养殖大黄鱼肌肉品质评价及其营养调控的研究进展

蒋慧琪，王晶,2，汪愈超，冯凤琴,2*

（1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，农业农村部农产品采后处理重点实验室/浙江省农产品加工技术研究重点实验室，杭州 310058；2.浙江大学宁波研究院，浙江 宁波 315100）

我国拥有辽阔的沿海和内陆水域，鱼类等水产品资源极为丰富。作为我国特有的海洋经济鱼种，大黄鱼因其肉质鲜美，营养价值高，而深受消费者的喜爱。20世纪70年代前，随着大黄鱼需求量的不断上升，野生大黄鱼捕捞年产量近10万t，是我国海洋主要捕捞对象之一[1]。然而，过度捕捞及其对海洋生态环境的破坏造成野生大黄鱼资源日渐枯竭，大黄鱼的人工培育成为满足实际需求的重要途径。近年来，我国养殖大黄鱼规模快速发展，2019年产量达到22万5 549 t，较2018年增长13.93%[2]。然而，与野生大黄鱼相比，养殖大黄鱼体色变浅，脂肪含量较多，腥味较重，而呈味物质和不饱和脂肪酸少，严重影响了大黄鱼的风味品质，不利于大黄鱼养殖的可持续发展[3-4]。因此，如何改善养殖大黄鱼品质成了大黄鱼养殖业健康发展的关键问题之一。目前，用于改良养殖鱼类品质的方法主要包括遗传选育、养殖环境改善和饲料营养调控3 种，其中饲料营养调控被认为是一种安全有效的改良方法。

1 大黄鱼品质的评价

随着物质生活的极大丰富，消费者对食品营养、品质和安全提出了更高的要求，希望养殖大黄鱼的风味品质能够达到野生大黄鱼的标准。因此，国内外学者对野生和养殖大黄鱼的外观特征、肌肉的质量和风味、感官评分、质构特性和肌纤维组织学特征等方面的差异开展了大量的比较研究。

1.1 体色

鱼的体色是评判鱼体品质和新鲜程度的直观指标，直接影响着消费者的购买喜好。野生大黄鱼良好的肥满度和金体朱唇深受消费者喜爱，而随着高密度集约化养殖的发展，养殖大黄鱼出现了体色变浅的现象，极大影响了大黄鱼的商业价值[5]。通常，影响鱼类体色的因素主要有遗传、养殖环境及营养物质。YI等[6]探究了虾青素和维生素E对养殖大黄鱼体色的影响，发现饲料中添加这2 种物质无法显著提高大黄鱼皮肤的亮度，但大黄鱼皮肤的黄色值和类胡萝卜素含量会随着虾青素和维生素E添加量的增加而升高。另外，YI 等[7]研究了不同比例的叶黄素和角黄素对大黄鱼生长性能和体色的影响，结果显示：与对照组相比，实验组大黄鱼存活率、生长速率、饲料转化率均未出现显著性差异，其背部的黄色值（b*）随着叶黄素比例的降低而减少，角黄素比例的增加则会提高大黄鱼背部的红色值（a*）；此外，单独使用叶黄素显著降低了大黄鱼腹部的红色值，而单独使用角黄素显著降低了大黄鱼腹部的黄色值。

1.2 肌肉质地

肌肉质地是鱼类品质的四大要素之一，是反映鱼片机械加工的重要属性，在很大程度上影响着鱼肉的消费体验质量。鱼肉硬度、弹性、恢复性、黏附性、咀嚼性、内聚性等参数通常可用来描述鱼肉的质地属性。野生大黄鱼与养殖大黄鱼在肌肉质地上存在较大差异，这可能与鱼体大小、饲料、水分含量、蛋白质含量、脂肪含量以及水分和脂肪的分布等因素有关[8]。孟玉琼等[9]对比研究了野生大黄鱼与配合饲料养殖大黄鱼之间主要品质指标的差异，发现饲料养殖大黄鱼肌肉的黏附性、内聚性、弹性、咀嚼性、pH及碱不溶性羟脯氨酸含量较野生大黄鱼均显著降低，而饲料养殖大黄鱼肌肉的汁液流失率、失水率、失脂率、水溶性蛋白质及碱溶性羟脯氨酸含量显著升高。这表明与野生大黄鱼相比，饲料养殖大黄鱼的肌肉品质明显降低，可能与其摄食的饲料营养有关。

