3個廣東魴地理種群肌肉營養(yǎng)成分及能量密度比較研究

劉亞秋，劉明典，李新輝，李 捷

1. 中國水產科學研究院長江水產研究所/農業(yè)農村部長江中上游漁業(yè)資源環(huán)境科學觀測實驗站，湖北 武漢 430223

2. 中國水產科學研究院珠江水產研究所/廣東省水產動物免疫技術重點實驗室，廣東 廣州 510380

3. 華中農業(yè)大學 水產學院，湖北 武漢 430070

廣東魴 (Megalobrama terminalis) 是一種江河洄游魚類，在我國南方水系中占有重要的漁業(yè)生產地位[1-2]。我國南方水系復雜多樣，并經(jīng)歷了多次河流襲奪，而氣候變化導致的海平面波動是形成其特有河網(wǎng)系統(tǒng)的重要因素之一[3]。由于廣東魴對淡水環(huán)境依賴性較強，因此，海平面波動產生的地理隔離，對廣東魴種群的遺傳結構產生了一定影響。Chen等[3]指出3個廣東魴地理遺傳種群分別為珠江、漠陽江和海南島萬泉河種群，并發(fā)現(xiàn)廣東魴種群在不同的淡水棲息地中表現(xiàn)出明顯的適應性分化。劉凱等[4]研究表明，受地理分布、食物來源、遺傳特征和棲息環(huán)境等因素的疊加影響，魚類的不同地理種群在肌肉營養(yǎng)成分上能夠產生相對穩(wěn)定的變異。然而，不同廣東魴地理種群肌肉營養(yǎng)成分是否存在顯著差異尚不清楚。目前，對廣東魴研究多在于早期資源、資源捕撈量、性腺發(fā)育、繁殖策略、消化生理等方面[1-3,5-8]，針對不同廣東魴種群肌肉營養(yǎng)成分和能量密度的研究尚未見報道。由于人類活動的不斷加強 (如水利水電工程、航道治理、水污染、過度捕撈等)，珠江野生廣東魴種群數(shù)量持續(xù)下降[2,7-8]，漠陽江和萬泉河廣東魴種群則呈現(xiàn)規(guī)模小、片段化分布特征，在其他陸河河流如榕江、鑒江、韓江中已難以監(jiān)測到野生樣本。因此，本研究測定了萬泉河、漠陽江、西江廣東魴種群肌肉營養(yǎng)成分和能量密度，探究不同地理廣東魴種群肌肉營養(yǎng)成分差異，以期充實魚類營養(yǎng)學和能量生態(tài)學研究材料，也為不同廣東魴的野生地理種群的分類保護和合理利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

2020年6—7月分別于海南省瓊海市萬泉河瓊海段(QH, 110°27"36'E, 19°12"36'N)、廣東省陽江市漠陽江段(YJ, 111°42"2'E, 22°48"7'N) 以及廣東省肇慶市珠江干流 (西江) 肇慶江段 (ZQ, 112°24"35'E, 23°5"24'N) 采集到 150 尾廣東魴，各采樣點50尾 (雌、雄各25尾) 。采用哈希水質分析儀測量取樣點的水溫、鹽度、溶解氧 (Dissolved oxygen,DO) 和pH，并測量樣品的體長和體質量。采樣站位的環(huán)境信息和樣本生物學信息見表1。采用液氮快速冷凍樣本，于–20 ℃冷凍保存，隨后帶回實驗室?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) 用于檢測肌肉成分。各項指標由廣東省質量監(jiān)督食品檢驗站進行檢測，各實驗組均設置3個重復，每個重復含10尾樣本 (背部肌肉搗碎)。

表1 3個廣東魴地理種群環(huán)境信息和樣本生物學信息Table 1 Basic environmental information, biological information of three M. terminalis populations

