中华绒螯蟹白壳和绿壳品系成蟹可食率、类胡萝卜素含量和营养组成的比较

张冬冬，范陈伟，姜晓东，成永旭,2,3，吴旭干,2,3*

(1.上海海洋大学，农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306；2.上海海洋大学，上海水产养殖工程技术研究中心，上海 201306；3.上海海洋大学，水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306)

中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)属于软甲纲(Malacostraca)十足目 (Decapoda)弓蟹科 (Varunidae)绒螯蟹属[1]。是东亚地区最重要的淡水经济蟹类，富含类胡萝卜素、多不饱和脂肪酸、风味物质和必需氨基酸，营养价值高[2]。中国每年总产量近80 万t[3]，产值超过500 亿[4-5]。由于不同品质成蟹价格差别较大，因此提高中华绒螯蟹营养品质是增加其养殖效益的主要手段之一[4,6]。

色泽是中华绒螯蟹感官评价和营养品质评价重要指标之一[2]，通常色泽较红且亮度较高有助于提高消费者对虾蟹类的喜好和消费欲望[7-9]。同时，色泽对甲壳动物交配繁殖[10]、生存、信息交流等方面[11]也具有重要作用。自然界中，中华绒螯蟹成蟹壳色主要为绿色(大于90%)，但也存在紫壳、白壳、黄壳和红壳等少量个体[12-13]，这些特殊壳色中部分壳色不可遗传给后代，其形成原因可能与养殖环境及饵料营养有关，如紫壳色中华绒螯蟹[14]。本课题组于2016 年在成蟹养殖池塘中发现极少量白壳色中华绒螯蟹，其蟹壳、腹肢以及眼柄均为白色，经过数代自交和纯化，培育出了体色纯白、稳定遗传和生长速率较快的白壳新品系(暂定名“申江3 号-海大玉蟹”)，迄今已经繁育至G3。尽管白壳品系中华绒螯蟹由于颜色独特和生长速率快，可能会引起养殖者和消费者关注，但是迄今为止，尚不清楚白壳品系成蟹可食率及其营养组成，这不利于白壳品系的种质评价、遗传选育和推广应用。

经济虾蟹类通常富含虾青素、β-胡萝卜素和玉米黄素等类胡萝卜素，是人类获得天然类胡萝卜素的重要来源之一[15-16]。对人体而言，类胡萝卜素是天然的抗氧化剂，可以保护人体细胞和组织免受氧自由基侵害[17]，具有增强免疫力[18]、抗肿瘤、抗衰老[19]、防止心血管疾病和保护视力[20]等功效。养殖虾蟹各组织中类胡萝卜素组成和含量往往影响其色泽指标和消费者接受度[7-9]，尤其可食组织中(如卵巢和肝胰腺)类胡萝卜素含量直接影响其营养价值[13]。因此，养殖虾蟹的色泽参数和类胡萝卜素组成是其商品价值和营养品质评价的两类重要评价指标。迄今为止，尚不清楚白壳品系中华绒螯蟹的色泽参数、类胡萝卜素组成与常规绿壳品系是否存在差异。

鉴于此，本实验首先将白壳新品系和正常绿壳品系扣蟹等量混合放在相同池塘中养至成蟹(同池混养)，然后测定和比较了两品系中华绒螯蟹可食率、色泽参数、类胡萝卜素组成、可食组织中常规生化组成、脂肪酸和氨基酸含量，结果不仅为中华绒螯蟹白壳品系种质资源评价和进一步选育提供基础资料，也为新品系推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2016 年底课题组收集甲壳和附肢均为白色的成熟亲本，2017 年初通过构建家系进行繁殖获得奇数年子1 代(F1)大眼幼体，2017 和2018 年分别进行扣蟹和成蟹养殖，2018 年底挑选生长速率快、成活率高且体色纯白(红度值a*≤-1.0)的白壳家系F1亲本进行自交，2019 年春获得F2子代大眼幼体。2020 年3 月，挑选体重接近的F2白壳品系和正常绿壳品系(2 龄早熟品系)扣蟹各150 只，在上海海洋大学崇明中华绒螯蟹研究基地进行成蟹同池塘混养实验，每个池塘(长×宽×深=12 m×8 m×1 m)各放入白壳和绿壳品系扣蟹50 只，雌雄比例为1∶1。两品系扣蟹平均初始体重分别为(7.71±0.23)和(7.67±0.15) g，养殖至11 月中旬进行采样。从每个混养池塘中挑选规格大、活力好、四肢健全且完成生殖蜕壳的雌雄蟹各3 只(白壳和绿壳品系雌雄合计采样各9 只)，雌蟹平均体重：白壳(144.10±9.09) g，绿壳(143.40±6.33) g；雄蟹平均体重：白壳(168.18±21.95) g，绿壳(164.59±5.42) g。

