海水循環(huán)水系統(tǒng)中環(huán)境因子對大西洋鮭體內(nèi)土腥味物質(zhì)含量的影響*

魏發(fā)奕， 韓 萃， 李 麗,2**， 董雙林,2， 高勤峰,2

(1.海水養(yǎng)殖教育部重點實驗(中國海洋大學(xué))，山東 青島 266003；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室，海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實驗室，山東 青島 266237)

大西洋鮭(Salmosalar)俗稱三文魚，其肉質(zhì)鮮美，富含優(yōu)質(zhì)蛋白和人體所需多不飽和脂肪酸，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值[1]，是世界上重要的養(yǎng)殖種類。我國對三文魚的需求量大，據(jù)挪威海產(chǎn)外貿(mào)局預(yù)計，中國(含香港)市場在2025年對三文魚的需求量會突破30萬t[2]。當(dāng)前中國三文魚主要依賴進(jìn)口，原因是大西洋鮭屬于冷水性魚類，其最適生長水溫為10～18 ℃，然而我國海域水溫在夏季過高，普通網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大西洋鮭無法順利度夏[3]。作為一種養(yǎng)殖環(huán)境可控的生產(chǎn)模式，封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(Recirculating aquaculture system，RAS)是大西洋鮭養(yǎng)殖的一種重要方式。

養(yǎng)殖魚類的土腥味問題給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和消費者帶來很大困擾[4]。目前認(rèn)為水體中產(chǎn)生的土腥味物質(zhì)有5種，其中以土臭素(Geosmin，GSM)和二甲基異冰片(2-methylisoborneol，MIB)最為常見[5-6]。Watson發(fā)現(xiàn)水體中GSM和MIB濃度分別達(dá)到4和9 ng/L時，就能被人類味覺所識別[7-10]。大西洋鮭作為一種適合生食的魚類，在食用過程中出現(xiàn)的土腥味更為嚴(yán)重。不同養(yǎng)殖系統(tǒng)其土腥味產(chǎn)生的原因不同，藍(lán)綠藻是室外池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中土腥味的主要來源，而放線菌是室內(nèi)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)GSM和MIB等土腥味物質(zhì)的主要來源[11-12]。藍(lán)綠藻和放線菌代謝產(chǎn)生的土腥味物質(zhì)進(jìn)入水體，通過皮膚、鰓等組織侵入魚體，在富含脂肪的組織內(nèi)富集[13-16]。

此外，前期研究表明，土腥味物質(zhì)的產(chǎn)生受環(huán)境因子的影響。Robertson和Robin認(rèn)為GSM和MIB在冬季會減少，這可能是因為冬季溫度較低，抑制了微生物的代謝[17-18]。Suffet的研究顯示，隨著溫度不斷上升以及水質(zhì)富營養(yǎng)化加重，部分放線菌的代謝水平加劇，GSM和MIB含量不斷升高[6]。在循環(huán)水系統(tǒng)中盡管土腥味常發(fā)生在有機物含量較高的水體中，但有關(guān)水質(zhì)與微生物生長以及與土腥味物質(zhì)產(chǎn)生的相關(guān)性并不清晰。相對于淡水養(yǎng)殖系統(tǒng)，有關(guān)土腥味物質(zhì)在海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的分布和產(chǎn)生機制的研究相對較少。

因此，本研究以室內(nèi)封閉式海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)為研究對象，于養(yǎng)殖的不同時期(2018年4月、7月、10月和2019年1月)采集水樣和大西洋鮭樣品，通過分析比較不同時期養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)、浮游植物群落結(jié)構(gòu)、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和魚體中土腥味物質(zhì)含量的差異，揭示海水循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中土腥味產(chǎn)生的機制，為改善我國大西洋鮭養(yǎng)殖環(huán)境，提高其品質(zhì)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 養(yǎng)殖系統(tǒng)與樣品獲取

