2019,
Vol. 28
2. 上海市水产养殖工程技术研究中心, 上海 201306;
3. 上海海洋大学 水产与生命学院, 上海 201306
凡纳滨对虾，又称南美白对虾(Litopenaeus vannamei)，属于对虾科(Penaeidae)、对虾属(Penaeus)，是世界上公认的优良虾种之一[1]。因其含肉率高、肉质鲜美，广受消费者喜爱。自1988年张伟权引入我国后，其养殖在沿海和内陆地区得到迅速发展[2]，至2015年，我国的产量已达到了8.931 82×109 t[3]。目前，关于在不同养殖模式下凡纳滨对虾品质分析的研究很多，但多侧重于同一规格的虾体，如段亚飞等[4]对深水网箱[体质量(5.65±0.34)g]和池塘养殖[体质量(5.63±0.44)g]凡纳滨对虾肌肉进行了常规营养成分、氨基酸和脂肪酸质量分数的比较分析；彭永兴等[5]比较了海水养殖[体长(10.68±0.42)cm、体质量(11.24±0.95)g]和淡水养殖[体长(10.22±0.36)g、体质量(10.85±0.78)g]凡纳滨对虾肌肉营养成分的差异。席丽萍等[6]对池塘养殖凡纳滨对虾幼虾到成虾阶段的生长差异情况进行了研究。对于不同养殖模式下不同生长阶段凡纳滨对虾品质的研究尚未见报道。因此，本研究在大棚养殖和露天养殖两种不同模式下，就凡纳滨对虾不同生长期间肌肉中一般营养成分及氨基酸和脂肪酸种类和含量进行对比分析，探究其不同生长阶段肌肉的营养成分变化，旨在为养殖户在饲养期间合理改善饲料、提高凡纳滨对虾食用品质提供理论参考。
1 材料与方法 1.1 实验材料本研究于2017年3—9月在上海奉贤区海峰水产养殖专业合作社进行，基于气候的考虑，主要采取大棚养殖和露天养殖两种养殖模式，虾塘的饲料投喂历史状况及饲料成分见表 1。
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表 1 饲料投喂历史及饲料成分表 Tab.1 Feed feeding history and feed ingredient list |
实验中，3—6月为大棚养殖时间，取4口塘作为采样池塘，采样日期分别为4月7日、4月27日、5月11日和5月31日，对应的对虾生长天数及平均体质量为40 d、(1.53±0.08)g，60 d、(2.71±0.31)g，74 d、(7.58±0.26)g和94 d、(7.73±4.32)g。7—9月为露天养殖时间，取5口塘作为采样池塘，采样日期分别为7月29日、8月19日、9月8日以及9月23日，其对应的对虾生长天数及平均体质量为40 d、(2.19±1.86)g，60 d、(2.85±1.26)g，80 d、(6.92±2.98)g和95 d、(8.02±1.88)g。每次从塘中随机采集3尾体型完整、健康有活力的凡纳滨对虾，用滤纸轻轻擦拭干净虾体体表水分后，测定其体质量，随后除去虾头、虾尾以及虾壳，装入样品袋于-20 ℃冰箱冷冻保存，分析时取出解冻。
1.2 实验方法 1.2.1 营养成分测定方法水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分的含量分别按照GB/T 5009.3—2016《食品中水分的测定》、GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》、GB/T 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》和GB/T 5009.4—2016《食品中灰分的测定》进行。
水解氨基酸的测定按照GB/T 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》进行。从-20 ℃冰箱内取出实验样品(以一尾虾作为一个样品，每个塘共3个实验样品，结果取平均值)，解冻后将样品剪碎、捣烂并准确称取0.05 g，放入消解瓶中，加入10 mL浓度为6 mol/L的盐酸溶液，在消解瓶中充满氮气后旋紧螺旋盖，于110 ℃石墨消解炉内消解24 h，消解结束后取出将其冷却至室温。用1 mL一次性注射器将消解液经0.22 μm微孔滤膜过滤至2 mL离心管中。从离心管中移取100 μL消解液至2 mL安瓿瓶中，氮气吹干后加入500 μL样品稀释液，过0.22 μm微孔滤膜装入2 mL进样瓶中，上氨基酸分析仪进行检测。