1.2 生物学指标测定

将挑选的蟹用电子天平准确称量体重(精确到0.01 g)。采用解剖刀与镊子等工具取出全部肌肉、肝胰腺以及性腺并称重(精确到 0.001 g)，随后将样品保存于-40 °C 冰箱中待测定生化成分。依据称量的肝胰腺、性腺和肌肉重量与体重，采用以下公式分别计算肝胰腺指数(hepatosomatic index,HSI)、性腺指数(gonadosomatic index,GSI)、出肉率(meat yield,MY)、总可食率(total edible yield,TEY)和肥满度(condition factor,CF)。HSI(%)=肝胰腺重/体重×100%；GSI (%)=性腺重/体重×100%；MY (%)=肌肉重/体重×100%；TEY(%)=HSI+GSI+MY；CF (g/cm3)=体重/头胸甲长3。本研究获得了上海海洋大学水产与生命学院实验动物管理和使用伦理委员会批准，实验过程中操作人员严格遵守上海海洋大学水产与生命学院的伦理规范，并按照其制订的规章制度执行。

1.3 色泽测定

采用手持式色度仪Lovibond RT200 (Salisbury,英国) (CIE 1976L*a*b*成像系统)测定蟹壳(鲜样和干样)、肝胰腺(鲜样)和卵巢(干样)的色泽参数：亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值。在甲壳表面选取6 个相对光滑的点进行颜色测量，最后取6 个点的平均值为该蟹壳的色泽参数[2]。肝胰腺湿样和卵巢干样装入透明自封袋中随机测量6个点，同样取6 个点求得平均值作为该蟹色泽参数。

1.4 类胡萝卜素测定

雌蟹样品测定湿样肝胰腺和煮熟后的干样蟹壳、卵巢，雄蟹只测定湿样肝胰腺和煮熟后的干样蟹壳。类胡萝卜素的提取方法参考Long 等[2]并稍作调整，主要步骤：取0.2～0.4 g 冻干样品，加入丙酮反复提取3～4 次，直至提取液无色(几乎不含有类胡萝卜素)。随后将提取液进行定容，并用分光光度计测量 478 nm 处吸光值。根据标准曲线计算各样品中总类胡萝卜素含量。

蟹壳、卵巢和肝胰腺提取液中主要类胡萝卜素的组成采用安捷伦1 260 HPLC 系统(Agilent Technologies Inc.，美国) 进行分析。其中，卵巢需经过皂化处理再进行高效液相色谱(HPLC)分析，皂化条件和仪器参数设置与Li 等[21]一致。样品中类胡萝卜素种类的鉴定依据虾青素、叶黄素、玉米黄素、角黄素和β-胡萝卜素5 种商业化标准品出峰时间，样品中类胡萝卜素含量根据5 种标准品制备的标准曲线和样品出峰面积计算。

1.5 生化分析、脂肪酸和氨基酸测定

常规生化组成分析 肌肉、性腺和肝胰腺采用冷冻干燥直至恒重的方法测定水分含量；采用氯仿和甲醇体积比为2∶1 提取各组织中的总脂并测定其含量[22]。总蛋白(凯氏定氮法，以6.25换算系数计算)和灰分含量(在马弗炉中550 °C 保持直至恒重)的测定参照AOAC 法[23]。

