淡水虾蟹养殖池塘中5种水草的营养成分比较

石今朝,姜晓东,吴仁福,张金彪,成永旭,吴旭干,4

( 1.上海海洋大学，农业农村部淡水种质资源重点实验室，上海 201306； 2.上海海洋大学，上海市教委水产动物遗传育种协同创新中心，上海 201306； 3.常州市金坛区水产技术指导站，江苏 常州 213200； 4.上海海洋大学，水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306 )

随着农业产业结构的快速调整，我国的淡水虾蟹养殖业得到了迅猛的发展，其养殖规模和养殖产量均得到进一步提高，在我国淡水水产养殖业中占据越来越重要的地位[1]。水草在虾蟹养殖池塘中发挥着十分重要的作用。水体中浮游动物、底栖动物及水生昆虫是淡水虾蟹喜好的动物性饵料，水草丛可以为这些动物性饵料的繁衍和生长提供优良的生存场所，其生物量往往比无水草区域更加丰富[2]。此外，虾蟹在生长过程中需要经历多次蜕壳，水草可以为其提供隐蔽的场所，避免其在蜕壳后遭受攻击[2-4]。养殖池塘水体与外界交换较少，水草在光合作用的过程中可以为养殖水体提供一定的氧气，并且水草在生长过程中可以吸收水体中的N、P等元素，抑制水体富营养化[5-7]。由此可见，水草种植及其管理技术是决定虾蟹养殖成功与否的关键因素之一。

我国淡水虾蟹养殖传统上主要种植空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides，俗称水花生)、伊乐藻(Elodeanuttallii)、苦草(Vallisneriaspiralis)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)和轮叶黑藻(Hydrillavcarticillata)等水草，其中空心莲子草和伊乐藻是克氏原螯虾(Procambarusclarkii)和中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)扣蟹池塘主要种植品种，苦草、伊乐藻、金鱼藻和轮叶黑藻等水草在成蟹养殖阶段均可种植[8-10]。随着淡水虾蟹养殖面积扩大以及养殖物种多元化，近年来微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)、线叶眼子菜(P.pusillus)、菹草(P.crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)等水草也开始用于淡水虾蟹养殖池塘。

水草可以直接或间接地为虾蟹提供饵料，具有营养丰富、摄取方便、适口性好、无污染等特点，是中华绒螯蟹、日本沼虾(Macrobrachiumnipponense)和草食性鱼类等喜食的天然饵料，因此探明不同水草的营养组成有助于虾蟹养殖过程中水草的选择、搭配和种植管理[9]。对于苦草、伊乐藻、金鱼藻和轮叶黑藻等常规种植水草的营养组成，Linn等[11-12]已作系统分析及充分比较；而有关微齿眼子菜、线叶眼子菜、穗花狐尾藻、菹草和空心莲子草营养组成的相关报道较少。虽然有学者对菹草和空心莲子草的营养价值进行过有益探索[13-15]，但多为常规营养成分的测定，不足以全面评价这些水草在虾蟹池塘中的综合作用。为此笔者分析虾蟹养殖池塘中微齿眼子菜、线叶眼子菜、菹草、空心莲子草和穗花狐尾藻这5种水草的常规营养组成(粗蛋白、粗脂肪、灰分、粗纤维、水分、总糖)、总类胡萝卜素含量、脂肪酸组成和氨基酸含量，旨在较全面评估这些水草的营养价值，为水草资源在淡水虾蟹养殖池塘中的合理利用提供科学依据和参考资料。

1 材料与方法

1.1 水草来源及前处理

试验用微齿眼子菜、线叶眼子菜和菹草于2016年5月采集自湖北监利县棋盘乡胜利渔场的克氏原螯虾养殖池塘，空心莲子草和穗花狐尾藻于2016年7月采集自江苏金坛现代渔业园区的中华绒螯蟹养殖池塘。所有水草采样时均不含有草根，每种水草采自3口养殖池塘，每口池塘随机采集约1 kg鲜嫩的水草样品，剔除杂草和清洗后运至上海海洋大学甲壳动物营养繁殖研究室进行样品处理。除测定水分所需水草之外，其余水草处理的具体步骤为：先用干毛巾吸干水草表面水分，然后进行冷冻干燥，冻干后将5种水草均粉碎至60目，用自封袋包装后冷藏于-40 ℃冰箱中备测。

