虹鳟体内土腥味物质分布规律及与养殖水质的关系探究.docx

虹鳟体内土腥味物质分布规律及与养殖水质的关系探究鲑科鱼类富含长链不饱和脂肪酸、氨基酸、维生素等多种营养物质,深受广大消费者青睐[1,2,3]随着中国鲑科鱼类市场需求量逐年上升,鲑科鱼养殖产业逐渐兴起[3]虹鳟(Oncorhynchusmykiss)、大西洋鲑(Salmosalar)和银鲑(O.kisutch)是目前中国主要养殖的鲑科鱼种类,其养殖模式以水库低温水养殖和循环水养殖为主,其中绝大部分以淡水养殖,少数以半咸水或海水养殖[4]然而,低盐度养殖鱼类的异味问题对水产养殖业造成了巨大冲击[5,6],异味中又以土腥味最为严重目前认为水体中产生的土腥味物质有5种,即土臭素(Geosmin,GSM)、二甲基异茨醇(2-methylisoborneol,MIB)、2-isobutyl-3-methoxy-pyrazine(IBMP)、2-isopropyl-3-methoxy-pyrazine(IPMP)、2,3,6-trichloroanisole(TCA),其中以GSM和MIB最为常见[7,8]水环境中GSM和MIB的含量分别达到9和4ng·L-1,就能使水产品产生土腥味[9]鱼肉中GSM或MIB任一含量超过0.7μg·kg-1,这种鱼类就带有土腥味[10]。

鱼类产生土腥味的原因通常是由于水体污染,造成某些种类的浮游藻类和放线菌生长过剩,不断产生和分泌异味物质到水中[11],进而渗透到鱼体中因此,水质是影响土腥味物质产生的关键因素大量研究表明,盐度、温度、光照、水中磷含量、总悬浮固体含量等均能显著影响土腥味物质的产生[12,13,14,15,16,17]另外,有研究指出土腥味物质能在脂含量丰富的组织中积累,MIB和GSM在鱼体中的分布可能因组织和规格不同而异[18,19],但目前鲜有这方面的研究本文比较了不同规格虹鳟和虹鳟不同组织中GSM和MIB含量,研究土腥味物质在虹鳟体内的分布规律另外比较了虹鳟、大西洋鲑和银鲑体内的GSM和MIB含量及其养殖水体水质,分析了鱼体中GSM和MIB与水质因子的关系以期发现土腥味物质在鲑科鱼体内的蓄积规律,筛选出影响鲑科鱼体内土腥味含量的关键水质因子本研究将为优化鲑科鱼类养殖模式以及提升养殖鱼类品质提供一定的科学依据1、材料与方法1.1样品采集在甘肃某养殖场采集4种规格((351.00±11.27)、(1216.67±57.74)、(1650.00±50.00)和(3050.00±86.60)g)虹鳟各3尾另外分别于2018年7月在甘肃、山东烟台和山东东营采集虹鳟、大西洋鲑和银鲑各6尾,甘肃养殖场采用天然水库网箱养殖方式,山东烟台和山东东营养殖场采用循环水系统养殖方式。

投喂饲料均为鲑鳟成鱼配合饲料6.0(北京汉业科技有限公司)采集的鱼类样本经MS-222麻醉后,测定其体长和体重,然后取其背肌、肝脏和鱼皮组织用真空袋密封(21cm×23cm,HandheldVac,中国),置于干冰中运回中国海洋大学养殖生态实验室后,于-80℃冰箱保存取1L水样加入HgCl2固定,每个采样点3个重复,置于干冰中运回实验室后迅速测定水质指标1.2水质及脂含量测定养殖用水的温度(T)、溶解氧(DO)、pH和盐度值均采用YSI-6920多参数水质分析仪(YellowSpringsInstruments,USA)进行现场测定水样化冻后,将500mL过滤后用于测定总氨氮(TAN)、亚硝氮(NO-2-N)、硝氮(NO-3-N)、溶解性有机碳(DOC)和溶解性活性磷(SRP)等水质指标[20],总氨氮用靛酚蓝法测定、亚硝酸盐用格里斯试剂分光光度法测定、硝酸盐用氨基磺酸紫外分光光度法测定、溶解活性磷用钼蓝法测定、溶解性有机碳用总有机碳分析仪(MultiN/C2100S,AnalyticJena)测定未经过滤的500mL水样用于测定总氮(TN)、总磷(TP)和总悬浮物(TSS),TN和TP用过硫酸钾消化法测定[20],TSS用重量法测定(GB11901-89)。