脂肪酸组成分析 取约0.08 g 脂肪溶入正己烷后进行真空干燥，采用浓度为14%的三氟化硼-甲醇溶液对称量的总脂进行甲酯化处理[24]。脂肪酸分析采用美国 Agilent 7890B-5977A 气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)，色谱柱为 Omegawax-320毛细管柱 (30 m×0.32 mm，0.25 μm；美国 Supelco)，整个程序和参数设置参考Jiang 等[25]。脂肪酸组成以每种脂肪酸占总脂肪酸的百分比表示(%)。

氨基酸分析 按照Chen 等[26]的方法进行总氨基酸分析，所用仪器为德国赛卡姆公司氨基酸自动分析仪(S-433D)。具体操作方法和参数设置与Jiang 等[25]的一致。色氨酸测定采用碱性水解法，甲硫氨酸和半胱氨酸测定采用酸性水解法[27]。另外，根据FAO/WHO/UNU[28]方法计算必需氨基酸的分值(essential amino acid score,EAAS)：EAAS=样品中必需氨基酸含量/FAO 参考蛋白中必需氨基酸含量×100。氨基酸含量以每克湿样中各氨基酸的毫克数表示(mg/g)。

1.6 数据分析

应用Excel 2019 和SPSS 17.0 软件对数据进行分析，通过 GraphPad Prism 8.0 软件制图。所有数据以平均值±标准误(mean±SE)表示。采用Levene 法对数据进行方差齐性检验，采用独立样本t检验检查两组间的差异性。此外，对中华绒螯蟹可食部分组织系数和肥满度进行颜色和性别的双因素分析。以P＜0.001 表示差异极显著，P＜0.05 表示差异显著。

2 结果

2.1 组织系数和可食率分析

白壳和绿壳品系可食部分组织系数和肥满度结果显示，当白壳和绿壳两组蟹体重接近时，无论雌雄，白壳组GSI、HSI、MY、TEY 和CF 均略微低于绿壳，但差异不显著(P＞0.05) (图1)。双因素分析结果显示，性别极显著影响GSI、MY、TEY 和CF 比例(P＜0.001)，壳色显著影响GSI 和HSI (P＜0.05)，性别和壳色的交互作用对HSI 影响最高，对CF 的影响最小(表1)。

表1 中华绒螯蟹可食部分组织系数和肥满度的颜色和性别双因素分析Tab.1 Results of Two-Way ANOVA sex-color interactions for the percentage of edible tissues and condition factor of E.sinensis

图1 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系可食部分组织系数和肥满度比较GSI.性腺指数，HSI.肝胰腺指数，MY.出肉率，TEY.总可食率，CF.肥满度，下同。(a) 雌，(b) 雄。Fig.1 Comparison of tissue coefficient and condition factor of white and green E.sinensisGSI.gonadosomatic index,HSI.hepatosomatic index,MY.meat yield,TEY.total edible yield,CF.condition factor,the same below.(a) female,(b) male.

2.2 色泽和类胡萝卜素分析

中华绒螯蟹白壳和绿壳品系蟹壳、肝胰腺和卵巢的色泽参数 (L*、a*和b*)比较结果显示，无论雌雄，白壳组湿样和干样蟹壳L*值和b*值都显著高于绿壳组(P＜0.05)，而a*值显著低于绿壳组(P＜0.05)。白壳和绿壳组雌蟹之间和雄蟹之间肝胰腺的L*、a*、b*值均无显著差异 (P＞0.05)。白壳和绿壳组雌蟹卵巢之间色泽参数也无显著差异(P＞0.05) (表2)。无论雌雄，白壳和绿壳组的蟹壳不仅鲜样差异明显，冻干后白壳组蟹壳依然为白色，而绿壳组蟹壳为红色(图2)。

表2 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系蟹壳、肝胰腺和卵巢的色泽参数(L＊、a＊、b＊)比较Tab.2 Lightness (L＊),redness (a＊),and yellowness (b＊) of carapace,hepatopancreas and ovaries from white and green E.sinensis

图2 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系鲜样和冻干样照片(a) (b)白壳品系雄蟹壳，(c) (d)绿壳品系雄蟹壳，(e) (f)白壳品系雌蟹壳，(g) (h)绿壳品系雌蟹壳。Fig.2 Comparison of fresh and dried carapace from white and green E.sinensis(a) (b) carapace from white male,(c) (d) carapace from green male,(e) (f) carapace from white female,(g) (h) carapace from green female.