實驗樣品來源于山東某養(yǎng)殖基地，基地車間每個魚池面積約16 m2，水深3～3.5 m，根據(jù)養(yǎng)殖魚的不同規(guī)格來決定放養(yǎng)密度。養(yǎng)殖模式為封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，日換水量占總水量的10%，循環(huán)頻率為19次/天，殘餌和糞便通過水流旋轉(zhuǎn)聚集到養(yǎng)殖池底部中央并排出魚池，經(jīng)沉淀池分離后，養(yǎng)殖水由循環(huán)泵上部的出水口流出，經(jīng)微濾機過濾、蛋白分離后，進(jìn)入生物濾池，經(jīng)紫外殺菌后充以液氧保持養(yǎng)殖水體的溶解氧，最后流回到養(yǎng)殖池。

于2018年4月、7月、10月及2019年1月在基地采集水樣和大西洋鮭，分別標(biāo)記為YT1、YT2、YT3和YT4。每批次隨機采集大西洋鮭6尾，規(guī)格信息見表1。用濃度為260 mg/L的MS-222麻醉大西洋鮭[19]，取背肌置于密封袋中，在現(xiàn)場用液氮速凍后放入保溫箱(匡途，33L)附以干冰中暫存，帶回實驗室后置于-80 ℃冰箱中保存。

表1 不同時期采集的大西洋鮭樣品規(guī)格

1.2 水樣測定和浮游植物、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的鑒定

1.2.2 浮游植物鑒定 取2 L未經(jīng)過濾的養(yǎng)殖水裝入聚乙烯瓶中用魯哥試劑固定，置于4 ℃黑暗環(huán)境下靜置保存，參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB17378.7—2007)，用浮游生物計數(shù)框統(tǒng)計浮游植物種類和數(shù)量。

1.2.3 細(xì)菌群落鑒定 在現(xiàn)場取養(yǎng)殖水2 L，經(jīng)0.22 μm無菌混合纖維素酯膜抽濾，用錫箔紙將濾膜包裹后裝入凍存管內(nèi)，置于保溫箱中附以干冰暫存，回到實驗室后置于-80 ℃冰箱中保存，用于測定細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。用CTAB法提取濾膜上細(xì)菌群落的DNA，將得到的DNA置于TE溶液中進(jìn)行保存，然后通過瓊脂糖凝膠電泳來檢測樣品DNA的完整性，當(dāng)純度和濃度達(dá)到Miseq測序要求后保存于-20 ℃條件下備用。使用16S rRNA引物，515F：5’-GTGCCAGCMGCCGCGG-3’； 907R：5’-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3’、New England Biolabs公司的Phusion?High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer和高效高保真酶對樣品的V4～V5區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。然后通過瓊脂糖凝膠電泳對PCR產(chǎn)物進(jìn)行檢測，使用qiagen公司的試劑盒回收產(chǎn)物DNA。最后通過TruSeq?DNA PCR-Free Sample Preparation Kit建庫試劑盒來構(gòu)建數(shù)據(jù)文庫，用Qubit和qPCR來檢驗文庫，對符合標(biāo)準(zhǔn)的文庫使用HiSeq2500 PE250進(jìn)行上機測序(北京諾禾致源科技股份有限公司)。為保證分析的準(zhǔn)確性，測序后優(yōu)化有效序列，生成操作分類單元(OTU)，聚類相似性定位97%，OTU種屬鑒定比對可信度閾值設(shè)定為80%。

1.3 土腥味物質(zhì)的分析

1.3.1 魚背肌中土腥味物質(zhì)的提取 采用微波蒸餾法[21]提取魚背肌中的土腥味物質(zhì)。準(zhǔn)確稱取90 g背肌，置于500 mL自制蒸餾瓶中，密封，放入微波蒸餾裝置[21](見圖1)，向反應(yīng)瓶中通入流速為70 mL/min的助推氮氣，調(diào)節(jié)微波加熱功率為350 W，加熱一定時間，通過低溫(4 ℃)冷凝裝置對餾分降溫，收集管置于冰水浴中收集餾分，集滿餾分后將收集管密封放入4 ℃冰箱中保存。

