3个广东鲂地理种群肌肉营养成分及能量密度比较研究

刘亚秋，刘明典，李新辉，李 捷

1. 中国水产科学研究院长江水产研究所/农业农村部长江中上游渔业资源环境科学观测实验站，湖北 武汉 430223

2. 中国水产科学研究院珠江水产研究所/广东省水产动物免疫技术重点实验室，广东 广州 510380

3. 华中农业大学 水产学院，湖北 武汉 430070

广东鲂 (Megalobrama terminalis) 是一种江河洄游鱼类，在我国南方水系中占有重要的渔业生产地位[1-2]。我国南方水系复杂多样，并经历了多次河流袭夺，而气候变化导致的海平面波动是形成其特有河网系统的重要因素之一[3]。由于广东鲂对淡水环境依赖性较强，因此，海平面波动产生的地理隔离，对广东鲂种群的遗传结构产生了一定影响。Chen等[3]指出3个广东鲂地理遗传种群分别为珠江、漠阳江和海南岛万泉河种群，并发现广东鲂种群在不同的淡水栖息地中表现出明显的适应性分化。刘凯等[4]研究表明，受地理分布、食物来源、遗传特征和栖息环境等因素的叠加影响，鱼类的不同地理种群在肌肉营养成分上能够产生相对稳定的变异。然而，不同广东鲂地理种群肌肉营养成分是否存在显著差异尚不清楚。目前，对广东鲂研究多在于早期资源、资源捕捞量、性腺发育、繁殖策略、消化生理等方面[1-3,5-8]，针对不同广东鲂种群肌肉营养成分和能量密度的研究尚未见报道。由于人类活动的不断加强 (如水利水电工程、航道治理、水污染、过度捕捞等)，珠江野生广东鲂种群数量持续下降[2,7-8]，漠阳江和万泉河广东鲂种群则呈现规模小、片段化分布特征，在其他陆河河流如榕江、鉴江、韩江中已难以监测到野生样本。因此，本研究测定了万泉河、漠阳江、西江广东鲂种群肌肉营养成分和能量密度，探究不同地理广东鲂种群肌肉营养成分差异，以期充实鱼类营养学和能量生态学研究材料，也为不同广东鲂的野生地理种群的分类保护和合理利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样本采集

2020年6—7月分别于海南省琼海市万泉河琼海段(QH, 110°27"36'E, 19°12"36'N)、广东省阳江市漠阳江段(YJ, 111°42"2'E, 22°48"7'N) 以及广东省肇庆市珠江干流 (西江) 肇庆江段 (ZQ, 112°24"35'E, 23°5"24'N) 采集到 150 尾广东鲂，各采样点50尾 (雌、雄各25尾) 。采用哈希水质分析仪测量取样点的水温、盐度、溶解氧 (Dissolved oxygen,DO) 和pH，并测量样品的体长和体质量。采样站位的环境信息和样本生物学信息见表1。采用液氮快速冷冻样本，于–20 ℃冷冻保存，随后带回实验室−80 ℃保存。采集背部中后段肌肉 (每尾在相同位置采集20 g肌肉) 用于检测肌肉成分。各项指标由广东省质量监督食品检验站进行检测，各实验组均设置3个重复，每个重复含10尾样本 (背部肌肉捣碎)。

表1 3个广东鲂地理种群环境信息和样本生物学信息Table 1 Basic environmental information, biological information of three M. terminalis populations

1.2 肌肉营养成分和能量密度测定方法

样本水分测定采用GB 5009.3—2016；粗蛋白测定采用 GB 5009.5—2016；脂肪测定采用 GB 5009.4—2016；灰分测定采用GB 5009.4—2016；氨基酸测定采用GB T5009.124—2016；脂肪酸测定采用GB 5009.168—2016。采用电感耦合等离子体质谱仪 (7700 Series) 依据GB 5009—2016 测定样本中钾 (K)、钙 (Ca)、钠 (Na)、磷 (P)、镁 (Mg)、锌 (Zn)、铁 (Fe)、铜 (Cu)、锰 (Mn) 等矿质元素含量。根据联合国粮农组织/世界卫生组织 (FAO/WHO)提出和1991年中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的氨基酸评分模式，计算氨基酸评分 (Amino acid score, AAS)、化学评分 (Chemical score, CS) 和必需氨基酸指数 (Essential amino acid index, EAAI)[9-10]。Phillipson 微量能量仪 (Gentry Instruments Inc., Aiken, South Carolina, USA)测定能量密度。

1.3 数据分析

采用单因素方差分析 (One-way ANOVA) 检验不同广东鲂地理种群肌肉营养成分差异显著性。如差异显著，则采用多重比较方法比较平均数之间的差异，显著性水平为0.05。数据分析采用SPSS 19.0统计软件进行。实验数据均用“平均值±标准差 (±SD)”表示。采用 R (3.1.14) 对3个广东鲂种群肌肉生化分析结果进行主成分分析 (Principal component analysis, PCA)。