鱼肉的质地特征与肌纤维的直径和密度密切相关。通常，在肌纤维体积一定时，肌纤维直径越小，则肌纤维密度越大，肌肉的肉质越鲜嫩[10]。同时，高密度肌纤维也有利于维持肌肉结构的完整性和减少肌肉裂纹。此外，肌肉中胶原蛋白的含量、成熟度和交联水平也与鱼肉质地有关。胶原蛋白主要通过蛋白间的相互交联来带动整个骨骼肌，并决定了肌肉的形态。胶原蛋白通常分为碱溶性和碱不溶性蛋白。HAGEN等[11]研究发现，肌肉剪切力只与碱不溶性胶原蛋白呈正相关，而碱不溶性胶原蛋白是一种成熟的胶原蛋白。这表明鱼类肉质可通过肌肉胶原蛋白含量和成熟程度来评价。

1.3 营养成分

水分在鱼类肌肉中的占比通常为70%～80%，是鱼肉的主要成分之一。一般用持水力来衡量肌肉组织保持水分的能力。肌肉的pH和脂质的氧化程度是决定肌肉持水力的关键因素。脂肪和蛋白质也是鱼肉中重要的营养成分，同样会对肌肉的颜色、质地、营养成分、风味等食用品质产生直接影响[12]。郭全友等[13]对比研究了野生大黄鱼与养殖大黄鱼品质间的差异性，发现养殖大黄鱼的粗脂肪含量为10.74%～14.00%，显著高于野生大黄鱼（9.76%），而野生大黄鱼的粗蛋白含量（21.02%）显著高于养殖大黄鱼（17.05%～17.35%）。此外，不同养殖模式和饵料均会对养殖大黄鱼品质产生影响。李松等[14]研究发现，相较于筏式小网箱养殖鱼，多通框网箱的养殖方式可增加鱼体的运动量，改善鱼的肉质，同时，还可提高养殖大黄鱼肉中水分和蛋白质含量，并降低脂肪含量，从而提升养殖大黄鱼营养品质。这为深入探究与优化养殖模式和研发新型饲料添加剂来提高养殖大黄鱼品质提供了数据支持。

1.4 风味

大黄鱼肉的风味是多种物质共同作用的结果，其风味的好坏直接影响着鱼肉的可接受性。尽管对鱼肉的风味目前仍没有清晰的定义，但是通常会以嗅觉和味觉等感官对鱼肉的风味品质进行评价[15]。鱼肉的气味和滋味共同构成了鱼类的风味。气味是由挥发性芳香物质的组成和含量决定的，新鲜鱼肉的气味一般与溴苯酚、各种醇类化合物和羰基化合物有关，而胺类、挥发性含硫化合物、挥发性低级脂肪酸的生成是鱼肉腐败并散发异味的主要原因。滋味取决于鱼肉中非挥发性的滋味活性物质，主要包括含氮和不含氮化合物。不同含氮化合物（各种游离氨基酸、小分子肽、有机碱、核苷酸及其化合物等）在鱼肉的风味中扮演着不同的角色，如组氨酸是使鱼肉呈现肉香味的重要物质，鱼肉的甜味与甘氨酸密切相关[16]。核苷酸及其化合物，也对鱼肉香味有着关键影响。腺嘌呤核苷三磷酸在降解过程中产生的一磷酸肌苷是鱼肉的风味增加剂，其浓度下降会降低鱼肉风味的可接受性[17]。翁丽萍等[18]通过减缺试验和添加试验比较研究了野生大黄鱼与养殖大黄鱼滋味的差异，确定了养殖大黄鱼的特征滋味物质较野生大黄鱼缺少了丝氨酸、脯氨酸和甘氨酸，但增加了丙氨酸；同时，通过人工合成主体风味液验证了对特征滋味物质研究的可信性。该项工作为养殖大黄鱼品质及其加工品风味的改善提供了参考。