脂肪酸的测定根据GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》进行。称取0.5 g样品(干重)于安瓿瓶中，加入5 mL 10%的乙酰氯甲醇溶液，充氮气后旋紧螺旋盖，振荡混合后于80 ℃的水浴锅内水浴2 h，其间每20 min取出震荡一次。水浴结束后冷却至室温，将反应液转移至10 mL离心管中，5 000 r/min离心5 min后取200 μL上清液于2 mL进样瓶中，上气相色谱质谱联用仪进行检测。
1.2.2 营养品质评价方法将实验测得的必需氨基酸含量与联合国粮农组织/世界卫生组织(FAO/WFO)建议的必需氨基酸评分标准模式和全鸡蛋蛋白模式进行比较，并分别参照以下公式计算氨基酸评分(SAA)、化学评分(SC)以及必需氨基酸指数(IEAA)[7-10]。
(1)
(2)
(3)
式中：aa为实验样品蛋白质中某种氨基酸含量，mg/g N；AA(FAO/WHO)为FAO/WHO标准模式下同种氨基酸含量，mg/g N；AA(Egg)为全鸡蛋蛋白质中同种氨基酸含量，mg/g N；n为比较的必需氨基酸个数；A、B、C、…、J为实验蛋白质的必需氨基酸含量，mg/g N；AEgg、BEgg、CEgg、…、JEgg为全鸡蛋蛋白质的必需氨基酸含量，mg/g N。
1.3 数据处理实验所得数据使用SPSS Statistics 19.0软件进行分析，P < 0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 一般营养成分由表 2可知:大棚养殖模式下，凡纳滨对虾生长至40、60、74及94 d时，肌肉中粗蛋白含量分别为23.85%、23.74%、22.81%和20.03%，粗脂肪含量分别为1.10%、0.41%、0.51%和0.66%，粗灰分含量分别为1.50%、2.00%、1.49%和1.73%；露天养殖模式下，凡纳滨对虾生长至40、60、80和95 d时，肌肉中粗蛋白含量分别为23.10%、21.71%、20.78%和20.07%，粗脂肪含量分别为0.72%、0.51%、0.62%和0.47%，粗灰分含量分别为1.57%、1.63%、1.54%和1.46%。大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾在其相近生长阶段粗蛋白、粗脂肪及粗灰分含量间无显著性差异。
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表 2 大棚和露天养殖模式下凡纳滨对虾不同生长阶段肌肉中一般营养成分的组成(%湿重) Tab.2 Common nutrient composition in muscles of greenhouse cultured and outdoor cultured Litopenaeus vannamei in different growth stages(%, fresh weight) |
实验中共检测出22种脂肪酸(表 3)，大棚养殖的凡纳滨对虾肌肉脂肪酸中未检测出顺-8, 11, 14-二十碳三烯酸(C20:3, cis-8, 11, 14)，而露天养殖则未检测出顺-6, 9, 12-十八碳三烯酸(C18:3, cis-6, 9, 12)。
大棚养殖的凡纳滨对虾在其生长40、60和94 d的肌肉中检测出了21种脂肪酸，在其生长74 d的肌肉中检测出了20种脂肪酸，顺-6, 9, 12-十八碳三烯酸(C18:3, cis-6, 9, 12)未被检测出。露天养殖的凡纳滨对虾在其生长60、80、95 d的肌肉中检测出21种脂肪酸，在其生长40 d的肌肉中检测出20种脂肪酸，二十一烷酸(C21:0)未被检测出。
在饱和脂肪酸中，棕榈酸均为大棚和露天养殖凡纳滨对虾肌肉的主要成分，含量分别占脂肪酸总量的21.45%~23.17%和17.75%~20.99%。在不饱和脂肪酸中，大棚和露天养殖的凡纳滨对虾均是EPA的含量最高，分别占脂肪酸总量的12.62%~18.17%和13.43%~16.62%，造成该研究结果的原因可能与对虾摄食的饲料相关。凡纳滨对虾体内不能自身合成EPA，需要通过食物链的富集作用才能在体内积聚起来，凡纳滨对虾主要以投喂的饲料为食，由此推测饲料中可能含有较高含量的EPA，使得凡纳滨对虾肌肉的不饱和脂肪酸中EPA含量均最高[4]。