圖1 微波蒸餾提取裝置示意圖

1.3.2 土腥味物質(zhì)的富集 采用固相微萃取法富集土腥味物質(zhì)。取微波蒸餾得到的餾分充分混勻，從中抽取10 mL加入裝有3 g NaCl(有機純，使用前在450 ℃烘烤4 h)和微型磁力攪拌子的20 mL頂空瓶(美國Agilent公司)中，將頂空瓶置于加熱磁力攪拌臺(IKA?RCT basic加熱型磁力攪拌器，德國IKA公司)上，攪拌速度1 500 r/min，60 ℃預(yù)熱15 min后，將50/30 DVB/CAR/PDMS萃取頭(美國Supelco公司)插入頂空瓶中，并調(diào)整、固定萃取頭在頂空體積中的位置，60 ℃萃取30 min后取出，并迅速插入氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國Agilent公司)進(jìn)樣口，進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)分析。

1.3.3 土腥味物質(zhì)的測定 采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定土腥味物質(zhì)的含量。氣相色譜-質(zhì)譜儀使用的色譜柱為HP-5MS毛細(xì)管柱(美國Agilent公司，30 mm×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃，熱解析15 min；程序升溫：初溫40 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升溫至250 ℃，保持10 min；載氣：He；流量：0.8 mL/min，不分流；質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度280 ℃。數(shù)據(jù)采集：TIC(Total ion chromatograms，總離子流色譜圖)；EIC(Extract ion chromatograms，選擇離子色譜圖)，GSM和MIB的特征性m/z分別為112.0和95.0。

使用上述條件測定標(biāo)準(zhǔn)溶液GSM和MIB(美國Sigma公司，色譜純，濃度100 μg/mL，純度99.9%，溶于甲醇保存)的檢出限(S/N=3)分別為1.04和2.11 ng/L，線性范圍為0.2～1 000 ng/L，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.999 0和0.999 2。對濃度為100 ng/L的GSM和MIB混合溶液進(jìn)行精密度測定實驗(n=6)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.8%和5.4%，測定的回收率分別為98.6%和97.3%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法

所有數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)表示。在SPSS 21.0(IBM Corp， Armonk，NY，USA)軟件中采用Kolmogorov-Smirnov檢驗和Levene檢驗方法分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗、方差齊性檢驗，合格后進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)，組間差異采用Duncan’s多重比較進(jìn)行分析，以P<0.05作為顯著性差異標(biāo)準(zhǔn)；對浮游植物、細(xì)菌群落和土腥味物質(zhì)間的相關(guān)性進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析；采用R語言(v. 3.5.1)的ade4包和ggplot2軟件包進(jìn)行細(xì)菌群落的主成分分析(PCA)；采用R語言中的vegan包進(jìn)行環(huán)境因子與細(xì)菌群落間的典型相關(guān)分析(CCA)。

2 實驗結(jié)果

2.1 不同時期養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)的變化

除葉綠素a以外，其它測定水質(zhì)指標(biāo)包括水溫、溶氧、鹽度、pH、氨氮、亞硝氮、硝氮、活性磷酸鹽、總氮、總磷、總懸浮物和溶解性總有機碳在不同采樣時期差異顯著(P<0.05)(見表2)。YT1中溶解性有機碳水平顯著低于其他時期(P<0.05)；YT2中亞硝氮、總氮、總磷和總懸浮物水平顯著高于其他時期(P<0.05)；YT2和YT3中總氨氮水平顯著高于YT1和YT4(P<0.05)；YT3和YT4中硝氮顯著高于YT1和YT2(P<0.05)；YT4中溶解性活性磷顯著高于其他時期(P<0.05)。

表2 不同時期循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)比較

2.2 大西洋鮭體內(nèi)土腥味物質(zhì)含量

不同時期大西洋鮭背肌中土腥味物質(zhì)的含量如圖2所示，GSM的含量均顯著低于MIB(P<0.05)；YT1和YT4的MIB含量顯著低于YT2和YT3(P<0.05)；MIB和GSM含量均在YT2達(dá)到最高值。