2 饲料添加剂对养殖大黄鱼品质的影响

作为饲料的重要组成部分，饲料添加剂是指在养殖业应用过程中添加量很少但作用显著的物质。目前，市场上常用的添加剂按功能分为营养性添加剂和非营养性添加剂（表1）。随着大黄鱼养殖规模的快速发展，饲料添加剂的需求量与日俱增。此外，高密度集约化的养殖模式不仅会加重养殖水体自身的净化负担，而且养殖过程中大量药物如抗生素和抗菌剂的不规范使用可能会造成耐药菌种的产生和鱼肉中药物的残留，严重威胁消费者的健康。因此，利用安全环保型饲料添加剂来改善养殖大黄鱼品质已成为未来发展趋势。

2.1 营养性添加剂

营养性饲料添加剂主要有氨基酸、脂肪酸、类胡萝卜素、维生素等。这类饲料添加剂的使用不仅可以为大黄鱼的生长提供营养，还可以改善养殖大黄鱼的品质。氨基酸是鱼类营养所需蛋白质的基本物质，对维持鱼类正常生理机能起着至关重要的作用。鱼类的必需氨基酸有精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、羟脯氨酸、亮氨酸等10种，其中部分功能性氨基酸可有效改善大黄鱼肌肉质地[19]。WEI等[20]探究了羟脯氨酸对大黄鱼肌肉质地和胶原蛋白含量的影响，结果表明，饲料中添加羟脯氨酸可显著提升大黄鱼肌肉中粗蛋白含量，并明显改善鱼肉的硬度、弹性和嚼劲。赵占宇[21]研究发现，日粮中添加共轭亚油酸对养殖大黄鱼肌肉中的鲜味氨基酸和肌苷酸有显著影响，其含量随着共轭亚油酸添加量的增加而增加。此外，大黄鱼肌肉的香味主要受到鱼肉加热过程中形成的不饱和醛酮、含硫化合物等挥发性物质的影响，共轭亚油酸的添加还可提高肌肉中部分具有特殊气味的醛酮类化合物的含量。YI等[22]探究了日粮中添加虾青素和叶黄素对养殖大黄鱼体色的影响，结果表明，虾青素和叶黄素均会造成大黄鱼皮肤中色素的变化，其中，叶黄素可有效提高大黄鱼背部和腹部的黄色值，而虾青素则会导致大黄鱼背部和腹部变红。WEI等[23]研究了维生素C与脯氨酸相互作用对养殖大黄鱼肉质和抗氧化性的影响，结果发现，维生素C 与脯氨酸具有协同作用，可显著提高鱼肉的硬度和胶原蛋白的含量，并提升肌肉的抗氧化能力。

