不同饲料对乌鳢中汞和甲基汞富集水平的影响

施沁璇，孙博怿，朱云海，盛鹏程，林 锋，高 晟，郝贵杰

(1.农业部淡水渔业健康养殖重点实验室，浙江省鱼类健康与营养重点实验室，浙江省淡水水产研究所,浙江湖州 313001；2.桐乡市农业农村局,浙江嘉兴 314500)

乌鳢(Ophiocephalusargus)属鲈形目攀鲈亚目醴科醴属，俗称黑鱼、乌鱼等，属肉食性鱼类，由于其环境适应性强、生长速度快等特点，是我国淡水池塘养殖的主要鱼类品种之一[1]。目前，乌鳢养殖所用的饲料类型主要为冰鲜鱼和水产配合饲料，其中冰鲜鱼仍然为主要的饲料来源，水产配合饲料普及率较低[2]。目前关于不同饲料类型对乌鳢养殖的研究主要集中在对其生长性能、营养品质[3-5]以及对养殖环境的影响[2，6]等方面，但对不同饲料养殖的乌鳢体内重金属富集等安全性研究较少。

重金属汞(Hg)在湖州地区养殖池塘底泥中大量存在造成中等生态风险[7]，乌鳢作为底栖鱼类，处于水生食物链的上层，易通过呼吸、体表接触及摄食等方式富集环境中的汞。元素形态的汞厌氧条件下在硫酸盐还原菌等化学作用下易转化成具有高致毒性的甲基汞[8-10]。汞的甲基化是其进入水生食物链的重要途径，特别是位于水生食物链顶端的食肉型鱼类，其体内积累的汞 90%以上为甲基汞(MeHg)[11]。因此，开展不同饲料对乌鳢体内汞和甲基汞富集水平的研究对于水产品质量安全具有重要意义。本研究拟通过分析比较冰鲜鱼和水产配合饲料两种不同饲料对乌鳢中汞和甲基汞富集水平的影响，以期为进一步推进乌鳢饲料替代推广、加强水产品质量安全监管提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计及材料

本次试验选取浙江省湖州市两个乌鳢养殖场，分别采用冰鲜鱼投喂(TF)和配合饲料投喂(FF)两种方式养殖乌鳢，其中冰鲜鱼养殖试验塘编号为S1，饲料养殖试验塘编号为S2。养殖塘S1、S2养殖面积分别约为2 000、1 330 m2、2亩，平均水深为1.5～2 m，放养密度均约为2.5尾/m2。鱼种、冰鲜鱼及饲料分别购自浙江湖州某鱼种场、山东某冰鲜鱼生产企业和浙江某饲料生产企业。TF组、FF组乌鳢鱼种规格分别平均为(46.0±5.8)g/尾和(55.5±3.2)g/尾。TF组试验时间为2017年9月-2018年10月；FF组试验时间为2017年8月-2018年4月。池塘S1养殖按照乌鳢规格0.25 kg以下时每天投喂冰鲜鱼2次，0.25 kg以上时每天投喂冰鲜鱼1次；池塘S2养殖每天投喂饲料2次；最初日投喂量约占鱼总体质量的3%，养殖过程中按照鱼体规格及前一天的摄食量做适当调整，以投料后1 h内吃完为适宜。试验用水为经处理的周边河水，养殖过程中均不换水。

1.2 样品采集及测定

试验开始后每个月随机捕捞采集乌鳢样品9尾，称量体质量、测量体长、全长并记录。鱼样去皮后分别取其可食部分肌肉、肝脏和肾脏，用组织匀浆机匀浆后放入聚乙烯离心管中，-20 ℃保存，分析备用。总汞、甲基汞含量分别采用NexION2000电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(珀金埃尔默公司)和LC-AFS6000液相-原子荧光联用仪(北京海光仪器有限公司)进行测定，空白标准偏差法评估总汞、甲基汞的检出限分别为0.001 mg/kg、0.004 mg/kg。测定结果以湿重表示。所测样品均测定3个平行值，扣除试剂空白，平行样间相对标准偏差小于5%，并采用国家标准物质进行质量控制。