2.3 浮游植物群落

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖池不同時期水體浮游植物的種類組成見表3，在所有采集的樣品中，鑒定出浮游植物7門13目，共26屬，其中，硅藻4目8屬，占總屬數(shù)的29.63%；綠藻3目8屬，占總屬數(shù)的29.63%；藍(lán)藻2目2屬，占總屬數(shù)的11.11%；甲藻1目3屬；裸藻1目3屬；黃藻1目1屬；金藻1目1屬。將個體數(shù)占總捕獲量5%以上者定義為優(yōu)勢類群，在10月，藍(lán)藻占絕對優(yōu)勢，而在其他時期，硅藻和綠藻是優(yōu)勢物種。

養(yǎng)殖池中浮游植物優(yōu)勢屬見表4，浮游植物優(yōu)勢屬共15個，YT2中最多，YT3中最少。其中，小球藻屬為YT1和YT2中的優(yōu)勢屬；水網(wǎng)藻屬、膝溝藻屬和直鏈藻屬為YT2和YT4中的優(yōu)勢屬；顫藻屬在4組樣品中均為優(yōu)勢屬。在YT2和YT4中，水網(wǎng)藻屬在系統(tǒng)中均占據(jù)絕對優(yōu)勢，其豐度分別占YT2和YT4浮游植物總豐度的53%和78%。

(表示同一時期GSM與MIB之間差異顯著，不同小寫字母表示MIB濃度在不同時期差異顯著P<0.05，不同大寫字母表示GSM濃度在不同時期差異顯著P<0.05。YT1表示2018年4月采集的樣品；YT2表示2018年7月采集的樣品；YT3表示2018年10月采集的樣品；YT4表示2019年1月采集的樣品。下圖同。represent a significant difference between GSM and MIB during the same period. Different lower-case letters indicate that the concentration of MIB varies significantly over periods P<0.05，while different capital letters indicate that the concentration of GSM varies significantly over periods P<0.05. YT1, samples collected in April 2018; YT2, samples collected in July 2018; YT3, samples collected in October 2018; YT4, samples collected in January 2019.The abbreviations in the other figures indicate the same meaning.)

表3 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)不同時期浮游植物的種類組成Table 3 Species composition of phytoplankton in different periods in recirculating aquaculture system

表4 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)浮游植物優(yōu)勢屬

續(xù)表4

采用Pearson相關(guān)分析法對MIB、GSM與浮游植物群落進(jìn)行相關(guān)性分析(見表5)。MIB與所有的浮游植物在門水平未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性；GSM與硅藻門、綠藻門和甲藻門呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表5 大西洋鮭中土臭素和二甲基異冰片含量與養(yǎng)殖水體中浮游植物群落在門水平的相關(guān)性

2.4 細(xì)菌群落

以系統(tǒng)在不同時期中排名前十的細(xì)菌群落分別繪制其在門和屬水平的相對豐度圖(見圖3)。養(yǎng)殖池在不同時期均以變形菌門(Proteobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)為主(見圖3(a))，二者占比均在18%以上。系統(tǒng)在YT3中以變形菌門為主，其次為擬桿菌門，且在YT3中，變形菌門的相對豐度要明顯高于其他時期，此時擬桿菌門的相對豐度在4組中是最低的；相反地，系統(tǒng)在YT1和YT4中以擬桿菌門為主，其次是變形菌門；而在YT2中，兩者水平相當(dāng)。藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)在所有樣品中占比均小于0.3%；酸桿菌門(Acidobacteria)均小于0.01%；放線菌門(Actinobacteria)在YT2中最高達(dá)到1.4%，在YT4中最低為0.2%。