2.2 非营养性添加剂

非营养性饲料添加剂如中草药添加剂、微生物添加剂和饲用酶制剂则主要起到促进生长发育、提高饲料报酬、防治鱼类疾病的作用。近年来研究发现，一些中草药添加剂还具有改善养殖大黄鱼肌肉品质的功能。中草药添加剂成分较为复杂，苷类、有机酸类、生物碱、黄酮类、多糖类和鞣质等是其发挥作用的有效成分，通常具有抗氧化、抗炎、抑菌等药理活性，且毒副作用小[30]。黄伟卿等[28]研究了饲料中添加的太子参提取物对大黄鱼肌肉营养的影响，结果发现：太子参提取物可显著提高大黄鱼粗蛋白和粗脂肪的含量，且肌肉中甘氨酸、赖氨酸含量和氨基酸总量均显著增加。此外，大黄鱼肌肉脂肪酸中的n-3 族是一种生物活性调节剂，可以扩张血管，降低血压，起到类激素的作用，而n-6 族则会造成血管收缩，引发炎症反应，不利于人体的健康。太子参提取物的添加可提升多不饱和脂肪酸n-3族的含量，并同时降低n-6 族的含量[28]。这表明太子参提取物作为饲料添加剂在改善养殖大黄鱼肌肉品质方面具有应用潜力。我国竹类资源丰富，从竹不同部位提取得到的植物次生代谢产物（竹青素、竹叶黄酮、竹茹三萜、竹笋甾醇等）显示出多重的药理活性，是一种潜在的天然来源的食品添加剂。姜文进[29]将竹青素添加到大黄鱼饲料中，研究了其对养殖大黄鱼食用品质和贮藏特性的影响，结果发现，添加0.3%竹青素的饲料可降低大黄鱼肝脏、腹肌、背肌中的脂肪含量，同时，可提高鱼肉中多不饱和脂肪酸、必需氨基酸和呈味氨基酸的含量，从而改善养殖大黄鱼的肌肉品质。

表1 大黄鱼饲料添加剂及其功能Table 1 Feed additives and their functions for large yellow croaker

3 饲料营养对大黄鱼品质相关基因表达的影响

3.1 体色相关基因

鱼类生长、发育和繁殖等不同阶段的体色变化及最终体色的形成受到体色相关基因的控制。近年来，基于斑马鱼模型，通过对比探究其体色突变体与野生型间的差异，确定了不同基因对鱼类体色的影响。KELSH等[31]通过互补分析从285条斑马鱼幼鱼体色突变体中筛选确定了90 个与体色相关的基因，这些基因与色素细胞的数量、特化、增殖及定位等紧密相关。鱼类的色素细胞主要有4 种，分别为黑色素细胞、黄色素细胞、红色素细胞和虹彩细胞，色素细胞内的色素种类和数量对鱼类体色起着决定性的作用。进一步的研究表明，与黑色素合成相关酶的编码基因主要有Tyr、Dct和Gch[31]。Kita、Ednrb、Csflr和Mclr是膜受体蛋白的编码基因，影响着鱼类黑色素细胞早晚期的存活、虹彩细胞的晚期存活、黄色素细胞分化和存活以及黑色素的合成调节等[32]（图1）。除黑色素外，鱼类自身无法在体内合成其他色素颗粒，只能够从饲料中摄取，并进一步通过体内代谢和转化得到。类胡萝卜素是这些色素的主要来源，尽管目前已经鉴定出的类胡萝卜素多达600多种，但能够起着色作用的，以叶黄素类为主。常见的饲用着色剂主要有虾青素、黄体素、玉米黄质和角黄素，鱼类摄入的类胡萝卜素除一部分转化为维生素A和正常分解代谢外，其余部分则沉积于肌肉和体表，进而改变鱼体肌肉质地和体色[33]。此外，饲料中脂肪和n-3 高不饱和脂肪酸含量及二者间的比例均会影响鱼类体色的形成，这可能是因为过低的脂肪含量水平会降低鱼类对类胡萝卜素的利用。YI 等[34]通过测定大黄鱼腹部皮肤黄色值，确定了大黄鱼体色着色所要求的饲料中最低脂肪含量为12%。也有研究发现，饲料中的维生素和矿物质通过参与机体正常代谢也会对鱼类体色的形成产生一定的影响。例如饲料中维生素A的不足可能引发类胡萝卜素在鱼类肠道内转化为维生素A，导致鱼类体色着色降低；而在饲料中提高维生素E的含量则有利于降低类胡萝卜素作为抗氧化剂的消耗，从而促进鱼体着色[27]。