此外分别采集用于乌鳢养殖投喂的冰鲜鱼和配合饲料，经测定，冰鲜鱼中总汞、甲基汞含量分别为(0.005± 0.002)mg/kg和(0.004± 0.001)mg/kg，饲料中总汞、甲基汞含量分别为(0.010±0.002)mg/kg和未检出。

1.3 数据处理

根据下列公式计算鱼体增重率(WGR，%)、特定生长率(SGR，%/d)和肥满度(CF)：

WGR=(Wt-Wo)/Wo×100%

(1)

SGR=(lnWt-lnWo)/t×100%

(2)

CF=Wi/L3×100

(3)

式中，Wt为试验结束时的体质量(g)，Wo为试验开始时的体质量(g)，Wi为试验第i天时体质量(g)，L为体长(cm)；t为试验时间(d)。

原始数据经Excel 2010初步整理后，采用SPSS13.0进行T检验和相关性分析，显著水平(P)为0.05。作图由Origin8.0完成。

2 结果与分析

2.1 不同饲料对乌鳢生长情况和生长性能的影响

一个养殖周期内TF组和FF组乌鳢的生长情况如图1所示。TF组从放苗至售罄390 d内，随着养殖时间的增加，乌鳢的平均体质量、全长和体长分别增加(442±35)g、(22.9±6.5) cm和(19.8±4.6)cm，均呈现先增加后趋于稳定的趋势。从生长速率看，乌鳢在0～60 d和180～300 d生长速度较快，60～180 d生长速度较缓，180～390 d趋于稳定，生长速度较缓。FF组从放苗至售罄240 d内，乌鳢平均体质量、全长和体长分别增加(286.5±17)g、(14.8±3.4)cm和(12.5±2.9)cm。不同于TF组，FF组乌鳢的平均体质量、全长和体长随养殖时间的增加呈现不断增加的趋势。从生长速率看，乌鳢在0～90 d生长速度较快，90～240 d内生长速度趋缓。

TF组和FF组乌鳢的生长性能如表1所示。TF组390 d生长周期内WGR、SGR和CF分别为960.9%、0.606%/d和1.29，养殖240 d内WGR、SGR和CF分别为687.0%、0.860%/d和1.23；FF组240 d生长周期内WGR、SGR和CF分别为516.2%、0.758%/d和1.37。不同饲料养殖乌鳢240 d内对其生长性能均有显著影响，TF组WGR、SGR均显著高于FF组，FF组CF显著高于TF组，这与原居林等[3]对乌鳢的研究结果相一致。相比配合饲料，冰鲜鱼中动物性蛋白含量较高，易于乌鳢吸收生长，因此，相同养殖周期内TF组乌鳢生长速度高于FF组。然而FF组肥满度显著高于TF组，这可能与配合饲料中碳水化合物含量较高，而鱼类对糖类代谢能力有限导致其转化为脂肪相关[12]。

图1 冰鲜鱼投喂组(TF)及饲料投喂组(FF)乌鳢生长情况Fig.1 Effects on growth situation of O.argus feeding with frozen fish and formulated diet

2.2 不同饲料对乌鳢肌肉中总汞、甲基汞富集水平的影响

一个养殖周期内TF组和FF组乌鳢肌肉中总汞和甲基汞的含量变化如图2所示。在一个养殖周期内，TF组乌鳢肌肉中总汞含量为0.020～0.039 mg/kg，平均含量为(0.030±0.011)mg/kg；肌肉中甲基汞含量为0.009～0.033 mg/kg， 平均含量为(0.023±0.007)mg/kg。从变化趋势看，0～60 d时，TF组肌肉中总汞含量基本稳定，但甲基汞含量快速增加；60～390 d时，TF肌肉中总汞和甲基汞含量均呈现先逐渐降低后趋于稳定的趋势。总汞和甲基汞含量均在270 d时达到最低，分别为(0.020±0.007)mg/kg和(0.018±0.006)mg/kg，在乌鳢售卖时其肌肉中总汞和甲基汞含量分别为(0.023±0.007)mg/kg和(0.020±0.007)mg/kg。

