南極磷蝦形態(tài)特性對蝦肉質(zhì)量的影響

談佳玉，倪 錦，沈 建

（1中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遠洋漁船與裝備重點實驗室，上海 200092；3國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心，上海 200092）

0 引言

南極磷蝦（Euphausia superba）是一類廣泛分布于南冰洋海域的多年生浮游動物，屬甲殼動物綱、磷蝦目，形體類似小十足蝦類[1]，體長一般在30～40 mm，最大可達到60 mm。南極磷蝦資源豐富，是世界海洋中生物儲備量最大的單種生物之一。南極磷蝦的研究始于20世紀60年代，前蘇聯(lián)拖網(wǎng)船隊在南大洋各海區(qū)對南極磷蝦進行商業(yè)性捕撈[2]，中國自2010年正式加入南極磷蝦的開發(fā)隊伍以來，目前已有多艘大型遠洋漁船通過CCAMLR的審核取得南極磷蝦捕撈許可，2018年/2019年漁季申請并參與捕撈南極磷蝦的國家共有5個，包括挪威、智利、烏克蘭、韓國和中國[3]，其中中國的磷蝦捕撈量達到5萬t，約占全球捕撈量的13%[4]，捕撈量的增加促進了中國磷蝦資源開發(fā)裝備的提升，推動了磷蝦產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

南極磷蝦蛋白含量較高，氨基酸種類齊全，脂肪酸種類豐富，礦物元素較高，南極磷蝦捕撈加工船主要生產(chǎn)凍蝦、蝦肉、蝦粉3種初級磷蝦制品[5]，精深加工產(chǎn)品主要為南極磷蝦油、蛋白肽[6]等。但由于氟含量的問題在一定程度上限制了南極磷蝦的市場應(yīng)用，經(jīng)脫殼加工可以阻斷甲殼中的氟向蝦肉遷移[7]，與凍蝦和蝦粉相比，蝦仁最易被人們接受且市場價值更高。中國對于南極磷蝦蝦肉制取技術(shù)及裝備的研究處于起步階段，鄭曉偉等[8-9]開展了南極磷蝦離心、擠壓脫殼工藝參數(shù)的研究，但研究過程中均未對南極磷蝦形態(tài)特性各參數(shù)的相關(guān)性進行詳細分析。目前針對南極磷蝦形態(tài)研究的應(yīng)用主要為南極磷蝦集群特征分析[10-11]、種群年齡鑒別[12-13]、捕撈拖網(wǎng)設(shè)計[14-15]等。本研究通過測定南極磷蝦的體長、頭胸甲長、腹部長、頭胸甲寬、腹部寬和蝦肉質(zhì)量等指標，采用相關(guān)分析和通徑分析的方法對南極磷蝦的形態(tài)特征與蝦肉質(zhì)量進行分析，探尋影響蝦肉質(zhì)量的主要形態(tài)特征，建立形態(tài)指標與蝦肉質(zhì)量的回歸方程，豐富南極磷蝦的生物學(xué)數(shù)據(jù)，也為南極磷蝦脫殼新技術(shù)的研究以及脫殼設(shè)備的設(shè)計研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

南極磷蝦于2019年購自遼漁集團有限公司，原料運送至實驗室-20℃保存，室溫解凍后隨機選取100尾進行形態(tài)特征測定。實驗在國家水產(chǎn)品加工裝備研發(fā)分中心于2020年5—6月份進行。

1.2 測定方法

將待測南極磷蝦參照劉凱[16]的方法用PD-151數(shù)顯游標卡尺測量各形態(tài)特性，包括體長（X1）、頭胸甲長（X2）、腹部長（X3）、尾扇長（X4）、頭胸甲寬（X5）、腹部寬（X6）（精確到0.01 mm），測量位點見圖1；用濾紙吸干磷蝦表面水分，手工將蝦殼去除，用分析天平稱量蝦肉質(zhì)量（精確到0.0001 g）。

圖1 南極磷蝦主要形態(tài)特征

1.3 分析方法

采用SPSS 24.0軟件對南極磷蝦形態(tài)特征和蝦肉質(zhì)量的測定數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計，計算平均值、標準差和變異系數(shù)，在此基礎(chǔ)上對所測指標進行相關(guān)分析、形態(tài)特征對蝦肉質(zhì)量的通徑分析和形態(tài)特征對蝦肉質(zhì)量的直接影響和間接影響分析[17]。采用逐步回歸法將偏回歸系數(shù)不顯著的性狀剔除，選擇偏回歸系數(shù)顯著的形態(tài)性狀對蝦肉質(zhì)量建立多元回歸方程[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 南極磷蝦的形態(tài)特征

由圖2可知，所測南極磷蝦的蝦肉質(zhì)量范圍為0.05～0.18 g，平均值為0.1012 g，其中優(yōu)勢蝦肉質(zhì)量組為0.07～0.13 g，占總數(shù)的83%。本研究的樣本量n=100，因此利用K-S檢驗方法對因變量進行正態(tài)分布檢驗，磷蝦蝦肉質(zhì)量分布符合正態(tài)分布（P=0.093＞0.05），表明形態(tài)特征對蝦肉質(zhì)量的通徑系數(shù)可以進行回歸分析[19]。

