基于框鳞镜鲤形体和营养特征的分类研究

张秋亮，艾明艳，卢黄华，熊善柏，赵思明,*

(1.华中农业大学食品科学技术学院，湖北 武汉 430070；2.国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心，湖北 武汉 430070；3.湖北省水产品加工工程技术研究中心，湖北 武汉 430070)

基于框鳞镜鲤形体和营养特征的分类研究

张秋亮1,2,3，艾明艳1，卢黄华1，熊善柏1,2,3，赵思明1,2,3,*

(1.华中农业大学食品科学技术学院，湖北 武汉 430070；2.国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心，湖北 武汉 430070；3.湖北省水产品加工工程技术研究中心，湖北 武汉 430070)

根据不同季节框鳞镜鲤的形体参数、背部和腹部肌肉的营养成分，采用因子分析和系统聚类对框的鳞镜鲤进行特征分类研究。结果表明：框鳞镜鲤在春、夏季的主要形体特征是体形较大，内脏比例较高，鱼皮比例较低；而秋、冬季的特征主要是体形较小，鱼鳞、内脏比例较低而肌肉比例较高。腹部肌肉在春、夏季的主要特征是蛋白质、游离氨基酸、灰分含量较低，而水分含较高；秋季的主要特征是蛋白质和灰分含量较高，水分含量较低；冬季的主要特征是蛋白质、粗脂肪、总糖含量较高，水分较低。背部肌肉在春季的特征是蛋白质、粗脂肪、总糖和灰分含量较低，游离氨基酸和水分含量较高；在夏季的主要特征是粗脂肪和总糖含量较高，游离氨基酸、灰分、水分较低；而在秋、冬两季的特征主要是粗脂肪、总糖和水分含量较低，蛋白质、游离氨基酸及灰分含量较高。

框鳞镜鲤；形体特征；营养成分；因子分析；系统聚类

框鳞镜鲤(Cyprinus carpio var. specularis)原产于德国，简称框鲤。20世纪80年代引进我国，已经在东北地区开始养殖[1-2]。框鳞镜鲤是基因突变的鲤鱼新品种，具有生长速度快、抗病能力强、产量高，而且体形好、肉质细嫩、味道鲜美等特点，深受广大养殖户和消费者的欢迎[3-5]。目前国内外对框鳞镜鲤的研究主要集中在养殖[3]、病害防止[2,6]以及生物育种[7]等方面，而对于形体特征和营养成分方面的研究却相对较少。陈海燕等[1]曾比较了德国镜鲤、散鳞镜鲤及松浦镜鲤的含肉率及对3种镜鲤的营养成分作过分析。Geri等[8-9]研究了不同体质量(39～2776g)和不同生长时间(12、15、18个月)的框鳞镜鲤的形体特征和肌肉化学成分在生长过程中的变化，研究表明框鳞镜鲤体质量在12个月至15个月显著的增加，但在15个月至18个月则停止了生长，体长、体宽及体厚的变化也表现出了相似的结论；从15个月到18个月腹鳍、鱼鳞、鱼头、内脏的比例显著增加，而鱼皮、鱼鳃则显著减少；此外胆固醇、脂肪含量主要受季节的影响，几乎不受年龄的影响。虽然框鳞镜鲤的形体及营养方面有过一些相关的报道，但对于框鳞镜鲤的形体参数、背部和腹部的营养成分在不同季节的分布规律却还未见研究报道。

本实验对不同季节框鳞镜鲤的形体参数及营养成分进行测定，采用因子分析和系统聚类对不同季节的框鳞镜鲤进行分类，旨在研究框鳞镜鲤的形体及营养特征在四个季节的分布规律，为框鳞镜鲤的养殖和加工提供有效的基础数据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

框鳞镜鲤，在长阳隔河岩水库(湖北大明水产科技有限公司网箱养殖基地)养殖一年后，取健康、无病症的鲜活鱼。取样：春季(2009年3月)，n＝12；夏季(2009年6月)，n＝15；秋季(2009年9月)，n＝10；冬季(2009年12月)，n＝10。每次取样选择具有代表性体质量的框鳞镜鲤，每个季节的样本按体质量从小到大排列，4个季节的样本依次编号为1，2，3，…，46，47。