表1 不同饲料对乌鳢生长性能的影响Tab.1 Effects of diet type on growth performances of O.argus

在一个养殖周期内，FF组乌鳢肌肉中总汞含量为0.013～0.019 mg/kg，平均含量为(0.017±0.004)mg/kg；肌肉中甲基汞含量为0.011～0.017 mg/kg，平均含量为(0.015±0.004)mg/kg。从变化趋势看，FF组乌鳢肌肉总汞和甲基汞含量均呈现先增加后缓慢下降的趋势，在乌鳢售卖时其肌肉中总汞和甲基汞含量分别为(0.016±0.005)mg/kg和(0.014±0.004)mg/kg。

结果显示乌鳢养殖全过程中甲基汞含量均符合国家食品安全限量标准[13]，食用风险较低。其次，整个养殖期内不同饲料组乌鳢肌肉中总汞、甲基汞富集水平均表现TF组明显高于FF组。

图2 冰鲜鱼投喂组(TF)及饲料投喂组(FF)组乌鳢肌肉中总汞及甲基汞含量随生长时间的变化特征Fig.2 The time changing characteristics of Hg and MeHg in the muscle of O.argus feeding with frozen fish and formulated diet

2.2 不同饲料对乌鳢肝脏中总汞、甲基汞富集水平的影响

一个养殖周期内TF组和FF组乌鳢肝脏中总汞和甲基汞的含量变化如图3所示。在一个养殖周期内，TF组乌鳢肝脏中总汞含量变化为0.005～0.021 mg/kg,甲基汞含量为0～0.012 mg/kg。从变化趋势看，TF组肝脏中总汞、甲基汞含量均基本稳定；其中总汞含量270 d时到达最低值为0.005 mg/kg，甲基汞含量在300～330 d均未检出。

在一个养殖周期内，FF组乌鳢肝脏中总汞含量为0.004～0.008 mg/kg，甲基汞含量为0～0.007 mg/kg。从变化趋势看，肝脏中总汞和甲基汞含量均随着养殖时间的增加呈现先下降后趋于稳定的趋势；其中肝脏中总汞含量在210 d时达到最低为0.004 mg/kg，肝脏中甲基汞含量在养殖60 d后均为未检出。

结果显示乌鳢在养殖过程中其肝脏中总汞及甲基汞含量均较低，显示总汞和甲基汞在乌鳢肝脏中富集水平总体较低。其次，整个养殖期内不同饲料组乌鳢肝脏中总汞、甲基汞富集水平均表现TF组明显高于FF组。

图3 冰鲜鱼投喂组(TF)及饲料投喂组(FF)乌鳢肝脏中总汞及甲基汞含量随生长时间的变化特征Fig.3 The time changing characteristics of Hg and MeHg in liver tissue of O.argus feeding with frozen fish and formulated diet

2.3 不同饲料对乌鳢肾脏中总汞、甲基汞富集水平的影响

一个养殖周期内TF组和FF组乌鳢肾脏中总汞和甲基汞的含量变化如图4所示。在一个养殖周期内，TF组乌鳢肾脏中总汞含量为0.003～0.021 mg/kg，甲基汞含量为0～0.019 mg/kg。从变化趋势看，TF组乌鳢肾脏中总汞、甲基汞含量在0～90 d均随生长时间有所增加，此后随养殖时间的增加逐渐减低。其中总汞含量240 d时到达最低值为0.003 mg/kg，甲基汞含量在300 d后均未检出。

在一个养殖周期内，FF组乌鳢肾脏中总汞含量为0.005～0.012 mg/kg，甲基汞含量为0～0.010 mg/kg。从变化趋势看，FF组乌鳢肾脏中总汞、甲基汞含量在0～60 d均随生长时间有所增加，此后随养殖时间的增加逐渐减低。其中总汞含量150 d时到达最低值为0.005 mg/kg，甲基汞含量在90 d后均未检出。