圖3 不同時期細(xì)菌群落門(a)和屬(b)水平下相對豐度比較

不同時期系統(tǒng)中的細(xì)菌群落屬水平相對豐度見圖3(b)。極地桿菌屬(Polaribacter)的豐度在YT4中最高為44.3%，YT2中最低為10.2%；亞硫酸桿菌屬(Sulfitobacter)的豐度在YT3和YT4中分別為62.2%和25.2%，在YT1和YT2中均低于2%；不同時期顫藻屬(Oscillatoria)和α-變形菌綱中一個未識別的屬(Unidentified_Alphaproteobacteria)的豐度均小于0.3%；黃桿菌屬(Flavobacterium)在YT1中的相對豐度達(dá)到25.4%，而在其他時期均在1%左右。

在對水樣中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)初步分析的基礎(chǔ)上，對不同時期細(xì)菌樣品的相對豐度進(jìn)行主成分分析，結(jié)果顯示前兩個主成分累積貢獻(xiàn)率占總體變量的52.77%，PC1解釋了29.06%的變量，PC2解釋了23.71%的變量。以第一主成分和第二主成分分別為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)作圖(見圖4)。從圖4中可以看出，YT1和YT2的細(xì)菌群落較為分散且分布較遠(yuǎn)，YT3和YT4的細(xì)菌群落分布集中且相距較近，差異性不大。

圖4 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中細(xì)菌群落的主成分分析Fig.4 Principal component analysis (PCA) of bacterial communities in recirculating aquaculture system

圖5顯示了不同時期循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與總懸浮物、氨氮、活性磷、總氮、總磷和溶解性總有機碳6種環(huán)境因子的相關(guān)性。YT1與溶解性總有機碳呈負(fù)相關(guān)；YT2與總磷和總氮具有較大的正相關(guān)；YT3、YT4較為接近，與氨氮、活性磷和溶解性總有機碳正相關(guān)。

圖5 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中細(xì)菌群落與環(huán)境因子的典型相關(guān)分析Fig.5 Canonical correlation analysis (CCA) of the relationship between bacterial communities and environmental factors in recirculating aquaculture system

將魚體中GSM和MIB含量與門和屬水平上的細(xì)菌群落進(jìn)行相關(guān)性分析，如表6和7所示，GSM與浮霉菌門和纖細(xì)菌門呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與放線菌門呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；MIB與變形菌門、酸桿菌門和疣微菌門呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與擬桿菌門呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。同時，GSM和MIB與藍(lán)細(xì)菌門中的顫藻屬呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與α-變形菌綱未知屬呈正相關(guān)，且MIB呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；GSM與亞硫酸桿菌屬呈負(fù)相關(guān)，MIB與極地桿菌屬呈負(fù)相關(guān)。

3 討論

3.1 大西洋鮭體內(nèi)土腥味物質(zhì)含量分析

本研究中，MIB在大西洋鮭魚體中的含量高于GSM。前期研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)養(yǎng)殖池中土腥味物質(zhì)組成及含量有所差別，前人曾對美國東南部4個州的養(yǎng)鯰池土腥味物質(zhì)組成進(jìn)行分析[22]，結(jié)果表明路易斯安那州MIB較常見，而在阿拉巴馬州GSM更普遍。徐立蒲[23]等發(fā)現(xiàn)北京淡水養(yǎng)殖池中的主要土腥異味物質(zhì)成分是GSM，而天津寡鹽水魚池水中主要土腥味物質(zhì)是MIB。廖濤[24]通過觀察斑馬魚對GSM和MIB的富集發(fā)現(xiàn)，魚肉中的土腥味物質(zhì)主要來源于養(yǎng)殖環(huán)境中的MIB和GSM，但魚體對GSM的富集速度明顯比MIB要快；朱厚亞等[25]將水庫中分離得到的顫藻培養(yǎng)后得到MIB和GSM兩種土腥味物質(zhì)，但MIB的含量低于GSM；陳嬌等[26]發(fā)現(xiàn)水庫中MIB為放線菌的主要產(chǎn)物，水體中的大多數(shù)放線菌可同時產(chǎn)生MIB和GSM，但不同的放線菌產(chǎn)生兩種土腥味物質(zhì)的能力有差異，并且環(huán)境中放線菌的生物量與MIB和GSM的含量不一定呈正相關(guān)。本實驗循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，致嗅微生物的群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同時期微生物群落結(jié)構(gòu)不同，有關(guān)MIB和GSM濃度差異的具體產(chǎn)生機制尚不清晰。