1.2 肌肉營養(yǎng)成分和能量密度測定方法

樣本水分測定采用GB 5009.3—2016；粗蛋白測定采用 GB 5009.5—2016；脂肪測定采用 GB 5009.4—2016；灰分測定采用GB 5009.4—2016；氨基酸測定采用GB T5009.124—2016；脂肪酸測定采用GB 5009.168—2016。采用電感耦合等離子體質譜儀 (7700 Series) 依據(jù)GB 5009—2016 測定樣本中鉀 (K)、鈣 (Ca)、鈉 (Na)、磷 (P)、鎂 (Mg)、鋅 (Zn)、鐵 (Fe)、銅 (Cu)、錳 (Mn) 等礦質元素含量。根據(jù)聯(lián)合國糧農組織/世界衛(wèi)生組織 (FAO/WHO)提出和1991年中國預防醫(yī)學科學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的氨基酸評分模式，計算氨基酸評分 (Amino acid score, AAS)、化學評分 (Chemical score, CS) 和必需氨基酸指數(shù) (Essential amino acid index, EAAI)[9-10]。Phillipson 微量能量儀 (Gentry Instruments Inc., Aiken, South Carolina, USA)測定能量密度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用單因素方差分析 (One-way ANOVA) 檢驗不同廣東魴地理種群肌肉營養(yǎng)成分差異顯著性。如差異顯著，則采用多重比較方法比較平均數(shù)之間的差異，顯著性水平為0.05。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行。實驗數(shù)據(jù)均用“平均值±標準差 (±SD)”表示。采用 R (3.1.14) 對3個廣東魴種群肌肉生化分析結果進行主成分分析 (Principal component analysis, PCA)。

2 結果

2.1 一般營養(yǎng)成分和能量密度分析

萬泉河廣東魴肌肉水分質量分數(shù)顯著高于西江種群，而粗蛋白質質量分數(shù)則顯著低于西江種群 (P<0.05，表2)。粗脂肪和灰分質量分數(shù)在3個地理種群中均無顯著性差異。西江種群肌肉能量密度顯著高于萬泉河和漠陽江種群(P<0.05)。

表2 3個廣東魴地理種群肌肉中的一般營養(yǎng)成分和能量密度Table 2 Nutritional composition of muscle of three M. terminalis populations

2.2 氨基酸組成分析與評價

3個廣東魴地理種群共檢測出18種常見氨基酸 (表3)。西江種群肌肉中的總氨基酸含量 (Total amino acids, TAA)最高，漠陽江種群次之，萬泉河種群最低。在必需氨基酸(Essential aamino acid, EAA) 中，西江種群的賴氨酸和亮氨酸含量顯著高于萬泉河種群 (P<0.05)，漠陽江種群介于兩者之間。呈味氨基酸中，西江種群肌肉中的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量均顯著高于萬泉河種群 (P<0.05)。漠陽江種群肌肉中必需氨基酸/總氨基酸 (EAA/TAA)最高，而西江種群最低。呈味氨基酸/總氨基酸 (DAA/TAA)在3個廣東魴地理種群肌肉中無明顯差異。芳香氨基酸/支鏈氨基酸 (BCAA/AAA) 在萬泉河種群肌肉中最高，漠陽江種群次之，西江種群最低。將3個廣東魴地理種群肌肉的EAAI進行標準模式 (FAO/WHO) 及全雞蛋蛋白質模式2種評價 (表3)，分別計算出各EAA的AAS、CS和EAAI(表4)。萬泉河、漠陽江和西江種群肌肉中的第一限制性氨基酸為蛋氨酸+半胱氨酸，第二限制性氨基酸為纈氨酸，其余各EAA的AAS均高于1；各EAA的CS與AAS結果保持一致。3個廣東魴地理種群肌肉中的EAAI達80以上，說明其氨基酸組成十分均衡。其中西江種群肌肉EAAI最高 (85.05)。

表3 3個廣東魴地理種群肌肉氨基酸組成Table 3 Comparison of amino acid composition of muscles of three M. terminalis populations