取部分背肌样品,经冷冻干燥,研磨成粉后,采用索氏抽提法测定其脂含量[21],剩余背肌样品用于测定土腥味物质1.3土腥味物质分析1.3.1土腥味物质提取采用微波蒸馏装置(见图1)提取鱼组织中的土腥味物质:微波加热功率为350W,氮气流速为70mL·min-1氮气将气化的异味物质带出,经冷凝装置对其冷凝液化后,收集馏分图1微波蒸馏装置示意图取10mL馏分于20mL顶空瓶(美国Agilent公司)中,再加入3gNaCl和微型磁力搅拌子,立即用带PTFE涂层硅橡胶垫的瓶盖密封将顶空瓶置于加热磁力搅拌台(IKA®RCTbasic加热型磁力搅拌器,德国IKA公司)上,将50/30DVB/CAR/PDMS萃取头(美国Supelco公司)插入瓶内顶空吸附,搅拌速度1500r·min-1,60℃萃取45min随后取出萃取头迅速插入气相色谱-质谱仪(美国Agilent公司)进样口,进行气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析1.3.2土腥味物质测定GC-MS联用使用的色谱柱为HP-5MS毛细管柱(美国Agilent公司,30mm×0.25mm×0.25μm);采用不分流进样,进样口温度250℃,热解析15min;程序升温:初温40℃,保持2min,以8℃·min-1升温至250℃,保持10min;载气:He;流量:0.8mL·min-1,不分流;质谱条件:离子源温度230℃,传输线温度280℃。

数据采集:TIC(TotalIonChromatograms,总离子流色谱图);EIC(ExtractIonChromatograms,选择离子色谱图),GSM和2-MIB的定量特征离子质荷比m/z分别为112和951.4数据分析数据以平均值±标准差(X±SD)表示采用Kolmogorov-Smirnov检验和Levene检验方法分别进行数据的正态分布检验和方差齐性检验若符合正态分布且方差齐,组间差异采用ANOVA单因素方差及Turkey多重比较法进行分析相关性分析采用Pearson分析方法,显著水平P<0.05所有分析均由SPSS19.0软件实现2、结果2.1虹鳟不同组织中的土腥味物质含量差异虹鳟不同组织中的MIB和GSM含量见图2在肝脏、肌肉和鱼皮中,MIB含量较GSM高MIB和GSM在肝脏中积累最多,其次是肌肉,最后是鱼皮,经差异分析得出,肝脏、肌肉和鱼皮中MIB和GSM含量存在显著差异(P<0.05)MIB在肝脏、肌肉和鱼皮中的含量分别为(2.89±0.34)、(0.94±0.20)和(0.28±0.05)μg·kg-1GSM在肝脏、肌肉和鱼皮中的含量分别为(1.18±0.08)、(0.63±0.08)和(0.12±0.03)μg·kg-1。

图2虹鳟不同组织中MIB和GSM的含量不同大写字母表示MIB含量在虹鳟不同组织间差异显著P<0.05，不同小写字母表示GSM含量在虹鳟不同组织间差异显著P<0.052.2不同规格虹鳟体内土腥味物质含量比较如表1所示,不同规格的虹鳟,其体重、体长及脂含量存在显著差异(P<0.05),此外,随着虹鳟规格增大,其背肌脂含量增高不同规格虹鳟背肌中MIB和GSM含量如图3所示,两种物质含量均随规格增加而升高,不同规格虹鳟体内两种物质含量差异及其显著(MIB:P=0.003;GSM:P=0.002),虹鳟体内两种物质含量均是规格C和D的显著高于规格A的(P<0.05),规格B与其他规格无显著差异(P>0.05)另外,4个规格的虹鳟背肌中均是MIB含量高于GSM含量,规格C和D的虹鳟背肌中MIB含量超过了0.7μg·kg-1,分别达到了(0.79±0.12)和(0.94±0.20)μg·kg-14个规格的虹鳟背肌中GSM含量均低于0.7μg·kg-1表1不同规格虹鳟的体重、体长及脂含量注:不同字母表示不同规格间差异显著,P<0.05图3不同规格虹鳟肌肉中MIB和GSM含量不同大写字母表示MIB含量在不同规格虹鳟体内差异显著P<0.05，不同小写字母表示GSM含量在不同规格虹鳟体内差异显著P<0.05。