3.2 肌肉组织相关基因

图1 MClR信号传导途径Fig.1 Signal transduction pathway of MClR

肌肉纤维的类型、构成和分布与肌肉质地之间存在重要的联系。研究发现，肌肉纤维的粗细和肌内脂肪含量对鱼的肌肉质地有影响[35]。Ⅰ型肌纤维直径小且含有较多的肌内脂肪，其数量的增加有利于提高肌肉的嫩度。目前，对于肌纤维类型转化的分子层面的研究主要集中在生肌调节因子（myogenic regulatory factors,MRFs）、肌肉生长抑制素（myostatin, MSTN）基因上。在脊椎动物中发现，MRFs 主要包括生肌分化因子（myogenic differentiation antigen, MyoD）、生肌因子 5（myogenic factor 5, Myf5）、肌细胞生长素（myogenin,MyoG）和MRF4，它们共同调控肌细胞向不同肌纤维类型的分化（图2）。基于斑马鱼的研究，MyoD和Myf5在胚胎早期影响骨骼肌的形成和分化，参与并促进肌细胞分化。也有研究表明，MyoD和Myf5基因会在快速型肌肉中表达上升，且可以调节快速型肌肉中特异性基因的表达[36]。进一步研究发现，MyoD基因在肌肉中超表达可以促进慢肌纤维转换成快肌纤维，但MyoD缺失会导致ⅡB型肌纤维向ⅡA 型肌纤维转化[37]。YANG 等[38]研究证实，MyoD是大黄鱼肌肉生长过程中重要的调节因子，在肌肉细胞的形成和分化中起正向调控作用，MyoD基因的正常表达直接影响着肌纤维的直径和数量，进而影响鱼肉的硬度。除此之外，MSTN在肌细胞的分化和生长过程中发挥着负向调控作用。在鱼类中的研究发现，MSTN在肌肉、眼睛、鳃细丝、脾脏、卵巢、脑和睾丸中表达，而在骨骼肌中的MSTN则主要针对某种类型的肌纤维表达[39]。XU等[40]研究表明，在斑马鱼胚胎发育期MSTN过表达会增加肌纤维的数量，但未显著改变肌纤维的粗细。韩明星等[41]利用实时荧光定量聚合酶链式反应技术研究了饥饿和复投喂对养殖大黄鱼肌肉生长抑制素1型和2型基因表达的影响，结果显示，肌肉中这2型MSTN在大黄鱼饥饿35 d内的表达量先升高后下降，在复投喂时期逐渐降低，进而影响大黄鱼的肌肉生长和体质量。

图2 肌肉发育过程及MRFs的调控Fig.2 Process of myogenesis and regulation of MRFs

3.3 肌肉胶原蛋白相关基因

与畜禽肌肉不同，坚硬的鱼肉质地更能获得消费者的青睐。一般而言，鱼类肌肉中胶原蛋白的含量越高，鱼肉的硬度越大。不同动物骨骼肌中胶原蛋白的类型有所差异，纤维状胶原蛋白Ⅰ和Ⅲ是哺乳动物肌肉中的主要胶原蛋白，而在鱼类中，Ⅰ型和Ⅴ型胶原蛋白占主导地位。有研究表明，在饲料中添加适量羟脯氨酸，可显著促进养殖大黄鱼肌肉中胶原蛋白相关基因的表达水平，从而提高肌肉中胶原蛋白的含量[24]。除了胶原蛋白相关基因的表达水平直接影响肌肉中胶原蛋白的含量之外，氧化损伤对肌肉中胶原蛋白的含量也有一定的影响。肌肉的氧化损伤主要是由肌肉抗氧化能力下降造成的，而抗氧化能力主要受到抗氧化酶相关基因的调控，其相关基因的表达则会受到抗氧化通路核因子E2 相关因子（nuclear factor erythroid-2 related factor,Nrf2）的影响（图3）。MU 等[42]以大豆油替代日粮中的鱼油，结果发现，当大豆油在日粮中的干质量大于3%时，养殖大黄鱼肌肉中抗氧化相关基因表达水平下降，显著降低了肌肉的抗氧化能力。MU等[43]还研究证实，日粮中添加菜籽油同样不利于大黄鱼肌肉中Nrf2的表达，从而导致肌肉的抗氧化能力显著下降。