2 结果

2.1 一般营养成分和能量密度分析

万泉河广东鲂肌肉水分质量分数显著高于西江种群，而粗蛋白质质量分数则显著低于西江种群 (P<0.05，表2)。粗脂肪和灰分质量分数在3个地理种群中均无显著性差异。西江种群肌肉能量密度显著高于万泉河和漠阳江种群(P<0.05)。

表2 3个广东鲂地理种群肌肉中的一般营养成分和能量密度Table 2 Nutritional composition of muscle of three M. terminalis populations

2.2 氨基酸组成分析与评价

3个广东鲂地理种群共检测出18种常见氨基酸 (表3)。西江种群肌肉中的总氨基酸含量 (Total amino acids, TAA)最高，漠阳江种群次之，万泉河种群最低。在必需氨基酸(Essential aamino acid, EAA) 中，西江种群的赖氨酸和亮氨酸含量显著高于万泉河种群 (P<0.05)，漠阳江种群介于两者之间。呈味氨基酸中，西江种群肌肉中的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量均显著高于万泉河种群 (P<0.05)。漠阳江种群肌肉中必需氨基酸/总氨基酸 (EAA/TAA)最高，而西江种群最低。呈味氨基酸/总氨基酸 (DAA/TAA)在3个广东鲂地理种群肌肉中无明显差异。芳香氨基酸/支链氨基酸 (BCAA/AAA) 在万泉河种群肌肉中最高，漠阳江种群次之，西江种群最低。将3个广东鲂地理种群肌肉的EAAI进行标准模式 (FAO/WHO) 及全鸡蛋蛋白质模式2种评价 (表3)，分别计算出各EAA的AAS、CS和EAAI(表4)。万泉河、漠阳江和西江种群肌肉中的第一限制性氨基酸为蛋氨酸+半胱氨酸，第二限制性氨基酸为缬氨酸，其余各EAA的AAS均高于1；各EAA的CS与AAS结果保持一致。3个广东鲂地理种群肌肉中的EAAI达80以上，说明其氨基酸组成十分均衡。其中西江种群肌肉EAAI最高 (85.05)。

表3 3个广东鲂地理种群肌肉氨基酸组成Table 3 Comparison of amino acid composition of muscles of three M. terminalis populations

表4 3个广东鲂地理种群肌肉氨基酸评价Table 4 Evaluation of essential amino acids composition of muscle of three M. terminalis populations

2.3 脂肪酸组成分析

3个广东鲂地理种群肌肉中共检测出23种常见脂肪酸(表5)，其中包括 7 种饱和脂肪酸 (Saturated fatty acid, SFA)7 种单不饱和脂肪酸 (Monounsaturated fatty acid, MUFA) 和9 种多不饱和脂肪酸 (Polyunsaturated fatty acids, PUFA)。SFA中C14:0、C16:0和C22:0在万泉河种群肌肉中的含量显著高于漠阳江和西江种群 (P<0.05)。万泉河种群肌肉中MUFA总量显著低于西江和漠阳江种群 (P<0.05)。其中，C16:1、C18:1 n-9t、C18:1 n-9c 漠阳江种群肌肉中含量最高，而在万泉河种群肌肉中含量最低。C22:1 n-9、C24:1在漠阳江种群肌肉中含量显著低于西江和万泉河种群。西江种群肌肉中二十二碳六希酸 (DHA) 含量最高，显著高于万泉河和漠阳江种群 (P<0.05)。PUFA在万泉河种群肌肉中含量最高，西江种群次之，漠阳江种群最低。

表5 3个广东鲂地理种群肌肉脂肪酸组成Table 5 Comparison of fatty acids of muscles of three M. terminalis populations %

2.4 矿质元素组成分析

3个广东鲂地理种群肌肉中均含有丰富的矿质元素，其中K质量分数最高，Ca次之 (表6)。西江种群肌肉中K和Ca质量分数显著高于万泉河种群，而Na和Mg质量分数则显著低于万泉河种群 (P<0.05)。万泉河种群肌肉Zn质量分数显著高于漠阳江和西江种群，而Mn和Fe质量分数显著低于漠阳江和西江种群 (P<0.05)。

表6 3个广东鲂地理种群肌肉矿质元素组成Table 6 Mineral element of muscle of three M. terminalis populations mg∙kg−1

2.5 3个广东鲂种群生化分析结果的主成分分析

综合3个广东鲂种群生化分析结果，并进行PCA。西江种群分布距均万泉河和漠阳江种群较远，万泉河种群和漠阳江种群相对较近。PCA共提取了2个主成分，对变异的累积贡献率为80.25%。其中主成分1的贡献率为50.75%，主成分2的为29.50% (图1)。