1.2 营养成分测定

1.2.1 常规营养成分和总类胡萝卜素测定

按照美国分析化学家协会[16]的标准方法测定水分、粗蛋白、灰分和粗纤维含量，称取一定量的新鲜水草在105 ℃下烘干至恒等质量测定水分含量，采用凯氏定氮法测定水草冻干粉末中的粗蛋白含量，在550 ℃下将水草冻干粉末灼烧至恒等质量测定灰分含量，采用酸碱消煮法测定水草冻干粉末中的粗纤维含量；按Folch法[17]采用V(氯仿)∶V(甲醇)=2∶1提取水草冻干粉末中的总脂并测定其含量；采用3，5-二硝基水杨酸法测定水草冻干粉末中的总糖含量[18]；采用丙酮提取水草冻干粉末中的总类胡萝卜素，用紫外分光光度计测定其总含量，虾青素作为定量标准品[19]。

1.2.2 脂肪酸组成分析

采用14%的三氟化硼—甲醇溶液对总脂进行甲脂化处理[20]，旋转蒸发至所需含量进行脂肪酸分析。所用仪器为Agilent6890气相色谱，毛细管柱型号为Omegawax320(30.0 m×0.32 mm，USA)，进样口和氢火焰检测器的温度均为260 ℃，起始柱温为60 ℃，逐步程序升温到260 ℃直至所有脂肪酸全部出峰。氢气的流速为30 mL/min；空气流速为300 mL/min；载气氮气的流速为25 mL/min；分流比为1∶50；压力为60 kPa。以Supelco-37脂肪酸甲酯混合标准品(货号：47885-U，美国Supelco公司)作为脂肪酸定性的依据，脂肪酸含量采用面积归一化法。

1.2.3 氨基酸分析

采用酸水解法水解水草冻干粉末，用于测定15种氨基酸[21]。取冻干后的样品约0.1 g在110 ℃条件下水解24 h, 水解产物用蒸馏水稀释并定容至50 mL, 离心后取上清液过滤。取1 mL过滤后的上清液在50 ℃条件下蒸干，以去除盐酸，必要时重复2次，再加2～5 mL 0.02 mol/L盐酸溶解，取1 μL溶解液用于15种常规氨基酸组成和含量分析；含硫氨基酸测定采用过氧甲酸水解法[22]；色氨酸测定采用5 mol/L NaOH水解样品,水解产物采用 6 mol/L HCl盐酸中和[18]。15种常规氨基酸和含硫氨基酸采用氨基酸自动分析仪(S-433D，德国赛卡姆公司)进行定性和定量分析；采用反相高效液相色谱(RP-HPLC)法分离和测定色氨酸含量，荧光检测器的激发和发射波长分别为280 nm和360 mm。

1.3 数据统计分析

所有数据均采用平均值±标准差表示。采用SPSS 18.0软件对试验数据进行统计分析，用Levene法进行方差齐性检验，当不满足齐性方差时对百分比数据进行反正弦或平方根处理，对试验结果进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较，取P<0.05为差异显著。

2 结 果

2.1 5种水草常规生化成分和总类胡萝卜素含量的比较

从基于水草的湿质量计算出的营养成分含量分析，菹草的水分含量显著高于其他4种水草(92.85%)，其他4种水草的水分含量均在86%～88%间且无显著差异(表1)。微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草的粗蛋白和粗脂肪含量显著高于穗花狐尾藻和菹草(P<0.05)，穗花狐尾藻显著高于菹草(P<0.05)。微齿眼子菜和穗花狐尾藻的总糖含量显著高于其他水草(P<0.05)，均在4.9%以上，空心莲子草的总糖含量相对低一些，为4.42%，线叶眼子菜和菹草的含量较低，分别为3.69%和2.33%。微齿眼子菜和空心莲子草具有较高的总类胡萝卜素含量，穗花狐尾藻和线叶眼子菜次之，菹草最低。5种水草的粗灰分含量为1.08%～2.14%，且各水草之间差异显著(P<0.05)，由高到低依次为空心莲子草、线叶眼子菜、微齿眼子菜、穗花狐尾藻和菹草。菹草的粗纤维含量(1.37%)显著低于其他水草，微齿眼子菜和空心莲子草的粗纤维含量显著低于线叶眼子菜和穗花狐尾藻。

表1 淡水虾蟹养殖池塘中5种常见水草基于湿质量(干质量)的常规营养成分和总类胡萝卜素含量的比较Tab.1 Comparison of proximate composition and total carotenoid content of four aquatic plants for pond-reared shrimp and crab based on the wet weight (dry weight)