大棚养殖模式下凡纳滨对虾在其相近生长阶段的多不饱和脂肪酸显著低于露天养殖，在饲料投喂、养殖密度、养殖规格相近的情况下，多考虑为养殖环境及摄食背景的差异导致该实验结果。露天养殖模式下凡纳滨对虾生活在露天开放的环境中，易受自然天气影响，如降雨、台风等，对虾除摄取投喂的饲料之外，还摄食浮游动物、底栖生物幼体、小型软体动物和硅藻等，在开放的自然环境下上述饵料丰富多样。大棚养殖的养殖环境相对稳定，对虾除摄食投喂的饲料外，其他摄食饵料相对较少。因此，露天养殖模式下的对虾有较大的活力和较丰富的多不饱和脂肪酸，具有较高的营养价值。
2.3 氨基酸组成与营养品质评价 2.3.1 氨基酸组成分析由表 4可知：大棚及露天养殖凡纳滨对虾肌肉中均检测出17种水解氨基酸(色氨酸未被检出)，其中包括7种人体必需氨基酸、2种半必需氨基酸、8种非必需氨基酸；大棚养殖40、60、74和94 d时凡纳滨对虾肌肉中的氨基酸总量分别为21.01、19.69、22.60和35.64 g/100 g；露天养殖40、60、80和95 d时分别为32.07、33.60、33.55和37.35 g/100 g。
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表 3 不同生长阶段大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾肌肉脂肪酸组成及含量 Tab.3 The composition and content of fatty acids in the muscles of greenhouse cultured and outdoor cultured Litopenaeus vannamei in different growth stages |
相近生长阶段大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾的肌肉氨基酸组成一致，均以谷氨酸含量最高，其次为天门冬氨酸和精氨酸，而酪氨酸含量最低。在40、60 d以及最后收虾时，大棚养殖凡纳滨对虾肌肉中的氨基酸总量(ΣAA)、必需氨基酸总量(ΣEAA)、半必需氨基酸总量(ΣHEAA)、鲜味氨基酸总量(ΣDAA)以及非必需氨基酸总量(ΣNEAA)均低于露天养殖。大棚养殖对虾在生长40、60、74以及94 d时必需氨基酸占总氨基酸的比值分别为29.36%、30.71%、33.28%和32.91%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值分别为50.04%、55.63%、63.14%和60.56%；露天养殖对虾在生长40、60、80以及95 d时必需氨基酸占总氨基酸的比值分别为34.70%、33.69%、32.93%、34.11%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值分别为64.44%、63.72%、62.66%、66.76%。
两种模式下的凡纳滨对虾肌肉氨基酸总量、必需氨基酸总量以及鲜味氨基酸总量均随虾体的生长基本呈上升趋势；在大棚养殖对虾40、60、74 d和露天养殖对虾40、60、80 d时，大棚养殖对虾肌肉的上述各总量均显著低于露天养殖，最后收虾时(即大棚养殖94 d，露天养殖95 d)，各总量间无显著差异。
2.3.2 营养品质评价按照氨基酸评分AAS评价标准，由表 5可知：大棚养殖的凡纳滨对虾在其生长40 d时的第一限制氨基酸为赖氨酸，第二限制氨基酸为异亮氨酸；而在其余生长阶段第一限制氨基酸为异亮氨酸，第二限制氨基酸为苏氨酸；露天养殖模式下的凡纳滨对虾在其生长95 d时的第一限制氨基酸为苏氨酸和异亮氨酸，第二限制氨基酸为胱氨酸+蛋氨酸；而其余生长阶段第一限制氨基酸为异亮氨酸，第二限制氨基酸为苏氨酸。露天养殖模式下的凡纳滨对虾在其生长40、60 d以及最后收虾时的氨基酸评分AAS都高于大棚养殖的凡纳滨对虾。
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表 4 不同生长阶段大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾肌肉氨基酸组成及含量(湿重) Tab.4 Amino acid composition and content in the muscles of greenhouse cultured and outdoor cultured Litopenaeus vannamei in different growth stages (fresh weight) |