表6 大西洋鮭中土臭素和二甲基異冰片含量與養(yǎng)殖水體中細(xì)菌群落在門水平的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficients between the concentration of geosmin (GSM),2-methylisoborneol (MIB) in S.salar and bacterial community at phylum level in recirculating aquaculture system

表7 大西洋鮭中土臭素和二甲基異冰片含量與養(yǎng)殖水體中細(xì)菌群落在屬水平的相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation coefficients between the concentration of geosmin (GSM), 2-methylisoborneol (MIB) in S. salar and bacterial community at genus level in recirculating aquaculture system

研究表明GSM在魚體內(nèi)含量達(dá)到900 ng/kg或MIB達(dá)到600 ng/kg時[15]，產(chǎn)生的土腥味會嚴(yán)重影響魚產(chǎn)品的品質(zhì)[27]。本實驗檢出的土腥味物質(zhì)中，MIB為主要的土腥味物質(zhì)來源，但最高值小于119 ng/kg，符合市場要求。本研究大西洋鮭的土腥味物質(zhì)含量明顯低于其他養(yǎng)殖品種，例如魚菜共生系統(tǒng)中羅非魚肌肉中的MIB含量達(dá)600 ng/kg，而GSM含量接近900 ng/kg[28-29]，青島市場市售鳙魚肉中GSM平均含量為5 400 ng/L[21]。對鮭科魚類的研究發(fā)現(xiàn)，淡水養(yǎng)殖虹鱒體內(nèi)MIB含量為730 ng/kg，半咸水養(yǎng)殖銀鮭體內(nèi)GSM含量高達(dá)4 580 ng/kg[30]。

3.2 土腥味物質(zhì)的產(chǎn)生與浮游植物的關(guān)系

前期研究發(fā)現(xiàn)，一些浮游植物種類可引起土腥味[31-32]。本研究發(fā)現(xiàn)，GSM和MIB均與綠藻門和硅藻門呈顯著正相關(guān)，在7月MIB和GSM的含量均達(dá)到最高值，此時浮游植物的豐度最多，且多以綠藻門、硅藻門和藍(lán)藻門的種類為主。前期研究表明，藍(lán)藻門的微囊藻、顫藻和席藻等可產(chǎn)生GSM和MIB[33-34]，綠藻門中柵藻以及硅藻門中的顆粒直鏈硅藻、針桿藻、舟形藻和小環(huán)藻也有可能產(chǎn)生土腥味物質(zhì)[23]。

10月兩種土腥味物質(zhì)含量也較高，此時水體浮游植物以藍(lán)藻門的顫藻為主，李錚[35]發(fā)現(xiàn)，8—11月色球藻和顫藻處在最佳繁殖期，水庫內(nèi)的藍(lán)藻占比可高達(dá)89.3%。同時，7月系統(tǒng)中TSS含量顯著高于其他時期，而Robin的研究發(fā)現(xiàn)，TSS增加會導(dǎo)致水環(huán)境中的浮游植物群落逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)藻群落，繼而導(dǎo)致土腥味物質(zhì)的產(chǎn)生[17]。氮、磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的重要因子，也是浮游植物生長的限制元素[36]。Smith[37]對世界范圍內(nèi)17個湖泊的水質(zhì)分析后發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻的生物量與環(huán)境中TN/TP具有相關(guān)性，當(dāng)TN/TP<29時，環(huán)境中的優(yōu)勢種傾向于藍(lán)藻。唐匯娟[38]對國內(nèi)35個湖泊(23個爆發(fā)過水華)的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，沒有發(fā)生過藍(lán)藻水華的水體里，N/P(原子比)<13，而發(fā)生過水華的湖泊里，N/P在13～35之間。本研究發(fā)現(xiàn)，7和10月TN/TP分別為15.45和15.08，N/P分別為10.17和16.5，這表明10月系統(tǒng)的養(yǎng)殖環(huán)境更傾向于藍(lán)藻的生長，而實驗結(jié)果顯示，10月系統(tǒng)中藍(lán)藻占絕對優(yōu)勢。Yagi[39]發(fā)現(xiàn)MIB和GSM通常會在7—10月期間出現(xiàn)，尤其在8月最嚴(yán)重[15]，本研究中，7月循環(huán)水系統(tǒng)中浮游植物優(yōu)勢屬最多、豐度最大，10月系統(tǒng)中浮游植物群落單一，顫藻成為優(yōu)勢種，此時土腥味物質(zhì)含量較高。