表4 3個廣東魴地理種群肌肉氨基酸評價Table 4 Evaluation of essential amino acids composition of muscle of three M. terminalis populations

2.3 脂肪酸組成分析

3個廣東魴地理種群肌肉中共檢測出23種常見脂肪酸(表5)，其中包括 7 種飽和脂肪酸 (Saturated fatty acid, SFA)7 種單不飽和脂肪酸 (Monounsaturated fatty acid, MUFA) 和9 種多不飽和脂肪酸 (Polyunsaturated fatty acids, PUFA)。SFA中C14:0、C16:0和C22:0在萬泉河種群肌肉中的含量顯著高于漠陽江和西江種群 (P<0.05)。萬泉河種群肌肉中MUFA總量顯著低于西江和漠陽江種群 (P<0.05)。其中，C16:1、C18:1 n-9t、C18:1 n-9c 漠陽江種群肌肉中含量最高，而在萬泉河種群肌肉中含量最低。C22:1 n-9、C24:1在漠陽江種群肌肉中含量顯著低于西江和萬泉河種群。西江種群肌肉中二十二碳六希酸 (DHA) 含量最高，顯著高于萬泉河和漠陽江種群 (P<0.05)。PUFA在萬泉河種群肌肉中含量最高，西江種群次之，漠陽江種群最低。

表5 3個廣東魴地理種群肌肉脂肪酸組成Table 5 Comparison of fatty acids of muscles of three M. terminalis populations %

2.4 礦質元素組成分析

3個廣東魴地理種群肌肉中均含有豐富的礦質元素，其中K質量分數(shù)最高，Ca次之 (表6)。西江種群肌肉中K和Ca質量分數(shù)顯著高于萬泉河種群，而Na和Mg質量分數(shù)則顯著低于萬泉河種群 (P<0.05)。萬泉河種群肌肉Zn質量分數(shù)顯著高于漠陽江和西江種群，而Mn和Fe質量分數(shù)顯著低于漠陽江和西江種群 (P<0.05)。

表6 3個廣東魴地理種群肌肉礦質元素組成Table 6 Mineral element of muscle of three M. terminalis populations mg?kg?1

2.5 3個廣東魴種群生化分析結果的主成分分析

綜合3個廣東魴種群生化分析結果，并進行PCA。西江種群分布距均萬泉河和漠陽江種群較遠，萬泉河種群和漠陽江種群相對較近。PCA共提取了2個主成分，對變異的累積貢獻率為80.25%。其中主成分1的貢獻率為50.75%，主成分2的為29.50% (圖1)。

圖1 3個廣東魴種群肌肉生化成分主成分分析散點圖Fig. 1 Scattering diagram of principal components for biochemical analysis parameters of muscle of three M. terminalis populations

3 討論

魚類肌肉中蛋白質和脂肪含量是評價其營養(yǎng)價值的重要指標[11]。3 個廣東魴地理種群肌肉的粗蛋白質量分數(shù)(18.3%～20.2%) 高于團頭魴 (Megalobrama amblycephala)、鯉 (Cyprinus carpio)、鰱 (Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(H. nobilis) 和草魚 (Ctenopharyngodon idella)，與翹嘴鲌(Culter alburnus) 接近[12-13]。3 個廣東魴地理種群肌肉粗脂肪質量分數(shù) (1.1%～1.3%) 較團頭魴、翹嘴鲌、鰱、鳙、斑鱖 (Siniperca scherzeri) 等低[12-14]，與常見的海水魚類如牙鲆(Paralichthys olivaceus)[15]、黃斑籃子魚 (Siganus oramin)[16]和日本鰻鱺 (Anguilla japonica)[17]類似，表現(xiàn)出典型的低脂肪、高蛋白的特點。本研究發(fā)現(xiàn)，3個廣東魴種群肌肉生化PCA結果顯示西江種群分布距萬泉河和漠陽江種群較遠，可能是由于棲息地環(huán)境因子以及餌料生物種類存在明顯差異。本研究還發(fā)現(xiàn)，西江種群能量密度顯著高于漠陽江和萬泉河種群。能量密度被認為是衡量魚體能量儲備水平的重要指標，能直接反映魚類發(fā)育狀況以及對外界環(huán)境因子的適應性[18]。魚類生殖洄游是主動的、定期定向的高耗能運動，且魚體自身能量儲備有限，因此魚類洄游須盡可能地調節(jié)自身身體結構、能量儲備和代謝能力以適應生殖洄游的需要[19-20]。3個廣東魴種群生殖洄游距離存在明顯差異，可能是導致種群間肌肉中能源物質的積累程度不同的主要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)魚類肌肉能量累積和消耗與其洄游能力密切相關[21-22]。