浓硫酸、茚三酮 国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠 天津市风船化学试剂科技有限公司；乙醚天津市德恩化学试剂有限公司；苯酚 天津市东丽区天大化学试剂厂；以上试剂均为分析纯。

101-1AB型电热鼓风干燥箱 天津市泰斯仪器有限公司；微量凯氏定氮仪 湖北恒康化玻仪器公司；722S型可见光分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；马福炉 河南省鹤壁市热工仪器厂；HH-6型恒温水浴锅中国欣灵电气股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 形体参数

用纱布擦干鱼体表水分，测量体质量、体长、体宽、体厚，从腹部开刀进行解剖，收集鱼鳞、鱼头、内脏、鱼皮等各器官组织并称质量。取背部和腹部肌肉，捣碎，混匀，于－18℃冻藏备用。

1.2.2 营养成分

水分含量测定采用105℃干燥至质量恒定法[10]。粗蛋白含量的测定采用微量凯氏定氮法[11]。粗脂肪含量的测定采用索氏抽提法[11]。总糖含量的测定采用硫酸-苯酚法[12]。游离氨基酸含量的测定采用茚三酮比色法[12]。灰分含量的测定采用马福炉挥发至质量恒定法[11]。所有测量数据都以湿基表示。

1.3 频数统计

样本经特征聚类后，每一类的样本数按季节进行频数统计。

式中：nij为第i类中属于第j季节的样本数；nj为第j季节的总样本数。

1.4 数据处理

采用SAS 8.1(Inc.，Cary，NC，USA)的因子分析和系统聚类程序对实验数据进行分析，聚类分析采用离差平方和法，程序代码参考文献[13-14]的方法，因子分析和系统聚类参考文献[15-20]的结果解析。采用邓肯氏(Duncan)多重比较进行显著性分析，P＜0.05为显著，P＞0.05为不显著[14]。

2 结果与分析

2.1 形体参数及背、腹部营养成分

不同季节框鳞镜鲤的形体参数和营养成分的平均值及其显著性检验结果见表1、2。

由表1、2可知，框鳞镜鲤的体质量、内脏、体厚在4个季节均无显著差异，不同季节的肌肉含量存在较显著的差异，春季的肌肉含量最低而冬季的最高，鱼鳞、鱼头、鱼皮、体长、头长、体宽在4个季节的差异较小。背、腹部肌肉的水分在4个季节有较显著的差异，春季水分含量最高而冬季最低；蛋白质的差异性较小，春天的蛋白含量较低，而夏秋冬三季的含量差异不明显；背、腹部的粗脂肪和总糖一般在夏季最高；游离氨基酸、灰分在4个季节的差异性也较小。显著性分析表明框鳞镜鲤的形体和营养成分各指标在不同季节的分布较为复杂，无明显的季节特征(肌肉、水分等少数几个指标除外)，且每个季节各指标的标准偏差都较大，指标的数值分布较宽，这主要是由于影响框鳞镜鲤的形体参数和营养成分的因素较为复杂，除季节、年龄外，性别、发育状况、饲料摄入量等对鱼类的形体和营养成分的也有较大影响。

表1 不同季节框鳞镜鲤的形体参数(±s)Table 1 Body parameters of mirror carps in different seasons (±s)

表1 不同季节框鳞镜鲤的形体参数(±s)Table 1 Body parameters of mirror carps in different seasons (±s)

注：同列小写字母不同，表示差异显著(P＜0.05)。下同。

季节 体质量/g 鱼鳞/% 鱼头/% 内脏/% 鱼皮/% 肌肉/% 体长/cm 头长/cm 体宽/cm 体厚/cm春 893±363a1.53±0.90ab 22.3±4.6ab 15.8±8.0a 7.0±2.1ab 26.8±5.6d 32.0±4.3ab 8.7±1.0ab 10.0±1.5b 4.9±1.4a夏 1034±308a2.77±2.76a 22.7±3.4ab 16.5±5.6a 5.4±1.3b 38.3±6.8c 35.1±4.3a 9.3±1.2a 10.7±1.5ab 5.8±1.0a秋 799±424a 0.34±0.34b 24.0±5.8a 12.3±13.7a 8.7±3.5a 43.6±7.1b 28.0±3.5c 7.6±1.1c 10.4±1.2ab 5.2±1.0a冬 891±350a 0.23±0.30b 19.3±3.5b 18.2±6.4a 7.0±1.8ab 50.2±2.8a 30.5±4.1bc 8.3±1.1bc 11.6±1.3a 5.8±1.1a