从基于干质量的营养成分分析，5种水草的粗蛋白和粗脂肪的差异情况与湿质量类似，微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草具有相对较高的粗蛋白和粗脂肪含量，但空心莲子草约24%的粗蛋白含量显著高于微齿眼子菜和线叶眼子菜约19%的粗蛋白含量，此外除空心莲子草的粗脂肪含量显著高于菹草和穗花狐尾藻(P<0.05)，其他各水草之间无显著性差异(P>0.05)。5种水草之间的总糖含量均有显著差异，由高到低依次为穗花狐尾藻、空心莲子草、微齿眼子菜、菹草和线叶眼子菜。微齿眼子菜、空心莲子草和菹草的总类胡萝卜素含量显著高于其他水草但三者之间无显著性差异，均在21 mg/g左右，穗花狐尾藻稍次之(17.86 mg/g)，线叶眼子菜最低(14.76 mg/g)。

2.2 5种水草脂肪酸组成比较

5种水草中共检出9种饱和脂肪酸，其中含量较高的饱和脂肪酸为C14:0、C16:0、C18:0和C24:0(表2)。几种主要饱和脂肪酸在水草中的含量由高到低为：C14:0，微齿眼子菜>线叶眼子菜>菹草>穗花狐尾藻>空心莲子草；C16:0，微齿眼子菜>菹草>穗花狐尾藻>线叶眼子菜>空心莲子草；C18:0，微齿眼子菜>菹草>线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻；C24:0，空心莲子草>微齿眼子菜>线叶眼子菜>穗花狐尾藻>菹草。C15:0、C17:0、C20:0、C22:0和C23:0在5种水草中的含量均较低。总饱和脂肪酸含量由高到低分别为微齿眼子菜>菹草>空心莲子草>线叶眼子菜>穗花狐尾藻，其中前两者显著高于后三者(P>0.05)。5种水草中检测出的单不饱和脂肪酸主要为C16:1、C18:1n-9、C18:1n-7。其中C16:1的含量为微齿眼子菜>菹草>穗花狐尾藻>线叶眼子菜>空心莲子草；C18:1n-9为菹草>空心莲子草>微齿眼子菜>线叶眼子菜>穗花狐尾藻；C18:1n-7为菹草>微齿眼子菜>穗花狐尾藻>线叶眼子菜>空心莲子草。单不饱和脂肪酸在5种水草中的含量为菹草>微齿眼子菜>线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻。5种水草中多不饱和脂肪酸主要为C18:2n-6和C18:3n-3，其中C18:2n-6的含量为穗花狐尾藻>空心莲子草>线叶眼子菜>菹草>微齿眼子菜；C18:3n-3为线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻>菹草>微齿眼子菜。就多不饱和烯酸而言，穗花狐尾藻和空心莲子草中的总多不饱和脂肪酸显著高于其他水草(P<0.05)，线叶眼子菜次之，菹草和微齿眼子菜的含量较低。5种水草中的n-3多不饱和脂肪酸的含量为线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻>菹草>微齿眼子菜。微齿眼子菜中的高度不饱和脂肪酸含量显著高于其他各组水草(P<0.05)；5种水草的二十二碳六烯酸/二十碳五烯酸组间变化较大(0.42%～1.32%)，空心莲子草显著高于其他4种水草(P<0.05)，菹草和线叶眼子菜次之，微齿眼子菜和穗花狐尾藻较低且二者之间差异不显著(P>0.05)。

表2 淡水虾蟹养殖池塘中5种水草的脂肪酸组成比较 %Tab.2 Fatty acid composition of five aquatic plants in pond-reared shrimp and crab

2.3 5种水草氨基酸组成比较

5种水草基于湿质量和干质量的氨基酸含量见表3。在5种水草中共检测出10种必需氨基酸和8种非必需氨基酸。必需氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸和总必需氨基酸含量以及非必需氨基酸中丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸含量在各组水草之间的关系均为微齿眼子菜>线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻>菹草，且各组间均差异显著(P<0.05)。必需氨基酸中酪氨酸和色氨酸以及非必需氨基酸中精氨酸和总非必需氨基酸含量在各组水草之间的差异均为微齿眼子菜>空心莲子草>线叶眼子菜>穗花狐尾藻>菹草，其中仅空心莲子草和线叶眼子菜之间无显著性差异(P>0.05)。此外，各组水草之间谷氨酸和组氨酸的含量差异均为空心莲子草>微齿眼子菜>线叶眼子菜>穗花狐尾藻>菹草，且各组间差异显著(P<0.05)，微齿眼子菜和线叶眼子菜中的蛋氨酸和半胱氨酸含量均显著高于菹草和穗花狐尾藻(P<0.05)。5种水草中的总氨基酸含量为微齿眼子菜>线叶眼子菜>空心莲子草>穗花狐尾藻>菹草。5种水草的总必需氨基酸/总氨基酸值为0.44～0.50，线叶眼子菜显著高于其他4种水草(P<0.05)，微齿眼子菜、菹草和空心莲子草三者之间无显著差异(P>0.05)，穗花狐尾藻显著低于其他4种水草(P<0.05)。