结果显示乌鳢在养殖过程中其肾脏中总汞及甲基汞含量均较低，显示总汞和甲基汞在乌鳢肾脏中富集水平总体较低。其次，整个养殖期内不同饲料对乌鳢肾脏中总汞富集水平表现TF组明显高于FF组，但不同饲料对乌鳢肾脏中甲基汞富集水平影响较小。

图4 冰鲜鱼投喂组(TF)及饲料投喂组(FF)乌鳢肾脏中总汞及甲基汞含量随生长时间的变化特征Fig.4 The time changing characteristics of Hg and MeHg in kidney tissue of O.argus feeding with frozen fish and formulated diet

2.4 不同饲料对乌鳢不同组织中甲基汞与总汞比值的影响

TF组和FF组投喂乌鳢不同组织中甲基汞与总汞的平均比值如表2所示。TF组甲基汞与总汞的平均比值在肌肉、肝脏和肾脏中分别为(0.799±0.217)、(0.687±0.337)和(0.546±0.412)，FF组甲基汞与总汞的平均比值在肌肉、肝脏和肾脏中分别为(0.884±0.027)、(0.188±0.373)和(0.286±0.429)。从不同组织看，肌肉中甲基汞与总汞的平均比值显著高于肝脏和肾脏，肌肉中汞大部分以甲基汞的形式存在，肌肉中甲基汞含量平均占总汞含量的84.2%。

表2 不同饲料投喂组乌鳢中甲基汞与总汞比值在不同组织中的分布特征Tab.2 Distribution of the ratio of MeHg to total Hg in different tissues of O.argus feeding with frozen fish and formulated diet

注:表中同行数据上标不同表示差异显著(P<0.05)。表3同

从不同饲料投喂对乌鳢生长过程的影响看(表3)，TF组0～270 d肌肉、肝脏和肾脏组织中MeHg/Hg变化趋势一致，比值均为先增加60 d后趋于稳定；270 d后肌肉中MeHg/Hg略有下降保持稳定，但肝脏和肾脏中MeHg/Hg显著下降。FF组乌鳢肌肉中MeHg/Hg在整个养殖周期始终保持稳定，而肝脏和肾脏中MeHg/Hg分别于60 d和90 d后显著下降。T检验表明，不同饲料对乌鳢肌肉中MeHg/Hg无显著性影响。因此，乌鳢养殖过程中肌肉中MeHg/Hg含量较为稳定，汞大部分以甲基汞的形式存在，且受到不同饲料投喂的影响较小。由于甲基汞毒性较大且比总汞测定复杂，在实验条件不允许等情况下，可以采用测定乌鳢肌肉中总汞的含量来测算甲基汞的富集情况，这与童银栋等[14]对于鱼类的研究结果相一致。此外，T检验显示，TF组乌鳢肝脏中MeHg/Hg显著高于FF组，但不同饲料对乌鳢肾脏中MeHg/Hg无显著性影响，这可能与FF组乌鳢在养殖后期其肝脏和肾脏中甲基汞含量较低无法检出有关，今后需开展进一步研究。

3 讨论

本研究表明不同组织对总汞和甲基汞的富集能力差异显著，肌肉对总汞和甲基汞的富集显著高于肝脏和肾脏，是乌鳢体内总汞和甲基汞的主要富集组织。Hg在乌鳢肌肉中主要是以甲基汞等有机结合态存在，甲基汞由于具有亲脂性且与蛋白结合的特性[15]，主要富集于肌肉组织的脂肪内；肝脏与肾脏是乌鳢的解毒器官，组织中的汞主要以无机汞的形式蓄积[16]，因此毒性较高的甲基汞在肌肉中占总汞的比例较高而在肝脏与肾脏中则较低。相关性分析显示(表4,5)，TF组乌鳢生长周期内肌肉与肾脏内总汞和甲基汞的富集显著正相关，FF组乌鳢生长周期内肌肉与肾脏内甲基汞的富集显著负相关，这可能与汞的游离性较强，生物转化作用影响其在生物体内的含量分布有关[17]。