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表 5 不同生长阶段大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾肌肉必需氨基酸组成评价 Tab.5 Composition and evaluation of essential amino acids in the muscles of greenhouse cultured and outdoor cultured Litopenaeus vannamei in different growth stages |
按照化学评分CS评价标准，大棚养殖40 d时的凡纳滨对虾第一限制氨基酸为赖氨酸，第二限制氨基酸为异亮氨酸；其余生长阶段第一限制氨基酸为异亮氨酸，第二限制氨基酸为缬氨酸。露天养殖40 d时的凡纳滨对虾第一限制氨基酸为缬氨酸和异亮氨酸，第二限制氨基酸为胱氨酸+蛋氨酸；养殖60 d及80 d时的凡纳滨对虾均以异亮氨酸为第一限制氨基酸，缬氨酸为第二限制氨基酸；而在养殖95 d时的凡纳滨对虾则以苏氨酸为第一限制氨基酸，异亮氨酸为第二限制氨基酸。露天养殖模式下生长40、60以及95 d时的凡纳滨对虾必需氨基酸化学评分CS都高于大棚养殖的凡纳滨对虾，并且其必需氨基酸指数EAAI也都高于大棚养殖的凡纳滨对虾。因此，露天养殖凡纳滨对虾的蛋白质品质略高。
3 讨论 3.1 大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾的一般营养成分比较在本实验周期内，大棚养殖和露天养殖模式下凡纳滨对虾肌肉均富含多种营养成分。本实验结果与彭永兴等[5]、段亚飞等[4]、李晓等[10]的结果相比，粗蛋白含量比较接近，粗脂肪含量低于网箱养殖凡纳滨对虾[4]，粗灰分含量高于淡水养殖凡纳滨对虾[5]，这可能是由于对虾养殖模式、活动范围以及养殖密度不同，对虾能量消耗不同造成的。
与其他虾类肌肉含量相比，粗蛋白含量远高于南极拟扇虾[11]，高于罗氏沼虾[12]、巢湖秀丽白虾[13]以及克氏原螯虾[14]，粗脂肪含量低于克氏原鳌虾[14]、巢湖秀丽白虾[13]以及南极拟扇虾[11]，表明凡纳滨对虾是一种高蛋白低脂肪的优质虾种。
科学评价在大棚养殖和露天养殖模式下不同生长阶段凡纳滨对虾的营养价值，为实际养殖生产活动中养殖户合理调配饲料、调控养殖环境提供理论依据。大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾主要营养成分含量间无显著性差异，这可能是由于养殖户能够根据对虾生长期投喂相应的同种饲料所致。
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表 6 大棚和露天养殖模式下凡纳滨对虾主要营养成分与其他研究比较(%湿重) Tab.6 Main comparison of nutritional components of greenhouse cultured and outdoor cultured Litopenaeus vannamei and other studies(% fresh weight) |
大棚养殖模式下凡纳滨对虾生长40、60、74、94 d以及露天养殖模式下凡纳滨对虾生长40、60、80、95 d的不饱和脂肪酸(UFA)含量均丰富，分别占脂肪酸总量的64.46%、60.97%、62.47%、63.16%和67.69%、64.74%、65.35%、65.63%，其中多不饱和脂肪酸(PUFA)占脂肪酸总量的44.57%、40.08%、40.80%、41.60%和52.32%、48.22%、47.16%、46.39%，高于日本对虾(27.36%)[15]、日本沼虾(30.49%)[16]和南美白对虾(35.35%)[17]。不饱和脂肪酸具有降低血脂、防止心血管疾病、促进生长发育的重要作用[10]，而丰富的多不饱和脂肪酸(PUFA)更是具有明显降低血脂、血压以及抗肿瘤的功能[15]。饱和脂肪酸中，两种养殖模式下的凡纳滨对虾脂肪酸均以棕榈酸为主，棕榈酸能够提高血脂，使胆固醇升高，但本实验中的凡纳滨对虾粗脂肪含量较低，并不会引起健康问题[17]；不饱和脂肪酸中以EPA、亚油酸以及DHA为主，其中EPA和DHA是人体的必需脂肪酸，具有很强的生理活性，能防止动脉硬化，预防心血管疾病和老年痴呆，并且可以促进生长发育、增强高密度脂蛋白，此外还具有较好抑制癌症和抗衰老的效果[10, 13, 18-19]。