圖2 南極磷蝦蝦肉質(zhì)量分布圖

南極磷蝦的各形態(tài)特征測定結(jié)果見表1，各性狀中蝦肉質(zhì)量的變異系數(shù)最大，為24.35%，表明磷蝦蝦肉的質(zhì)量變化范圍較大。形態(tài)性狀的變異系數(shù)從大到小依次為蝦肉質(zhì)量、尾扇長、頭胸甲長、腹部寬、頭胸甲寬、腹部長、體長。

表1 南極磷蝦形態(tài)性狀

2.2 南極磷蝦形態(tài)特性的相關(guān)分析

南極磷蝦各形態(tài)性狀及蝦肉質(zhì)量間的表型相關(guān)系數(shù)見表2。南極磷蝦的體長、頭胸甲長、腹部長、尾扇長、頭胸甲寬、腹部寬與蝦肉質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)均達到了極顯著的水平（P＜0.01）且都為正相關(guān)，以腹部長與蝦肉質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)最大為0.804，其次為體長（0.767）、腹部寬（0.634），尾扇長與蝦肉質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)最?。?.435）。

表2 南極磷蝦各形態(tài)性狀及蝦肉質(zhì)量間的表型相關(guān)系數(shù)

2.3 形態(tài)性狀對蝦肉質(zhì)量通徑分析和決定系數(shù)

將與蝦肉質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)達到極顯著水平（P＜0.01）形態(tài)性狀進行通徑分析。磷蝦體長的共線性統(tǒng)計量容忍度小于0.01，表明該性狀存在共線性問題，不具有統(tǒng)計學(xué)意義[20]，因此除去體長指標分析其余性狀對蝦肉質(zhì)量的直接作用和間接作用。如表3所示，對蝦肉質(zhì)量直接作用最大的是腹部長，其次是腹部寬、頭胸甲寬、頭胸甲長和尾扇長。腹部長的直接通徑系數(shù)都顯著高于其他4個性狀，說明腹部長對蝦肉質(zhì)量的影響直接作用最大。尾扇長和頭胸甲長的直接通徑系數(shù)為負值，說明這2個性狀對蝦肉質(zhì)量的直接影響為負向作用。對蝦肉質(zhì)量間接作用最大的是頭胸甲寬，影響蝦肉質(zhì)量的重要性狀腹部長的間接作用最小，除腹部長外，其余4個性狀對蝦肉質(zhì)量的間接作用都大于直接作用。

表3 各形態(tài)性狀對蝦肉質(zhì)量影響

綜合分析形態(tài)性狀對蝦肉質(zhì)量的決定效應(yīng)，由表3可知各性狀對蝦肉質(zhì)量的決定程度存在較大差異，其中腹部長對蝦肉質(zhì)量的決定系數(shù)最大，決定效應(yīng)最強，而尾扇長的決定效應(yīng)最弱，說明蝦肉質(zhì)量主要由腹部長來決定。頭胸甲長、腹部長、頭胸甲寬和腹部寬決定系數(shù)為正值，表明這4個性狀對蝦肉質(zhì)量起增進作用，尾扇長的決定系數(shù)為負值，是蝦肉質(zhì)量的主要限制變量。

2.4 多元回歸方程的建立

根據(jù)表4的偏回歸系數(shù)檢驗，剔除對蝦肉質(zhì)量影響不顯著的自變量，建立以蝦肉質(zhì)量為因變量的多元線性回歸方程為：Y=-0.187+0.008X3+0.032X6，其中X3為腹部長，X6為腹部寬。對該多元方程進行方差分析，顯示回歸系數(shù)達到極顯著水平（P＜0.01）。

表4 偏回歸系數(shù)和回歸系數(shù)的顯著性檢驗

3 討論

3.1 自變量的確定

相關(guān)分析主要用來描述各自變量之間的相互關(guān)系，但相關(guān)分析不僅包括變量的直接影響，還包括其它變量的間接影響，因此單獨的相關(guān)分析帶有一定的偏面性[21]。為了區(qū)別各自變量對因變量的直接作用和間接作用，需要進一步進行通徑分析，通過通徑系數(shù)觀察自變量對因變量直接作用的大小，只有達到顯著水平的通徑系數(shù)才表明該自變量是影響因變量的主要因素。同時通徑系數(shù)也是回歸方程標準化變量的偏回歸系數(shù)，因此逐步回歸獲得的最優(yōu)回歸方程自變量與通徑分析保留的自變量一致。本研究選取的南極磷蝦體長、頭胸甲長、腹部長、尾扇長、頭胸甲寬、腹部寬6個表型性狀指標與蝦肉質(zhì)量之間均為正相關(guān)，但通徑分析發(fā)現(xiàn)，雖然頭胸甲長、尾扇長、頭胸甲寬都與蝦肉質(zhì)量表現(xiàn)極顯著的正相關(guān)，但通徑系數(shù)都很小且達不到顯著水平，主要是因為兩者的直接作用和通過其他變量的間接作用正、負相抵消，這與劉小林等[22]研究凡納對蝦形態(tài)性狀對體重影響的通徑分析結(jié)果類似。其次，本研究中南極磷蝦的體長和腹部長相關(guān)性達到0.895，在多元回歸分析中存在自變量間的相關(guān)程度高所產(chǎn)生的多重共線性問題，使得最小二乘法失效[23]，因此為排除變量間的相互干擾，在建立多元回歸方程時將體長變量剔除。綜合相關(guān)分析和通徑分析的結(jié)果，本實驗將相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)均達到顯著水平的腹部長、腹部寬作為測量指標。