3.4 肌肉脂肪相关基因

图3 Nrf2对抗氧化酶的调控Fig.3 Regulation of Nrf2 to antioxidase

肌肉脂肪性状是提升鱼类肉质品质的关键因素。肌肉中适当的脂肪含量可以为鱼类正常的新陈代谢提供必要的能量和必需的脂肪酸，有助于维持机体结构和功能的稳定与持续，但脂肪含量过多则会造成脂肪在组织间的沉积，从而影响鱼类的肉质品质，如嫩度、多汁性、风味等[44]。脂肪酸合成酶是催化长链脂肪酸合成的关键性酶，其相关基因的表达对于脂肪沉积和肌肉品质有着至关重要的影响（图4）。饲料中不同种类的脂肪酸对鱼类脂肪代谢相关基因表达会产生不同的影响。严晶[25]探究了脂肪水平和脂肪酸种类对养殖大黄鱼脂肪沉积相关基因表达的影响，结果表明：高脂饲料可通过影响脂蛋白组装和清除、脂肪酸吸收、甘油三酯合成和分解等方式，不同程度地抑制脂肪在大黄鱼肝脏、肌肉和腹部的沉积；此外，还发现脂肪酸主要通过PI3K-Akt、TNFα等信号通路对脂肪沉积进行调控。日粮中添加亚油酸和亚麻酸会提高大黄鱼肝脏对脂蛋白的摄取和脂肪酸的吸收，进而造成肝脏脂肪沉积。而日粮中添加棕榈酸则会增加肝脏脂蛋白分泌和脂肪酸β-氧化，并降低肌肉中甘油三酯的合成，从而减少大黄鱼肝脏和肌肉中脂肪的含量。脂蛋白脂肪酶基因的表达直接影响着脂蛋白脂肪酶的多少，从而影响极低密度脂蛋白中甘油三酯的水解。CAI等[26]研究了日粮中添加磷脂对大黄鱼脂肪代谢相关基因表达的影响，结果发现，与添加2.52%磷脂喂养的大黄鱼相比，添加12.7%磷脂的大黄鱼肝脏中脂肪酸转运和吸收相关基因（脂蛋白脂肪酶、肝脂酶和脂肪酸转位酶）mRNA 上调表达，进而降低了脂肪的沉积。周旋[45]研究发现，饲料中鱼油的添加量为4%和8%时，可促进大黄鱼脂蛋白脂肪酶基因的表达，从而减少脂肪沉积。此外，乙酰辅酶A 羧化酶和激素敏感脂肪酶分别是调控脂肪酸氧化和脂肪组织分解的关键性酶，它们有关基因的表达均受到摄食调控的影响[46]。

图4 脂肪酸合成途径Fig.4 Pathway to fatty acid synthesis

4 小结与展望

养殖大黄鱼肉质品质直接影响其经济价值和消费者对其的接受程度，但目前鱼肉品质评价指标缺乏统一的标准，且很多品质评价主要集中在生鱼和鲜鱼上，如何建立科学有效的包括烹饪后的鱼肉品质评价体系成为提高养殖大黄鱼肌肉品质的首要条件。尽管很多研究已经表明，羟脯氨酸、中草药等饲料添加剂具有改善养殖大黄鱼肌肉品质的作用，但新型添加剂的使用能否满足低成本高效益的条件已成为这些添加剂大规模推广的瓶颈，且新型添加剂的生产同样存在没有统一标准的问题。此外，不同类型的饲料添加剂对养殖大黄鱼肌肉品质的作用机制不尽相同，全面了解掌握大黄鱼品质改善的机制任重道远。随着多组学技术如基因组学、蛋白质组学、代谢组学的快速发展，利用这些新技术、新方法去探究养殖大黄鱼营养与品质之间的内在联系可能是一种切实有效的方法。