中华绒螯蟹白壳和绿壳品系蟹壳、肝胰腺和卵巢中类胡萝卜素含量(mg/kg 湿重)比较结果显示，白壳组雌蟹蟹壳中总类胡萝卜素、虾青素、叶黄素、玉米黄素、角黄素和β-胡萝卜素均显著低于绿壳组(P＜0.05) (图3-a)，白壳组雄蟹蟹壳中总类胡萝卜素、虾青素、叶黄素、玉米黄素显著低于绿壳组(P＜0.05)，角黄素和β-胡萝卜素也低于绿壳组，但差异不显著(P＞0.05) (图3-b)。就肝胰腺和卵巢而言，白壳和绿壳组同性别间无显著差异(P＞0.05) (图3-c～e)。

图3 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系蟹壳、肝胰腺和卵巢中主要类胡萝卜素含量(mg/kg 湿重)比较图中上标不同小写字母表示同一指标在不同色泽之间差异显著(P＜0.05)；TC.总类胡萝卜素，Ast.虾青素，Lut.叶黄素，Zea.玉米黄素，Can.角黄素，β-Car.β 类胡萝卜素。(a) 雌蟹蟹壳，(b) 雄蟹蟹壳，(c) 雌蟹肝胰腺，(d) 雄蟹肝胰腺，(e) 雌蟹卵巢。Fig.3 Main carotenoid composition (mg/kg wet weight) in carapace,hepatopancreas and ovaries from white and green E.sinensisData with different lowercase letters for the same indicator indicate significant differences between different colors (P＜0.05);TC.total carotenoids,Ast.astaxanthin,Lut.lutein,Zea.zeaxanthin,Can.canthaxanthin,β-Car.β-carotenoid.(a) female carapace,(b) male carapace,(c) female hepatopancreas,(d)male hepatopancreas,(e) female ovaries.

2.3 常规生化、脂肪酸和氨基酸分析

中华绒螯蟹白壳和绿壳品系3 种可食组织常规生化分析见表3。雌蟹白壳肝胰腺中蛋白、总脂和灰分略高于绿壳，性腺中水分和总脂也略高于绿壳，肌肉中水分、蛋白和灰分含量同样略高于绿壳，但均差异不显著(P＞0.05)。雄蟹白壳肝胰腺中总脂、性腺中水分以及肌肉中灰分也均略高于绿壳，但差异不显著(P＞0.05)。

表3 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系肝胰腺、性腺和肌肉中常规生化含量比较(湿重)Tab.3 Proximate composition in hepatopancreas,gonads and muscle of white and green E.sinensis (wet weight) %

白壳和绿壳品系雌蟹3 种可食组织主要脂肪酸组成见表4。肌肉中，白壳组C18:2n6、Σn-6PUFA 和DHA/EPA 显著低于绿壳组，但C20:4n6(ARA)显著高于绿壳组(P＜0.05)。白壳组卵巢中ARA、C20:5n3 (EPA)和C22:6n3 (DHA)均略高于绿壳组，但无显著差异(P＞0.05)。白壳组肝胰腺中C18:0 显著低于绿壳组(P＜0.05)，EPA 和DHA略高于绿壳组，但差异不显著(P＞0.05)。

表4 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系雌蟹肝胰腺、卵巢和肌肉中主要脂肪酸的百分含量Tab.4 Fatty acids composition in hepatopancreas,ovaries and muscle from white and green female E.sinensis %

