main research institutions and contents of quality safety and nutrition evaluation of tilapia in China

表3 中国发布的罗非鱼相关标准Tab.3 Tilapia standards issued by China

2 国内外学科研究动态

2.1 国外学科研究动态

2.1.1 文献检索总结

设置Tilapia和detection、standard、risk assessment、authentication、nutritional quality等关键词进行文献检索,发现近6年国际上关于罗非鱼质量安全发表的文献多为生物危害检测和药物残留检测及风险评估,包括罗非鱼致病菌(如链球菌、气氧单胞菌)检测[20-21]、罗非鱼可能感染的病毒(如湖病毒)检测[8-9]、抗生素药物检测[16-17]、农兽药检测[12,15]和风险评估等,此外还涉及了重金属污染物检测[23]和生物毒素检测[18-19];罗非鱼营养品质评价有关的文献多为日粮中添加功能性添加剂或不同日粮对罗非鱼生长性能、营养价值、血液参数、肠道形态、免疫功能和抗氧化等的影响[14,27-29],少数文献研究内容为罗非鱼营养品质评价。

2.1.2 罗非鱼国际标准查询

梳理国际标准化组织(International organization for standardization, ISO)、国际食品法典委员会(Codex alimentarius commission, CAC)、FAO国际食品数据系统网络等国际组织关于食品品质评价、分等分级的技术文件、数据库等,ISO关于食用农产品具有完善的标准体系,但针对罗非鱼的相关标准未检索到;梳理欧盟发布的指令条例及法规,欧盟对肉类、奶类、蛋类的分类评级标准多侧重于外观等品质,而非质量安全或营养成分,且未有针对罗非鱼的相关标准发布;梳理澳大利亚发布的食品标准,已有小麦等级标准和肉类等级标准,但并未发布罗非鱼等级标准。通过系统的查询及梳理ISO、CAC、EU/EC欧盟指令条例、澳新标准等,发现近年来国际上未发布罗非鱼质量安全与营养评价相关的标准。

2.1.3 国外学科研究动态分析

近年来国际上针对罗非鱼质量安全与营养评价方面缺乏寄生虫和真菌、危害物(如持久性有机污染物)风险评估及营养品质评价与分等分级研究;对于罗非鱼质量安全和营养品质方面的相关标准还有待探究。罗非鱼质量安全与营养品质问题是影响其国际竞争力的关键因素,应构建罗非鱼质量安全与营养品质指标体系,制定质量安全与营养品质相关标准,加强罗非鱼研究体系建设。

2.2 国内学科研究动态

2.2.1 文献检索情况

设置罗非鱼、检测、标准、风险评估、营养、品质等关键词进行检索,发现近6年国内关于罗非鱼发表的文献中质量安全及营养评价方向研究均有涉及,其中质量安全方向研究包括生物危害(无乳链球菌[57-58]、嗜水气单胞菌[59]、湖病毒[60]、霍乱弧菌[59]等)检测、农兽药(磺胺类药物、喹诺酮类药物、氯霉素和孔雀石绿等)残留检测[64-66]、重金属检测[61]、有机污染物检测[67]等;营养评价方向研究包括贮藏方法和条件对罗非鱼质构、蛋白质和风味物质、生物胺、脂质组学等影响[74]及不同养殖方式、饲料条件和制作过程对罗非鱼品质的影响[76-78]等。

2.2.2 罗非鱼专利情况

以“罗非鱼”为关键词,共检索罗非鱼相关的发明专利/实用新型专利700余项,专利申请内容多为罗非鱼育种、养殖、加工、运输、饲料等相关方向。罗非鱼育种专利涉及基因组选择育种方法、杂交育种方法、提高抗病性能育种方法及耐盐育种装置等;罗非鱼养殖专利涉及分级陆基推水集装箱式水产养殖技术、养殖装置、养殖水质监控装置、饲料投喂装置、污水处理装置及高密度养殖方式等;罗非鱼加工专利涉及清洗装置、加工用磨皮机、冷冻装置、自动化一体式加工装置、保鲜装置、烘干装置、损伤检测装置等;罗非鱼运输专利涉及苗种高密度运输、无水运输、运输设备等;罗非鱼饲料专利涉及饲料制备装置、饲料投喂装置、肉质改良配合饲料制备、饲料添加剂研发及制备、饲料运输装置等。涉及罗非鱼质量安全与营养品质分等分级环节的专利数不足5%。目前,渔业向着现代化转型,罗非鱼产业在提高产量的同时更应注重环境保护、可持续发展和水产品品质提升方面的技术研发和专利布局。

2.2.3 罗非鱼标准情况

以“罗非鱼”为关键词对相关标准进行检索,共检索到标准47条,现行有效的为41条,已废止的为6条。其中有4条为国家标准,16条为农业农村部(原农业部)牵头制订的水产行业标准,其余21条均为省级部门牵头制订的地方标准。标准涉及病毒检测技术规范、链球菌病诊断规程、养殖技术规程、冻罗非鱼及其加工技术规范、质量安全管理技术规范、苗种性别鉴定、亲本保存技术规范、病害防治技术规范、饲料生产技术规范等多方面。罗非鱼相关标准涉及面相对较广,罗非鱼标准体系已经建立起初步框架,但其中行业和省级地方标准占比较大,国家标准相对缺乏,限制性大,应加强罗非鱼标准体系的构建,同时完善行业标准及地方标准。