表3 淡水虾蟹养殖池塘中5种常见水草基于湿质量(干质量)的氨基酸组成 mg/gTab.3 Contents and compositions of amino acids of five aquatic plants in farming pond of freshwater shrimp and crab based on the wet weight (dry weight)

从基于干质量的水草氨基酸含量分析，总必需氨基酸中异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、缬氨酸在5种水草中含量的差异情况为微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草中这些氨基酸含量均较高，菹草居于中等水平，穗花狐尾藻最低。蛋氨酸和色氨酸在5种水草中的含量均较低。从总体上看，5种水草的总必需氨基酸为60.93～102.41 mg/g，微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草的含量较高，菹草次之，穗花狐尾藻最低(P<0.05)。5种水草中的总非必需氨基酸含量与总必需氨基酸类似。微齿眼子菜和空心莲子草中的总氨基酸含量较高且二者无显著差异(P>0.05)，线叶眼子菜次之，菹草和穗花狐尾藻较低。

3 讨 论

3.1 5种水草的营养组成

试验发现，水草和藻类往往有丰富的营养组成[12,23-24]，从分析结果来看，5种水草含有粗蛋白质、粗脂肪、糖类、类胡萝卜素和氨基酸等多种对虾蟹有益的营养物质。在养殖池塘中，虾蟹可以从摄食的水草中获得营养物质[25]，因此，营养丰富的水草可以很好地作为饲料的补充。蛋白和脂肪是甲壳动物生长最基本的营养物质，曹振杰等[26]在比较分析中华绒螯蟹的蟹黄与蟹膏的营养成分时发现，蟹黄中的粗蛋白和粗脂肪含量高达30%和44%。结合本试验对5种水草的营养组成的分析，微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草中粗脂肪和粗蛋白含量更高，营养物质较多。糖类物质具有促进虾蟹生长、提高存活率、增强免疫系统等作用，同时还能节约饲料蛋白质，对虾蟹的生长有重要的作用[27]。虾蟹池塘水草中的糖类可以作为饵料中糖类的补充，进一步促进虾蟹的生长。微齿眼子菜、穗花狐尾藻和空心莲子草均有较高总糖含量。类胡萝卜素在虾蟹的生长和生活中有相当重要的作用，类胡萝卜素是多种甲壳动物色素沉积的基础[28-30]。此外，研究发现，甲壳动物具有将多种类胡萝卜素转化为虾青素的能力，虾青素对虾蟹的抗氧化、色泽、生长和代谢均有一定的调节作用[31]。各种水草中均含有一定的类胡萝卜素，其中微齿眼子菜和空心莲子草类胡萝卜素含量相对较高。总体来看，微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草的营养组成更丰富。此外，在同一个月份内采样，本试验所测定的空心莲子草的粗蛋白和粗纤维含量与文献[15]的研究有差异，粗蛋白含量更高而粗纤维含量更低。菹草的常规营养成分与文献[13-14]所测定的结果也有较大差异，推测除测定方法不同造成小程度的差异外，地理环境和水质对水草的常规营养成分也有一定的影响，实际生产中也经常可以观察到水体清瘦的池塘空心莲子草长势不如水体有一定肥度的池塘。因此，在探讨一种水草的营养成分优劣时，地理环境差异和水质差异也是应该考虑的因素。