在大棚养殖和露天养殖模式下相近生长阶段(即大棚养殖凡纳滨对虾40、60、74、94 d以及露天养殖凡纳滨对虾40、60、80、95 d时)凡纳滨对虾肌肉中的EPA+DHA占脂肪酸总量的27.47%、24.13%、28.11%、21.12%和20.38%，26.84%，25.29%，23.68%，远高于东北鳌虾(7.24%)、克氏原螯虾(3.69%)和中国对虾(10.60%)[10]，因此可以判断凡纳滨对虾是一种具有较强保健功能和食用价值的虾类资源，露天养殖凡纳滨对虾脂肪营养价值优于大棚养殖。
3.3 肌肉氨基酸组成与品质评价氨基酸的组成和含量在一定程度上决定了蛋白质的优劣。本实验研究结果表明，大棚养殖和露天养殖模式下收虾时的对虾肌肉氨基酸组成一致，并且均以谷氨酸含量最高，每100克肌肉分别为(4.38±0.89)g和(6.09±0.31)g，其次为天门冬氨酸和精氨酸，分别为(3.10±0.58)g、(2.38±0.63)g和(3.98±0.19)g、(3.49±0.52)g，这一分析结果与杨立等[13]研究结果一致。谷氨酸属于重要的鲜味氨基酸，与脑组织的生化代谢相关：当谷氨酸参与人体代谢时，易与血氨形成谷氨酰胺，从而在人体大脑、肌肉、肝脏等组织中发挥解毒作用，能够保护肝脏，此外谷氨酸对鱼类鲜美程度起到关键的作用[10, 20-21]。精氨酸为重要的半必需氨基酸，在代谢过程中可生成一氧化氮，从而在抵御疾病感染、伤口愈合等免疫过程中发挥重要的作用[4]。本实验结果表明，露天养殖模式下每100克凡纳滨对虾鲜味氨基酸总量[(16.71±0.56)g]高于大棚养殖模式[(12.63±2.94)g]，说明露天养殖模式下的凡纳滨对虾风味优于大棚养殖。
根据FAO/WHO的理想模式，质量较好的蛋白质其组成氨基酸的EAA/AA(必需氨基酸/氨基酸总量)为40%左右，EAA/NEAA(必需氨基酸/非必需氨基酸)在60%以上[10]。由表 4可知：本实验中大棚养殖和露天养殖模式下最后一次采样取得的凡纳滨对虾EAA/AA分别为32.91%和34.11%，低于秀丽白虾(41.67%)[13]、克氏原螯虾(48.84%)[11]、南极磷虾(43.96%)[14]、中国明对虾(45.29%)[11]和太平洋磷虾(46.04%)[11]，接近于日本囊对虾(35.84%)[22]和哈氏仿对虾(34.66%~35.58%)[23]；而EAA/NEAA分别为60.56%和66.76%，与哈氏仿对虾(64.44%~68.10%)[22]相接近。因此，可判断大棚和露天养殖的凡纳滨对虾肌肉氨基酸基本符合FAO/WHO的理想模式，是质量比较好的蛋白质。
对比大棚养殖和露天养殖凡纳滨对虾必需氨基酸的AAS评分和CS评分可以发现：前者必需氨基酸的AAS均大于0.5(异亮氨酸除外)，范围为0.47~1.22，后者必需氨基酸的AAS均大于0.5，范围为0.52~1.42；而CS评分值，前者CS(除异亮氨酸、缬氨酸外)均大于0.5，范围为0.41~0.81，后者CS(除异亮氨酸和苏氨酸外)均大于0.5，范围为0.45~0.87。必需氨基酸指数(EAAI)是评价食品营养价值的常用指标之一[15]。大棚养殖和露天养殖模式下凡纳滨对虾EAAI分别为56.01和60.25，高于安氏白虾(52.77)[24]、日本沼虾(52.67~53.98)[16]、刀额新对虾[24]、太平洋磷虾(55.11)[11]和南极磷虾(54.83)[14]，低于日本囊虾(67.90~68.57)[22]、斑节对虾(63.21)[16]、克氏原螯虾(82.54)[10]，接近于中国明对虾(57.73)[11]，表明凡纳滨对虾在大棚养殖和露天养殖模式下其必需氨基酸的满足率较高，同时也证明了凡纳滨对虾是一种营养价值较高的虾类，并且露天养殖的凡纳滨对虾要优于大棚养殖的凡纳滨对虾。
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2. Shanghai Aquaculture Engineering Research Center, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
3. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China