综上,近年来国内关于罗非鱼质量安全与营养评价方面的研究成果颇多,但是针对罗非鱼生物毒素、危害因子风险评估、功能性营养因子的分析及罗非鱼品质分级的研究尚不足,且缺乏罗非鱼分等分级标准。国内标准中国家标准较少,行业标准和地方标准较多,相关标准还需补充和完善,应加强罗非鱼标准体系的构建,提升市场风险的主动防控能力。

3 学科发展趋势

随着中国渔业的发展,国内水产品质量安全与营养品质评价体系不断完善。近年来国际上关于罗非鱼质量安全和营养评价发表的文献多为生物危害检测和药物残留检测及风险评估,包括罗非鱼致病细菌和病毒检测[8-9]、抗生素及农兽药检测和风险评估等[12, 15],且已有研究开展了重金属污染物检测[23]和生物毒素检测[22],但缺乏寄生虫和真菌、危害物(如持久性有机污染物)风险评估及营养品质评价与分等分级研究,且缺乏罗非鱼质量安全与营养品质相关标准。国内近年来发表的文献主要包括生物危害检测[59]、农兽药残留检测[63,66]、重金属检测[61]、有机污染物检测等;营养评价方向研究包括贮藏保鲜[73-74]、不同养殖方式[68,76]、饲料条件[77]和加工过程[78]对罗非鱼品质影响等。但是针对罗非鱼生物毒素、危害因子风险评估、功能性营养因子分析及罗非鱼品质分级的研究尚不足。且罗非鱼相关标准虽涉及面相对较广,但国家标准较少,行业和地方标准较多,限制性大。中国虽作为主要的罗非鱼生产国之一,但在罗非鱼质量安全管控体系建立方面还不够完善,与发达国家间存在一定差距。罗非鱼质量安全与营养品质问题是制约其国际竞争力的重要因素,国内应加强罗非鱼质量安全与营养品质指标体系的构建,制定和完善相关标准,加强罗非鱼研究体系建设。

3.1 高效准确快速检测技术开发

检测技术是罗非鱼质量安全管控的基础,研究和开发高效准确的快速检测技术是构建罗非鱼质量安全与营养品质指标体系的重要内容。国内外已在罗非鱼农兽药残留、致病细菌和病毒、重金属等危害物检测方面初步构建了技术平台。以近几年兴起的湖病毒为例,湖病毒是一种新型的RNA病毒,能够使罗非鱼致死率高达80%以上,针对湖病毒已经建立了一系列的检测方法,包括逆转录聚合酶链式反应(Reverse transcription polymerase chain reaction, RT-PCR)、实时荧光定量RT-PCR和套式RT-PCR等[80]。Phusantisampan等[81]提出了一种高灵敏度、实用性的实时荧光反转录环介导等温扩增(Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification, RT-LAMP)方法,此方法可实现现场快速检测。精准定量检测技术一般对于人员和设备要求高、前处理复杂、耗时长、成本高等[82];而快速检测技术虽克服了设备昂贵、操作复杂等缺点,但灵敏度和定量分析方面无法达到高标准[83]。中国是罗非鱼生产第一大国,对于疾病早期预警和危害物质动态监测是保证罗非鱼质量安全必不可少的一步。因此,需要开发灵敏度高、选择性好、操作简便、成本低廉的高效准确快速检测技术,开发相应适配的便携装置,实现检测的地理环境兼容化,为罗非鱼质量安全检测提供技术支持。

3.2 全面营养品质评价

营养品质评价是“大食物观”下顺应市场和消费者需求的重要环节,也是提质增效和实现以质论价的基础。罗非鱼营养品质受品种[3]、养殖方式[76]、环境条件[72]及加工方式[2]等因素的影响。国内对罗非鱼营养品质方面开展了一定的研究,探讨了通过改变养殖方式、饲料情况及其加工方法来改善罗非鱼外观、质构、营养价值和风味物质等,但对其功效因子探究及鉴定等方面还有待深入研究。应挖掘影响罗非鱼营养品质的功效因子,完善其营养品质鉴定指标,并开发高效准确的鉴定技术。同时创建罗非鱼营养指标数据库,依据数学建模方法构建罗非鱼综合评分标准,对罗非鱼进行分等分级。

3.3 风险形成探索

风险评估是建设罗非鱼质量安全体系的核心。但罗非鱼风险评估中其对危害物质认识不足,除常规的农兽药、重金属和微生物等危害物质,抗性基因和新形态危害因子等的研究缺乏,各危害物质之间存在的相互作用及效应研究不够深入,使其未能成为一个完整的研究链条。因此,需加强对形成风险的危害物质进行探究,开发在多重危害物质叠加作用时精准识别关键因素的技术和开发精准识别产业链中风险发生关键环节的技术及研究各危害物质之间的调控关系,实现准确的风险评估。