3.2 影響南極磷蝦蝦肉質(zhì)量的主要性狀的確定

通過通徑分析確定影響南極磷蝦蝦肉質(zhì)量的主要性狀，研究發(fā)現(xiàn)腹部長與腹部寬對蝦肉質(zhì)量的通徑系數(shù)較大均達到極顯著水平，其中腹部長的通徑系數(shù)最大為0.608，表明腹部長的直接作用最大。決策系數(shù)結(jié)果與通徑系數(shù)結(jié)果一致，說明腹部長是影響南極磷蝦蝦肉質(zhì)量的重要指標，其次是腹部寬。安麗等[24]對克氏原螯蝦和紅螯螯蝦研究指出影響克氏原螯蝦出肉率重點性狀是第1腹節(jié)寬，而影響紅螯螯蝦的則是體長和頭胸甲長；張倩等[25]對凡納濱對蝦形態(tài)性狀與凈肉重和出肉率的關(guān)系分析表明影響凈肉重的主要性狀為體長、第3腹節(jié)長和第1腹節(jié)寬，影響出肉率的主要性狀是體長，第2腹節(jié)高和第3腹節(jié)長；柴展等[26]對凡納濱對蝦表型性狀的研究結(jié)果為影響出肉率的相關(guān)性最高的性狀分別為凈肉重、頭胸甲-腹節(jié)長和腹節(jié)長。通過以上研究文獻可以發(fā)現(xiàn)不同種類蝦影響蝦肉質(zhì)量和出肉率的關(guān)鍵形態(tài)性狀有所差異，相同種類的蝦由于形態(tài)特征不同會引起影響蝦肉質(zhì)量和出肉率的關(guān)鍵因素不同。南極磷蝦屬于磷蝦目，與十足目蝦種類不同和形態(tài)特征的差異，是本研究結(jié)果與上述研究者結(jié)果不同的主要原因。但綜合觀察上述蝦類的關(guān)鍵形態(tài)性狀可以發(fā)現(xiàn)腹部長、腹部寬的出現(xiàn)頻率較高，表明形態(tài)性狀腹部長、腹部寬對蝦肉質(zhì)量具有一定的決定作用。

3.3 南極磷蝦形態(tài)特征分析對加工裝備開發(fā)的意義

在對南極磷蝦脫殼設(shè)備的研究中，鄭曉偉等[27]采用滾軸擠壓剝殼工藝，通過選取體長為40～45 mm的磷蝦對滾軸直徑、滾軸間隙參數(shù)進行實驗。本研究中通徑分析的結(jié)果說明腹部長和腹部寬是影響南極磷蝦蝦肉質(zhì)量的決定因素，且決定系數(shù)的大小為腹部長＞腹部寬，腹部長對蝦肉質(zhì)量的影響主要通過直接作用，腹部寬為間接影響蝦肉質(zhì)量。因此在南極磷蝦脫殼設(shè)備設(shè)計時還可以將以上2個性狀因素考慮進去。同時，南極磷蝦的形態(tài)性狀表型參數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，各形態(tài)性狀的變異系數(shù)較大，主要原因為南極磷蝦為野生生物，并且捕撈月份不同，成熟個體數(shù)量也不同，形體規(guī)格有較大差異[28]，在脫殼設(shè)備設(shè)計時還應(yīng)考慮原料捕撈時間不同所造成的規(guī)格差異的影響。

4 結(jié)論

本研究對南極磷蝦的體長、頭胸甲長、腹部長、尾扇長、頭胸甲寬、腹部寬和蝦肉質(zhì)量7個形態(tài)特征進行測定，采用相關(guān)分析、通徑分析方法計算各性狀之間的相關(guān)系數(shù)和通徑系數(shù)。采用逐步回歸方法，以蝦肉質(zhì)量為因變量（Y），所測形態(tài)性狀為自變量（X），建立蝦肉質(zhì)量最優(yōu)多元回歸方程，最終保留的自變量為腹部長與腹部寬，腹部長與腹部寬對蝦肉質(zhì)量的偏回歸系數(shù)均達到極顯著水平（P＜0.01），確保了所得多元線性回歸方程具有實際意義。本研究的結(jié)果為南極磷蝦脫殼新技術(shù)的研究以及脫殼設(shè)備的設(shè)計研發(fā)提供了理論依據(jù)。