图1 3个广东鲂种群肌肉生化成分主成分分析散点图Fig. 1 Scattering diagram of principal components for biochemical analysis parameters of muscle of three M. terminalis populations

3 讨论

鱼类肌肉中蛋白质和脂肪含量是评价其营养价值的重要指标[11]。3 个广东鲂地理种群肌肉的粗蛋白质量分数(18.3%～20.2%) 高于团头鲂 (Megalobrama amblycephala)、鲤 (Cyprinus carpio)、鲢 (Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(H. nobilis) 和草鱼 (Ctenopharyngodon idella)，与翘嘴鲌(Culter alburnus) 接近[12-13]。3 个广东鲂地理种群肌肉粗脂肪质量分数 (1.1%～1.3%) 较团头鲂、翘嘴鲌、鲢、鳙、斑鳜 (Siniperca scherzeri) 等低[12-14]，与常见的海水鱼类如牙鲆(Paralichthys olivaceus)[15]、黄斑篮子鱼 (Siganus oramin)[16]和日本鳗鲡 (Anguilla japonica)[17]类似，表现出典型的低脂肪、高蛋白的特点。本研究发现，3个广东鲂种群肌肉生化PCA结果显示西江种群分布距万泉河和漠阳江种群较远，可能是由于栖息地环境因子以及饵料生物种类存在明显差异。本研究还发现，西江种群能量密度显著高于漠阳江和万泉河种群。能量密度被认为是衡量鱼体能量储备水平的重要指标，能直接反映鱼类发育状况以及对外界环境因子的适应性[18]。鱼类生殖洄游是主动的、定期定向的高耗能运动，且鱼体自身能量储备有限，因此鱼类洄游须尽可能地调节自身身体结构、能量储备和代谢能力以适应生殖洄游的需要[19-20]。3个广东鲂种群生殖洄游距离存在明显差异，可能是导致种群间肌肉中能源物质的积累程度不同的主要原因之一。有研究发现鱼类肌肉能量累积和消耗与其洄游能力密切相关[21-22]。

鱼类肌肉中蛋白质的营养价值由各种EAA含量和组成比例决定[23-24]。本研究显示，在3个广东鲂种群肌肉中谷氨酸含量均最高，谷氨酸作为一种重要呈味氨基酸，具有促进脑发育、治疗神经系统疾病等作用[25]。3个广东鲂种群肌肉中谷氨酸含量均高于团头鲂与翘嘴鲌[12]。西江种群肌肉中谷氨酸含量显著高于漠阳江和万泉河种群，表明西江种群肌肉较万泉河和漠阳江种群风味更佳。3个广东鲂种群肌肉中赖氨酸含量均较高，其中，西江种群肌肉中赖氨酸含量最高。赖氨酸是人体EAA之一，不仅具有提高蛋白质利用率和促进人体生长发育的作用，还可以增强免疫力、改善神经系统、预防骨质疏松[24,26]。在FAO/WHO提出的人体均衡蛋白需求理想模式中，EAA/NEAA>60%的蛋白质质量较好[27]，3个野生广东鲂种群肌肉均属于良好的蛋白源。西江种群肌肉中的EAAI最高 (85.05)，说明其肌肉中EAA组成最为平衡，蛋白质营养价值最高。肌肉中的脂肪酸含量是影响肌肉风味的重要因素之一[28]。本研究发现，西江和漠阳江种群肌肉均表现出MUFA的高占比。有研究表明，MUFA在调节人体脂质代谢方面具有重要的生理作用[29]。PUFA中DHA与EPA含量是评价鱼类营养成分的关键指标[30]。西江种群肌肉中的DHA含量显著高于漠阳江和万泉河种群，表明西江种群肌肉的脂肪质量较高。

矿物质元素是构成人体组织的重要成分，参与人体内多种物质的代谢和生理活动[31]。3个广东鲂种群肌肉中Na、K、Ca等常规矿质元素以及Fe、Zn、Cu、Mn等微量元素均有检出。K、Fe、Zn等矿质元素含量低于异齿裂腹鱼 (Schizothoraxo connori)[32]。Ca 含量显著高于褐点石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus) 和青石斑鱼 (E. awoara) 等多种海鱼[31]。西江种群肌肉中Fe含量显著高于漠阳江和万泉河种群，而Zn含量则显著低于万泉河种群。Fe具有造血功能和促进人体生长的作用等，Zn可以促进儿童智力的正常发育[33]。3个广东鲂地理种群肌肉多种微量元素含量差异显著，这可能是由于栖息水环境的差异所致。万泉河种群相对西江种群，其主要栖息水域为河口，盐度相对较高，易受潮汐影响。有研究发现淡水环境中Fe含量均显著高于海水，Zn含量明显低于海水环境[34-35]。因此，栖息地环境差异导致了Zn在万泉河种群肌肉中富集度更高，Fe和Mn则在西江种群肌肉中富集度更高。