经相关性分析发现,虹鳟背肌中的MIB和GSM含量与虹鳟体重、体长及脂含量呈显著正相关关系(P<0.05,见表2)虹鳟背肌中的MIB和GSM与虹鳟体重的相关系数分别为0.84和0.84,与虹鳟体长的相关系数分别为0.89和0.86,与虹鳟背肌脂含量的相关系数分别为0.80和0.76表2虹鳟体内MIB和GSM含量与虹鳟体重、体长及脂含量的相关性分析注:*表示相关性显著,P<0.052.3鱼体内土腥味物质含量与水质的关系2.3.1不同种类鲑科鱼体内土腥味含量银鲑、虹鳟和大西洋鲑背肌中MIB和GSM含量如图4所示虹鳟体内的MIB含量显著高于银鲑和大西洋鲑体内的(P<0.01),达到了0.73μg·kg-1银鲑和大西洋鲑背肌中MIB含量无显著差异,P>0.05GSM的含量排列顺序为:银鲑>虹鳟>大西洋鲑,银鲑、虹鳟和大西洋鲑体内GSM的含量分别达到了4.58、0.48和0.02μg·kg-1,种类间GSM含量差异极其显著(P<0.01)图4不同种类鲑科鱼类背肌中2-MIB和GSM的含量不同大写字母表示MIB含量在不同种类间差异显著P<0.05，不同小写字母表示GSM含量在不同种类间差异显著P<0.05。

2.3.2不同养殖水体水质比较本文比较了3种鲑科鱼类养殖水体的水质,如表3所示3种鲑科鱼养殖水体中温度、pH及溶解氧的范围分别为15.3～20.3℃、6.85～8.46、6.96～12.05mg·L-1,其中,虹鳟养殖用水水温最高、溶解氧含量最低,分别为20.3℃和6.96mg·L-1虹鳟、银鲑和大西洋鲑的养殖用水分别为淡水、半咸水及海水,盐度分别为0.2、15.0和30.1氨氮、活性磷及总磷在银鲑养殖用水中最高,硝氮、亚硝氮、总氮及总悬浮物固体含量在大西洋鲑养殖用水中最高,分别为3.43mg·L-1、0.21mg·L-1、7.57mg·L-1和0.14g·L-1经差异分析,所有水质指标在3种鲑科鱼类养殖水体间均存在显著差异(P<0.01)表3不同种类鲑科鱼养殖用水水质注:P值表示组间差异显著性P<0.05,表明组间差异显著;P>0.05,表明组间差异不显著不同字母表示水质因子在不同水体差异显著,P<0.05;相同字母表示水质因子在不同水体差异不显著,P>0.052.3.3鱼体内土腥味物质含量与水质的相关性对鲑科鱼体内的土腥味物质(MIB和GSM)与水质因子进行Pearson相关性分析,结果表明,鱼体中MIB含量与水温和pH呈显著正相关(见表4,P<0.05),与盐度、溶解氧、氨氮、总磷及总悬浮物固体呈显著负相关(P<0.05)。

鱼体中GSM含量与氨氮、活性磷及总磷呈显著正相关(P<0.05),与亚硝氮、硝氮及总氮呈显著负相关(P<0.05)表4鱼体MIB和GSM含量与水质的相关性分析注:*表示显著相关,P<0.053、讨论3.1鲑科鱼类土腥味物质含量近几年,养殖鲑科鱼类的土腥味问题时常被报道本文测得虹鳟体内MIB含量和银鲑体内GSM含量分别为(0.73±0.22)和(4.58±0.23)μg·kg-1,超出了人类感官阈值0.7μg·kg-1国外许多学者也对养殖鲑科鱼的土腥味问题进行了研究,根据已发表数据,鲑科鱼体内MIB和GSM的含量范围为0～0.99μg·kg-1和0.1～7.2μg·kg-1[14,22],部分鱼类有明显的土腥味由此看来,土腥味问题在鲑科鱼养殖业中普遍存在因此,研究影响鱼类土腥味产生及分布的因素对鱼类土腥味控制有实际参考价值3.2MIB和GSM在虹鳟体内的分布规律水体中的土腥味物质能。