魚類肌肉中蛋白質的營養(yǎng)價值由各種EAA含量和組成比例決定[23-24]。本研究顯示，在3個廣東魴種群肌肉中谷氨酸含量均最高，谷氨酸作為一種重要呈味氨基酸，具有促進腦發(fā)育、治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病等作用[25]。3個廣東魴種群肌肉中谷氨酸含量均高于團頭魴與翹嘴鲌[12]。西江種群肌肉中谷氨酸含量顯著高于漠陽江和萬泉河種群，表明西江種群肌肉較萬泉河和漠陽江種群風味更佳。3個廣東魴種群肌肉中賴氨酸含量均較高，其中，西江種群肌肉中賴氨酸含量最高。賴氨酸是人體EAA之一，不僅具有提高蛋白質利用率和促進人體生長發(fā)育的作用，還可以增強免疫力、改善神經(jīng)系統(tǒng)、預防骨質疏松[24,26]。在FAO/WHO提出的人體均衡蛋白需求理想模式中，EAA/NEAA>60%的蛋白質質量較好[27]，3個野生廣東魴種群肌肉均屬于良好的蛋白源。西江種群肌肉中的EAAI最高 (85.05)，說明其肌肉中EAA組成最為平衡，蛋白質營養(yǎng)價值最高。肌肉中的脂肪酸含量是影響肌肉風味的重要因素之一[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，西江和漠陽江種群肌肉均表現(xiàn)出MUFA的高占比。有研究表明，MUFA在調節(jié)人體脂質代謝方面具有重要的生理作用[29]。PUFA中DHA與EPA含量是評價魚類營養(yǎng)成分的關鍵指標[30]。西江種群肌肉中的DHA含量顯著高于漠陽江和萬泉河種群，表明西江種群肌肉的脂肪質量較高。

礦物質元素是構成人體組織的重要成分，參與人體內多種物質的代謝和生理活動[31]。3個廣東魴種群肌肉中Na、K、Ca等常規(guī)礦質元素以及Fe、Zn、Cu、Mn等微量元素均有檢出。K、Fe、Zn等礦質元素含量低于異齒裂腹魚 (Schizothoraxo connori)[32]。Ca 含量顯著高于褐點石斑魚(Epinephelus fuscoguttatus) 和青石斑魚 (E. awoara) 等多種海魚[31]。西江種群肌肉中Fe含量顯著高于漠陽江和萬泉河種群，而Zn含量則顯著低于萬泉河種群。Fe具有造血功能和促進人體生長的作用等，Zn可以促進兒童智力的正常發(fā)育[33]。3個廣東魴地理種群肌肉多種微量元素含量差異顯著，這可能是由于棲息水環(huán)境的差異所致。萬泉河種群相對西江種群，其主要棲息水域為河口，鹽度相對較高，易受潮汐影響。有研究發(fā)現(xiàn)淡水環(huán)境中Fe含量均顯著高于海水，Zn含量明顯低于海水環(huán)境[34-35]。因此，棲息地環(huán)境差異導致了Zn在萬泉河種群肌肉中富集度更高，F(xiàn)e和Mn則在西江種群肌肉中富集度更高。