表2 不同季节框鳞镜鲤的背部和腹部的营养成分(±s)Table 2 Nutritional composition in back and abdominal muscles of mirror carps in different seasons (±s)

表2 不同季节框鳞镜鲤的背部和腹部的营养成分(±s)Table 2 Nutritional composition in back and abdominal muscles of mirror carps in different seasons (±s)

腹部季节 水分/% 蛋白质/% 粗脂肪/% 总糖/% 游离氨基酸/% 灰分/% 水分/% 蛋白质/% 粗脂肪/% 总糖/% 游离氨基酸/% 灰分/%背部春 83.1±1.6a14.2±1.3b1.05±0.52c 0.36±0.23bc0.14±0.05a 0.93±0.13b 83.09±1.2a 13.8±1.4b 0.82±0.32c 0.30±0.24b 0.14±0.05a 0.90±0.16b夏 80.0±1.1b16.4±1.7a7.92±2.12a 0.67±0.17a 0.12±0.11a 1.26±0.34a 80.12±1.2b 15.8±1.7a 6.71±1.47a 0.61±0.23a 0.09±0.02b 1.20±0.36a秋 80.0±1.0b17.3±2.3a2.94±0.84b 0.24±0.1c 0.17±0.03a 1.24±0.16a 80.16±1.0b 16.5±1.8a 2.85±0.60b 0.29±0.13b 0.15±0.03a 1.22±0.11a冬 78.3±1.1c15.6±3.4ab2.98±1.19b 0.44±0.3b 0.18±0.03a 1.24±0.32a 78.58±1.3c 17.0±1.7a 3.24±1.12b 0.35±0.19b 0.15±0.02a 1.25±0.24a

表3 形体参数的公因子载荷系数与方差贡献Table 3 Factor loading coefficients and variance contribution rates of body parameters

2.2 公因子的提取

2.2.1 基于形体参数的公因子提取

对框鳞镜鲤的10个形体参数(表1)进行因子分析，得到前4个初始公因子的载荷系数及方差贡献(表3)。

由表3可知，4个公因子包含了原指标信息的83.5%；第1公因子F1主要反映框鳞镜鲤的形体信息(体形和体质量)，第2公因子F2主要反映肌肉和鱼鳞比例的信息，F3主要反映了下脚料内脏的比例而F4则主要反映鱼皮的含量信息。

2.2.2 基于背部营养成分的公因子提取

对框鳞镜鲤的6个背部营养成分指标(表2)进行因子分析，得到前4个初始公因子的载荷系数及方差贡献(表4)。

表4 背部营养成分指标的公因子载荷系数与方差贡献Table 4 Factor loading coefficients and variance contribution rates of back nutritional components

由表4可知，4个公因子包含了原指标的86%信息；第1公因子F1主要反映的是框鳞镜鲤的能量组分信息(粗脂肪和总糖)，公因子F2主要反映灰分和水分含量信息，F3主要反映鲜味成分游离氨基酸，F4则反映了蛋白质的含量信息。

2.2.3 基于腹部营养成分的公因子提取

对框鳞镜鲤的6个腹部营养成分指标(表2)进行因子分析，得到前4个初始公因子的载荷系数及方差贡献，结果见表5。

表5 腹部营养成分的公因子载荷系数与方差贡献Table 5 Factor loading coefficients and variance contribution rates of abdominal nutritional components

由表5可知，4个公因子包含了原指标信息的90.1%；第1公因子F1主要反映水分和粗脂肪的信息，第2公因子F2主要反映蛋白和灰分的信息，第3公因子F3主要反映鲜味成分游离氨基酸以及第4公因子F4反映的是总糖含量。

2.3 聚类分析

根据框鳞镜鲤的形体参数、背部和腹部的营养成分的公因子得分分别对47组样本进行系统聚类，聚类结果见图1。

图1 聚类分析树形图Fig.1 Cluster analysis tree

由图1可知，基于形体参数及背部和腹部的营养成分的公因子聚类分别都将样本划分为4个特征类(如图中粗实线所示)，统计量R2分别为0.912、0.889及0.897，表明这3种聚类都达到了极显著水平。