3.3 土腥味物質(zhì)含量與細(xì)菌群落的關(guān)系

本研究中各時期細(xì)菌群落中變形菌門(Proteobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)兩個門在群落結(jié)構(gòu)占比均在90%以上；羅金飛[40]也發(fā)現(xiàn)，變形菌門和擬桿菌門為擬穴青蟹(Scyllaparamamosain)循環(huán)水系統(tǒng)中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢細(xì)菌門。但各個時期，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)又形成一定差異，例如1和10月的細(xì)菌群落相似性較高，優(yōu)勢菌屬有極地桿菌屬(Polaribacter)和亞硫酸桿菌屬(Sulfitobacter)，劉璐[41]發(fā)現(xiàn)亞硫酸桿菌屬是東鳳螺養(yǎng)殖水體中主要的微生物種類；1和4月的細(xì)菌群落優(yōu)勢菌屬有極地桿菌屬(Polaribacter)，吳建紹[42]研究發(fā)現(xiàn)健康的雙斑東方鲀循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)核心細(xì)菌群落以極地桿菌屬(Polaribacter)為主。黃桿菌屬(Flavobacterium)作為4月細(xì)菌群落中的優(yōu)勢屬，與溶解性有機碳呈負(fù)相關(guān)性，黃桿菌屬通過溶藻和分解有機質(zhì)來生存，可以凈化水質(zhì)[43]，這與本實驗監(jiān)測到4月的水質(zhì)優(yōu)于7和10月的現(xiàn)象相符合。

本研究中，GSM和MIB均與顫藻屬呈正相關(guān)且GSM與放線菌門呈正相關(guān)，徐立蒲等[23]研究發(fā)現(xiàn)，顫藻和放線菌是產(chǎn)生GSM的來源之一。Ma[31]研究發(fā)現(xiàn)在藍(lán)藻水華生長期，MIB占據(jù)主導(dǎo)地位。韓正雙[44]發(fā)現(xiàn)，目前已發(fā)現(xiàn)的可降解水中GSM和MIB的微生物主要是細(xì)菌，本實驗中GSM和MIB含量與黃桿菌屬呈負(fù)相關(guān)，在4月黃桿菌屬在菌群結(jié)構(gòu)中占比高達(dá)25%，而MIB和GSM的含量均較低，這可能與黃桿菌對土腥味物質(zhì)的降解有關(guān)。Guttman和Van Rijn[45]在厭氧污泥中觀察到黃桿菌屬的某些菌株可降解GSM和MIB，并且已經(jīng)應(yīng)用于生物過濾器來凈化水質(zhì)[44]。

4 結(jié)語

通過對不同時期封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)以及大西洋鮭體內(nèi)土腥味物質(zhì)含量的檢測，發(fā)現(xiàn)大西洋鮭魚肉中MIB含量均高于GSM，MIB為土腥味物質(zhì)的主要來源。大西洋鮭體內(nèi)GSM和MIB濃度分別小于119和23 ng/kg，符合市場要求。魚體內(nèi)MIB在7和10月含量較高。不同時期水質(zhì)因子不同，浮游植物和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)也有差異。水質(zhì)因子可能通過影響浮游植物和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)間接影響?zhàn)B殖鮭鱒魚體內(nèi)土腥味物質(zhì)的含量。