脂肪酸和氨基酸都是对虾蟹有巨大影响的营养物质，张聪[32]在研究L-色氨酸对中华绒螯蟹的影响时发现，饲料中添加L-色氨酸可以促进中华绒螯蟹断肢再生和提高其抗氧化能力。齐霁[33]在研究中华绒螯蟹幼蟹对饲料中多不饱和脂肪酸的需求时发现，亚麻酸可以显著改善幼蟹的生长、抗氧化和免疫性能，亚油酸对幼蟹的成活率有促进作用。张蕾等[12]在研究中华绒螯蟹养殖池塘常用水草的营养成分时发现，金鱼藻、伊乐藻、苦草和轮叶黑藻中均含有相对较高的C16:0、C18:3n-3和C18:2n-6。中华绒螯蟹具有一定的将饲料中的C18:3n-3和C18:2n-6转化为花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的能力[34-35]。此外，克氏原螯虾的肝胰腺和肌肉中的脂肪酸种类主要以饱和脂肪酸C16:0、不饱和脂肪酸C18:n-9及高不饱和脂肪酸C20:4n-3、C18:2n-6为主[36]。因此，摄食一定量的水草对虾蟹的生长和肝胰腺发育具有促进作用。虽然本试验所针对的水草不同，但是水草中的C16:0、C18:3n-3和C18:2n-6含量均较高，可见虾蟹池塘中种植的水草作为一种辅助的饵料对虾蟹的生长十分有益。总体上来看，穗花狐尾藻和空心莲子草的脂肪酸营养价值较高，因为这两种水草的C18:2n-6和C18:3n-3含量较高。微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草的总必需氨基酸含量显著高于其他水草。此外，蟹体内游离氨基酸的含量很大程度上决定了蟹的滋味，游离氨基酸越丰富，其滋味越丰富浓厚[37]。微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草氨基酸含量较高，当虾蟹摄食水草时，水草中的氨基酸可以一定程度上辅助其他饵料中的氨基酸来提高虾蟹的风味。从水草整体的营养品质来看，微齿眼子菜、线叶眼子菜和空心莲子草具有相对较高的营养物质含量，穗花狐尾藻总糖含量较高，其余营养物质介于前三者和菹草之间。虽然菹草的营养品质略低于其他4种水草，但其个别脂肪酸含量较高，可以作为另外4种水草营养物质的补充。

3.2 5种水草在淡水虾蟹养殖池塘中的合理利用

在实际养殖中，仅从水草的营养组成来选择水草的做法是片面的，孙丽萍等[38]指出，在实际养殖中，不仅要考虑水草的营养组成，还要考虑不同水草的适口性、诱食性和消化率等因素。温周瑞等[39]研究发现，中华绒螯蟹对微齿眼子菜的喜好明显高于苦草和穗花狐尾藻。此外，不同水草的生长习性、管理方式、环境适应能力各异[40]，这些因素也应纳入选择水草时应考虑的因素。

微齿眼子菜和线叶眼子菜通常可在大水体湖泊中发现，一年四季都可以生长[41-42]。菹草属于低温型水草，以梁子湖为例，菹草在3月达到最大生物量，以后逐渐下降，高温期几乎为零[38]。空心莲子草容易种植和生长，以漂浮性为主，主要用于中华绒螯蟹扣蟹池塘和克氏原螯虾养殖池塘，通常在夏季种植[43]。穗花狐尾藻适应能力强，在各种水体中均能发育良好，属高温型水草，生长速度较快，容易形成优势，影响其他水草生长，导致养殖池塘缺氧，主要用于中华绒螯蟹扣蟹池塘和克氏原螯虾养殖池塘，通常在5—6月种植[44]。结合5种水草的营养组成和生长特性来看，微齿眼子菜的各项营养比较均衡，根据已有研究所提到的中华绒螯蟹对水草的选择，蟹塘应推广种植微齿眼子菜。空心莲子草不是虾蟹首选的摄食种类，但可以作为理想的遮荫降温、蜕壳栖息的遮蔽物[40]。以往的研究结果显示，相较于挺水植物，沉水植物能更加有效地抑制池塘底泥的再悬浮[45]，空心莲子草是挺水植物，相较于大面积的水流变动较大的成蟹养殖池塘，更加适宜于在扣蟹和虾类的小面积养殖池塘中种植。本试验结果显示，菹草和其他水草相比，其营养组成并不出众，并且在6月会逐渐腐烂，影响池塘水质，因此菹草并不是虾蟹塘理想的种植水草。而穗花狐尾藻虽然营养组成丰富，但中华绒螯蟹并不喜食[39]。总体来看，微齿眼子菜和空心莲子草是虾蟹池塘中较为理想的种植对象，可与轮叶黑藻和苦草等虾蟹塘种植情况较好的水草搭配种植。已有研究表明，在成蟹养殖过程中池塘中多种水草科学搭配种植比单一种植一种水草具有更好的养殖效果[46]。

4 结 论

比较了微齿眼子菜、线叶眼子菜、菹草、空心莲子草和穗花狐尾藻的常规营养成分，并结合5种水草的生长和对水体稳定性的影响作出综合分析，在淡水虾蟹养殖池溏中，微齿眼子菜和线叶眼子菜均为较理想的虾蟹池塘水草，根据地理环境，合理地搭配种植微齿眼子菜对虾蟹的养殖有益。穗花狐尾藻和菹草营养并不均衡，不推荐在虾蟹池塘中过多种植。空心莲子草作为典型的挺水植物且具有较为理想的营养物质含量，推荐在扣蟹和虾类的养殖池塘中种植。