表3 冰鲜鱼投喂组(TF)及饲料投喂组(FF)乌鳢中甲基汞与总汞比值在不同组织中的变化特征Tab.3 The time changing characteristics of the ratio of MeHg to total Hg in different tissues of O.argusfeeding with frozen fish and formulated diet

乌鳢生长周期内肌肉中总汞、甲基汞含量与体质量与体长等形态学条件的相关性分析显示(表4,5)，乌鳢在养殖过程中肌肉中总汞含量与其体长的相关性较好，这与Peterson等[18]对肉食性鱼类的研究结果相一致。然而本研究发现，TF组乌鳢生长周期内其肌肉中总汞含量与体质量、全长和体长均呈现显著负相关，但其肌肉中甲基汞与体质量、全长和体长间相关性不显著；FF组乌鳢生长周期内其肌肉中总汞含量与其体长呈现显著正相关，肌肉中甲基汞含量则与全长和体长呈现显著正相关，这与现有研究中普遍认为鱼肉中汞含量与其体质量和体长具有显著正相关[19-20]有所不同。这可能与养殖鱼较野生鱼而言，生长速度较快，“生长稀释”[21-24]现象或许对上述鱼体尺寸与汞和甲基汞含量的相关性造成了干扰。

另一方面，摄食不同的饲料对其肌肉中总汞与甲基汞富集水平的影响不容忽视。进一步相关性分析表明，冰鲜鱼和饲料与乌鳢肌肉中总汞含量的相关系数分别为-0.041和-0.079，冰鲜鱼和饲料与乌鳢肌肉中甲基汞含量的相关系数分别为0.233和0.253，两种不同饲料中总汞、甲基汞含量对乌鳢生长周期内肌肉中总汞、甲基汞富集水平均相关性不显著，表明摄食不同的饲料对乌鳢生长过程肌肉中总汞与甲基汞富集水平影响较小。

乌鳢因作为肉食性鱼类且处于食物链上层，其食品安全风险受到广泛关注。本试验中乌鳢在售卖时乌鳢肌肉中总汞和甲基汞的平均含量分别为0.020 mg/kg和0.018 mg/kg，显著低于国内外湖泊、水库等水域中肉食性鱼类的含量[25-27]，这主要因为与池塘养殖乌鳢相比野生淡水鱼类食物链较为简单、生长周期短，不利于总汞、甲基汞等重金属的富集。结合肌肉中总汞、甲基汞含量与乌鳢的生长情况，TF组乌鳢在270 d后肌肉中总汞、甲基汞含量趋于稳定，300 d后体质量与体长等生长状况趋于稳定，因此投喂冰鲜鱼养殖乌鳢建议养殖270～300 d后上市售卖。FF组乌鳢在210 d后肌肉中总汞、甲基汞含量趋于稳定，90 d后乌鳢体质量、全长和体长均随着养殖时间的增加缓慢稳定增加直至210 d已达到售卖规格，因此投喂配合饲料养殖乌鳢建议养殖210～240 d后上市售卖。此外，研究显示FF组在整个养殖过程中总汞和甲基汞含量均低于TF组，且摄食不同的饲料对乌鳢生长过程中总汞与甲基汞富集水平影响较小，这可能与FF组所用鱼苗经过前期驯化等过程，有效减低了鱼苗中总汞与甲基汞含量有关。因此，乌鳢配合饲料养殖较冰鲜鱼养殖更为安全，适宜进一步推广运用。

表4 TF组乌鳢生长周期内不同组织中总汞、甲基汞含量与其他形态学指标间的相关性分析
Tab.4 Correlation analysis of Hg，MeHg enrichment effect with other morphological indexes in different tissuesofO.argusfeeding with frozen fish

注：无色部分为总汞的相关系数，灰色部分为甲基汞的相关系数，**表示在0.01水平上显著相关，*表示在0.05水平上显著相关。表5同。

表5 FF组乌鳢生长周期内不同组织中总汞、甲基汞含量与其他形态学指标间的相关性分析
Tab.5 Correlation analysis of Hg，MeHg enrichment effect with other morphological indexes in different tissues ofO.argusfeeding with formulated diet