白壳和绿壳雄蟹3 种可食组织主要脂肪酸组成见表5。肌肉中，白壳组C18:0 和Σn-3PUFA显著低于绿壳组(P＜0.05)。性腺中，白壳组C18:0也显著低于绿壳组(P＜0.05)。肝胰腺中，白壳组ΣPUFA 含量显著低于绿壳组(P＜0.05)。值得一提的是，白壳组3 种组织中的ARA 均略高于绿壳组，但差异不显著(P＞0.05)。

表5 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系雄蟹肝胰腺、性腺和肌肉中主要脂肪酸的百分含量Tab.5 Fatty acids composition in hepatopancreas,gonads and muscle from white and green male E.sinensis %

白壳雌蟹肌肉中异亮氨酸和酪氨酸含量显著低于绿壳雌蟹组(P＜0.05)。无论雌雄，白壳和绿壳组其余氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基酸以及必需氨基酸与总氨基酸比值均无显著差异(P＞0.05) (表6)。白壳和绿壳组肌肉中必需氨基酸分值见表7。无论雌雄，白壳和绿壳组中必需氨基酸分值基本接近。雌蟹白壳组肌肉中色氨酸为限制性氨基酸；雄蟹白壳组亮氨酸、色氨酸和绿壳色氨酸分值均低于100，为限制性氨基酸。

表6 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系肌肉中主要氨基酸组成Tab.6 Amino acids contents in muscle from white and green E.sinensis mg/g 湿重

表7 中华绒螯蟹白壳和绿壳品系肌肉中必需氨基酸分值Tab.7 Essential amino acids score (EAAS) in muscle from white and green E.sinensis

3 讨论

3.1 组织系数和可食率

肝胰腺、性腺和肌肉是中华绒螯蟹最重要的3 个可食用部分，其占蟹个体体重的百分比是衡量其经济价值的重要指标[29]。本研究中，无论雌雄，白壳组组织系数和总可食率均略低于绿壳组，这主要因为白壳组GSI 和HSI 略低于绿壳组。通过性别和体色双因素分析表明，壳色对GSI 和HSI 具有显著影响，尤其壳色和性别的交互作用对组织系数影响较大。这一方面可能因为白壳蟹和绿壳蟹同池混养情况下生长性能不同，白壳蟹规格整体较大，而大规格蟹通常性腺和肝胰腺发育较晚[30]。另一方面，不同性别中华绒螯蟹的发育速率也存在差异，中华绒螯蟹雌蟹性腺和肝胰腺发育通常要快于雄蟹[25]。整体上，在同一养殖环境下，组织系数的差异很可能是遗传因素造成的[31]，具体遗传因素对其影响程度有待深入研究。就肥满度和性腺指数而言，参照 NY 5 064—2001中华绒螯蟹理化指标标准[32]，本研究中白壳和绿壳组成蟹均达到了一等蟹的标准。

3.2 色泽和类胡萝卜素

色泽参数(L*、a*和b*)测定模型是目前水产动物中色泽指标常用的数字化测定方法[33]。本研究中，白壳组蟹壳a*值显著低于绿壳组，而亮度值(L*)和黄度值(b*)显著高于绿壳组，但是白壳蟹肝胰腺和卵巢中色泽参数与绿壳组无显著差异。这说明白壳蟹的蟹壳颜色不影响肝胰腺和卵巢色泽。以往研究表明，紫壳蟹的壳色影响肝胰腺和卵巢的a*值[13]。白壳和紫壳壳色对可食组织色泽的影响不同，可能主要由白壳蟹和紫壳蟹壳色形成机理差异导致，而水产动物组织中色泽的差异往往与组织中类胡萝卜素尤其是虾青素的含量有关[14,34-35]。如黑色斑节对虾(Penaeus monodon)比白色斑节对虾肌肉中含有更多的类胡萝卜素，导致其肌肉中的a*值也显著高于白色斑节对虾[36]。