表6 不同季节框鳞镜鲤的特征描述Table 6 Characteristic description of mirror carps in different seasons

将聚类后各特征类的样本数按季节进行频数统计，并结合形体参数、背部和腹部的营养成分对框鳞镜鲤的各类特征进行描述，频数统计结果、特征描述及各特征类指标的数值范围见表6。

由表6可知，基于形体和营养成分所划分的各特征类具有较明显的季节特征。春季的框鳞镜鲤主要具有第二类形体特征、第一类腹部和背部营养特征，表现为：体形较大、体质量较大，内脏比例较高而鱼皮的比例较低；腹部肌肉蛋白质、游离氨基酸、灰分含量较低，而水分含量较高；背部肌肉蛋白质、粗脂肪、总糖和灰分含量较低，游离氨基酸和水分含量较高。夏季主要具有第二类形体特征、第一类腹部营养特征以及第三类背部营养特征，表现为：体形较大、体质量较大，内脏比例较高而鱼皮的比例较低；腹部肌肉蛋白质、游离氨基酸、灰分含量较低，而水分含较高；背部肌肉粗脂肪和总糖含量较高，而游离氨基酸、灰分、水分较低。秋季的框鳞镜鲤主要具有第三类形体特征、第四类腹部营养特征以及第二类背部营养特征，表现为：体形较小、体质量较小，鱼鳞、内脏比例较低而肌肉比例较高；腹部肌肉蛋白质和灰分含量较高，水分含量较低；背部肌肉粗脂肪、总糖和水分含量较低，蛋白质、游离氨基酸及灰分含量较高。冬季主要具有第三类形体特征、第三类腹部营养特征以及第二类背部营养特征，表现为：体形较小、体质量较小，鱼鳞、内脏比例较低而肌肉比例较高。腹部肌肉蛋白质、粗脂肪、总糖含量较高，水分较低；背部肌肉粗脂肪、总糖和水分含量较低，蛋白质、游离氨基酸及灰分含量较高。

此外春、夏季的第一类形体特征以及冬季的第二类形体特征在这三个季节也占有一定的比例。

3 结 论

不同季节框鳞镜鲤的形体参数和营养成分的显著性分析表明框鳞镜鲤的形体、背部和腹部营养成分各指标在不同季节的分布较为复杂，无明显的季节特征(肌肉、水分等少数几个指标除外)；对框鳞镜鲤的形体参数、背部和腹部肌肉营养成分指标分别进行因子分析，所对应的公因子累积方差贡献率依次为83.5%、86%和90.1%，因此，可采用新的公因子代替原指标进行研究；分别根据形体、背部和腹部营养成分的公因子得分对框鳞镜鲤进行聚类，3种聚类都将样本划分为4个特征类且聚类分析都达到极显著水平。聚类结果表明，基于形体、背部和腹部营养成分所划分的各特征类在4个季节的分布具有明显的季节特征。

[1] 陈海燕, 刘明华. 德国镜鲤, 镜鲤及松浦镜鲤的含肉率及肌肉营养成份的分析[J]. 水产学杂志, 1996, 9(6): 26-27.

[2] 宫会顶, 王武民, 张卓. 池塘养殖镜鲤主要病害的治疗及综合防治措施[J]. 中国水产, 2008 (9): 67-68.

[3] 成凤莲, 王珊. 水库网箱养殖框镜鲤的试验[J]. 内蒙古农业科技, 2005(7): 294-295.

[4] 徐彦兵, 郭贵良, 刘英海, 等. 北方地区池塘培育大规格框镜鲤鱼种高产技术[J]. 科学种养, 2009(10): 43.

[5] 孙效文, 鲁翠云, 曹顶臣, 等. 镜鲤体重相关分子标记与优良子代的筛选和培育[J]. 水产学报, 2009, 33(2): 177-180.

[6] 张忙友. 框镜鲤粘孢子虫病防治新技术[J]. 科学养鱼, 2009(9): 50-51.

[7] 金万昆, 俞丽, 杨建新, 等. 框鳞镜鲤♀×青鱼♂杂种F1胚胎发育和仔鱼早期发育初步研究[J]. 水产学报, 2006, 30(1): 21-28.