虾青素在甲壳动物中通常以非共价键的形式与虾青蛋白结合，形成虾青素核心发色团对色泽进行调控，致使甲壳动物外骨骼中呈现各种可见的颜色。甲壳动物经过烹饪会导致这种相互作用被破坏，高温下蛋白质失活释放虾青素原来的颜色，致使水产动物呈现明显红色[37-39]。以往研究表明，紫壳蟹和绿壳蟹煮熟蟹壳均为红色[13]。而本研究中，白壳蟹煮熟依然为白壳，这表明白壳组蟹壳中可能无虾青素，而本研究在煮熟蟹壳中仍检测出极少量的虾青素，推测可能是测定蟹壳类胡萝卜素组成时，由于蟹壳内膜紧贴住蟹壳内壁，难以全部剔除干净，导致蟹壳上残留少量的内膜。以往研究也表明，正常绿壳品系蟹壳内膜中含有虾青素[40]。因此，通过蟹壳煮熟壳色的显著差异可以推测白壳与紫壳和绿壳蟹的壳色形成机理可能存在较大差异。

3.3 常规生化、脂肪酸和氨基酸

可食组织中常规生化和脂肪酸组成是评价水产动物营养价值的重要指标，其组成受遗传、养殖环境、发育阶段和饵料等多种因素影响[29-31,41-43]。本研究中，白壳组和绿壳组中常规生化和大部分脂肪酸百分含量无显著差异，这是因为中华绒螯蟹的常规生化成分主要受环境调控(饲料、水环境等)。本研究采用同池混养模式，有利于排除环境和饲料差异，所以两种壳色中华绒螯蟹常规生化成分和脂肪酸营养组成较为接近，其主要成分的含量与以往的有关绿壳品系中华绒螯蟹的研究结果基本一致[25,31]。本研究发现，白壳雌蟹肌肉中ARA 显著高于绿壳雌蟹，白壳雄蟹3 种可食组织中ARA 含量也较高，但与绿壳组差异不显著。在相同养殖条件下出现的脂肪酸含量差异很可能是白壳蟹自身遗传因素导致。以往也有研究报道，相同养殖条件下，红色的脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)新品系肌肉中EPA 和DHA 含量高于正常体色脊尾白虾[42]。雌蟹紫壳较绿壳含有更高含量的EPA，雄蟹紫壳较绿壳有更高含量的ARA[13]。可见，不同色泽的虾蟹品系其脂肪酸含量存在一定差异，这种差异大小因色泽和物种差异而不同。

氨基酸是蛋白质的基本成分，其组成和含量决定着蛋白质的营养价值[43]。EAA/TAA 比值是广泛应用于水产品氨基酸营养评价的指标[25,44]。本研究中，白壳和绿壳蟹肌肉的EAA/TAA 比值为0.4，均达到了FAO/WHO/UNU 推荐的标准值[45]。白壳和绿壳蟹绝大部分氨基酸含量无显著差异，以往大量研究也表明，中华绒螯蟹肌肉中氨基酸含量具有相对稳定性[13,25,43]。但白壳组中异亮氨酸和酪氨酸低于绿壳组，尤其雌体差异较为显著，推测一方面可能是饵料因素导致，另一方面可能

是遗传因素，至于这两种氨基酸与中华绒螯蟹体色形成机理是否有关还有待深入研究。此外，有研究表明，中华绒螯蟹肌肉中的甘氨酸呈现甜味，精氨酸有利于提升鲜味和口感持续性[46-47]。本研究中，白壳蟹肌肉的甘氨酸和精氨酸略高于绿壳蟹，这也暗示其甜味和鲜味可能也会更明显。

综上所述，白壳和绿壳品系中华绒螯蟹可食率接近，且可食组织中常规生化成分、脂肪酸、氨基酸含量和类胡萝卜素含量接近，但白壳雌蟹含有更高比例的花生四烯酸。因此，白壳品系中华绒螯蟹与正常的绿壳品系含有相似的食用价值和营养价值，未来具有一定的应用前景。

（作者声明本文无实际或潜在的利益冲突）