[8] GERI G, POLI B M, GUALTIERI M, et al. Body traits and chemical composition of muscle in the mirror carp (Cyprinus carpio var. specularis)as influenced by age[J]. Aquaculture, 1995, 129(1/4): 335-336.

[9] GERI G, LUPI P, PARISI G, et al. Morphological characteristics and chemical composition of muscle in the mirror carp (Cyprinus carpio var.specularis) as influenced by body weight[J]. Aquaculture, 1995, 129(1/4):323-327.

[10] 万建荣. 水产食品化学分析手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社,1993: 27-329.

[11] 张水华. 食品分析[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2004: 52; 96; 129;156.

[12] 黄晓钰, 刘邻渭. 食品化学综合实验[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2002: 106-138.

[13] 阮桂海. SAS统计分析实用大全[M]. 北京: 清华大学出版社, 2003:253-304.

[14] 余家林, 肖枝洪. 多元统计及SAS应用[M]. 武汉: 武汉大学出版社,2008: 123-208.

[15] LI Wenchin, HARRIS D, YU Chungsan. Routes to failure: Analysis of 41 civil aviation accidents from the Republic of China using the human factors analysis and classification system[J]. Accident Analysis and Prevention, 2008, 40(2): 426-434.

[16] ARONNIEMI M, SAINIO J, LAHTINEN J. Aspects of using the factor analysis for XPS data interpretation[J]. Surface Science, 2007, 601(2):479-489.

[17] BECUE-BERTAUT M, PAGES J. Multiple factor analysis and clustering of a mixture of quantitative, categorical and frequency data[J]. Computational Statistics & Data Analysis, 2008, 52(20): 3255-3268.

[18] 于源, 张敏. 大豆组织蛋白产品特性指标的因子分析[J]. 食品科学,2008, 29(4): 135-137.

[19] 荣建华, 谭汝成, 刘友明, 等. 方便米饭加工原料选择模型的研究[J].粮食与饲料工业, 2008(4): 3-5.

[20] 李伟, 程超, 张应团, 等. 不同火棘果实功效成分的聚类分析[J]. 食品科学, 2008, 29(9): 207-210.

Classification Studies of Mirror Carp Based on Physical and Nutritional Characteristics

ZHANG Qiu-liang1,2,3，AI Ming-yan1，LU Huang-hua1，XIONG Shan-bai1,2,3，ZHAO Si-ming1,2,3,*
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China；2. National R & D Branch Center for Conventional Freshwater Fish Processing, Wuhan 430070, China；3. Aquatic Product Engineering and Technology Research Center of Hubei Province, Wuhan 430070, China)

Factor analysis and system clustering were used to study the classification of mirror carps in different seasons based on body parameters and nutritional composition in their back and abdominal muscles. The results showed that the major body characteristics of mirror carps in spring and summer exhibited larger bodies, higher proportion of viscera and lower proportion of skin; in contrast, mirror carps in autumn and winter had smaller bodies, lower proportion of scale and viscera, and higher proportion of fish muscle. The major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in spring and summer revealed lower contents of proteins, free amino acids and ash, and higher content of water; the major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in autumn had higher contents of proteins and ash, and lower content of water; the major nutritional characteristics of abdominal muscle from mirror carps in winter had higher contents of proteins, crude fat and total sugar, and lower content of water. The major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in spring revealed the lower contents of proteins, crude fat, total sugar and ash, and higher contents of free amino acids and water; the major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in summer had lower contents of crude fat and total sugar, and lower contents of free amino acids, ash and water; the major nutritional characteristics of back muscle from mirror carps in autumn and winter had lower contents of crude fat, total sugar and water, and higher contents of proteins, free amino acids and ash.

Cyprinus carpio var. specularis；body characteristics；nutrient；factor analysis；system clustering

TS201.4

A

1002-6630(2011)05-0249-05

2010-07-02

国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目(NYCYTX-49-23)

张秋亮(1984—)，男，硕士研究生，研究方向为水产品加工与贮藏。E-mail：zql0516@yahoo.cn

*通信作者：赵思明(1963—)，女，教授，博士，研究方向为食品大分子结构及功能特性。

E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn